DE102015214751A1

DE102015214751A1 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015214751A1
Application number: DE102015214751.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Huber; Benjin Luo; Michael Lehner; Rainer Gasper
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-02-09
Also published as: WO2017021109A1; CN107848393A; US20180257639A1; EP3331717A1; US10449951B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung umfasst dabei ein Doppelkupplungsgetriebe, dessen Eingang mit einem ersten Antriebsaggregat gekoppelt ist. Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung ein weiteres Antriebsaggregat, das fest mit einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt ist. Während des Umkoppelns wird das Antriebsmoment vollständig von dem weiteren Antriebsaggregat übernommen. Somit ist ein zugkraftunterbrechungsfreies Umkoppeln möglich, bei dem die Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes nur minimal belastet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für Hybridfahrzeuge.
Stand der Technik
Moderne Kraftfahrzeuge können über mehrere verschiedene Antriebsaggregate verfügen. So sind zum Beispiel Hybrid- oder Plugin-Hybridfahrzeuge bekannt, die neben einem Verbrennungsmotor auch einen elektrischen Antrieb aufweisen. Dabei können Verbrennungsmotor und elektrischer Antrieb entweder alternativ oder gegebenenfalls auch gleichzeitig (parallel) verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein von dem jeweiligen Antriebsaggregat bereitgestelltes Antriebsmoment wird dabei über ein Getriebe an die Räder weitergeleitet. Als Getriebe sind hierbei insbesondere sogenannte Doppelkupplungsgetriebe (DCT) bekannt. Solche Doppelkupplungsgetriebe kombinieren zwei ineinander laufende Getriebewellen mit je einer separaten Kupplung.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 041 565 A1 offenbart eine Hybridantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit zwei unterschiedlichen Antriebsaggregaten. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Umkoppelns eines Antriebsaggregats ein von dem Antriebsaggregat erzeugtes Moment durch teilweises Schließen einer Kupplung von dem weiteren Antriebsaggregat bereitgestellt wird.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß diesem Aspekt eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst einen ersten Antriebsstrang, der über eine erste Kupplung mit einem ersten Antriebsaggregat verbindbar ist sowie einen zweiten Antriebsstrang, der über eine zweite Kupplung mit dem ersten Antriebsaggregat verbindbar ist. Der erste Antriebsstrang ist ferner fest mit einem zweiten Antriebsaggregat gekoppelt. Dabei wird während des Umkuppelns des Doppelkupplungsgetriebes von dem zweiten Antriebsaggregat ein vorbestimmtes Antriebsmoment bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8.
Gemäß diesem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung hierzu ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung mit den Schritten des Bereitstellens eines ersten Antriebsmoments durch ein erstes Antriebsaggregat an einem der Antriebsstränge eines Doppelkupplungsgetriebes; des Bereitstellens eines Übergangsmoments durch ein zweites Antriebsaggregat, das fest mit einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt ist; des Umkoppelns des Doppelkupplungsgetriebes; und des Bereitstellens eines zweiten Antriebsmoments durch das erste Antriebsaggregat an einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, während eines Schaltvorgangs in einem Doppelkupplungsgetriebe das Antriebsmoment während der Zeit des Schaltvorgangs durch ein weiteres Antriebsaggregat bereitzustellen. Dieses weitere Antriebsaggregat ist dabei fest mit einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt. Für eine solche feste Kopplung zwischen Antriebsstrang des Doppelkupplungsgetriebes und dem weiteren Antriebsaggregat ist keine Kupplung oder ähnliches erforderlich. Das erste Antriebsaggregat dagegen ist mittels geeigneter Kupplungen mit dem ersten Antriebsstrang bzw. dem zweiten Antriebsstrang verbindbar. Durch Schließen der entsprechenden Kupplung kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Antriebsaggregat und dem jeweiligen Antriebsstrang erreicht werden. Durch Öffnen der entsprechenden Kupplung kann das Antriebsaggregat von dem entsprechenden Antriebsstrang entkoppelt werden.
Durch das Bereitstellen eines Antriebsmoments an einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes während des Schaltvorgangs kann ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten ermöglicht werden. Während des gesamten Schaltvorgangs steht am Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes stets das gewünschte Antriebsmoment zur Verfügung. Eine Unterbrechung oder auch eine starke Schwankung des Antriebsmoments am Ausgang des Getriebes kann somit vermieden werden. Dies bietet eine Steigerung des Fahrkomforts.
Da das Antriebsmoment während des Schaltvorgangs durch ein separates, fest mit einem der Antriebsstränge des Getriebes gekoppelten Antriebsaggregat bereitgestellt wird, ist es darüber hinaus auch möglich, zwischen zwei verschiedenen Gängen innerhalb ein und demselben Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes zu wechseln, ohne dass es dabei zu einer Unterbrechung des Antriebsmoments am Ausgang des Getriebes kommt.
Während des Schaltvorgangs kann das erforderliche Antriebsmoment dabei durch das fest mit einem der Antriebsstränge gekoppelten weitere Antriebsaggregat übernommen werden. Beim Öffnen bzw. Schließen der Kupplungen zwischen dem ersten Antriebsaggregat und den jeweiligen Antriebssträngen entsteht somit kein Schlupf, der die Kupplungen belasten würde. Aufgrund dieser geringeren Belastungen der Kupplungen während des Schaltvorgangs kann daher die Lebensdauer der Kupplungen gesteigert werden. Ferner ist es auch möglich, aufgrund der geringeren Belastungen der einzelnen Kupplungen die Kupplungen entsprechend zu optimieren und kostengünstiger auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Antriebsvorrichtung ferner eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, vor dem Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes ein erstes Antriebsmoment zu ermitteln, das von dem ersten Antriebsaggregat bereitgestellt wird. Das von dem zweiten Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsmoment kann dabei basierend auf dem ermittelten ersten Antriebsmoment eingestellt werden. Das Ermitteln des Antriebsmoments von dem ersten Antriebsaggregat kann dabei basierend auf erfassten Sensorparametern erfolgen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, die Betriebsparameter des ersten Antriebsaggregats zu ermitteln und basierend auf diesen Betriebsparametern ein Antriebsmoment zu berechnen, das von dem ersten Antriebsaggregat bereitgestellt wird. Basierend auf dem ermittelten Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats können daraufhin die Einstellungen während des Umkoppelns des Doppelkupplungsgetriebes angepasst werden. Hierdurch ist ein besonders komfortables Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes möglich.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Antriebsvorrichtung eine Steuervorrichtung, die ausgelegt ist, vor dem Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes ein Abtriebsmoment zu ermitteln, das von dem ersten Antriebsaggregat am Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes bereitgestellt wird. Das von dem zweiten Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsmoment wird basierend auf dem ermittelten Abtriebsmoment eingestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform gibt die Steuervorrichtung ein Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes dann frei, wenn das zweite Antriebsaggregat ein Antriebsmoment bereitstellen kann, das dem ermittelten ersten Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat bzw. dem ermittelten Abtriebsmoment entspricht. Alternativ ist es auch möglich, das Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes dann freizugeben, wenn das maximale Antriebsmoment, das von dem zweiten Antriebsaggregat bereitgestellt werden kann, das Abtriebsmoment oder das Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat um nicht mehr als einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass das Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes ohne signifikante Komforteinbuße aufgrund eines Absinkens der Zugkraft während des Umkoppelvorgangs erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, an dem zweiten Antriebsaggregat ein Antriebsmoment einzustellen, das dem ermittelten Abtriebsmoment oder dem ermittelten ersten Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat entspricht. Hierdurch wird während des Umkoppelns in dem Doppelkupplungsgetriebe das erforderliche Antriebsmoment vollständig durch das zweite Antriebsaggregat übernommen, so dass es zu keiner Unterbrechung der Antriebskraft am Ausgang des Getriebes kommt. Ferner werden auf diese Weise auch die Kupplungen, die das erste Antriebsaggregat mit dem Doppelkupplungsgetriebe verbinden, während des Umkoppelns entlastet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ferner dazu ausgelegt, das von dem zweiten Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsmoment zu verringern, nachdem das Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes abgeschlossen ist. Insbesondere ist es möglich, das von dem zweiten Antriebsaggregat bereitgestellte Antriebsmoment vollständig bis auf Null abzusenken, nachdem das Umkoppeln abgeschlossen ist. Hierzu kann nach Beendigung des Umkoppelns das Antriebsmoment wieder vollständig durch das erste Antriebsaggregat übernommen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung. Insbesondere kann dabei das zweite Antriebsaggregat einen Elektromotor umfassen. Auf diese Weise kann ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Hybrid-Plugin-Fahrzeug geschaffen werden, das ein besonders komfortables, zugkraftunterbrechungsfreies Schalten mit den oben beschriebenen Vorteilen aufweist. Das erste Antriebsaggregat kann dabei beispielsweise einen Verbrennungsmotor umfassen. Durch Verwendung eines Elektromotors als zweites Antriebsaggregat kann dabei sehr schnell und präzise das während des Umkoppelns erforderliche Antriebsmoment bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug einen Schritt zum Ermitteln des ersten Antriebsmoments, das vor Beginn des Umkoppelns durch das erste Antriebsaggregat an einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes bereitgestellt wird. Der Schritt zum Bereitstellen des Übergangsmoments stellt daraufhin ein Übergangsmoment durch das zweite Antriebsaggregat bereit, das dem ermittelten ersten Antriebsmoment entspricht. Somit kommt es zu keiner Komforteinbuße während des Umkoppelns in dem Getriebe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird während dem Schritt des Bereitstellens des Übergangsmoments durch das zweite Antriebsaggregat während des Umkoppelns das Übergangsmoment basierend auf einem Fahrbefehl angepasst. Hierdurch ist es auch während des Umkoppelvorgangs möglich, das Antriebsmoment am Ausgang der Antriebsvorrichtung anzupassen bzw. zu variieren. Insbesondere kann somit auch während des Umkoppelvorgangs das Antriebsmoment erhöht bzw. verringert werden, um somit beispielsweise auch während des Umkoppelns eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu verändern, oder aufgrund von Steigungen bzw. Gefälle im Fahrweg das erforderliche Antriebsmoment anzupassen.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Dabei zeigen:
1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2: eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
3: eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4: eine schematische Darstellung eines Verlaufs der Antriebsmomente, wie sie während des Umkoppelns gemäß einer Ausführungsform auftreten können; und
5: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 6 mit einer Antriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Antriebsvorrichtung 1 ist dabei sowohl mit einem ersten Antriebsaggregat 2 als auch mit einem zweiten Antriebsaggregat 3 gekoppelt. Bei dem ersten Antriebsaggregat 2 kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor handeln. Darüber hinaus sind jedoch auch beliebige andere Antriebsaggregate möglich. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Antriebsaggregat 2 um ein Antriebsaggregat handeln, dessen bereitgestelltes Antriebsmoment (Drehmoment) von einer Drehzahl des Antriebsaggregats abhängt. Zur Anpassung der Drehzahl des ersten Antriebsaggregats 2 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 6 weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Getriebe auf. Bei diesem Getriebe der Antriebsvorrichtung 1 kann es sich um ein sogenanntes Doppelkupplungsgetriebe (DCT) handeln. Ein solches Doppelkupplungsgetriebe umfasst dabei zwei Teilgetriebe, die jeweils über eine separate Kupplung mit einem Antriebsaggregat verbunden werden können. In dem hier dargestellten Beispiel kann das erste Antriebsaggregat 2, also beispielsweise ein Verbrennungsmotor über eine der beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes mit dem jeweiligen Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt werden. Ausgangsseitig können die beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes miteinander verbunden sein. Der Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes kann daraufhin entweder direkt oder gegebenenfalls über ein Differential 60 sowie gegebenenfalls weitere Komponenten mit den Antriebsrädern 61 des Fahrzeugs 6 verbunden sein.
Das Fahrzeug 6 umfasst darüber hinaus ein zweites Antriebsaggregat 3. Bei diesem zweiten Antriebsaggregat 3 kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Antrieb handeln. In diesem Fall kann das zweite Antriebsaggregat 3 von einer Traktionsbatterie 4 über einen Stromrichter gespeist werden. Das zweite Antriebsaggregat 3 ist dabei fest mit einem Antriebsstrang in einem der beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt. Das heißt, zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3, also dem Elektromotor eines elektrischen Antriebs, und dem entsprechenden Antriebsstrang des Doppelkupplungsgetriebes ist keine lösbare Kupplung vorgesehen. Der Elektromotor des elektrischen Antriebs ist somit mit einem fest vorgegebenen Übertragungsverhältnis mit dem entsprechenden Antriebsstrang des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds, wie es einer Antriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst dabei ein Doppelkupplungsgetriebe 10. Die Funktion dieses Doppelkupplungsgetriebes 10 kann dabei von einer Steuervorrichtung 5 gesteuert werden. Das Doppelkupplungsgetriebe 10 umfasst einen ersten Antriebsstrang 13, der über eine erste Kupplung 21 mit dem ersten Antriebsaggregat 2 verbindbar ist. Ist die erste Kupplung 21 dabei geschlossen, so besteht zwischen dem ersten Antriebsaggregat 2 und dem ersten Antriebsstrang 13 eine kraftschlüssige Verbindung, so dass das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 über die erste Kupplung 21 auf den ersten Antriebsstrang 13 wirkt. Der erste Antriebsstrang 13 umfasst ein erstes Teilgetriebe 11. Mittels diesem ersten Teilgetriebe 11 kann zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis eingestellt werden. Hierzu kann in dem ersten Teilgetriebe 11 aus einer Mehrzahl von möglichen Schaltzuständen ein gewünschter Schaltzustand eingestellt werden. Beispielsweise kann das erste Teilgetriebe die Gänge 1, 3, 5, R und N umfassen, wobei R hier für einen Rückwärtsgang steht und N für eine Neutralstellung des Getriebes. Analog zu dem ersten Antriebsstrang 13 umfasst der zweite Antriebsstrang 14 eine zweite Kupplung 22, über die der zweite Antriebsstrang 14 mit dem ersten Antriebsaggregat 2 gekoppelt werden kann. Weiterhin kann in dem zweiten Antriebsstrang 14 ein zweites Teilgetriebe 12 vorgesehen sein. Durch dieses zweite Teilgetriebe 12 können weitere Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Eingang E und dem Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 eingestellt werden. Beispielsweise können durch dieses zweite Teilgetriebe die Gänge 2, 4, 6 und N eingestellt werden. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, wechseln sich die Übertragungsverhältnisse zwischen dem ersten Teilgetriebe 11 und dem zweiten Teilgetriebe 12 in ansteigender Größe ab. Der Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 10 kann über ein Differential 60 und/oder weitere Bauelemente mit den Antriebsrädern 61 eines Fahrzeugs gekoppelt werden.
Der erste Antriebsstrang 13 ist weiterhin mit einem zweiten Antriebsaggregat 3, beispielsweise einem elektrischen Antrieb gekoppelt. Dieser elektrische Antrieb des zweiten Antriebsaggregats 3 kann dabei einen Elektromotor und gegebenenfalls auch weitere Komponenten, wie zum Beispiel Stromrichter etc. umfassen. Das zweite Antriebsaggregat 3 ist dabei fest mit dem ersten Antriebsstrang 13 gekoppelt. Unter einer solchen festen Kopplung zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3 und dem ersten Antriebsstrang 13 ist dabei zu verstehen, dass zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3 und dem ersten Antriebsstrang 13 keine Kupplung vorhanden ist. Auch ist keine weitere Vorrichtung zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3 und dem ersten Antriebsstrang 13 vorgesehen, die während des normalen Betriebs zeitweilig geöffnet werden kann, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3 und dem ersten Antriebsstrang 13 zu unterbrechen. Mit anderen Worten, das zweite Antriebsaggregat 3 ist permanent mit dem ersten Antriebsstrang 13 verbunden, wobei zwischen dem zweiten Antriebsaggregat 3 und dem ersten Antriebsstrang 13 ein festes, vorbestimmtes Übertragungsverhältnis vorgesehen ist. Beispielsweise können zwischen einer Welle eines Elektromotors des zweiten Antriebsaggregats 3 und einer Welle des ersten Antriebsstrangs 13 ein oder mehrere Zahnräder vorgesehen sein, die unmittelbar ineinander greifen. Das zweite Antriebsaggregat 3 ist dabei insbesondere mit einem Bereich der Antriebsvorrichtung 10 nach dem ersten Teilgetriebe 11 gekoppelt. Somit kann die zweite Antriebsvorrichtung 3 auch dann ein Moment auf die Räder 61 eines Fahrzeugs 6 ausüben, wenn sich die Teilgetriebe 11 und 12 in einer Neutralstellung N befinden oder wenn beide Kupplungen 21 und 22 des Doppelkupplungsgetriebes 10 geöffnet sind.
Für ein Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes 10, das heißt ein Ändern des Übertragungsverhältnisses zwischen Eingang E und Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 kann die Steuervorrichtung 5 einen elektrischen oder mechanischen Schaltbefehl an das erste Teilgetriebe 11 und das zweite Teilgetriebe 12 senden. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 5 auch das Öffnen bzw. Schließen der ersten Kupplung 21 und der zweiten Kupplung 22 steuern oder zumindest überwachen. Auf diese Weise ist ein ganz oder teilweise automatischer Gangwechsel zum Wechseln des Übertragungsverhältnisses zwischen Eingang E und Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 möglich. Hierzu kann die Steuervorrichtung 5 beispielsweise einen entsprechenden Schaltbefehl 50 zum Hoch- oder Herunterschalten, oder einen Schaltbefehl zum Einlegen eines bestimmten Ganges erhalten.
Obwohl im Voraufgegangenen die Kopplung des zweiten Antriebsaggregats 3 an den ersten Antriebsstrang 13 beschrieben wurde, ist es alternativ auch möglich, das zweite Antriebsaggregat 3 mit dem zweiten Antriebsstrang 14 zu koppeln. Darüber hinaus dient auch die angeführte Zuordnung der einzelnen Gänge zu dem ersten Teilgetriebe 11 und dem zweiten Teilgetriebe 12 nur dem besseren Verständnis und stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Eine andere Zuordnung von Gängen zu den einzelnen Teilgetrieben 11 und 12 ist ebenso möglich.
Im Nachfolgenden wird nun das Umkoppeln, also der Wechsel des Übersetzungsverhältnisses zwischen Eingang E und Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 beschrieben, wobei vor und nach dem Umkoppeln durch das erste Antriebsaggregat 2 ein Antriebsmoment an dem Eingang E des Doppelkupplungsgetriebes 10 bereitgestellt wird. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass vor bzw. nach dem Umkoppeln durch das zweite Antriebsaggregat 3 ein Antriebsmoment bereitgestellt wird. Zur Unterstützung des ersten Antriebsaggregats 2 kann durch das zweite Antriebsaggregat 3 ein zusätzliches Antriebsmoment vor bzw. nach dem Umkoppelvorgang bereitgestellt werden.
Soll nun ein Umkoppeln in dem Doppelkupplungsgetriebe 10 erfolgen, um einen Gangwechsel auszuführen, so kann hierzu beispielsweise die Steuervorrichtung 5 einen entsprechenden Steuerbefehl 50 erhalten. Daraufhin steuert die Steuervorrichtung 5 das zweite Antriebsaggregat 3 derart an, dass ein Abtriebsmoment am Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebe 10, welches durch das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 entsteht, vor dem Umkoppeln nun vollständig durch das zweite Antriebsaggregat 3 übernommen wird. Hierzu kann die Steuervorrichtung 5 das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebs- bzw. Abtriebsmoment ermitteln. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 5 mittels einer geeigneten Messtechnik bzw. Sensorik das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebs- oder Abtriebsmoment erfasst. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 5 jedoch auch weitere Betriebsparameter des ersten Antriebsaggregats 2 erfassen und basierend auf diesen weiteren Betriebsparametern das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 berechnen oder zumindest abschätzen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 5 hierzu den aktuellen Kraftstoffverbrauch, die dem ersten Antriebsaggregat 2 zugeführte Luftmenge, die aktuelle Drehzahl und/oder weitere Betriebsparameter auswerten. Aus diesen Betriebsparametern des ersten Antriebsaggregats 2 kann die Steuervorrichtung 5 hierauf das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebs- bzw. Abtriebsmoment berechnen oder mittels einer Look-up-Tabelle oder ähnlichem bestimmen. Daraufhin kann die Steuervorrichtung 5 das zweite Antriebsaggregat 3 derart ansteuern, dass es ein Übergangs-Antriebsmoment bereitstellt, das dem Abtriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 zu Beginn des Umkoppelns entspricht. Hierzu kann die Steuervorrichtung 5 beispielsweise Spannung bzw. Strom eines elektrischen Antriebs entsprechend einstellen. Gleichzeitig kann die Energiezufuhr (Kraftstoffmenge etc.) an das erste Antriebsaggregat 2 entsprechend herabgesetzt werden, so dass das vollständige Antriebsmoment für den Antrieb des Fahrzeugs 6 von dem zweiten Antriebsaggregat 3, also dem elektrischen Antrieb, bereitgestellt wird.
Ist die maximale Leistungsabgabe des zweiten Antriebsaggregats 3 begrenzt, so kann die Steuervorrichtung 5 nach dem Ermitteln des von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellten Moments überprüfen, ob das zweite Antriebsaggregat 3 ein entsprechend großes Antriebsmoment bereitstellen kann. Kann das zweite Antriebsaggregat 3 das erforderliche Antriebsmoment nicht bereitstellen, so kann das angeforderte Umkoppeln zunächst unterbunden werden. Die Steuervorrichtung 5 kann beispielsweise an eine weitere Kontrolleinheit des Fahrzeugs ein entsprechendes Signal übermitteln, das das angeforderte Umkoppeln ablehnt. Alternativ ist es auch möglich, das angeforderte Umkoppeln zunächst zu verzögern, um beispielsweise zu warten bis sich das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 vermindert. Weiterhin ist es darüber hinaus auch möglich, ein Umkoppeln zuzulassen, wenn das maximal von dem zweiten Antriebsaggregat 3 bereitstellbare Antriebsmoment das aktuelle Abtriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 um weniger als einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Es ist daher möglich, dass, wenn das zweite Antriebsaggregat 3 das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 nicht vollständig übernehmen kann, das Umkoppeln dennoch erfolgt, wobei das zweite Antriebsaggregat 3 dann möglichst mit dem maximal zulässigen Antriebsmoment betrieben wird.
Für die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, dass vor dem Umkoppeln ein Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat 2 über den Eingang E des Doppelkupplungsgetriebes 10 und weiter über die erste Kupplung 21 und das erste Teilgetriebe 11 an dem Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 übertragen wird und dort als Abtriebsmoment bereitsteht. Das zweite Teilgetriebe 12 befindet sich dabei in Neutralstellung und/oder die zweite Kupplung 22 ist geöffnet. Nach dem Umkoppeln soll das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 über den Eingang E und die zweite Kupplung 22, sowie das zweite Teilgetriebe 12 an den Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes übertragen werden. Das erste Teilgetriebe 11 soll sich daraufhin in Neutralstellung befinden und/oder die erste Kupplung 21 soll geöffnet sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall des Umkoppelns beschränkt. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, dass vor dem Umkoppeln die Momentenübertragung über den zweiten Antriebsstrang 14 mit der zweiten Kupplung 22 und dem zweiten Teilgetriebe 12 erfolgt und nach dem Umkoppeln die Momentenübertragung über den ersten Antriebsstrang 13 mit dem ersten Teilgetriebe 11 und der ersten Kupplung 21 erfolgt. Auch ist ein Umkoppeln möglich, bei dem vor und nach dem Umkoppeln jeweils die Momentenübertragung über den ersten Antriebsstrang 13 mit dem ersten Teilgetriebe 11 und der ersten Kupplung 21 erfolgt oder alternativ auch vor und nach dem Umkoppeln die Momentenübertragung über den zweiten Antriebsstrang 14 mit dem zweiten Teilgetriebe 12 und der zweiten Kupplung 22 erfolgt.
Erhält die Steuervorrichtung 5 einen Befehl zum Umkoppeln, so stellt die Steuervorrichtung 5 daraufhin, wie bereits zuvor beschrieben, an dem Antriebsaggregat 3 ein Übergangs-Antriebsmoment ein, das das zuvor von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Abtriebsmoment vollständig oder zumindest soweit als möglich übernimmt. Gleichzeitig wird das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebsmoment abgesenkt. Daraufhin werden die erste Kupplung 21 und, falls nicht bereits geöffnet, auch die zweite Kupplung 22 geöffnet. Das erste Antriebsaggregat 2 ist daraufhin vollständig vom Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes entkoppelt. Der Antrieb erfolgt daher vollständig durch das zweite Antriebsaggregat 3. Nachdem in dem zweiten Teilgetriebe 12 der gewünschte Schaltzustand eingestellt worden ist, kann die zweite Kupplung 22 geschlossen werden, so dass zwischen Eingang E und dem zweiten Teilgetriebe 12 eine kraftschlüssige Verbindung vorhanden ist. Gegebenenfalls kann in dem ersten Teilgetriebe 11 eine Neutralstellung eingestellt werden, so dass auch nach dem Schließen der ersten Kupplung 21 keine Kraftübertragung zwischen Eingang E und Ausgang A über das erste Teilgetriebe 11 erfolgt.
Nachdem in dem zweiten Teilgetriebe 12 der gewünschte Schaltzustand eingestellt worden ist und die Kupplung 22 geschlossen worden ist, kann das Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat 2 angehoben werden und gleichzeitig das Übergangs-Antriebsmoment von dem zweiten Antriebsaggregat 3 abgesenkt werden. Am Ende dieses Vorgangs wird daraufhin das Antriebsmoment des Fahrzeugs vollständig von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellt. Es ist auch möglich, dass zur weiteren Unterstützung gegebenenfalls auch nach Abschluss des Umkoppelns das zweite Antriebsaggregat 3 ein ergänzendes Antriebsmoment bereitstellt, um das Moment am Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 zusätzlich zu erhöhen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds, wie es einer Antriebsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform zugrunde liegt. Die Antriebsvorrichtung 1 unterscheidet sich dabei von der zuvor beschriebenen Antriebsvorrichtung 1 gemäß 2 insofern, dass das zweite Antriebsaggregat 3 hier zwischen der ersten Kupplung 21 und dem ersten Teilgetriebe 11 mit dem ersten Antriebsstrang 13 gekoppelt ist. Da in diesem Fall das Antriebsmoment von dem zweiten Antriebsaggregat 3 in Richtung des Differentials 60 gesehen vor dem ersten Teilgetriebe 11 eingekoppelt wird, ist es möglich, dass durch das erste Teilgetrieben 11 unterschiedliche Übersetzungen gewählt werden können. Auf diese Weise kann daher das zweite Antriebsaggregat 3 die Gänge des ersten Teilgetriebes 11 nutzen, wodurch sie kleiner ausgelegt werden können bzw. mehr Moment einbringen können. Diesem Vorteil steht jedoch die Einschränkung entgegen, dass gegebenenfalls nicht zugkraftunterbrechungsfrei zwischen zwei Gängen des ersten Teilgetriebes 11 gewechselt werden kann. Ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel zwischen zwei Gängen des zweiten Teilgetriebes ist dagegen auch in dieser Ausführungsform möglich.
4 zeigt eine schematische Darstellung des Momentenverlaufs des ersten Antriebsaggregats 2 (unten) und des zweiten Antriebsaggregats 3 (oben) während des Umkoppelns. In einer ersten Phase I vor dem Umkoppeln wird das Antriebsmoment in der Regel vollständig von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellt. Da das zweite Antriebsaggregat 3 fest mit einem Antriebsstrang gekoppelt ist, kann es aufgrund von Reibungsverlusten oder ähnlichem zu einem geringfügig negativen Moment in dem zweiten Antriebsaggregat 3 kommen. Zu Beginn des Umkoppelns wird nun das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebsmoment vollständig von dem zweiten Antriebsaggregat 3 übernommen. Daher sinkt während der zweiten Phase II das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitzustellende Antriebsmoment, während das von dem Antriebsaggregat 3 bereitgestellte Antriebsmoment ansteigt. Während in den Teilgetrieben 11 und 12 die neuen Schaltzustände eingestellt werden, wird dabei in der dritten Phase III das Antriebsmoment vollständig von dem zweiten Antriebsaggregat 3 übernommen. Anschließend wird in der vierten Phase IV das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebsmoment wieder kontinuierlich erhöht und analog das Übergangs-Antriebsmoment von dem zweiten Antriebsaggregat 3 kontinuierlich abgesenkt, bis schließlich in der fünften Phase V das Antriebsmoment wieder vollständig von dem ersten Antriebsaggregat 2 übernommen wird. Aufgrund der veränderten Übersetzung während des Umkoppelns kann das Antriebsmoment, das von dem ersten Antriebsaggregat 2 am Ende des Umkoppelns abgegeben werden muss, von dem Antriebsmoment zu Beginn des Umkoppelns abweichen. Dennoch bleibt in der Regel das an den Rädern 61 des Kraftfahrzeugs 6 bereitgestellte Antriebsmoment während des gesamten Umkoppelns konstant.
Darüber hinaus ist es möglich, dass auch während des Umkoppelns das Antriebsmoment an den Rädern 61 variiert werden kann. Ergibt sich beispielsweise aus dem Fahrwunsch eines Fahrzeugführers, dass das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert werden soll, so kann auch während des Umkoppelns, beispielsweise durch entsprechendes Ansteuern des zweiten Antriebsaggregats 3, das Antriebsmoment entsprechend angepasst werden. Auch für eine möglichst konstante Fahrgeschwindigkeit in hügeligem Gelände, oder um weiteren Randbedingungen Rechnung zu tragen, kann es gegebenenfalls erforderlich sein, dass das Antriebsmoment, das von dem zweiten Antriebsaggregat 3 während des Umkoppelns bereitgestellt werden soll, variiert. Entsprechend kann beispielsweise die Steuervorrichtung 5 basierend auf Fahrbefehlen 50 das zweite Antriebsaggregat 3 in geeigneter Weise ansteuern.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Zunächst wird in Schritt S1 durch ein erstes Antriebsaggregat 2 an einem der Antriebsstränge 13 oder 14 eines Doppelkupplungsgetriebes 10 ein erstes Antriebsmoment bereitgestellt. Soll daraufhin ein Umkoppeln erfolgen, so kann zunächst in Schritt S2 das von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebsmoment bestimmt werden. Die Bestimmung dieses Antriebsmoments kann, wie bereits zuvor oben ausgeführt, erfolgen. Daraufhin wird in Schritt S3 durch ein zweites Antriebsaggregat 3, das fest mit einem der Antriebsstränge 13 oder 14 des Doppelkupplungsgetriebes 10 gekoppelt ist, ein Übergangs-Antriebsmoment bereitgestellt. Das durch das zweite Antriebsaggregat 3 bereitgestellte Übergangs-Antriebsmoment kompensiert dabei das zuvor von dem ersten Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Antriebsmoment möglichst vollständig, so dass am Ausgang A des Doppelkupplungsgetriebes 10 stets ein konstantes Antriebsmoment bereitgestellt wird. Daraufhin erfolgt in Schritt S4 das Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes 10. Hierbei wird die Einstellung in einem oder in beiden Teilgetrieben 11, 12 des Doppelkupplungsgetriebes 10 gemäß dem gewünschten Schaltvorgang angepasst. Ist während dieses Umkoppelns eine Variation des Antriebsmoments an den Rädern 61 eines Fahrzeugs 6 erforderlich, so kann auch während des Umkoppelns in Schritt S4 das von dem zweiten Antriebsaggregat 3 bereitgestellte Übergangs-Antriebsmoment entsprechend angepasst werden. Abschließend wird in Schritt S5 das Antriebsmoment des ersten Antriebsaggregats 2 wieder erhöht und gleichzeitig das Antriebsmoment des zweiten Antriebsaggregats 3 abgesenkt. Vorzugsweise wird abschließend das Antriebsmoment für das Kraftfahrzeug wieder vollständig durch das erste Antriebsaggregat 2 bereitgestellt.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsvorrichtung. Die Antriebsvorrichtung umfasst dabei ein Doppelkupplungsgetriebe, dessen Eingang mit einem ersten Antriebsaggregat gekoppelt ist. Ferner umfasst die Antriebsvorrichtung ein weiteres Antriebsaggregat, das fest mit einem der Antriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt ist. Während des Umkoppelns wird das Antriebsmoment vollständig von dem weiteren Antriebsaggregat übernommen. Somit ist ein zugkraftunterbrechungsfreies Umkoppeln möglich, bei dem die Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes nur minimal belastet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008041565 A1 [0003]

Claims

Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (6), mit: einem Doppelkupplungsgetriebe (10) mit einem ersten Antriebsstrang (13), der über eine erste Kupplung (21) mit einem ersten Antriebsaggregat (2) verbindbar ist, und einem zweiten Antriebsstrang (14), der über eine zweite Kupplung (22) mit dem ersten Antriebsaggregat (2) verbindbar ist, wobei der erste Antriebsstrang (13) fest mit einem zweiten Antriebsaggregat (3) gekoppelt ist; und wobei während eines Umkoppelns des Doppelkupplungsgetriebes (10) von dem zweiten Antriebsaggregat (3) ein vorbestimmtes Antriebsmoment bereitgestellt wird.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuervorrichtung (5), die dazu ausgelegt ist, vor dem Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes (10) ein erstes Antriebsmoment zu ermitteln, das von dem ersten Antriebsaggregat (3) bereitgestellt wird, wobei das von dem zweiten Antriebsaggregat (3) bereitgestellte Antriebsmoment basierend auf dem ermittelten ersten Antriebsmoment eingestellt wird.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuervorrichtung (5), die ausgelegt ist, vor dem Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes (10) ein Abtriebsmoment zu ermitteln, das von dem ersten Antriebsaggregat (3) am Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes (10) bereitgestellt wird, wobei das von dem zweiten Antriebsaggregat (3) bereitgestellte Antriebsmoment basierend auf dem ermittelten Abtriebsmoment eingestellt wird.
Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuervorrichtung (5) ferner dazu ausgelegt ist, an dem zweiten Antriebsaggregat (3) ein Antriebsmoment einzustellen, das dem ermittelten ersten Antriebsmoment bzw. dem ermittelten Abtriebsmoment entspricht.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (5) ein Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes (10) nur dann freigibt, wenn das zweite Antriebsaggregat (3) ein Antriebsmoment bereitstellen kann, das dem ermittelten ersten Antriebsmoment von dem ersten Antriebsaggregat (3) bzw. dem ermittelten Abtriebsmoment entspricht.
Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (5) ferner dazu ausgelegt ist, das von dem zweiten Antriebsaggregat (3) bereitgestellte Antriebsmoment zu verringern, nachdem der das Umkoppeln des Doppelkupplungsgetriebes (10) abgeschlossen ist.
Kraftfahrzeug (6), mit: einem ersten Antriebsaggregat (2); einem zweiten Antriebsaggregat (3); und einer Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 6 wobei das zweite Antriebsaggregat (3) einen Elektromotor umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (6), mit den Schritten: Bereitstellen (S1) eines ersten Antriebsmoments durch ein erstes Antriebsaggregat (2) an einem der Antriebsstränge (13, 14) eines Doppelkupplungsgetriebes (10); Bereitstellen (S3) eines Übergangsmoments durch ein zweites Antriebsaggregat (3), das fest mit einem der Antriebsstränge (13, 14) des Doppelkupplungsgetriebes (10) gekoppelt ist; Umkoppeln (S4) des Doppelkupplungsgetriebes (10); und Bereitstellen (S5) eines zweiten Antriebsmoments durch das erste Antriebsaggregat (2) an einem der Antriebsstränge (13, 14) des Doppelkupplungsgetriebes (10).
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Schritt (S2) zum Ermitteln des ersten Antriebsmoments, wobei der Schritt (S3) zum Bereitstellen des Übergangsmoments ein Übergangsmoment durch das zweite Antriebsaggregat (3) bereitstellt, das dem ersten ermittelten Antriebsmoment entspricht.
Verfahren nach Anspruch nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Schritt (S3) zum Bereitstellen eines Übergangsmoments das bereitgestellte Übergangsmoment während des Umkoppelns basierend auf einem Fahrbefehl (50) angepasst wird.