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Beschreibung
Zur Steigerung der Effizienz von Fahrzeugen mit klassischem Verbrennungsmotor, werden diese oft mit elektrischen Antrieben ergänzt. Damit lassen sich die CO2-Emissionen durch Rekuperation und die Arbeitspunktverschiebung des Verbrennungsmotors reduzieren. Bei einer solchen Hybridisierung kommen zusätzliche Stellgrößen hinzu, wodurch sich eine Bandbreite an neuen Fahrzeugfunktionen ergibt. Der Erfolg von Hybridfahrzeugen hängt maßgeblich von der Fahrerakzeptanz ab, die auf ein komfortables und vorhersehbares Fahrzeugverhalten zurückzuführen ist.
Aufbau eines 6-Gang Doppelkupplungsgetriebes
Das Doppelkupplungsgetriebe enthält das zwei Kupplungen und zwei Teilgetriebe (gerade und ungerade Gänge). Die beiden Teilgetriebe werden auf den Abtrieb mit einer Ausgangsübersetzung synchronisiert. Durch die Gangvorwahl ist ein Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung möglich.
Schaltvorgang im manuellen Getriebe und im Doppelkupplungsgetriebe
Durch die Vorwahl eines Ganges im passiven Teilgetriebe ist ein Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung möglich. Die Abbildung zeigt den Schaltvorgang eines manuellen Getriebes (MT) im Vergleich zu einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT).
Übersicht Antriebsstrang
Das Antriebsstrangmodell besteht aus rotatorischen Massenträgheiten (J), Übersetzungen (i), Steifigkeiten (c) und Dämpfungen (d), sowie den auf den Antriebsstrang wirkenden Momenten (T).
Um in hybriden Doppelkupplungsgetrieben ein komfortables Fahrverhalten zu realisieren, ist die Abstimmung der Antriebskomponenten (Verbrennungsmotor, E-Maschine und Kupplung) von großer Bedeutung. Durch die Vielzahl an freien Parametern im System, sowie deren gegenseitige Beeinflussung ist eine heuristische Abstimmung zeitaufwändig. Das langfristige Ziel ist es daher die Abstimmung automatisiert und adaptiv zu gestalten, sodass zum einen durch eine Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Fahrzeuge oder Getriebetypen der Kalibrationsaufwand reduziert wird und zum anderen ein komfortables Getriebeverhalten ermöglicht wird. Diese Abstimmung soll durch einen modellbasierten Regelungsentwurf realisiert werden.
Durch die zusätzliche E-Maschine kann der Startergenerator entfallen und der Motorstart direkt über die Antriebsmaschine realisiert werden. Da mit hybridelektrischen Fahrzeugen eine elektrische Fahrt nur begrenzt möglich ist, kann es vorkommen, dass der Verbrennungsmotor während der Fahrt gestartet werden muss. Dieser Wiederstart des Verbrennungsmotors stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, da er die kritischste Fahrsituation darstellt. Das konkret im Projekt zu untersuchende Getriebe ist das 7HDT300 von GETRAG, ein 7-Gang Hybrid-Doppelkupplungsgetriebe, das auf einem modularen System aufbaut und je nach Kundenwunsch mit oder ohne ins Getriebe integrierte E-Maschine geliefert werden kann. Im Fokus steht dabei eine 48V-Mild-Hybrid Variante.