DE10006861A1 - Triebstranganordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Steuerung des Betriebs derselben - Google Patents

Triebstranganordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Steuerung des Betriebs derselben

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Triebstranganordnung für ein Kraftfahrzeug, bei der im Triebstrang aufeinander folgend eine Verbrennungskraftmaschine, eine Starterkupplung (K2), eine elektrische Maschine, eine Fahrkupplung (K1) und ein automatisches Getriebe, vorzugsweise automatisiertes Schaltgetriebe, angeordnet sind sowie ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kraftfahrzeuges mit einer Triebstranganordnung. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass den beiden Kupplungen (K1, K2) ein gemeinsamer Doppelkupplungssteller zugeordnet ist, der eine wahlweise Einstellung des jeweiligen Status (geöffnet oder geschlossen) der Kupplungen (K1, K2) durch Einnahme einer entsprechenden Schaltstellung ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Triebstranganordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung derselben mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Triebstranganordnungen bekannt, bei denen aufeinander folgend eine Verbren­ nungskraftmaschine, eine Starterkupplung, eine elek­ trische Maschine, eine Fahrkupplung und ein auto­ matisches Getriebe, vorzugsweise ein automatisiertes Schaltgetriebe, angeordnet sind. Die elektrische Maschine kann unter anderem als Startergenerator genutzt werden. Üblicherweise werden die aufgezählten Komponenten in ihren Betriebszuständen koordiniert den jeweiligen Situationen, die sich beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ergeben, angepasst. Zumeist erfolgt eine solche Steuerung über ein zentrales Motor­ steuergerät, das den einzelnen Komponenten der Trieb­ stranganordnung zugeordneten Stellgliedern einzustel­ lende Sollgrößen vorgibt. So weisen beispielsweise die Starterkupplung und die Fahrkupplung separate Kupplungssteller auf, mit denen wahlweise ein Status (geöffnet oder geschlossen) der Kupplungen einge­ stellt werden kann. Eine Teilereduktion der in der Triebstranganordnung vorhandenen Komponenten wird dabei aus vielfältiger Sicht angestrebt. Einerseits führt ein Wegfall von Teilen zu verringerten Mate­ rialkosten und einem verringerten Montageaufwand, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können. Andererseits erlaubt die miteinhergehende Platzer­ sparnis eine Bauraumoptimierung und die Gewichts­ ersparnis senkt dann einen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Triebstranganordnung und das Verfahren zur Steuerung des Betriebs derselben mit den in den Ansprüchen 1 und 5 genannten Merkmalen ist eine zusätzliche Teilereduktion möglich. Dadurch, dass den beiden Kupplungen ein gemeinsamer Doppel­ kupplungssteller zugeordnet ist, der eine wahlweise Einstellung des jeweiligen Status (geöffnet oder geschlossen) der Kupplungen durch Einnahme einer entsprechenden Schaltstellung ermöglicht, kann auf einen der beiden üblichen Kupplungssteller verzichtet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dem Doppelkupplungssteller ein Steuergerät zur Vor­ gabe der Schaltstellungen zugeordnet. Die Vorgabe der Schaltstellungen erfolgt dabei in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und/oder Betriebsparametern der am Kraftfahrzeug vorhandenen Aggregate. In vielen Betriebssituationen kann auf bereits bewährte Steue­ rungsmechanismen zurückgegriffen werden.
Der Doppelkupplungssteller weist vorzugsweise bis zu vier Schaltstellungen auf, deren Lage durch Vorgabe unterschiedlicher Ausrückwege für den Doppelkupp­ lungssteller definierbar sind, bei denen
  • - beide Kupplungen geschlossen sind (Kupplungs­ zustand Z1) oder
  • - die Starterkupplung geöffnet und die Fahrkupp­ lung geschlossen ist (Kupplungszustand Z2) oder
  • - beide Kupplungen geöffnet sind (Kupplungszustand Z3) oder
  • - die Starterkupplung geschlossen und die Fahr­ kupplung geöffnet ist (Kupplungszustand Z4).
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung werden lediglich drei Schaltstellungen im Doppelkupplungssteller implementiert und es wird ent­ weder auf den vorab genannten Kupplungszustand Z3 oder den Kupplungszustand Z4 verzichtet. In Betriebs­ situationen des Kraftfahrzeugs, in denen die genann­ ten Kupplungszustände erforderlich wären, wird dies durch eine Steuerung der Betriebszustände der im Kraftfahrzeug vorhandenen Aggregate kompensiert. Dazu ist es beispielsweise möglich, über das Steuergerät Mittel zu betätigen, mit denen das Schaltgetriebe in eine Neutralstellung schaltbar ist.
Ferner offenbart die vorliegende Erfindung besonders bevorzugte Ausgestaltungen für den Fall, dass auf den Kupplungszustand Z4 verzichtet wird. In zumindest den nachfolgenden Betriebssituationen
  • - einem Start der Verbrennungskraftmaschine,
  • - bei dem Schaltvorgang im Getriebe,
  • - einem Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine und
  • - einer starken Abbremsung, zum Beispiel einer ABS-Bremsung, bei Antrieb über die Verbren­ nungskraftmaschine
wird der fehlende Kupplungszustand Z4 dadurch kompen­ siert, dass der Kupplungszustand Z1 und eine Neutral­ stellung des Getriebes eingestellt wird. Zum Gang­ wechsel muss das Getriebe mittels Steuerung von Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine lastfrei geschaltet und synchronisiert werden. Wei­ terhin ist bevorzugt, ein Anfahren des Kraftfahrzeugs bei Verzicht auf den Kupplungszustand Z4 derart auszugestalten, dass der Kupplungszustand Z1 und ein Gang in das Getriebe eingelegt werden, sowie der An­ trieb über eine schleifende Starterkupplung erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung, bei der auf den Kupplungszustand Z3 verzich­ tet wurde, lässt sich ein Impulsstart der Verbren­ nungskraftmaschine dadurch verwirklichen, dass zumin­ dest zeitweise dem Doppelkupplungssteller der Kupp­ lungszustand Z2 und die Neutralstellung des Getriebes vorgegeben wird. Weiterhin lässt sich bei Verzicht auf den Kupplungszustand Z3 eine starke Abbremsung, zum Beispiel eine ABS-Bremsung, bei Antrieb über die elektrische Maschine derart ausgestalten, dass zu­ nächst in den Kupplungszustand Z1 und anschließend in den Kupplungszustand Z4 geschaltet wird. Dabei kann das Schließen der Kupplung K2 über Zusatzelemente verzögert werden, bis der Zustand Z1 erreicht ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei­ spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Variante für eine Triebstrang­ anordnung, die einen Doppelkupplungssteller mit drei Schaltstellungen aufweist und
Fig. 2 eine zweite Variante für einen solchen Dop­ pelkupplungssteller mit drei Schaltstellun­ gen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Fig. 1 und 2 sind schematisch Triebstrang­ anordnungen 10 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die Triebstranganordnung 10 umfasst unter anderem aufein­ ander folgend eine Verbrennungskraftmaschine 12, eine Starterkupplung K2, eine elektrische Maschine 14, eine Fahrkupplung K1 sowie ein automatisches, vor­ zugsweise automatisiertes Schaltgetriebe 16. Die elektrische Maschine 14 kann als Startergenerator ausgelegt sein und überträgt dann bei geschlossener Starterkupplung K2 ein zum Start der Verbrennungs­ kraftmaschine 12 notwendiges Drehmoment. Die elek­ trische Maschine 14 kann weiterhin als Asynchron­ maschine ausgelegt sein und gegebenenfalls zum Antrieb des Kraftfahrzeugs sowie zum Wiederaufladen einer Batterie genutzt werden. Die notwendigen Mittel beziehungsweise Steuerungsabläufe zur Darstellung derartiger Funktionalitäten sind hinreichend bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher er­ läutert werden.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ebenfalls auf eine Darstellung eines zur Koordination der Komponen­ ten der Triebstranganordnung 10 nutzbaren Steuergerä­ tes (Motorsteuergerät) verzichtet worden. Über ein solches Steuergerät können die Betriebszustände und/oder Betriebsparameter der einzelnen Komponenten der Triebstranganordnung 10 beeinflusst werden, indem geeignete Sollgrößen den jeweiligen Komponenten zuge­ ordneten Stellgliedern vorgegeben werden. Speziell die beiden Kupplungen K1, K2 können durch einen nicht dargestellten gemeinsamen Doppelkupplungssteller be­ tätigt werden. Eine Betätigung der Kupplungen K1, K2 führt jeweils zu einer Änderung des Status der Kupplungen K1, K2. Der Status ist dann entweder "geöffnet" oder "geschlossen".
Der Doppelkupplungssteller müsste maximal vier Schaltstellungen aufweisen, zwischen denen beispiels­ weise durch Vorgabe unterschiedlicher Ausrückwege geschaltet werden kann. Die möglichen Schaltstellun­ gen sind:
  • - beide Kupplungen K1, K2 sind geschlossen (Kupp­ lungszustand Z1);
  • - die Startkupplung K2 ist geöffnet und die Fahr­ kupplung K1 ist geschlossen (Kupplungszustand Z2);
  • - beide Kupplungen K1, K2 sind geöffnet (Kupp­ lungszustand Z3) und
  • - die Starterkupplung K2 ist geschlossen und die Fahrkupplung K1 ist geöffnet (Kupplungszustand Z4).
Theoretisch werden alle vier Kupplungszustände Z1, Z2, Z3, Z4 zur Steuerung des Betriebs des Kraftfahr­ zeugs benötigt. Nach den in den Fig. 1 und 2 ge­ zeigten Varianten 1 und 2 kann aber jeweils auf einen der Kupplungszustände Z3 oder Z4 verzichtet werden.
Über das Steuergerät kann dem Doppelkupplungssteller die einzustellende Schaltstellung vorgegeben werden. Die Vorgabe erfolgt in Abhängigkeit von den Betriebs­ zuständen und/oder Betriebsparametern der im Kraft­ fahrzeug vorhandenen Aggregate. Damit kann je nach Betriebssituation flexibel auf die herrschenden Rand­ bedingungen eingegangen werden und beispielsweise ein Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine 12 oder ein Anfahren des Kraftfahrzeugs gesteuert werden.
Nach der in der Fig. 1 dargestellten Variante 1 wird auf den Kupplungszustand Z4, bei dem die Starterkupp­ lung K2 geschlossen und die Fahrkupplung K1 geöffnet ist, verzichtet. Zumindest in folgenden Betriebs­ situationen ist es dann notwendig, über das Steuer­ gerät Eingriffe in die Betriebszustände und/oder Betriebsparameter der Komponenten der Triebstrang­ anordnung 10 durchzuführen:
  • - eine Startphase der Verbrennungskraftmaschine 12;
  • - ein Schaltvorgang im Schaltgetriebe 16;
  • - ein Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 und
  • - eine starke Abbremsung, zum Beispiel eine ABS- Bremsung, bei Antrieb über die Verbrennungs­ kraftmaschine 12.
In den genannten Fällen wird nun mittels des Steuer­ gerätes einerseits der Kupplungszustand Z1 dem Dop­ pelkupplungssteller und andererseits eine Neutral­ stellung N im Schaltgetriebe 16 vorgegeben. Auf diese Weise kann beispielsweise während des Startvorgangs das Schaltgetriebe 16 und die ihm nachfolgenden Ag­ gregate entkoppelt werden.
Beim Verzicht auf den Kupplungszustand Z4 kann ein Anfahren des Kraftfahrzeugs derart gesteuert werden, dass der Kupplungszustand Z1 eingestellt wird, ein Gang im Schaltgetriebe 16 vorgegeben wird und das Anfahren über eine schleifende Starterkupplung K2 erfolgt. Gegebenenfalls muss eine Drehzahlanpassung der Verbrennungskraftmaschine 12 durchgeführt werden, um beispielsweise eine Mindestdrehzahl sicherzustel­ len oder eine anschließende Getriebesynchronisation zu erleichtern.
Nach der in Fig. 2 aufgezeigten Variante ist auf den Kupplungszustand Z3 verzichtet worden, bei dem beide Kupplungen K1, K2 geöffnet sind. Für den Fall, dass ein Impulsstart der Verbrennungskraftmaschine 12 durchgeführt werden soll, muss dann zumindest zeit­ weise der Kupplungszustand Z2 und eine Neutral­ stellung N des Schaltgetriebes 16 vorgegeben werden.
Wird bei Verzicht auf den Kupplungszustand Z3 und bei Antrieb über die elektrische Maschine 14 eine ABS- Bremsung durchgeführt, so muss über den Kupplungs­ zustand Z1 in den Kupplungszustand Z4 übergegangen werden, bevor die Fahrkupplung K1 zur Entkopplung der Trägheiten von der Verbrennungskraftmaschine 12 und der elektrischen Maschine 14 geöffnet werden kann. Bei Einsatz der starken Abbremsung, zum Beispiel der ABS-Bremsung, wirkt sich hier neben der Trägheit im Antriebsstrang auch ein Momentenstoß beim Start der Verbrennungskraftmaschine 12 aus. Durch geeignete Zusatzelemente, beispielsweise einen selbst umschal­ tenden Dämpfer, kann gegebenenfalls das Schließen der Starterkupplung K2 verzögert werden.

Claims (12)

1. Triebstranganordnung für ein Kraftfahrzeug, bei der im Triebstrang aufeinander folgend eine Verbren­ nungskraftmaschine, eine Starterkupplung (K2), eine elektrische Maschine, eine Fahrkupplung (K1) und ein automatisches Getriebe, vorzugsweise automatisiertes Schaltgetriebe, angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, dass den beiden Kupplungen (K1, K2) ein gemein­ samer Doppelkupplungssteller zugeordnet ist, der eine wahlweise Einstellung des jeweiligen Status (geöffnet oder geschlossen) der Kupplungen (K1, K2) durch Ein­ nahme einer entsprechenden Schaltstellung ermöglicht.
2. Triebstranganordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass dem Doppelkupplungssteller ein Steuergerät zur Vorgabe der Schaltstellungen zugeord­ net ist, wobei die Vorgabe der Schaltstellungen in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und/oder Be­ triebsparametern der im Kraftfahrzeug vorhandenen Aggregate erfolgt.
3. Triebstranganordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Steuer­ gerät Mittel betätigbar sind, mit denen das Schaltge­ triebe (16) in eine Neutralstellung (N) schaltbar ist.
4. Triebstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elek­ trische Maschine (14) ein Startergenerator ist.
5. Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Kraft­ fahrzeuges mit einer Triebstranganordnung, bei der im Triebstrang aufeinander folgend eine Verbrennungs­ kraftmaschine, eine Starterkupplung (K2), eine elek­ trische Maschine, eine Fahrkupplung (K1) und ein automatisiertes Schaltgetriebe angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, dass den beiden Kupplungen (K1, K2) ein gemeinsamer Doppelkupplungssteller zugeordnet ist und durch Einnahme einer vorgebbaren Schaltstel­ lung im Doppelkupplungssteller eine Einstellung des jeweiligen Status (geöffnet oder geschlossen) der Kupplungen (K1, K2) ermöglicht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über ein Steuergerät eine Vorgabe der Schalt­ stellungen in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und/oder Betriebsparametern der im Kraftfahrzeug vorhandenen Aggregate erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass bis zu vier Schaltstellun­ gen durch Vorgabe unterschiedlicher Ausrückwege für den Doppelkupplungssteller definiert werden, bei denen
  • - beide Kupplungen (K1, K2) geschlossen sind (Kupplungszustand (Z1)) oder
  • - die Starterkupplung (K2) geöffnet und die Fahr­ kupplung (K1) geschlossen ist (Kupplungszustand (Z2)) oder
  • - beide Kupplungen (K1, K2) geöffnet sind (Kupp­ lungszustand (Z3)) oder
  • - die Starterkupplung (K2) geschlossen und die Fahrkupplung (K1) geöffnet ist (Kupplungszustand (Z4)).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich drei Schaltstellungen im Doppelkupp­ lungssteller implementiert werden und eine Schalt­ stellung für den Kupplungszustand (Z3) oder den Kupp­ lungszustand (Z4) entfällt, wobei durch eine Steue­ rung der Betriebszustände der im Kraftfahrzeug vor­ handenen Aggregate die entfallene Schaltstellung kompensiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Doppelkupplungsstellers ohne Kupplungszustand (Z4) in zumindest folgenden Betriebssituationen
  • - ein Start der Verbrennungskraftmaschine (12);
  • - ein Schaltvorgang im Getriebe;
  • - ein Standbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (12) und
  • - eine starke Abbremsung, zum Beispiel eine ABS- Bremsung, bei Antrieb über die Verbrennungs­ kraftmaschine (12)
der Kupplungszustand (Z1) und eine Neutralstellung (N) des Getriebes eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass bei Verwendung eines Doppelkupplungsstel­ lers ohne Kupplungszustand (Z4) ein Anfahren des Kraftfahrzeuges im Kupplungszustands (Z1) bei im Getriebe eingelegtem Gang und über eine schleifende Starterkupplung (K2) erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass bei Verwendung eines Doppelkupplungsstel­ lers ohne Kupplungszustand (Z3) ein Impulsstart der Verbrennungskraftmaschine (12) durch zumindest zeit­ weise Einstellung des Kupplungszustands (Z2) und der Neutralstellung (N) des Getriebes ermöglicht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass bei Verwendung eines Doppelkupplungsstel­ lers ohne Kupplungszustand (Z3) eine starke Abbremsung, zum Beispiel eine ABS-Bremsung, bei Antrieb über die elektrische Maschine (14) derart ausgeführt wird, dass zunächst in den Kupplungszu­ stand (Z1) und anschließend in den Kupplungszustand (Z4) geschaltet wird.
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