DE10225249B4 - Method for controlling a starting process of a drive train - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Regeln eines Anfahrvorganges eines Antriebsstranges (2) mit einem von einer Antriebsmaschine (4) antreibbaren Verbraucher (9) und einem dazwischen angeordneten Planetengetriebe (1), wobei das Planetengetriebe (1) über ein reibschlüssiges Schaltelement (10) überbrückbar ist und zur variablen Übertragung eines Drehmoments (T_am) der Antriebsmaschine (4) mit einer drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Antriebsmaschine (4) auf den Verbraucher (9) entsprechend einer Anforderung zu übertragendes Soll-Drehmoment (T_soll) zusätzlich stufenlos über das reibschlüssige Schaltelement (10) geregelt einstellbar ist, wobei das Soll-Drehmoment (T_soll) in Abhängigkeit einer Differenzdrehzahl (Δn_am) zwischen einer Soll-Leerlaufdrehzahl (n_am_LL_soll) der Antriebsmaschine (4) und einer Ist-Drehzahl (n_am_ist) der Antriebsmaschine (4) ermittelt wird.Method for controlling a starting process of a drive train (2) with a driven by a prime mover (4) and a planetary gear arranged therebetween (1), wherein the planetary gear (1) via a frictional switching element (10) can be bridged and the variable Transmission of a torque (T_am) of the drive machine (4) with a speed and torque variable machine (6) is operatively connected, characterized in that one of the drive machine (4) to the consumer (9) according to a request to be transmitted target torque (T_soll) in addition continuously controlled via the frictional switching element (10) is adjustable, wherein the target torque (T_soll) as a function of a differential speed (Δn_am) between a target idle speed (n_am_LL_soll) of the prime mover (4) and an actual speed ( n_am_ist) of the drive machine (4) is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Anfahrvorganges eines Antriebsstranges nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a method for controlling a starting process of a drive train according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Aus der DE 199 34 696 A1 ist ein elektrodynamisches Antriebssystem für ein Fahrzeug bekannt, welches zwischen einer Antriebsmaschine und einem Schaltgetriebe ein Planetengetriebe aufweist. Das Planetengetriebe ist mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger ausgebildet. Das Planetengetriebe ist über ein erstes Element mit dem Schaltgetriebe, über ein zweites Element mit der Antriebsmaschine und über ein drittes Element mit wenigstens einem Elektromotor wirkverbunden. Der Elektromotor ist sowohl als Antriebsmotor als auch als Generator betreibbar.From the DE 199 34 696 A1 an electrodynamic drive system for a vehicle is known, which has a planetary gear between a prime mover and a manual transmission. The planetary gear is formed with a sun gear, a ring gear and a planet carrier. The planetary gear is operatively connected via a first element to the transmission, via a second element to the drive machine and via a third element with at least one electric motor. The electric motor can be operated both as a drive motor and as a generator.

Darüber hinaus ist eine weitere Schaltkupplung zwischen zwei Elementen des Planetengetriebes zur Überbrückung des Planetengetriebes vorgesehen, wobei die Schaltkupplung als eine Klauenkupplung ausgeführt ist.In addition, a further clutch between two elements of the planetary gear for bridging the planetary gear is provided, wherein the clutch is designed as a dog clutch.

Nachteilig dabei ist jedoch, dass eine Überbrückung des Planetengetriebes durch die Klauenkupplung nur dann möglich ist, wenn die miteinander in Eingriff zu bringenden Kupplungsverzahnungen gleiche Drehzahl aufweisen, d. h. miteinander synchronisiert sind.The disadvantage here is that a bridging of the planetary gear by the dog clutch is only possible if the mutually engageable coupling teeth have the same speed, d. H. synchronized with each other.

Ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer an einer Antriebswelle angeordneten Starter- und Generator-Einheit ist aus der DE 199 23 316 A1 bekannt. Die dort beschriebene Starter- und Generator-Einheit weist eine als elektrischen Motor mit Starterfunktion und als elektrischen Generator betreibbare elektrische Maschine und ein damit wirkverbundenes Planetengetriebe mit wenigstens einem Sonnenrad, wenigstens einem Planetenrad und wenigstens einem Hohlrad auf. Dabei ist das Planetengetriebe über Wellen und Schaltelemente mit der elektrischen Maschine, mit der Antriebswelle und mit einem Gehäuse eines in dem Antriebsstrang angeordneten Aggregates derart verbindbar, dass in einem Startbetrieb eine Übersetzung i > 1 und in einem Generatorbetrieb eine Übersetzung i = 1 einstellbar ist.A drive system for a motor vehicle with a arranged on a drive shaft starter and generator unit is from the DE 199 23 316 A1 known. The starter and generator unit described therein has an electric motor operable as an electric motor with starter function and as an electric generator and a planetary gear operatively connected thereto with at least one sun gear, at least one planetary gear and at least one ring gear. In this case, the planetary gear via shafts and switching elements with the electric machine, with the drive shaft and a housing of an arranged in the drive train unit is connectable such that in a start operation, a translation i> 1 and in a generator operation, a translation i = 1 is adjustable.

Das Hohlrad ist über eine weitere Welle einer Kupplung mit einem Gehäuse bzw. dessen Deckel zur Einstellung einer Startübersetzung verbindbar. Während eines Startvorgangs rotiert zunächst die mit dem Sonnenrad und dem Rotor des Planetengetriebes verbundene Welle, während das Planetengetriebe über das Hohlrad, die Welle und die geschlossene Kupplung abgestützt wird. Bei einem Generatorbetrieb, d. h. im Fahrzustand, ist hingegen die das Hohlrad mit dem Deckel verbindende Kupplung geöffnet, und eine weitere Kupplung, welche das Sonnenrad mit der Antriebswelle verbindet, ist geschlossen. Des Weiteren ist es vorgesehen, daß im Fahrzustand das Planetengetriebe durch Öffnen der Kupplung zwischen dem Hohlrad und dem Deckel und gleichzeitiges Schließen der weiteren Kupplung zwischen dem Sonnenrad und der Antriebswelle in geblocktem Zustand umläuft. Die weitere Kupplung kann dabei als Freilaufkupplung, als reibschlüssige momentenbetätigte Kupplung oder als hydraulisch betätigte Kupplung ausgebildet sein.The ring gear is connectable via a further shaft of a clutch with a housing or its lid for setting a start translation. During a starting operation, first the shaft connected to the sun gear and the rotor of the planetary gear rotates, while the planetary gear is supported via the ring gear, the shaft and the closed clutch. In a generator mode, d. H. in the driving state, however, the coupling connecting the ring gear with the cover is opened, and a further coupling, which connects the sun gear to the drive shaft, is closed. Furthermore, it is provided that in the driving state, the planetary gear rotates by opening the coupling between the ring gear and the cover and simultaneous closing of the further coupling between the sun gear and the drive shaft in a blocked state. The further clutch can be designed as a one-way clutch, as a frictional torque-actuated clutch or as a hydraulically operated clutch.

Dieses Kupplungskonzept weist jedoch den Nachteil auf, dass für ein Anfahren ein als ein Drehmomentwandler oder als eine Anfahrkupplung ausgebildetes Anfahrelement erforderlich ist, dessen thermische Belastung während eines Anfahrvorganges bzw. während eines Teillastanfahrvorganges hoch ist, wodurch eine Lebensdauer eines solchen Anfahrelementes stark herabgesetzt ist.However, this coupling concept has the disadvantage that for starting a designed as a torque converter or as a starting clutch starting element is required, the thermal load during a start-up or during a partial load starting is high, whereby a lifetime of such a starting element is greatly reduced.

Aus der DE 199 27 521 C2 ist eine elektrische Maschine bekannt, welche als Starter-Generator für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umschaltbar ist. Hierbei umfasst die elektrische Maschine ein zweistufiges Planetengetriebe zur Ankopplung an eine Welle der Brennkraftmaschine.From the DE 199 27 521 C2 an electric machine is known, which is switchable as a starter-generator for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. Here, the electric machine comprises a two-stage planetary gear for coupling to a shaft of the internal combustion engine.

Ferner ist aus der Veröffentlichung „Schäfer, Heinz: Starter-Generator mit Asynchronmaschine und feldorientierter Regelung in: Automotive Electronics: Sonderausgabe von ATZ und MTZ, 2000, H. Januar, S. 44–46, ISSN 0001-2785” bekannt, als Starter-Generatoren dienende elektrische Maschinen zur Drehmomentmanagement einzusetzen.Furthermore, from the publication "Schäfer, Heinz: starter generator with asynchronous machine and field-oriented control in: Automotive Electronics: special edition of ATZ and MTZ, 2000, H. January, pp 44-46, ISSN 0001-2785" known as a starter To use electric motors for torque management.

Aus der DE 100 21 025 A1 ist ein Getriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, mit einer Eingangswelle, die mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei leistungsverzweigenden Getrieben gekoppelt ist, die mit einer Ausgangswelle koppelbar sind, sowie mit zwei mit dem mindestens einen leistungsverzweigenden Getriebe gekoppelten Elektromaschinen. Bei dem bekannten Getriebe sind Mittel zur Kopplung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle unter Überbrückung der zwei Elektromaschinen und des wenigstens einen leistungsverzweigenden Getriebes vorgesehen.From the DE 100 21 025 A1 a transmission for motor vehicles is known, with an input shaft which is coupled to at least one, preferably two power-split transmissions which can be coupled to an output shaft, as well as with two with the at least one power-split transmission coupled electric machines. In the known transmission means are provided for coupling the input shaft to the output shaft while bridging the two electric machines and the at least one power-split transmission.

Ferner geht aus der DE 43 24 010 C2 ein Verfahren zur Steuerung der Drehmomentabgabe eines aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor bestehenden, ein Fahrzeug antreibenden Hybridantriebes hervor, im Rahmen dessen das Fahrzeug entweder über den Verbrennungsmotor oder über den Elektromotor oder über den Verbrennungsmotor und dem Elektromotor zusammen antreibbar ist, wobei während des Fahrbetriebes und bei am Antrieb des Fahrzeuges beteiligtem Elektromotor der Hybridantrieb im Wesentlichen entsprechend der Drehmomentcharakteristik eines Verbrennungsmotors gesteuert wird.Furthermore, goes from the DE 43 24 010 C2 a method for controlling the torque output of a consisting of an internal combustion engine and an electric motor, a vehicle driving hybrid drive out, in the context of which the vehicle is driven either via the internal combustion engine or via the electric motor or via the internal combustion engine and the electric motor together, wherein during driving and involved in driving the vehicle Electric motor of the hybrid drive is controlled substantially in accordance with the torque characteristic of an internal combustion engine.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln eines Anfahrvorganges eines Antriebsstranges sowie einen Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, die eine Reduzierung der thermischen Belastung eines Anfahrelementes während eines Anfahrvorganges ermöglichen.The present invention is therefore based on the object to provide a method for controlling a starting process of a drive train and a drive train available that allow a reduction in the thermal load of a starting element during a starting process.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit einem Antriebsstrang gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.According to the invention this object is achieved by a method according to the features of claim 1 and with a drive train according to the features of claim 14.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine thermische Belastung eines als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildeten Anfahrelementes erheblich zu reduzieren, da ein Antriebsmoment für einen von einer Antriebsmaschine anzutreibenden Verbraucher über eine drehzahl- und momentenvariable Maschine abgestützt wird und bei Erreichen eines zu übertragenden Antriebsmomentes, welches von der Maschine nicht mehr abstützbar ist, zusätzlich von dem reibschlüssigen Schaltelement abgestützt wird.With the method according to the invention there is advantageously the possibility to significantly reduce a thermal load formed as a frictional switching element starting element, since a drive torque for a driven by a prime mover consumer is supported by a speed and torque variable machine and upon reaching one to transmitting drive torque, which is no longer supported by the machine, is additionally supported by the frictional switching element.

Damit wird vorteilhafterweise gewährleistet, dass zu Beginn eines Anfahrvorganges keine thermische Belastung eines Anfahrelementes bzw. einer reibschlüssigen Anfahrkupplung auftritt und erst ab einem bestimmten zu übertragenden Antriebsmoment ein Anfahrelement zugeschaltet und einer thermischen Belastung ausgesetzt ist.This is advantageously ensured that at the beginning of a starting process no thermal load of a starting element or a frictional startup clutch occurs and is switched on only after a certain torque to be transmitted to a starting element and is exposed to thermal stress.

Der Antriebsstrang nach der Erfindung weist ein drehzahl- und momentenvariables Anfahrelement auf, das die Maschine, das reibschlüssige Schaltelement und das Planetengetriebe umfaßt, wobei das reibschlüssige Schaltelement zum Verblocken des Planetengetriebes vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann auf ein bei herkömmlichen Lösungen üblicherweise vorgesehenes Anfahrelement, wie beispielsweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine reibschlüssige Kupplung, welche zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe oder einem Getriebe und einem dem Getriebe nachgeschalteten Verbraucher angeordnet ist, vorteilhafterweise verzichtet werden.The drive train according to the invention has a variable speed and torque variable starting element, which comprises the machine, the frictional switching element and the planetary gear, wherein the frictional switching element is provided for blocking the planetary gear. With this arrangement can be advantageously dispensed with a conventionally provided in conventional solutions starting element, such as a hydrodynamic torque converter or a frictional clutch, which is disposed between a prime mover and a transmission or a transmission and a consumer downstream of the transmission.

Des weiteren bietet der Antriebsstrang nach der Erfindung den Vorteil, daß mit der Anordnung eines reibschlüssigen Schaltelementes zum Verblocken des Planetengetriebes, welches zusätzlich als Anfahrelement ansteuerbar ist, keine thermische Belastung des reibschlüssigen Schaltelementes bzw. Anfahrelementes gegenüber Anfahrelementen bekannter Anordnungen gegeben ist, wenn der Anfahrvorgang alleine über die Maschine durchgeführt wird. Das Schaltelement wird in diesem Fall nur noch zum Übertragen des statischen Momentes benötigt.Furthermore, the drive train according to the invention has the advantage that with the arrangement of a frictional switching element for blocking the planetary gear, which is additionally controlled as a starting element, no thermal load of the frictional switching element or starting element against starting elements of known arrangements is given when the starting process alone is carried out over the machine. The switching element is needed in this case only for transmitting the static torque.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the claims and the embodiment described in principle with reference to the drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Planetengetriebes, welches als Überlagerungsgetriebe ausgeführt ist; 1 a highly schematic representation of a planetary gear, which is designed as a superposition gear;

2 eine stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges mit einem elektromagnetischen Anfahrelement; 2 a highly schematic representation of a drive train with an electromagnetic starting element;

3 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des in 2 dargestellten Antriebsstranges; und 3 a flow chart of a method for controlling the in 2 illustrated drive train; and

4 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, welches die Drehzahlen der Antriebsmaschine, der elektrischen Maschine und einer Abtriebswelle des Planetengetriebes während eines Anfahrvorganges des Antriebsstranges gemäß 2 darstellt. 4 a speed-time diagram showing the rotational speeds of the prime mover, the electric machine and an output shaft of the planetary gear during a starting process of the drive train according to 2 represents.

Bezug nehmend auf 1 ist eine stark schematisierte Darstellung eines als Überlagerungsgetriebe ausgeführten Planetengetriebes 1 eines in 2 schematisiert dargestellten Antriebsstranges 2 eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Das Planetengetriebe 1 bzw. dessen Hohlrad 3 ist mit einer Antriebsmaschine 4 verbunden. Ein Sonnenrad 5 des Planetengetriebes 1 ist mit einer elektrischen Maschine 6 wirkverbunden. Ein Planetenträger 7 ist mit einer Abtriebswelle 8 verbunden, welche gleichzeitig eine Getriebeeingangswelle eines in 2 dargestellten Vorgelegegetriebes 9 darstellt, wobei anstelle des Vorgelegegetriebes 9 auch jedes beliebige andere Schaltgetriebe oder auch stufenlose Getriebe vorgesehen sein kann.Referring to 1 is a highly schematic representation of a planetary gear designed as a superposition gear 1 one in 2 schematized illustrated drive train 2 a motor vehicle shown. The planetary gear 1 or its ring gear 3 is with a prime mover 4 connected. A sun wheel 5 of the planetary gear 1 is with an electric machine 6 operatively connected. A planet carrier 7 is with an output shaft 8th connected, which at the same time a transmission input shaft of an in 2 illustrated countershaft transmission 9 represents, wherein instead of the countershaft transmission 9 Any other manual transmission or continuously variable transmission can be provided.

Die elektrische Maschine 6 stellt vorliegend eine in den Antriebsstrang 2 integrierte Starter-Generator-Einheit dar, welche indirekt über das Planetengetriebe 1 auf das Vorgelegegetriebe 9 wirkt. Das Planetengetriebe 1 weist drei Freiheitsgrade in der Drehbewegung auf, wobei sich jeweils in Abhängigkeit von zwei Drehzahlen eine dritte Drehzahl ergibt und sich zwei Drehbewegungen zu einer dritten Drehbewegung überlagern.The electric machine 6 present in the drive train 2 integrated starter-generator unit, which indirectly through the planetary gear 1 on the countershaft transmission 9 acts. The planetary gear 1 has three degrees of freedom in the rotational movement, each resulting in a function of two speeds, a third speed and superimpose two rotational movements to a third rotational movement.

Des weiteren ist zwischen dem Sonnenrad 5 und dem Planetenträger 7 ein reibschlüssiges Schaltelement 10 angeordnet, welches in geschlossenem Zustand zu einem Verblocken des Planetengetriebes 1 führt, wobei in verblocktem Zustand des Planetengetriebes 1 ein von der Antriebsmaschine 4 eingehendes Antriebsmoment mit einer Übersetzung i = 1 an die Getriebeeingangswelle 8 weitergeleitet wird. In geöffnetem Zustand des Schaltelementes bzw. der Kupplung 10 weist das Planetengetriebe 1 eine Übersetzung von beispielsweise i0 = –3 auf, wobei in Abhängigkeit des jeweilig vorliegenden Anwendungsfalles auch andere Übersetzungen möglich sind.Furthermore, between the sun wheel 5 and the planet carrier 7 a frictional switching element 10 arranged, which in the closed state to a blocking of the planetary gear 1 leads, being in the locked state of the planetary gear 1 one from the prime mover 4 incoming drive torque with a ratio i = 1 to the transmission input shaft 8th is forwarded. In the open state of the switching element or the coupling 10 indicates the planetary gear 1 a translation of, for example, i 0 = -3, wherein other translations are possible depending on the particular application case.

Die elektrische Maschine 6, das Planetengetriebe 1 und die Kupplung 10 bilden ein elektrodynamisches Anfahrelement, wobei sich die Drehzahlen der Antriebsmaschine bzw. des Hohlrades 3 und die Drehzahl des Sonnenrades 5 bzw. eines Rotors 11 der elektrischen Maschine 6 während eines Anfahrvorganges bei geöffneter Kupplung 10 zu der Drehzahl des Planetenträgers 7 überlagern.The electric machine 6 , the planetary gear 1 and the clutch 10 form an electrodynamic starting element, wherein the rotational speeds of the drive machine or the ring gear 3 and the speed of the sun gear 5 or a rotor 11 the electric machine 6 during a starting process with the clutch open 10 to the speed of the planet carrier 7 overlap.

Um Beschädigungen der Verzahnungen des Planetengetriebes 1 durch Ungleichförmigkeiten des Antriebsverhaltens der Antriebsmaschine 4 zu reduzieren bzw. zu vermeiden, ist zwischen der Antriebsmaschine 4, welche vorliegend als Verbrennungsmotor ausgeführt ist, und dem Planetengetriebe 1 ein an sich bekannter Torsionsdämpfer 12 zwischengeschaltet.To damage the gears of the planetary gear 1 by non-uniformities of the drive behavior of the prime mover 4 to reduce or avoid is between the prime mover 4 , which is designed here as an internal combustion engine, and the planetary gear 1 a known per se torsion damper 12 interposed.

Bei dem elektrodynamischen Anfahrsystem gemäß 1 und 2 wird ein Drehmoment T_am der Antriebsmaschine 4 auf eine Welle des dreiwelligen Planetengetriebes 1, welche mit dem Hohlrad 3 verbunden ist, aufgebracht. Gleichzeitig wirkt auf eine weitere Welle des Planetengetriebes 1 ein Drehmoment T_em der elektrischen Maschine 6, welche mit dem Sonnenrad 5 wirkverbunden ist. Ein Abtriebsmoment an der Summenwelle des Planetengetriebes 1, welche mit dem Planetenträger 7 verbunden ist, wirkt direkt auf die Getriebeeingangswelle 8 des Vorgelegegetriebes bzw. Schaltgetriebes 9.In the electrodynamic starting system according to 1 and 2 becomes a torque T_am of the prime mover 4 on a shaft of the three-shaft planetary gear 1 , which with the ring gear 3 connected, applied. At the same time acts on another shaft of the planetary gear 1 a torque T_em of the electric machine 6 , which with the sun wheel 5 is actively connected. An output torque on the sum shaft of the planetary gear 1 , which with the planet carrier 7 is connected, acts directly on the transmission input shaft 8th of the countershaft transmission or gearbox 9 ,

Diese Anordnung ermöglicht ein Anfahren des in 2 dargestellten Antriebsstranges 2 mit einer geringen thermischen und mechanischen Belastung eines reibschlüssigen Schaltelementes, da die reibschlüssige Kupplung 10 im Antriebsstrang 2 für den Fall vorgesehen ist, daß das Drehmoment T_em der elektrischen Maschine 6 nicht ausreichend ist, um die Drehzahlen der einzelnen Bauelemente des Planetengetriebes 1 zu synchronisieren. Des weiteren ist die reibschlüssige Kupplung 10 dazu vorgesehen, das Planetengetriebe 1 nach Abschluß des Synchronisierungsvorganges des Planetengetriebes durch vollständiges Schließen der Kupplung 10 zu überbrücken.This arrangement allows a start of the in 2 shown drive train 2 with a low thermal and mechanical load of a frictional switching element, since the frictional coupling 10 in the drive train 2 provided in the event that the torque T_em of the electric machine 6 is not sufficient to the speeds of the individual components of the planetary gear 1 to synchronize. Furthermore, the frictional clutch 10 provided to the planetary gear 1 after completion of the synchronization process of the planetary gear by fully closing the clutch 10 to bridge.

Die 3 zeigt ein Flußdiagramm einer Anfahrregelung des Antriebsstranges gemäß 2, mittels welcher ein Anfahrvorgang des Antriebsstranges 2 vollautomatisch bei geringer Belastung der Kupplung 10 regelbar ist. Die vorgestellte Regelung läßt sich allgemein auf alle Antriebsstrange anwenden, die eine integrierte Starter-Generator-Einheit mit einer drehzahl- und momentenvariablen Maschine als Anfahrelement aufweisen, wobei vorliegend die Anfahrregelung exemplarisch anhand eines Antriebsstranges mit einem elektromechanischen Anfahrelement beschrieben wird.The 3 shows a flowchart of a starting control of the drive train according to 2 , by means of which a starting process of the drive train 2 Fully automatic with low load on the coupling 10 is controllable. The presented control can be generally applied to all drive trains, which have an integrated starter-generator unit with a variable speed and torque variable machine as starting element, wherein in the present case the starting control is described by way of example with reference to a drive train with an electromechanical starting element.

Des weiteren ist die in 3 dargestellte Regelung dann sinnvoll einsetzbar, wenn eine elektrische Maschine beispielsweise wegen einer begrenzten Spannung eines 42-Volt-Bordnetzes oder wegen begrenzter Leistungsabgabefähigkeit eines Energiespeichers derart dimensioniert ist, daß ihr aktuell maximal abgebbares Drehmoment T_em_max nicht ausreichend groß ist, um entsprechende Drehmomente einer Antriebsmaschine zur Synchronisierung der Drehzahlen am Planetengetriebe abzustützen. In einem derartigen Fall wird die reibschlüssige Kupplung neben der elektrischen Maschine zum Synchronisieren des Planetengetriebes verwendet.Furthermore, the in 3 Control shown useful then, if an electrical machine, for example, due to a limited voltage of a 42-volt electrical system or limited Leistungsabgabefähigkeit an energy storage is dimensioned such that their maximum current deliverable torque T_em_max is not large enough to corresponding torques of a prime mover to synchronize To support the speeds of the planetary gear. In such a case, the friction clutch is used in addition to the electric machine for synchronizing the planetary gear.

Zur Reduzierung einer thermischen Belastung der reibschlüssigen Kupplung 10 wird die elektrische Maschine 6 während eines Anfahrvorganges vorrangig für den Synchronisierungvorgang des Planetengetriebes 1 eingesetzt. Ein dynamisches Kupplungsmoment wird erst dann aufgebaut, wenn das aktuell maximal abgebbare Drehmoment T_em_max der elektrischen Maschine 6 für ein Abstützen des Antriebsmomentes T_am der Antriebsmaschine 4 nicht mehr ausreicht.To reduce thermal stress on the friction clutch 10 becomes the electric machine 6 during a starting process primarily for the synchronization process of the planetary gear 1 used. A dynamic clutch torque is built up only when the maximum torque T_em_max of the electric machine that can currently be output 6 for supporting the drive torque T_am of the prime mover 4 no longer sufficient.

Dazu wird in Abhängigkeit einer Anforderung ”Anfahren” eines Bedieners bzw. eines Fahrers eines Fahrzeuges, welche z. B. über ein Fahrpedal 14 erfolgt, von einem Steuergerät 13 der Antriebsmaschine 4 ein Signal zum Erhöhen der Drehzahl n_am der Antriebsmaschine 4 ausgegeben.For this purpose, in response to a request "start" of an operator or a driver of a vehicle, which z. B. via an accelerator pedal 14 done by a controller 13 the prime mover 4 a signal for increasing the rotational speed n_am of the prime mover 4 output.

Gleichzeitig ermittelt das Steuergerät 13 der Antriebsmaschine 4 in einem Schritt S1 eine Ist-Drehzahl n_am_ist der Antriebsmaschine 4. Die Ist-Drehzahl n_am_ist wird in einem Schritt S2 einer Soll-Leerlaufdrehzahl n_am_LL_soll der Antriebsmaschine 4 gegenübergestellt, wobei aus der Soll-Leerlaufdrehzahl n_am_LL_soll und der Ist-Drehzahl n_am_ist der Antriebsmaschine 4 eine Differenzdrehzahl Δn_am bestimmt wird. In einem anschließenden Schritt S3 wird die Differenzdrehzahl Δn_am zur Generierung einer Reglervorgabe eines theoretischen Drehmomentwertes T_reg herangezogen, wobei hier ein Proportionalregler verwendet wird.At the same time the control unit determines 13 the prime mover 4 in a step S1, an actual rotational speed n_am_ist of the prime mover 4 , The actual rotational speed n_am_ist becomes the target engine idling speed n_am_LL_soll in a step S2 4 from the target idle speed n_am_LL_soll and the actual speed n_am_ist the prime mover 4 a differential speed Δn_am is determined. In a subsequent step S3, the differential speed Δn_am is used to generate a regulator specification of a theoretical torque value T_reg, in which case a proportional controller is used.

In einem Schritt S4 wird eine Fahrpedalstellung Phi bestimmt, die als Ausgangssignal des Schritts S4 einen Eingangswert für das Steuergerät 13 der Antriebsmaschine 4 und eines weiteren Schritts S5 darstellt. In dem Schritt S5 wird in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl n_am_ist und der Fahrpedalstellung Phi ein aktuell maximal abgebbares Drehmoment T_am_max der Antriebsmaschine 4 über ein in einem weiteren separaten Steuergerät abgelegtes Kennfeld ermittelt. Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, das weitere Steuergerät mit dem Kennfeld in das Steuergerät 13 der Antriebsmaschine 4 zu integrieren.In a step S4, an accelerator pedal position Phi is determined, which as an output signal of step S4 an input value for the control unit 13 the prime mover 4 and another step S5. In step S5, in Dependence of the actual speed n_am_ist and the accelerator pedal position Phi a currently maximum deliverable torque T_am_max the prime mover 4 determined via a stored in another separate control unit map. Of course, it is up to the expert, the further control unit with the map in the control unit 13 the prime mover 4 to integrate.

Das aus der Ist-Drehzahl n_am_ist der Antriebsmaschine 4 über das in dem weiteren Steuergerät gespeicherte Verbrennungsmotor-Kennfeld umgerechnete aktuell maximal abgebbare Drehmoment T_am_max der Antriebsmaschine 4 wird mittels eines Korrekturwertes k in einem Schritt S6 an das reale System bzw. an den Antriebsstrang 2 angepaßt. Der Korrekturwert k ist ein Abstimmparameter, der empirisch ermittelt ist und mit dem eine Abstimmung des Systems bzw. des Antriebsstranges erreicht wird.That from the actual speed n_am_ist the prime mover 4 converted over the stored in the further control unit engine map current maximum deliverable torque T_am_max the prime mover 4 is by means of a correction value k in a step S6 to the real system or to the drive train 2 customized. The correction value k is a tuning parameter that has been determined empirically and with which a tuning of the system or of the drive train is achieved.

Der Korrekturwert k nimmt dabei Werte zwischen 0 und 1 an, wobei mit der Abstimmung ein eventuelles Abwürgen einer als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmaschine vermieden wird. Selbstverständlich kann hierbei auch ein Adaptionsverfahren in die Anfahrregelung implementiert werden, welches ein Abstimmen des Systems im Betrieb durch eine entsprechende Adaption des Korrekturwertes k zur Folge hat.The correction value k assumes values between 0 and 1, wherein with the vote a possible stalling of a trained as an internal combustion engine engine is avoided. Of course, in this case also an adaptation method can be implemented in the start-up control, which has a tuning of the system in operation by a corresponding adaptation of the correction value k result.

Das Produkt aus dem Korrekturwert k und dem aktuell maximal abgebbaren Drehmoment T_am_max der Antriebsmaschine 4 wird als sogenanntes Vorsteuermoment bezeichnet, wobei das der Fahrerwunschvorgabe entsprechende Soll-Drehmoment T_soll aus der Summe der Regelvorgabe T_reg und dem Vorsteuermoment k·T_am_max in einem Schritt S7 bestimmt wird.The product of the correction value k and the currently maximum deliverable torque T_am_max the prime mover 4 is referred to as a so-called pre-control torque, wherein the desired command torque T_soll corresponding to the driver command input is determined from the sum of the control input T_reg and the pre-control torque k · T_am_max in a step S7.

Parallel zu der Bestimmung des von der Antriebsmaschine 4 zu übertragenden Soll-Drehmoments T_soll wird in einem Schritt S8 mittels eines nicht näher dargestellten Drehzahlsensors eine Ist-Drehzahl n_em_ist der elektrischen Maschine 6 ermittelt und in einem Schritt S9 ein der Ist-Drehzahl n_em_ist der elektrischen Maschine 6 entsprechendes Signal generiert. In einem Schritt S10 wird in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl n_em_ist der elektrischen Maschine 6 ein aktuell maximal abgebbares Drehmoment T_em_max der elektrischen Maschine 6 über eine in dem weiteren Steuergerät abgelegte Vollast-Kennlinie der elektrischen Maschine 6 bestimmt.Parallel to the determination of the engine of the drive 4 To be transmitted desired torque T_soll is in a step S8 by means of a speed sensor, not shown, an actual speed n_em_ist the electric machine 6 determined and in a step S9 one of the actual speed n_em_ist the electric machine 6 corresponding signal generated. In a step S10, depending on the actual rotational speed n_em_ist of the electric machine 6 a currently maximum deliverable torque T_em_max the electric machine 6 via a stored in the other control unit full load characteristic of the electric machine 6 certainly.

In einem Schritt S11 wird überprüft, ob das Soll-Drehmoment T_soll kleiner oder gleich dem aktuell maximal abgebbaren Drehmoment T_em_max der elektrischen Maschine 6 ist oder nicht. Bei einem positiven Abfrageergebnis erfolgt in einem Schritt S12 eine Drehmomentenvorgabe dahingehend, daß ein Soll-Drehmoment T_em_soll der elektrischen Maschine 6 dem Soll-Drehmoment T_soll entspricht und ein Soll-Drehmoment T_ku_soll der reibschlüssigen Kupplung 10 auf den Wert null gesetzt wird und diese geöffnet bleibt. Somit ist die Kupplungsbelastung während des Anfahrvorganges bis zum Erreichen des maximal möglichen Drehmomentes T_em_max der elektrischen Maschine 6 gleich Null.In a step S11 it is checked whether the setpoint torque T_soll is less than or equal to the currently maximum deliverable torque T_em_max of the electrical machine 6 is or not. In the case of a positive query result, in a step S12 a torque specification is made such that a setpoint torque T_em_soll of the electrical machine 6 the target torque T_soll corresponds and a target torque T_ku_soll the frictionally engaged clutch 10 is set to the value zero and this remains open. Thus, the clutch load during the starting process until reaching the maximum possible torque T_em_max the electric machine 6 equals zero.

Bei einem negativen Abfrageergebnis des Schrittes S11 wird in einem nachfolgenden Schritt S13 das Soll-Drehmoment T_em_soll der elektrischen Maschine auf das maximale Drehmoment T_em_max ausgeregelt, und das Soll-Drehmoment T_ku_soll der reibschlüssigen Kupplung 10 wird aus der Differenz des Soll-Drehmoments T_soll und dem maximalen Drehmoment T_em_max der elektrischen Maschine 6 gebildet, wobei unter dem Soll-Drehmoment T_ku_soll der Kupplung 10 der Teil des Drehmomentes der Antriebsmaschine 4 bezeichnet ist, welches von der Kupplung abgestützt wird. Damit ist gewährleistet, daß der Anfahrvorgang abgeschlossen werden kann.In a negative query result of step S11, the target torque T_em_soll of the electric machine is adjusted to the maximum torque T_em_max in a subsequent step S13, and the target torque T_ku_soll the frictional clutch 10 becomes from the difference of the target torque T_soll and the maximum torque T_em_max of the electric machine 6 formed, wherein below the target torque T_ku_soll the clutch 10 the part of the torque of the prime mover 4 is designated, which is supported by the clutch. This ensures that the starting process can be completed.

Mit dem in 3 schematisiert dargestellten Regelungssystem wird eine Anforderung „Anfahren eines Antriebsstranges” durch das Drücken des Fahrpedals 14 bzw. durch Betätigen eines Leistungsanforderungselementes bei eingelegtem ersten Gang bzw. bei einer Anfahrübersetzung über die Fahrpedalstellung Phi an das Steuergerät 13 der Antriebsmaschine und das Anfahrregelsystem weitergegeben. Die Drehzahl der Antriebsmaschine 4 erhöht sich, wobei die Ist-Drehzahl n_am_ist der Antriebsmaschine 4 mit der vorgegebenen Soll-Leerlaufdrehzahl n_am_LL_soll verglichen wird.With the in 3 schematized control system is a request "startup of a drive train" by pressing the accelerator pedal 14 or by pressing a power request element when engaged first gear or at a Anfahrübersetzung on the accelerator pedal position Phi to the controller 13 the prime mover and the starting control system passed. The speed of the prime mover 4 increases, where the actual speed n_am_ist the prime mover 4 is compared with the predetermined target idle speed n_am_LL_soll.

Die Differenzdrehzahl Δn_am bewirkt ein Ansprechen des Proportionalreglers, wobei die Ist-Drehzahl n_am_ist der Antriebsmaschine 4 gleichzeitig über das in dem weiteren Steuergerät gespeicherte Antriebsmaschinen-Kennfeld in ein mögliches maximales Drehmoment T_am_max umgerechnet wird, woraus das Vorsteuermoment k·T_am_max bestimmt wird. Die Summe aus dem Vorsteuermoment und der Reglervorgabe T_reg ergibt das Soll-Drehmoment T_soll, welches nachfolgend in ein wirksames Drehmoment T_em_soll der elektrischen Maschine 6 und ein Kupplungsmoment T_ku_soll aufgeteilt wird. Die vorgegebene Strategie ist dabei derart, daß die elektrische Maschine 6 vorrangig bis zu deren Leistungsgrenze belastet wird, bevor die reibschlüssige Kupplung 10 das jeweilige Restmoment bzw. Abstützmoment T_ku_soll für den Anfahrvorgang aufbringen muß. Dabei wird über die Ist-Drehzahl n_em_ist und die gespeicherte Vollast-Kennlinie der elektrischen Maschine 6 ein aktuell maximal mögliches Drehmoment T_em_max der elektrischen Maschine 6 bestimmt.The differential speed Δn_am causes a response of the proportional controller, wherein the actual speed n_am_ist the prime mover 4 is simultaneously converted over the stored in the further control unit engine map in a possible maximum torque T_am_max, from which the pilot torque k · T_am_max is determined. The sum of the precontrol torque and the regulator specification T_reg yields the setpoint torque T_setpoint, which is subsequently converted into an effective torque T_em_setpoint of the electrical machine 6 and a clutch torque T_ku_soll is divided. The predetermined strategy is such that the electric machine 6 Prior to its power limit is charged before the frictional clutch 10 must apply the respective residual torque or support torque T_ku_soll for the starting process. It is about the actual speed n_em_ist and the stored full load characteristic of the electric machine 6 a currently maximum possible torque T_em_max of the electric machine 6 certainly.

Über die logische Abfrage des Schrittes S11 bzw. bei einem positiven Abfrageergebnis des Schrittes S11 wird nur ein Regler der elektrischen Maschine 6 mit einem Signal beaufschlagt, welches eine dem Soll-Drehmoment T_soll entsprechende Drehmomentvorgabe für die elektrische Maschine 6 ergibt. Bei einem negativen Abfrageergebnis des Schritts S11 wird die elektrische Maschine 6 auf ihr maximales Drehmoment ausgeregelt, wobei das verbleibende Differenzdrehmoment von der reibschlüssigen Kupplung 10 erzeugt werden muß, um den Anfahrvorgang erfolgreich abzuschließen. About the logical query of step S11 or at a positive query result of step S11 is only one controller of the electric machine 6 acted upon by a signal which a torque specification corresponding to the desired torque T_soll for the electric machine 6 results. In a negative query result of step S11, the electric machine 6 adjusted to its maximum torque, the remaining differential torque of the frictional clutch 10 must be generated to complete the startup successfully.

Das Drehmoment T_am der Antriebsmaschine 4 wird vorliegend durch eine Brennkraftmaschine erzeugt, wobei das Antriebsmoment auch durch andere geeignete leistungsabgebende Maschinen wie beispielsweise einen Hydrostaten, eine Elektromaschine, eine Gasturbine oder dergleichen erzeugt werden kann. Das Drehmoment T_em der elektrischen Maschine kann auch durch andere geeignete drehmomenterzeugende, die als drehzahl- und momentenvariable Maschinen ausgeführt sind, wie beispielsweise ein Hydrostat, eine hydrodynamische Bremse, eine elektrodynamische Wirbelstrombremse oder dergleichen, erzeugt werden. Die geringste Kupplungsbelastung beim Anfahren der Antriebsmaschine an der Getriebeeingangswelle 8 wird erreicht, wenn beim Anfahren eine elektrische oder eine hydrostatische Maschine eingesetzt wird, die im Vierquadrantenbetrieb unter Ausnutzung von zwei Quadranten ihr Drehmoment an die mit dem Sonnenrad 5 des Planetengetriebes 1 verbundene Welle abgibt.The torque T_am of the prime mover 4 In the present case, it is produced by an internal combustion engine, wherein the drive torque can also be generated by other suitable power output machines such as a hydrostats, an electric machine, a gas turbine or the like. The torque T_em of the electric machine can also be generated by other suitable torque-generating machines, which are designed as variable-speed and torque-variable machines, such as a hydrostat, a hydrodynamic brake, an eddy-current electro-dynamic brake or the like. The lowest clutch load when starting the engine at the transmission input shaft 8th is achieved when starting an electric or a hydrostatic machine is used in four-quadrant operation using two quadrants their torque to those with the sun 5 of the planetary gear 1 gives off connected wave.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Anfahrvorganges eines Antriebsstranges läßt sich bei allen entsprechend 1 aufgebauten Antriebssträngen anwenden, bei denen eine Maschine oder ein Fahrzeug von einer Hauptantriebsmaschine, wie hier einer Kurbelwelle und einem Verbrennungsmotor, über ein dreiwelliges Getriebe, wie hier ein Planetengetriebe, welches als Überlagerungsgetriebe betrieben werden kann, angefahren und angetrieben wird. Der Antriebsstrang kann somit generell ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs, einer Werkzeugmaschine, eines Flurförderfahrzeuges, einer lasthebenden Maschine oder dergleichen sein. Auch ist die beschriebene Regelungsstrategie für Fahrzeugantriebe, die ein Automatgetriebe beinhalten, einsetzbar.The inventive method for controlling a starting process of a drive train can be in all accordingly 1 apply established powertrains, in which a machine or a vehicle from a main drive machine, such as a crankshaft and an internal combustion engine, via a three-shaft gear, as here a planetary gear, which can be operated as a superposition gear, is driven and driven. The drive train can thus generally be a drive train of a vehicle, a machine tool, an industrial truck, a load-lifting machine or the like. The described control strategy for vehicle drives, which include an automatic transmission, can also be used.

4 zeigt jeweils einen Verlauf der Drehzahl n_am der Antriebsmaschine 4, einer Drehzahl n_ga der Getriebeeingangswelle 8 und der Drehzahl n_em der elektrischen Maschine 6 während eines Anfahrvorganges, wobei die verschiedenen Drehzahlen über der Zeit t aufgetragen sind. Zum Zeitpunkt t = 0, an dem die Antriebsmaschine 4, welche vorliegend als eine Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt ist, mit der Leerlaufdrehzahl umläuft, ist die Drehzahl n_ga der Getriebeantriebswelle gleich null. Die Drehzahl n_em der elektrischen Maschine 6 ist aufgrund des im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgewählten Übersetzungsverhältnisses i = –3 des Planetengetriebes 1 gleich dem Dreifachen der Drehzahl n_am der Antriebsmaschine 4. Bei einer entsprechenden Anforderung eines Fahrers des Fahrzeuges durch eine Veränderung der Fahrpedalstellung Phi steigt die Drehzahl n_am der Dieselbrennkraftmaschine an. 4 each shows a curve of the speed n_am of the prime mover 4 , a speed n_ga of the transmission input shaft 8th and the speed n_em of the electric machine 6 during a start-up process, the different speeds being plotted over time t. At the time t = 0 at which the prime mover 4 , which is designed here as a diesel engine, rotates with the idle speed, the speed n_ga of the gear input shaft is equal to zero. The speed n_em of the electric machine 6 is due to the selected in the present embodiment gear ratio i = -3 of the planetary gear 1 equal to three times the speed n_am of the prime mover 4 , In a corresponding request of a driver of the vehicle by a change in the accelerator pedal position Phi increases the speed n_am the diesel engine.

Gleichzeitig wird an der während dieser Phase generatorisch betriebenen elektrischen Maschine 6 Strom abgenommen, so daß von der elektrischen Maschine 6 ein Bremsmoment erzeugt wird. Die Maschine 6 wird in dieser Phase des Anfahrvorganges in einem zweiten Kennfeld-Quadranten eines Vier-Quadranten-Kennfeldes betrieben, wobei die Maschine im zweiten Kennfeld-Quadranten ein positives Moment und eine negative Drehzahl aufweist. Dieses Bremsmoment der elektrischen Maschine 6 führt dazu, daß die Drehzahl n_em der elektrischen Maschine in Richtung eines sogenannten Durchstoßpunktes DP von der Dieselbrennkraftmaschine „hochgezogen” wird. Gleichzeitig steigt die Drehzahl n_ga der Getriebeantriebswelle in Richtung der Drehzahl n_am der Dieselbrennkraftmaschine an. Der Durchstoßpunkt DP entspricht dem Punkt des Verlaufes der Drehzahl n_em der elektrischen Maschine 6, an welchem diese null ist.At the same time, the generator is operated as a generator during this phase 6 Power removed so that from the electric machine 6 a braking torque is generated. The machine 6 is operated in this phase of the starting process in a second map quadrant of a four-quadrant map, wherein the machine has a positive torque and a negative speed in the second map quadrant. This braking torque of the electric machine 6 causes the speed n_em of the electric machine in the direction of a so-called puncture point DP of the diesel engine "pulled up" is. At the same time, the rotational speed n_ga of the transmission input shaft increases in the direction of the rotational speed n_am of the diesel internal combustion engine. The piercing point DP corresponds to the point of the course of the rotational speed n_em of the electric machine 6 at which this is zero.

Bei Überschreiten des Durchstoßpunktes DP des Verlaufes der Drehzahl n_em der elektrischen Maschine 6 muß die elektrische Maschine 6 zum Synchronisieren der Drehzahlen des Planetengetriebes 1 motorisch betrieben werden. Die Maschine 6 wird in dieser Phase des Anfahrvorganges in einem ersten Kennfeld-Quadranten eines Vier-Quadranten-Kennfeldes betrieben, wobei die Maschine im ersten Kennfeld-Quadranten ein positives Moment und eine positive Drehzahl aufweist. Dazu wird der elektrischen Maschine 6 von einer Stromquelle Strom zugeführt. Durch den motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 6 steigt die Drehzahl n_em der elektrischen Maschine in Richtung der Drehzahl n_am der Antriebsmaschine 4 bzw. der Dieselbrennkraftmaschine an. Gleichzeitig wird die Drehzahl n_ga der Getriebeeingangswelle 8 in Richtung der Drehzahl n_am der Dieselbrennkraftmaschine geführt, bis die Drehzahl n_am der Antriebsmaschine 4, die Drehzahl n_ga der Getriebeeingangswelle 8 und die Drehzahl n_em der elektrischen Maschine 6 im Synchronpunkt SP identisch sind.When the piercing point DP is exceeded, the course of the rotational speed n_em of the electrical machine is exceeded 6 must the electric machine 6 for synchronizing the speeds of the planetary gear 1 be operated by a motor. The machine 6 is operated in this phase of the starting process in a first map quadrant of a four-quadrant map, wherein the machine has a positive torque and a positive speed in the first map quadrant. This is done by the electric machine 6 Power supplied by a power source. Through the motorized operation of the electric machine 6 the speed n_em of the electric machine increases in the direction of the speed n_am of the drive machine 4 or the diesel engine. At the same time, the rotational speed n_ga of the transmission input shaft 8th in the direction of the speed n_am the diesel engine out until the speed n_am the prime mover 4 , the speed n_ga of the transmission input shaft 8th and the speed n_em of the electric machine 6 are identical in the synchronization point SP.

Diese Synchronisierung der Drehzahlen des Planetengetriebes 1 wird ohne thermische Kupplungsbelastung der reibschlüssigen Kupplung 10 realisiert, da das Drehmoment T_am der Antriebsmaschine 4 nur über die elektrische Maschine 6 abgestützt wird. Nach Erreichen des Synchronpunktes SP kann die reibschlüssige Kupplung 10 ohne Schlupfphase geschlossen werden. Danach wird das Antriebsmoment der Antriebsmaschine 4 direkt auf die Getriebeeingangswelle 8 geführt.This synchronization of the speeds of the planetary gear 1 is without thermal coupling load of the frictional coupling 10 realized because the torque T_am the prime mover 4 only via the electric machine 6 is supported. After reaching the synchronization point SP, the frictional clutch 10 be closed without slippage. Thereafter, the drive torque of the prime mover 4 directly on the transmission input shaft 8th guided.

Für den Fall, daß das von der elektrischen Maschine 6 maximal abgebbare Drehmoment T_em_max zum Synchronisieren der Drehzahlen am Planetengetriebe 1 nicht ausreichen sollte, wird die reibschlüssige Kupplung 10 mit einer erforderlichen Schließkraft beaufschlagt. Die Kupplung 10 stützt zunächst in einem schlupfenden Zustand den von der elektrischen Maschine nicht abstützbaren Teil des Antriebsmomentes der Antriebsmaschine 4 ab, bis das Planetengetriebe 1 synchronisiert ist. Anschließend wird die reibschlüssige Kupplung endgültig geschlossen.In the event that that of the electric machine 6 maximum torque T_em_max for synchronizing the speeds of the planetary gear 1 should not be sufficient, the frictional coupling 10 subjected to a required closing force. The coupling 10 initially supports in a slipping state the non-supportable by the electric machine part of the drive torque of the prime mover 4 off until the planetary gear 1 is synchronized. Subsequently, the frictionally engaged clutch is finally closed.

Alternativ kann anstatt einer elektrischen Maschine auch eine Scheibenbremse zum Einleiten des Synchronisiervorganges des Planetengetriebes eingesetzt werden, die gegen ein feststehendes Gehäuse des Planetengetriebes abbremst. Dabei wird der gleiche Effekt wie mit einer elektrischen Maschine im generatorischen Betriebsbereich, wie zu 4 beschrieben, erzielt. Die verbleibende Differenz der Drehzahlen am Planetengetriebe zwischen dem Durchstoßpunkt DP und dem Synchronpunkt SP wird durch die dann im Schlupfbetrieb geregelte reibschlüssige Kupplung eliminiert.Alternatively, instead of an electric machine, it is also possible to use a disk brake for initiating the synchronization operation of the planetary gear, which brakes against a stationary housing of the planetary gear. The same effect as with an electric machine in the regenerative operating range, such as 4 described achieved. The remaining difference in the rotational speeds of the planetary gear between the puncture point DP and the synchronization point SP is eliminated by the then engaged in the slip mode frictional coupling.

Beim Einsatz einer elektrischen Maschine zum Synchronisieren der Drehzahlen eines Planetengetriebes sowie zum Abstützen der dynamischen Momente der Antriebsmaschine besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, während des generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine Strom an ein Bordnetz bzw. an einen Stromspeicher abzuführen. Der Einsatz eines Stromspeichers bietet hierbei wiederum den Vorteil, daß für einen sich an den generatorischen Betrieb anschließenden motorischen Betriebsbereich der elektrischen Maschine, bei welchem der elektrischen Maschine Strom zugeführt werden muß, eine Stromquelle zur Verfügung steht. Des weiteren kann die elektrische Maschine in Verbindung mit dem Stromspeicher zum Starten einer als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine verwendet werden.When using an electric machine for synchronizing the rotational speeds of a planetary gear and for supporting the dynamic moments of the prime mover there is advantageously the possibility during the generator operation of the electric machine to dissipate power to an electrical system or to a power storage. The use of a current memory in this case again has the advantage that a current source is available for an adjoining the generator operation motor operating range of the electric machine in which the electric machine power must be supplied. Furthermore, the electric machine can be used in conjunction with the power storage for starting a drive engine designed as an internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Planetengetriebeplanetary gear
22
Antriebsstrangpowertrain
33
Hohlradring gear
44
Antriebsmaschineprime mover
55
Sonnenradsun
66
elektrische Maschineelectric machine
77
Planetenträgerplanet carrier
88th
Abtriebswelle, GetriebeeingangswelleOutput shaft, transmission input shaft
99
Schaltgetriebe, VorgelegegetriebeManual transmission, countershaft transmission
1010
reibschlüssiges Schaltelementfrictional switching element
1111
Rotor der elektrischen MaschineRotor of the electric machine
1212
TorsionsdämpferDampers
1313
Steuergerät der AntriebsmaschineControl unit of the prime mover
1414
Fahrpedal, LeistungsanforderungselementAccelerator pedal, power request element
DPDP
DurchstoßpunktIntersection point
ii
Übersetzungsverhältnisratio
kk
Korrekturwertcorrection value
n_amn_am
Drehzahl der AntriebsmaschineSpeed of the prime mover
n_am_istn_am_ist
Ist-Drehzahl der AntriebsmaschineActual speed of the prime mover
n_am_LL_solln_am_LL_soll
Soll-Leerlaufdrehzahl der AntriebsmaschineTarget idle speed of the prime mover
Δn_amΔn_am
DifferenzdrehzahlDifferential speed
n_emn_em
Drehzahl der elektrischen MaschineSpeed of the electric machine
n_em_istn_em_ist
Ist-Drehzahl der elektrischen MaschineActual speed of the electric machine
n_gan_ga
Drehzahl der GetriebeantriebswelleSpeed of the transmission input shaft
PhiPhi
FahrpedalstellungAccelerator pedal position
S1–S13S1-S13
Schrittstep
SPSP
Synchronpunktsynchronization point
nn
ZeitTime
T_amT_am
Drehmoment der AntriebsmaschineTorque of the prime mover
T_am_maxT_am_max
maximales Drehmoment der Antriebsmaschine bzw. aktuell maximal abgebbares Drehmoment der Antriebsmaschinemaximum torque of the prime mover or currently maximum deliverable torque of the prime mover
T_emT_em
Drehmoment der elektrischen MaschineTorque of the electric machine
T_em_maxT_em_max
maximales Drehmoment der elektrischen Maschine bzw. aktuell maximal abgebbares Drehmoment der elektrischen Maschinemaximum torque of the electric machine or currently maximum deliverable torque of the electric machine
T_sollT_soll
Soll-DrehmomentTarget torque
k × T_am_maxk × T_am_max
Vorsteuermomentpre-control torque
T_ku_sollT_ku_soll
Soll-Drehmoment des reibschlüssigen SchaltelementesTarget torque of the frictional switching element
T_regT_reg
Reglervorgaberegulators default

Claims (16)

Verfahren zum Regeln eines Anfahrvorganges eines Antriebsstranges (2) mit einem von einer Antriebsmaschine (4) antreibbaren Verbraucher (9) und einem dazwischen angeordneten Planetengetriebe (1), wobei das Planetengetriebe (1) über ein reibschlüssiges Schaltelement (10) überbrückbar ist und zur variablen Übertragung eines Drehmoments (T_am) der Antriebsmaschine (4) mit einer drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Antriebsmaschine (4) auf den Verbraucher (9) entsprechend einer Anforderung zu übertragendes Soll-Drehmoment (T_soll) zusätzlich stufenlos über das reibschlüssige Schaltelement (10) geregelt einstellbar ist, wobei das Soll-Drehmoment (T_soll) in Abhängigkeit einer Differenzdrehzahl (Δn_am) zwischen einer Soll-Leerlaufdrehzahl (n_am_LL_soll) der Antriebsmaschine (4) und einer Ist-Drehzahl (n_am_ist) der Antriebsmaschine (4) ermittelt wird.Method for regulating a starting process of a drive train ( 2 ) with one of a prime mover ( 4 ) driven consumer ( 9 ) and an interposed planetary gear ( 1 ), wherein the planetary gear ( 1 ) about frictional switching element ( 10 ) can be bridged and for the variable transmission of a torque (T_am) of the drive machine ( 4 ) with a variable speed and torque machine ( 6 ) is in operative connection, characterized in that one of the drive machine ( 4 ) to the consumer ( 9 ) in accordance with a requirement to be transmitted desired torque (T_soll) in addition continuously via the frictional switching element ( 10 ) is adjustable, wherein the target torque (T_soll) in dependence of a differential speed (Δn_am) between a target idle speed (n_am_LL_soll) of the prime mover ( 4 ) and an actual speed (n_am_ist) of the prime mover ( 4 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) bis zu einem Wert, der einem aktuell maximal von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) abgebbaren Drehmoment (T_em_max) entspricht, über die drehzahl- und momentenvariable Maschine (6) geregelt eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the setpoint torque (T_soll) up to a value which is a maximum of the current speed and torque variable machine ( 6 ) torque that can be output (T_em_max), via the variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) is regulated. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) ab einem Wert, der größer als das von der Maschine (6) aktuell maximal abgebbare Drehmoment (T_em_max) ist, zusätzlich über das Schaltelement (10) geregelt eingestellt wird.A method according to claim 2, characterized in that the desired torque (T_soll) from a value greater than that of the machine ( 6 ) currently maximum deliverable torque (T_em_max), in addition via the switching element ( 10 ) is regulated. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei einer aktuellen Drehzahl (n_em_ist) der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) von dieser aktuell maximal abgebbares Drehmoment (T_em_max) über eine in einem Steuergerät abgelegte Vollastkennlinie der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) bestimmt wird.A method according to claim 2 or 3, characterized in that a at a current speed (n_em_ist) of the speed and torque variable machine ( 6 ) of this currently maximum deliverable torque (T_em_max) via a stored in a control unit full load characteristic of the speed and torque variable machine ( 6 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reglervorgabe (T_reg) für das Soll-Drehmoment (T_soll) in Abhängigkeit der Differenzdrehzahl (Δn_am) durch einen Proportionalregler erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that a controller default (T_reg) for the desired torque (T_soll) as a function of the differential speed (Δn_am) is effected by a proportional controller. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) in Abhängigkeit eines bei einer Ist-Drehzahl (n_am_ist) der Antriebsmaschine (4) von dieser maximal abgebbaren Drehmoments (T_am_max) bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the desired torque (T_soll) in dependence on an actual rotational speed (n_am_ist) of the drive machine ( 4 ) is determined by this maximum deliverable torque (T_am_max). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Antriebsmaschine (4) aktuell maximal abgebbares Drehmoment (T_am_max) über ein in einem Steuergerät abgelegtes Kennfeld in Abhängigkeit der Ist-Drehzahl (n_am_ist) der Antriebsmaschine (4) und einer Stellung eines Leistungsanforderungselementes (14) der Antriebsmaschine (4) ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that one of the drive machine ( 4 ) currently maximum deliverable torque (T_am_max) via a stored in a control unit map depending on the actual speed (n_am_ist) of the prime mover ( 4 ) and a position of a performance request element ( 14 ) of the prime mover ( 4 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Antriebsmaschine (4) aktuell maximal abgebbares Drehmoment (T_am_max) über einen Korrekturwert (k) korrigiert wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that one of the drive machine ( 4 ) currently maximum deliverable torque (T_am_max) is corrected via a correction value (k). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) aus der Summe eines Vorsteuerdrehmoments (k × T_am_max) der Antriebsmaschine (4) und der Reglervorgabe (T_reg) gebildet wird.A method according to claim 8, characterized in that the target torque (T_soll) from the sum of a pilot torque (k × T_am_max) of the prime mover ( 4 ) and the controller default (T_reg) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) eine Drehmomentvorgabe für die Maschine (6) darstellt, wenn das Soll-Drehmoment (T_soll) kleiner oder gleich dem von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) aktuell maximal abgebbaren Drehmoment (T_em_max) ist.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the desired torque (T_soll) is a torque input for the machine ( 6 ) if the setpoint torque (T_setpoint) is less than or equal to that of the variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) currently maximum deliverable torque (T_em_max) is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (T_soll) eine Drehmomentvorgabe für die drehzahl- und momentenvariable Maschine (6) und das reibschlüssige Schaltelement (10) darstellt, wenn das Soll-Drehmoment (T_soll) größer als das von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) aktuell maximal abgebbare Drehmoment (T_em_max) ist.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the setpoint torque (T_soll) is a torque input for the variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) and the frictional switching element ( 10 ), if the setpoint torque (T_setpoint) is greater than that of the variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) is currently the maximum deliverable torque (T_em_max). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentvorgabe für die Maschine (6) gleich dem von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) aktuell maximal abgebbaren Drehmoment (T_em_max) ist und die Drehmomentvorgabe für das reibschlüssige Schaltelement (10) ein Differenzdrehmoment (T_ku_soll) zwischen dem Soll-Drehmoment (T_soll) und dem von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) aktuell maximal abgebbaren Drehmoment (T_em_max) darstellt.Method according to claim 11, characterized in that the torque specification for the machine ( 6 ) equal to that of the variable speed and torque machine ( 6 ) is currently the maximum deliverable torque (T_em_max) and the torque specification for the frictionally engaged shift element ( 10 ) a difference torque (T_ku_soll) between the setpoint torque (T_setpoint) and the speed-and-momentum variable machine ( 6 ) currently represents maximum deliverable torque (T_em_max). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (6) als eine elektrische Maschine oder als ein Hydrostat ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the machine ( 6 ) is designed as an electric machine or as a hydrostatic. Antriebsstrang (2) mit einem Planetengetriebe (1), wobei eine Antriebsmaschine (4), eine drehzahl- und momentenvariable Maschine (6) und ein von der Antriebsmaschine anzutreibender Verbraucher (9) mit dem Planetengetriebe (1) wirkverbunden sind und ein Drehmoment (T_am) der Antriebsmaschine (4) von der drehzahl- und momentenvariablen Maschine (6) während eines Anfahrvorganges wenigstens teilweise abstützbar ist, wobei ein reibschlüssiges Schaltelement (10) zum Verblocken des Planetengetriebes (1) vorgesehen ist, welches als zusätzliches Anfahrelement ansteuerbar ist, wobei ein von der Antriebsmaschine (4) auf den Verbraucher (9) entsprechend einer Anforderung zu übertragendes Soll-Drehmoment (T_soll) zusätzlich stufenlos über das reibschlüssige Schaltelement (10) geregelt einstellbar ist und wobei das Soll-Drehmoment (T_soll) in Abhängigkeit einer Differenzdrehzahl (Δn_am) zwischen einer Soll-Leerlaufdrehzahl (n_am_LL_soll) der Antriebsmaschine (4) und einer Ist-Drehzahl (n_am_ist) der Antriebsmaschine (4) ermittelbar ist.Powertrain ( 2 ) with a planetary gear ( 1 ), wherein an engine ( 4 ), a variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) and a consumer to be driven by the prime mover ( 9 ) with the planetary gear ( 1 ) are operatively connected and a torque (T_am) of the prime mover ( 4 ) of the speed and torque variable machine ( 6 ) is at least partially supportable during a starting process, wherein a frictional switching element ( 10 ) for blocking the planetary gear ( 1 ) is provided, which is controllable as an additional starting element, wherein one of the drive machine ( 4 ) on the Consumer ( 9 ) in accordance with a requirement to be transmitted desired torque (T_soll) in addition continuously via the frictional switching element ( 10 ) is regulated and wherein the setpoint torque (T_soll) in dependence of a differential speed (Δn_am) between a target idle speed (n_am_LL_soll) of the prime mover ( 4 ) and an actual speed (n_am_ist) of the prime mover ( 4 ) can be determined. Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (4) mit einem Hohlrad (3) und die drehzahl- und momentenvariable Maschine (6) mit einem Sonnenrad (5) des Planetengetriebes (1) verbunden ist und über das Schaltelement (10) das Sonnenrad (5) des Planetengetriebes (1) mit dessen Hohlrad (3) oder dessen Planetenträger (7) fest verbindbar ist, wobei das reibschlüssige Schaltelement (10) in Abhängigkeit eines angeforderten Soll-Drehmomentes (T_soll) für einen Verbraucher (9) mit einer derartigen Schließkraft beaufschlagbar ist, daß das Soll-Drehmoment (T_soll) von der Antriebsmaschine (4) über das Planetengetriebe (1) auf den Verbraucher (9) übertragbar ist.Drive train according to claim 14, characterized in that the drive machine ( 4 ) with a ring gear ( 3 ) and the variable-speed and torque-variable machine ( 6 ) with a sun wheel ( 5 ) of the planetary gear ( 1 ) and via the switching element ( 10 ) the sun wheel ( 5 ) of the planetary gear ( 1 ) with its ring gear ( 3 ) or its planet carrier ( 7 ) is firmly connected, wherein the frictional switching element ( 10 ) as a function of a requested setpoint torque (T_soll) for a consumer ( 9 ) can be acted upon with such a closing force, that the desired torque (T_soll) from the prime mover ( 4 ) via the planetary gear ( 1 ) to the consumer ( 9 ) is transferable. Antriebsstrang nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die drehzahl- und momentenvariable Maschine (6) als eine elektrische oder eine hydrostatische Maschine ausgebildet ist.Drive train according to claim 14 or 15, characterized in that the speed and torque variable machine ( 6 ) is formed as an electric or a hydrostatic machine.
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