DE10218983A1 - Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisch geschalteten Getriebe. Diese besteht mindestens aus einer elektrischen Maschine, einer Stromquelle zu deren Versorgung und einer Steuereinrichtung, mittels derer die elektrische Maschine zur Drehmomentabgabe oder zur Drehmomentaufnahme in den Antriebskraftfluss zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe eingeschaltet werden kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung des Schaltzeitpunktes die elektrische Maschine über die Steuereinrichtung kurzzeitig in den Antriebskraftfluss geschaltet wird. So wird vorteilhafterweise ein Hin- und Herschalten des automatisch geschalteten Getriebes verhindert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisch geschalteten Getriebe, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Die DE 195 39 571 A1 beschreibt einen Hybridantrieb für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine. Es werden eine Vielzahl von Antriebsfunktionen beschrieben, die durch die Anordnung des Verbrennungsmotors und es Elektromotors, in einer Kaskade, über einen elektrodynamischen Wandler mit einem nachgeschalteten Vollautomatikgetriebe realisierbar sind. Zum Beispiel kann eine Synchronisierung zur Überbrückung von Gangsprüngen, beim Gangwechsel in dem Getriebe, mit Hilfe des Elektromotors erfolgen. Die Schaltpunkte des Automatikgetriebes werden in üblicher Weise bestimmt, gemäß der gewählten Fahrzeuggeschwindigkeit und der abgerufenen und verfügbaren Leistung des elektrodynamischen Wandlers. Durch die Kaskadenanordnung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors kann das Automatikgetriebe auf einen minimalen Aufbau beschränkt werden. Die einzelnen Gänge oder Schaltstufen des Getriebes können durch die Drehzahladdition des Verbrennungsmotors und des Elektromotors höher ausgefahren werden, so dass für ein durchschnittliches Kraftfahrzeug ein dreistufiges Planetengetriebe ohne Rückwärtsgang ausreichend ist.
  • Bei einem Stufenautomatikgetriebe, das heißt einem Lastschaltgetriebe oder einem automatisierten Schaltgetriebe, werden die Gänge abhängig von Schaltkennlinien, einer Funktion aus Geschwindigkeit und Fahrpedalstellung, automatisch geschaltet. In der Regel gibt es mehrere Schaltkennliniensätze. Die Auswahl erfolgt über Algorithmen, die versuchen, die Fahrsituation oder den Fahrertyp zu erkennen. Hierzu wird auch der Gradient der Fahrpedalbetätigung ausgewertet, mit dem Ziel, unnötige Schaltungen zu vermeiden. Bei langsamer Fahrpedalbetätigung werden Rückschaltungen des automatischen Getriebes verhindert oder zumindest auf eine höhere Laststellung verschoben, wogegen schnelle Fahrpedalbetätigungen mit sofortigen Rückschaltungen quittiert werden.
  • Solche schnellen Lastvorgaben werden jedoch häufig vom Fahrer nach wenigen Sekunden zurückgenommen, zum Beispiel, weil das Verkehrsgeschehen nicht immer exakt vorhersehbar ist. Deshalb erfolgen im Anschluss an die Rückschaltungen, nach Rücknahme der Fahrpedalstellung durch den Fahrer, entsprechende Hochschaltungen des automatischen Fahrzeuggetriebes.
  • Dieses Hin- und Herschalten wird allgemein als störend empfunden. Entsprechende Algorithmen versuchen zwar diese Hochschaltungen zu unterdrücken, beziehungsweise zu verzögern, damit für etwaige nachfolgende Lastvorgaben bereits der richtige Gang eingelegt ist, aber diese Hochschaltverhinderung passt nur für wenige Fahrsituationen.
  • Bei Steuereinrichtungen für automatische Stufenschaltgetriebe mit hohen Dynamikanforderungen führt eine schnelle Rückschaltcharakteristik auf eine Fahrpedaländerung, zusammen mit einer schnell nachfolgenden Lastrücknahme durch den Fahrer, zu einem sogenannten nervösen Schaltverhalten des automatischen Stufenschaltgetriebes. Dies kann sowohl bei einem konventionellen Antriebsstrang aus Verbrennungsmotor, Drehmomentwandler und automatisch geschaltetem Stufenschaltgetriebe der Fall sein, als auch bei einem Hybridantrieb, wie in der DE 195 39 571 A1 beschrieben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kraftfahrzeug mit automatisch geschaltetem Stufengetriebe im Antriebsstrang und hohen Dynamikanforderungen, ein unnötiges Hin- und Herschalten des Getriebes zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird sowohl für einen Hybridantrieb, als auch für ein ausschließlich durch Verbrennungsmotor angetriebenes Kraftfahrzeug, erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung beschreibt eine Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisch geschalteten Getriebe. Diese besteht mindestens aus einer elektrischen Maschine, einer Stromquelle zu deren Versorgung und einer Steuereinrichtung, mittels derer die elektrische Maschine zur Drehmomentabgabe oder zur Drehmomentaufnahme in den Antriebskraftfluss zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe eingeschaltet werden kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung des Schaltzeitpunktes die elektrische Maschine über die Steuereinrichtung kurzzeitig in den Antriebskraftfluss geschaltet wird. So wird vorteilhafterweise ein Hin- und Herschalten des automatisch geschalteten Getriebes verhindert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Zusatzeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle ein Kondensator und/oder ein Akkumulator ist.
  • Bei einem vorteilhaften Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung stellt die Steuereinrichtung aufgrund von Drehmomentbedarf im Antriebsstrang vor dem Erreichen eines Schaltpunktes des Getriebes durch kurzzeitiges Einschalten der elektrischen Maschine im Elektromotorbetrieb zusätzliches Drehmoment bereit. Damit wird ein automatischer Schaltvorgang im Getriebe für diese Zeitspanne verzögert.
  • Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung aufgrund von Drehmomentüberschuss im Antriebsstrang vor dem Erreichen eines Schaftpunktes des Getriebes durch kurzzeitiges Einschalten der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb Drehmoment abführt. Damit wird ein automatischer Schaltvorgang im Getriebe für diese Zeitspanne verzögert.
  • Bei einem bevorzugten Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung beträgt die Zeitspanne für den Betrieb der elektrischen Maschine zur Beeinflussung des Schaltzeitpunktes fünf bis zwanzig, insbesondere zehn Sekunden.
  • Eine solche Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang ist in der Lage, am Getriebeeingang ein zusätzliches Antriebsmoment für wenige Sekunden bereitzustellen. Dadurch kann, bei einer Lastanforderung, diese zunächst durch den Betrieb der Zusatzeinrichtung erfüllt werden. Der höhere Lastwunsch wird somit in der aktuellen Gangstufe über diese Freischaltung von zusätzlichem Drehmoment erfüllt und es ist zunächst für kurze Zeit nicht notwendig, eine Rückschaltung auszulösen. Diese wird erst ausgelöst, wenn die Lastanforderungen noch vorhanden sind und die Zusatzeinrichtung kein zusätzliches Antriebsmoment mehr bereitstellen kann.
  • Eine solche Zusatzeinrichtung hat auch noch den weiteren Vorteil, dass die Schaltkennlinien stärker verbrauchsorientiert ausgelegt werden können. Zum Beispiel kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors durch schnelles Hochschalten gesenkt und das Zusatzmoment ohne störende Gangschaltverzögerung spontan bereitgestellt werden.

Claims (5)

1. Zusatzeinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisch geschalteten Getriebe, mindestens bestehend aus einer elektrischen Maschine, einer Stromquelle zu deren Versorgung und einer Steuereinrichtung, mittels derer die elektrische Maschine zur Drehmomentabgabe oder zur Drehmomentaufnahme in den Antriebskraftfluss zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe eingeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine über die Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Schaltzeitpunktes kurzzeitig so in den Antriebskraftfluss geschaltet wird, dass ein Hin- und Herschalten des automatisch geschalteten Getriebes verhindert wird.
2. Zusatzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle ein Kondensator und/oder ein Akkumulator ist.
3. Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung aufgrund von Drehmomentbedarf im Antriebsstrang, vor dem Erreichen eines Schaltpunktes des Getriebes durch kurzzeitiges Einschalten der elektrischen Maschine im Elektromotorbetrieb zusätzliches Drehmoment bereitstellt und damit für diese Zeitspanne einen automatischen Schaltvorgang im Getriebe verzögert.
4. Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung aufgrund von Drehmomentüberschuss im Antriebsstrang, vor dem Erreichen eines Schaltpunktes des Getriebes durch kurzzeitiges Einschalten der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb Drehmoment abführt und damit für diese Zeitspanne einen automatischen Schaltvorgang im Getriebe verzögert.
5. Verfahren zum Betrieb einer Zusatzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne für den Betrieb der elektrischen Maschine zur Beeinflussung des Schaftzeitpunktes fünf bis zwanzig, insbesondere zehn Sekunden beträgt.
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