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Title:
METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING A DRIVETRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/108304
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for operating a drivetrain of a hybrid vehicle, wherein the drivetrain has multiple drive assemblies (1, 2), a gearbox (3) and an output (4), wherein a first drive assembly (1), namely an internal combustion engine, acts on a first gearbox shaft (6), wherein a second drive assembly (2), namely an electric machine, acts on a second gearbox shaft (7), wherein the gearbox (3) comprises shift elements (9) and a planetary gear set (5), wherein, in at least one gear ratio of the gearbox (3), said gearbox is operated in power-split fashion. In at least one gear ratio of the gearbox (3) in which said gearbox is operated in power-split fashion, the electric machine (2) is operated with rotational speed regulation, namely such that, in a backup operating mode of the electric machine (2), the rotational speed of the electric machine (2) is regulated to zero or close to zero, that, in a generator operating mode of the electric machine (2), the rotational speed of the electric machine (2) in a first direction of rotation is regulated to a value higher than zero or higher than approximately zero, and that, in a motor operating mode of the electric machine (2), the rotational speed of the electric machine (2) in a second direction of rotation is regulated to a value higher than zero or higher than approximately zero.

Inventors:
ARZNER MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/078436
Publication Date:
June 29, 2017
Filing Date:
November 22, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60K6/445; B60K6/365; B60K6/547; B60W10/02; B60W10/08; B60W10/11
Foreign References:
DE102006006327A12007-08-16
EP0710787A21996-05-08
DE10152472A12003-05-08
US20080236912A12008-10-02
DE102012201377A12013-08-01
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang mehrere Antriebsaggregate (1 , 2), ein Getriebe (3) und einen Abtrieb (4) aufweist, wobei ein erstes Antriebsaggregat (1 ), nämlich ein Verbrennungsmotor, auf eine erste Getriebewelle (6) einwirkt, wobei ein zweites Antriebsaggregat (2), nämlich eine elektrische Maschine, auf eine zweite Getriebewelle (7) einwirkt, wobei das Getriebe (3) Schaltelemente (9) und ein Planetengetriebe (5) umfasst, wobei in mindestens einem Gang des Getriebes (3) dasselbe leistungsverzweigt betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Gang des Getriebes (3), in welchem dasselbe leistungsverzweigt betrieben wird, die elektrische Maschine (2) drehzahlgeregelt betrieben wird, nämlich derart, dass

in einem Stützbetrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf Null oder annähernd Null geregelt wird,

in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer ersten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird,

in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer zweiten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem oder jedem Gang des Getriebes (3), in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) stufenlos erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem oder jedem Gang des Getriebes (3), in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) abgestuft erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine (2) unter Bereitstellung virtueller Gänge auf steuerungsseitig vorgegebene Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine (2) und der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren nicht-leistungsverzweigten Gängen des Getriebes (3) das Planetengetriebe (5) unter Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor (1 ) und elektrischer Maschine (2) vorzugsweise im Blockumlauf betreiben wird, und dass in dem oder jedem leistungsverzweigten Gang die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor (1) und elektrischer Maschine (2) aufgehoben wird.

6. Steuerungseinrichtung (11 ) zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang mehrere Antriebsaggregate (1 , 2), ein Getriebe (3) und einen Abtrieb (4) aufweist, wobei ein erstes Antriebsaggregat (1), nämlich ein Verbrennungsmotor, auf eine erste Getriebewelle (6) einwirkt, wobei ein zweites Antriebsaggregat (2), nämlich eine elektrische Maschine, auf eine zweite Getriebewelle (7) einwirkt, wobei das Getriebe (3) Schaltelemente (9) und ein Planetengetriebe (5) umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung (11) in mindestens einem Gang des Getriebes (3) dasselbe zum leistungsverzweigten Betreib ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11 ) in mindestens einem Gang des Getriebes (3), in welchem dieselbe das Getriebe zum leistungsverzweigten Betreib ansteuert, die elektrische Maschine (2) drehzahlgeregelt betreibt, nämlich derart, dass

die Steuerungseinrichtung (11 ) in einem Stützbetrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) auf Null oder annähernd Null regelt,

die Steuerungseinrichtung (11 ) in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer ersten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null regelt, die Steuerungseinrichtung (11 ) in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine (2) die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) in einer zweiten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null regelt.

7. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in dem oder jedem Gang des Getriebes (3), in welchem die- selbe das Getriebe (3) zum leistungsverzweigten Betreib ansteuert, die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) stufenlos regelt.

8. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in dem oder jedem Gang des Getriebes (3), in welchem dieselbe das Getriebe (3) zum leistungsverzweigten Betreib ansteuert, die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) abgestuft regelt.

9. Steuerungseinrichtung nach einem der Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) unter Bereitstellung virtueller Gänge auf steuerungsseitig vorgegebene Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine (2) und der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1 ) regelt.

10. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11 ) in mehreren Gängen des Getriebes (3) zur Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor (1) und elektrischer Maschine (2) in einem nicht-leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes (3) das Getriebe (3) derart ansteuert, dass das Planetengetriebe (5) vorzugsweise im Blockumlauf betreiben wird, und wobei die Steuerungseinrichtung (11 ) in dem oder jedem Gang, in welchem das Getriebe (3) leistungsverzweigt betrieben wird, das Getriebe (3) derart ansteuert, dass die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor (1 ) und elektrischer Maschine (2) aufgehoben wird.

Description:
Verfahren und Steuerunqseinrichtunq zum Betreiben eines Antriebsstranqs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs.

Antriebsstränge von Hybridfahrzeugen umfassen mehrere Antriebsaggregate, nämlich ein als Verbrennungsmotor ausgebildetes erstes Antriebsaggregat und ein als elektrische Maschine ausgebildetes zweites Antriebsaggregat, ein Getriebe und einen Abtrieb. Bei einem derartigen Antriebsstrang kann das erste Antriebsaggregat auf eine erste Getriebewelle des Getriebes und das zweite Antriebsaggregat auf eine zweite, andere Getriebewelle des Getriebes einwirken. Bei der ersten Getriebewelle, auf welche der Verbrennungsmotor wirkt, handelt es sich dann vorzugweise um eine Getriebeeingangswelle. Bei der zweiten Getriebewelle, auf weiche die elektrische Maschine wirkt, handelt es sich dann vorzugweise um eine getriebeinterne Welle.

Das Getriebe des Antriebsstrangs umfasst mehrere Schaltelemente, die als reibschlüssige Schaltelemente und/oder formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein können. Ferner umfasst das Getriebe des Antriebsstrangs ein Planetengetriebe. Bei aus der Praxis bekannten Getrieben wird in mehreren nicht-leistungsverzweigten Gängen des Getriebes das Getriebe unter Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine betrieben, wobei in mindestens einem Gang des Getriebes die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine aufgehoben wird. Dann, wenn das Getriebe unter Aufhebung der Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine betrieben wird, wird bei aus der Praxis bekannten Getrieben die elektrische Maschine typischerweise durch Schließen eines Schaltelements gehäusefest angebunden und festgebremst. Es ist dann kein hybrider Fahrbetrieb mehr möglich. Alternativ kann das Getriebe dann, wenn die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine aufgehoben wird, auch leistungsverzweigt betrieben werden, wobei dann die elektrische Maschine nicht gehäusefest angebunden wird sondern vielmehr die elektrische Maschine bei einer Drehzahl von Null eine Drehmomentabstützfunktion übernimmt. Aus der DE 10 2012 201 377 A1 ist ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen bekannt. Aus diesem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dass in einem Gang des Getriebes, nämlich im höchsten Gang des Getriebes, eine elektrische Maschine durch Schließen eines Schaltelements des Getriebes gehäusefest angebunden wird. In diesem Gang wird dann die Drehzahl der elektrischen Maschine durch Schließen eines Schaltelements und durch gehäusefestes Ankoppeln des Rotors der elektrischen Maschine auf Null abgebremst, sodass dann kein hybrider Fahrbetrieb mehr möglich ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit Hilfe derer ein erweiterter Betrieb des Antriebsstrangs möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird in mindestens einem Gang des Getriebes, vorzugsweise in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die elektrische Maschine drehzahlgeregelt betrieben, nämlich derart, dass in einem Stützbetrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine auf Null oder annähernd Null geregelt wird, dass in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine in einer ersten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird, und dass in einem motorischen Betrieb der elektrischen Maschine die Drehzahl der elektrischen Maschine in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder größer als annähernd Null geregelt wird.

Eine Drehzahl von annähernd Null bedeutet, dass dieselbe maximal 2% von der Nenndrehzahl der elektrischen Maschine beträgt. Beträgt die Nenndrehzahl der elektrischen Maschine beispielsweise 11.000 Umdrehungen pro Minute, so ist eine Drehzahl von 220 Umdrehungen pro Minute als annähernd Null zu betrachten. Bevorzugt ist dabei eine Drehzahl von mindestens 50 Umdrehungen pro Minute als annähernd Null anzusehen, besonders bevorzugt eine Drehzahl von mindestens 20 Umdrehungen pro Minute. Bei einer Drehzahl von annähernd Null liegt die Drehzahl daher bevorzugt also im Drehzahlbereich 0±50, bevorzugt 0±20 Umdrehungen pro Minute, mit der Maßgabe dass der Betrag der Hälfte dieses Drehzahlbereichs maximal 2% der Nenndrehzahl der elektrischen Maschine ausmacht.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes, also dann, wenn keine Drehzahlgleichheit zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor besteht und die elektrische Maschine nicht gehäusefest angebunden ist, den Arbeitsbereich der elektrischen Maschine und damit den Funktionsbereich des Getriebes zu erweitern.

So ist es im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes erfindungsgemäß nicht nur möglich, die elektrische Maschine in einem Stützbetrieb zu betreiben, in welcher dieselbe bei einer Drehzahl von Null oder annähernd Null Moment abstützt, vielmehr kann durch eine gezielte Drehzahlregelung der Drehzahl der elektrischen Maschine auch ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine sowie ein motorischer Betrieb der elektrischen Maschine bereitgestellt werden, um entweder einen mit der elektrischen Maschine zusammenwirkenden elektrischen Energiespeicher stärker zu entladen oder stärker aufzuladen. Hierbei hängt die Drehzahl, auf die die elektrische Maschine im leistungsverzweigten Gang des Getriebes eingeregelt wird, insbesondere vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers und/oder vom Energiebedarf elektrischer Verbraucher und/oder vom Wirkungsgrad der Betriebspunkte von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine und/oder vom Fahrerwunsch ab.

Nach einer ersten Weiterbildung erfolgt in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine stufenlos. Diese Ausgestaltung ist dann von Vorteil, um Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine rein leistungsbezogen jeweils in optimalen Betriebspunkten zu betreiben.

Nach einer zweiten, bevorzugten Weiterbildung erfolgt in dem oder jedem Gang des Getriebes, in welchem das Getriebe leistungsverzweigt betrieben wird, die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine abgestuft. Vorzugsweise erfolgt bei der zweiten, bevorzugten Alternative die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine unter Bereitstellung virtueller Gänge auf steuerungsseitig vorgegebene Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine und der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Diese Weiterbildung der Erfindung ist zur Bereitstellung virtueller Gänge von Vorteil. Die virtuellen Gänge können stimmig in die Übersetzungsbereiche des Getriebes eingebettet werden. Da sich mit der einer Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors ändert, können bei der abgestuften Drehzahlregelung der elektrischen Maschine für den Fahrer als komfortabel empfundene, virtuelle Fahrstufen bereitgestellt werden.

Vorzugsweise wird in mehreren nicht-leistungsverzweigten Gängen des Getriebes das Planetengetriebe unter Bereitstellung von Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine vorzugsweise im Blockumlauf betreiben, wobei in dem oder jedem leistungsverzweigten Gang des Getriebes die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine, vorzugsweise der Blockumlauf des Planetengetriebes, aufgehoben wird. Hiermit können besonders vorteilhaft die leistungsverzweigten und nichtleistungsverzweigten Gänge des Getriebes bereitgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ist in Anspruch 6 definiert.

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:

Fig. 1 ein Schema eines Antriebsstrangs;

Fig. 2 ein erstes Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 ein zweites Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Fig. 1 zeigt ein Schema eines An- triebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt zum Einsatz kommt. So umfasst der Antriebsstrang der Fig. 1 zwei Antriebsaggregate 1 , 2, ein Getriebe 3 und einen Abtrieb 4.

Das Getriebe 3 umfasst ein Planetengetriebe 5. Die beiden Antriebsaggregate 1 , 2 wirken auf unterschiedliche Getriebewellen des Getriebes 3 ein, nämlich das erste Antriebsaggregat 1 auf eine erste Getriebewelle 6 und das zweite Antriebsaggregat 2 auf eine zweite, andere Getriebewelle 7.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim ersten Antriebsaggregat 1 um einen Verbrennungsmotor, der auf die erste Getriebewelle 6 einwirkt, bei welcher es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um die Getriebeeingangswelle des Getriebes 3 handelt. Beim zweiten Antriebsaggregat 2 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine elektrische Maschine, die auf die zweite Getriebewelle 7 des Getriebes 3 einwirkt, wobei die zweite Getriebewelle 7 im gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Planetengetriebe 5 bereitgestellt wird, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Hohlrad derselben. Die zweite Getriebewelle 7 ist eine getriebeinterne Welle.

Eine Getriebeausgangswelle 8 des Getriebes 3 wirkt auf einen Abtrieb 4 des Antriebsstrangs ein, um letztendlich am Abtrieb 4 ein Fahrerwunschmoment bereitzustellen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt es sich beim ersten Antriebsaggregat 1 um ein getriebeexternes Antriebsaggregat und beim Antriebsaggregat 2 um ein getriebeinternes Antriebsaggregat. Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind ausschließlich zwei Antriebsaggregate vorhanden. Der Antriebsstrang umfasst demnach einen Verbrennungsmotor und ein einzige elektrische Maschine.

Gemäß Fig. 1 umfasst das Getriebe 3 mehrere Schaltelemente 9, wobei in Fig. 1 lediglich drei Schaltelemente 9 exemplarisch gezeigt sind. So ist ein erstes Schaltelement 9 gemäß Fig. 1 zwischen die Getriebeeingangswelle 6 und die Planetenstufe 5 und ein zweites Schaltelement 9 zwischen die Planetenstufe 5 und die Getriebeausgangswelle 8 geschaltet. Über ein drittes Schaltelement 9 kann in Fig. 1 die elektri- sehe Maschine gehäusefest angebunden werden. Bei den Schaltelementen 9 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um formschlüssige Schaltelemente, zum Beispiel um Klauenschaltelemente.

Zwischen das erste Antriebsaggregat 1 und die Getriebeeingangswelle 6 des Getriebes 3 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Trennkupplung 10 geschaltet, die vorzugsweise als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, wobei über die Trennkupplung das erste Antriebsaggregat 1 von der Getriebeeingangswelle 6 abgekoppelt werden kann.

Die Trennkupplung 10 ist eine optionale Baugruppe und kann auch entfallen.

Fig. 1 zeigt weiterhin eine Steuerungseinrichtung 11 , die im gezeigten Ausführungsbeispiel den Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1 und des Getriebes 3 einschließlich des zweiten Antriebsaggregats 2 steuert und/oder regelt. Bei dieser Steuerungseinrichtung 11 handelt es sich vorzugsweise um eine Hybridsteuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Steuerungseinrichtung 11 tauscht gemäß den gestrichelten Pfeilen sowohl mit dem ersten Antriebsaggregat 1 als auch mit dem Getriebe 3 Daten aus, um den Betrieb des ersten Antriebsaggregats 1 , des Getriebes 3 und des zweiten Antriebsaggregats 2 zu steuern und/oder zu regeln.

Bei dem Getriebe 3, welches die Schaltelemente 9 sowie das Planetengetriebe 5 umfasst, handelt es sich um ein Stufenautomatgetriebe mit mehreren lastschaltbaren Fahrstufen bzw. Gängen.

In mehreren Gängen des Stufenautomatgetriebes besteht Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2. Derartige Gänge des Planetengetriebes, bei welchen Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 besteht, werden als nicht-leistungsverzweigte bzw. elektrisch nicht-leistungsverzweigte Gänge bezeichnet. Zur Bereitstellung solcher Gänge mit Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 wird das Planetengetriebe 5 vorzugsweise im Blockumlauf betrieben. In mindestens einem Gang des Getriebes 3 wird durch entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente 9 die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2, insbesondere der Blockumlauf des Planetengetriebes 5, aufgehoben. Das Aufheben des Blockumlaufs kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, nämlich erstens, wie im Stand der Technik üblich, durch das gehäu- seseitige Festbremsen der elektrischen Maschine 2 über das dritte Schaltelement 9 der Fig. 1 , oder zweitens, erfindungsgemäß, in einem sogenannten leistungsverzweigten Betrieb bzw. elektrisch-leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3.

Dann, wenn zum Aufheben des Blockumlaufs das Getriebe 3 erfindungsgemäß leistungsverzweigt bzw. elektrisch-leistungsverzweigt betrieben, wird die elektrische Maschine 2 nicht gehäusefest angebunden und demnach nicht gehäusefest festgebremst, vielmehr wird dann die elektrische Maschine 2 in einem drehzahlgeregelten Betrieb betrieben.

Diese Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 in dem oder jedem Gang des Getriebes 3, in welchem keine Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 besteht, erfolgt derart, dass zur Bereitstellung eines Stützbetriebs der elektrischen Maschine 2 die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 auf Null oder annähernd Null geregelt wird, dass zur Bereitstellung eines generatorischen Betriebs der elektrischen Maschine 2 die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 in einer ersten Drehrichtung derselben auf einen Betrag größer als Null oder auf einen Betrag größer als annähernd Null geregelt wird, und dass zur Bereitstellung eines motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 2 die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 in einer zweiten, zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung auf einen Betrag größer als Null oder auf einen Betrag größer als annähernd Null geregelt wird.

Hierdurch kann in solchen Gängen des Getriebes 3, in denen keine Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 durch die Schaltstellung der Schaltelemente 9 vorgegeben wird, der Arbeitsbereich des Getriebes 3 und damit der elektrischen Maschine 2 erweitert werden, und zwar durch eine gezielte Drehzahlregelung der Drehzahl der elektrischen Maschine 2. Wird im Vergleich zum Stützbetrieb der elektrischen Maschine 2, in welchem die Drehzahl derselben Null oder annähernd Null beträgt, die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 hin zu einem Bereich mit gleichsinnigem Vorzeichen zum Stützmoment der elektrischen Maschine 2 geändert, so stellt sich eine positive Leistungsbilanz ein, wodurch dann die elektrische Maschine 2 motorisch betrieben wird.

Wird hingegen die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 hin zu einem gegensinnigen Betrieb geregelt, so stellt sich ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine 2 ein.

Durch Wahl der Drehrichtung der elektrischen Maschine 2 sowie durch Wahl der Höhe der Drehzahl der elektrischen Maschine 2 in der jeweiligen Drehrichtung kann eine Energiebilanz des Antriebsstrangs über eine Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 im leistungsverzweigten bzw. elektrisch-leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 gezielt beeinflusst werden.

Wie oben bereits ausgeführt, wird den Gängen, in welchen Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 besteht, durch entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente 9 des Getriebes 3 das Planetengetriebe 5 vorzugsweise im Blockumlauf betrieben. In solchen Gängen hingegen, in welchen die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 nicht besteht, ist dann durch entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente 9 des Getriebes 3 der Blockumlauf am Planetengetriebe 5 aufgehoben.

Die oben beschriebene Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 im elektrisch leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 zur Bereitstellung des Stützbetriebs bzw. des generatorischen Betriebs bzw. des motorischen Betriebs der elektrischen Maschine 2 erfolgt über die Steuerungseinrichtung 11 , die zur Einstellung des entsprechenden Gangs die Schaltelemente 9 und zur Drehzahlregelung die elektrische Maschine 2 entsprechend ansteuert. Die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 im elektrisch leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit vom Ladezustand eines mit der elektrischen Maschine 2 zusam- menwirkenden elektrischen Energiespeichers und/oder abhängig von einem aktuellen Energiebedarf elektrischer Verbraucher und/oder abhängig vom Wirkungsgrad sich einstellender Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 1 und der elektrischen Maschine 2 und/oder vom Fahrerwunsch.

Bei der Drehzahlregelung im leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 kann im jeweiligen Gang des Getriebes 3 die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 stufenlos erfolgen. Hiermit ist es insbesondere möglich, Verbrennungsmotor 1 und elektrische Maschine 2 leistungsoptimiert im optimalen Betriebspunkt zu betreiben.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 in dem jeweiligen elektrisch leistungsverzweigten Gang des Getriebes 3 abgestuft erfolgt, und zwar unter Bereitstellung virtueller Gänge bzw. virtueller Fahrstufen auf steuerungsseitig vorgegebene und damit in der Steuerungseinrichtung 11 hinterlegte, feste Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine 2 und der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1.

Die sich hierbei ausbildenden virtuellen Gänge bzw. virtuellen Fahrstufen können im leistungsverzweigten bzw. elektrisch leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 stimmig in die sonstigen Übersetzungsbereiche des Getriebes eingebettet werden, wodurch sich für den Fahrer ein komfortabler Betrieb einstellt und in Bezug zum Verbrennungsmotor akustisch wahrnehmbare, virtuelle Fahrstufen bereitgestellt werden können.

Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben. In Fig. 2 ist über einer Übersetzung i-VM des Verbrennungsmotors 1 die Übersetzung i-EM in Gängen G des Getriebes 3 aufgetragen, wobei in den Gängen G3, G4, G5 und G6 die Übersetzung i-VM des Verbrennungsmotors 1 der Übersetzung i-EM der elektrischen Maschine 2 entspricht, sodass demnach das Verhältnis zwischen diesen Übersetzungen i-VM und i-EM jeweils 1 beträgt und demnach in den Gängen G3, G4, G5 und G6 des Getriebes 3 Drehzahlgleichheit zwischen elektrischer Maschine 2 und Verbrennungsmotor 1 besteht. In Fig. 3 sind für unter- schiedliche Schaltungen bzw. Gangwechsel die sich ausbildenden Gangsprünge phi aufgetragen.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist im Gang G7 des Getriebes 3 die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 aufgehoben, was bei aus der Praxis bekannten Automatikgetrieben insbesondere dadurch gewährleistet wird, dass die elektrische Maschine 2 gehäuseseitig festgebremst wird. So folgt aus Fig. 2, dass im Gang G7 die Drehzahl der elektrischen Maschine bzw. die Übersetzung i-EM der elektrischen Maschine 2 Null bzw. annähernd Null beträgt.

Im Sinne der Erfindung wird in Gängen des Getriebes 3, in welchen die Drehzahlgleichheit zwischen Verbrennungsmotor 1 und elektrischer Maschine 2 abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente 9 des Getriebes 3 aufgehoben ist, die elektrische Maschine 2 nicht gehäuseseitig festgebremst, vielmehr wird die elektrische Maschine 2 drehzahlgeregelt betrieben, um so einen leistungsverzweigten bzw.

elektrisch-leistungsverzweigten Betrieb des Getriebes 3 zu ermöglichen. Bei dieser Drehzahlregelung kann ein Stützbetrieb, ein generatorischer Betrieb und ein motorischer Betrieb der elektrischen Maschine 2 bereitgestellt werden.

Im Stützbetrieb der elektrischen Maschine 2 erfolgt die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 derart, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 auf Null bzw. annähernd Null geregelt wird. Dies entspricht in Fig. 2 dem Gang G7. Hierbei stützt dann die elektrische Maschine 2 Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 ab, ohne selbst mechanische Arbeit zu leisten.

Dann, wenn ausgehend von dem Stützbetrieb der elektrischen Maschine 2, in welchem die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 auf Null bzw. annähernd Null geregelt wird, die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 in einer ersten Drehrichtung geändert und auf einen Betrag größer Null oder größer annähernd Null geregelt wird, in welchem die Drehzahl der elektrischen Maschine 2 sich in einem gleichsinnigen Vorzeichen zum Stützmoment der elektrischen Maschine 2 befindet, so stellt sich eine positive Leistungsbilanz für die elektrische Maschine 2 ein, in welcher dann die elektrische Maschine 2 motorisch betrieben wird. Dies entspricht im beispielhaften Dia- gramm der Fig. 2 zum Beispiel dem Gang G7+, in welchem die Übersetzung i-EM der elektrischen Maschine 2 ein anderes Vorzeichen als die Übersetzung i-VM des Verbrennungsmotors 1 aufweist.

Wird die Drehrichtung der elektrischen Maschine 2 hingegen in Richtung auf einen gegensinnigen Betrieb bzw. in Richtung auf ein gegensinniges Vorzeichen zum Stützmoment der elektrischen Maschine 2 verändert, so stellt sich ein generatorischer Betrieb für die elektrische Maschine 2 ein, was im beispielhaften Diagramm der Fig. 2 dem Gang G7- entspricht. Hierbei weisen dann die Übersetzung i-EM der elektrischen Maschine 1 und die Übersetzung i-VM des Verbrennungsmotors 1 gleiche Vorzeichen auf.

Die Drehzahlverhältnisse zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und der Drehzahl der elektrischen Maschine 2 in den virtuellen Gängen G7- und G7+ sind vorzugsweise steuerungsseitig vorgegeben und in der Steuerungsvorrichtung 11 hinterlegt.

Durch Anfahren dieser virtuellen Gänge über die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 2 bilden sich dann die in Fig. 3 gezeigten Gangsprünge aus, und zwar ausgehend vom Gang G6 auf den Gang G7-, ausgehend vom Gang G7- auf den Gang G7 und ausgehend vom Gang G7 auf den Gang G7+, wobei Fig. 3 entnommen werden kann, dass die durch Einführung der virtuellen Gänge G7- und G7+ ausbildenden Gangsprünge 5/6, 4/5 und 3/4 sich stimmig in die Gangsprünge der Gangwechsel S5/6, S4/5 und S3/4 einbetten.

Wie bereits ausgeführt, stellt sich dann, wenn die Übersetzung des Verbrennungsmotors i-VM zwischen den Übersetzungsverhältnissen der Gänge G7 und G6 liegt, bei einem verbrennungsmotorischen Zugbetrieb ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine 2 ein, der zum elektrischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers und/oder zur Bereitstellung elektrischer Energie für elektrische Verbraucher im Fahrzeug genutzt werden kann. Ist die Übersetzung i-VM des Verbrennungsmotors 1 kleiner als die Übersetzung im Gang G7, so stellt sich ein motorischer Betrieb der elektrischen Maschine 2 ein, über welchen ein elektrischer Energiespei- eher, der mit der elektrischen Maschine 2 zusammenwirkt, stärker entladen wird. Mit Hilfe der virtuellen Gänge G7- und G7+ kann demnach eine virtuelle Erweiterung der Übersetzungsreihe bereitgestellt werden, um so einen harmonischen Gangsprungverlauf auszubilden.

Das Getriebe 3 kann als Hauptgetriebe eines Gruppengetriebes ausgeführt sein, welches zusätzlich eine Vorschaltgruppe und/oder eine Nachschaltgruppe aufweisen kann. Ferner kann es sich bei dem Getriebe 3 um eine Vorschaltgruppe oder eine Nachschaltgruppe eines Gruppengetriebes handeln.

Bezuqszeichen erstes Antriebsaggregat /Verbrennungsmotor zweites Antriebsaggregat / elektrische Maschine Getriebe

Abtrieb

Planetengetriebe

erste Getriebewelle / Getriebeeingangswelle zweite Getriebewelle

Getriebeausgangswelle

Schaltelement

Trennkupplung

Steuerungseinrichtung