-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine, ein Getriebe und eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
-
Aus der
EP 1 714 817 A1 ist ein Hybrid-Doppelkupplungsgetriebe gemäß der im Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen Art bekannt, welches mittels verschiedener Verfahren betrieben werden kann.
-
Bei derartigen Antriebssystemen kommt es zu verschiedenen Situationen, in denen die Verbrennungskraftmaschine von ihrem abgestellten Zustand in ihren befeuerten Zustand, also in den Zustand, in dem sie die Antriebsachse und damit die Räder des Kraftfahrzeugs antreibt, gebracht werden muss. Insbesondere in dem Fall, in dem das Kraftfahrzeug ausschließlich mit der elektrischen Antriebseinrichtung betrieben wird, oder im Falle eines sogenannten Segelbetriebs, bei dem das Kraftfahrzeug ausschließlich aufgrund des zuvor erlangten Schwungs rollt, sollte der Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine möglichst komfortabel, gleichzeitig jedoch auch dynamisch erfolgen. Dabei sollte während des Startvorgangs die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine gesteuert und/oder geregelt auf eine am Getriebeeingang herrschende Zieldrehzahl gebracht werden, wobei gleichzeitig gewährleistet werden sollte, dass das Kraftfahrzeug keine derartige Beschleunigungsänderung vollzieht, die sich nicht mit dem Fahrerwunsch deckt. Beispielsweise kann der Fall auftreten, dass das Kraftfahrzeug auf eine Ampel zurollt, die Rot zeigt, jedoch auf Grün umgeschaltet wird, so dass ein Fahrerwunsch darin bestehen kann, aus dem rollenden Zustand heraus eine möglichst hohe Beschleunigung zu erzielen. Dies führt zu dem Erfordernis, dass der Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine möglichst dynamisch, d. h. innerhalb möglichst kurzer Zeit, erfolgen sollte.
-
Ein weiteres Problem bei einem derartigen Antriebssystem besteht darin, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs die Drehzahl des Getriebes und damit der dem Getriebe zugeordneten Schaltelemente nicht groß genug ist, um die Verbrennungskraftmaschine auf ausreichend komfortable Art und Weise zu starten, da sich durch die starke Drehungleichförmigkeit der Verbrennungskraftmaschine ständig eine Momentenumkehr an den Schaltelementen ergeben würde.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem mindestens zwei Teilgetriebe aufweisenden Getriebe und einer elektrischen Antriebseinrichtung zu schaffen, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine auf möglichst komfortable und gleichzeitig möglichst dynamische Art und Weise von ihrem abgestellten Zustand in ihren befeuerten Zustand gebracht werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
-
Die elektrische Antriebseinrichtung überträgt in bestimmten Fällen also über eines der Schaltelemente ein Moment auf die Verbrennungskraftmaschine, um dieselbe zu starten. Während dieses Startvorgangs wird erfindungsgemäß die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf die Zieldrehzahl vorzugsweise des Getriebeeingangs gebracht, wobei über die Steuerung bzw. Regelung des Schaltelements gewährleistet werden kann, dass das Kraftfahrzeug keine Beschleunigungsänderung vollzieht, die sich nicht mit dem Fahrerwunsch deckt. Gleichzeitig ist es auf diese Art und Weise möglich, den Startvorgang bei Bedarf dynamisch, d. h. insbesondere in kurzer Zeit und gegebenenfalls auf eine hohe Drehzahl, durchzuführen.
-
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein Starten der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Wiederstarten nach einem rein elektrischen Betrieb oder nach einem Segelbetrieb, mit lediglich einer elektrischen Antriebseinrichtung durchgeführt werden, wodurch sowohl Kosten als auch Gewicht eingespart werden, was letztendlich einen geringeren Kraftstoffverbrauch möglich macht.
-
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass die beiden bei einem zwei Teilgetriebe aufweisenden Getriebe, wie zum Beispiel einem Doppelkupplungsgetriebe, vorhandenen Schaltelemente und die an denselben anliegenden, aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungen unterschiedlichen Drehzahlen so vorteilhaft eingesetzt werden, dass über das eine Schaltelement die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine erhöht und mit dem anderen Schaltelement die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsachse hergestellt wird, so dass die Verbrennungskraftmaschine nach einer sehr kurzen Startphase den Antrieb des Kraftfahrzeugs übernehmen kann. Dabei kann, je nachdem ob die elektrische Antriebseinrichtung direkt oder über die beiden Teilgetriebe mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden wird und in Abhängigkeit von den vorliegenden Übersetzungsverhältnissen der Teilgetriebe, eine Reduzierung des von der elektrischen Antriebseinrichtung für den Start der Verbrennungskraftmaschine eingesetzten Antriebsmoments erzielt werden.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements gestartet und mittels des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements auf die Zieldrehzahl gebracht wird, wonach die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsachse über das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelement hergestellt wird. Durch den Start der Verbrennungskraftmaschine mittels des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements kann bezogen auf die Antriebswelle der elektrischen Antriebseinrichtung die oben erwähnte Startmomentenreduzierung umgesetzt werden. Dadurch muss zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ein geringeres Moment der elektrischen Antriebseinrichtung verwendet werden, so dass ein größerer Anteil des Drehmoments der elektrischen Antriebseinrichtung zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht. Die Verbindung der Antriebsachse mit der Verbrennungskraftmaschine wird in diesem Fall durch das Schaltelement übernommen, das nicht zum Hochschleppen der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wurde.
-
Alternativ dazu kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels des dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements gestartet und mittels des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements auf die Zieldrehzahl gebracht wird, wonach die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsachse über das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelement hergestellt wird. Diese Vorgehensweise wird insbesondere für Wiederstartvorgänge aus dem Segelbetrieb angewendet, d. h. wenn die elektrische Antriebseinrichtung nicht betrieben wurde.
-
Eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mittels des dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements gestartet und mittels des dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements auf die Zieldrehzahl gebracht wird, wonach die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsachse über das dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelement hergestellt wird.
-
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass vor Erreichen der Drehzahl des das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebes die Verbindung zu der Verbrennungskraftmaschine über das dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelement unterbrochen wird, und dass nach dem Überschreiten der Drehzahl des das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebes das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisende Teilgetriebe zugeordnete Schaltelement mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden wird. Auf diese Weise kann eine durch Überschreiten der Drehzahl des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelements mögliche Momentenumkehr vermieden werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, wenn vor Erreichen der Drehzahl des das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebes die Verbindung zu der Verbrennungskraftmaschine über das dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe zugeordneten Schaltelement unterbrochen wird, und wenn nach dem Überschreiten der Drehzahl des das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebes das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisende Teilgetriebe zugeordnete Schaltelement mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden wird. Dadurch wird die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine von einer höheren Drehzahl kommend eingeregelt, was zu einer besonders komfortablen Übergabe des Antriebs des Kraftfahrzeugs an die Verbrennungskraftmaschine führt.
-
Um den Komfort für den Fahrer und die Passagiere des Kraftfahrzeugs zusätzlich zu erhöhen, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das mittels wenigstens einer der Schaltelemente an die Verbrennungskraftmaschine übertragene Moment mittels wenigstens eines dem jeweiligen Schaltelement zugeordneten Aktuators moduliert wird.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs unterhalb einer Grenzgeschwindigkeit eine zusätzliche Starteinrichtung zum Starten der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, und dass bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit die Verbrennungskraftmaschine über die Antriebsachse gestartet wird. Dadurch kann ab einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs zum Starten der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden, wobei unterhalb dieser Grenzgeschwindigkeit zur Vermeidung von Komforteinbußen der Start über die elektrische Antriebseinrichtung erfolgt.
-
Um unerwünschte Beschleunigungsänderungen für das Kraftfahrzeug zu vermeiden, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Antriebseinrichtung mittels einer Regel- und/oder Steuereinrichtung geregelt und/oder gesteuert wird.
-
Um die Dynamik des Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen, kann des weiteren vorgesehen sein, dass die Verbrennungskraftmaschine auf ein höheres Moment als ein über ein Fahrpedal eingestelltes Wunschmoment eingeregelt wird.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht einer ersten Konfiguration eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
-
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Konfiguration des Antriebssystems für das Kraftfahrzeug;
-
3 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm bei einem ersten Verfahrensablauf zum Starten der Verbrennungskraftmaschine;
-
4 ein Drehzahl-Moment-Diagramm bei einem ersten Verfahrensablauf zum Starten der Verbrennungskraftmaschine;
-
5 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm bei einem zweiten Verfahrensablauf zum Starten der Verbrennungskraftmaschine;
-
6 ein Drehzahl-Moment-Diagramm bei einem zweiten Verfahrensablauf zum Starten der Verbrennungskraftmaschine;
-
7 ein Diagramm, welches den Ablauf eines Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; und
-
8 ein Diagramm, welches den Ablauf eines weiteren Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
-
Ein Antriebssystem 1 für ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Kraftfahrzeug weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 auf, welche über eine Motorausgangswelle bzw. Verbindungswelle 3 mit einem Getriebe 4 verbunden ist, welches zwei Teilgetriebe, nämlich ein erstes Teilgetriebe 5, und ein zweites Teilgetriebe 6 aufweist, wodurch an dem Getriebe 4 in an sich bekannter Weise zwei unterschiedliche Übersetzungen gleichzeitig gewählt werden können. Für jedes der Teilgetriebe 5 und 6 weist das Getriebe 4 ein jeweiliges Schaltelement 7 und 8 auf, wobei das erste Schaltelement 7 dem ersten Teilgetriebe 5 und das zweite Schaltelement 8 dem zweiten Teilgetriebe 6 zugeordnet ist. Die beiden Schaltelemente 7 und 8 sind im vorliegenden Fall als jeweilige Kupplungen ausgebildet, es wären jedoch auch andere geeignete Einrichtungen denkbar, mit denen eine Verbindung des jeweiligen Teilgetriebes 5 bzw. 6 mit der Verbindungswelle 3 der Verbrennungskraftmaschine 2 herstellbar ist. Die Kupplungen können sowohl als trockene als auch als nasse Kupplungen ausgebildet sein. Bei dem Getriebe 4 handelt es sich im vorliegenden Fall also um ein Doppelkupplungsgetriebe, das von an sich bekannter Bauart sein kann. Auf bestimmte Funktionen des Doppelkupplungsgetriebes muss daher nicht explizit hingewiesen werden.
-
Das erste Teilgetriebe 5 weist eine Eingangswelle 9 auf, welche das erste Teilgetriebe 5 mit dem ersten Schaltelement 7 verbindet und nachfolgend als erste Eingangswelle 9 bezeichnet wird. In ähnlicher Weise weist auch das zweite Teilgetriebe 6 eine Eingangswelle 10 auf, welche in ähnlicher Weise eine Verbindung zwischen dem zweiten Teilgetriebe 6 und dem Schaltelement 8 herstellt und nachfolgend als zweite Eingangswelle 9 bezeichnet wird. Des weiteren sind die beiden Teilgetriebe 5 und 6 mit jeweiligen ersten und zweiten Ausgangswellen 11 und 12 verbunden, die über eine Verbindungseinrichtung 13, die beispielsweise als Differential ausgebildet sein kann, miteinander sowie mit einer Antriebsachse 14 des Kraftfahrzeugs verbunden sind.
-
Bei dem Antriebssystem 1 handelt es sich um ein Hybrid-Antriebssystem, welches neben der Verbrennungskraftmaschine 2 auch eine elektrische Antriebseinrichtung 15 aufweist, die im vorliegenden Fall über eine Verbindungswelle 16 und ein Zwischengetriebe 17 mit der ersten Eingangswelle 9 des ersten Teilgetriebes 5 verbunden ist. Alternativ ist es auch möglich, die elektrische Antriebseinrichtung 15 mit der zweiten Eingangswelle 10 und somit mit dem zweiten Teilgetriebe 6 und dadurch auch mit dem zweiten Schaltelement 8 zu verbinden, wie in 2 dargestellt. Auch eine Ausführungsform, bei der die elektrische Antriebseinrichtung 15 wählbar mit der ersten Eingangswelle 9 oder der zweiten Eingangswelle 10 verbindbar wäre, beispielsweise über eine geeignete Kupplungseinrichtung, ist denkbar. Die elektrische Antriebseinrichtung 15 ist vorzugsweise als Elektromaschine ausgebildet, welche als Elektromotor oder als Generator betrieben werden kann.
-
Im vorliegenden Fall können in dem Getriebe 4 insgesamt sechs unterschiedliche Gänge eingelegt werden, d. h. es sind sechs unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bzw. Übersetzungen von der Verbrennungskraftmaschine 2 bzw. der elektrischen Antriebseinrichtung 15 zu der Antriebsachse 14 möglich. Im vorliegenden Fall, welcher als rein beispielhaft anzusehen ist, sind in dem ersten Teilgetriebe 5 die Gänge 2, 4 und 6 und in dem zweiten Teilgetriebe 6 die Gänge 1, 3 und 5 wählbar. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das Getriebe 4 mit mehr oder weniger als den genannten sechs unterschiedlichen Übersetzungen auszustatten. Des weiteren ist auch ein Getriebe 4 mit mehr als zwei Teilgetrieben denkbar.
-
Wenn die elektrische Antriebseinrichtung 15 in einem sogenannten Rekuperationsbetrieb betrieben wird, ist sie in der Lage, elektrischen Strom in eine mit der elektrischen Antriebseinrichtung 15 verbundene Batterie 18 einzuspeisen. Selbstverständlich sind statt der Batterie 18 auch andere Einrichtungen zur Speicherung des durch die elektrische Antriebseinrichtung 15 erzeugten Stroms einsetzbar.
-
Die Verbrennungskraftmaschine 2 und die elektrische Antriebseinrichtung 15 sind jeweils derart mit dem Getriebe 4 verbunden, dass ein Drehmoment von der elektrischen Antriebseinrichtung 15 und/oder von der Verbrennungskraftmaschine 2 auf die Antriebsachse 14 des Kraftfahrzeugs und umgekehrt ein Drehmoment von der Antriebsachse 14 auf die elektrische Antriebseinrichtung 15 und/oder die Verbrennungskraftmaschine 2 übertragen werden kann. Bei dem nachfolgend beschriebenen Verfahren soll die Verbrennungskraftmaschine 2 von einem nicht befeuerten bzw. abgestellten Zustand in einen befeuerten Zustand gebracht werden, um den Antrieb der Antriebsachse 14 zu übernehmen. Um diesen Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine 2 durchzuführen, wird von der Antriebsachse 14 und/oder der elektrischen Antriebseinrichtung 15 ein Moment über eines der beiden Schaltelemente 7 oder 8 auf die Verbrennungskraftmaschine 2 übertragen, um die Drehzahl derselben zu erhöhen. Über eines der beiden Schaltelemente 7 oder 8 wird die Verbrennungskraftmaschine 2 auf eine Zieldrehzahl gebracht und bei Erreichen der Zieldrehzahl wird ebenfalls über eines der beiden Schaltelemente 7 oder 8 die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Antriebsachse 14 hergestellt, so dass nach Herstellen dieser Verbindung die Verbrennungskraftmaschine 2 zum Antrieb der Antriebsachse 14 und damit des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Auf diese Weise kann der Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine 2 für den Fahrer des Kraftfahrzeugs zum Einen komfortabel, zum Anderen in bestimmten Situationen auch dynamisch, d. h. in sehr kurzer Zeit, ablaufen, um gegebenenfalls eine besonders hohe Beschleunigung zu erzielen.
-
Bei der Ausführung des Antriebssystems 1 gemäß 1 ist, wie oben erwähnt, die elektrische Antriebseinrichtung 15 mit der derselben zugeordneten Batterie 18 über die Verbindungswelle 16 und das Zwischengetriebe 17 dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnet. Es wird angenommen, dass in dem ersten Teilgetriebe 5 ein Gang mit einem großen Übersetzungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 2 zu der Antriebsachse 14 eingelegt ist, d. h. ein niedriger Gang, und in dem zweiten Teilgetriebe 6 ein Gang mit einem kleineren Übersetzungsverhältnis, d. h. ein höherer Gang. In diesem Fall wird die Verbrennungskraftmaschine 2 bei rollendem Kraftfahrzeug über das zweite Schaltelement 8, welches dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden zweiten Teilgetriebe 6 zugeordnet ist und mit einer bestimmten Drehzahl rotiert, gestartet und mittels des zweiten Schaltelements 8 auf die gewünschte Zieldrehzahl gebracht bzw. eingeregelt. In diesem Fall wird also über das zweite Schaltelement 8 ein Moment auf die Verbrennungskraftmaschine 2 übertragen. Anschließend wird der Leistungsfluss von der Verbrennungskraftmaschine 2 an die Antriebsachse 14 mittels des ersten, dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe 5 zugeordneten Schaltelement 7 hergestellt. Durch den Start der Verbrennungskraftmaschine 2 über das zweite Schaltelement 8 kann im Bezug auf die Verbindungswelle 16 der elektrischen Antriebseinrichtung 15 eine Startmomentenreduzierung, d. h. eine Reduzierung des von der elektrischen Antriebseinrichtung 15 für den Start der Verbrennungskraftmaschine 2 eingesetzten Antriebsmoments erreicht werden. Dabei wird ein für den Start der Verbrennungskraftmaschine 2 notwendiges Moment an dem zweiten Schaltelement 8 eingestellt, wobei diese Einstellung des Moments auch geformt erfolgen kann, d. h. es ist möglich, den Momentenverlauf entsprechend einer bestimmten Startstrategie zu modulieren. Hierzu können nicht dargestellte, den beiden Startelementen 7 und 8 zugeordnete, beispielsweise als hydraulische oder elektromechanische Aktuatoren ausgebildete Steuereinrichtungen eingesetzt werden, mit denen an den Startelementen 7 und 8 beliebige Momente eingestellt werden können. Dieses Moment wird abgesteuert, bevor die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 des zweiten Schaltelements 8 erreicht, um eine Richtungsumkehr des Momentenflusses an dem zweiten Schaltelement 8 zu verhindern. Optional kann in diesem Fall eine Beschleunigung des Hochlaufs der Verbrennungskraftmaschine 2 dadurch erreicht werden, dass an dem ersten Schaltelement 7 ein Moment gestellt wird, dessen Momentenverlauf moduliert werden kann. Ein derartiges Moment wird, ähnlich wie oben in Bezug auf das zweite Schaltelement 8 beschrieben, reduziert, bevor die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 die Drehzahl der ersten Eingangswelle 9 erreicht, um auch in diesem Fall eine Richtungsumkehr des Momentenflusses an dem ersten Schaltelement 7 zu erreichen. Anschließend wird die Verbrennungskraftmaschine 2 auf die gewünschte Zieldrehzahl eingeregelt, was vorzugsweise über eine Zieldrehzahlregelung der Verbrennungskraftmaschine 2 erfolgen kann. In diesem Fall kann zur Steigerung der Dynamik an einem der beiden Schaltelemente 7 oder 8 ein Moment gestellt werden, sobald die Verbrennungskraftmaschine 2 ein positives Moment abgibt und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 größer als die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 ist. Dieses an einem der Schaltelemente 7 oder 8 gestellte Moment kann entsprechend einer Einregelstrategie moduliert erfolgen, beispielsweise dadurch, dass das aktuelle Moment der Verbrennungskraftmaschine 2 zum Erreichen der gewünschten Zieldrehzahl vorgesteuert wird. Bei Erreichen der gewünschten Zieldrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 erfolgt die Momentenübergabe an das erste Schaltelement 7, d. h. das zweite Schaltelement 8 wird geöffnet und das erste Schaltelement 7 geschlossen, um eine Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Antriebsachse 14 über das erste Teilgetriebe 5 herzustellen. Dabei kann ein gewisser Toleranzbereich berücksichtigt werden. Zu Beginn der Momentenübergabe an das erste Schaltelement 7 kann zur Vermeidung einer Überschwingung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 bzw. zur Steigerung der Startdynamik derselben ein zusätzliches Moment an dem zweiten Schaltelement 8 vorgesteuert werden, da auf diese Weise schneller ein Moment an der Verbrennungskraftmaschine 2 aufgebaut werden kann.
-
Die 3 und 4 stellen die oben beschriebene Strategie dar, wobei in 3 mit dem Bezugszeichen 2 die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2, mit dem Bezugszeichen 9' die Drehzahl der ersten Eingangswelle 9 und mit dem Bezugszeichen 10' die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 über der Zeit dargestellt ist. In 4 ist mit dem Bezugszeichen 7' das an dem ersten Schaltelement 7 anliegende Moment, mit dem Bezugszeichen 8' das an dem zweiten Schaltelement 8 anliegende Moment und mit dem Bezugszeichen 15' das von der elektrischen Antriebseinrichtung 15 abgegebene Moment über der Zeit dargestellt.
-
Wenn in dem ersten Teilgetriebe 5 ein Gang mit einem kleinen Übersetzungsverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 2 zu der Antriebsachse 14 eingelegt ist, d. h. ein hoher bzw. großer Gang, und in dem zweiten Teilgetriebe 6 ein Gang mit einem großen Übersetzungsverhältnis, d. h. ein niedrigerer Gang, wird das Verfahren auf die umgekehrte Weise durchgeführt, d. h. statt dem Schaltelement 7 wird das Schaltelement 8 eingesetzt und umgekehrt. Dadurch ist vor dem Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine 2 kein Schaltvorgang erforderlich. Die jeweils anzuwendende Variante kann durch ein nicht dargestelltes Steuergerät ausgewählt werden.
-
In einer anderen Variante des Verfahrens zum Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine 2 wird die Verbrennungskraftmaschine 2 bei rollendem Kraftfahrzeug über das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden ersten Teilgetriebe 5 zugeordneten ersten Schaltelement 7 gestartet und mit dem dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden zweiten Teilgetriebes 6 zugeordneten zweiten Schaltelement 8 auf die gewünschte Zieldrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 eingeregelt. Der Leistungsfluss von der Verbrennungskraftmaschine 2 an die Antriebsachse 14 bzw. die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Antriebsachse 14 wird anschließend über das dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnete erste Schaltelement 7 hergestellt. Eine solche Vorgehensweise bietet sich insbesondere für Wiederstartvorgänge aus dem Segelbetrieb an. Im Einzelnen wird ein für den Start der Verbrennungskraftmaschine 2 notwendiges Moment an dem ersten Schaltelement 7 eingestellt, was, wie oben beschrieben, auch geformt erfolgen kann, so dass der gestellte Momentenverlauf entsprechend einer bestimmten Startstrategie moduliert werden kann. In ähnlicher Weise wird, bevor die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 des zweiten Teilgetriebes 6 erreicht, dieses Moment vollständig abgesteuert, um eine Richtungsumkehr des Momentenflusses an dem zweiten Schaltelement 8 zu verhindern. Optional kann in diesem Fall der Hochlauf der Verbrennungskraftmaschine 2 dadurch beschleunigt werden, dass an dem ersten Schaltelement 7 ein gegebenenfalls mittels einer Startstrategie moduliertes Moment gestellt wird. Dieses Moment wird vorzugsweise reduziert, bevor die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 die Drehzahl der ersten Eingangswelle 9 des ersten Teilgetriebes 5 erreicht, um eine Richtungsumkehr des Momentenflusses an dem ersten Schaltelement 7 zu verhindern. Die gewünschte Zieldrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 wird wiederum über eine Zieldrehzahlregelung der Verbrennungskraftmaschine 2 durchgeführt, wobei zur Steigerung der Dynamik ein Moment an einem der beiden Schaltelemente 7 oder 8 eingestellt wird, sobald die Verbrennungskraftmaschine 2 ein positives Moment abgibt und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 größer als die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 ist. Auch dieses an einem der beiden Schaltelemente 7 oder 8 eingestellte Moment kann mittels einer entsprechenden Einregelstrategie moduliert werden, wie dies bereits oben beschrieben wurde. Wenn die gewünschte Zieldrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 und gegebenenfalls ein gewünschter Zieldrehzahlgradient erreicht wird, wird das Moment an das erste Schaltelement 7 übergeben, d. h. die Verbrennungskraftmaschine 2 wird über das erste Teilgetriebe 5 mit der Antriebsachse 14 verbunden. Auch hier kann ein gewisser Toleranzbereich berücksichtigt werden, und es ist zu Beginn dieser Momentenübergabe möglich, zur Vermeidung eines Überschwingens der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 bzw. zur Steigerung der Startdynamik derselben ein zusätzliches Moment an dem zweiten Schaltelement 8 vorzusteuern, um schneller ein Moment an der Verbrennungskraftmaschine 2 aufbauen zu können.
-
Die 5 und 6 zeigen diese alternative Startstrategie ähnlich zu den Darstellungen der 3 und 4. Hierbei ist in 5 wiederum mit dem Bezugszeichen 2' die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2, mit dem Bezugszeichen 9' die Drehzahl der ersten Eingangswelle 9 und mit dem Bezugszeichen 10' die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 10 über der Zeit dargestellt ist. In 6 ist analog zu 4 mit dem Bezugszeichen 7' das an dem ersten Schaltelement 7 anliegende Moment, mit dem Bezugszeichen 8' das an dem zweiten Schaltelement 8 anliegende Moment und mit dem Bezugszeichen 15' das von der elektrischen Antriebseinrichtung 15 abgegebene Moment über der Zeit dargestellt.
-
Des weiteren ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine 2 mittels des dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe 5 zugeordneten Schaltelements 7 zu starten und mittels des dem das kleinere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe 6 zugeordneten Schaltelements 8 auf die Zieldrehzahl zu bringen. Die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Antriebsachse 14 kann anschließend über das dem das größere Übersetzungsverhältnis aufweisenden Teilgetriebe 5 zugeordnete Schaltelement 7 hergestellt werden.
-
Durch die beschriebenen Verfahren zum Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine 2 kann eine an der elektrischen Antriebseinrichtung 15 vorgehaltene Momentenreserve aufgehoben werden, so dass das gesamte Moment der elektrischen Antriebseinrichtung 15 zur Erfüllung des Fahrerwunsches, d. h. zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, zur Verfügung steht.
-
Zur Steigerung der Dynamik des Wiederstarts der Verbrennungskraftmaschine 2 kann bei den oben beschriebenen Verfahren das vorgewählte Moment der Verbrennungskraftmaschine 2 höher als das festgestellte Fahrerwunschmoment, also ein über ein nicht dargestelltes Fahrpedal eingestelltes Moment, gewählt werden, wodurch der Hochlauf der Verbrennungskraftmaschine 2 beschleunigt und die gewünschte Zieldrehzahl derselben schneller erreicht wird. Beim Einregeln der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 auf die gewünschte Zieldrehzahl kann dieses Moment der Verbrennungskraftmaschine 2 auf das über das Fahrpedal eingestellte Fahrerwunschmoment überführt werden.
-
Im Falle eines Kaltstarts, d. h. wenn die Verbrennungskraftmaschine 2 bei stehendem Kraftfahrzeug gestartet wird, erfolgt das Starten der Verbrennungskraftmaschine 2, indem in einem der beiden Teilgetriebe 5 oder 6, im vorliegenden Fall beispielsweise in dem zweiten Teilgetriebe 6, kein Gang eingelegt ist und das zugehörige zweite Schaltelement 8 geschlossen ist. Auf dem ersten Teilgetriebe 5 wird ein Gang mit einem möglichst großen Übersetzungsverhältnis, d. h. ein möglichst kleiner Gang, eingelegt. Nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine 2 wird das zweite Schaltelement 8 geöffnet und in dem zweiten Teilgetriebe 6 wird ein geeigneter Anfahrgang eingelegt, wobei dies sowohl ein Vorwärts- als auch ein Rückwärtsgang sein kann. Das Anfahren erfolgt dann wahlweise über das zweite Schaltelement 8 oder über das erste Schaltelement 7. Das notwendige Startmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 wird dabei vollständig von der elektrischen Antriebseinrichtung 15 aufgebracht, wobei ein Schwungstart durchgeführt werden kann, wenn aus Gründen der Auslegung des Antriebssystems 1 das Moment der elektrischen Antriebseinrichtung 15 nicht für einen Kaltstart ausreicht. Dabei wird das zweite Schaltelement 8 geöffnet, durch Beschleunigen der elektrischen Antriebseinrichtung 15 ein Drehimpuls aufgebaut und das zweite Schaltelement 8 geschlossen, um diesen Drehimpuls und das gesamte Moment der elektrischen Antriebseinrichtung 15 für den Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 2 zu nutzen. Das Anfahren kann, wie bereits erwähnt, wahlweise über das zweite Schaltelement 8 oder über das erste Schaltelement 7 erfolgen. Wenn mit dem zweiten Schaltelement 8 angefahren wird, muss dieses zuvor geöffnet und in dem zweiten Teilgetriebe 6 ein Anfahrgang eingelegt werden. Um die Zeit zum Anfahren zu verkürzen, kann auch über das erste Schaltelement 7 angefahren werden. In diesem Fall werden gleichzeitig ein Anfahrgang in dem ersten Teilgetriebe 5 eingelegt und der Anfahrgang gleichzeitig mit dem zweiten Schaltelement 8 unterstützt.
-
Falls das Moment der elektrischen Antriebseinrichtung 15 nicht ausreicht, um die Verbrennungskraftmaschine 2 zu starten, kann gegebenenfalls auch ein nicht dargestellter Starter für die Verbrennungskraftmaschine 2 vorgesehen sein.
-
Wenn das mit dem Antriebssystems 1 ausgestattete Kraftfahrzeug bergab, insbesondere bei einem starken Gefälle, d. h. bei einem Gefälle mit einer hohen Steigung, betrieben wird, so kann sich der Zustand ergeben, dass das Kraftfahrzeug trotz einem maximalen, in der elektrischen Antriebseinrichtung 15 erzeugten Rekuperationsmoment kontinuierlich beschleunigt wird und sich möglicherweise die Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung 15 einer Grenzdrehzahl nähert, bei welcher eine Gefahr der Beschädigung der elektrischen Antriebseinrichtung 15 besteht. In diesem Fall wird zur Verringerung der Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung 15 das Getriebe 4 derart geschaltet, dass die Antriebsachse 14 über eine kleinere Übersetzung des Getriebes 4 mit der elektrischen Antriebseinrichtung 15 verbunden wird. Um zu verhindern, dass der Fahrer des mit dem Antriebssystem 1 ausgestatten Kraftfahrzeugs zum Erreichen einer gleichbleibenden Bremswirkung an den nicht dargestellten Rädern der Antriebsachse 14 während des Schaltvorgangs möglicherweise eine größere Kraft auf das ebenfalls nicht dargestellte Bremspedal ausüben muss, kann vorgesehen sein, dass während des Schaltvorgangs und bei gegebenenfalls erhöhtem Verzögerungsbedarf die Verbrennungskraftmaschine 2 mittels einem der beiden Schaltelemente 7 oder 8 und somit über eines der beiden Teilgetriebe 5 oder 6 mit der Antriebsachse 14 verbunden wird. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine 2 nicht befeuert und es wird lediglich die innere Reibung derselben als zusätzliches Bremsmoment für die Antriebsachse 14 genutzt. Hierbei stellt während des Schaltvorgangs an einem der beiden Teilgetriebe 5 oder 6 das Schaltelement 8 oder 7 des anderen Teilgetriebes 6 oder 5 eine Verbindung zwischen der Antriebsachse 14 und der Verbrennungskraftmaschine 2 her.
-
Zum Verbinden der Verbrennungskraftmaschine 2 mit der wenigstens einen Antriebsachse 14 wird im vorliegenden Fall zunächst das Schaltgetriebe 7 oder 8 desjenigen Teilgetriebes 5 oder 6, in dem die größere Übersetzung, also der kleinere Gang, eingelegt ist, mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden. Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass in dem ersten Teilgetriebe 5 der sechste und in dem zweiten Teilgetriebe 6 der fünfte Gang eingelegt ist. Es wird in diesem Fall also zunächst das Schaltelement 8 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, wodurch die Verbrennungskraftmaschine 2 über die schneller drehende, zweite Eingangswelle 10 mit der Antriebsachse 14 verbunden wird. Mittels des Schaltelements 8 wird dann die Verbrennungskraftmaschine 2 angeschleppt, d. h. von ihrem Stillstand auf eine bestimmte Drehzahl gebracht. Nach dem Erreichen einer gewünschten Zieldrehzahl, die über den Schlupf des Schaltelements 8 eingestellt wird, wird das Schaltelement 7 des Teilgetriebes 5 mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, so dass die Verbrennungskraftmaschine 2 über die mit einer geringeren Drehzahl rotierende erste Eingangswelle 9 des ersten Teilgetriebes 5, in dem die kleinere Übersetzung eingelegt ist, mit der Antriebsachse 14 verbunden ist. Auf diese Weise kann die Verbrennungskraftmaschine 2 also auf die gewünschte Drehzahl eingeregelt und anschließend mit dem Teilgetriebe 5 verbunden werden, welches im vorliegenden Beispiel das höhere Bremsmoment bietet. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ansteuerung der beiden Schaltelemente 7 und 8 möglich, wenn beispielsweise in dem ersten Teilgetriebe 5 ein niedrigerer Gang, d. h. eine größere Übersetzung, als in dem zweiten Teilgetriebe 6 eingelegt ist.
-
Die oben beschriebenen Verfahren können so eingesetzt werden, dass bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs unterhalb einer festgelegten Grenzgeschwindigkeit die elektrische Antriebseinrichtung 15 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 verwendet wird, und dass bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs oberhalb der Grenzgeschwindigkeit die Verbrennungskraftmaschine 2 über die Antriebsachse 14 gestartet wird, d. h. dass bei Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 eingesetzt wird. Bei Unterschreiten der Grenzgeschwindigkeit wird der Start der Verbrennungskraftmaschine 2 über die elektrische Antriebseinrichtung 15 durchgeführt, um Komforteinbußen zu vermeiden.
-
In 7 ist diese Vorgehensweise zur Verbindung der Verbrennungskraftmaschine 2 mittels eines der beiden Schaltelemente 7 oder 8 und somit über eines der beiden Teilgetriebe 5 oder 6 mit der Antriebsachse 14 anhand eines Diagramms dargestellt. Dabei sind den unterschiedlichen Verläufen der Drehzahlen n der Verbrennungskraftmaschine 2 und der beiden Eingangswellen 9 und 10 sowie der an den beiden Schaltelementen 7 und 8 anliegenden Drehmomente M über der Zeit t jeweils die zu dem betreffenden Element gehörenden Bezugszeichen 2', 9', 10', 7' oder 8' zugeordnet.
-
Um das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 ermitteln zu können, wird vor dem oben beschriebenen Verfahren der Verbindung der Verbrennungskraftmaschine 2 mit der Antriebsachse 14 in einem Betriebszustand, in dem die Verbrennungskraftmaschine 2 bei ihrer Verbindung mit dem Schaltelement 8 des zweiten Teilgetriebes 6 eine bestimmte Drehzahl wenigstens annähernd gleichbleibend erreicht hat, das von der Verbrennungskraftmaschine 2 erzeugte Schleppmoment mit einem Drehmoment des mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbundenen Schaltelements 8 des zweiten Teilgetriebes 6 verglichen. Wenn bei diesem Vergleich stabile Drehzahlverhältnisse herrschen, entspricht das an dem Schaltelement 8 anliegende bzw. angestellte Drehmoment dem aktuellen Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2. Dabei kann das an dem Schaltelement 8 anliegende Drehmoment mit einem mit dem Schaltelement 8 verbundenen Sensor 19 gemessen werden. Ein derartiger Sensor 19 kann bereits in das Schaltelement 8 integriert sein.
-
Mit diesem Verfahren kann also das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 ermittelt und für die sich an die Adaptionsphase, also an die Phase, in dem der oben beschriebene Drehmomentvergleich stattfindet, anschließende Übergabe des Drehmoments an das Schaltelement 7 des ersten Teilgetriebes 5 verwendet werden. Des weiteren ist es möglich, das ermittelte Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 beispielsweise mittels einer entsprechenden Steuereinrichtung 20 in einem Kennfeld 21 zu speichern. Die Ermittlung des Schleppmoments der Verbrennungskraftmaschine 2 kann regelmäßig wiederholt werden, da sich dasselbe über die Laufzeit der Verbrennungskraftmaschine 2 erheblich ändern kann. Die oben beschriebene Zieldrehzahlregelung der Verbrennungskraftmaschine 2 kann ebenfalls mit dieser Steuereinrichtung 20 durchgeführt werden.
-
In 8 ist das oben unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Verfahren zusammen mit dem Verfahren zur Ermittlung des Schleppmoments der Verbrennungskraftmaschine 2 dargestellt, wobei zusätzlich zu der Darstellung gemäß 7 die Adaptionsphase, in welcher das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 ermittelt wird, mit dem Bezugszeichen 22 und der Verlauf des Schleppmoments der Verbrennungskraftmaschine 2 mit dem Bezugszeichen 2'' bezeichnet ist. Dabei ist erkennbar, dass durch die Adaptionsphase 22 zwar ein längerer Zeitraum für das Übergeben der Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Antriebsachse 14 über das Schaltelement 8 des zweiten Teilgetriebes 6 zu der Verbindung über das Schaltelement 7 des ersten Teilgetriebes 5 erforderlich ist, da es sich bei dem gesamten Verfahren jedoch um ein Verzögerungsverfahren handelt, ist diese zeitliche Verschiebung und der damit eventuell verbundene Verlust an Dynamik nicht relevant.
-
Während sämtlicher der oben erläuterten Vorgänge kann die elektrische Antriebseinrichtung 15 mittels einer entsprechenden Regel- und/oder Steuereinrichtung 23 so geregelt und/oder gesteuert werden, dass sich keine unerwünschten Beschleunigungsänderungen für das Kraftfahrzeug ergeben, was beispielsweise eine Kompensation der an den Schaltelementen 7 und 8 gestellten Drehmomente und/oder eine Drehzahlregelung einer der Eingangswellen 9 oder 10 des Getriebes 4 umfassen kann.
-
Um in einem Zustand, in dem das Kraftfahrzeug an einem Gefälle steht, beispielsweise beim Anhalten bei einer Bergabfahrt, eine zu große Anzahl an Schaltvorgängen zu vermeiden, kann in diesem Zustand eine Erkennung der Steigung des Gefälles durchgeführt und in Abhängigkeit des erkannten Gefälles eine geeignete Übersetzung in dem Getriebe 4 eingelegt werden. Da zur Vermeidung des frühen Erreichens einer Grenzdrehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung 15 die eingelegte Übersetzung so klein wie möglich sein sollte, wird bei Erkennen eines größeren Gefälles eine kleinere Übersetzung und bei Erkennen eines kleineren Gefälles eine größere Übersetzung eingelegt. Das Erkennen der Größe des Gefälles, d. h. der Höhe der Steigung desselben, kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren durchgeführt werden, die an dem Kraftfahrzeug serienmäßig vorhanden sein können.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
