WO2013060526A1 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs und steuerungseinrichtung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for operating a drive train of a hybrid vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method.
- the main components of a powertrain of a hybrid vehicle are a hybrid drive and a transmission.
- the transmission converts speeds and torques and thus provides a traction power supply of the hybrid drive at an output of the drive train ready.
- the present invention relates to a method for operating a drive train of a hybrid vehicle whose hybrid drive comprises at least one electric machine and an internal combustion engine, and a control device for carrying out the method. Between the combustion engine and an output, an automated manual transmission is connected. The electric machine is coupled via a friction clutch to a shaft of the automated manual transmission.
- the automated manual transmission interrupts the drive torque provided by the hybrid drive at the output drive, in such a way that first the drive torque provided at the output is reduced in a first phase, then the actual circuit is executed in a second phase and subsequently in a third phase on Output drive torque is rebuilt.
- the execution of the actual circuit or the actual gear change in the automated transmission is divided into several phases, namely in a first sub-phase in which the actual gear of the circuit to be executed is designed in a second sub-phase in which synchronizes a gear shaft of the automated transmission is, and in a third sub-phase in which is inserted after the synchronization of the respective transmission shaft, the target gear of the circuit to be executed or the gear change to be carried out.
- the present invention is based on the problem to provide a novel method for operating a drive train and a control device for carrying out the method.
- the automated transmission is exploited by taking advantage of a flywheel of the electric machine such that when the friction clutch, via which the electric Machine is coupled to the synchronized to manual gearbox, is opened, the rotational speed of the electric machine is brought to a rotational speed, and that subsequently the friction clutch, via which the electric machine is coupled to the synchronized gearbox, for the Schwungsyn- chronization of the automated manual transmission first closed and then at least partially reopened.
- the friction clutch Due to the fact that the friction clutch is initially closed and then reopened before completion of the synchronization for the flywheel synchronization of the automated manual transmission, the inertia mass of the electric machine is not coupled when the target gear is engaged, so that a shift shock is avoided and thus shifting comfort can be increased. Due to the fact that the friction clutch is initially closed and then reopened before the synchronization ends, the flywheel speed can be determined with a greater tolerance. So can be used for upshifts lower flywheel speed and for downshifts a higher swing speed.
- the friction clutch via which the electric machine is coupled to the gearbox, firstly closes the flywheel by increasing the torque that can be transmitted by the same, so that it momentarily transmits a torque, after which the friction clutch is partially opened in such a way that is reduced by the same transmittable torque to an amount greater than zero.
- the control device comprises means for carrying out the method.
- FIG. 1 shows a block diagram of a first drive train to illustrate the method according to the invention
- FIG. 2 shows a block diagram of a second drive train to illustrate the method according to the invention
- Fig. 4 further diagrams for further clarification of the method according to the invention.
- the drive train of Fig. 1 has an internal combustion engine 1, an electric machine 2, an automated transmission 3 and an output 4, wherein the automated transmission 3 is connected between the engine 1 and the output 4.
- the automated transmission 3 is connected between the electric machine 2 and the output 4.
- both the internal combustion engine 1 and the electric machine 2 of the hybrid drive engage with a transmission input shaft of the automated transmission 3.
- the electric machine 2 engages the transmission input shaft of the automated transmission 3 via a friction clutch 5.
- the internal combustion engine 1 engages the transmission input shaft of the automated transmission 3 via a friction clutch 6. Then, when the friction clutch 5 is opened, the electric machine 2 is decoupled from the output 4.
- the transmission 3 is an automated manual transmission.
- Flywheel of the electric machine 2 is synchronized to subsequently insert the target gear of the circuit to be executed or the gear change to be carried out between the times t6 and t7 to the flywheel synchronization of this shaft of the automated manual transmission 3. Details relating to this will now be described in more detail with reference to FIG. 3, wherein in FIG.
- a plurality of temporal curves namely a curve of a torque M V M provided by the internal combustion engine 1, a curve of one of the electric machine 2 provided torque M E M , a curve of a transferable from the friction clutch 5 moment M K 5 and curves of a speed ⁇ -HS and ⁇ -RS the electric machine 2 and a speed n G E-Hs and n G E-Rs the shaft of the automated transmission 3, to which the electric machine 2 is coupled or couplable via the friction clutch 5, both for an upshift HS and for a downshift RS.
- FIG. 3 a case is considered, in which before the time t1 of the drive train is operated in a hybrid drive, said FIG. 3 in this hybrid drive the engine 1 at the output 4 provides a positive drive torque M V M, whereas the electric machine provides a negative drive torque M E M at the output 4.
- the friction clutches 5, 6 are completely closed or adhering.
- time t1 the execution of the method according to the invention is started, wherein the time t1 is present, for example, when a driver triggers either a circuit or when a shift strategy of the transmission 3 detects an impending circuit.
- An upcoming circuit can be recognized by a transmission control device on the control side, for example, by evaluating a driver request, a time gradient of a transmission output rotational speed and a time gradient of a transmission input rotational speed.
- the drive torque M E M provided by the electric machine 2 at the output 4 is first of all reduced, namely as shown in FIG. 3 with appropriate adaptation of the drive torque M V -SO provided by the internal combustion engine 1 at the output 4 be that in the embodiment shown between the times t1 and t2, the regenerative torque M E M of the electric machine 2 is reduced to zero, wherein the provided by the engine 1 drive torque M V by the amount of previously effective regenerative torque M EM of the electric machine 2 is reduced.
- the rotational speed n E M of the electric machine 2 reaches the preparation speed n V oR-Hs or n V oR-Rs both during execution of the upshift HS and during execution of the downshift RS at time t3, so that in FIG 3, starting at the time t3, the drive torque n V M provided by the internal combustion engine 1 at the output 4 is reduced, namely between the times t3 and t4, so that the torque reduction is completely completed at time t4 and no drive torque is applied to the output 4.
- the determined residual time is compared with a limit value, this limit value corresponding to the time duration between the times t3 and t5.
- the limit value with which the determined residual time is compared thus corresponds to the time required for load reduction at the internal combustion engine 1 between the times t3 and t4 and for gear shifting the actual gear of the circuit to be executed between the times t4 and t5.
- the remaining time which is determined during the time-controlled raising or lowering of the rotational speed n EM to the preparation rotational speed n V oR and compared with the limit value, results from the temporal gradient of the rotational speed n EM of the electric machine 2 and the expected torque curve of the electric machine 2. namely from the maximum of the electric machine 2 can be provided moment.
- This maximum torque which can be provided by the electric machine 2 for accelerating the same, depends on the rotational speed n EM of the electric machine 2 and on the performance or from the state of charge of cooperating with the electric machine 2, electrical energy storage.
- the rotational speed n E M of the electric machine 2 is subsequently lowered further at an upshift HS between the times t4 and t5 and raised further in a downshift RS, namely in the direction of the downshift RS above the Preparation speed nvoR-Rs or at an upshift HS below the preparation speed n V oR-Hs lying flywheel speed n S cHwu G-Rs and n S cHwu G-Hs- Between the times t4 and t5 and the actual gear of the circuit to be executed is designed ,
- the closing of the friction clutch 5 for the flywheel synchronization of the automated manual transmission 3 takes place in such a way that the torque M K 5 which can be transmitted by the friction clutch 5 is increased in such a way that the friction clutch 5 transmits slipping or slipping torque.
- the torque transmitted by the friction clutch 5 causes the Flywheel synchronization of the shaft to be synchronized of the automated transmission 3, wherein this moment is supported on the inertial mass of the electric machine 2.
- the subsequent opening of the friction clutch 5 in the flywheel synchronization occurs before completion of the synchronization, wherein the friction clutch 5 is preferably opened after closing, when a differential speed between a speed of the synchronized shaft of the automated transmission 3 and a predetermined synchronous speed less than a predetermined Limit is.
- a time gradient of the current differential speed between the speed of the shaft to be synchronized of the gearbox 3 and the synchronous speed can be monitored to ensure timely opening of the friction clutch 5.
- the closing of the friction clutch 5 for synchronizing a shaft of the automated transmission 3 to be synchronized by increasing the torque M «5 transmitted by it is shown in FIG. 3 between the times t5 and t6, wherein in the variant of FIG. 3 after the slipping or Slipping closing the friction clutch 5 while increasing the same of the transmissible torque M «5 then the friction clutch 5 is fully opened so that the transferable from the same moment M « 5 is reduced to zero or approximately zero. Then, at time t6, when the flywheel synchronization of the automatic transmission 3 is completed, between the times t6 and t7, the target gear of the circuit to be executed is engaged. In this case, in the variant of FIG. 3, since the friction clutch 5 is fully opened and no torque is transmitted, the inertial mass of the electric machine 2 does not load a gear shift element serving to engage the target gear of the circuit to be executed.
- Fig. 4 shows a variant of the invention, in which after a gear layout of the actual gear of the circuit and before a gear engagement of the target gear of the circuit for the synchronization of the moment transferable by the friction clutch 5 moment M K 5 after the increase of the same then not to zero is reduced. Rather, in the variant of Fig. 4, the friction clutch 5 after slipping closing the same and with increasing of the same transferable torque M «5 subsequently partially opened so that the transferable from the same moment M K s is reduced to an amount greater than zero. This can be taken in Fig. 4 the course of the transferable from the clutch 5 moment M K 5.
- a moment can be applied during the closing of the friction clutch 5 via the electric machine 2, namely such that a differential speed is always present at the end of the synchronization on the friction clutch 5.
- the speed is preferably corrected with the electric machine 2 such that a slip occurs again before the engagement of the target gear of the circuit to be executed .
- the friction clutch 5 is only partially opened again at the latest at the time t6, so that the same still transmits a moment. Then, if the target gear of the circuit to be executed between the times t6 and t7 has been inserted, the friction clutch 5 may come into sticking, whereby a burden of shift dogs of the automated transmission 3 can be reduced. After the coupling 5 adheres, it can be completely closed, ie the torque transmittable by it can be increased to the maximum transmittable torque.
- a load build-up is carried out on the internal combustion engine 1 between the times Ü and t8, namely with simultaneous closing of the clutch 6, in which case the traction interruption at the output 4 ends.
- the friction clutch 5 is synchronized with the electric machine 2, subsequently the friction clutch 5 is closed and a load build-up is carried out on the electric machine 2.
- the flywheel speed n S cHwNNG, to which the electric machine 2 is brought is preferably determined by calculation, using the following equation:
- JEM is the inertia of the electric machine
- JGE the transmission input side of inertia with respect to the to be synchronized shaft of the automatic transmission
- n G E is the input speed to synchronize shaft of the automatic transmission in the actual response of the circuit
- n G E-ziEL the input speed of the synchronized shaft of the automated manual transmission in the target gear of the circuit
- AnscHwuNG an optional Korrekturoff setwert.
- the input rotational speed n G E-isT of the shaft to be synchronized in the actual gear is a measured value.
- a current time gradient of an output speed can be taken into account so that a change in speed of the hybrid vehicle can be taken into account during the duration of the shift sequence.
- the defined flywheel speed is reduced during an upshift and the defined flywheel speed is increased on a downshift.
- the correction offset value thus influences the flywheel speed such that at the end of the synchronization there is a differential speed between n E and n GE and is therefore not zero.
- this correction offset value is limited by the frictional power generated here at the friction clutch 5.
- the calculation of the flywheel speed n S cHwuNG can be improved by additionally taking into account the flywheel energy which is lost in the slip operation of the friction clutch 5, via which the electric machine 2 is coupled or couplable to the shaft of the automated shift transmission 3 to be synchronized.
- a further improvement in the determination of the rotational speed n S cHwuNG can be effected if friction moments acting as a brake are taken into account.
- a torque which can be electrically provided by the electric machine 2 can be taken into account, which is used to synchronize the shaft of the automated shift gear to be synchronized.
- Drive 3 can be provided by the electric machine 2 to assist in the slip operation of the friction clutch 5 via the electric machine 2 supportive.
- the swing speed can be raised and lowered in a downshift RS.
- the inventive method is used not only in the drive train of FIG. 1, but also in the drive train of Fig. 2, which has a trained as a group transmission, automated transmission.
- the group transmission 3 comprises a front group 7, a main gear 8 and a rear group 9.
- a group transmission can in addition to the main gear 8 also exclusively a Vorschaltement 7 or exclusively include a rear-9.
- the electric machine 2 can be coupled via a friction clutch 5 to a countershaft of the automatic transmission 3 designed as a group transmission, whereas the internal combustion engine 1 is coupled via the clutch 6 to the input shaft of the group transmission 3.
- the electric machine 2 is coupled via the friction clutch 5 to the upstream group 7, namely a loose wheel of the ballast group 7, which is engaged with a mounted on the countershaft fixed gear and with the same forms a translation stage.
- the synchronization of the countershaft of the group transmission 3 via the electric machine 2 in an analogous manner as in the embodiment of FIG. 1, in which via the electric machine 2, the transmission input shaft of the automated transmission 3 was synchronized.
- the transmission input shaft of the automated transmission 3 was synchronized.
- n G E is not the speed of the transmission input shaft, but rather to the speed of the countershaft to be synchronized.
- the electric machine 2 is coupled in each case via the friction clutch 5 in a loose wheel of the main transmission 8 or directly to the countershaft.
- the electric machine 2 is coupled in each case via the friction clutch 5 in a loose wheel of the main transmission 8 or directly to the countershaft.
- the method according to the invention can also be used if an optional, not shown, constant ratio is connected between the friction clutch 5 and the electric machine 2 in the drive train of FIG.
- an additional flywheel can be coupled to the electric machine 2 in order to increase the flywheel mass thereof.
- the invention further relates to an electrical or electronic control device 10, which has means for carrying out the method, namely at least one processor, at least one memory and at least one communication interface.
- the control device 10 may be a hybrid control device or a transmission control device.
- the control device 10 determines as output variables manipulated variables for the control of at least the electric machine 2 and the friction clutch 5 and preferably for the control of the internal combustion engine 1 and the friction clutch 6.
- the control device 10 outputs these output variables via the communication interface.
- the control device 10 is at least one signal triggering the method, for Example, a driver-side circuit release, and provided input speeds of the synchronized shaft of the automated manual transmission 3. These input variables are read by the control device 10 via the communication interface or determined internally by the same.
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs mit einem zumindest eine elektrische Maschine (2) und einen Verbrennungsmotor (1) umfassenden Hybridantrieb, wobei zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (4) ein automatisiertes Schaltgetriebe (3) geschaltet ist, wobei die elektrische Maschine (2) über eine Reibkupplung (5) an eine Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) gekoppelt ist, und wobei in dem automatisierten Schaltgetriebe (3) unter Unterbrechung des vom Hybridantrieb an dem Abtrieb bereitgestellten Antriebsmoments Schaltungen derart ausgeführt werden, dass zunächst in einer ersten Phase das am Abtrieb (4) bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut, anschließend in einer zweiten Phase die eigentliche Schaltung ausgeführt und darauffolgend in einer dritten Phase am Abtrieb (4) Antriebsmoment aufgebaut wird, wobei zum Ausführen der eigentlichen Schaltung nach einem Gangauslegen eines Ist-Gangs und vor einem Gangeinlegen eines Ziel-Gangs das Schaltgetriebe (3) unter Ausnutzen einer Schwungmasse der elektrischen Maschine derart synchronisiert wird, dass dann, wenn die Reibkupplung (5) geöffnet ist, die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf eine Schwungdrehzahl gebracht wird, und dass darauffolgend die Reibkupplung (5) zur Schwungsynchronisierung des Schaltgetriebes zunächst geschlossen und anschließend mindestens teilweise wieder geöffnet wird.
Description
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranqs und Steuerunqseinrichtunq
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sind ein Hybridantrieb und ein Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so ein Zugkraftangebot des Hybridantriebs an einem Abtrieb des Antriebsstrangs bereit. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, dessen Hybridantrieb zumindest eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor umfasst, und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zwischen den Verbrennungsmotor und einen Abtrieb ist ein automatisiertes Schaltgetriebe geschaltet. Die elektrische Maschine ist über eine Reibkupplung an eine Welle des automatisierten Schaltgetriebes gekoppelt.
In dem automatisierten Schaltgetriebe werden unter Unterbrechung des vom Hybridantrieb an dem Abtrieb bereitgestellten Antriebsmoments Schaltungen ausgeführt, nämlich derart, dass zunächst in einer ersten Phase das am Abtrieb bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut, anschließend in einer zweiten Phase die eigentliche Schaltung ausgeführt und darauffolgend in einer dritten Phase am Abtrieb Antriebsmoment wieder aufgebaut wird. Die Ausführung der eigentlichen Schaltung bzw. des eigentlichen Gangwechsels im automatisierten Schaltgetriebe untergliedert sich in mehrere Teilphasen, nämlich in eine erste Teilphase, in welcher der Ist-Gang der auszuführenden Schaltung ausgelegt wird, in eine zweite Teilphase, in welcher eine Getriebewelle des automatisierten Schaltgetriebes synchronisiert wird, und in eine dritte Teilphase, in welcher nach der Synchronisierung der jeweiligen Getriebewelle der Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung bzw. des auszuführenden Gangwechsels eingelegt wird.
Nach der Praxis erfolgt die Synchronisierung der zu synchronisierenden Getriebewelle über Synchronringe. Dabei können relativ lange Schaltzeiten auftreten.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird zum Ausführen der eigentlichen Schaltung nach einem Gangauslegen eines Ist-Gangs der Schaltung und vor einem Gangeinlegen eines Ziel-Gangs der Schaltung das automatisierte Schaltgetriebe unter Ausnutzen einer Schwungmasse der elektrischen Maschine derart synchronisiert, dass dann, wenn die Reibkupplung, über welche die elektrische Maschine an das zu synchronisierende Schaltgetriebe gekoppelt ist, geöffnet ist, die Drehzahl der elektrischen Maschine auf eine Schwungdrehzahl gebracht wird, und dass darauffolgend die Reibkupplung, über welche die elektrische Maschine an das zu synchronisierende Schaltgetriebes gekoppelt ist, zur Schwungsyn- chronisierung des automatisierten Schaltgetriebes zunächst geschlossen und anschließend mindestens teilweise wieder geöffnet wird.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zur Synchronisierung des automatisierten Schaltgetriebes ein Schwungmassenmoment der elektrischen Maschine zu nutzen. Nach dem Auslegen des Ist-Gangs und vor dem Einlegen des Ziel- Gangs der auszuführenden Schaltung wird eine zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes einer Schwungsynchronisierung unterzogen. Hierdurch ist es möglich, auf Synchronringe zu verzichten. Hierdurch kann einerseits der Aufbau des automatisierten Schaltgetriebes vereinfacht werden, andererseits kann eine Verkürzung von Schaltzeiten und Zugkraftunterbrechungen realisiert werden. Dadurch, dass zur Schwungsynchronisierung des automatisierten Schaltgetriebes die Reibkupplung zunächst geschlossen und anschließend vor Beendigung der Synchronisierung wieder geöffnet wird, ist beim Einlegen des Ziel-Gangs die Trägheitsmasse der elektrischen Maschine nicht angekoppelt, sodass ein Schaltstoß vermieden und damit ein Schaltkomfort erhöht werden kann. Dadurch, dass zur Schwungsynchronisierung die Reibkupplung zunächst geschlossen und anschließend vor Beendigung der Synchronisierung wieder geöffnet wird, kann weiterhin die Schwungdrehzahl mit größerer Toleranz ermittelt werden. So kann für Hochschaltungen eine geringere Schwungdrehzahl und für Rückschaltungen eine höhere Schwungdrehzahl verwendet werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Reibkupplung, über welche die elektrische Maschine an das Schaltgetriebe gekoppelt ist, zur Schwungsynchronisie- rung zunächst unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments geschlossen, sodass dieselbe schlupfend ein Moment überträgt, wobei anschließend die Reibkupplung derart teilweise geöffnet wird, dass das von derselben übertragbare Moment auf einen Betrag größer Null reduziert wird. Durch das teilweise Öffnen der Reibkupplung kann eine weitere Verkürzung von Schaltzeiten realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Antriebsstrangs zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Antriebsstrangs zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 Diagramme zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 weitere Diagramme zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein erstes Antriebsstrangschema eines Hybridfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann. So verfügt der Antriebsstrang der Fig. 1 über einen Verbrennungsmotor 1 , eine elektrische Maschine 2, ein automatisiertes Schaltgetriebe 3 sowie einen Abtrieb 4, wobei das automatisierte Schaltgetriebe 3 zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Abtrieb 4 geschaltet ist. Ebenso ist das automatisierte Schaltgetriebe 3 zwischen die elektrische Maschine 2 und den Abtrieb 4 geschaltet.
In Fig. 1 greifen sowohl der Verbrennungsmotor 1 als auch die elektrische Maschine 2 des Hybridantriebs an einer Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes 3 an. Gemäß Fig. 1 greift die elektrische Maschine 2 an der Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes 3 über eine Reibkupplung 5 an. Der Verbrennungsmotor 1 greift an der Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes 3 über eine Reibkupplung 6 an. Dann, wenn die Reibkupplung 5 geöffnet ist, ist die elektrische Maschine 2 vom Abtrieb 4 abgekoppelt. Dann, wenn die Reibkupplung 6 geöffnet ist, ist der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 4 abgekoppelt. Beim Antriebsstrang, der im Sinne der hier vorliegenden Erfindung betrieben werden soll, ist demnach die elektrische Maschine 2 durch Öffnen der Reibkupplung 5 vom Abtrieb 4 abkoppelbar, und zwar auch dann, wenn der Verbrennungsmotor 1 bei geschlossener Reibkupplung 6 an den Abtrieb 4 angekoppelt ist. Ebenso kann bei geöffneter Reibkupplung 6 der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 4 abgekoppelt und die elektrische Maschine 2 bei geschlossener Reibkupplung 5 an den Abtrieb 4 angekoppelt sein.
Wie bereits ausgeführt, handelt es sich beim Getriebe 3 um ein automatisiertes Schaltgetriebe. In dem automatisierten Schaltgetriebe 3 werden Schaltungen bzw.
Gangwechsel unter Unterbrechung des vom Hybridantrieb am Abtrieb 4 bereitgestellten Antriebsmoments ausgeführt. Hierzu wird gemäß Fig. 3 in drei Phasen so vorgegangen, dass zunächst während einer ersten Phase zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 das am Abtrieb 4 anliegende und vom Abtriebsaggregat bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut wird, darauffolgend in einer zweiten Phase zwischen den Zeitpunkten t4 und t7 der eigentliche Gangwechsel ausgeführt wird, und anschließend in einer dritten Phase zwischen den Zeitpunkten Ü und t8 am Abtrieb 4 Antriebsmoment wieder aufgebaut wird. In der zweiten Phase wird zur Ausführung des eigentlichen Gangwechsels bzw. der eigentlichen Schaltung zunächst ein Ist-Gang der auszuführenden Schaltung ausgelegt, nämlich in Fig. 3 zwischen den Zeitpunkten t4 und t5, wobei nachfolgend zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 das automatisierte Schaltgetriebe 3 unter Ausnutzen der
Schwungmasse der elektrischen Maschine 2 synchronisiert wird, um anschließend an die Schwungsynchronisierung dieser Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3 zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 den Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung bzw. des auszuführenden Gangwechsels einzulegen.
Diesbezügliche Details werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 in größerem Detail beschrieben, wobei in Fig. 3 über der Zeit t mehrere zeitliche Kurvenverläufe gezeigt sind, nämlich ein Kurvenverlauf eines vom Verbrennungsmotor 1 bereitgestellten Moments MVM, ein Kurvenverlauf eines von der elektrischen Maschine 2 bereitgestellten Moments MEM, ein Kurvenverlauf eines von der Reibkupplung 5 übertragbaren Moments MK5 sowie Kurvenverläufe einer Drehzahl ΠΕΜ-HS und ΠΕ -RS der elektrischen Maschine 2 und einer Drehzahl nGE-Hs und nGE-Rs der Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3, an welche die elektrische Maschine 2 über die Reibkupplung 5 gekoppelt bzw. koppelbar ist, und zwar sowohl für eine Hochschaltung HS als auch für eine Rückschaltung RS.
In Fig. 3 wird ein Fall betrachtet, in welchem vor dem Zeitpunkt t1 der Antriebsstrang in einer Hybridfahrt betrieben wird, wobei gemäß Fig. 3 bei dieser Hybridfahrt der Verbrennungsmotor 1 am Abtrieb 4 ein positives Antriebsmoment MVM bereitstellt, wohingegen die elektrische Maschine 2 ein negatives Antriebsmoment MEM am Abtrieb 4 bereitstellt. Hierzu sind die Reibkupplungen 5, 6 vollständig geschlossen bzw. haftend.
Zum Zeitpunkt t1 wird mit der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens begonnen, wobei der Zeitpunkt t1 zum Beispiel dann vorliegt, wenn ein Fahrer entweder eine Schaltung auslöst oder wenn eine Schaltstrategie des Schaltgetriebes 3 eine bevorstehende Schaltung erkennt. Eine bevorstehende Schaltung kann von einer Getriebesteuerungseinrichtung steuerungsseitig zum Beispiel dadurch erkannt werden, dass ein Fahrerwunsch, ein zeitlicher Gradient einer Getriebeausgangsdrehzahl sowie ein zeitlicher Gradient einer Getriebeeingangsdrehzahl ausgewertet werden.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t1 wird zunächst das von der elektrischen Maschine 2 am Abtrieb 4 bereitgestellte Antriebsmoment MEM abgebaut, und zwar gemäß Fig. 3 unter entsprechender Anpassung des vom Verbrennungsmotor 1 am Abtrieb 4 bereitgestellten Antriebsmoments MV - SO kann Fig. 3 entnommen werden, dass im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 das generatorische Moment MEM der elektrischen Maschine 2 auf Null reduziert wird, wobei das von dem Verbrennungsmotor 1 bereitgestellte Antriebsmoment MV um den Betrag des zuvor wirksamen generatorischen Moments MEM der elektrischen Maschine 2 reduziert wird.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, zwischen welchen also ein Lastabbau an der elektrischen Maschine 2 unter Lastübernahme durch den Verbrennungsmotor 1 erfolgt, wird gleichzeitig die Reibkupplung 5, über welche die elektrische Maschine 2 an die zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3, nämlich im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 an die Getriebeeingangswelle, gekoppelt ist, geöffnet, sodass zum Zeitpunkt t2 diese Reibkupplung 5 vollständig geöffnet ist. Das von derselben übertragbare Moment MK5 beträgt dann in etwa Null.
Dann, wenn die Reibkupplung 5 vollständig geöffnet ist und kein Moment mehr überträgt, wird nachfolgend beginnend mit dem Zeitpunkt t2 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 auf eine Vorbereitungsdrehzahl nVoR gebracht, wobei erst dann, wenn die Drehzahl nEM auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR gebracht wurde, auch das vom Verbrennungsmotor 1 bereitgestellte Antriebsmoment MV abgebaut wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 erreicht die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 die Vorbereitungsdrehzahl nVoR-Hs bzw. nVoR-Rs sowohl bei Ausführung der Hochschaltung HS als auch bei Ausführung der Rückschaltung RS zum Zeitpunkt t3, sodass in Fig. 3 beginnend mit dem Zeitpunkt t3 das vom Verbrennungsmotor 1 am Abtrieb 4 bereitgestellte Antriebsmoment nVM abgebaut wird, nämlich zwischen den Zeitpunkten t3 und t4, sodass zum Zeitpunkt t4 der Momentabbau vollständig abgeschlossen ist und am Abtrieb 4 kein Antriebsmoment mehr anliegt. Mit dem Abbau des vom Verbrennungsmotor 1 am Abtrieb 4 bereitgestellten Antriebsmoments MVM wird demnach zum Zeitpunkt t3 erst dann begonnen, wenn die Drehzahl ΠΕΜ-HS bzw. ΠΕΜ-RS der elektrischen Maschine 2 auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR-Hs bzw. nVoR-Rs gebracht, nämlich bei einer Hochschaltung HS abgesenkt und bei einer Rückschaltung RS angehoben, wurde. Dies kann drehzahlgesteuert oder zeitgesteuert erfolgen.
Dann, wenn die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR drehzahlgesteuert gebracht wird, wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 ermittelt und mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen.
Dann, wenn die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 diesen Grenzwert, welcher der Vorbereitungsdrehzahl entspricht, erreicht oder bei einer Hochschaltung HS unterschreitet bzw. bei einer Rückschaltung RS überschreitet, kann nachfolgend mit dem Abbau der vom Verbrennungsmotor 1 am Abtrieb 4 bereitgestellten Antriebsmoment MVM begonnen werden.
Alternativ ist es auch möglich, die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 zeitgesteuert auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR zu bringen. Bei einem solchen zeitgesteuerten Anheben oder Absenken der Drehzahl nE auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR wird so vorgegangen, dass laufend eine Restzeit berechnet bzw. ermittelt wird, bis die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 eine bei einer Rückschaltung RS oberhalb der Vorbereitungsdrehzahl nVoR-Rs liegende
Schwungdrehzahl nScHwu G-Rs eine bei einer Hochschaltung HS unterhalb der Vorbereitungsdrehzahl nVoR-Hs liegende Schwungdrehzahl nScHwu G-Hs erreicht. In Fig. 3 erreicht die Drehzahl nEM sowohl bei der Ausführung einer Hochschaltung HS als auch bei der Ausführung einer Rückschaltung RS die entsprechende Schwungdrehzahl nScHwu G zum Zeitpunkt t5.
Die ermittelte Restzeit wird mit einem Grenzwert verglichen, wobei dieser Grenzwert der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t3 und t5 entspricht. Der Grenzwert, mit dem die ermittelte Restzeit verglichen wird, entspricht also der Zeit, die zum Lastabbau am Verbrennungsmotor 1 zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 und zum Gangauslegen des Ist-Gangs der auszuführenden Schaltung zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 benötigt wird.
Die Restzeit, die beim zeitgesteuerten Anheben oder Absenken der Drehzahl nEM auf die Vorbereitungsdrehzahl nVoR ermittelt und mit dem Grenzwert verglichen wird, ergibt sich aus dem zeitlichen Gradienten der Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 und dem erwarteten Momentverlauf der elektrischen Maschine 2, nämlich aus dem von der elektrischen Maschine 2 maximal bereitstellbaren Moment. Dieses von der elektrischen Maschine 2 zum Beschleunigen derselben bereitstellbare, maximale Moment hängt von der Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 und von der Leistungsfähigkeit
bzw. vom Ladezustand des mit der elektrischen Maschine 2 zusammenwirkenden, elektrischen Energiespeichers ab.
Dann, wenn die elektrische Maschine 2 die Vorbereitungsdrehzahl nVoR erreicht hat, was in Fig. 3 zum Zeitpunkt t3 der Fall ist, wird nachfolgend, wie bereits ausgeführt, zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 am Verbrennungsmotor 1 der Lastabbau ausgeführt, wobei gleichzeitig die Kupplung 6 geöffnet wird, sodass zum Zeitpunkt t4 die Kupplung 6 vollständig geöffnet und der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 4 abgekoppelt ist.
Bei geöffneter Kupplung 5 und geöffneter Kupplung 6 wird nachfolgend zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 bei einer Hochschaltung HS weiter abgesenkt und bei einer Rückschaltung RS weiter angehoben, nämlich in Richtung auf die bei einer Rückschaltung RS oberhalb der Vorbereitungsdrehzahl nvoR-Rs oder bei einer Hochschaltung HS unterhalb der Vorbereitungsdrehzahl nVoR-Hs liegende Schwungdrehzahl nScHwu G-Rs bzw. nScHwu G-Hs- Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird auch der Ist-Gang der auszuführenden Schaltung ausgelegt.
Nachfolgend an den Zeitpunkt t5, also anschließend an das Erreichen der Schwungdrehzahl nScHwuNG, erfolgt zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 die Schwung- synchronisierung einer zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3. Dann, wenn die Drehzahl nEM der elektrischen Maschine 2 die Schwungdrehzahl HSCHWUNG erreicht hat, was in Fig. 3 zum Zeitpunkt t5 der Fall ist, wird nachfolgend die Reibkupplung 5, über welche die elektrische Maschine 2 an das automatisierte Schaltgetriebe 3 gekoppelt bzw. koppelbar ist, geschlossen und drauffolgend wieder geöffnet, um zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 die Schwungsynchronisierung der zu synchronisierenden Welle des Getriebes 3 durchzuführen.
Das Schließen der Reibkupplung 5 zur Schwungsynchronisierung des automatisierten Schaltgetriebes 3 erfolgt derart, dass das von der Reibkupplung 5 übertragbare Moment MK5 derart erhöht wird, dass die Reibkupplung 5 schlupfend bzw. rutschend Moment überträgt. Das von der Reibkupplung 5 übertragene Moment bewirkt die
Schwungsynchronisierung der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3, wobei hierbei Moment an der Trägheitsmasse der elektrischen Maschine 2 abgestützt wird.
Das nachfolgende Öffnen der Reibkupplung 5 bei der Schwungsynchronisierung erfolgt vor Beendigung der Synchronisierung, wobei die Reibkupplung 5 nach dem Schließen derselben vorzugsweise dann geöffnet wird, wenn eine Differenzdrehzahl zwischen einer Drehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3 und einer vorgegebenen Synchrondrehzahl kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Zur Bestimmung des Öffnungszeitpunkts für die Reibkupplung 5 kann ein zeitlicher Gradient der aktuellen Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl der zu synchronisierenden Welle des Schaltgetriebes 3 und der Synchrondrehzahl überwacht werden, um ein rechtzeitiges Öffnen der Reibkupplung 5 zu gewährleisten.
Das Schließen der Reibkupplung 5 zur Synchronisierung einer zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3 unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments M«5 ist in Fig. 3 zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 gezeigt, wobei in der Variante der Fig. 3 nach dem schlupfenden bzw. rutschenden Schließen der Reibkupplung 5 unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments M«5 anschließend die Reibkupplung 5 derart vollständig geöffnet wird, dass das von derselben übertragbare Moment M«5 auf Null bzw. in etwa Null reduziert wird. Dann, wenn zum Zeitpunkt t6 die Schwungsynchronisierung des automatisierten Schaltgetriebes 3 abgeschlossen ist, wird zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 der Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung eingelegt. Hierbei belastet in der Variante der Fig. 3, da die Reibkupplung 5 vollständig geöffnet ist und kein Moment überträgt, die Trägheitsmasse der elektrischen Maschine 2 nicht ein dem Einlegen des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung dienendes Gangschaltelement.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher nach einem Gangauslegen des Ist-Gangs der Schaltung und vor einem Gangeinlegen des Ziel-Gangs der Schaltung zur Schwungsynchronisierung das von der Reibkupplung 5 übertragbare Moment MK5 nach der Erhöhung desselben anschließend nicht auf Null reduziert wird. Vielmehr wird in der Variante der Fig. 4 die Reibkupplung 5 nach dem schlupfenden Schließen
derselben und unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments M«5 nachfolgend derart teilweise geöffnet, dass das von derselben übertragbare Moment MKs auf einen Betrag größer als Null reduziert wird. Dies kann in Fig. 4 dem Verlauf des von der Kupplung 5 übertragbaren Moments MK5 entnommen werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann während des Schließens der Reibkupplung 5 über die elektrische Maschine 2 ein Moment aufgebracht werden, nämlich derart, dass zum Ende der Synchronisierung an der Reibkupplung 5 immer eine Differenzdrehzahl vorhanden ist. Sollte bei der Schwungsynchronisierung die Kupplung 5 unerwünscht ins Haften kommen, bevor die Synchrondrehzahl erreicht ist, wird vorzugsweise mit der elektrischen Maschine 2 die Drehzahl derart korrigiert, dass nachfolgend an der Kupplung 5 wieder ein Schlupf vor dem Einlegen des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung vorliegt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zur
Schwungsynchronisierung demnach die Reibkupplung 5 so betrieben, dass dieselbe nicht ins Haften kommt. Sollte dieselbe dennoch unerwünscht ins Haften kommen, so wird über das Moment der elektrischen Maschine 2 die Drehzahl an der Reibkupplung 5 korrigiert, um dieselbe wieder in einen schlupfenden bzw. rutschenden Betrieb vor dem Einlegen des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung zu überführen.
In der Variante der Fig. 4, in welcher die Reibkupplung 5 nach der Schwungsynchronisierung nicht vollständig, sondern lediglich teilweise geöffnet wird und daher noch Moment übertragen kann, ist die Trägheitsmasse der elektrischen Maschine 2 ebenfalls abgekoppelt, sodass auch hier ein Schaltstoß gegenüber einer haftenden Reibkupplung verringert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Variante der Fig. 4 besteht darin, dass Zahn-auf-Zahn Stellungen im Schaltgetriebe 3 über das von der Reibkupplung 5 übertragene Moment aufgelöst werden können. Da in der Variante der Fig. 4 die Reibkupplung vor dem Einlegen des Ziel-Gangs der auszuführenden Schaltung nicht ganz geöffnet wird, ist ein Zeitgewinn in der Schaltungsausführung realisierbar. In der Variante der Fig. 4 muss die Reibkupplung 5 jedoch regelbar sein.
In der Fig. 4 wird demnach die Reibkupplung 5 spätestens zum Zeitpunkt t6 nur teilweise wieder geöffnet, sodass dieselbe nach wie vor ein Moment überträgt. Dann, wenn der Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung zwischen den Zeitpunkten t6 und t7
eingelegt wurde, kann die Reibkupplung 5 ins Haften kommen, wodurch eine Belastung von Schaltklauen des automatisierten Schaltgetriebes 3 reduziert werden kann. Nachdem die Kupplung 5 haftet, kann dieselbe vollständig geschlossen werden, d.h. das von derselben übertragbare Moment kann auf das maximal übertragbare Moment erhöht werden.
Beginnend mit dem Zeitpunkt Ü wird zwischen den Zeitpunkten Ü und t8 ein Lastaufbau am Verbrennungsmotor 1 durchgeführt, nämlich bei gleichzeitigem Schließen der Kupplung 6, wobei dann die Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 4 endet. Optional kann die Reibkupplung 5 mit der elektrischen Maschine 2 synchronisiert, nachfolgend die Reibkupplung 5 geschlossen und an der elektrischen Maschine 2 ein Lastaufbau durchgeführt werden.
Die Schwungdrehzahl nScHwuNG, auf welche die elektrische Maschine 2 gebracht wird, wird vorzugsweise rechnerisch ermittelt, und zwar unter Verwendung der folgenden Gleichung:
_
"SCHWUNG — + SCHWUNG
Alternativ kann die Schwungdrehzahl nScHwu G, auf welche die elektrische Maschine 2 gebracht wird, unter Verwendung der folgenden Gleichung errechnet werden : n SCHWUNG = ~~j GE-ZiEL _ Π GE-IST ) + Π GE-ZiEL + ^SCHWUNG
JEM
In den obigen Gleichungen ist jeweils JEM die Massenträgheit der elektrischen Maschine, JGE die getriebeeingangsseitige Massenträgheit bezogen auf die zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes, nGE-isT die Eingangsdrehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ist-Gang der Schaltung, nGE-ziEL die Eingangsdrehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ziel-Gang der Schaltung, und AnscHwuNG ein optionaler Korrekturoff setwert.
Bei der Eingangsdrehzahl nGE-isT der zu synchronisierenden Welle im Ist-Gang handelt es insbesondere um einen Messwert. Bei der Bestimmung der Eingangsdrehzahl nGE-ziEL der zu synchronisierenden Welle im Ziel-Gang kann ein aktueller zeitlicher Gradient einer Abtriebsdrehzahl berücksichtigt werden, sodass eine Geschwindigkeitsänderung des Hybridfahrzeugs während der Dauer des Schaltablaufs berücksichtigt werden kann.
Mit dem optionalen Korrekturoff setwert AnScHwu G wird bei einer Hochschaltung die definierte Schwungdrehzahl reduziert und bei einer Rückschaltung die definierte Schwungdrehzahl erhöht. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass an der Reibkupplung 5 eine Differenzdrehzahl zwischen nEM und nGE vorliegt, sodass die Reibkupplung 5 Moment übertragen kann. Durch den Korrekturoffsetwert wird also die Schwungdrehzahl so beeinflusst, dass am Ende der Synchronisierung eine Differenzdrehzahl zwischen nE und nGE vorliegt und demnach nicht Null beträgt. Dieser Korrekturoffsetwert wird jedoch durch die hierbei an der Reibkupplung 5 entstehende Reibleistung begrenzt.
Die Berechnung der Schwungdrehzahl nScHwuNG kann dadurch verbessert werden, dass zusätzlich die Schwungenergie berücksichtigt wird, die im Schlupfbetrieb der Reibkupplung 5, über welche die elektrische Maschine 2 an die zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3 gekoppelt bzw. koppelbar ist, verloren geht.
Eine weitere Verbesserung in der Ermittlung der Schwungdrehzahl nScHwuNG kann dadurch bewirkt werden, wenn Reibmomente, die bremsend wirken, berücksichtigt werden. Bei einer auszuführenden Hochschaltung wird in Folge von Reibung weniger Schwungenergie benötigt als bei vernachlässigter Reibung. Bei einer Rückschaltung hingegen wird auf Grundlage einer Reibung mehr Schwungenergie benötigt als bei vernachlässigter Reibung.
Ferner kann bei Ermittlung der Schwungdrehzahl nScHwu G ein von der elektrischen Maschine 2 elektrisch bereitstellbares Moment berücksichtigt werden, welches zur Synchronisierung der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltge-
triebes 3 von der elektrischen Maschine 2 bereitgestellt werden kann, um im Schlupfbetrieb der Reibkupplung 5 über die elektrische Maschine 2 unterstützend einzugreifen. Bei einer Hochschaltung HS kann so die Schwungdrehzahl angehoben und bei einer Rückschaltung RS abgesenkt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung kann eine Adaption für die Schwungdrehzahl nScHwu G erfolgen.
Dann, wenn im Anschluss an das Schließen der Reibkupplung 5, welches zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 erfolgt, eine Synchrondrehzahl für den Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung nicht erreicht wird, kann in diesem Zusammenhang die Schwungdrehzahl nScHwu G adaptiv angepasst werden, nämlich derart, dass dann, wenn die Synchrondrehzahl bei einer Hochschaltung oder Rückschaltung überschritten wurde, die Schwungdrehzahl mit einem negativen Offset-Wert korrigiert wird. Dann hingegen, wenn die Synchrondrehzahl des Ziel-Gangs bei einer Hochschaltung oder Rückschaltung unterschritten wurde, wird die Schwungdrehzahl mit einem positiven Offset-Wert korrigiert. Diese Offset-Werte sind abhängig von der auszuführenden Schaltung, insbesondere abhängig vom Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur im Antriebsstrang der Fig. 1 einsetzbar, sondern vielmehr auch beim Antriebsstrang der Fig. 2, welcher ein als Gruppenschaltgetriebe ausgebildetes, automatisiertes Schaltgetriebe aufweist. Wie Fig. 2 zeigt, umfasst das Gruppenschaltgetriebe 3 eine Vorschaltgruppe 7, ein Hauptgetriebe 8 und eine Nachschaltgruppe 9. Ein Gruppenschaltgetriebe kann neben dem Hauptgetriebe 8 auch ausschließlich eine Vorschaltgruppe 7 oder ausschließlich eine Nachschaltgruppe 9 umfassen. In Fig. 2 ist die elektrische Maschine 2 über eine Reibkupplung 5 an eine Vorgelegewelle des als Gruppenschaltgetriebe ausgebildeten, automatisierten Schaltgetriebes 3 koppelbar, wohingegen der Verbrennungsmotor 1 über die Kupplung 6 an die Eingangswelle des Gruppenschaltgetriebes 3 gekoppelt ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die elektrische Maschine 2 über die Reibkupplung 5 an die Vorschaltgruppe 7 gekoppelt, nämlich ein Losrad der Vorschaltgruppe 7, welches mit einem auf der Vorgelegewelle gelagerten Festrad in Eingriff steht und
mit demselben eine Übersetzungsstufe ausbildet. Beim Antriebsstrang der Fig. 2 erfolgt die Synchronisierung der Vorgelegewelle des Gruppengetriebes 3 über die elektrische Maschine 2 auf analoge Art und Weise wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 , in welchem über die elektrische Maschine 2 die Getriebeeingangswelle des automatisierten Schaltgetriebes 3 synchronisiert wurde. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 handelt es sich bei der Drehzahl nGE nicht um die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, sondern vielmehr um die Drehzahl der zu synchronisierenden Vorgelegewelle.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist es auch möglich, dass die elektrische Maschine 2 jeweils über die Reibkupplung 5 in ein Losrad des Hauptgetriebes 8 oder direkt an die Vorgelegewelle gekoppelt ist. Unter Ausnutzung der Erfindung kann bei Gruppengetrieben auf eine sonst üblicherweise vorhandene Getriebebremse verzichtet werden. Es sind gleichzeitige Schaltungen im Hauptgetriebe 8 und in der Vorschaltgruppe 7 möglich. Auch bei Gruppengetrieben kann eine benötigte Schaltzeit verkürzt werden.
Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auch dann einsetzbar, wenn beim Antriebsstrang der Fig. 1 zwischen die Reibkupplung 5 und die elektrische Maschine 2 eine optionale, nicht gezeigte Konstantübersetzung geschaltet ist.
Ferner kann eine zusätzliche Schwungmasse mit der elektrischen Maschine 2 gekoppelt werden, um die Schwungmasse derselben zu erhöhen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische bzw. elektronische Steuerungseinrichtung 10, die Mittel zur Durchführung des Verfahrens aufweist, nämlich mindestens einen Prozessor, mindestens einen Speicher und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle. Bei der Steuerungseinrichtung 10 kann es sich um ein Hybridsteuergerät oder ein Getriebesteuerungsgerät handeln. Die Steuerungseinrichtung 10 ermittelt als Ausgangsgrößen Stellgrößen für das Ansteuern zumindest der elektrischen Maschine 2 und der Reibkupplung 5 sowie vorzugsweise für das Ansteuern des Verbrennungsmotors 1 und der Reibkupplung 6. Die Steuerungseinrichtung 10 gibt diese Ausgangsgrößen über die Kommunikationsschnittstelle aus. Als Eingangsgrößen werden der Steuerungseinrichtung 10 zumindest ein das Verfahren auslösendes Signal, zum
Beispiel eine fahrerseitige Schaltungsauslösung, und Eingangsdrehzahlen der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes 3 bereitgestellt. Diese Eingangsgrößen liest die Steuerungseinrichtung 10 über die Kommunikationsschnittstelle ein oder ermittelt dieselben intern.
Bezuqszeichen
Verbrennungsmotor
elektrische Maschine
Getriebe
Abtrieb
Kupplung
Kupplung
Vorschaltgruppe
Hauptgetriebe
Nachschaltgruppe
Steuerungseinrichtung
Claims
1 . Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs mit einem zumindest eine elektrische Maschine (2) und einen Verbrennungsmotor (1 ) umfassenden Hybridantrieb, wobei zwischen den Verbrennungsmotor (1 ) und einen Abtrieb (4) ein automatisiertes Schaltgetriebe (3) geschaltet ist, wobei die elektrische Maschine (2) über eine Reibkupplung (5) an eine Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) gekoppelt ist, und wobei in dem automatisierten Schaltgetriebe (3) unter Unterbrechung des vom Hybridantrieb an dem Abtrieb (4) bereitgestellten Antriebsmoments Schaltungen derart ausgeführt werden, dass zunächst in einer ersten Phase das am Abtrieb (4) bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut, anschließend in einer zweiten Phase nach Abbau des Antriebsmoments die eigentliche Schaltung ausgeführt und darauffolgend in einer dritten Phase nach Ausführung der eigentlichen Schaltung am Abtrieb (4) Antriebsmoment wieder aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausführen der eigentlichen Schaltung nach einem Gangauslegen eines Ist-Gangs der Schaltung und vor einem Gangeinlegen eines Ziel-Gangs der Schaltung das automatisierte Schaltgetriebe (3) unter Ausnutzen einer Schwungmasse der elektrischen Maschine (2) derart synchronisiert wird, dass dann, wenn die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine (2) an das zu synchronisierende Schaltgetriebe (3) gekoppelt ist, geöffnet ist, die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf eine Schwungdrehzahl gebracht wird, und dass darauffolgend die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine (2) an das zu synchronisierende Schaltgetriebe (3) gekoppelt ist, zur Schwungsynchronisierung des automatisierten Schaltgetriebes (3) zunächst geschlossen und anschließend mindestens teilweise wieder geöffnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine (2) an eine zu synchronisierende Welle des zu synchronisierenden Schaltgetriebes (3) gekoppelt ist, nach dem Schließen derselben vor Beendigung der Synchronisierung dann geöffnet wird, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen einer Drehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) und einer Synchrondrehzahl kleiner als ein Grenzwert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei zur Bestimmung eines Öffnungszeitpunkts für die Reibkupplung (5) ein Gradient der Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der zu synchronisierenden Welle des zu synchronisierenden Schaltgetriebes (3) und der Synchrondrehzahl überwacht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (5) zur Schwungsynchronisierung der zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) zunächst unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments zunächst derart geschlossen wird, dass dieselbe schlupfend ein Moment überträgt, und dass anschließend die Reibkupplung (5) derart vollständig geöffnet wird, dass das von derselben übertragbare Moment auf Null reduziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (5) zur Schwungsynchronisierung der zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) zunächst unter Erhöhung des von derselben übertragbaren Moments derart geschlossen wird, dass dieselbe schlupfend ein Moment überträgt, und dass anschließend die Reibkupplung (5) derart teilweise geöffnet wird, dass das von derselben übertragbare Moment reduziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schließens der Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine (2) an das zu synchronisierende Schaltgetriebe (3) gekoppelt ist, über die elektrische Maschine (2) ein Moment derart aufgebracht wird, dass mit Beendigung der Synchronisierung, also dann, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen einer Drehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes und einer Synchrondrehzahl kleiner als ein Grenzwert ist, an der Reibkupplung (5) eine definierte Differenzdrehzahl vorhanden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine an das zu synchronisierende Schaltgetriebe gekoppelt ist, unerwünscht zum Haften kommt, das von der elektrischen Maschine (2) bereitgestellte Moment derart korrigiert wird, dass die Reibkupplung (5) vor dem Einlegen des Ziel-Gangs der Schaltung schlupft.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaltungsausführung zunächst das von der elektrischen Maschine (2) am Abtrieb (4) bereitgestellte Antriebsmoment unter Anpassung des vom Verbrennungsmotor (1 ) am Abtrieb (4) bereitgestellten Antriebsmoments abgebaut wird, dass darauffolgend dann, wenn die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine an das zu synchronisierende Schaltgetriebe (3) gekoppelt ist, geöffnet ist, die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf eine Vorbereitungsdrehzahl gebracht wird, dass anschließend auch das von dem Verbrennungsmotor (1 ) am Abtrieb (4) bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut wird, und dass dann, wenn auch das von dem Verbrennungsmotor (1 ) am Abtrieb bereitgestellte Antriebsmoment abgebaut ist, der Ist-Gang der Schaltung ausgelegt wird, wobei gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem Gangauslegen des Ist- Gangs der Schaltung die elektrische Maschine (2) auf die bei einer Rückschaltung oberhalb der Vorbereitungsdrehzahl liegende Schwungdrehzahl oder bei einer Hochschaltung unterhalb der Vorbereitungsdrehzahl liegende Schwungdrehzahl gebracht wird, und wobei dann, wenn die elektrische Maschine (2) die Schwungdrehzahl erreicht oder überschreitet bzw. unterschreitet, die Reibkupplung (5), über welche die elektrische Maschine an das zu synchronisierende Schaltgetriebe (3) gekoppelt ist, zur Schwungsynchronisierung der zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) geschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Schwungdrehzahl nScHwu G unter Verwendung folgender Formel rechnerisch ermittelt wird:
( EM GE ) GE-ZIEL GE ' GE-IST , Λ η
n SCHWUNG , ~*~ SCHWUNG
EM
wobei JEM die Massenträgheit der elektrischen Maschine ist, wobei JGE die ge- triebeeingangsseitige Massenträgheit bezogen auf die zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes ist, wobei nGE-isT die Eingangsdrehzahi der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ist-Gang der Schaltung ist, wobei nGE-ziEL die Eingangsdrehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ziel-Gang der Schaltung ist, und wobei AnScHwu G ein optionaler Korrekturoffsetwert ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Schwungdrehzahl nScHwu G unter Verwendung folgender Formel rechnerisch ermittelt wird: n SCHWUNG = ~~j (n GE-Z!EL n GE-!ST ) + n GE-ZIEL + ^nSCHWU G
J EM
wobei JEM die Massenträgheit der elektrischen Maschine ist, wobei JGE die getriebeein- gangsseitige Massenträgheit bezogen auf die zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes ist, wobei nGE-isT die Eingangsdrehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ist-Gang der Schaltung ist, wobei HGE-ZIEL die Eingangsdrehzahl der zu synchronisierenden Welle des automatisierten Schaltgetriebes im Ziel-Gang der Schaltung ist, und wobei AnScHwu G ein optionaler Korrekturoffsetwert ist.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Korrekturoffsetwert bei einer Hochschaltung die definierte Schwungdrehzahl reduziert und bei einer Rückschaltung die definierte Schwungdrehzahl erhöht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) eine Getriebeeingangswelle synchronisiert wird, an welche auch der Verbrennungsmotor insbesondere über eine Kupplung gekoppelt ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als zu synchronisierende Welle des automatisierten Schaltgetriebes (3) eine Vorgelegewelle eines automatisierten Gruppenschaltgetriebes synchronisiert wird, wobei der Verbrennungsmotor an eine Getriebeeingangswelle des automatisierten Gruppenschaltgetriebes insbesondere über eine Kupplung gekoppelt ist.
14. Steuerungseinrichtung (10) eines Hybridfahrzeugs, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anasprüche 1 bis 13.
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