WO2018224258A1 - Antriebsstrang und betriebsverfahren für ein hybridfahrzeug mit einem freilaufgeschalteten vorwärtsgang - Google Patents

Antriebsstrang und betriebsverfahren für ein hybridfahrzeug mit einem freilaufgeschalteten vorwärtsgang Download PDF

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WO2018224258A1
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transmission
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Wolfgang Vöge
Jannis Zimmermann
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid vehicle having the features of the preamble of claim 1 and an operating method for a hybrid vehicle having such a drive train having the features of the preamble of claim 5.
  • the powertrain on an internal combustion engine and an electric machine may have a transmission.
  • the electric machine can be arranged or positioned in hybrid vehicles at different locations in the drive train.
  • a drive train for a hybrid vehicle which comprises an internal combustion engine, an electric machine, a transmission and a traction-only freewheeling transmission.
  • the electric machine between the internal combustion engine and the transmission is arranged, the only
  • a mechanical coupling element is arranged in the torque flow parallel to the freewheel, which is engaged in the overrun to use or implement a drag torque by the internal combustion engine.
  • a drive train for a hybrid vehicle which comprises an internal combustion engine, an electric machine, a transmission and a freewheel.
  • the freewheel is preferably designed switchable and can be switched between a first direction of rotation "open” and a second to the first reverse direction “locked".
  • the drive trains and operating methods known in the prior art are not yet optimally configured.
  • the drive trains known in the prior art usually have complex, costly and / or space-consuming transmission.
  • additional components such as in particular mechanical coupling elements, and complex components, such as between several functions switchable freewheels, usually costly and / or require additional space.
  • the invention is therefore based on the object, the above-mentioned powertrain for a hybrid vehicle and the operating method for this purpose to design and
  • the drive train is simple, inexpensive and / or space-saving feasible and can be operated in a simple and efficient manner.
  • the object underlying the invention is for the drive train for a
  • Patent claim 5 solved.
  • the electric machine is arranged functionally effective between the internal combustion engine and the transmission.
  • the transmission has in particular at least one forward-freewheeled, only torque transmitting forward gear and at least one free-running forward gear.
  • Space-saving produced or realized, in particular its production can be optimized.
  • a sliding sleeve for example, a shift fork (1 / N), a valve, a piston, a displacement sensor and / or a housing bore omitted.
  • the transmission can at least one free-wheeled, only
  • the drive train has a functionally effective between the
  • the transmission is designed as a stepped transmission and / or as a dual-clutch transmission.
  • the transmission can be considered a
  • Dual clutch transmission with a first gearbox coupled via a first partial transmission and a second gearbox coupled via a second transmission part be executed.
  • the at least one freewheel-free, for example higher, in particular second, forward gear may in particular be associated with the second partial transmission and / or be coupled via the second transmission clutch.
  • the operating method is designed in particular for a hybrid vehicle with a drive train which has an internal combustion engine, a transmission and an electric machine, wherein the electric machine is arranged between the internal combustion engine and the transmission, as described above.
  • zugmomentübertragender for example, lower, in particular first, forward gear of the transmission is engaged and while the vehicle speed is below a certain loading speed for a free-running, for example, higher, especially second, forward gear of the transmission and at least one criterion for the presence of a Thrust torque is determined or fulfilled, then switched to the free-running, for example, higher, in particular second, forward gear.
  • a drag torque can be generated, which can be used for example for recuperation of energy and / or braking, for example by entrainment of the electric machine and / or the internal combustion engine.
  • the drag torque may be generated by recuperation by the electric machine and / or by entrainment of the internal combustion engine.
  • the free-wheeled, only zugmomentübertragende, in particular low, forward gear is the first forward gear of the transmission and / or the free-running, especially higher, forward gear, the second forward gear of the transmission.
  • a drag torque is generated by the electric machine for recuperation of energy and / or braking of the vehicle and / or by the internal combustion engine for braking the vehicle by switching to the free-running, for example higher, especially second, forward gear.
  • the criterion for the presence of a thrust torque is the presence of a neutral accelerator pedal position, that is to say an unactuated accelerator pedal.
  • the criterion for the presence of a thrust torque is the presence of a vehicle speed not equal to zero.
  • the criterion for the presence of a thrust torque is the presence of an inclination, in particular a descent, of the vehicle.
  • an inclination in particular a descent
  • the presence of a slope in particular a downhill, by means of a sensor and / or Radlastverlagerung and / or
  • Route information and / or map data, in particular a navigation system are determined. For example, the presence of an inclination, in particular a downhill, of the vehicle can be detected if, over a certain period of time, the incline is on average stronger than a certain inclination limit value, for example in percent.
  • the criterion for the presence of a thrust torque is the presence of a speed difference in front of and behind the freewheel.
  • the above-described criteria for the presence of a thrust torque can be used, for example, individually or in combination with each other.
  • the freewheel connected, only zugmomentübertragende, for example, low, in particular first, forward gear over a defined residence time is maintained and only if the at least one criterion for the presence of a
  • Thrust torque after the defined residence time is still determined or met, so a push operation is still present and / or a certain limit for this (for the residence time) exceeds in the free running, for example, higher, especially second, forward gear.
  • the state of charge of a battery of the vehicle is determined.
  • the "SOC" of the battery can be used to decide on a delay with the electric machine and / or the brake, in particular wheel brake, of the vehicle.
  • the vehicle may be braked by a brake, such as a wheel brake, of the vehicle.
  • a brake such as a wheel brake
  • the freewheel connected, only zugmomentübertragende, for example, low, in particular first, forward gear can be maintained or switched to the free-running, for example, higher, especially second, forward gear.
  • a circuit in the free-running, for example, higher, especially second, forward gear while at least one drag torque can be shared by the internal combustion engine to brake the vehicle and in this way the wear of the vehicle brake can be reduced.
  • a clutch in particular a K0- Clutch, comprising - the clutch, in particular KO clutch, opened for recuperation of energy by means of the electric motor and / or closed to brake the vehicle by means of a drag torque by the internal combustion engine.
  • Thrust torque is determined or met, so no thrust torque is determined, the freewheel connected, only zugmomentübertragende, for example, low, in particular first, forward gear maintained and when the vehicle speed is below the certain insertion speed for the free-running, for example, higher, especially second, forward speed is determined again whether at least one criterion for the presence of a thrust torque exists or is met.
  • Fig. 1 in a schematic representation of an embodiment of an inventive
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of an inventive
  • the drive train for a hybrid vehicle has an internal combustion engine VKM, a transmission G and an electric machine EM.
  • the electric machine EM is effectively arranged between the internal combustion engine VKM and the transmission G.
  • the transmission G has at least one freewheel connected, only
  • the transmission G can in particular at least one
  • the at least one Freewheeling, only karmomentübertragende forward gear 1 GF can in particular the first forward gear of the transmission G and the at least one free-wheeling forward gear 1 G may be in particular the second forward gear of the transmission G.
  • the drive train furthermore has a clutch K0, in particular a so-called “K0 clutch", between the internal combustion engine VKM and the electric machine EM and the transmission G.
  • the opening of this clutch K0 can in particular - for example, due to the idling speed of the internal combustion engines VKM - when inserting a gear, for example when inserting the free-running, for example, second, forward gear 2G, in particular below its insertion speed, take place.
  • the clutch K0 can in particular be opened in order to recuperate more efficiently
  • the clutch K0 in particular be closed to brake more efficiently, and in particular to reduce wear of the vehicle brakes.
  • the transmission G can in particular as a step transmission, for example as a
  • the transmission G can in particular a via a first
  • the at least one free-wheeled, only karmomentübertragende, for example, first, forward gear 1 GF be associated with the first partial transmission and / or be coupled via the first transmission clutch.
  • the at least one free-running, for example second, forward gear 2G may in particular be assigned to the second partial transmission and / or via the second
  • Gear coupling can be coupled. Further forward gears and / or a reverse gear may be present.
  • FIG. 2 illustrates in a flowchart an embodiment of an operating method according to the invention for a hybrid vehicle with a drive train as shown in FIG. 1.
  • Fig. 2 shows that in a forward drive, for example, in a drive mode D, when a freewheeling, only karmomentübertragender, for example, low, in particular first forward gear 1 G of the transmission G is inserted, it is determined whether during the
  • Vehicle speed VF is below a certain insertion speed V2G for a free-running, for example higher, in particular second, forward gear 2G, at least one criterion for the presence of a thrust torque is present or is met, that is, in particular, it is determined whether or not there is an overrun operation for the vehicle.
  • Insertion speed V2G for the free-running, in particular second, forward gear 2G is and whether at least one criterion for the presence of a thrust torque is present or is satisfied, can be in both an open and a closed clutch K0
  • the transmission G is designed as a double-clutch transmission
  • Freewheeling, only karmomentübertragende, in particular first, forward gear 1 G the first gear and the free-running, in particular second, forward gear 2G is assigned to the second sub-transmission, can be closed with inlaid, freewheeling, only zugmomentübertragenden forward gear 1 G, the first transmission clutch and the second transmission clutch open ,
  • Downhill of the vehicle (downhill?) Can serve.
  • the presence of a downhill of the vehicle can be determined, inter alia, based on information about a Radlastverlagerung.
  • the presence of a downhill run can be detected if, over a certain period of time, the incline is on average stronger than a certain inclination limit value, for example in percent.
  • the free-wheeled, only zugmomentübertragende, in particular first, forward gear 1 G can be maintained over a defined residence time At and only if the at least one criterion for the existence of a thrust moment after the defined residence time At still exists or is determined and / or a certain limit value for this (for the residence time) is exceeded in the free-running, in particular second, forward gear 2G are switched.
  • Fig. 2 illustrates that insofar as or when one or more of these criteria are met (Yes), is switched to the free-running, in particular second, forward gear 2G.
  • forward gear 2G By switching to the free-running, in particular second, forward gear 2G can then be switched to the free-running, in particular second, forward gear 2G.
  • Fig. 2 further illustrates that insofar as no criterion for the presence of a thrust torque is determined or satisfied (No), the freewheeling, only
  • Vehicle speed VF is below the specified insertion speed V2G for the free-running, in particular second, forward gear 2G and whether at least one criterion for the presence of a thrust torque is present or is met.

Abstract

Antriebsstrang und Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem freilaufgeschalteten Vorwärtsgang Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), mit einem Getriebe (G) und mit einer Elektromaschine (EM), wobei die Elektromaschine (EM) zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und dem Getriebe (G) angeordnet ist. Der Antriebsstrang kann auf einfache, kostengünstige und/oder bauraumsparende Weise dadurch realisiert werden, dass das Getriebe (G) mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden Vorwärtsgang (1GF) und mindestens einen freilauffreien Vorwärtsgang (2G) umfasst. Auf einfache und effiziente Weise kann ein Hybridfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang dadurch betrieben werden, dass, wenn ein freilaufgeschalteter, lediglich zugmomentübertragender Vorwärtsgang (1GF) eingelegt ist und während die Fahrzeuggeschwindigkeit (v F ) unter einer bestimmten Einlegegeschwindigkeit (v 2G ) für einen freilauffreien Vorwärtsgang (2G) liegt und mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments ermittelt bzw. erfüllt wird, dann in den freilauffreien Vorwärtsgang (2G) geschaltet wird.

Description

Beschreibung
Antriebsstrang und Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem freilaufgeschalteten
Vorwärtsgang
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 und ein Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 5.
Bei Hybridfahrzeugen weist der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine und eine Elektromaschine auf. Darüber hinaus kann der Antriebsstrang von Hybridfahrzeugen ein Getriebe aufweisen. Die Elektromaschine kann bei Hybridfahrzeugen an unterschiedlichen Stellen im Antriebsstrang angeordnet bzw. positioniert werden.
Aus der DE 10 2014 209 620 A1 ist ein Antriebstrang für ein Hybridfahrzeug bekannt, welcher eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe und einen lediglich zugmomentübertragenden Freilauf umfasst. Dabei ist die Elektromaschine zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet, wobei der lediglich
zugmomentübertragende Freilauf zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der
Elektromaschine angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, insofern im Schubbetrieb bei voll geladener Batterie kein Schleppmoment durch Rekuperation möglich ist, zusätzliche
Verbraucher hinzu zu schalten, damit die Verbrauchsleistung die Rekuperationsleistung übersteigt, oder dann die Bremse des Fahrzeugs heran zu ziehen. In einer speziellen
Ausgestaltung wird ein mechanisches Koppelelement im Drehmomentfluss parallel zu dem Freilauf angeordnet, welches im Schubbetrieb eingerückt wird, um ein Schleppmoment durch die Verbrennungskraftmaschine zu nutzen bzw. zu realisieren.
Aus der DE 10 2010 023 093 B4 ist ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug bekannt, welcher eine Verbrennungskraftmaschine, eine Elektromaschine, ein Getriebe und einen Freilauf umfasst. Dabei ist das Getriebe zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der
Elektromaschine angeordnet, wobei der Freilauf zwischen dem Getriebe und der
Elektromaschine oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist. Der Freilauf ist dabei vorzugsweise umschaltbar ausgestaltet und kann zwischen einer ersten Drehrichtung„offen" und einer zweiten zur ersten umgekehrten Drehrichtung„gesperrt" umgeschaltet werden. Die im Stand der Technik bekannten Antriebsstränge und Betriebsverfahren sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet. So verfügen die im Stand der Technik bekannten Antriebsstränge meist über komplexe, kostspielige und/oder bauraumeinnehmende Getriebe. Zudem sind zusätzliche Bauteile, wie insbesondere mechanische Koppelelemente, und komplexe Bauteile, wie zwischen mehreren Funktionen umschaltbare Freiläufe, meist kostspielig und/oder benötigen zusätzlichen Bauraum. Darüber hinaus kann durch ein Hinzuschalten von
zusätzlichen Verbrauchern, um im Schubbetrieb bei voll geladener Batterie ein Schleppmoment durch Rekuperation zu erzeugen, in der Regel nur ein geringes Bremsmoment erzielt und/oder die zusätzlich verbrauchte Energie kaum sinnvoll genutzt werden. Bei einem Erzeugen eines Schleppmomentes im Schubbetrieb bei voll geladener Batterie durch Bremsen des Fahrzeugs werden die Bremsen abgenutzt. Darüber hinaus sind die Betriebsverfahren meist stark von der Konfiguration des Antriebsstrangs, beispielsweise von der jeweiligen spezifischen Anordnung der Verbrennungskraftmaschine, der Elektromaschine und des Getriebes sowie auch anderer Bauteile, beispielsweise des Freilaufs, zueinander abhängig und können dann nicht einfach so auf andersartig konfigurierte Antriebsstränge übertragen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den eingangs genannten Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug und das Betriebsverfahren hierfür, derart auszugestalten und
weiterzubilden, dass der Antriebsstrang einfach, kostengünstig und/oder bauraumsparend realisierbar ist und auf einfache und effiziente Weise betrieben werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für den Antriebsstrang für ein
Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und für das Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 5 gelöst. Dabei weist der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine, ein Getriebe und eine Elektromaschine auf. Die Elektromaschine ist dabei funktional wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet.
Das Getriebe weist dabei insbesondere mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden Vorwärtsgang und mindestens einen freilauffreien Vorwärtsgang auf.
Durch die Verwendung eines zugmomentübertragenden Freilaufs, insbesondere in der Funktion einer Überholkupplung, als Schaltelement eines einzelnen, insbesondere niedrigeren, Gangs, zum Beispiel des ersten Vorwärtsgangs, beispielsweise anstelle einer 1/N-Schalteinheit, kann das Getriebe und damit der Antriebsstrang einfacher, kostengünstiger und/oder
bauraumsparender produziert bzw. realisiert, insbesondere dessen Produktion optimiert werden. Beispielsweise können durch die Verwendung des Freilaufs für den damit ausgestatteten Gang eine Schiebemuffe, eine Schaltgabel (1/N), ein Ventil, ein Kolben, ein Wegsensor und/oder eine Gehäusebohrung entfallen.
Insbesondere kann das Getriebe mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich
zugmomentübertragenden niedrigen, insbesondere ersten, Vorwärtsgang und mindestens einen freilauffreien höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang aufweisen.
In einer Ausgestaltung weist der Antriebsstrang eine funktional wirksam zwischen der
Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine angeordnete Kupplung, insbesondere eine KO-Kupplung, auf.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Getriebe als ein Stufengetriebe und/oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Beispielsweise kann das Getriebe als ein
Doppelkupplungsgetriebe mit einem über eine erste Getriebekupplung koppelbaren ersten Teilgetriebe und einem über eine zweite Getriebekupplung koppelbaren zweiten Teilgetriebe ausgeführt sein. Dabei kann insbesondere der mindestens eine freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, beispielsweise niedrige, insbesondere erste, Vorwärtsgang dem ersten Teilgetriebe zugeordnet sein und/oder über die erste Getriebekupplung gekuppelt werden. Der mindestens eine freilauffreie, beispielsweise höhere, insbesondere zweite, Vorwärtsgang kann dabei insbesondere dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sein und/oder über die zweite Getriebekupplung gekuppelt werden.
Dass der mit dem Freilauf ausgestattete Gang lediglich ein Zugmoment und insbesondere kein Schubmoment übertragen kann, kann zu einer„Fahrverhaltensänderung", zum Beispiel bei Kriechfahrt, Stop-&-Go, Rangieren, in diesem, beispielsweise ersten, Gang führen. Dies kann nun durch das Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 ff. auf einfache und effiziente Weise gelöst werden.
Dabei ist das Betriebsverfahren insbesondere für ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebsstrang ausgelegt, welcher eine Verbrennungskraftmaschine, ein Getriebe und eine Elektromaschine aufweist, wobei die Elektromaschine zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, wie zuvor beschrieben.
Insbesondere wird in dem Verfahren, wenn ein freilaufgeschalteter, lediglich
zugmomentübertragender, beispielsweise niedriger, insbesondere erster, Vorwärtsgang des Getriebes eingelegt ist und während die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer bestimmten Einlegegeschwindigkeit für einen freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang des Getriebes liegt und mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments ermittelt bzw. erfüllt wird, dann in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang geschaltet.
Durch das Schalten in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang kann nun ein Schleppmoment erzeugt werden, welches beispielsweise zur Rekuperation von Energie und/oder zum Bremsen, beispielsweise durch Mitschleppen der Elektromaschine und/oder der Verbrennungskraftmaschine, genutzt werden kann. Zum Beispiel kann das Schleppmoment durch eine Rekuperation durch die Elektromaschine und/oder durch ein Mitschleppen der Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden.
In einer Ausgestaltung ist der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, insbesondere niedrige, Vorwärtsgang der erste Vorwärtsgang des Getriebes und/oder der freilauffreie, insbesondere höhere, Vorwärtsgang der zweite Vorwärtsgang des Getriebes.
In einer weiteren Ausgestaltung wird durch das Schalten in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang ein Schleppmoment durch die Elektromaschine zur Rekuperation von Energie und/oder zum Bremsen des Fahrzeugs und/oder durch die Verbrennungskraftmaschine zum Bremsen des Fahrzeugs erzeugt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes das Vorliegen einer neutralen Fahrpedalstellung, also eines unbetätigten Fahrpedals, verwendet.
In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes das Vorliegen einer Fahrzeuggeschwindigkeit ungleich null verwendet.
In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes das Vorliegen einer Neigung, insbesondere einer Bergabfahrt, des Fahrzeugs verwendet. Zum Beispiel kann das Vorliegen einer Neigung, insbesondere einer Bergabfahrt, mittels einer Sensorik und/oder Radlastverlagerung und/oder
Streckeninformationen und/oder Kartendaten, insbesondere eines Navigationssystems, ermittelt werden. Beispielsweise kann das Vorliegen einer Neigung, insbesondere einer Bergabfahrt, des Fahrzeugs erkannt werden, wenn über eine bestimmte Zeitdauer die Neigung durchschnittlich stärker als ein bestimmter Neigungsgrenzwert, beispielsweise in Prozent, ist.
In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes das Vorliegen eines Drehzahlunterschiedes vor und hinter dem Freilauf verwendet. Die vorstehend beschriebenen Kriterien für das Vorliegen eines Schubmomentes können beispielsweise einzeln oder in Kombination miteinander genutzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, beispielsweise niedrige, insbesondere erste, Vorwärtsgang über eine definierte Verweildauer beibehalten und erst wenn das mindestens eine Kriterium für das Vorliegen eines
Schubmoments nach Ablauf der definierten Verweildauer immer noch ermittelt bzw. erfüllt wird, also ein Schubbetrieb immer noch vorliegt und/oder einen bestimmten Grenzwert hierfür (für die Verweildauer) überschreitet in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang geschaltet.
Im Rahmen des Verfahrens kann grundsätzlich generell beim Vorliegen eines Schubmomentes im freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden, beispielsweise niedrigen, insbesondere ersten, Vorwärtsgang in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang geschaltet werden.
In einer speziellen Ausgestaltung wird jedoch der Ladezustand einer Batterie des Fahrzeugs ermittelt. Beispielsweise kann der„SOC" der Batterie zur Entscheidung über eine Verzögerung mit der Elektromaschine und/oder der Bremse, insbesondere Radbremse, des Fahrzeugs herangezogen werden.
Zum Beispiel kann im Fall einer unvollständigen Ladung der Batterie in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang geschaltet werden, um das Fahrzeug durch ein Schleppmoment durch Rekuperation durch die Elektromaschine zu bremsen.
Im Fall einer vollständigen Ladung der Batterie kann zum Beispiel das Fahrzeug durch eine Bremse, beispielsweise eine Radbremse, des Fahrzeugs gebremst werden. Dabei kann der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, beispielsweise niedrige, insbesondere erste, Vorwärtsgang beibehalten werden oder in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang geschaltet werden. Durch eine Schaltung in den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang kann dabei zumindest ein Schleppmoment durch die Verbrennungskraftmaschine zum Bremsen des Fahrzeugs mitgenutzt werden und auf diese Weise die Abnutzung der Fahrzeugbremse reduziert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung - insbesondere in welcher der Antriebsstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine eine Kupplung, insbesondere eine K0- Kupplung, aufweist - wird die Kupplung, insbesondere KO-Kupplung, zur Rekuperation von Energie mittels der Elektromaschine geöffnet und/oder zum Bremsen des Fahrzeugs mittels eines Schleppmomentes durch die Verbrennungskraftmaschine geschlossen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird, wenn kein Kriterium für das Vorliegen eines
Schubmoments ermittelt bzw. erfüllt wird, also kein Schubmoment ermittelt wird, der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, beispielsweise niedrige, insbesondere erste, Vorwärtsgang beibehalten und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der bestimmten Einlegegeschwindigkeit für den freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang liegt erneut ermittelt, ob mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments vorliegt bzw. erfüllt wird.
Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Antriebsstrang und das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 und auf die dem
Patentanspruch 5 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsstrang und des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Antriebsstrangs für ein Hybridfahrzeug, und
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug mit einem wie in Fig. 1 dargestellten Antriebsstrang.
Fig. 1 zeigt, dass der Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine VKM, ein Getriebe G und eine Elektromaschine EM aufweist. Dabei ist die Elektromaschine EM wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine VKM und dem Getriebe G angeordnet. Das Getriebe G weist dabei mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich
zugmomentübertragenden Vorwärtsgang 1 GF und mindestens einen freilauffreien
Vorwärtsgang 2G auf. Dabei kann das Getriebe G insbesondere mindestens einen
freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden niedrigen Vorwärtsgang 1 GF und mindestens einen freilauffreien, höheren Vorwärtsgang 2G aufweisen. Der mindestens eine freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende Vorwärtsgang 1 GF kann insbesondere der erste Vorwärtsgang des Getriebes G und der mindestens eine freilauffreie Vorwärtsgang 1 G kann insbesondere der zweite Vorwärtsgang des Getriebes G sein.
Fig. 1 zeigt, dass der Antriebsstrang weiterhin zwischen der Verbrennungskraftmaschine VKM und der Elektromaschine EM eine Kupplung K0, insbesondere eine so genannte„K0- Kupplung", aufweist. Durch Öffnen dieser Kupplung K0 kann die Verbrennungskraftmaschine VKM vom Antriebsstrang, insbesondere von der Elektromaschine EM und dem Getriebe G getrennt werden. Das Öffnen dieser Kupplung K0 kann insbesondere - beispielsweise bedingt durch die Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschinen VKM - beim Einlegen eines Gangs, beispielsweise beim Einlegen des freilauffreien, zum Beispiel zweiten, Vorwärtsgangs 2G, insbesondere unterhalb von dessen Einlegegeschwindigkeit, erfolgen. Zur Rekuperation von Energie mittels der Elektromaschine EM kann die Kupplung K0 insbesondere geöffnet werden, um effizienter zu rekuperieren. Zum Bremsen des Fahrzeugs mittels eines
Schleppmomentes durch die Verbrennungskraftmaschine VKM kann die Kupplung K0 insbesondere geschlossen werden, um effizienter zu bremsen und insbesondere um eine Abnutzung der Fahrzeugbremsen zu reduzieren.
Das Getriebe G kann insbesondere als ein Stufengetriebe, beispielsweise als ein
Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein. Insofern das Getriebe G ein
Doppelkupplungsgetriebe ist, kann das Getriebe G insbesondere ein über eine erste
Getriebekupplung koppelbares erstes Teilgetriebe und ein über eine zweite Getriebekupplung koppelbare zweites Teilgetriebe aufweisen. Dabei kann beispielsweise der mindestens eine freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, beispielsweise erste, Vorwärtsgang 1 GF dem ersten Teilgetriebe zugeordnet sein und/oder über die erste Getriebekupplung gekuppelt werden. Der mindestens eine freilauffreie, beispielsweise zweite, Vorwärtsgang 2G kann dabei insbesondere dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sein und/oder über die zweite
Getriebekupplung gekuppelt werden. Weitere Vorwärtsgänge und/oder ein Rückwärtsgang können vorhanden sein.
Fig. 2 veranschaulicht in einem Flussdiagramm eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug mit einem wie in Fig. 1 dargestellten Antriebsstrang.
Fig. 2 zeigt, dass bei einer Vorwärtsfahrt, zum Beispiel in einem Fahrtmodus D, wenn ein freilaufgeschalteter, lediglich zugmomentübertragender, beispielsweise niedriger, insbesondere erster, Vorwärtsgang 1 G des Getriebes G eingelegt ist, ermittelt wird, ob während die
Fahrzeuggeschwindigkeit VF unter einer bestimmten Einlegegeschwindigkeit V2G für einen freilauffreien, beispielsweise höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G liegt, mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments vorliegt bzw. erfüllt wird, insbesondere also ermittelt wird, ob für das Fahrzeug ein Schubbetrieb vorliegt, oder nicht.
Das Ermitteln, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VF unter einer bestimmten
Einlegegeschwindigkeit V2G für den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G liegt und ob mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments vorliegt bzw. erfüllt wird, kann sowohl bei einer offenen als auch bei einer geschlossenen Kupplung K0
durchgeführt werden.
Insofern das Getriebe G als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet ist und der
freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, insbesondere erste, Vorwärtsgang 1 G dem ersten Teilgetriebe und der freilauffreie, insbesondere zweite, Vorwärtsgang 2G dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet ist, kann bei eingelegtem, freilaufgeschaltetem, lediglich zugmomentübertragenden Vorwärtsgang 1 G die erste Getriebekupplung geschlossen und die zweite Getriebekupplung geöffnet sein.
Fig. 2 illustriert, dass als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes das Vorliegen einer neutralen Fahrpedalstellung FP (FP = N ?) und/oder das Vorliegen einer
Fahrzeuggeschwindigkeit VF ungleich null (VF (At) + 0 ?) und/oder das Vorliegen einer
Bergabfahrt des Fahrzeugs (Bergabfahrt ?) dienen kann. Das Vorliegen einer Bergabfahrt des Fahrzeugs kann unter anderem anhand von Informationen über eine Radlastverlagerung ermittelt werden. Dabei kann beispielsweise das Vorliegen einer Bergabfahrt erkannt werden, wenn über eine bestimmte Zeitdauer die Neigung durchschnittlich stärker als ein bestimmter Neigungsgrenzwert, beispielsweise in Prozent, ist.
Gegebenenfalls kann der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende, insbesondere erste, Vorwärtsgang 1 G über eine definierte Verweildauer At beibehalten werden und erst wenn das mindestens eine Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments nach Ablauf der definierten Verweildauer At immer noch vorliegt bzw. ermittelt wird und/oder einen bestimmten Grenzwert hierfür (für die Verweildauer) überschreitet in den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G geschaltet werden.
Fig. 2 veranschaulicht, dass insofern bzw. wenn eines oder mehrere dieser Kriterien erfüllt sind (Ja), in den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G geschaltet wird. Durch das Schalten in den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G kann dann ein
Schleppmoment durch die Elektromaschine EM zur Rekuperation von Energie und zum
Bremsen des Fahrzeugs, insbesondere auch unterhalb der bestimmten Einlegegeschwindigkeit V2G für den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G erzeugt werden. Wenn dabei die Kupplung KO offen ist, wird das Schleppmoment lediglich durch die Elektromaschine EM erzeugt. So kann insbesondere eine hohe Rekuperation erzielt werden. Insofern die Kupplung KO geschlossen ist, kann das Schleppmoment durch ein Mitschleppen der
Verbrennungskraftmaschine VKM vergrößert und - auf Kosten einer geringeren Rekuperation - eine stärkere Verzögerung des Fahrzeugs erzielt werden.
Fig. 2 veranschaulicht weiterhin, dass insofern bzw. wenn kein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments ermittelt wird bzw. erfüllt ist (Nein), der freilaufgeschaltete, lediglich
zugmomentübertragende, insbesondere erste, Vorwärtsgang 1 G beibehalten wird und das Verfahren rekursiv wiederholt wird, in dem erneut ermittelt wird, ob die
Fahrzeuggeschwindigkeit VF unter der bestimmten Einlegegeschwindigkeit V2G für den freilauffreien, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang 2G liegt und ob mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments vorliegt bzw. erfüllt wird.
Bezugszeichenliste
VKM Verbrennungskraftmaschine
G Getriebe
EM Elektromaschine
K0 KO-Kupplung
1 GF freilaufgeschalteter, lediglich zugmomentubertragender, erster Vorwärtsgang
2G freilauffreier, zweiter Vorwärtsgang
VF Fahrzeuggeschwindigkeit
V2G Einlegegeschwindigkeit für zweiten Vorwärtsgang
FP Fahrpedalstellung
N Neutralstellung des Fahrpedals

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM), mit einem Getriebe (G) und mit einer Elektromaschine (EM), wobei die Elektromaschine (EM) zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und dem Getriebe (G) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden Vorwärtsgang (1 GF) und mindestens einen
freilauffreien Vorwärtsgang (2G) aufweist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G)
mindestens einen freilaufgeschalteten, lediglich zugmomentübertragenden, niedrigen, insbesondere ersten, Vorwärtsgang (1 GF) und mindestens einen freilauffreien, höheren, insbesondere zweiten, Vorwärtsgang (2G) aufweist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Antriebsstrang eine zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und der
Elektromaschine (EM) angeordnete KO-Kupplung (K0) aufweist.
4. Antriebsstrang nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) als ein Stufengetriebe und/oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.
5. Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem Antriebsstrang nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein freilaufgeschalteter, lediglich zugmomentübertragender, insbesondere niedriger, Vorwärtsgang (1 GF) des Getriebes eingelegt ist und während die Fahrzeuggeschwindigkeit (VF) unter einer bestimmten Einlegegeschwindigkeit (V2G) für einen freilauffreien, insbesondere höheren, Vorwärtsgang (2G) des Getriebes liegt und mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments ermittelt bzw. erfüllt wird, dann in den freilauffreien, insbesondere höheren, Vorwärtsgang (2G) geschaltet wird.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Schalten in den freilauffreien Vorwärtsgang (2G) ein Schleppmoment durch die Elektromaschine zur Rekuperation von Energie und zum Bremsen des Fahrzeugs und/oder durch die
Verbrennungskraftmaschine zum Bremsen des Fahrzeugs erzeugt wird.
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Vorliegen eines Schubmomentes
- das Vorliegen einer neutralen Fahrpedalstellung, und/oder
- das Vorliegen einer Fahrzeuggeschwindigkeit ungleich null, und/oder
- das Vorliegen einer Neigung, insbesondere einer Bergabfahrt, des Fahrzeugs, und/oder
- das Vorliegen eines Drehzahlunterschiedes vor und hinter dem Freilauf,
verwendet wird.
8. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende Vorwärtsgang (1 GF) über eine definierte Verweildauer beibehalten wird und erst wenn das mindestens eine Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments nach Ablauf der definierten Verweildauer immer noch vorliegt bzw. erfüllt wird und/oder einen bestimmten Grenzwert hierfür überschreitet in den freilauffreien Vorwärtsgang (2G) geschaltet wird.
9. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladezustand einer Batterie des Fahrzeugs ermittelt wird,
wobei im Fall einer unvollständigen Ladung der Batterie in den freilauffreien Vorwärtsgang (2G) geschaltet wird, um das Fahrzeug durch ein Schleppmoment durch Rekuperation durch die Elektromaschine zu bremsen, und/oder
wobei im Fall einer vollständigen Ladung der Batterie das Fahrzeug durch eine Bremse gebremst wird.
10. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine (VKM) und der
Elektromaschine (EM) eine KO-Kupplung (K0) aufweist, wobei die KO-Kupplung (K0) zur Rekuperation von Energie mittels der Elektromaschine (EM) geöffnet wird und/oder zum Bremsen des Fahrzeugs mittels eines Schleppmomentes durch die
Verbrennungskraftmaschine (VKM) geschlossen wird.
1 1. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Neigung, insbesondere einer Bergabfahrt, des Fahrzeugs erkannt wird, wenn über eine bestimmte Zeitdauer die Neigung durchschnittlich stärker als ein bestimmter Neigungsgrenzwert ist.
12. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn kein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments ermittelt bzw. erfüllt wird, der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende Vorwärtsgang (1 GF) beibehalten wird und insofern die Fahrzeuggeschwindigkeit (VF) unter der bestimmten
Einlegegeschwindigkeit (V2G) für den freilauffreien Vorwärtsgang (2G) liegt erneut ermittelt wird, ob mindestens ein Kriterium für das Vorliegen eines Schubmoments vorliegt bzw. erfüllt wird.
13. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freilaufgeschaltete, lediglich zugmomentübertragende Vorwärtsgang (1 GF) ein niedriger, insbesondere der erste, Vorwärtsgang des Getriebes (G) ist und der freilauffreie Vorwärtsgang (2G) ein höherer, insbesondere der zweite, Vorwärtsgang des Getriebes (G) ist.
14. Betriebsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (G) als ein Stufengetriebe und/oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.
PCT/EP2018/062706 2017-06-09 2018-05-16 Antriebsstrang und betriebsverfahren für ein hybridfahrzeug mit einem freilaufgeschalteten vorwärtsgang WO2018224258A1 (de)

Priority Applications (2)

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