WO2021151583A1 - Verfahren zum betreiben eines hybridisierten doppelkupplungsgetriebe-antriebsstranges - Google Patents

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Mario Ott
Yang Yu
Muhammed Awad
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Magna Pt B.V. & Co. Kg
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    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hybridized Doppelkupp distribution transmission drive train, which has an internal combustion engine, a Doppelkupp treatment arrangement with a first and a second friction clutch, a first part of the transmission, a second sub-transmission and an electric machine that is connected to the input of one of the sub-transmissions or can be connected to it, wherein in a hybrid boost mode drive power is first transferred from the electrical machine's electrified sub-transmission, and the friction clutch assigned to the electrified sub-transmission is opened and gear stage 2 is engaged, and drive power from the internal combustion engine via the non-electrified Partial transmission is transmitted, and the friction clutch arranged in the non-electrified Partge transmission is closed and gear stage 3 is engaged.
  • Such a dual clutch transmission drive train is known, for example, from document DE 102010044618 A1.
  • the power train contains a dual clutch transmission that has two power transmission paths so that gear changes can be carried out without a drop in tractive force.
  • the drive torque provided by the internal combustion engine is transferred from one power transmission path to the other without interruption by means of overlapping actuation.
  • a hybrid operation is known from EP 2765338 B1, in which, for example, a "boost" mode is set up in train operation, in which not only the internal combustion engine transmits drive power to a drive axle, but also the electric machine provides drive torque to a to achieve the desired moment requested by the driver.
  • the electric machine is preferably operated in speed ranges that are identical or (via the connection ratio) adapted to the speeds that the internal combustion engine can provide.
  • the second sub-gear for disengaging the source gear stage is not made load-free by lowering the torque of the electric machine, but rather by at least partially closing the friction clutch assigned to this sub-gear. This makes it possible to provide a certain support torque for a longer period of time by the electrical machine, the torque provided by the electrical machine for this case then is transmitted via the two friction clutches and the other power transmission path.
  • the object is achieved with a method for operating a hybridized dual clutch transmission drive train, which has an internal combustion engine, a dual clutch arrangement with a first and a second friction clutch, a first sub-transmission, a second sub-transmission and an electrical machine that is connected to the input of one of the sub-transmissions connected or connected to it bar, wherein in a hybrid boost mode, drive power is first transmitted from the electric machine via the electrified sub-transmission, and the friction clutch assigned to the electrified sub-transmission is opened and gear stage 2 is engaged, and drive power from the internal combustion engine is not electrified sub-transmission is transferred, and the friction clutch arranged in the non-electrified th sub-transmission is closed and the gear stage 3 is inserted, with both drive machines during a shift that takes place in parallel by one gear stage for the Combustion engine and two gear steps for the electric machine can be shifted up.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a dual clutch transmission.
  • FIG. 2 shows a schematic of the shifting process.
  • the drive train 10 contains a drive motor VM, for example in the form of an internal combustion engine, which is supplied from an energy store such as a fuel tank 13. Furthermore, the drive train 10 includes a dual clutch transmission 14, the output side of which is ver with a differential 16 connected. The differential 16 distributes drive power to left and right driven wheels 18L, 18R.
  • the dual clutch transmission 14 includes a second friction clutch 20 and a second sub-transmission TG2.
  • the second Operage transmission TG2 includes, for example, gear steps N, 2, 4, 6, R, which can be engaged and disengaged by means of clutches 24 indicated schematically.
  • the second friction clutch 20 and the second sub-transmission TG2 form a second power transmission path 26 for transmitting power from the drive motor VM to the differential 16.
  • the dual clutch transmission 14 also includes a first friction clutch 30 and a first sub-transmission TG1.
  • the first sub-transmission TG1 contains, for example, the odd gear steps N, 1, 3, 5, 7, etc., which can be engaged and disengaged by means of assigned clutches 31.
  • the first Reibkupp ment 30 and the first sub-transmission TG1 form a first power transmission path 36 for transmitting drive power from the drive motor VM to the differential 16.
  • the drive train 10 also includes an electrical machine EM, which is connected to an arrangement 42 for control and energy supply is.
  • the arrangement 42 can, for example, have power electronics a converter and a battery.
  • the transmission control may also be integrated.
  • the electrical machine EM is firmly connected to the second partial transmission TG2, for example by means of a spur gear set or the like.
  • the transmission and the electrical machine are controlled in the transmission taxation.
  • the entire process can also be carried out in an arrangement in which the electrical machine is connected to the other sub-transmission.
  • Fig. 2 shows the temporal progression of the state of a clutch assembly be with respect to the speed, the limiting speeds nVM: limit speed of the internal combustion engine and nEM: limit speed of the electrical machine are drawn.
  • the internal combustion engine VM in the partial gear unit TG1 is switched to the third gear when the limit speed nVM is reached. This is done with Power Shift PS under load.
  • the electrical machine EM is switched from the second gear stage in the sub-transmission TG2 to the fourth gear stage in parallel.
  • This drop in torque T_Rad which occurs as a result of the overlapping of the two clutches 20, 30, is limited to a level that is accepted by the driver as a response to a shifting process.
  • the clutch 20 In the second sub-transmission TG2 first gear stage 2 is engaged, the clutch 20 is open, the clutch 30 of the first sub-transmission TG1 is closed in order to achieve a power flow from the internal combustion engine VM to the drive.
  • the electric machine also drives in boost mode.
  • the overpressing takes place parallel to the torque control of the internal combustion engine VM, which only initiates a reduced intervention in the torque of the internal combustion engine.
  • the driver only feels one gear change.
  • the method runs accordingly by upshifting the transmission for the internal combustion engine from fourth to fifth gear and upshifting the electric machine from third to fifth gear.
  • T_Rad actually provided by the drive train to the drive wheels

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges (10), der einen Verbrennungsmotor (VM), einen Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (30, 20), ein erstes Teilgetriebe (TG1), ein zweites Teilgetriebe (TG2) sowie eine elektrische Maschine (EM) aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe (TG1, TG2) angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine (EM) über das elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) zugeordnete Reibkupplung (20, 30) geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor (VM) über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilgetriebe (TG1, TG2) angeordnete Reibkupplung (20, 30) geschlossen und die Gangstufe 3 oder entsprechende Gangstufe eingelegt ist, wobei beide Antriebsmaschinen (EM, VM) während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmotor und zwei Gangstufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden.

Description

Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-
Antriebsstranges
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupp lungsgetriebe-Antriebsstranges, der einen Verbrennungsmotor, eine Doppelkupp lungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung, ein erstes Teil getriebe, ein zweites Teilgetriebe sowie eine elektrische Maschine aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektri schen Maschine über das elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilge triebe angeordnete Reibkupplung geschlossen und die Gangstufe 3 eingelegt ist.
Stand der Technik
Ein derartiger Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstrang ist beispielsweise aus dem Dokument DE 102010044618 A1 bekannt. Der Leistungsstrang beinhaltet ein Doppelkupplungsgetriebe, das zwei Leistungsübertragungspfade aufweist, so dass Gangwechsel ohne Zugkrafteinbruch durchführbar sind. Dabei wird das von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Antriebsmoment durch überschneidende Betätigung von einem Leistungsübertragungspfad auf den anderen zugkraftunter brechungsfrei übergeben. Ferner ist es bekannt, Antriebsstränge für Kraftfahr zeuge zu hybridisieren. Dies beinhaltet generell die Bereitstellung wenigstens ei ner elektrischen Maschine, die in der Regel als elektrischer Motor oder als elektri scher Generator arbeiten kann. In dem Betriebsmodus als elektrische Maschine kann zusätzliches Antriebsmoment bereitgestellt werden. In dem Betriebsmodus als elektrischer Generator kann die elektrische Maschine rekuperierend arbeiten, um beispielsweise im Schubbetrieb elektrische Energie zum Laden eines Energiespeichers zu gewinnen. Generell ist es in derartigen Antriebssträngen bekannt, eine elektrische Maschine zwischen dem Antriebsmotor und dem Dop pelkupplungsgetriebe anzuordnen. Bei dem oben beschrieben Hybrid-Antriebs- strang ist die elektrische Maschine jedoch innerhalb des Doppelkupplungsgetrie bes zumindest zeitweise mit einem Eingang von einem der Teilgetriebe verbun den, ist also in Leistungsflussrichtung hinter der zugeordneten Reibkupplung an gebunden. Hierdurch liegt ein Summenpunkt von Antriebsmotor und elektrischer Maschine nicht vor dem Eingang der Doppelkupplungsanordnung sondern im Getriebe.
Aus der EP 2765338 B1 ist ein hybridischer Betrieb bekannt, bei dem beispiels weise im Zugbetrieb ein "Boost"-Modus eingerichtet ist, bei dem nicht nur der Ver brennungsmotor Antriebsleistung auf eine Antriebsachse überträgt, sondern zu sätzlich die elektrische Maschine Antriebsmoment bereitstellt, um ein vom Fahrer angefordertes Wunschmoment zu erreichen. Die elektrische Maschine wird dabei vorzugsweise in Drehzahlbereichen betrieben, die identisch oder (über die Anbin dungs-Übersetzung) angepasst sind an die Drehzahlen, die der Verbrennungsmo tor bereitstellen kann. Bei Bereitstellung von Verbrennungsmotor-Antriebsleistung über den einen Leistungsübertragungspfad kann es Vorkommen, dass aufgrund der Übersetzungen in dem anderen Leistungsübertragungspfad ein Gangwechsel vorzunehmen ist. Das Verfahren ermöglicht zunächst, eine Quellgangstufe in dem der elektrischen Maschine zugeordneten Teilgetriebe auszulegen, um dann ggf. eine Zielgangstufe schnell einzulegen. Dabei wird erreicht, dass das zweite Teilge triebe zum Auslegen der Quellgangstufe nicht dadurch lastfrei gestellt wird, dass das Moment der elektrischen Maschine abgesenkt wird, sondern dadurch, dass die diesem Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung zumindest teilweise geschlos sen wird. Hierdurch ist es möglich, für einen längeren Zeitraum ein gewisses Un terstützungsmoment durch die elektrische Maschine bereitzustellen, wobei das von der elektrischen Maschine für diesen Fall bereitgestellte Drehmoment dann über die beiden Reibkupplungen und den anderen Leistungsübertragungspfad übertragen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebes vorzuschlagen, bei dem das Hochschalten der elektri schen Maschine auch bei maximalem Moment des Verbrennungsmotors ohne er hebliche Zugkraftunterbrechung erfolgen kann.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebsstranges, der einen Verbrennungsmotor, eine Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung, ein erstes Teilgetriebe, ein zweites Teilgetriebe sowie eine elektrische Maschine auf weist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe angebunden oder damit verbind bar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst Antriebsleistung von der elektrischen Maschine über das elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe zugeordnete Reibkupplung geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe übertragen wird, und die im nicht elektrifizier ten Teilgetriebe angeordnete Reibkupplung geschlossen und die Gangstufe 3 ein gelegt ist, wobei beide Antriebsmaschinen während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmotor und zwei Gang stufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden.
Durch dieses Verfahren werden beide Antriebsmaschinen zeitgleich geschaltet, so dass der Fahrer nur einen Schaltvorgang wahrnimmt. Beschreibung der Figuren
Die Erfindung ist eine alternative Lösung zur noch nicht veröffentlichten Anmel dung DE 102019211 387 und wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelkupplungsgetriebes Fig. 2 zeigt ein Schema des Schaltvorgangs.
Der Antriebsstrang 10 nach Figur 1 beinhaltet einen Antriebsmotor VM, beispiels weise in Form eines Verbrennungsmotors, der aus einem Energiespeicher wie ei nem Kraftstofftank 13 versorgt wird. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 ein Doppelkupplungsgetriebe 14, dessen Abtriebsseite mit einem Differential 16 ver bunden ist. Das Differential 16 verteilt Antriebsleistung auf ein linkes und ein rech tes angetriebenes Rad 18L, 18R. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet eine zweite Reibkupplung 20 sowie ein zweites Teilgetriebe TG2. Das zweite Teilge triebe TG2 beinhaltet beispielsweise Gangstufen N, 2, 4, 6, R, die mittels schema tisch angedeuteter Schaltkupplungen 24 ein- und auslegbar sind. Die zweite Reib kupplung 20 und das zweite Teilgetriebe TG2 bilden einen zweiten Leistungsüber tragungspfad 26 zur Übertragung von Leistung von dem Antriebsmotor VM zu dem Differential 16. Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet ferner eine erste Reibkupplung 30 sowie ein erstes Teilgetriebe TG1. Das erste Teilgetriebe TG1 beinhaltet beispielsweise die ungeraden Gangstufen N, 1, 3, 5, 7 etc., die mittels zugeordneter Schaltkupplungen 31 ein- und auslegbar sind. Die erste Reibkupp lung 30 und das erste Teilgetriebe TG1 bilden einen ersten Leistungsübertra gungspfad 36 zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Antriebsmotor VM zu dem Differential 16. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang 10 eine elektrische Ma schine EM, die mit einer Anordnung 42 zur Ansteuerung und Energieversorgung verbunden ist. Die Anordnung 42 kann beispielsweise eine Leistungselektronik mit einem Umrichter sowie eine Batterie beinhalten. Eventuell ist auch die Getriebe steuerung integriert. Die elektrische Maschine EM ist an das zweite Teilgetriebe TG2 fest angebunden, beispielsweise mittels eines Stirnradsatzes oder derglei chen.
Die Steuerung des Getriebes und der elektrischen Maschine erfolgt in der Getrie besteuerung.
Das gesamte Verfahren kann auch in einer Anordnung erfolgen, in der die elektri sche Maschine an das anderer Teilgetriebe angebunden ist.
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Zustandes einer Schaltkupplungsanordnung be züglich der Drehzahl, wobei die limitierenden Drehzahlen nVM: Grenzdrehzahl des Verbrennungsmotors und nEM: Grenzdrehzahl der elektrischen Maschine einge zeichnet sind.
Ausgehend von einen Fahrerwunsch, der eine hohe Beschleunigung erwartet, wird mit dem zweiten Gang und beiden Antriebsmaschinen, dem elektrischen Mo tor EM und dem Verbrennungsmotor VM, gefahren
Ausgehend von diesem Fahrzustand wird der Verbrennungsmotor VM im Teilge triebe TG1 in die dritte Gangstufe geschaltet, wenn die Grenzdrehzahl nVM er reicht ist. Das erfolgt mit Power Shift PS also unter Last.
Die elektrische Maschine EM wird parallel dazu von der zweiten Gangstufe im Teilgetriebe TG2 in die vierte Gangstufe geschaltet.
Wie man im unteren Bereich der Fig. 2 erkennt führt der reguläre Schaltvorgang bei dem über der Zeit aufgetragenem Drehmoment zu einem Einbruch des Dreh moments T_Rad, des vom Antriebsstrang tatsächlich an den Antriebsrädern be reitgestellten Moments. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors bleibt zu nächst konstant.
Dieser Abfall im Drehmoment T_Rad, der durch das Überblenden der beiden Kupplungen 20, 30 erfolgt, ist begrenzt auf ein Maß, das vom Fahrer als Antwort auf einen Schaltvorgang akzeptiert wird. In dem zweiten Teilgetriebe TG2 ist zunächst die Gangstufe 2 eingelegt, die Kupp lung 20 ist geöffnet, die Kupplung 30 des ersten Teilgetriebes TG1 geschlossen, um einen Kraftfluss des Verbrennungsmotors VM auf den Antrieb zu erreichen.
Die elektrische Maschine treibt ebenfalls im Boost-Betrieb an.
Mit dem Schließen der Kupplung 30 des ersten Teilgetriebes TG1 wird das Dreh moment des elektrischen Maschine EM heruntergeregelt und im zweiten Teilge triebe TG2 der vierte Gang eingelegt. Die Kupplung 30 wird dabei überpresst, so dass die kinetische Energie des Verbrenners die 2-4 Schaltung der elektrischen Maschine kompensiert.
Das Überpressen erfolgt parallel zur Momentenkontrolle des Verbrennungsmotors VM, die nur einen reduzierten Eingriff in das Drehmoment des Verbrennungsmotor initiiert.
Der Fahrer verspürt nur einen Gangwechsel.
Wird die elektrische Maschine in dem Teilgetriebe TG1 angebunden, verläuft das Verfahren entsprechend durch ein Hochschalten das Getriebes für den Verbren nungsmotor vom vierten in den fünften Gang und ein Hochschalten der elektri schen Maschine vom dritten in den fünften Gang.
Bezugszeichenliste
10 Antriebsstrang
13 Kraftstofftank
14 Doppelkupplungsgetriebe 16 Differential
18L.18R Rad
20 zweite Reibkupplung
26 zweiter Leistungsübertragungspfad
24, 31 Schaltkupplung
30 erste Reibkupplung
36 erster Leistungsübertragungspfad
42 Ansteuerung
TG1 erstes Teilgetriebe
TG2 zweites Teilgetriebe
VM Verbrennungsmotor
EM elektrische Maschine nVM Grenzdrehzahl des Verbrennungsmotors nEM Grenzdrehzahl der elektrischen Maschine
TD von einem Fahrer angefordertes Wunschmoment
T_Rad vom Antriebsstrang tatsächlich an den Antriebsrädern bereitgestelltes
TEM von der elektrischen Maschine EM bereitgestelltes Drehmoment

Claims

Anspruch
Verfahren zum Betreiben eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebe-Antriebs stranges (10), der einen Verbrennungsmotor (VM), einen Doppelkupplungsanord nung mit einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (30, 20), ein erstes Teilge triebe (TG1), ein zweites Teilgetriebe (TG2) sowie eine elektrische Maschine (EM) aufweist, die an den Eingang eines der Teilgetriebe (TG1 , TG2) angebunden oder damit verbindbar ist, wobei in einem hybridischen Boost-Betrieb zunächst An triebsleistung von der elektrischen Maschine (EM) über das elektrifizierte Teilge triebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die dem elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) zugeordnete Reibkupplung (20, 30) geöffnet und die Gangstufe 2 eingelegt ist, und
Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor (VM) über das nicht elektrifizierte Teilgetriebe (TG1, TG2) übertragen wird, und die im nicht elektrifizierten Teilge triebe (TG1, TG2) angeordnete Reibkupplung (20, 30) geschlossen und die Gang stufe 3 eingelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antriebsmaschinen (EM, VM) während eines parallel erfolgenden Schaltvorgangs um eine Gangstufe für den Verbrennungsmo tor und zwei Gangstufen für die elektrische Maschine hochgeschaltet werden, wo bei das Schalten des Verbrennungsmotors (VM) von Gangstufe 2 in Gangstufe 3 mittels Überpressen der Kupplung des nicht elektrifizierten Teilgetriebes (TG1, TG2) erfolgt.
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