Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Antriebsmotoren, wobei mindestens ein Antriebsmotor eine Elektromaschine ist, mit einem Hochvoltspeicher, mit einem Automatikgetriebe, das mindestens eine feste Übersetzungsstufe und mindestens eine leistungsverzweigte Übersetzungsstufe zur Übersetzungsverstellung ausgehend von der mindestens einen festen Übersetzungsstufe aufweist, und mit einer elektronischen Steuereinheit.

Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Ferner sind Automatikgetriebe für Hybridelektrofahrzeuge bekannt, die neben einem Verbrennungsmotor zusätzlich mindestens eine Elektromaschine für den Antrieb haben. Aktuelle Automatikgetriebe für Hybridelektrofahrzeuge (Hybridgetriebe) basieren in der Regel auf bestehenden Automatikgetrieben. Die Elektromaschine für die Elektrifizierung wird üblicherweise zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe positioniert (sogenannter P2-Hybrid). Diese Art von Hybridisierung bringt für das Getriebe an sich jedoch keine Vorteile.

Getriebe, die sich zum Hybridisieren eignen, sind beispielsweise lastschaltbare Automatikgetriebe, die die verschiedenen festen Übersetzungsstufen über reibschlüssige Schaltelemente bereitstellen. In diesen Getrieben wird während des Gangwechsels zumindest ein Schaltelement unter Schlupf betrieben. Die Reibarbeit während des Schlupfbetriebs wird dabei in Wärme umgewandelt, die von den reibschlüssigen Schaltelementen über einen ausreichenden Kühlölstrom abtransportiert werden muss. Des Weiteren erzeugen die reibschlüssigen Schaltelemente im offenen Zustand entsprechende Schleppverluste. Die Schaltelemente werden in der Regel hydraulisch angesteuert. Damit sie im geschlossenen Zustand Kraft übertragen können, müssen die Reiblamellen der Schaltelemente dauerhaft mit einem entsprechend hohen Hydraulikdruck aneinander gepresst werden. Die hierzu notwendige Hydraulikpumpe wird sowohl zur Kühlung also auch zur Betätigung der Schaltelemente eingesetzt. Für ihren Betrieb braucht sie jedoch eine gewisse Leistung, wodurch der Gesamtwirkungsgrad sinkt.

Gemäß dem Gegenstand der DE 10 2017 217 133 A1 ist ein Automatikgetriebe mit einem Verbrennungsmotor, mit mindestens zwei festen Übersetzungsstufen, mit drei Getriebewellen, mit einem Umlaufgetriebe, mit zwei Schaltelementen und mit einem Variator vorgesehen. Dabei ist eine erste Seite des Variators mit einer ersten Getriebewelle drehmomentübertragend koppelbar und eine zweite Seite des Variators über eine zweite Getriebewelle mit dem Umlaufgetriebe übersetzungsverstellend koppelbar. Das bedeutet, dass die zweite Seite des Variators sich zusammen mit dem Verbrennungsmotor und einem Abtrieb des Automatikgetriebes in einem 3-Wellen-Betrieb befindet, wodurch die zweite Seite des Variators über das Umlaufgetriebe eine übersetzungsverstellende Wirkung auf den Verbrennungsmotor hat. Der Variator ermöglicht hierbei eine kontinuierliche Übersetzungsverstellung. Somit können unabhängig von den festen Übersetzungsstufen weitere Übersetzungen eingestellt werden, insbesondere beliebige Zwischenzustände zwischen den festen Übersetzungsstufen. Vorzugsweise wird ist der Variator durch zwei Elektromaschinen gebildet. Hierbei werden eine der Elektromaschinen generatorisch und die andere Elektromaschine motorisch betrieben. Indem mechanische Energie vorübergehend in elektrische Energie gewandelt wird, lassen sich die Drehzahlen der beiden Elektromaschinen entkoppeln und damit eine Variatorfunktionalität mit den beiden Elektromaschinen bereitstellen. Das Umlaufgetriebe kann ein Planetengetriebe sein. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hybrid-Kraftfahrzeug mit einem Automatikgetriebe eingangs genannter Art hinsichtlich seiner Übersetzungsverstellung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Antriebsmotoren, wobei mindestens ein Antriebsmotor eine Elektromaschine ist, mit einem Hochvoltspeicher und mit einem Automatikgetriebe, das mindestens eine feste Übersetzungsstufe (Festgang) und mindestens eine leistungsverzweigte Übersetzungsstufe (E-CVT) zur Übersetzungsverstellung ausgehend von der mindestens einen festen Übersetzungsstufe aufweist. Beispielsweise ist auch das Verlassen eines einzigen Festganges in die leistungsverzweigte Übersetzungsstufe (E-CVT) relevant.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, mit mindestens einer Elektromaschine, mit einem Automatikgetriebe, das mindestens zwei feste Übersetzungsstufen und einen Variator zur Übersetzungsverstellung zwischen den zwei festen Übersetzungsstufen aufweist, wobei der Variator beispielsweise zwei Elektromaschinen umfasst. Es kann auch eine Elektromaschine genügen. In diesem Fall besteht der Variator aus der Elektromaschine und einem Hochvoltspeicher.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst weiterhin eine elektronische Steuereinheit mit einem Drehzahlregel-Modul, das während eines Übersetzungswechsels aktivierbar ist. Das Drehzahlregel-Modul ist derart ausgestaltet ist, dass eine Soll-Drehzahl vorausgerechnet wird, durch die sowohl der Drehzahlgradient als auch die Drehzahlkrümmung limitierbar ist, wobei kontinuierlich die Zieldrehzahl des mindestens einen Antriebsmotors mit einem maximal erlaubten Drehzahlgradienten und mit einer maximal erlaubten Drehzahlkrümmung verglichen wird. Die Erfindung weist beispielsweise einen Variator auf, der durch zwei Elektromaschinen gebildet wird. Während der Übersetzungsänderung werden eine erste Elektromaschine generatorisch und eine zweite Elektromaschine motorisch betrieben. Jedoch kann die erste Elektromaschine vor einer Übersetzungsverstellung auch motorisch betrieben werden.

Vorzugsweise sind die Schaltelemente formschlüssige Schaltelemente (z. B. Klauen). Dies hat den Vorteil, dass die Schaltelemente mit geringer Kraft in geschlossener Position gehalten bzw. gesichert werden können. Somit kann der Energieverbrauch zum Aufrechterhalten der festen Übersetzungsstufen gesenkt und damit der Gesamtwirkungsgrad erhöht werden. Außerdem ergeben sich im geöffneten Zustand formschlüssiger Schaltelemente (nahezu) keine Schleppverluste.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Schaltelement zum Einlegen der ersten festen Übersetzungsstufe und das zweite Schaltelement zum Einlegen der zweiten festen Übersetzungsstufe vorgesehen. Das bedeutet, jeder festen Übersetzungsstufe ist ein vorzugsweise separates Schaltelement zugeordnet, mittels dessen die Übersetzungsstufe einlegt und insbesondere geschlossen gehalten wird. Alternativ können auch mehrere Schaltelemente zum Einlegen einer festen Übersetzungsstufe und/oder einzelne Schaltelemente zum Einlegen mehrerer fester Übersetzungsstufen vorgesehen sein.

Auf diese Weise kann durch den Variator zwischen zwei festen Übersetzungsstufen durch kontinuierliche Übersetzungsverstellung geschaltet werden (E-CVT) und gleichzeitig die Zugkraft aufrechterhalten werden. Dabei fließt nur während des Schaltens zwischen den festen Übersetzungsstufen eine Leistung über den Variator, der gegenüber einer rein mechanischen Kraftübertragung üblicherweise einen schlechteren Wirkungsgrad aufweist. Insbesondere fließt bei eingelegter fester Übersetzungsstufe keine Leistung über den Variator. Indem die entsprechenden Schaltelemente die Kraftübertragung der festen Übersetzungsstufen bereitstellen, kann das Automatikgetriebe hierdurch einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Schaltverfahren kann die erste Elektromaschine des Variators zumindest zeitweise mit der Getriebewelle drehmomentübertragend gekoppelt sein, um ein Drehmoment in das Getriebe einzuspeisen oder zu entziehen.

Ferner kann die zweite Elektromaschine des Variators zumindest zeitweise über die Welle mit dem Umlaufgetriebe übersetzungsverstellend gekoppelt sein. Das heißt, dass die zweite Seite des Variators über das Umlaufgetriebe eine übersetzungsverstellende Wirkung auf den Verbrennungsmotor hat, insbesondere indem sich die zweite Seite des Variators zusammen mit dem Verbrennungsmotor und einem Abtrieb des Automatikgetriebes in einem 3- Wellen-Betrieb befindet.

Grundsätzlich wird zur Erläuterung des konzeptionellen Getriebeaufbaus auch auf die DE 102017 217 133 A1 verwiesen.

Erfindungswesentlich gemäß der vorliegenden Anmeldung ist also ein Drehzahlregel-Modul, das derart ausgestaltet ist, dass eine Soll-Drehzahl vorausgerechnet wird, durch die sowohl der Drehzahlgradient als die Drehzahlkrümmung limitierbar ist, wobei kontinuierlich die Zieldrehzahl des mindestens einen Antriebsmotors mit einem maximal erlaubten Drehzahlgradienten und mit einer maximal erlaubten Drehzahlkrümmung verglichen wird.

Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Im Gegensatz zu klassischen Drehzahlregelaufgaben von Antriebsmotoren, muss im Powersplit-Betrieb, also bei einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Antriebsmotoren, wobei mindestens ein Antriebsmotor eine Elektromaschine ist und mit einem Automatikgetriebe, das mindestens eine feste Übersetzungsstufe und mindestens eine leistungsverzweigte Übersetzungsstufe zur Übersetzungsverstellung aufweist, parallel zur Drehzahlregelaufgabe auch das Getriebeausgangsdrehmoment von den beiden Antriebsmotoren, insbesondere einem/dem Verbrennungsmotor und einem/der Elektromaschine entsprechend dem Fahrerwunsch (z.B. durch die Fahrpedalstellung übermittelt) gestellt werden.

Hinzu kommt der Einsatz formschlüssiger Schaltelemente, der nur sehr kleine Drehzahlfenster zulässt, um aus einem Powersplit-Gang (also einer leistungsverzweigten Übersetzungsstufe) heraus einen Festgang (also eine feste Übersetzungsstufe) schädigungsfrei und unmerklich für den Fahrer einzulegen.

Im Stand der Technik kommen bisher reibschlüssige oder kombiniert reibschlüssige Schaltelemente zum Einsatz, welche beim Synchronisieren des gewünschten Ganges bereits bei größeren Differenzdrehzahlen unterstützend eingesetzt werden können. Dies geschieht durch Reibmomente in geringer Höhe, welche für den Fahrer unmerklich aber für die Drehzahlregelaufgabe stabilisierend wirken.

Für den Einsatz formschlüssiger Schaltelemente muss die Drehzahlregelaufgabe im Powersplit-Betrieb also ausschließlich von Verbrennungsmotor und Elektromaschine bewältigt werden. Der Verbrennungsmotor hat den entscheidenden Nachteil gegenüber der Elektromaschine, dass er sein Drehmoment in Abhängigkeit seiner möglichen Betriebspunkte mit stark variierenden Drehmomentgradienten verstellen kann. Der maximal mögliche stellbare Drehmomentgradient ist jedoch entscheidend für die Dynamik der Drehzahlregelaufgabe, also für die Verstelldauer der Drehzahl des Verbrennungsmotors zwischen zwei Übersetzungsstufen des Getriebes.

Um während der Drehzahlregelung im Powersplit-Betrieb die volle Dynamik von Elektromaschine und Verbrennungsmotor nutzen zu können, bedarf es daher einer Vorausberechnung des gewünschten Drehzahlverlaufs (Solldrehzahl) von Verbrennungsmotor und Elektromaschine über der Zeit. Hierfür ist eine klassische Drehzahlgradienten-Limitierung nicht ausreichend, da Verbrennungsmotor und Elektromaschine ihr Drehmoment nicht sprungartig ändern können. Es wird daher eine Soll-Drehzahl-Vorausberechnung vorgeschlagen, die in der Lage ist, sowohl den Drehzahlgradienten, als auch dessen Ableitung (Drehzahlkrümmung) zu begrenzen. Diese Vorausberechnung muss dafür kontinuierlich die tatsächliche Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors bzw. der Elektromaschine beobachten und anhand vom maximal erlaubten Drehzahlgradienten, sowie maximal erlaubter Drehzahlkrümmung die Solldrehzahlen für den nächsten Zeitschrift ermitteln.

Eine klassische zweistufige Limitierung von Drehzahlgradient und Drehzahlkrümmung führt dabei zum Überschwingen, was aus Gründen der Drehzahlregelaufgabe zu vermeiden ist. Daher wird vorgeschlagen, die zweistufige Limitierung von Drehzahlgradient und Drehzahlkrümmung um eine Abbremsfunktion zu erweitern. Hierfür wird kontinuierlich ermittelt, wieviel Drehzahlgradient gerade noch erlaubt ist, um mit der aktuell erlaubten Drehzahlkrümmung (entspricht Drehmomentgradient) und bei der aktuell vorliegenden Änderungsrate der Zieldrehzahl exakt tangential auf den Zieldrehzahlverlauf zu treffen. Damit kann der Drehzahlgradient bei Annäherung an die Zieldrehzahl kontinuierlich reduziert werden, wodurch der erlaubte Drehmomentgradient von Verbrennungsmotor und von der Elektromaschine eingehalten wird. Ein Überschwingen der neuen Führungsgröße (= Solldrehzahlen für Verbrennungsmotor und Elektromaschine) wird damit vermieden und die Drehzahlregelung kann die volle Dynamik des Antriebssystems ausnutzen.

Anhand der neuen Führungsgröße und ihrer zeitlichen Ableitungen 1. und 2. Ordnung kann jetzt ein Drehzahlregler mit einer sehr präzisen Vorsteuerung aufgebaut werden, welche die Regelstrecke bereits ohne Reglereingriff sehr gut gesteuert betreibt. Diese Eigenschaft erlaubt den Betrieb mit vergleichbar großen Totzeiten im Regelkreis und damit zum Beispiel die Ansteuerung von Verbrennungsmotor und Elektromaschine über einen Fahrzeugbus wie zum Beispiel CAN oder Flexray. Der eigentliche Drehzahlregler korrigiert „nur noch“ den Fehler zwischen Regelstrecke und Vorsteuerung und ist dadurch in der Lage die für formschlüssige Schaltelemente erforderlichen Differenzdrehzahlen einzuregeln.

DHT (Dedicated Hybrid Transmission) sind die derzeit häufigsten Hybridgetriebe, die nur in Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor und mit mindestens einer Elektromaschine zum Einsatz kommen. Die Elektromaschine (hier erste Elektromaschine des Variators) wird dabei zum Teil des Getriebes, wobei seine Anbindung auf verschiedenen Getriebewellen erfolgen kann.

Der Einsatz formschlüssiger Schaltelemente zur Gangbildung und Kraftübertragung in DHT-Antrieben bietet die Chance maximaler Effizienz bei der Kraftübertragung und minimalem Leistungsbedarfs aufgrund bedarfsorientierter Aktuierung. Gleichzeitig bergen formschlüssige Schaltelemente aber auch Herausforderungen in sich. In klassischen Handschaltgetrieben oder ähnlichen automatisierten Systemen wird vor der Betätigung der formschlüssigen Schaltelemente die Kraftübertragung vollständig unterbrochen. Diese Lastfreiheit erlaubt das Öffnen bzw. Auslegen von formschlüssigen Schaltelementen ohne Rückwirkung auf den Antrieb und mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 Zustand 1 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 2 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 1 des gesamten Schaltablaufs,

Fig. 3 Zustand 2 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang, Fig. 4 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 2 des gesamten Schaltablaufs,

Fig. 5 Zustand 3 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 6 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 3 des gesamten Schaltablaufs,

Fig. 7 Zustand 4 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 8 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 4 des gesamten Schaltablaufs,

Fig. 9 Zustand 5 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 10 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 5 des gesamten Schaltablaufs,

Fig. 11 Zustand 6 und 7 des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 12 schematisch die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. Getriebes und ihre Zustände bei Zustand 6 und 7 des gesamten Schaltablaufs, Fig. 13 den wesentlichen erfindungsgemäßen Zwischenschritt zwischen Zustand 3 und 5, d.h. eine spezielle verfahrenstechnische Ausgestaltung eines Zustands 4 (siehe auch Fig. 7 und 8), des gesamten Schaltablaufs bei einem Gangwechsel mit dem erfindungsgemäßen Automatikgetriebe von einem ersten Festgang in einen zweiten Festgang,

Fig. 14 schematisch relevante Drehzahlverläufe zur Regelung mittels des erfindungswesentlichen Drehzahlregel-Moduls (DRM) aus Fig. 13 und

Fig. 15 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungswesentlichen Drehzahlregel-Moduls (DRM) gemäß Fig. 13.

Fig. 1 zeigt den Ausgangszustand, Zustand 1 , bei eingelegtem ersten Gang (Festgang G1 ) vor einem Gangwechselbefehl. Es folgt durch ein entsprechendes Eingangssignal ein Gangwechselbefehl in einer elektronischen Steuereinheit SG.

Fig. 2 zeigt die wichtigsten Komponenten der Erfindung, die auch für die Figuren 4, 6, 8, 10 und 12 gelten:

In Fig. 2 ist schematisch ein Hybridfahrzeug gezeigt, das ein Automatikgetriebe, einen Verbrennungsmotor VM, eine erste Elektromaschine EMA, eine zweite Elektromaschine EMB, einen Hochvoltspeicher HVS und eine elektronische Steuereinheit SG aufweist.

Das Automatikgetriebe umfasst ein Umlaufgetriebe UG in Form eines leistungsverzweigenden Planetengetriebes, einen Variator, der die beiden Elektromaschinen EMA und EMB umfasst, sowie ein erstes Schaltelement K1 , das zum Einlegen einer ersten festen Übersetzungsstufe G1 (im Folgenden auch Festgang G1 genannt) vorgesehen ist, und ein zweites Schaltelement B2, das zum Einlegen einer zweiten festen Übersetzungsstufe G2 vorgesehen ist.

Die Anzahl von zwei Übersetzungsstufen dient hier nur der besseren Anschaulichkeit; in der Praxis kann auch eine höhere Anzahl von Übersetzungsstufen verwendet werden. Ferner umfasst das Automatikgetriebe zwei Getriebewellen, nämlich eine Eingangswelle in Form einer Antriebswelle, mittels der das Automatikgetriebe mit dem Verbrennungsmotor VM drehmomentübertragend gekoppelt ist, und eine Ausgangswelle in Form einer Abtriebswelle, mittels der das Automatikgetriebe mit den Rädern R des Kraftfahrzeugs drehmomentübertragend gekoppelt ist.

Das Automatikgetriebe kann auch drei oder mehr feste Übersetzungsstufen aufweisen, dann hätte es auch eine entsprechende größere Anzahl an Schaltelementen, die zum Einlegen weiterer Übersetzungsstufen vorgesehen sind. Auch können einzelne Schaltelemente für mehrere Übersetzungsstufen und/oder eine Kombination mehrerer Schaltelemente für eine Übersetzungsstufe vorgesehen sein.

Das Planetengetriebe UG weist den Träger 1 , das Hohlrad 2 und die Sonne 3 auf. Das Umlaufgetriebe UG ist sowohl mit der Eingangswelle als auch mit der Ausgangswelle drehmomentübertragend gekoppelt. Des Weiteren umfasst das Umlaufgetriebe UG eine Welle, über die es mittels des ersten Schaltelements K1 , das hier eine Kupplung bildet, mit der Eingangswelle drehmomentübertragend koppelbar ist sowie mit dem zweiten Schaltelement B2, das hier eine Bremse bildet, drehmomentübertragend koppelbar ist. Die Welle hat dabei einen drehzahleinstellenden Effekt auf den Verbrennungsmotor VM. In einer alternativen Ausführungsform können die Schaltelemente K1 , B2 für beliebige drehmomentübertragende Funktionen vorgesehen sein.

Die Schaltelemente K1 , B2 sind jeweils als Klauenkupplung ausgebildet. Das heißt, sie sind formschlüssige Schaltelemente und erfordern lediglich einen geringen Druck, um in geschlossener Stellung gehalten zu werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Schaltelemente K1 , B2 beliebige andere geeignete Schaltelemente sein, beispielsweise kraftschlüssige Schaltelemente.

Die Variatorfunktionalität zur Übersetzungsverstellung wird dadurch bereitgestellt, dass die erste Elektromaschine EMA generatorisch und die zweite Elektromaschine EMB motorisch betrieben werden. Hierdurch können kinetische Energie und elektrische Energie ineinander gewandelt und damit die Drehzahlen der beiden Elektromaschinen EMA, EMB voneinander entkoppelt werden.

Das Schalten des Automatikgetriebes von einer ersten Übersetzungsstufe (Festgang) G1 in eine zweite feste Übersetzungsstufe (Festgang) G2 erfolgt gemäß dem Schaltablauf, der anhand der Figuren 3, 5, 7, 9 11 und 13 dargestellt ist.

Gemäß den Figuren 1 und 2 ist die erste feste Übersetzung G1 eingelegt, das heißt, das erste Schaltelement K1 ist geschlossen und das zweite Schaltelement B2 ist geöffnet. Ferner ist der Variator entkoppelt; d.h. die Elektromaschinen sind weder mit der Eingangswelle noch mit der Ausgangswelle drehmomentübertragend gekoppelt. Alle Drehzahlen nG1 sind gleich. Die erste Elektromaschine EMA kann generatorisch betrieben werden, um den Hochvoltspeicher HVS zu laden.

Um in die zweite feste Übersetzung G2 zu schalten, wird nun gemäß Fig. 3 das Schaltelement K1 des aktuellen (alten) Festganges G1 entlastet.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird der Variator mit der Ausgangswelle drehmomentübertragend gekoppelt sowie über die Welle mit dem Umlaufgetriebe UG drehmomentübertragend gekoppelt. Mit anderen Worten wird die zweite Elektromaschine EMB mit dem Abtrieb bzw. mit dem Hohlrad 2 bzw. mit den Rädern R motorisch betrieben und vom Hochvoltspeicher HVS gespeist. Der Verbrennungsmotor VM kann abgeschaltet sein bzw. werden.

Mittels des Variators wird nun über die Ausgangswelle das erste Schaltelement K1 durch eine Drehmomentüberlagerung entlastet (K1 gestrichelt dargestellt).

An diesem Punkt setzt der Kem der Erfindung ein, der anhand der Figuren 13 und 14 nochmal erläutert wird.

Gemäß Zustand 3, der in Fig. 5 aktiviert dargestellt ist, wird anschließend das Schaltelement K1 ausgelegt, wie in Fig. 6 mit der offenen K1 gezeigt wird. Es folgt gemäß Fig. 7 der Zustand 4, nämlich die vorzugsweise elektrische und kontinuierliche Übersetzungsverstellung in einer leistungsverzweigten Übersetzungsstufe (E-CVT). Dies wird in Fig. 8 anhand der Drehzahlverschiebung an der Sonne 3 dargestellt. Nach dem Öffnen des ersten Schaltelements K1 wird demnach durch eine kontinuierliche Übersetzungsverstellung des Variators bzw. der elektrischen Maschine EMA die Übersetzung der zweiten Übersetzungsstufe (Festgang) G2 eingestellt. Die Bremse B2 ist dabei noch geöffnet.

Das bedeutet, es stellt sich ein 3-Wellen-Betrieb ein, wodurch die Differenzdrehzahl an dem zweiten Schaltelement B2 abgebaut wird.

Fig. 9 zeigt den Zustand 5, in dem das Schaltelement B2 für den neuen Festgang G2 geschlossen wird.

Dabei ist in Fig. 10 zu sehen, dass das zweite Schaltelement B2 geschlossen wird, sobald die Differenzdrehzahl auf Null gesenkt wurde bzw. einen bestimmten Grenzwert unterschritten hat. Hierdurch übernimmt das zweite Schaltelement B2 die Last vom Variator und der Variator kann entkoppelt werden (siehe Fig. 10, gestrichelte Elektromaschine EMB). Die Bremse B2 ist noch nicht belastet (gestrichelte B2).

In Fig. 11 ist Zustand 6 und unmittelbar damit verbunden Zustand 7 bzw. wieder 1 erreicht, in dem das neue Schaltelement B2 belastet werden kann (vollständig geschlossene B2 in Fig. 12).

Mit Fig. 12 ist der Schaltablauf eines Gangwechsels (G1 =>G2) beendet.

Zusammenfassung des gesamten Schaltablaufs mit dem erfindungsgemäßen Zwischenzustand ausgehend vom aktuellen Festgang (hier G1 ):

- Entlasten des alten Schaltelements K1 durch die Antriebsmaschinen (Zustand 2).

- Öffnen des alten Schaltelements K1 (Zustand 3)

(Wechsel in einen E-CVT-Modus). - Drehzahlanpassung zur Übersetzungsverstellung (nG1 =>nG2) im Getriebe über den E-CVT-Modus (Zustand 4) durch die erfindungsgemäße Aktivierung des Drehzahlregel-Moduls DRM.

- Einlegen der neuen Schaltelements (B2) (Zustand 5).

- Belasten des neuen Schaltelements (B2) (Zustand 6)

- „Ablegen“ der E-Maschinen EMA und EMB (Zustand 7=Zustand 1 ) => neuer Festgang G2.

Fig. 13 zeigt den erfindungsgemäßen „Zustand 4“ mit dem Drehzahlregel- Modul DRM.

Fig. 14 zeigt drei relevante Verläufe der Drehzahl n bei einer beispielhaften

Hochschaltung (negativer Zieldrehzahlsprung x_Ziel zum Zeitpunkt t1 ) mit

Beschleunigung (steigende Zieldrehzahl x_Ziel vor und nach t1 ). Folgende

Verläufe sind dargestellt:

- durchgezogene Linie: Zieldrehzahl x_Ziel

- gestrichelte Linie: Solldrehzahl y

- strichpunktierte Linie: Istdrehzahl y_ist

Für die Regelung der Drehzahl n wird der Zeitbereich T zwischen den Zeitpunkten t1 bis t4 betrachtet. Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Drehzahländerungsphase der Hochschaltung und zum Zeitpunkt t4 wird sie beendet. Zu einem Zeitpunkt t2 wird der Drehzahlgradient betrachtet. Zu einem Zeitpunkt t3 wird die Drehzahlkrümmung betrachtet. Es ergeben sich zwischen den einzelnen Zeitpunkten ein erster Teilbetrachtungszeitraum A zwischen t1 und t2, ein zweiter Teilbetrachtungszeitraum B zwischen t2 und t3 und ein dritter Teilbetrachtungszeitraum C zwischen t3 und t4.

Für die Ermittlung der Solldrehzahl y anhand der Zieldrehzahl x_Ziel und für die Berechnung weiterer erforderlicher Variablen oder Parameter wird die in Fig. 15 dargestellte Funktionalität des erfindungsgemäßen Drehzahlregel-Moduls DRM angewandt. Hierbei gilt: x Ziel = Zieldrehzahl

At Sampletime/Schrittweite dy_limits = maximal erlaubter Drehzahlgradient (positiv und negativ) dy ² _limits = maximal erlaubte Drehzahlkrümmung (positiv und negativ) dy_br_limits = maximal erlaubter Abbrems-Drehzahlgradient (positiv und negativ) dx/dt = Ableitung eines Signals nach der Zeit (Gradientenbildung)

1/z = Signalrückführung (Wert des vorangegangenen Zeitschrittes) y = Solldrehzahl n

Ay = Gradient der Solldrehzahl (Änderung von y innerhalb eines Zeitschrittes At)

AAy = Krümmung der Solldrehzahl (Änderung von Ay innerhalb eines

Zeitschrittes At) y_ist = Istdrehzahl n

Die Zieldrehzahl x_Ziel ändert sich zum Zeitpunkt t1 sprungartig aufgrund der geänderten Übersetzung des neu einzulegenden Festganges G2 gegenüber der des alten Festganges G1 . Bei einer solchen Schaltung hat der Drehzahlregler in der Regel eine Drehzahländerung von mindestens 300 U/min bis hin zu 2500 U/min oder mehr zu realisieren. Damit die Varianz des Arbeitspunktes des Drehzahlreglers reduziert wird, erzeugt erfindungsgemäß im Teilbetrachtungszeitraum B eine Gradienten-Limitierung 1. Ordnung, im Teilbetrachtungszeitraum A eine Gradienten-Limitierung 2. Ordnung sowie im Teilbetrachtungszeitraum C eine Abbremsfunktion fA mit Gradienten-Limitierung ein über den Zeitbereich T stetiges Signal, die Solldrehzahl y.

Der Drehzahlgradient der Solldrehzahl y des Verbrennungsmotors VM beispielsweise, welcher anhand wirkender Massenträgheitsmomente in die erforderliche Gesamtänderung des verbrennungsmotorischen Drehmomentes umgerechnet werden kann und umgekehrt, wird somit im Voraus auf den Arbeitsbereich des Verbrennungsmotors beschränkt (dy imits).

Die maximal erlaubte Krümmung dy ² _limits der Solldrehzahl y des Verbrennungsmotors VM kann analog der Berechnung des Drehzahlgradienten der Solldrehzahl y in den erforderlichen Drehmomentgradienten des Verbrennungsmotors VM umgerechnet werden und umgekehrt. Daher kann auch die vom Verbrennungsmotor VM darstellbare Krümmung AAy der Drehzahl n über der Zeit im Voraus berechnet werden und in den Verlauf der Solldrehzahl y einfließen.

Die Istdrehzahl y_ist des Verbrennungsmotors VM stellt einen beispielhaften Verlauf dar, welcher sich aufgrund eines geeigneten Reglers in Verbindung mit der Vorsteuerung über die Solldrehzahl y und ihre zeitliche Ableitung einstellen kann.

Die Abbremsfunktion fA ermittelt die für den aktuellen Zeitschrift erlaubte Solldrehzahländerung dy_br_limits anhand der Informationen zur maximal erlaubten Drehzahlkrümmung dy ² _limits, der aktuellen Schrittweite, der Solldrehzahl des vorangegangenen Berechnungsschrittes und des aktuellen Gradienten der Zieldrehzahl.

Mit anderen Worten ist die Gradienten-Limitierung 1. Ordnung im Teilbetrachtungszeitraum B derart ausgestaltet, dass die von den Antriebsmotoren VM und EMA und/oder EMB maximal stellbaren Drehmomente nicht überschritten werden; d.h. beispielsweise: y'=dy/dt= MIN ((M_VM, M_EMA)/J) (MIN=Minimalauswahl; J=Trägheitsmoment). Die Gradienten- Limitierung 2. Ordnung im Teilbetrachtungszeitraum A ist derart ausgestaltet, dass die von den Antriebsmotoren VM und EMA und/oder EMB maximal stellbaren Drehmomentgradienten nicht überschritten werden; d.h. beispielsweise: y"= MIN ((dM_VM/dt, dM_EMA/dt)/J). Durch die Abbremsfunktion fA wird der Zeitbereich T bestimmt.

Für die Abbremsfunktion fA gilt folgender Zusammenhang:

Dabei wird im Wurzelterm die aktuell erwartete Abbremsdauer ( t — 14 ) anhand der Differenz von Ziel- und Solldrehzahl, sowie der darstellbaren Drehzahlkrümmung ermittelt.

Anhand der Abbremsdauer und der maximal erlaubten Drehzahlkrümmung dy ² _limits ergibt sich wiederum der aktuell noch erlaubte Drehzahlgradient der Solldrehzahl.

Die dargestellte Gesamtfunktion ordnet die Abbremsfunktion fA direkt nach der Gradienten-Limitierung 1. Ordnung an, die Gradienten-Limitierung 2. Ordnung kommt an dritter Stelle. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Solldrehzahl y unter allen Umständen die geforderten Grenzen für Drehzahlgradienten und Drehzahlkrümmung einhält.

In einer Variante der Gesamtfunktion kann die Abbremsfunktion an dritter Stelle zur Limitierung vom Gradienten der Solldrehzahl angeordnet werden. Diese Variante birgt jedoch die Gefahr, dass die Grenzwerte der Solldrehzahl in Gradient und Krümmung nicht unter allen Umständen eingehalten werden kann.

In Abhängigkeit der Höhe des Drehzahlsprunges von x_Ziel kann es dazu führen, dass der Teilbetrachtungszeitraum B übersprungen werden muss, also der maximale Drehzahlgradient nicht erreicht wird, und direkt aus dem Teilbetrachtungszeitraum A in den Teilbetrachtungszeitraum C gesprungen werden muss.