DE102020201103A1

DE102020201103A1 - Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges

Info

Publication number: DE102020201103A1
Application number: DE102020201103.6A
Authority: DE
Inventors: Mario Ott; Yang Yu; Muhammed Awad
Original assignee: Magna PT BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-05
Also published as: WO2021151583A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges (10), der einen Verbrennungsmotor (VM), einen Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (30, 20), ein erstes Teilgetriebe (TG1), ein zweites Teilgetriebe (TG2) sowie eine elektrische Maschine (EM) aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe (TG1, TG2) angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (EM) über das elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) zugeordnete Reibkupplung (20, 30) geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, undAntriebsleistung von dem Verbrennungsmotor (VM) über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilgetriebe (TG1, TG2) angeordnete Reibkupplung (20, 30) geschlossen und die Gangstufe 3 oder entsprechende Gangstufe eingelegt ist,wobei beide Antriebsmaschinen (EM, VM) während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmotor und zwei Gangstufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges, der einen Verbrennungsmotor, eine Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung, ein erstes Teilgetriebe, ein zweites Teilgetriebe sowie eine elektrische Maschine aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine über das elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilgetriebe angeordnete Reibkupplung geschlossen und die Gangstufe 3 eingelegt ist.
Stand der Technik
Ein derartiger Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstrang ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2010 044 618 A1 bekannt. Der Leistungsstrang beinhaltet ein Doppelkupplungsgetriebe, das zwei Leistungsübertragungspfade aufweist, so dass Gangwechsel ohne Zugkrafteinbruch durchführbar sind. Dabei wird das von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Antriebsmoment durch überschneidende Betätigung von einem Leistungsübertragungspfad auf den anderen zugkraftunterbrechungsfrei übergeben. Ferner ist es bekannt, Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge zu hybridisieren. Dies beinhaltet generell die Bereitstellung wenigstens einer elektrischen Maschine, die in der Regel als elektrischer Motor oder als elektrischer Generator arbeiten kann. In dem Betriebsmodus als elektrische Maschine kann zusätzliches Antriebsmoment bereitgestellt werden. In dem Betriebsmodus als elektrischer Generator kann die elektrische Maschine rekuperierend arbeiten, um beispielsweise im Schubbetrieb elektrische Energie zum Laden eines Energiespeichers zu gewinnen. Generell ist es in derartigen Antriebssträngen bekannt, eine elektrische Maschine zwischen dem Antriebsmotor und dem Doppelkupplungsgetriebe anzuordnen. Bei dem oben beschrieben Hybrid-Antriebsstrang ist die elektrische Maschine jedoch innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes zumindest zeitweise mit einem Eingang von einem der Teilgetriebe verbunden, ist also in Leistungsflussrichtung hinter der zugeordneten Reibkupplung angebunden. Hierdurch liegt ein Summenpunkt von Antriebsmotor und elektrischer Maschine nicht vor dem Eingang der Doppelkupplungsanordnung sondern im Getriebe.
Aus der EP 2 765 338 B1 ist ein hybridischer Betrieb bekannt, bei dem beispielsweise im Zugbetrieb ein „Boost“-Modus eingerichtet ist, bei dem nicht nur der Verbrennungsmotor Antriebsleistung auf eine Antriebsachse überträgt, sondern zusätzlich die elektrische Maschine Antriebsmoment bereitstellt, um ein vom Fahrer angefordertes Wunschmoment zu erreichen. Die elektrische Maschine wird dabei vorzugsweise in Drehzahlbereichen betrieben, die identisch oder (über die Anbindungs-Übersetzung) angepasst sind an die Drehzahlen, die der Verbrennungsmotor bereitstellen kann. Bei Bereitstellung von Verbrennungsmotor-Antriebsleistung über den einen Leistungsübertragungspfad kann es vorkommen, dass aufgrund der Übersetzungen in dem anderen Leistungsübertragungspfad ein Gangwechsel vorzunehmen ist. Das Verfahren ermöglicht zunächst, eine Quellgangstufe in dem der elektrischen Maschine zugeordneten Teilgetriebe auszulegen, um dann ggf. eine Zielgangstufe schnell einzulegen. Dabei wird erreicht, dass das zweite Teilgetriebe zum Auslegen der Quellgangstufe nicht dadurch lastfrei gestellt wird, dass das Moment der elektrischen Maschine abgesenkt wird, sondern dadurch, dass die diesem Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung zumindest teilweise geschlossen wird. Hierdurch ist es möglich, für einen längeren Zeitraum ein gewisses Unterstützungsmoment durch die elektrische Maschine bereitzustellen, wobei das von der elektrischen Maschine für diesen Fall bereitgestellte Drehmoment dann über die beiden Reibkupplungen und den anderen Leistungsübertragungspfad übertragen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebes vorzuschlagen, bei dem das Hochschalten der elektrischen Maschine auch bei maximalem Moment des Verbrennungsmotors ohne erhebliche Zugkraftunterbrechung erfolgen kann.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges, der einen Verbrennungsmotor, eine Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung, ein erstes Teilgetriebe, ein zweites Teilgetriebe sowie eine elektrische Maschine aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine über das elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilgetriebe angeordnete Reibkupplung geschlossen und die Gangstufe 3 eingelegt ist, wobei beide Antriebsmaschinen während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmotor und zwei Gangstufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden.
Durch dieses Verfahren werden beide Antriebsmaschinen zeitgleich geschaltet, so dass der Fahrer nur einen Schaltvorgang wahrnimmt.
Figurenliste
Die Erfindung ist eine alternative Lösung zur noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2019 211 387 und wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelkupplungsgetriebes
2 zeigt ein Schema des Schaltvorgangs.

Der Antriebsstrang 10 nach 1 beinhaltet einen Antriebsmotor VM, beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, der aus einem Energiespeicher wie einem Kraftstofftank 13 versorgt wird. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 ein Doppelkupplungsgetriebe 14, dessen Abtriebsseite mit einem Differential 16 verbunden ist. Das Differential 16 verteilt Antriebsleistung auf ein linkes und ein rechtes angetriebenes Rad 18L, 18R. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet eine zweite Reibkupplung 20 sowie ein zweites Teilgetriebe TG2. Das zweite Teilgetriebe TG2 beinhaltet beispielsweise Gangstufen N, 2, 4, 6, R, die mittels schematisch angedeuteter Schaltkupplungen 24 ein- und auslegbar sind. Die zweite Reibkupplung 20 und das zweite Teilgetriebe TG2 bilden einen zweiten Leistungsübertragungspfad 26 zur Übertragung von Leistung von dem Antriebsmotor VM zu dem Differential 16. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet ferner eine erste Reibkupplung 30 sowie ein erstes Teilgetriebe TG1. Das erste Teilgetriebe TG1 beinhaltet beispielsweise die ungeraden Gangstufen N, 1, 3, 5, 7 etc., die mittels zugeordneter Schaltkupplungen 31 ein- und auslegbar sind. Die erste Reibkupplung 30 und das erste Teilgetriebe TG1 bilden einen ersten Leistungsübertragungspfad 36 zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Antriebsmotor VM zu dem Differential 16. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 eine elektrische Maschine EM, die mit einer Anordnung 42 zur Ansteuerung und Energieversorgung verbunden ist. Die Anordnung 42 kann beispielsweise eine Leistungselektronik mit einem Umrichter sowie eine Batterie beinhalten. Eventuell ist auch die Getriebesteuerung integriert. Die elektrische Maschine EM ist an das zweite Teilgetriebe TG2 fest angebunden, beispielsweise mittels eines Stirnradsatzes oder dergleichen.
Die Steuerung des Getriebes und der elektrischen Maschine erfolgt in der Getriebesteuerung.
Das gesamte Verfahren kann auch in einer Anordnung erfolgen, in der die elektrische Maschine an das anderer Teilgetriebe angebunden ist.
2 den zeitlichen Verlauf des Zustandes einer Schaltkupplungsanordnung bezüglich der Drehzahl, wobei die limitierenden Drehzahlen nVM: Grenzdrehzahl des Verbrennungsmotors und nEM: Grenzdrehzahl der elektrischen Maschine eingezeichnet sind.
Ausgehend von einen Fahrerwunsch, der eine hohe Beschleunigung erwartet, wird mit dem zweiten Gang und beiden Antriebsmaschinen, dem elektrischen Motor EM und dem Verbrennungsmotor VM, gefahren
Ausgehend von diesem Fahrzustand wird der Verbrennungsmotor VM im Teilgetriebe TG1 in die dritte Gangstufe geschaltet, wenn die Grenzdrehzahl nVM erreicht ist. Das erfolgt mit Power Shift PS also unter Last.
Die elektrische Maschine EM wird parallel dazu von der zweiten Gangstufe im Teilgetriebe TG2 in die vierte Gangstufe geschaltet.
Wie man im unteren Bereich der 2 erkennt führt der reguläre Schaltvorgang bei dem über der Zeit aufgetragenem Drehmoment zu einem Einbruch des Drehmoments T_Rad, des vom Antriebsstrang tatsächlich an den Antriebsrädern bereitgestellten Moments. Das Drehmoment des verbrennungsmotors bleibt zunächst konstant.
Dieser Abfall im Drehmoment T_Rad, der durch das Überblenden der beiden Kupplungen 20, 30 erfolgt, ist begrenzt auf ein Maß, das vom Fahrer als Antwort auf einen Schaltvorgang akzeptiert wird.
In dem zweiten Teilgetriebe TG2 ist zunächst die Gangstufe 2 eingelegt, die Kupplung 20 ist geöffnet, die Kupplung 30 des ersten Teilgetriebes TG1 geschlossen, um einen Kraftfluss des Verbrennungsmotors VM auf den Antrieb zu erreichen. Die elektrische Maschine treibt ebenfalls im Boost-Betrieb an.
Mit dem Schließen der Kupplung 30 des ersten Teilgetriebes TG1 wird das Drehmoment des elektrischen Maschine EM heruntergeregelt und im zweiten Teilgetriebe TG2 der vierte Gang eingelegt. Die Kupplung 30 wird dabei überpresst, so dass die kinetische Energie des Verbrenners die 2-4 Schaltung der elektrischen Maschine kompensiert.
Das Überpressen erfolgt parallel zur Momentenkontrolle des Verbrennungsmotors VM, die nur einen reduzierten Eingriff in das Drehmoment des Verbrennungsmotor initiiert.
Der Fahrer verspürt nur einen Gangwechsel.
Wird die elektrische Maschine in dem Teilgetriebe TG1 angebunden, verläuft das Verfahren entsprechend durch ein Hochschalten das Getriebes für den Verbrennungsmotor vom vierten in den fünften Gang und ein Hochschalten der elektrischen Maschine vom dritten in den fünften Gang.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
13: Kraftstofftank
14: Doppelkupplungsgetriebe
16: Differential
18L,18R: Rad
20: zweite Reibkupplung
26: zweiter Leistungsübertragungspfad
24, 31: Schaltkupplung
30: erste Reibkupplung
36: erster Leistungsübertragungspfad
42: Ansteuerung
TG1: erstes Teilgetriebe
TG2: zweites Teilgetriebe
VM: Verbrennungsmotor
EM: elektrische Maschine
nVM: Grenzdrehzahl des Verbrennungsmotors
nEM: Grenzdrehzahl der elektrischen Maschine
TD: von einem Fahrer angefordertes Wunschmoment
T_Rad: vom Antriebsstrang tatsächlich an den Antriebsrädern bereitgestelltes
TEM: von der elektrischen Maschine EM bereitgestelltes Drehmoment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010044618 A1 [0002]
EP 2765338 B1 [0003]
DE 102019211387 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges (10), der einen Verbrennungsmotor (VM), einen Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (30, 20), ein erstes Teilgetriebe (TG1), ein zweites Teilgetriebe (TG2) sowie eine elektrische Maschine (EM) aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe (TG1, TG2) angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (EM) über das elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) zugeordnete Reibkupplung (20, 30) geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor (VM) über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilgetriebe (TG1, TG2) angeordnete Reibkupplung (20, 30) geschlossen und die Gangstufe 3 eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antriebsmaschinen (EM, VM) während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmotor und zwei Gangstufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten des Verbrennungsmotors (VM) von Gangstufe 3 in Gangstufe 4 und das Überpressen der Kupplung des nicht elektrifizierten Teilgetriebes (TG1, TG2) erfolgt.