Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs mit ei ner Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine sowie einem diesen nachgeschal teten stufenlos verstellbaren Umschlingungsmittelgetriebe mit einem von einem hyd raulischen System gesteuerten Variator und einem zwischen Kegelscheibensätzen des Variators übersetzungsabhängig auf unterschiedlichen Radien eingespannten Umschlingungsmittel.

Hybridantriebsstränge mit einer Brennkraftmaschine und einer als Generator und als Elektromotor betreibbaren Elektromaschine sowie einem stufenlos verstellbaren Um schlingungsmittelgetriebe (CVT) sind hinreichend bekannt. Beispielsweise ist ein der artiges CVT in der Druckschrift WO 2015/110108 A1 offenbart. Die Brennkraftma schine und die Elektromaschine sind dabei dem CVT vorgeschaltet, so dass der Vari ator des CVT das Motormoment der Brennkraftmaschine und das Antriebsmoment der Elektromaschine überträgt. Aufgrund der arttypischen Eigenschaften des CVT mit ei nem Reibschluss zwischen dem Umschlingungsmittel, beispielsweise Wiegestücken einer Laschenkette und den Oberflächen der Kegelscheibensätze des Variators ist das maximale Eingangsmoment am Variator begrenzt, so dass bei üblichen CVT ent sprechend klein ausgelegte Elektromaschinen mit der Brennkraftmaschine kombiniert werden müssen. Der Variator wird dabei auf kritische Betriebspunkte, bevorzugt in den Extremübersetzungen bei jeweils kleinen Laufradien des Umschlingungsmittels an einem der Kegelscheibensätze ausgelegt.

Hierbei dient ein Verfahren zur Steuerung des Hybridantriebsstrangs unter anderem der Steuerung der Übersetzung des Umschlingungsmittelgetriebes. Hierzu wird in be- vorzugter Weise mittels zumindest einer Ölpumpe ein Anpressdruck erzeugt, um je weils eine Losscheibe der Kegelscheibensätze gegen eine Festscheibe unter Ein spannung des Umschlingungsmittels vorzuspannen. Mittels der zumindest einen Öl pumpe werden die Losscheiben der Kegelscheibensätze mit einem unterschiedlichen Anpressdruck beaufschlagt, so dass abhängig vom Anpressdruck das Umschlin gungsmittel an den entsprechenden Kegelscheibensätzen auf unterschiedlichen Ra dien verlagert und damit eine gewünschte Übersetzung eingestellt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines Hybridantriebsstrangs. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung bei vorgegebener Auslegung des CVT ein Verfahren zur Erhöhung des maximalen Eingangsmoments des CVT vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem An spruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegen stands des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Hybridantriebsstrangs. Ein Hybridantriebsstrang im Sinne dieser Erfindung enthält zumindest folgende Antriebs strangkomponenten: eine Brennkraftmaschine, eine Elektromaschine sowie ein diesen nachgeschaltetes, stufenlos verstellbares Umschlingungsmittelgetriebe mit einem von einem hydraulischen System gesteuerten Variator und einem zwischen Kegelschei bensätzen des Variators übersetzungsabhängig auf unterschiedlichen Radien einge spannten Umschlingungsmittel. Die Elektromaschine kann motorisch und generato risch betrieben werden und kann in der Riemenscheibenebene oder am getriebeseiti gen Ausgang der Brennkraftmaschine, beispielsweise koaxial zur Kurbelwelle ange ordnet sein. Das Umschlingungsmittel kann bevorzugt als Laschenkette mit einer von mittels jeweils zweier aufeinander abwälzender Wiegestücke miteinander verbünde- nen Laschen oder als Schubgliederband ausgebildet sein, wobei die Stirnseiten der Wiegestücke jeweils zwischen den Oberflächen der Kegelscheibensätze abwälzen.

Der Radius des Umschlingungsmittels auf den beiden Kegelscheibensätzen und damit die Übersetzung des Umschlingungsmittelgetriebes wird hydraulisch durch Anlegen eines Anpressdrucks und einem zusätzlichen Steuerdruck an jeweils eine Losscheibe der beiden Kegelscheibensätze eingestellt.

Zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine und dem Umschlingungs mittelgetriebe kann ein Anfahrelement, beispielsweise eine Anfahrkupplung oder ein hydrodynamischer Drehmomentwandler angeordnet sein. Zwischen der Brennkraft maschine und der Elektromaschine kann eine zusätzliche Reibungskupplung vorgese hen sein.

Die Elektromaschine kann dem rein elektrischen Fahren, als Booster für die Brenn kraftmaschine, als Anlasser für die Brennkraftmaschine, als Generator während einer Rekuperation bei abgeschalteter oder mittels einer Reibungskupplung vom restlichen Antriebsstrang getrennter Brennkraftmaschine und/oder als Generator zum Laden ei nes elektrischen Akkumulators dienen.

Um die Möglichkeiten des Umschlingungsmittelgetriebes bezüglich seiner Übertra gung von Drehmoment in verbesserter Weise auszunutzen, wird ein an der Eingangs seite des Variators anliegendes maximales Eingangsmoment abhängig von der Über setzung des Variators eingestellt. Dies bedeutet, dass das anliegende maximale Ein gangsmoment gegenüber dem ursprünglich gemäß Auslegung des Variators vorgege benen maximalen Eingangsmoment derart eingestellt wird, dass bei jeder Überset zung des Variators, beispielsweise in bevorzugter Weise bei Übersetzungen zwischen 2,8 und 0,40, das maximal übertragbare und für den Variator unschädliche Drehmo ment übertragen wird. Auf diese Weise kann abhängig von der Übersetzung des Vari- ators das ursprünglich durch entsprechende Auslegung des Variators vorgegebene maximale Eingangsmoment bei vorgegebener Übersetzung höher eingestellt werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Drehmoment größer als das ursprünglich vorgege bene Eingangsmoment an den Variator beispielsweise während eines Boostbetriebs von Brennkraftmaschine und Elektromaschine übertragen werden, das heißt, es kön nen gegenüber dem ursprünglich durch Auslegung des Variators vorgegebenen Ein gangsmoment erhöhte Eingangsmomente bei vorgegebenen Übersetzungen angelegt werden, ohne den Variator verstärkt auslegen und umkonstruieren zu müssen.

Hierbei hat sich gezeigt, dass bei einer Auslegung des Umschlingungsmittelgetriebes auf das ursprüngliche maximale Eingangsmoment, das ohne Schädigung des Varia tors angelegt werden kann, bei größter und kleinster Übersetzung des Variators be grenzt ist und bei mittlerer Übersetzung ein gegenüber diesem Eingangsmoment ver größertes Eingangsmoment ohne Schädigung angelegt werden kann. Es wird daher vorgeschlagen, in einem Übersetzungsbereich des Underdrives und des Overdrives des Variators, bei denen das Umschlingungsmittel jeweils an einem Kegelscheiben satz einen minimalen Radius einnimmt, das Eingangsmoment gemäß Auslegung des Umschlingungsmittelgetriebes zu übertragen und bei Übersetzungen dazwischen ein entsprechend gegebenenfalls von weiteren Betriebsparametern abhängiges, vergrö ßertes Eingangsmoment zuzulassen beziehungsweise einzustellen.

In bevorzugter Weise wird in einem derartigen Verfahren vorgeschlagen, dass hierzu mehrere Momentenverläufe des maximalen Eingangsmoments entsprechenden Über setzungsbereichen zugeordnet werden. Beispielsweise wird ein erster Momentenver- lauf in einem ersten Übersetzungsbereich des Variators zwischen dem Underdrive und einer Übersetzung bei gegenüber einer mittleren Verlustleistung sich erhöhender Hertz sehen Pressung eingestellt. Dieser erste Momentenverlauf des maximalen Ein- gangsmoments kann dabei abhängig von den ursprünglich begrenzenden Ausle gungsparametern, beispielsweise der Hertz sehen Pressung zwischen dem Umschlin gungsmittel, beispielsweise den Stirnflächen von Wiegestücken einer Laschenkette, und dem mit diesem in Reibkontakt stehenden Kegelscheibensatz, dem maximal möglichen Systemdruck des hydraulischen Systems und/oder der maximalen Verlust leistung der Reibkontakte des Umschlingungsmittels gegenüber den Kontaktflächen der Kegelscheiben der Kegelscheibensätze oder dergleichen eingestellt werden, bei spielsweise beim maximalen Eingangsmoment gemäß Auslegung des Variators. Die Hertz sehe Pressung kann beispielsweise unter Berücksichtigung der auf die Kontakt flächen zwischen beispielsweise Stirnflächen von Wiegestücken einer Laschenkette und den Kontaktflächen der Kegelscheiben auftretenden Belastung, abhängig von der Anzahl der den Kontakt zu den Kegelscheiben bildenden Elementen wie Wiegestü cken und/oder dergleichen ermittelt werden. Der Systemdruck kann beispielsweise abhängig von einer Wellenfestigkeit der die Kegelscheibensätze aufnehmenden Wel len, einem Grenzdruck für die im hydraulischen System verwendeten Dichtungen und/oder dergleichen ermittelt werden. Es hat sich desweiteren gezeigt, dass abhän gig von der aktuellen Laufzeit in dem ersten Übersetzungsbereich der Momentenver- lauf über einen auf eine Langzeitbelastung ausgelegten Momentenverlauf erweitert werden kann, da erfahrungsgemäß die Laufzeit des Umschlingungsmittelgetriebes in dem ersten Übersetzungsbereich kurz ist und damit keine Schädigung des Umschlin gungsmittelgetriebes Variator und/oder Umschlingungsmittel - zu erwarten ist. Das maximale Eingangsmoment kann daher auf eine mittlere Verlustleistung eingestellt werden, während mit zunehmender Verlustleistung des Variators über den ersten Übersetzungsbereich hinaus bis in einen zweiten Übersetzungsbereich die Momen- tenverläufe an das untere Ende des Toleranzbands der Verlustleistungskurve über die Übersetzung eingestellt werden, da diese Übersetzungen eine größere Nutzungs dauer aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird in einem zweiten Übersetzungsbereich des Variators mit mittlerer Übersetzung, bei- spielsweise mit einer Übersetzung des Variators zwischen 1 ,8 und 1 , ein gegenüber dem ersten Momentenverlauf des maximalen Eingangsmoments erhöhter zweiter Mo- mentenverlauf des maximalen Eingangsmoments eingestellt. Die untere Übersetzung entspricht dabei der oberen Übersetzung des ersten Übersetzungsbereichs. Die obere Übersetzung des zweiten Übersetzungsbereichs ist bei einer Übersetzung vorgese- hen, bei der der maximal mögliche Systemdruck des hydraulischen Systems sich ge genüber der unteren Grenze des Toleranzbandes der Verlustleistungskurve erhöht. Dieser Momentenverlauf liegt über dem ursprünglich ausgelegten maximalen Ein gangsmoment gemäß Auslegung des Variators und ermöglicht mit dem unveränder ten Design des Umschlingungsmittelgetriebes einen Boostbetrieb des Hybridantriebs- Strangs bei Momenten, die über dem maximalen Drehmoment der Brennkraftma schine, der Elektromaschine oder deren Kombination liegen. Die Elektromaschine kann dabei mit hohen Leistungen von beispielsweise 20 kW bis 200 kW, bevorzugt 50 kW bis 120 kW ausgelegt werden, um einen entsprechend hohen Beitrag zum Boost betrieb beizusteuern. Dabei kann alternativ zu einem Boostbetrieb der Brennkraftma- schine mittels der Elektromaschine die Elektromaschine den Hauptantrieb und die Brennkraftmaschine eine Boostfunktion ausbilden. Die Einstellung des Momentenver- laufs erfolgt in dem zweiten Übersetzungsbereich in bevorzugter Weise abhängig von dem maximal möglichen beziehungsweise zulässigen Systemdruck des hydraulischen Systems. Ein dritter Übersetzungsbereich schließt sich an die obere Übersetzung des zweiten Übersetzungsbereichs bis zum Overdrive an. In diesem Übersetzungsbereich kann ein gegenüber dem zweiten Momentenverlauf des maximalen Eingangsmoments zu erst zunehmender, gleichbleibender oder abnehmender Momentenverlauf eingestellt werden, wobei in bevorzugter Weise der Momentenverlauf dem Verlauf der Verlust leistung an der unteren Grenze dessen Toleranzbandes verläuft. Aufgrund der mit zu nehmender Übersetzung abnehmenden Verlustleistung kann zum Overdrive hin der Momentenverlauf nach einem Momentenmaximum abfallen. Die Verlustleistung kann beispielsweise abhängig von der thermischen Belastung der Kontaktflächen zwischen dem Umschlingungsmittel wie beispielsweise den Stirnflächen der Wiegestücke einer Laschenkette und den Kegelscheibensätzen, einer Kühlleistung des Umschlingungs mittelgetriebes und/oder dergleichen ermittelt werden.

Die von der Übersetzung abhängig einstellbaren Momentenverläufe des maximalen Eingangsmoments beziehungsweise ein Gesamtgrenzmomentenverlauf des maxima len Eingangsmoments über die Spreizung des Umschlingungsmittelgetriebes kann in nerhalb eines um die Verlustleistung angeordneten Toleranzbandes eingestellt wer den, wobei abhängig von der Laufdauer bei den entsprechenden Übersetzungen das entsprechende einstellbare maximale Eingangsmoment in einem mittleren Toleranz band bis zu einer unteren Grenze des Toleranzbandes eingestellt werden kann.

Desweiteren können die Momentenverläufe beziehungsweise ein Gesamtmomenten- verlauf des maximal einstellbaren Eingangsmoments abhängig von Zeitanteilen in den jeweiligen Übersetzungen oder Übersetzungsbereichen korrigiert werden, so dass be stimmte Laufzeiten bei diesen Übersetzungen außerhalb einer Schädigung bei den gegenüber der Auslegung des Umschlingungsmittelgetriebes überhöhten Eingangs momenten erfolgen und gegebenenfalls das ursprünglich ermöglichte Eingangsmo- ment gemäß Auslegung des Variators bei Überschreitung einer vorgegebenen Lauf zeit vermindert wird. Die Laufzeit kann dabei an vorliegende Einflussgrößen wie bei spielsweise die Betriebstemperatur, den Betriebsdruck und/oder dergleichen adaptiert werden.

Die Momentenverläufe beziehungsweise ein Gesamtmomentenverlauf des maximalen Eingangsmoments können abhängig von einer Laschenfestigkeit von Laschen eines als Laschenkette ausgebildeten Umschlingungsmittels eingestellt werden.

Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Diese zeigt ein Diagramm mit dem maximal einstellbaren Ein gangsmoment eines Umschlingungsmittelgetriebes über die Übersetzung eines Varia tors eines Umschlingungsmittelgetriebes.

Das Diagramm 100 zeigt das Verhalten eines Umschlingungsmittelgetriebes über die Übersetzung i dessen Variators. Der Variator ist aus einer von einer Brennkraftma schine und/oder einer Elektromaschine mit dem maximal an dem Variator einstellba ren Eingangsmoment M angetriebenen Antriebswelle mit einem ersten Kegelschei bensatz mit einer Festscheibe und einer hydraulisch gegenüber dieser axial verlager baren Losscheibe gebildet. Parallel zu der Antriebswelle ist eine mit einem Abtrieb, beispielsweise einem Differential verbundene Abtriebswelle mit einem zweiten Kegel scheibensatz mit einer Festscheibe und einer axial gegenüber dieser hydraulisch ver lagerbaren Losscheibe angeordnet. Zwischen den kegelförmigen Laufflächen der Ke gelscheibensätze ist ein Umschlingungsmittel in Form einer Laschenkette mit diese verbindenden, aufeinander abwälzenden Wiegestücken angeordnet, wobei deren Stirnflächen jeweils zwischen einem Losrad und einem Festrad eines Kegelscheiben satzes mittels eines Anpressdrucks eines hydraulischen Systems vorgespannt und abhängig von einem an den Kegelscheibensätzen unterschiedlich angelegten Steuer- druck radial auf den Kegelscheibensätzen verlagert werden. Dabei wird abhängig vom Steuerdruck eine vorgegebene Übersetzung i zwischen der maximalen Übersetzung ins Langsame, dem Underdrive UD, beispielsweise i=2,7 über eine Übersetzung i(a), eine Übersetzung i(b), eine Übersetzung i=1 und einer maximalen Übersetzung ins Schnelle, dem Overdrive OD mit einer Übersetzung von beispielsweise i=0,4 einge stellt und abhängig von der Übersetzung i das maximal einstellbare Eingangsmoment M an der Antriebswelle ein vorgegebenes Eingangsmoment bis zum maximalen Ein stellmoment vorgegeben.

Das von der Übersetzung i abhängig über die gesamte Spreizung des Variators maxi mal einstellbare Eingangsmoment ist als Gesamtmomentenverlauf 101 dargestellt.

Der Gesamtmomentenverlauf 101 ist über die Übersetzung in die einzelnen Momen- tenverläufe 102, 103, 104 der Übersetzungsbereiche I, II, III unterteilt.

In dem Übersetzungsbereich I, der beispielsweise vom Underdrive UD mit maximaler Übersetzung ins Langsame bis zu einer Übersetzung i(a), beispielsweise 1 ,9>i> 1 ,6, bevorzugt 1 ,7>i>1 ,8 erstreckt sein kann, wird der Momentenverlauf 102 im Wesentli chen auf von der Hertz sehen Pressung, dem maximalen Systemdruck und von der Verlustleistung abhängige Größen eingestellt und ist im Wesentlichen das Eingangs moment M(V), auf welches der Variator ursprünglich ausgelegt wurde. Das Eingangs moment M(V) und damit der Momentenverlauf 102 im ersten Übersetzungsbereich I ist im Wesentlichen beschränkt, da die Laschenkette mit nur wenigen Wiegestücken auf einem engen Radius an dem antriebsseitigen Kegelscheibensatz abwälzt. In dem Übersetzungsbereich I sind daher die in der Kurve 105 dargestellte Hertz sehe Pres sung für den eingestellten Momentenverlauf 102, der in der Systemdruckkurve 108 dargestellte maximal mögliche Systemdruck und die in der Verlustleistungskurve 109 dargestellte Verlustleistung limitierend. Hierbei kann das Eingangsmoment M(V) ge- genüber den gestrichelten Bereichen 106, 107 der Hertz sehen Pressung und des dar aus resultierenden Eingangsmoments für die Einstellung des Momentenverlaufs 102 bis zu einer mittleren Verlustleistung des Toleranzbandes 110 der Verlustleistungs kurve angehoben werden, da aufgrund der kurzen aktuellen Laufzeit bei diesen Über setzungen keine schädigende Wirkung auftritt und das in dem Bereich 107 reduzierte Eingangsmoment an das Eingangsmoment M(V) mit dem dargestellten Momentenver- lauf 102 angeglichen werden kann.

Der Übersetzungsbereich I wird an der Übersetzung i(a) begrenzt, da bei dieser Über setzung i(a) die Kurve 105 der Hertz sehen Pressung gegenüber der Verlustleistungs kurve ansteigt.

In dem sich an den Übersetzungsbereich I anschließenden Übersetzungsbereich II, der beispielsweise bis zu der Übersetzung i(b) zunimmt, wird der Momentenverlauf 103 des maximal einstellbaren Eingangsmoments M ermöglicht. In dem Überset zungsbereich II ist die Systemdruckkurve 108 für den maximal möglichen System druck des hydraulischen Systems mit der Wellenfestigkeit der Antriebs- und Ab triebswelle, dem Grenzdruck für die im hydraulischen System verwendeten Dichtun gen und weiteren Komponenten und/oder dergleichen relevant, so dass das maximal einstellbare Eingangsmoment gemäß dem Momentenverlauf 103 des Übersetzungs bereichs II an die Systemdruckkurve 108 und nach einer Übergangsphase von der mittleren Verlustleistung an die untere Grenze des Toleranzbandes 110 der Verlust leistungskurve 109 angeglichen wird.

In dem Übersetzungsbereich II kann das Umschlingungsmittelgetriebe über dessen ursprüngliche Auslegung hinaus mit dem über dem Eingangsmoment M(V) liegenden Eingangsmoment des Momentenverlaufs 103 betrieben werden. Beispielsweise kann, wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, das über den Variator übertrag- bare Einstellmoment beispielsweise um ca. 20% bis 50% gesteigert werden. Dies er möglicht eine Boostfunktion des Antriebsstrangs, wobei die Brennkraftmaschine oder die Elektromaschine als Hauptantrieb und die Elektromaschine beziehungsweise die Brennkraftmaschine als Boostelement dienen können und wobei die Elektromaschine entsprechend leistungsstark ausgelegt werden kann. Die obere Grenze des Überset zungsbereichs II bei der Übersetzung i(b) ergibt sich in dem gezeigten Ausführungs beispiel aus dem gegenüber der unteren Grenze des Toleranzbandes 1 10 der Verlust leistungskurve 109 ansteigenden maximal möglichen Systemdruck der Systemdruck kurve 108.

In dem sich an den Übersetzungsbereich II anschließenden Übersetzungsbereich III mit einer Übersetzung zwischen der Übersetzung i(b) und dem Overdrive OD ist die Verlustleistungskurve 109 für die Verlustleistung der Wiegestückkontakte gegenüber den Oberflächen der Kegelscheibenpaare mit dessen Kühlung und den thermischen Belastungen relevant. Der Momentenverlauf 104 folgt daher der unteren Grenze des Toleranzbands 1 10 der Verlustleistungskurve 109. Dieser Momentenverlauf 104 steigt gegenüber dem Momentenverlauf 103 zuerst leicht an und fällt mit Annäherung an den Overdrive OD ab, da im Overdrive der Radius des Umschlingungsmittels an dem Kegelscheibensatz der Abtriebswelle abnimmt. Eine Boostfunktion mit einem über dem Eingangsmoment M(V) gemäß der ursprünglichen Auslegung des Variators lie genden maximal einstellbaren Eingangsmoment kann dennoch bis zu Übersetzungen von beispielsweise 0,7>i>0,6 genutzt werden.

Die Momentenverläufe 104 und teilweise 103 sind auf die untere Grenze des Tole ranzbandes 1 10 eingestellt. Teilweise im Übersetzungsbereich II und im Überset zungsbereich I, das heißt bei größeren Übersetzungen ins Langsame, beispielsweise bei Übersetzungen i>1 ,6 ist die Schädigung aufgrund kurzer Betriebszeiten bei diesen Übersetzungen gering, so dass der in dem Bereich 107 gezeigte Momentenverlauf an den Momentenverlauf 102 angepasst werden kann. Desweitern kann das zu Beginn des Übersetzungsbereichs II einstellbare maximale Eingangsmoment aus diesem

Grunde ebenfalls innerhalb des Toleranzbandes 110 verlaufen.

Bezuqszeichenliste

100 Diagramm

101 Gesamtmomentenverlauf

102 Momentenverlauf

103 Momentenverlauf

104 Momentenverlauf

105 Kurve

106 Bereich

107 Bereich

108 Systemdruckkurve

109 Verlustleistungskurve

110 Toleranzband

I Übersetzungsbereich

II Übersetzungsbereich

111 Übersetzungsbereich

i Übersetzung

i(a) Übersetzung

i(b) Übersetzung

OD Overdrive

M Eingangsmoment

M(V) maximal einstellbares Eingangsmoment

UD Underdrive