WO2021023337A1 - Verfahren zur steuerung eines hybridantriebsstrangs und hybridantriebsstrang - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2061/0425Bridging torque interruption
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hybrid drive train and an associated hybrid drive train with an internal combustion engine with a crankshaft and a double clutch transmission transmitting drive torque to drive wheels with a first partial transmission with a plurality of gears that can be shifted between a first transmission input shaft and a first transmission output shaft and one between the crankshaft and the first transmission input shaft angeord designated first friction clutch and a second sub-transmission with a plurality of shiftable gears between a second transmission input shaft and a second transmission output shaft and a second friction clutch arranged between the crankshaft and the second transmission input shaft and an electric machine assigned to the second sub-transmission.
  • Hybrid drive trains with a dual clutch transmission are sufficiently known from the prior art gat processing.
  • at least one electric machine supporting the drive torque of the internal combustion engine can be assigned to a separating clutch between the internal combustion engine and the double clutch transmission of the internal combustion engine and / or the double clutch transmission.
  • a hybrid drive train is known.
  • the double clutch transmission is divided into two sub-transmissions, each with several gears, in which the transmission input shaft of a sub-transmission can be connected to the crankshaft by means of a friction clutch of a double clutch and the transmission output shafts of the sub-transmissions are brought together on the output side, for example in a differential.
  • the shift between gears arranged on different sub-transmissions takes place by means of a so-called overlapping Manifold shift power shifting by driving a part of the transmission when the friction clutch is closed and a subsequent one is inserted in the other part of the transmission when the friction clutch is open and the closed friction clutch and the open friction clutch are operated overlapping.
  • a speed difference between the two transmission input shafts is compensated for in the friction clutches, with a high level of frictional energy being entered into the friction clutches, so that they have to be designed in terms of thermal and wear. For example, only wet clutches are advantageous for corresponding power classes of the internal combustion engine.
  • the object of the invention is the development of a method for controlling a generic hybrid drive train and the development of a generic hybrid drive train.
  • the object of the invention is to propose a hybrid drive train and a method for controlling it, so that the friction clutches of the double clutch are less stressed.
  • the proposed method is used to control a hybrid drive train with an internal combustion engine with a crankshaft and a dual clutch transmission that transmits a drive torque to drive wheels.
  • the internal combustion engine can be designed as an internal combustion engine with a predetermined number of cylinders.
  • the rotational irregularities of the internal combustion engine can be isolated by means of a torsional vibration damper which is coupled to the crankshaft and in which a centrifugal pendulum can be integrated.
  • One or more cylinders can be designed to be switched off.
  • the dual clutch transmission contains a first sub-transmission with a plurality of gears that can be shifted between a first transmission input shaft and a first transmission output shaft, for example gears 1, 3, 5, 7.
  • a first, for example wet or dry operated friction clutch is provided between the crankshaft and the first transmission input shaft.
  • Parallel to the first sub-transmission is a second sub-transmission with a plurality of gears that can be shifted between a second transmission input shaft and a second transmission output shaft, for example gears R, 2, 4, 6 with a second, wet or dry, gears arranged between the crankshaft and the second transmission input shaft operated friction clutch provided.
  • One of the transmission input shafts preferably the transmission input shaft of the Generalge transmission with the reverse gear R, is assigned an electric machine.
  • This means that the rotor of this electric machine is rotatably connected to this gear input shaft directly, by means of a clutch, for example a clutch for shifting a gear or by means of a fixed translation by means of a belt or a gear pair.
  • the gears are shifted automatically by means of a clutch and a shift actuator.
  • a separate shift actuator can be provided for each partial transmission.
  • a single shift actuator can be provided for both subtransmissions, the actuating element of which the clutches can be actuated independently of the selection of gears in the sense of an active interlock.
  • the friction clutches of the double clutch can be actuated by means of clutch actuators.
  • the control of the friction clutches, the switching of the gears, the control of the internal combustion engine and the electric machine is preferably carried out by means of a single control device or by means of several control devices connected by means of a data connection such as a CAN bus.
  • the electric machine takes over at least part of a drive torque from the internal combustion engine before a gear change between gears of the two sub-transmissions and a change of the friction clutch is carried out with at least reduced friction.
  • the electric machine arranged on the transmission side builds up torque before the closed friction clutch that transmits the drive torque is opened, while the internal combustion engine reduces torque, until finally, in a preferred embodiment of the method, the Electric machine supplies the entire drive torque for the wheels.
  • the closed friction clutch can be opened without load and the open friction clutch with the preset next gear can be closed without load and synchronized after the engine's speed has been adjusted to the transmission input shaft with the friction clutch still open by means of an intervention in the control of the internal combustion engine.
  • the gear changes can be carried out with the internal combustion engine interrupting the tractive force and replenishing the tractive force by means of the electric machine with the transmission input shafts synchronized with the crankshaft.
  • the two friction clutches are actuated without torque overlap of the friction clutches, the electric machine reducing the combustion torque of the internal combustion engine due to an opening friction clutch and a torque build-up of the other friction clutch that is still missing after the tractive force is interrupted by means of an electric motor torque.
  • the first friction clutch is opened and the speed of the crankshaft is adjusted to the speed brought the second transmission input shaft, the second friction clutch being closed and then a torque overlap is carried out from the electric machine to the internal combustion engine.
  • the second friction clutch is opened and the speed of the crankshaft to the Speed of the second transmission input shaft brought, the first friction clutch closed and then performed a torque overlap from the electric machine to the internal combustion engine.
  • the synchronization of the crankshaft to a higher or lower speed of the transmission input shaft with the next gear is preferably carried out by means of a torque intervention in the internal combustion engine.
  • the synchronization can preferably be provided by means of a speed control, whereby the speed of the crankshaft and a gear speed as well as the evaluation of the corresponding gear ratios, for example the speed of a gear unit gear shaft and, if necessary, the gear ratios of the gears involved are recorded and evaluated.
  • a predetermined, for example, available maximum electric motor torque can be set and a remaining residual torque by means of a Overlap gear can be provided by the internal combustion engine via the friction clutches.
  • a predetermined, for example, available maximum electric motor torque can be set and a remaining residual torque by means of a Overlap gear can be provided by the internal combustion engine via the friction clutches.
  • a further reduction in the frictional energy introduced into the friction clutches or a reduction in the required frictional power can be provided in that when the friction clutches are open and therefore not involved, driving processes are carried out purely electrically. Furthermore, overrun downshifts with overlapping of the friction clutches can be avoided by operating the electric machine recuperating with preferably open friction clutches when the desired deceleration occurs, and by selecting and engaging a subsequent gear in each of the sub-transmissions. When the train operation is then desired, the internal combustion engine can then act on the torque by means of torque number of the transmission input shaft is brought to the next gear and the friction clutch is closed synchronously.
  • the task is also achieved by a hybrid drive train with an internal combustion engine with a crankshaft and a dual clutch transmission that transmits a drive torque to drive wheels with a first sub-transmission with a plurality of gears that can be shifted between a first transmission input shaft and a first transmission output shaft and one between the crankshaft and the first Transmission input shaft arranged first friction clutch and a second part of the transmission with a plurality of shiftable gears between a second transmission input shaft and a second transmission output shaft and a second friction clutch arranged between the crankshaft and the second transmission input shaft and an electric machine assigned to the second sub-transmission and a control unit with a for Implementation of the proposed method implemented software solved.
  • the double clutch can be designed to be dry even with a high performance class of the internal combustion engine.
  • the construction and actuation of such a dry double clutch is simpler and less expensive, so that a more cost-effective hybrid drive train can be proposed that is more cost-effective due to the reduced power loss due to friction losses of the friction clutches.
  • FIG. 1 is a basic circuit diagram of a hybrid drive train
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a pull upshift from one gear of the partial transmission without an electric machine to a gear of the partial transmission with an electric machine
  • FIG. 3 shows a flow chart of a pull upshift from one gear of the partial transmission with an electric machine to a gear of the partial transmission without an electric machine
  • Figure 4 is a flow chart of a train downshift from a gear of the
  • FIG. 5 shows a flow chart of a train downshift from one gear of the partial transmission with an electric machine to a gear of the partial transmission without an electric machine
  • FIG. 6 shows a flow chart of the switching process in FIGS. 1 and 2 with an incomplete electric motor torque.
  • FIG. 1 shows the flybridge drive train 100 as a basic circuit diagram with the internal combustion engine ICE and the double clutch transmission DKG with the two sub-transmissions TG1, TG2.
  • the double clutch DK is arranged with the two friction clutches C1, C2 connecting the crankshaft KW to a transmission input shaft GE1, GE2.
  • the transmission input shaft GE2 is assigned to the electric machine EM.
  • the rotor of the electric machine EM is directly connected to the transmission input shaft GE2 in a rotationally locked manner.
  • the transmission output shafts GA1, GA2 are brought together in the differential Dl, which drives the drive wheels AR.
  • gears 1, 3, 5, 7 are provided in sub-transmission TG1 and gears 2, 4, 6 and reverse gear R are provided in sub-transmission TG2.
  • the start of the internal combustion engine ICE can be started by the electric machine EM with the friction clutch C2 closed and the friction clutch C1 disengaged and the gears disengaged in the partial transmission TG2. Purely electric driving and recuperation are preferably carried out using gears 2, 4, 6 with the friction clutch C1 disengaged.
  • the shifting under tension between gears of the sub-transmissions TG1 and TG2 takes place with sufficient available electric motor torque of the electric machine EM without slip and input of frictional energy into the friction clutches C1, C2 while avoiding overlapping shifts at the friction clutches C1, C2.
  • the torques of the internal combustion engine ICE and the electric machine EM overlap before the friction clutches C1, C2 are actuated, so that the drive torque transmitted from the hybrid drive train 100 to the drive wheels AR is provided exclusively by the electric machine EM when changing gear.
  • the function of such circuits is explained in more detail in the flow charts 200, 300, 400, 500 of FIGS. 2 to 5.
  • FIG. 2 shows, with reference to FIG. 1, the flow chart 200 of the flybridge drive train 100 during a pull upshift of a gear, for example gear 3 of the sub-transmission TG1 to a gear, for example gear 4 of the sub-transmission TG2 over time t, the upper part of the flow chart 200 the speed len n of the internal combustion engine ICE and the transmission input shafts GE1 and GE2 over the time t and the lower part the torques M of the internal combustion engine ICE and the electric machine EM and the friction clutch C1, C2 over the time t again.
  • the friction clutch C1 is closed and the transmission input shaft GE1 rotates at the speed of the internal combustion engine ICE.
  • the transmission input shaft GE2 and the rotor of the electric machine EM rotate due to the different ratio of the already preselected gear with the friction clutch C2 disengaged at a lower speed.
  • the combustion torque of the internal combustion engine ICE is reduced synchronously and the electric motor torque of the electric machine EM is increased until, finally, at time t2, the drive torque M (A) is completely provided by the electric machine EM. Only then is the friction clutch C1 opened without load at time t3. Thereafter, between times t3, t4, the internal combustion engine ICE is decelerated to the speed of the transmission input shaft GE2 and the electric machine EM, for example by means of engine intervention and / or by briefly applying the friction clutch C2. At time t4, the friction clutch is closed with no slip and is synchronized.
  • the combustion torque of the internal combustion engine ICE is increased again and the electric motor torque of the electric machine EM is likewise reduced. gert until the drive torque M (A) is completely taken over by the internal combustion engine ICE again at time t6.
  • the transmission of the drive torque M (A), which is composed of the electric motor torque and the combustion torque up to time t6, is transmitted via the same transmission input shaft GE1 and the same newly engaged gear of the partial transmission TG2.
  • FIG. 3 shows, with reference to FIG. 1, the flow diagram 300 of the hybrid drive train 100 during a pull upshift of a gear, for example gear 2 of the sub-transmission TG2 to a gear, for example gear 3 of the sub-transmission TG1 over time t, the upper part of the flow chart 300 the speed n over the time t and the lower part reproduces the torque M over the time t.
  • the internal combustion engine ICE, the transmission input shaft GE2 and the electric machine EM rotate synchronously before the gear change.
  • the gear of the sub-transmission TG2 remains engaged until at least time t6 in order to be able to transmit the electric motor torque of the electric machine EM.
  • the combustion torque of the internal combustion engine ICE, which increases from time t5 is, however, transmitted via the transmission input shaft GE1 and the newly engaged gear of the sub-transmission TG1, so that the drive torque M (A) is transmitted in a power-split manner via both sub-transmissions TG1, TG2 to the transmission output shafts GA1, GA2 and is only put together in the differential Dl.
  • FIGS. 4 and 5 show the flowcharts 400, 500 of the flybridge drive train 100 during a train downshift of a gear changing via the subtransmissions TG1, TG2 in accordance with the flowcharts 200, 300 of FIGS. 2 and 3 in flowcharts 400, 500, the speed of the corresponding transmission input shaft with the newly inserted one Gear higher than the speed of the transmission input shaft of the previous gear. Accordingly, the speed of the internal combustion engine ICE is increased within the times t3, t4, for example by means of an engine intervention and / or a short application of the friction clutch of the new gear to be engaged.
  • FIG. 6 shows, with reference to FIG.
  • the flow diagram 600 with the torque M versus the time t during a traction upshift in accordance with the flow diagram 200 of FIG can be.
  • This switching process is carried out when the electric machine EM is not designed for a drive torque M (A) provided by the internal combustion engine before the gear change or, for example, for reasons of the electrical supply, cannot provide sufficient electric motor torque M (EM).
  • the combustion torque of the internal combustion engine ICE is only reduced to a residual torque M (R) to such an extent that the residual torque M (R) and the electric motor torque M (EM) provided by the electric machine EM result in the drive torque M (A).
  • the residual torque M (R) is transmitted during the gear change via the friction clutch C2 that was already partially closed at time t3, that is, operated with slipping. Due to the low residual torque M (R) to be transmitted, a friction input into the friction clutch C2 is less than a conventional overlapping shift without providing an electric motor torque M (EM) for the electric machine EM.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs (100) mit einer Brennkraftmaschine (ICE) mit einer Kurbelwelle (KW) und einem ein Antriebsmoment (M(A)) auf Antriebsräder (AR) übertragenden Doppelkupplungsgetriebe (DKG) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) mit einer Mehrzahl zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle (GE1) und einer ersten Getriebeausgangswelle (GA1) schaltbaren Gängen (1, 3, 5, 7) und einer zwischen der Kurbelwelle (KW) und der ersten Getriebeeingangswelle (GE1) angeordneten ersten Reibungskupplung (C1) sowie einem zweiten Teilgetriebe (TG2) mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) und einer zweiten Getriebeausgangswelle (GA2) schaltbaren Gängen (2, 4, 6, R) und einer zwischen der Kurbel welle (KW) und der zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) angeordneten zweiten Reibungskupplung (C2) und einer dem zweiten Teilgetriebe (TG2) zugeordneten Elektromaschine (EM). Um die Doppelkupplung (DK) zu schonen beziehungsweise einfacher auslegen zu können, übernimmt vor einem Gangwechsel zwischen Gängen der beiden Teilgetriebe (TG1, TG2) die Elektromaschine (EM) zumindest einen Teil eines Antriebsmoments momentenüberschneidend von der Brennkraftmaschine (ICE) und ein Wechsel eines Reibeingriffs der Reibungskupplungen (C1, C2) wird bei zumindest verringerter Reibleistung durchgeführt.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Hvbridantriebsstranqs und Hvbridantriebsstranq
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs und ei nen zugehörigen Hybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbel welle und einem ein Antriebsmoment auf Antriebsräder übertragenden Doppelkupp lungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe mit einer Mehrzahl zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle und einer ersten Getriebeausgangswelle schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbelwelle und der ersten Getriebeeingangswelle angeord neten ersten Reibungskupplung sowie einem zweiten Teilgetriebe mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeausgangs welle schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbelwelle und der zweiten Getrie beeingangswelle angeordneten zweiten Reibungskupplung und einer dem zweiten Teilgetriebe zugeordneten Elektromaschine.
Hybridische Antriebsstränge mit einem Doppelkupplungsgetriebe sind aus dem gat tungsgemäßen Stand der Technik hinreichend bekannt. Hierbei kann zumindest eine das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine unterstützende Elektromaschine bezo gen auf eine Trennkupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Doppelkupp lungsgetriebe der Brennkraftmaschine und/oder dem Doppelkupplungsgetriebe zuge ordnet sein. Aus der Druckschrift DE 101 33 695 A1 ist ein Hybridantriebsstrang be kannt. Hierbei ist das Doppelkupplungsgetriebe in zwei Teilgetriebe mit jeweils mehre ren Gängen geteilt, bei der die Getriebeeingangswelle jeweils eines Teilgetriebes mit tels einer Reibungskupplung einer Doppelkupplung mit der Kurbelwelle verbindbar ist und die Getriebeausgangswellen der Teilgetriebe ausgangsseitig beispielsweise in ei nem Differential zusammengeführt sind. Die Schaltung zwischen auf verschiedenen Teilgetrieben angeordneten Gängen erfolgt mittels einer sogenannten Überschnei- dungsschaltung lastschaltend, indem bei geschlossener Reibungskupplung eines Teil getriebes angetrieben wird und in dem anderen Teilgetriebe bei geöffneter Reibungs kupplung ein nachfolgender eingelegt wird und die geschlossene Reibungskupplung und die geöffnete Reibungskupplung überschneidend betätigt werden. Hierbei wird ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Getriebeeingangswellen in den Reibungs kupplungen ausgeglichen, wobei in die Reibungskupplungen eine hohe Reibenergie eingetragen wird, so dass diese thermisch und den Verschleiß betreffend ausgelegt werden müssen. Beispielsweise sind für entsprechende Leistungsklassen der Brenn kraftmaschine nur Nasskupplungen vorteilhaft.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines gattungsgemäßen Hybridantriebsstrangs und die Weiterbildung eines gattungsgemä ßen Hybridantriebsstrangs. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen Hybridan triebsstrang und ein Verfahren zu dessen Steuerung vorzuschlagen, so dass die Rei bungskupplungen der Doppelkupplung weniger belastet werden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Hybridantriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem ein Antriebsmoment auf Antriebsräder übertragendes Doppelkupplungsgetriebe. Die Brennkraftmaschine kann als Verbrennungsmotor mit einer vorgegebenen Anzahl von Zylindern ausgebildet sein. Die Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors können mittels eines mit der Kurbelwelle gekoppelten Drehschwingungsdämpfers, in den ein Fliehkraftpendel integriert sein kann, isoliert werden. Ein oder mehrere Zylinder können abschaltbar ausgebildet sein. Das Doppelkupplungsgetriebe enthält ein erstes Teilgetriebe mit einer Mehrzahl zwi schen einer ersten Getriebeeingangswelle und einer ersten Getriebeausgangswelle schaltbaren Gängen, beispielsweise den Gängen 1, 3, 5, 7. Zwischen der Kurbelwelle und der ersten Getriebeeingangswelle ist eine erste, beispielsweise nass oder trocken betriebene Reibungskupplung vorgesehen. Zu dem ersten Teilgetriebe parallel ist ein zweites Teilgetriebe mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangs welle und einer zweiten Getriebeausgangswelle schaltbaren Gängen, beispielsweise den Gängen R, 2, 4, 6 mit einer zwischen der Kurbelwelle und der zweiten Getriebe eingangswelle angeordneten zweiten, nass oder trocken betriebenen Reibungskupp- lung vorgesehen.
Einer der Getriebeeingangswellen, bevorzugt der Getriebeeingangswelle des Teilge triebes mit dem Rückwärtsgang R ist eine Elektromaschine zugeordnet. Dies bedeu tet, dass der Rotor dieser Elektromaschine direkt, mittels einer Schaltkupplung, bei spielsweise einer Schaltkupplung zur Schaltung eines Gangs oder mittels einer Fest- Übersetzung mittels eines Riemens oder einer Zahnradpaarung drehschlüssig mit die ser Getriebeeingangswelle verbunden ist.
Die Schaltung der Gänge erfolgt automatisiert mittels Schaltkupplung und einem Schaltaktor. Für jedes Teilgetriebe kann ein separater Schaltaktor vorgesehen sein. In bevorzugter Weise kann für beide Teilgetriebe ein einziger Schaltaktor vorgesehen sein, dessen Betätigungselement der Schaltkupplungen unabhängig von der Auswahl von Gängen im Sinne eines Active Interlocks betätigbar ist. Die Reibungskupplungen der Doppelkupplung sind mittels Kupplungsaktoren betätigbar. Die Steuerung der Rei bungskupplungen, die Schaltung der Gänge, die Steuerung der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine erfolgt in bevorzugter Weise mittels eines einzigen Steuer- geräts oder mittels mehrerer, mittels einer Datenverbindung wie beispielsweise CAN- Bus verbundener Steuergeräte.
Um die Reibungskupplungen während Schaltungen von auf verschiedenen Teilgetrie ben angeordneten Gängen zu schonen, übernimmt die Elektromaschine vor einem Gangwechsel zwischen Gängen der beiden Teilgetriebe zumindest einen Teil eines Antriebsmoments momentenüberschneidend von der Brennkraftmaschine und ein Wechsel der Reibungskupplung wird bei zumindest verringerter Reibleistung durchge führt. Dies bedeutet, dass je nach Auslegung der Elektromaschine und dem ge wünschten Antriebsmoment die getriebeseitig angeordnete Elektromaschine vor ei- nem Öffnen der geschlossenen, das Antriebsmoment übertragenden Reibungskupp lung Moment aufbaut, während die Brennkraftmaschine Moment abbaut, bis schließ lich in einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens die Elektromaschine das ge samte Antriebsmoment für die Räder liefert. Danach kann die geschlossene Rei bungskupplung lastfrei geöffnet und die offene Reibungskupplung mit dem voreinge- legten nächsten Gang lastfrei und synchronisiert geschlossen werden, nachdem mit tels eines Eingriffs in die Steuerung der Brennkraftmaschine deren Drehzahl an die Getriebeeingangswelle mit der noch geöffneten Reibungskupplung angeglichen wurde.
Hierbei kann zumindest ein Teil der Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung der Brennkraftmaschine und Zugkraftauffüllung mittels der Elektromaschine bei jeweils auf die Kurbelwelle synchronisierten Getriebeeingangswellen durchgeführt werden. Die beiden Reibungskupplungen werden dabei ohne Momentenüberschneidung der Rei bungskupplungen betätigt, wobei die Elektromaschine einen Momentabbau des Ver brennungsmoments der Brennkraftmaschine aufgrund einer sich öffnenden Reibungs- kupplung und einen sich nach Zugkraftunterbrechung noch fehlenden Momentenauf- bau der anderen Reibungskupplung mittels eines Elektromotormoments ausgleicht. Beispielsweise wird bei einer Schaltung unter Zug von einem Gang des ersten Teilge triebes auf einen nächsten Gang mit kleinerer oder größerer Übersetzung des zweiten Teilgetriebes mit der Elektromaschine nach der Momentenüberschneidung von der Brennkraftmaschine auf die Elektromaschine die erste Reibungskupplung geöffnet und die Drehzahl der Kurbelwelle auf die Drehzahl der zweiten Getriebeeingangswelle gebracht, wobei die zweite Reibungskupplung geschlossen und anschließend eine Momentenüberschneidung von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
Beispielsweise wird bei einer Schaltung unter Zug von einem Gang des zweiten Teil getriebes mit der Elektromaschine auf einen nächsten Gang mit einer kleineren oder größeren Übersetzung des ersten Teilgetriebes nach der Momentenüberschneidung von der Brennkraftmaschine auf die Elektromaschine die zweite Reibungskupplung geöffnet und die Drehzahl der Kurbelwelle auf die Drehzahl der zweiten Getriebeein gangswelle gebracht, die erste Reibungskupplung geschlossen und anschließend eine Momentenüberschneidung von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine durchgeführt.
Die Synchronisation der Kurbelwelle auf eine höhere oder niedrigere Drehzahl der Ge- triebeeingangswelle mit dem nächsten Gang wird in bevorzugter Weise mittels eines Momenteneingriffs in die Brennkraftmaschine durchgeführt. Die Synchronisierung kann dabei bevorzugterweise mittels einer Drehzahlsteuerung vorgesehen werden, wobei die Drehzahl der Kurbelwelle und eine Getriebedrehzahl sowie die Auswertung der entsprechenden Übersetzungen, beispielsweise der Drehzahl einer Getriebeein- gangswelle und gegebenenfalls der Übersetzungen der beteiligten Gänge erfasst und ausgewertet werden.
Im Falle einer Auslegung der Elektromaschine mit kleinerem Elektromotormoment oder einem kleineren zur Verfügung stehenden Elektromotormoment der Elektroma- schine als einem aktuell während eines Gangwechsels vorgegebenen Verbrennungs moment der Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein vorgegebenes, beispiels weise verfügbares maximales Elektromotormoment eingestellt werden und ein verblei bendes Restmoment mittels einer Überschneidungsschaltung von der Brennkraftma schine über die Reibungskupplungen bereitgestellt werden. Dies bedeutet, dass in diesem Falle eine Überschneidungsschaltung im üblichen Sinne eines Doppelkupp lungsgetriebes durchgeführt wird, wobei diese Überschneidungsschaltung von dem zur Verfügung stehenden beziehungsweise bereitgestellten Elektromotormoment der Elektromaschine unterstützt wird. Auf diese Weise wird die in die Reibungskupplun gen während einer Überschneidungsschaltung eingetragene Reibenergie zumindest verringert, so dass die Reibungskupplungen geschont werden.
Eine weitere Verringerung der in die Reibungskupplungen eingetragenen Reibenergie beziehungsweise eine Verminderung deren erforderlicher Reibleistung kann vorgese hen werden, indem bei offenen und damit nicht beteiligten Reibungskupplungen An fahrvorgänge rein elektrisch ausgeführt werden. Weiterhin können Schubrückschal- tungen mit Überschneidung der Reibungskupplungen vermieden werden, indem bei gewünschter Verzögerung die Elektromaschine rekuperierend bei bevorzugt offenen Reibungskupplungen betrieben wird und in den Teilgetrieben jeweils ein sich anschlie ßender Gang ausgewählt und eingelegt wird. Bei anschließend gewünschtem Zugbe trieb kann dann die Brennkraftmaschine mittels eines Momenteneingriffs auf die Dreh- zahl der Getriebeeingangswelle mit dem nächsten Gang gebracht und die Reibungs kupplung synchron geschlossen werden.
Die Aufgabe wird zudem durch einen Hybridantriebsstrang mit einer Brennkraftma schine mit einer Kurbelwelle und einem ein Antriebsmoment auf Antriebsräder über- tragendes Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe mit einer Mehrzahl zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle und einer ersten Getriebeausgangs welle schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbelwelle und der ersten Getrie beeingangswelle angeordneten ersten Reibungskupplung sowie einem zweiten Teil getriebe mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeausgangswelle schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbel welle und der zweiten Getriebeeingangswelle angeordneten zweiten Reibungskupp lung und einer dem zweiten Teilgetriebe zugeordneten Elektromaschine und einem Steuergerät mit einer zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens implemen tierten Software gelöst. Die Doppelkupplung kann infolge der Schonung der einzelnen Reibungskupplungen mittels des vorgeschlagenen Verfahrens selbst bei einer hohen Leistungsklasse der Brennkraftmaschine trocken ausgebildet sein. Der Aufbau und die Betätigung einer derart trocken ausgebildeten Doppelkupplung ist einfacher und kos tengünstiger, so dass ein kosteneffizienter und infolge der verringerten Verlustleistung durch Reibverluste der Reibungskupplungen ökonomisch vorteilhafter Hybridantriebs- sträng vorgeschlagen werden kann.
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Diese zeigen:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Hybridantriebsstrangs, Figur 2 ein Ablaufdiagramm einer Zughochschaltung von einem Gang des Teilgetriebes ohne Elektromaschine in einen Gang des Teilgetriebes mit Elektromaschine,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm einer Zughochschaltung von einem Gang des Teilgetriebes mit Elektromaschine in einen Gang des Teilgetriebes ohne Elektromaschine,
Figur 4 ein Ablaufdiagramm einer Zugrückschaltung von einem Gang des
Teilgetriebes ohne Elektromaschine in einen Gang des Teilgetriebes mit Elektromaschine,
Figur 5 ein Ablaufdiagramm einer Zugrückschaltung von einem Gang des Teilgetriebes mit Elektromaschine in einen Gang des Teilgetriebes ohne Elektromaschine und
Figur 6 ein Ablaufdiagramm des Schaltvorgangs der Figuren 1 und 2 mit unvoll ständigem Elektromotormoment.
Die Figur 1 zeigt den Flybridantriebsstrang 100 als Prinzipschaltbild mit der Brenn kraftmaschine ICE und dem Doppelkupplungsgetriebe DKG mit den beiden Teilgetrie ben TG1 , TG2. Zwischen der Kurbelwelle KW der Brennkraftmaschine ICE und den Getriebeeingangswellen GE1 , GE2 der Teilgetriebe TG1 , TG2 ist die Doppelkupplung DK mit den beiden die Kurbelwelle KW mit jeweils einer Getriebeeingangswelle GE1 , GE2 verbindenden Reibungskupplungen C1 , C2 angeordnet. Der Getriebeeingangs welle GE2 ist die Elektromaschine EM zugeordnet. Hierzu ist in dem gezeigten Aus führungsbeispiel der Rotor der Elektromaschine EM direkt drehschlüssig mit der Ge triebeeingangswelle GE2 verbunden. Die Getriebeausgangswellen GA1 , GA2 werden in dem Differential Dl, welches die Antriebsräder AR antreibt, zusammengeführt. ln dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Hybridantriebsstrangs 100 sind in dem Teilgetriebe TG1 die Gänge 1, 3, 5, 7 und in dem Teilgetriebe TG2 die Gänge 2, 4, 6 und der Rückwärtsgang R vorgesehen. Auf diese Weise kann direkt und ausschließ lich elektrisch mit dem Gang 2 angefahren und mit dem Rückwärtsgang R gefahren werden. Der Start der Brennkraftmaschine ICE kann bei geschlossener Reibungs kupplung C2 und geöffneter Reibungskupplung C1 und ausgelegten Gängen im Teil getriebe TG2 von der Elektromaschine EM gestartet werden. Ein rein elektrisches Fahren sowie Rekuperieren erfolgt bevorzugt mittels der Gänge 2, 4, 6 bei geöffneter Reibungskupplung C1.
Das Schalten unter Zug zwischen Gängen der Teilgetriebe TG1 und TG2 erfolgt bei ausreichend zur Verfügung stehendem Elektromotormoment der Elektromaschine EM ohne Schlupf und Eintrag von Reibenergie in die Reibungskupplungen C1, C2 unter Vermeidung von Überschneidungsschaltungen an den Reibungskupplungen C1, C2. Hierzu erfolgt eine Überschneidung der Momente der Brennkraftmaschine ICE und der Elektromaschine EM vor der Betätigung der Reibungskupplungen C1, C2, so dass das von dem Hybridantriebsstrang 100 auf die Antriebsräder AR übertragene An triebsmoment bei einem Gangwechsel ausschließlich von der Elektromaschine EM bereitgestellt wird. Die Funktion derartiger Schaltungen wird in den Ablaufdiagrammen 200, 300, 400, 500 der Figuren 2 bis 5 näher erläutert. Steht von der Elektromaschine EM, beispielsweise wegen einer kleiner ausgelegten Elektromaschine EM und/oder wegen beschränkter elektrischer Versorgung, nur ein Elektromotormoment der Elek tromaschine EM als das vor der Schaltung anliegende Verbrennungsmoment der Brennkraftmaschine ICE zur Verfügung, erfolgt eine Überschneidungsschaltung, bei der während der Schaltung das fehlende Restmoment von der Brennkraftmaschine ICE mittels einer Überschneidungsschaltung über die Reibungskupplungen C1, C2 bereitgestellt wird. Diese Betriebsweise ist in dem Ablaufdiagramm 600 der Figur 6 näher erläutert.
Die Figur 2 zeigt unter Bezug auf die Figur 1 das Ablaufdiagramm 200 des Flybridan- triebsstrangs 100 während einer Zughochschaltung eines Gangs, beispielsweise Gang 3 des Teilgetriebes TG1 auf einen Gang, beispielsweise Gang 4 des Teilgetrie bes TG2 über die Zeit t, wobei der obere Teil des Ablaufdiagramms 200 die Drehzah len n der Brennkraftmaschine ICE und der Getriebeeingangswellen GE1 und GE2 über die Zeit t und der untere Teil die Momente M der Brennkraftmaschine ICE und der Elektromaschine EM sowie der Reibungskupplung C1 , C2 über die Zeit t wieder gibt. Vor Beginn dieses Gangwechsels ist die Reibungskupplung C1 geschlossen und die Getriebeeingangswelle GE1 dreht mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine ICE. Die Getriebeeingangswelle GE2 und der Rotor der Elektromaschine EM drehen auf grund der anderen Übersetzung des bereits vorausgewählten Gangs bei geöffneter Reibungskupplung C2 mit kleinerer Drehzahl.
Zum Zeitpunkt t1 wird synchron das Verbrennungsmoment der Brennkraftmaschine ICE erniedrigt und das Elektromotormoment der Elektromaschine EM erhöht, bis schließlich zum Zeitpunkt t2 das Antriebsmoment M(A) vollständig von der Elektroma schine EM bereitgestellt wird. Erst dann wird zum Zeitpunkt t3 die Reibungskupplung C1 lastfrei geöffnet. Danach wird zwischen den Zeitpunkten t3, t4 die Brennkraftma schine ICE, beispielsweise mittels eines Motoreingriffs und/oder durch kurzes Anlegen der Reibungskupplung C2 auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle GE2 und der Elektromaschine EM verzögert. Zum Zeitpunkt t4 wird die Reibungskupplung schlupf frei und synchronisiert geschlossen.
Zum Zeitpunkt t5 wird das Verbrennungsmoment der Brennkraftmaschine ICE wieder erhöht und das Elektromotormoment der Elektromaschine EM gleichermaßen verrin- gert bis das Antriebsmoment M(A) wieder zum Zeitpunkt t6 vollständig von der Brenn kraftmaschine ICE übernommen wird. Die Übertragung des aus dem Elektromotormo ment und dem Verbrennungsmoment bis zum Zeitpunkt t6 zusammengesetzte An triebsmoment M(A) wird über dieselbe Getriebeeingangswelle GE1 und denselben, neu eingelegten Gang des Teilgetriebes TG2 übertragen.
Die Figur 3 zeigt unter Bezug auf die Figur 1 das Ablaufdiagramm 300 des Hybridan- triebsstrangs 100 während einer Zughochschaltung eines Gangs, beispielsweise Gang 2 des Teilgetriebes TG2 auf einen Gang, beispielsweise Gang 3 des Teilgetrie bes TG1 über die Zeit t, wobei der obere Teil des Ablaufdiagramms 300 die Drehzahl n über die Zeit t und der untere Teil das Moment M über die Zeit t wiedergibt.
Im Unterschied zu dem Gangwechsel des Ablaufdiagramms 200 der Figur 2 drehen vor dem Gangwechsel die Brennkraftmaschine ICE, die Getriebeeingangswelle GE2 und die Elektromaschine EM synchron. Der Gang des Teilgetriebes TG2 bleibt dabei bis mindestens zum Zeitpunkt t6 eingelegt, um das Elektromotormoment der Elektro maschine EM übertragen zu können. Das ab dem Zeitpunkt t5 zunehmende Verbren nungsmoment der Brennkraftmaschine ICE wird hingegen über die Getriebeeingangs welle GE1 und den neu eingelegten Gang des Teilgetriebes TG1 übertragen, so dass das Antriebsmoment M(A) leistungsverzweigt über beide Teilgetriebe TG1 , TG2 auf die Getriebeausgangswellen GA1 , GA2 übertragen und erst im Differential Dl zusam mengesetzt wird.
Die Figuren 4 und 5 zeigen unter Bezug auf die Figur 1 die Ablaufdiagramme 400, 500 des Flybridantriebsstrangs 100 während einer Zugrückschaltung eines über die Teilge triebe TG1 , TG2 wechselnden Gangs entsprechend den Ablaufdiagrammen 200, 300 der Figuren 2 und 3. Im Unterschied zu diesen ist bei den Ablaufdiagrammen 400, 500 die Drehzahl der entsprechenden Getriebeeingangswelle mit dem neu eingelegten Gang höher als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des vorhergehenden Gangs. Dementsprechend wird innerhalb der Zeitpunkte t3, t4 die Drehzahl der Brennkraftma schine ICE angehoben, beispielsweise mittels eines Motoreingriffs und/oder eines kur zen Anlegens der Reibungskupplung des neu einzulegenden Gangs. Die Figur 6 zeigt unter Bezug auf Figur 1 das Ablaufdiagramm 600 mit dem Moment M gegenüber der Zeit t während einer Zughochschaltung entsprechend dem Ablaufdia gramm 200 der Figur 2, wobei dieser Schaltvorgang auch für die übrigen Schaltungen von Gängen zwischen den Teilgetrieben TG1, TG2 entsprechend durchgeführt wer den kann. Dieser Schaltvorgang wird durchgeführt, wenn die Elektromaschine EM nicht für ein von der Brennkraftmaschine vor dem Gangwechsel bereitgestelltes An triebsmoment M(A) ausgelegt ist oder beispielsweise aus Gründen der elektrischen Versorgung kein ausreichendes Elektromotormoment M(EM) bereitstellen kann. In diesem Fall wird das Verbrennungsmoment der Brennkraftmaschine ICE nur soweit auf ein Restmoment M(R) abgesenkt, dass das Restmoment M(R) und das von der Elektromaschine EM bereitgestellte Elektromotormoment M(EM) das Antriebsmoment M(A) ergeben. Das Restmoment M(R) wird während des Gangwechsels über die be reits zum Zeitpunkt t3 teilweise geschlossene, das heißt schlupfend betriebene Rei bungskupplung C2 übertragen. Aufgrund des geringen zu übertragenden Restmo ments M(R) ist ein Reibeintrag in die Reibungskupplung C2 geringer als eine konven- tionelle Überschneidungsschaltung ohne Bereitstellung eines Elektromotormoments M(EM) der Elektromaschine EM. Bezuqszeichenliste
Gang
2 Gang
3 Gang
4 Gang
5 Gang
6 Gang
7 Gang
100 Hybridantriebsstrang
200 Ablaufdiagramm
300 Ablaufdiagramm
400 Ablaufdiagramm
500 Ablaufdiagramm
600 Ablaufdiagramm
AR Antriebsrad
C1 Reibungskupplung
C2 Reibungskupplung
DK Doppelkupplung
DKG Doppelkupplungsgetriebe Dl Differential
EM Elektromaschine
GA1 Getriebeausgangswelle
GA2 Getriebeausgangswelle
GE1 Getriebeeingangswelle
GE2 Getriebeeingangswelle
ICE Brennkraftmaschine
KW Kurbelwelle
M Moment
M(A) Antriebsmoment
M(EM) Elektromotormoment
M(R) Restmoment n Drehzahl R Rückwärtsgang t Zeit t1 Zeitpunkt t2 Zeitpunkt t3 Zeitpunkt t4 Zeitpunkt t5 Zeitpunkt t6 Zeitpunkt
TG1 Teilgetriebe
TG2 Teilgetriebe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs (100) mit einer Brenn kraftmaschine (ICE) mit einer Kurbelwelle (KW) und einem ein Antriebsmoment (M(A)) auf Antriebsräder (AR) übertragenden Doppelkupplungsgetriebe (DKG) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) mit einer Mehrzahl zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle (GE1) und einer ersten Getriebeausgangswelle (GA1) schaltbaren Gängen (1 , 3, 5, 7) und einer zwischen der Kurbelwelle (KW) und der ersten Getriebeeingangswelle (GE1) angeordneten ersten Reibungskupp lung (C1) sowie einem zweiten Teilgetriebe (TG2) mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) und einer zweiten Getriebeaus gangswelle (GA2) schaltbaren Gängen (2, 4, 6, R) und einer zwischen der Kur belwelle (KW) und der zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) angeordneten zweiten Reibungskupplung (C2) und einer dem zweiten Teilgetriebe (TG2) zu geordneten Elektromaschine (EM), dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Gangwechsel zwischen Gängen der beiden Teilgetriebe (TG1, TG2) die Elek tromaschine (EM) zumindest einen Teil eines Antriebsmoments (M(A)) momen- tenüberschneidend von der Brennkraftmaschine (ICE) übernimmt und ein Wechsel eines Reibeingriffs der Reibungskupplungen (C1, C2) bei zumindest verringerter Reibleistung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung der Brennkraftmaschine (ICE) und Zugkraftauffüllung mittels der Elektromaschine (EM) bei jeweils auf die Kurbel welle (KW) synchronisierten Getriebeeingangswellen (GE1, GE2) durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rei bungskupplungen (C1, C2) ohne Momentenüberschneidung betätigt werden, wobei die Elektromaschine (EM) einen Momentabbau des Verbrennungsmo ments der Brennkraftmaschine (ICE) vor einem Öffnen der Reibungskupplung (C1, C2) und einen sich nach Zugkraftunterbrechung noch fehlenden Momen- tenaufbau der anderen Reibungskupplung (C2, C1) mittels eines Elektromo tormoments ausgleicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaltung unter Zug von einem Gang des ersten Teilgetriebes (TG1) auf einen nächsten Gang des zweiten Teilgetriebes (TG2) nach einer Momentenüberschneidung von der Brennkraftmaschine (ICE) auf die Elektromaschine (EM) die erste Rei bungskupplung (C1) geöffnet und die Drehzahl der Kurbelwelle (KW) auf die Drehzahl der zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) gebracht wird, die zweite Reibungskupplung (C2) geschlossen wird und anschließend eine Momenten überschneidung von der Elektromaschine (EM) auf die Brennkraftmaschine (ICE) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaltung unter Zug von einem Gang des zweiten Teilgetriebes (TG2) auf einen nächsten Gang des ersten Teilgetriebes (TG1) nach der Momentenüberschneidung von der Brennkraftmaschine (ICE) auf die Elektromaschine (EM) die zweite Rei bungskupplung (C1) geöffnet und die Drehzahl der Kurbelwelle auf die Dreh zahl der zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) gebracht wird, die erste Rei bungskupplung (C1) geschlossen wird und anschließend eine Momentenüber schneidung von der Elektromaschine (EM) auf die Brennkraftmaschine (ICE) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchro nisation der Kurbelwelle (KW) auf eine höhere Drehzahl der Getriebeeingangs welle (GE1, GE2) mit dem nächsten Gang mittels eines Momenteneingriffs in die Brennkraftmaschine (ICE) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem kleineren Elektromotormoment als einem Verbrennungsmoment während eines Gang wechsels ein vorgegebenes Elektromotormoment (M(EM)) eingestellt wird und ein verbleibendes Restmoment (M(R)) mittels einer Überschneidungsschaltung von der Brennkraftmaschine (ICE) über zumindest eine Reibungskupplung (C2) bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Anfahrvorgänge rein elektrisch ausgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt Schubrückschaltungen die Elektromaschine (EM) rekuperierend betrie ben wird.
10. Hybridantriebsstrang (100) mit einer Brennkraftmaschine (ICE) mit einer Kur- beiwelle (KW) und einem ein Antriebsmoment (M(A)) auf Antriebsräder (AR) übertragenden Doppelkupplungsgetriebe (DKG) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1 ) mit einer Mehrzahl zwischen einer ersten Getriebeeingangswelle (GE1 ) und einer ersten Getriebeausgangswelle (GA1) schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbelwelle (KW) und der ersten Getriebeeingangswelle (GE1) angeordneten ersten Reibungskupplung (C1) sowie einem zweiten Teilgetriebe
(TG2) mit einer Mehrzahl zwischen einer zweiten Getriebeeingangswelle (GE2) und einer zweiten Getriebeausgangswelle (GA2) schaltbaren Gängen und einer zwischen der Kurbelwelle (KW) und der zweiten Getriebeeingangswelle (GE1) angeordneten zweiten Reibungskupplung (C1) und einer dem zweiten Teilge- triebe (TG2) zugeordneten Elektromaschine (EM) und einem Steuergerät mit einer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im plementierten Software.
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