DE102021105070A1 - Vorrichtung und Verfahren für Schubschaltungen in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren für Schubschaltungen in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe Download PDF

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Sebastian Liebert
Michael Friedrich
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe bestehend aus einem ersten Teilgetriebe mit Synchro-Kupplungen zum Einlegen ungerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten ersten Kupplung und aus einem zweiten Teilgetriebe mit Synchro-Kupplungen zum Einlegen gerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten zweiten Kupplung, wobei eine elektrische Maschine getriebeeingangsseitig mit einem der Teilgetriebe (vorzugsweise dem zweiten Teilgetriebe) verbunden ist. Dabei sind die Primärseiten der ersten und der zweiten Kupplung mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Weiterhin ist mindestens eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, durch die die Kupplungen sowie die elektrische Maschine ansteuerbar sind und die diesbezüglich derart ausgestaltet ist (z.B. durch ein Software-Programm als handelsfähiges Computerprogrammprodukt), dass im Schubbetrieb während einer Rekuperationsphase mit angekoppeltem Verbrennungsmotor ein Gangwechsel jeweils zwischen beiden Teilgetrieben vorgenommen wird. Es werden also Einzel-Schubschaltungen von einem Teilgetriebe zu dem anderen und umgekehrt vorgenommen. Dabei wir ebenfalls durch entsprechende Ausgestaltung der Steuereinheit der Verbrennungsmotor über die schlupfende vorgeschaltete Kupplung des jeweils zuzuschaltenden Teilgetriebes mittels Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine von einem Rekuperationsniveau auf ein vorgegebenes Schalteingriffniveau synchronisiert. Weiterhin wird nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors das Drehmoment der elektrischen Maschine wieder auf ein vorgegebenes Rekuperationsniveau eingestellt. Schließlich wird vor, während sowie nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors die Synchro-Kupplung des mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes geschlossen gehalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren sowie eine elektronische Steuereinheit und ein Computerprogrammprodukt für Schubschaltungen in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe.
  • Ein derartiges Hybridgetriebe bzw. hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe (insbesondere eDKG mit sogenannter P2.5 Anordnung) besteht üblicherweise aus einem ersten Teilgetriebe mit einer dem Teilgetriebe vorgeschalteten ersten Kupplung und einem zweiten Teilgetriebe mit einer dem Teilgetriebe vorgeschalteten zweiten Kupplung, wobei mit dem ersten Teilgetriebe beispielsweise die ungeraden Gänge (z.B. Gang 1, 3, 5 und 7) und mit dem zweiten Teilgetriebe beispielsweise die geraden Gänge (z.B. Gang 2, 4, 6) und der Rückwärtsgang R schaltbar sind. Weiterhin ist bei einem derartigen bekannten Hybridgetriebe die elektrische Maschine (Hybridmaschine) nur an einem Teilgetriebe angebunden, vorzugsweise an der Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes (Kupplungssekundärseite) des Doppelkupplungsgetriebes (DKG).
  • Um einen möglichst effizienten Betrieb zu ermöglichen, soll die Hybridmaschine zur Rekuperation von Bremsenergie verwendet werden. Hierfür stehen beispielsweise direkt die Gänge 2, 4 und 6 zur Verfügung. Bisher war intern bekannt, dass der Verbrennungsmotor während der Rekuperationsphasen abgelegt wird und direkt zwischen diesen Gängen (2, 4 und 6) gewechselt wird, um die Hybridmaschine in ihren optimalen Betriebsbereich zu bringen.
  • Für den Gangwechsel im zweiten Teilgetriebe waren offene Schaltungen vorgesehen, bei denen die Bremswirkung während der Schaltungen durch die Fahrzeugbremse (Betriebsbremse mit automatischen Bremseingriffen an den Fahrzeugrädern) dargestellt werden musste.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, Schubschaltungen in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe im Hinblick auf diesen Nachteil zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Erfindung betrifft ein hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe bestehend aus einem ersten Teilgetriebe mit Synchro-Kupplungen zum Einlegen ungerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten ersten Kupplung und aus einem zweiten Teilgetriebe mit Synchro-Kupplungen zum Einlegen gerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten zweiten Kupplung, wobei eine elektrische Maschine getriebeeingangsseitig mit einem der Teilgetriebe (vorzugsweise dem zweiten Teilgetriebe) verbunden ist. Dabei sind die Primärseiten der ersten und der zweiten Kupplung mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Weiterhin ist mindestens eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, durch die die Kupplungen sowie die elektrische Maschine ansteuerbar sind und die diesbezüglich derart ausgestaltet ist (z.B. durch ein Software-Programm als handelsfähiges Computerprogrammprodukt), dass im Schubbetrieb während einer Rekuperationsphase mit angekoppeltem Verbrennungsmotor ein Gangwechsel jeweils zwischen beiden Teilgetrieben vorgenommen wird. Es werden also Einzel-Schubschaltungen von einem Teilgetriebe zu dem anderen und umgekehrt vorgenommen. Dabei wird ebenfalls durch entsprechende Ausgestaltung der Steuereinheit der Verbrennungsmotor über die schlupfende vorgeschaltete Kupplung des jeweils zuzuschaltenden Teilgetriebes mittels Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine von einem Rekuperationsniveau auf ein vorgegebenes Schalteingriffniveau synchronisiert. Weiterhin wird nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors das Drehmoment der elektrischen Maschine wieder auf ein vorgegebenes Rekuperationsniveau eingestellt. Schließlich wird vor, während sowie nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors die Synchro-Kupplung des mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes geschlossen gehalten.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit weiterhin derart ausgestaltet, dass bei einer Schubrückschaltung von einem Gang des nicht mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes zu einem Gang des mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes zunächst die Synchro-Kupplung des mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes geöffnet wird, dann über eine Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine die Drehzahl der Sekundärseite der vorgeschalteten Kupplung des mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebes für das Einlegen des neuen Ganges vorsynchronisiert wird und schließlich der neue Gang mit Schließen der Synchro-Kupplung eingelegt wird.
  • Nach Schließen der Synchro-Kupplung zum Einlegen des neuen Ganges im mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe wird das Drehmoment der elektrischen Maschine in einer bevorzugten Weiterbildung wieder auf das vorgegebene Rekuperationsniveau eingestellt.
  • Vorzugsweise wird im Falle eines erhöhten Drehmoments der elektrischen Maschine über das vorgegebene Rekuperationsniveau hinaus bei Bedarf eine Schubkompensation durch entsprechenden Bremsmoment-Eingriff des Radbremssystems vorgenommen.
  • Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
    • Die Erfindung betrifft insbesondere Einzel-Schubschaltungen in einem hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe, die zwischen den beiden Teilgetrieben stattfinden.
  • Die Erfindung ist durch einen angekoppelten Verbrennungsmotor und eine Rekuperationsfähigkeit in allen Gängen gekennzeichnet. Aufgrund neuer Rahmenbedingungen soll der Verbrennungsmotor nun auch während der Rekuperationsphasen angekoppelt bleiben. Das hat zur Folge, dass entweder ein positives Drehmoment am Verbrennungsmotor erforderlich wird oder der Schaltvorgang sehr lange dauern wird, da nur die Hybridmaschine zur Drehzahlsynchronisation beitragen kann. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor aufgrund der Doppelrückschaltungen vergleichbar hohe Drehzahlen annehmen müssen, was wiederrum zu Akustik- und Effizienzproblemen führen kann.
  • Für den Fall, dass der Verbrennungsmotor im Schubbetrieb weiter mitgeschleppt werden soll, werden erfindungsgemäß einfache Gangwechsel zwischen beiden Teilgetrieben des Doppelkupplungsgetriebes (DKG) vorgeschlagen, wobei die Schaltabläufe so zu modifizieren sind, dass der Verbrennungsmotor weiter über schlupfende Kupplungen in den Teilgetrieben synchronisiert wird, während die Hybridmaschine nach jedem Teilschaltablauf wieder in der Lage ist, die geforderte Rekuperation durchzuführen. Es wird dabei zwischen zwei verschiedenen Schaltabläufen unterschieden: Der Wechsel zwischen einem höheren geraden Gang und einem niedrigeren ungeraden Gang (z. B. Überscheidungsschaltung zwischen vorgeschalteter Kupplung (C1) des ersten Teilgetriebes und der gangbildenden Synchro-Kupplung im zweiten Teilgetriebe), sowie der Wechsel zwischen einem höheren ungeraden Gang und einem niedrigeren geraden Gang, welcher sich in zwei Teilschaltungen aufteilt, a) offene Schaltung im zweiten Teilgetriebe (TG2), während der Verbrennungsmotor über das erste Teilgetriebe (TG1) fest angekoppelt bleibt und b) klassische Überschneidungsschaltung zwischen der vorgeschalteten ersten Kupplung (C1) und der vorgeschalteten zweiten Kupplung (C2), während die Hybridmaschine (EM) über das zweite Teilgetriebe (TG2) fest angekoppelt bleibt.
  • Alle Schaltungen sind invertierbar, so dass sowohl Schubhoch- als auch Schubrückschaltungen darstellbar sind.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
    • 1 einen Überblick über die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen hybridisierten Doppelkupplungsgetriebes, bei dem das zweite Teilgetriebe für gerade Gänge das mit der elektrischen Maschine verbundene Teilgetriebe ist,
    • 2 den Schubkraftweg bei eingelegtem geraden Gang im zweiten Teilgetriebe,
    • 3 den Schubkraftweg bei eingelegtem ungeraden Gang im ersten Teilgetriebe und neutralem zweiten Teilgetriebe nach einer Schubrückschaltung von einem geraden zu einem ungeraden Gang,
    • 4 den Schubkraftweg bei eingelegtem ungeraden Gang im ersten Teilgetriebe und eingelegtem geraden Gang nach einer Vorsynchronisation über die elektrische Maschine, im Rahmen einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang,
    • 5 den Schubkraftweg bei eingelegtem geraden Gang im zweiten Teilgetriebe nach einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang,
    • 6 schematische Kupplungs-, Drehzahl- und Momentenverläufe während einer Schubrückschaltung von einem geraden zu einem ungeraden Gang in einer ersten Variante,
    • 7 schematische Kupplungs-, Drehzahl- und Momentenverläufe während einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang in einer ersten Variante,
    • 8 einen schematischen Überblick über die Veränderung der Schubkraftwege bei einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang und bei einer Schubrückschaltung von einem geraden zu einem ungeraden Gang in einer ersten Variante,
    • 9 einen schematischen Überblick über die Veränderung der Schubkraftwege bei einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang und bei einer Schubrückschaltung von einem geraden zu einem ungeraden Gang in einer zweiten Variante,
    • 10 schematische Kupplungs-, Drehzahl- und Momentenverläufe während einer Schubrückschaltung von einem geraden zu einem ungeraden Gang in einer zweiten Variante und
    • 11 schematische Kupplungs-, Drehzahl- und Momentenverläufe während einer Schubrückschaltung von einem ungeraden zu einem geraden Gang in einer zweiten Variante.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsachse AA und mit einem hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe (insbesondere eDKG mit sogenannter P2.5 Anordnung) dargestellt, das aus einem ersten Teilgetriebe TG1 mit einer dem Teilgetriebe TG1 vorgeschalteten ersten Kupplung C1 und einem zweiten Teilgetriebe TG2 mit einer dem Teilgetriebe TG2 vorgeschalteten zweiten Kupplung C2 besteht, wobei an der Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes TG2 bzw. an der Sekundärseite der Kupplung C2 eine elektrische Maschine EM (auch Hybridmaschine genannt) angebunden ist. Die erste vorgeschaltete Kupplung C1 und die zweite vorgeschaltete Kupplung C2 sind antriebsseitig (Primärseite) mit einem Verbrennungsmotor VM verbunden. Weiterhin ist mindestens eine elektronische Steuereinheit ECU vorgesehen, durch die die beiden Kupplungen C1 und C2, die beiden Teilgetriebe TG1 und TG2 sowie die elektrische Maschine EM ansteuerbar sind und die insbesondere durch ein entsprechend programmiertes Funktionsmodul (z. B. in Form eines eigenen Computerprogrammprodukts) derart ausgestaltet ist, dass die in den weiteren Figuren dargestellten beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahren ausführbar sind. Weiterhin sind schematisch die gangbildenden getriebeinternen Synchro-Kupplungen SK1 des ersten Teilgetriebes TG1 und die gangbildenden getriebeinternen Synchro-Kupplungen SK2 des zweiten Teilgetriebes TG2 angedeutet.
  • Mit dem ersten Teilgetriebe TG1 sind die ungeraden Gänge (z.B. Gang 1, 3, 5 und 7) und mit dem zweiten Teilgetriebe TG2 sind die geraden Gänge (z.B. Gang 2, 4, 6) und der Rückwärtsgang R schaltbar.
  • Mittels der 2 bis 8 wird eine erste Verfahrensvariante (Variante 1) und mittels der 9 bis 11 wird unter Bezugnahme auf die 2, 4 und 5 eine zweite Verfahrensvariante (Variante 2) für erfindungsmäße Schaltabläufe im Schub mit Rekuperation durch die elektrische Maschine EM bei angekoppeltem Verbrennungsmotor VM erläutert.
  • Im Folgenden wird eine erste Variante 1 für einen Wechsel zwischen einem höheren geraden Gang (= Beispiel für einen Gang im mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe) und einem niedrigeren ungeraden Gang (= Beispiel für einen Gang im nicht mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe) beschrieben (hier: Überscheidungsschaltung zwischen C1 und der gangbildenden Synchro-Kupplung SK2 im zweiten Teilgetriebe TG2):
    • 2 zeigt mit fetter Linie den Schubkraftweg bei eingelegtem geraden Gang, der gemäß einer Variante 1 in den Schubkraftweg nach 3 mit eingelegtem ungeraden Gang übergeht:
      • Im Folgenden wird anhand von 6 der Ablauf bei einer Schubrückschaltung (G2*N→ G2*N-1) von einem geraden in einen ungeraden Gang beschrieben, der analog auch für eine Schubhochschaltung (G2*N-1→G2*N) von einem ungeraden in einen geraden Gang anzuwenden ist:
        • - Überschneidungsschaltung einer Synchro-Kupplung SK2 im geraden Gang (z.B. 6. Gang) („Synchro-Kupplung für Gang G2*N“) mit der ersten vorgeschalteten Kupplung C1 des ersten Teilgetriebes TG1 bei zuvor eingelegter Synchro-Kupplung SK1 für den niedrigeren ungeraden Gang (G2*N-1; z.B. 5. Gang). Die vorgeschaltete Kupplung C2 ist dabei durchgehend geschlossen.
        • - Die erste vorgeschaltete Kupplung C1 übernimmt in beide Schaltrichtungen während der Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors VM, die durch entsprechende Steuerung des Drehmoments MEM der elektrischen Maschine EM durchführbar ist, die Reibarbeit.
  • In 6 sind über der Zeit t Momentenverläufe M und Drehzahlverläufe n gezeigt. Dabei sind
    • nVM
    die Drehzahl des Verbrennungsmotors VM
    nTG1
    die Drehzahl des ersten Teilgetriebes TG1 bzw. der Sekundärseite der C1
    nTG2
    die Drehzahl des zweiten Teilgetriebes TG2 bzw. der Sekundärseite der C2
    MEM
    das Drehmoment einschließlich Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine EM
    SK2
    das Moment der gangbildenden Synchro-Kupplung(en) des Teilgetriebes TG2
    C1
    das Moment der ersten vorgeschalteten Kupplung C1 des Teilgetriebes TG1
    C2
    das Moment der zweiten vorgeschalteten Kupplung C2 des Teilgetriebes TG1
  • Hierbei entspricht die Drehzahlsynchronisation des Verbrennungsmotors VM und der elektrischen Maschine EM einer konventionellen hybridisch unterstützten Schubrückschaltung, bei der die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors VM an den neuen Gang angepasst wird.
  • Die Synchro-Kupplung SK2 des abschaltenden geraden Ganges G2*N wird zum Auslegen vorgespannt, während die vorgeschaltete Kupplung C1 des ersten Teilgetriebes TG1 die Last übernimmt. Die Synchro-Kupplung SK2 des geraden Ganges G2*N wird automatisch im lastfreien Zustand ausgelegt.
  • Durch Überdrücken der vorgeschalteten Kupplung C1 des ersten Teilgetriebes TG1 kann die Schaltdauer verkürzt werden.
  • Damit ergibt sich eine möglichst kurze Schaltdauer für diesen Gangwechsel.
  • Im Folgenden wird eine erste Variante 1 für einen Wechsel zwischen einem höheren ungeraden Gang (= Beispiel für einen Gang im nicht mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe) und einem niedrigeren geraden Gang (= Beispiel für einen Gang im mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe), welcher sich in zwei Teilschaltungen a) und b) aufteilt:
    • In 3 wir der Schubkraftweg für einen eingelegten ungerader Gang G2*N-1 mit fetter Linie dargestellt, der über den Schubkraftweg nach 4 zum Schubkraftweg gemäß 5 für einen eingelegten niedrigeren geraden Gang G2*N-2 übergeht.
  • Im Folgenden wird in einer ersten Variante 1 anhand der 3 bis 5 und 7 der Ablauf über zwei Teilschaltungen a) und b) bei einer Schubrückschaltung (G2*N-1→G2*N-2) von einem ungeraden in einen geraden Gang beschrieben, der analog auch für eine Schubhochschaltung (G2*N-2→G2*N-1) von einem geraden in einen ungeraden Gang anzuwenden ist:
    1. a) Umkopplung des EM-Ganges E-G2*N-2 der elektrischen Maschine EM über Neutral (= SK2 offen) im Teilgetriebe TG2:
      • • Synchrones Lastfreistellen der elektrischen Maschine EM und Schubkompensation des EM-Rekuperationsmomentes über das Moment MBB der Rad-Betriebsbremse.
      • • Vorsynchronisieren des neuen TG2-Ganges G2*N-2 über die elektrische Maschine EM und Einlegen des neuen TG2-Ganges G2*N-2.
      • • Synchrones Belasten mit EM-Rekuperationsmoment und Wegnahme des Momenteneingriffs MBB über die Rad-Betriebsbremse.
    2. b) Klassische Überschneidungsschaltung der ersten Kupplung C1 mit der zweiten Kupplung C2 für den Wechsel des VM-Ganges von G2*N-1 nach G2*N-2, während die elektrische Maschine EM im Gang E-G2*N-2 weiterhin Schub-Rekuperation durchführt und/oder über Drehmomenteingriff (MEM gestrichelt) das Störmoment der Überschneidungsschaltung der ersten Kupplung C1 mit der zweiten Kupplung C2 kompensiert.
  • Die in 7 dargestellte M- und n-Verläufe für die zwei Teilschaltungen a) und b) enthalten zusätzlich zu den Verläufen in 6 noch folgende Parameter:
    • MBB das Moment des Rad-Betriebsbremsen-Eingriffs
    • nEM/i_EM die Drehzahl der elektrischen Maschine EM mit verstellbarer Übersetzung i
  • Das Fahren im VM-Gang G2*N-1 bzw. im ungeraden Gang des ersten Teilgetriebes TG1 und im EM-Gang G2*N-2 bzw. im niedrigeren geraden Gang der elektrischen Maschine EM kann vorzugsweise über eine entsprechende Schaltstrategie hinterlegt werden, um das Drehzahlniveau am Verbrennungsmotor VM möglichst gering zu halten (Ziel: geringe Schleppverluste und bessere Akustik) und um gleichzeitig eine höhere Rekuperationsleistung an der elektrischen Maschine EM darzustellen.
  • 8 stellt einen Gesamtüberblick über die Variante 1 der mit den 2 bis 5 beschriebenen erfindungsgemäß steuerbaren Schaltabläufen dar.
  • 9 stellt einen Gesamtüberblick über die Variante 2 der mit den 2,4* und 5 beschriebenen erfindungsgemäß steuerbaren Schaltabläufen dar.
  • Die Variante 2 unterscheidet sich von Variante 1 dadurch, dass anstelle des Schubkraftweges von 3 der Schubkraftweg von 4 mit beibehaltenem niedrigeren geraden Gang G2*N von 2 gesteuert wird. In den 9 bis 11 wird somit im Vergleich zu Variante 1 anstelle des Schubkraftweges von 3 ein Schubkraftweg von 4* angegeben.
  • 10 zeigt den Unterschied von Variante 2 zu Variante 1 gemäß 6. In 10 wird also eine Alternative (Variante 2) für eine Schubrückschaltung von einem höheren geraden Gang (= Beispiel für einen Gang im mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe) zu einem niedrigeren ungeraden Gang (= Beispiel für einen Gang im nicht mit der elektrischen Maschine verbundenen Teilgetriebe) dargestellt.
  • Hierbei wird im Unterschied zu Variante 1 eine Überschneidungsschaltung der vorgeschalteten Kupplung C2 des ersten Teilgetriebes TG2 (anstelle der Synchro-Kupplung SK2, die durchgehend geschlossen bleibt) bei eingelegtem höheren geraden Gang G2*N mit der vorgeschalteten Kupplung C1 des ersten Teilgetriebes TG1 bei zuvor eingelegter Synchro-Kupplung SK1 für den niedrigeren ungeraden Gang G2*N-1 vorgenommen. Die vorgeschaltete Kupplung C1 übernimmt wieder die Reibarbeit während der Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors VM. Im Unterschied zu Variante 1 wird gemäß Variante 2 der Verbrennungsmotor VM unter Beibehaltung des Kraftschlusses im zweiten Teilgetriebe TG2 komplett an das erste Teilgetriebe TG1 übergeben. Das Drehmoment MEM der elektrischen Maschine EM zum Drehzahlangleich des Verbrennungsmotors VM auf die Sekundärseite der schließenden vorgeschaltete Kupplung C1 des ersten Teilgetriebes TG1 wird durch Bilanzierung am Abtrieb und Reduzierung des Rekuperationsmoments abtriebsneutral bereitgestellt.
  • Somit verändert sich die Drehzahl nTG2 der Sekundärseite der vorgeschalteten Kupplung C2 des zweiten Teilgetriebes TG2 im Unterschied zu 6 (Variante 1) nicht mit der Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors VM. In Variante 2 bleibt die Synchro-Kupplung SK2 des zweiten Teilgetriebes TG2 geschlossen. In Variante 1 bleibt dagegen die vorgeschaltete Kupplung C2 des zweiten Teilgetriebes TG2 geschlossen. In beiden Fällen findet ein Drehmoment-Eingriff MEM der elektrischen Maschine EM statt.
  • 11 zeigt den Unterschied von Variante 2 zu Variante 1 gemäß 7.
  • Im Folgenden wird die zweite Variante 2 anhand der 2, 4*, 5 und 11 der Ablauf über zwei Teilschaltungen a) und b) bei einer Schubrückschaltung (G2*N-1→G2*N-2) von einem ungeraden in einen geraden Gang beschrieben, der analog auch für eine Schubhochschaltung (G2*N-2→G2*N-1) von einem geraden in einen ungeraden Gang anzuwenden ist:
    1. a) Umkopplung des EM-Ganges E-G2*N-2 der elektrischen Maschine EM bei geöffneter Synchro-Kupplung SK2 und bei geöffneter vorgeschaltete Kupplung C2 des zweiten Teilgetriebes TG2, die vorgeschaltete Kupplung C1 ist dabei durchgehend geschlossen:
      • • Synchrones Lastfreistellen der elektrischen Maschine EM und Schubkompensation des EM-Rekuperationsmomentes MEM über das Moment MBB der Rad-Betriebsbremse.
      • • Vorsynchronisieren des neuen TG2-Ganges G2*N-2 über die elektrische Maschine EM und Einlegen des neuen TG2-Ganges G2*N-2.
      • • Synchrones Belasten mit EM-Rekuperationsmoment MEM und Wegnahme des Momenteneingriffs MBB über die Rad-Betriebsbremse.
    2. b) Klassische Überschneidungsschaltung der ersten vorgeschalteten Kupplung C1 mit der zweiten vorgeschalteten Kupplung C2 für den Wechsel des VM-Ganges von G2*N-1 nach G2*N-2, während die elektrische Maschine EM im Gang E-G2*N-2 weiterhin Schub-Rekuperation durchführt und/oder über Drehmomenteingriff das Störmoment der Überschneidungsschaltung der ersten Kupplung C1 mit der zweiten Kupplung C2 kompensiert.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele nochmal mit anderen Worten und verallgemeinernd zusammengefasst:
    • Das hybridisierte Doppelkupplungsgetriebe besteht erfindungsgemäß aus einem ersten Teilgetriebe TG1 mit Synchro-Kupplungen SK1 zum Einlegen ungerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten ersten Kupplung C1 und aus einem zweiten Teilgetriebe TG2 mit Synchro-Kupplungen SK2 zum Einlegen gerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten zweiten Kupplung C2. Eine elektrische Maschine EM ist getriebeeingangsseitig mit einem der Teilgetriebe, hier dem zweiten Teilgetriebe TG2 verbunden. Die Primärseiten der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 sind mit dem Verbrennungsmotor VM verbunden. Es ist mindestens eine elektronische Steuereinheit ECU mit einem Software-Programm zur Durchführung der Steuerung der Kupplungen C1, C2, SK1 und SK2 sowie der elektrischen Maschine EM und optional des Bremsmoment-Eingriffs MBB vorgesehen.
  • Durch das Software-Programm der Steuereinheit ECU wird erfindungsgemäß im Schubbetrieb während einer Rekuperationsphase mit angekoppeltem Verbrennungsmotor VM ein Gangwechsel jeweils zwischen beiden Teilgetrieben TG1 und TG2 vorgenommen. Der Verbrennungsmotor VM wird über die schlupfende vorgeschaltete Kupplung C1 oder C2 des jeweils zuzuschaltenden Teilgetriebes TG1 oder TG2 mittels Erhöhung des Drehmoments MEM der elektrischen Maschine EM auf ein vorgegebenes Schalteingriffniveau synchronisiert. Vor und nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors VM wird das Drehmoment MEM der elektrischen Maschine EM auf ein vorgegebenes Rekuperationsniveau eingestellt. Vor, während und nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors VM die Synchro-Kupplung - hier SK2 - des mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebes - hier TG2 - geschlossen gehalten.
  • Bei einer Schubrückschaltung von einem Gang des nicht mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebes - hier TG1 - zu einem Gang des mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebes - hier TG2 - wird zunächst die Synchro-Kupplung SK2 des mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebes TG2 geöffnet. Anschließend wird über eine Erhöhung des Drehmoments MEM der elektrischen Maschine EM die Drehzahl nTG2 der Sekundärseite der vorgeschalteten Kupplung C2 des mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebes TG2 für das Einlegen des neuen Ganges G2*N-2 vorsynchronisiert. Im Falle des hier erhöhten Drehmoments MEM der elektrischen Maschine EM über das Rekuperationsniveau hinaus wird eine Schubkompensation durch einen entsprechenden Bremsmoment-Eingriff MBB des Radbremssystems vorgenommen. Schließlich wird der neue Gang G2*N-2 mit Schließen der Synchro-Kupplung SK2 eingelegt, wodurch die elektrische Maschine EM wie gewünscht wieder rekuperationsfähig gemacht wird.
  • Nach Schließen der Synchro-Kupplung SK2 zum Einlegen des neuen Ganges G2*N-2 im mit der elektrischen Maschine EM verbundenen Teilgetriebe TG2 wird das Drehmoment MEM der elektrischen Maschine EM wieder auf das vorgegebene Rekuperationsniveau eingestellt.

Claims (9)

  1. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe bestehend aus einem ersten Teilgetriebe (TG1) mit Synchro-Kupplungen (SK1) zum Einlegen ungerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten ersten Kupplung (C1) und aus einem zweiten Teilgetriebe (TG2) mit Synchro-Kupplungen (SK2) zum Einlegen gerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten zweiten Kupplung (C2), wobei eine elektrische Maschine (EM) getriebeeingangsseitig mit einem der Teilgetriebe (TG2) verbunden ist, wobei die Primärseiten der ersten Kupplung (C1) und der zweiten Kupplung (C2) mit einem Verbrennungsmotor (VM) verbunden sind und wobei mindestens eine elektronische Steuereinheit (ECU) vorgesehen ist, durch die die Kupplungen (C1, C2, SK1, SK2) sowie die elektrische Maschine (EM) ansteuerbar sind und die diesbezüglich derart ausgestaltet ist, dass im Schubbetrieb während einer Rekuperationsphase mit angekoppeltem Verbrennungsmotor (VM) ein Gangwechsel jeweils zwischen beiden Teilgetrieben (TG1, TG2) vorgenommen wird, dass der Verbrennungsmotor (VM) über die schlupfende vorgeschaltete Kupplung (C1; C2) des jeweils zuzuschaltenden Teilgetriebes (TG1; TG2) mittels Erhöhung des Drehmoments (MEM) der elektrischen Maschine (EM) auf ein vorgegebenes Schalteingriffniveau synchronisiert wird, dass vor und nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors (VM) das Drehmoment (MEM) der elektrischen Maschine (EM) auf ein vorgegebenes Rekuperationsniveau eingestellt wird und dass vor, während sowie nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors (VM) die Synchro-Kupplung (SK2) des mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG2) geschlossen gehalten wird.
  2. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schubrückschaltung von einem Gang des nicht mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG1) zu einem Gang des mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG2) zunächst die Synchro-Kupplung (SK2) des mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG2) geöffnet wird, dann über eine Erhöhung des Drehmoments (MEM) der elektrischen Maschine (EM) die Drehzahl (nTG2) der Sekundärseite der vorgeschalteten Kupplung (C2) des mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG2) für das Einlegen des neuen Ganges (G2*N-2) vorsynchronisiert wird und schließlich der neue Gang (G2*N-2) mit Schließen der Synchro-Kupplung (SK2) eingelegt wird.
  3. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schließen der Synchro-Kupplung (SK2) zum Einlegen des neuen Ganges (G2*N-2) im mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebe (TG2) das Drehmoment (MEM) der elektrischen Maschine (EM) wieder auf das vorgegebene Rekuperationsniveau eingestellt wird.
  4. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines erhöhten Drehmoments (MEM) der elektrischen Maschine (EM) über das Rekuperationsniveau hinaus bei Bedarf eine Schubkompensation durch entsprechenden Bremsmoment-Eingriff (MBB) des Radbremssystems vorgenommen wird.
  5. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel zwischen einem höheren geraden Gang (G2*N) und einem niedrigeren ungeraden Gang (G2*N-1) eine Überscheidungsschaltung zwischen der ersten vorgeschalteten Kupplung (C1) und der jeweils gangbildenden Synchro-Kupplung (SK2; G2*N, G2*N-2) im zweiten Teilgetriebe (TG2) vorgenommen wird, wenn das zweite Teilgetriebe (TG2) das mit der elektrischen Maschine (EM) verbundene Teilgetriebe ist.
  6. Hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel zwischen einem höheren ungeraden Gang (G2*N-1) und einem niedrigeren geraden Gang (G2*N-2) eine Aufteilung in zwei Teilschaltungen vorgenommen wird, nämlich einer ersten offenen Teilschaltung im zweiten Teilgetriebe (TG2), während der Verbrennungsmotor (VM) über das erste Teilgetriebe (TG1) fest angekoppelt bleibt und einer zweiten klassischen Überschneidungsschaltung mittels der vorgeschalteten Kupplungen (C1, C2), während die elektrische Maschine (EM) über das zweite Teilgetriebe (TG2) fest angekoppelt bleibt.
  7. Verfahren zur Steuerung eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebes mittels eines ersten Teilgetriebes (TG1) mit Synchro-Kupplungen (SK1) zum Einlegen ungerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten ersten Kupplung (C1) und mittels eines zweiten Teilgetriebes (TG2) mit Synchro-Kupplungen (SK2) zum Einlegen gerader Gänge sowie mit einer vorgeschalteten zweiten Kupplung (C2), wobei eine elektrische Maschine (EM) getriebeeingangsseitig mit einem der Teilgetriebe (TG2) verbunden wird, wobei die Primärseiten der erste vorgeschalteten Kupplung (C1) und der zweiten vorgeschalteten Kupplung (C2) mit einem Verbrennungsmotor (VM) verbunden werden und wobei mittels einer elektronische Steuereinheit (ECU) die Kupplungen (C1, C2, SK1, SK2) sowie die elektrische Maschine (EM) derart angesteuert werden, dass im Schubbetrieb während einer Rekuperationsphase mit angekoppeltem Verbrennungsmotor (VM) ein Gangwechsel jeweils zwischen beiden Teilgetrieben (TG1, TG2) vorgenommen wird, dass der Verbrennungsmotor (VM) über die schlupfende vorgeschaltete Kupplung (C1; C2) des jeweils zuzuschaltenden Teilgetriebes (TG1; TG2) mittels Erhöhung des Drehmoments (MEM) der elektrischen Maschine (EM) auf ein vorgegebenes Schalteingriffniveau synchronisiert wird, dass vor und nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors (VM) das Drehmoment (MEM) der elektrischen Maschine (EM) auf ein vorgegebenes Rekuperationsniveau eingestellt wird und dass vor, während sowie nach der Synchronisation des Verbrennungsmotors (VM) die Synchro-Kupplung (SK2) des mit der elektrischen Maschine (EM) verbundenen Teilgetriebes (TG2) geschlossen gehalten wird.
  8. Elektronische Steuereinheit (ECU) mit einem Computerprogrammprodukt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  9. Computerprogrammprodukt für die elektronische Steuereinheit (ECU) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein hybridisiertes Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010035776A1 (de) 2010-08-25 2012-03-01 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Ansteuerverfahren für Hybrid-Antriebsstrang
DE112013006972T5 (de) 2013-04-23 2015-12-31 Mitsubishi Electric Corporation Steuervorrichtung und Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug

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