DE102019203243A1

DE102019203243A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019203243A1
Application number: DE102019203243.5A
Authority: DE
Inventors: Dirk Morbitzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2020182571A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), und mit einem Getriebe (4), wobei der Verbrennungsmotor (2) an einen Eingang des Getriebes (4) gekoppelt ist, und wobei die elektrische Maschine (3) an einen Ausgang des Getriebes (4) zwischen das Getriebe (4) und einen Abtrieb (5) des Hybridfahrzeugs gekoppelt ist. Zur Ausführung einer Schaltung im Getriebe (4) wird ein zuvor geschlossenes Schaltelement (6) geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement (6) geschlossen, wobei hierzu in einer Überscheidungsphase der Schaltung, die einer Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht, eine Druckansteuerung (19) für das zu öffnende Schaltelement (6) unter Reduzierung des von dem zu öffnenden Schaltelement übertragbaren Moments (16) verringert und überschneidend hierzu eine Druckansteuerung (20) für das zu schließende Schaltelement (6) unter Erhöhung des von dem zu schließenden Schaltelement übertragbaren Moments (17) erhöht wird. Zur Ausführung der Schaltung im Getriebe (4) wird ein getriebeseitiges Differenzmoment (18a), welches von dem zu schließenden Schaltelement (6) in Richtung auf den Abtrieb (5) übertragen wird, über das von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) bereitstellte Moment (14) frühestens mit Beginn der Überscheidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase zumindest teilweise kompensiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 10 2004 031 572 A1 ist ein Hybridfahrzeug bekannt, dessen Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Verbrennungsmotor an einen Eingang des Getriebes gekoppelt ist, und wobei die elektrische Maschine an einen Ausgang des Getriebes zwischen das Getriebe und einen Abtrieb gekoppelt ist. Während eines Schaltvorgangs im Getriebe kann der Elektromotor zu einer Abtriebsunterstützung betrieben werden, wobei der Elektromotor insbesondere als Generator einsetzbar ist, der ein Bremsmoment bei einer Schaltung von einer höheren Schaltstufe in eine niedrigere Schaltstufe bewirkt.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei welchem der Verbrennungsmotor an den Eingang des Getriebes und die elektrische Maschine an den Ausgang des Getriebes zwischen das Getriebe und den Abtrieb gekoppelt ist, wobei zur Ausführung einer Schaltung im Getriebe mindestens ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und mindestens ein zuvor geöffnetes Schaltelement des Getriebes geschlossen wird, und zwar zeitlich parallel im Sinne einer Überschneidungsschaltung.
Bei Ausführung einer solchen Schaltung im Getriebe wird nach der Praxis vom Verbrennungsmotor ein Motoreingriff am Getriebeeingang bereitgestellt. Um einen solchen Motoreingriff bereitzustellen, müssen motorseitige Maßnahmen ergriffen werden, wie zum Beispiel eine Zündwinkelverstellung. Hierdurch können der Verbrauch des Verbrennungsmotors sowie dessen Emissionen erhöht werden. Dies ist von Nachteil.
Es besteht Bedarf an einem Verfahren sowie einem Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei welchem Verbrauchsnachteile und Emissionsnachteile vermieden werden können.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Zur Ausführung einer Schaltung im Getriebe wird ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement geschlossen, wobei hierzu in einer Überscheidungsphase der Schaltung, die einer Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht, eine Druckansteuerung für das zu öffnende Schaltelement unter Reduzierung des von dem zu öffnenden Schaltelement übertragbaren Moments verringert und überschneidend hierzu eine Druckansteuerung für das zu schließende Schaltelement unter Erhöhung des von dem zu schließenden Schaltelement übertragbaren Moments erhöht.
Zur Ausführung der Schaltung im Getriebe wird weiterhin ein getriebeseitiges Differenzmoment, welches von dem zu schließenden Schaltelement in Richtung auf den Abtrieb übertragen wird, über das von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb bereitstellte Moment frühestens mit Beginn der Überscheidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase zumindest teilweise kompensiert.
Mit der hier vorliegenden Erfindung können Schaltungen im Getriebe des Hybridfahrzeugs ohne Motoreingriff des Verbrennungsmotors durchgeführt werden. Hierzu wird das getriebeseitige Differenzmoment, welches insbesondere infolge beschleunigter Massenträgheiten des Getriebes während der Schaltungsausführung auftritt, über die elektrische Maschine am Abtrieb des Getriebes zumindest teilweise kompensiert. Abhängig von der auszuführenden Schaltung muss hierzu die elektrische Maschine motorisch oder generatorisch betrieben werden. Auf einen Eingriff über den Verbrennungsmotor kann verzichtet werden. Hierdurch können Verbrauchsvorteile und Emissionsvorteile realisiert werden.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung wird zur Ausführung einer Zug-Hoch-Schaltung im Getriebe vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein positives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt. Mit Beginn der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung ist das zu öffnende Schaltelement vollständig geöffnet und das zu schließende Schaltelement wird noch weiter geschlossen. Mit Beginn der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung wird von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs ein negatives, generatorisches Moment bereitstellt, um das getriebeseitige Differenzmoment zu kompensieren. Vorzugsweise wird von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs das generatorische Moment bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung bereitgestellt. Vorzugsweise wird vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung ein konstantes positives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt. Diese Weiterbildung der Erfindung erlaubt bei einer Zug-Hoch-Schaltung einen vorteilhaften verbrauchsoptimierten und emissionsoptimierten Betrieb des Hybridfahrzeugs.
Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Ausführung einer Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein negatives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt, wobei mit Beginn der Überschneidungsphase der Schub-Hoch-Schaltung von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs ein negatives, generatorisches Moment bereitstellt wird, um das getriebeseitige Differenzmoment zu kompensieren. Vorzugsweise wird von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs das negative, generatorische Moment bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Schub-Hoch-Schaltung bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung ein konstantes negatives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt. Diese Weiterbildung der Erfindung erlaubt bei Ausführung einer Schub-Hoch-Schaltung einen vorteilhaften verbrauchsoptimierten und emissionsoptimierten Betrieb des Hybridfahrzeugs.
Nach einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Ausführung einer Schub-Rück-Schaltung im Getriebe vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein negatives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt. Nach Beginn der Überschneidungsphase der Schub-Rück-Schaltung und vor Beginn der Drehzahlangleichsphase der Schub-Rück-Schaltung wird von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs ein positives, motorisches Moment bereitstellt, um das getriebeseitige Differenzmoment zu kompensieren.Vorzugsweise wird von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes bzw. am Abtrieb des Hybridfahrzeugs das positive, motorische Moment bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Schub-Rück-Schaltung bereitgestellt. Vorzugsweise wird vom Verbrennungsmotor vor, während und nach der Ausführung der Schub-Rück-Schaltung ein konstantes negatives Moment am Eingang des Getriebes bereitgestellt. Diese Weiterbildung der Erfindung erlaubt bei Ausführung einer Schub-Rück-Schaltung einen vorteilhaften verbrauchsoptimierten und emissionsoptimierten Betrieb des Hybridfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 11 definiert. Das Steuergerät ist eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines Hybridfahrzeugs; und
2 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Ausführung einer Zug-Hoch-Schaltung;
3 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Ausführung einer Schub-Hoch-Schaltung.
4 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Ausführung einer Schub-Rück-Schaltung.

1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Hybridfahrzeugs. Das Hybridfahrzeug verfügt über ein Antriebsaggregat 1, welches einen Verbrennungsmotor 2 und eine elektrische Maschine 3 umfasst. Ferner verfügt das Hybridfahrzeug über ein Getriebe 4 und einen Abtrieb 5. Der Verbrennungsmotor 2 des Antriebsaggregats 1 ist an einen Eingang des Getriebes 4 gekoppelt. Die elektrische Maschine 3 des Antriebsaggregats 1 ist an einen Ausgang des Getriebes 4 zwischen das Getriebe 4 und den Abtrieb 5 gekoppelt.
Das Getriebe 4 umfasst mehrere Schaltelemente 6, von denen in 1 ein Schaltelement 6 exemplarisch gezeigt ist. Bei den Schaltelementen 6 kann es sich um Kupplungen oder Bremsen oder dergleichen handeln. Zur Ausführung einer Schaltung und damit eines Gangwechsels im Getriebe 4 wird ein zuvor geschlossenes Schaltelement 6 geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement 6 geschlossen.
1 zeigt weiterhin einen elektrischen Energiespeicher 7 des Hybridfahrzeugs, der mit der elektrischen Maschine 3 zusammenwirkt. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 wird der elektrische Energiespeicher 7 stärker entladen. Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 3 wird der elektrische Energiespeicher 7 stärker entladen.
Ferner zeigt 1 ein zwischen den Verbrennungsmotor 2 und den Eingang des Getriebes 4 geschaltetes Anfahrelement 8, welches in 1 als Wandler ausgeführt ist. Dieses Anfahrelement 8 ist optional. Als Anfahrelement kann auch ein getriebeinternes Schaltelement des Getriebes 4 genutzt werden.
Der Betrieb des Getriebes 4 wird von einem Getriebesteuergerät 9 gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 2 wird von einem Motorsteuergerät 10 und der Betrieb der elektrischen Maschine 3 von einem Hybridsteuergerät 11 gesteuert und/oder geregelt. Hierzu tauschen gemäß der gestrichelten Pfeile der 1 die Steuergeräte 9, 10 und 11 untereinander sowie mit den zu steuernden und/oder zu regelnden Komponenten des Hybridfahrzeugs Daten aus. Es ist möglich, dass das Hybridsteuergerät 11 in das Getriebesteuergerät 9 integriert ist.
Um nun im Getriebe 4 eine Schaltung von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang durchzuführen, wird, wie oben bereits ausgeführt, im Getriebe 4 ein zuvor geschlossenes Schaltelement 6 geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement 6 geschlossen. Hierzu wird in einer Überschneidungsphase der Schaltung, die einer Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht und einer Befüllphase der Schaltung folgt, eine Druckansteuerung für das zu öffnende Schaltelement 6 unter Reduzierung des von dem zu öffnenden Schaltelement 6 übertragbaren Moments verringert. Überschneidend hierzu wird eine Druckansteuerung für das zu schließende Schaltelement 6 und der Erhöhung des vom zu schließenden Schaltelement 6 übertragbaren Moments erhöht.
Ein bei Ausführung der Schaltung im Getriebe 4 anfallendes getriebeseitiges Differenzmoment, welches von dem bei Ausführung der Schaltung zu schließenden Schaltelement 6 in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragen wird, wird über ein von der elektrischen Maschine 3 am Abtrieb 5 und damit am Ausgang des Getriebes 4 bereitgeselltes Moment zumindest teilweise derart kompensiert, dass zur Schaltungsausführung vom Verbrennungsmotor 2 am Eingang des Getriebes 4 kein Motoreingriff bereitgestellt werden muss.
Das Moment, welches die elektrische Maschine 3 hierzu am Ausgang des Getriebes 4 und damit Abtrieb 5 bereitstellt, kann ein generatorisches oder motorisches Moment sein und wird frühestens mit Beginn der Überschneidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase von der elektrischen Maschine 3 am Ausgang des Getriebes 4 und damit Abtrieb 5 bereitgestellt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann demnach auf einen Eingriff des Verbrennungsmotors 2, der zu Verbrauchsnachteilen und Emissionsnachteilen führt, verzichtet werden.
Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2, 3 und 4 für unterschiedliche Schaltungstypen beschrieben, wobei in 2, 3 und 4 über Zeit t jeweils mehrere Kurvenverläufe gezeigt sind.
So zeigt der Kurvenverlauf 12 eine sich bei Schaltungsausführung ausbildende Drehzahl. Die Kurvenverläufe 13, 14, 15, 16 und 17 visualisieren Momentverläufe, nämlich der Kurvenverlauf 13 ein Moment des Verbrennungsmotors 2, ein Kurvenverlauf 14 ein Moment der elektrischen Maschine 3, ein Kurvenverlauf 15 ein Moment des Abtriebs 5, ein Kurvenverlauf 16 ein von dem für den Gangwechsel zu öffnenden Schaltelement 6 übertragenes Moment und der Kurvenverlauf 17 ein von dem für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelement 6 übertragenes Moment. Die Kurvenverläufe 19 und 20 zeigen Druckansteuerungen, nämlich der Kurvenverlauf 19 die Druckansteuerung für das für die Ausführung der Schaltung zu öffnende Schaltelement und der Kurvenverlauf 20 die Druckansteuerung für das für die Schaltung zu schließende Schaltelement.
2 visualisiert die obigen Kurvenverläufe für die Ausführung einer Zug-Hoch-Schaltung im Getriebe 4. In 2 ist im Getriebe 4 vor dem Zeitpunkt t1 im Getriebe 4 der Ist-Gang der auszuführenden Zug-Hoch-Schaltung eingelegt, wobei dieser Ist-Gang für die auszuführende Zug-Hoch-Schaltung ausgelegt und ein Ziel-Gang eingelegt werden soll. Dieser Ziel-Gang der auszuführenden Zug-Hoch-Schaltung ist zum Zeitpunkt t4 eingelegt. Die Zug-Hoch-Schaltung wird demnach zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 ausgeführt, wobei die Schaltungsausführung zum Zeitpunkt t1 beginnt und zum Zeitpunkt t4 endet.
Bei der Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung im Getriebe 4 wird vom Verbrennungsmotor 2 gemäß dem Kurvenverlauf 13 vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein positives Moment am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellt. Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Zug-Hoch-Schaltung, wobei zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 zunächst während einer sogenannten Befüllphase der Zug-Hoch-Schaltung die Druckansteuerung 19 für das zu öffnende Schaltelement 6 reduziert und die Druckansteuerung 20 für das zu schließende Schaltelement erhöht wird. Mit Abschluss der Befüllphase zum Zeitpunkt t2 überträgt gemäß dem Kurvenverlauf 16 das für die Zug-Hoch-Schaltung zu öffnende Schaltelement noch das volle Moment des Verbrennungsmotors 2, wohingegen zum Zeitpunkt t2 das für die Zug-Hoch-Schaltung zu schließende Schaltelement gemäß dem Kurvenverlauf 17 gerade noch kein Moment überträgt.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t2 wird die Übertragungsfähigkeit des für die Schaltung zu schließenden Schaltelements gemäß der Druckansteuerung 20 erhöht, und zwar vorzugsweise entlang einer linearen Rampe, sodass sich gemäß dem Kurvenverlauf 17 das von dem zu schließenden Schaltelement übertragene Moment erhöht, wobei zeitlich parallel bzw. überschneidend hierzu die Druckansteuerung 19 für das für die Schaltung zu öffnende Schaltelement 6 reduziert wird, sodass sich gemäß dem Kurvenverlauf 16 zeitlich parallel bzw. überschneidend das von dem zu öffnende Schaltelement übertragene Element 16 reduziert. Zum Zeitpunkt t3 ist die Überschneidungsphase, die der Befüllphase folgt und mit dem Zeitpunkt t2 beginnt, abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt t3 ist gemäß der Druckansteuerung 19 das für die Schaltung zu öffnende Schaltelement 6 vollständig geöffnet, sodass dasselbe gemäß dem Kurvenverlauf 16 beginnend mit dem Zeitpunkt t3 kein Moment mehr überträgt.
Mit dem Zeitpunkt t3 beginnt eine Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung, wobei in dieser Drehzahlangleichsphase gemäß dem Kurvenverlauf 20 die Druckansteuerung für das zu schließende Schaltelement zunächst weiter erhöht wird, sodass sich gemäß dem Kurvenverlauf 17 auch das von dem zu schließenden Schaltelement übertragene Moment erhöht. Dieses vom zu schließenden Schaltelement übertragene Differenzmoment 18a bildet sich infolge beschleunigter Massenträgheiten im Getriebe 4 aus. Dann, wenn die hier vorliegende Erfindung nicht genutzt werden würde, würde dies zu einer Erhöhung des Moments 15 am Abtrieb 5 führen (siehe Differenzmoment 18b des Abtriebs). Um nun das Differenzmoment 18a, 18b zu kompensieren, wird zur Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung im Getriebe 4 am Ausgang des Getriebes 4 und damit am Abtrieb 5 über die elektrische Maschine 3 gemäß dem Kurvenverlauf 14 ein Moment bereitgestellt, wobei es sich bei diesem Moment bei Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung um ein negatives, generatorisches Kompensationsmoment 18c handelt. Dieses gemäß dem Kurvenverlauf 14 am Ausgang des Getriebes 4 bereitgestellte generatorische Moment 14 der elektrischen Maschine 3 kompensiert die Momentüberhöhung 18a, die von dem zuschaltenden bzw. zu schließenden Schaltelement 6 übertragen wird, sodass sich die Momentüberhöhung 18b am Moment 15, welches am Abtrieb 5 anliegt, nicht ausbildet.
Während der Drehzahlangleichsphase bleibt das Moment 15 am Abtrieb 5 nahezu konstant. Während der Überschneidungsphase zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 reduziert sich gangwechselbedingt betragsmäßig das Zugmoment 15 am Abtrieb 5.
Das von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellte Moment 14 wird von der elektrischen Maschine 3 bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase, also bis zum Zeitpunkt t4 bereitgestellt.
Das vom Verbrennungsmotor 2 am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellte Moment ist gemäß dem Kurvenverlauf 13 konstant bzw. in etwa konstant. Auf einen Motoreingriff des Verbrennungsmotors 2 wird demnach verzichtet. Ein getriebeseitiger Momentüberschuss wird über die generatorisch betriebene elektrische Maschine 3 kompensiert. Höhe und Dauer des von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellten Bremsmoments variieren nach Gangsprung und Schaltungsdauer der Zug-Hoch-Schaltung. Der Verbrennungsmotor 2 kann während der Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung in seinem aktuellen Betriebspunkt weiter betrieben werden. Auf einen Motoreingriff, der zu Verbrauchsnachteilen und Emissionsnachteilen führt, kann verzichtet werden. Das Bremsmoment der elektrischen Maschine 3 kann genutzt werden, um den elektrischen Energiespeicher 7 stärker aufzuladen.
Bei Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung der 2 beginnt das Bereitstellen des generatorischen Moments der elektrischen Maschine 3 am Ausgang des Getriebes 4 und damit am Abtrieb 5 mit dem Ende der Überschneidungsphase und damit mit dem Beginn der Drehzahlangleichsphase zum Zeitpunkt t3 und dauert bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase bis zum Zeitpunkt t4 an.
Steuerungsseitig wird das Aufbauen des generatorischen Moments 14 durch die elektrische Maschine 3 durch das vollständige Absenken der Druckansteuerung 19 für das zu öffnende Schaltelement zum Zeitpunkt t3 ausgelöst. Dieses generatorische Moment 14 der elektrischen Maschine 3 bleibt bis zum Zeitpunkt t4 am Ausgang des Getriebes 4 wirksam, wobei das Moment 14 zum Zeitpunkt t4 abgebaut wird, nämlich dann, wenn der Drehzahlangleich abgeschlossen ist und der Drehzahlverlauf 12 die Synchrondrehzahl des Ziel-Gangs erreicht hat.
3 zeigt die obigen Kurvenverläufe 12 bis 20 für den Fall der Ausführung einer Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe 4. Die Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 entsprechen den oben beschriebenen Zeitpunkten. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 erstreckt sich demnach die Befüllphase der Schaltung, hier der Schub-Hoch-Schaltung. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erstreckt sich die Überschneidungsphase der Schub-Hoch-Schaltung. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 erstreckt sich die Drehzahlangleichsphase der Schub-Hoch-Schaltung. Die Darstellung der 3 unterscheidet sich von der Darstellung der 2, 4 dadurch, dass für das von der elektrischen Maschine 3 am Abtrieb des Getriebes 4 bereitgestellte Moment 14 ein eigener Nullpunkt aufgetragen ist, wohingegen die Momente 13, 15, 16 und 17 bezogen auf einen gemeinsamen Nullpunkt aufgetragen sind.
Zur Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe 4 wird vom Verbrennungsmotor 2 gemäß dem Momentverlauf 13 vor, während und nach Ausführung der Schaltung ein negatives Moment am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellt. In 3 ist gezeigt, dass bei Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe 4 zur Kompensation des getriebeseitigen, dynamischen Momentüberschusses 18a, der gemäß dem Kurvenverlauf 17 von dem für den Gangwechsel zu schließenden Schaltelement des Getriebes 4 in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragen wird, von der elektrischen Maschine am Ausgang des Getriebes 4 das generatorische Moment 14 bereitgestellt wird, und zwar bereits beginnend mit dem Zeitpunkt t2, also mit Beginn der Überschneidungsphase.
Während also in 2 zur Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung der steuerungsseitige Auslöser für das Aufbauen des generatorischen Moments 14 der elektrischen Maschine 3 die vollständige Druckabsenkung für das zu öffnende Schaltelement des Getriebes war, ist in 3 bei der Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung der steuerungsseitige Auslöser für das Aufbauen des generatorischen Moments 14 der elektrischen Maschine 3 der Beginn der Überschneidungsphase, also die Erhöhung der Druckansteuerung 20 für das zu schließende Schaltelement, die mit Ende der Befüllphase beginnt.
Gemäß 3 bleibt auch bei Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe 4 das negative, generatorische Moment 14 der elektrischen Maschine 3 bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase am Ausgang des Getriebes 4 und damit am Abtrieb 5 wirksam, also bis Abschluss der Drehzahlangleichsphase zum Zeitpunkt t4, bis also die Drehzahl 12 die Synchrondrehzahl des Ziel-Gangs erreicht hat.
Vom Verbrennungsmotor 2 wird vor, während und nach der Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung ein konstantes oder in etwa konstantes negatives Moment 13 am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellt. Es erfolgt kein Motoreingriff des Verbrennungsmotors 2, der Verbrauchsnachteile und/oder Emissionsnachteile hätte.
Bei der unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Schub-Hoch-Schaltung hat das von dem schließenden Schaltelement 6 übertragene Moment 17 bei positiver Differenzdrehzahl zur Synchrondrehzahl des Ziel-Gangs eine Momenterhöhung 18a zur Folge, die sich als Momenterhöhung 18b am Moment 15 des Abtriebs 5 ausbilden würde, wenn der erfindungsgemäße Eingriff der elektrischen Maschine 3 gemäß dem Kurvenverlauf 14 nicht erfolgen würde. Dies könnte zu ungewollten Lastwechselreaktionen führen. Erfindungsgemäß wird jedoch die Momentüberhöhung 18b am Abtrieb 5 durch das generatorische Kompensationsmoment 18c der elektrischen Maschine 3 verhindert. Lastwechselreaktionen können so nicht auftreten. Das Bremsmoment 14 der elektrischen Maschine 3 kann zur Rekuperation genutzt werden, also zur stärkeren Aufladung des elektrischen Energiespeichers 7. Während der Drehzahlangleichsphase bleibt das Moment 15 am Abtrieb 5 nahezu konstant. Während der Überschneidungsphase zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 reduziert sich gangwechselbedingt betragsmäßig das Schubmoment 15 am Abtrieb 5.
Die Erfindung kann vorteilhaft auch bei Ausführung einer Schub-Rück-Schaltung im Getriebe 4 genutzt werden, wobei 4 die Kurvenverläufe 12 für den Fall einer Schub-Rück-Schaltung im Getriebe 4 zeigt. Die Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 entsprechen dabei wiederum den Zeitpunkten der 2 und 3, die Zeitpunkt t1 und t2 definieren also eine Befüllphase der jeweiligen Schaltung, die Zeitpunkte t2 und t3 eine Überschneidungsphase der jeweiligen Schaltung und die Zeitpunkte t3 und t4 eine Drehzahlangleichsphase der jeweiligen Schaltung.
Bei Ausführung der Schub-Rück-Schaltung im Getriebe 4 wird gemäß dem Signalverlauf 13 vom Verbrennungsmotor 2 vor, während und nach der Schaltungsausführung ein generatorisches Schubmoment am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellt. Mit Beginn der Überschneidungsphase zum Zeitpunkt t2 beginnt gemäß dem Signalverlauf 17 das zu schließende Schaltelement Moment zu übertragen, zeitlich parallel hierzu wird gemäß der Druckansteuerung 19 die Übertragungsfähigkeit des zu öffnenden Schaltelements 6 reduziert, sodass sich das von dem zu öffnenden Schaltelement übertragene Moment 16 reduziert. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3, also nach Beginn der Überschneidungsphase zum Zeitpunkt t2 und vor Beginn der Drehzahlangleichsphase zum Zeitpunkt t3, wird das von dem zu öffnenden Schaltelement übertragene Moment 16 auf Null reduziert wird, wobei anschließend hieran gemäß dem Kurvenverlauf 14 das von der elektrischen Maschine 3 am Ausgang des Getriebes 4 bereitgestellte Moment 14 aufgebaut wird, wobei es sich bei diesem Moment 14 gemäß 4 bei Ausführung der Schub-Rück-Schaltung um ein positives, motorisches Moment 14 handelt. Dieses Moment 14 dient wiederum als Kompensationsmoment 18c für ein getriebeseitiges, vom zu schließenden Schaltelement in Richtung auf den Abtrieb 5 übertragenes, hier reduzierendes Differenzmoment 18a.
Der steuerungsseitige Auslöser zum Aufbauen dieses positiven, motorischen Moments über die elektrische Maschine 3 am Ausgang des Getriebes 4 ist demnach die vollständige Druckabsenkung in der Druckansteuerung 19 des zu öffnenden Schaltelements. Das positive, motorische Moment 14 der elektrischen Maschine 3 bleibt solange am Ausgang des Getriebes 4 und damit am Abtrieb wirksam, bis zum Zeitpunkt t4 die Drehzahlausgleichsphase beendet ist, bis also die Synchrondrehzahl des Ziel-Gangs erreicht wurde. Bei Ausführung der Schub-Rück-Schaltung wird das getriebeseitige Differenzmoment 18a, welches die zu schließende Kupplung gemäß dem Kurvenverlauf 17 überträgt, durch das positive, motorische Moment der elektrischen Maschine kompensiert. Während der Drehzahlangleichsphase bleibt das Moment 15 am Abtrieb 5 nahezu konstant. Während der Überschneidungsphase zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erhöht sich jedoch gangwechselbedingt betragsmäßig das Schubmoment 15 am Abtrieb 5.
Bei Ausführung der Schub-Rück-Schaltung ist das vom Verbrennungsmotor 2 am Eingang des Getriebes 4 bereitgestellte Schubmoment 13 wiederum konstant bzw. in etwa konstant.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, das Verfahren, welches oben beschrieben wurde, steuerungsseitig auszuführen.
Zur Ausführung einer Schaltung steuert das Steuergerät im Getriebe 4 ein zuvor geschlossenes Schaltelement 6 zum Öffnen und ein zuvor geöffnetes Schaltelement 6 zum Schließen an. Hierzu verringert das Steuergerät in einer Überschneidungsphase der Schaltung, die der Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht, die Druckansteuerung 19 für das zu öffnende Schaltelement unter Reduzierung des von demselben übertragbaren Moments 16 und erhöht überschneidend hierzu die Druckansteuerung 20 für das zu schließende Schaltelement und der Erhöhung des von demselben übertragbaren Moments 17. Dabei steuert das Steuergerät zur Ausführung der Schaltung im Getriebe 4 die elektrische Maschine 3 derart an, dass über das von der elektrischen Maschine 3 am Abtrieb 5 bzw. am Ausgang des Getriebes 4 bereitgestellte Moment 14 das getriebeseitige Differenzmoment der Schaltung zumindest teilweise kompensiert, und zwar frühestens mit Beginn der Überschneidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase der auszuführenden Schaltung.
Das erfindungsgemäße Steuergerät verfügt über hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen, Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit Hydraulikkomponenten, die der Ansteuerung der Schaltelemente 6 des Getriebes 4 dienen. Zu den hardwareseitigen Baugruppen zählen weiterhin ein Speicher zur Datenspeicherung und ein Prozessor zur Datenverarbeitung. Zu den softwareseitigen Baugruppen zählen Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät, welches das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, kann es sich um das Getriebesteuergerät 9 oder auch um das Hybridsteuergerät 11 handeln. Ferner können die steuerungsseitigen Aufgaben des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf mehrere Steuergeräte verteilt sein. Übernimmt zum Beispiel das Getriebesteuergerät 9 die steuerungsseitige Ausführung des Verfahrens, so kommuniziert dasselbe mit der elektrischen Maschine 3 über das Hybridsteuergerät 11. Übernimmt das Hybridsteuergerät 11 die steuerungsseitige Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, so kommuniziert dasselbe mit dem Getriebe 4 über das Getriebesteuergerät 9.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Verbrennungsmotor
3: elektrische Maschine
4: Getriebe
5: Abtrieb
6: Schaltelement
7: elektrischer Energiespeicher
8: Anfahrelement
9: Getriebesteuergerät
10: Motorsteuergerät
11: Hybridsteuergerät
12: Drehzahl
13: Moment Verbrennungsmotor
14: Moment elektrische Maschine
15: Moment Abtrieb
16: Moment öffnendes Schaltelement
17: Moment schließendes Schaltelement
18a: Differenzmoment schließendes Schaltelement
18b: Differenzmoment Abtrieb
18c: Kompensationsmoment elektrische Maschine
19: Druckansteuerung öffnendes Schaltelement
20: Druckansteuerung schließendes Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004031572 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), und mit einem Getriebe (4), wobei der Verbrennungsmotor (2) an einen Eingang des Getriebes (4) gekoppelt ist, und wobei die elektrische Maschine (3) an einen Ausgang des Getriebes (4) zwischen das Getriebe (4) und einen Abtrieb (5) des Hybridfahrzeugs gekoppelt ist, wobei bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe (4) die elektrische Maschine (3) zur Unterstützung des Abtriebs (5) genutzt wird, indem von der elektrischen Maschine (3) bei Ausführung einer Schaltung am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) ein Moment (14) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung der Schaltung im Getriebe (4) ein zuvor geschlossenes Schaltelement (6) geöffnet und ein zuvor geöffnetes Schaltelement (6) geschlossen wird, wobei hierzu in einer Überscheidungsphase der Schaltung, die einer Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht, eine Druckansteuerung (19) für das zu öffnende Schaltelement (6) unter Reduzierung des von dem zu öffnenden Schaltelement übertragbaren Moments (16) verringert und überschneidend hierzu eine Druckansteuerung (20) für das zu schließende Schaltelement (6) unter Erhöhung des von dem zu schließenden Schaltelement übertragbaren Moments (17) erhöht wird, zur Ausführung der Schaltung im Getriebe (4) ein getriebeseitiges Differenzmoment (18a), welches von dem zu schließenden Schaltelement (6) in Richtung auf den Abtrieb (5) übertragen wird, über das von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) bereitstellte Moment (14) frühestens mit Beginn der Überscheidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase zumindest teilweise kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung einer Zug-Hoch-Schaltung im Getriebe (4) vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein positives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird, mit Beginn der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung das zu öffnende Schaltelement (6) vollständig geöffnet ist und das zu schließende Schaltelement (6) noch weiter geschlossen wird, mit Beginn der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) ein negatives, generatorisches Moment (14) bereitstellt wird, um das getriebeseitige Differenzmoment (18a) zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) das generatorische Moment (14) bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Zug-Hoch-Schaltung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Zug-Hoch-Schaltung ein konstantes oder in etwa konstantes positives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung einer Schub-Hoch-Schaltung im Getriebe (4) vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein negatives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird, mit Beginn der Überschneidungsphase der Schub-Hoch-Schaltung von der elektrischen Maschine (2) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) ein negatives, generatorisches Moment (14) bereitstellt wird, um das getriebeseitige Differenzmoment (18a) zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) das negative, generatorische Moment (14) bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Schub-Hoch-Schaltung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Schub-Hoch-Schaltung ein konstantes oder in etwa konstantes negatives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausführung einer Schub-Rück-Schaltung im Getriebe (4) vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Schaltung ein negatives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird, nach Beginn der Überschneidungsphase der Schub-Rück-Schaltung und vor Beginn der Drehzahlangleichsphase der Schub-Rück-Schaltung von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) ein positives, motorisches Moment (14) bereitstellt wird, um das getriebeseitige Differenzmoment (18a) zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) das positive, motorische Moment (14) bis zum Ende der Drehzahlangleichsphase der Schub-Rück-Schaltung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vom Verbrennungsmotor (2) vor, während und nach der Ausführung der Schub-Rück-Schaltung ein konstantes oder in etwa konstantes negatives Moment (13) am Eingang des Getriebes (4) bereitgestellt wird.
Steuergerät zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (2) und eine elektrische Maschine (3) aufweisenden Antriebsaggregat (1), mit einem mehrere Schaltelemente aufweisenden Getriebe (4), wobei der Verbrennungsmotor (2) an einen Eingang des Getriebes (4) gekoppelt ist, und wobei die elektrische Maschine (3) an einen Ausgang des Getriebes (4) zwischen das Getriebe (4) und einen Abtrieb (5) gekoppelt ist, wobei das Steuergerät bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe (4) die elektrische Maschine (3) zur Unterstützung des Abtriebs (5) derart ansteuert, dass die elektrische Maschine (3) bei Ausführung einer Schaltung am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) ein Moment (14) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät zur Ausführung der Schaltung im Getriebe (4) ein zuvor geschlossenes Schaltelement (6) zum Öffnen und ein zuvor geöffnetes Schaltelement (6) zum Schließen ansteuert, wobei das Steuergerät hierzu in einer Überscheidungsphase der Schaltung, die einer Drehzahlangleichsphase der Schaltung vorausgeht, eine Druckansteuerung (19) für das zu öffnende Schaltelement (6) unter Reduzierung des von dem zu öffnenden Schaltelement (6) übertragbaren Moments (16) verringert und überschneidend hierzu eine Druckansteuerung (20) für das zu schließende Schaltelement (6) unter Erhöhung des von dem zu schließenden Schaltelement (6) übertragbaren Moments (17) erhöht, das Steuergerät zur Ausführung der Schaltung im Getriebe (4) die elektrische Maschine (3) derart ansteuert, dass über das von der elektrischen Maschine (3) am Ausgang des Getriebes (4) bzw. am Abtrieb (5) bereitstellte Moment (14) ein getriebeseitiges Differenzmoment (18a), welches von dem zu schließenden Schaltelement (6) in Richtung auf den Abtrieb (5) übertragbar ist, frühestens mit Beginn der Überscheidungsphase und spätestens mit Beginn der Drehzahlangleichsphase zumindest teilweise kompensiert.
Steuergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 steuerungsseitig auszuführen.