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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der
DE 196 20 328 A1 ist eine Regelung zum Schließen einer Reibschlussverbindung bei einem Kraftfahrzeug mit Automatgetriebe und hydrodynamischem Wandler bekannt. Bei einer Fahrtrichtungsvorwahl wird der Betätigungszylinder der zu schließenden Reibschlussverbindung, wie einer Reibungskupplung oder einer Getriebebremse, vorbefüllt, bis die Reibflächen spielfrei aneinander liegen und die für die vorbestimmte Fahrtrichtung zu lösende Reibschlussverbindung getrennt wird. Daran anschließend wird die Reibschlussverbindung geregelt geschlossen, wobei in einem modellbasierten Regelalgorithmus die Drehzahlen des Motors, eines Wandlerturbinenrades sowie das Trägheitsmoment des Motors und der Wandlerturbine und die Drehmomente des Motors, des Wandlerpumpenrades, des Wandlerturbinenrades, der Nebenaggregatverbraucher und der Reibschlussverbindung sowie die Wandlerkennlinien als Parameter bzw. Eingangsgrößen eingehen.
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Mit dieser Regelung für das Schließen einer Reibungskupplung bzw. einer Getriebebremse, die den Kraftfluss zwischen Antriebseinheit und Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges herstellt, muss die Abstimmung der Regelparameter nicht für jeden Motor- und Wandlertyp eigens in einem aufwändigen Verfahren erfolgen.
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Nachteilig dabei ist jedoch, dass unterschiedliche Anforderungen seitens der Fahrzeughersteller, wie ein hoher Schaltkomfort oder ein möglichst sportlicher Fahrbetrieb, nach wie vor applikativ abzustimmen sind, was jedoch aufgrund des dadurch entstehenden Aufwandes nicht erwünscht ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges zur Verfügung zu stellen, mittels welchem unterschiedliche Anforderungen an einen darzustellenden Fahrbetrieb mit geringem Aufwand umsetzbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine, mit einem Abtrieb und mit einem dazwischen angeordneten Getriebe mit mehreren reibschlüssigen Schaltelementen, in dessen Bereich durch Zuschalten der Schaltelemente in den Kraftfluss und durch Abschalten der reibschlüssigen Schaltelemente aus dem Kraftfluss verschiedene Übersetzungen einlegbar sind, wird während eines Übersetzungswechsels die Übertragungsfähigkeit jeweils wenigstens eines zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes angehoben und die Übertragungsfähigkeit jeweils wenigstens eines abzuschaltenden Schaltelementes reduziert, sodass ein über das Getriebe zwischen dem Abtrieb und der Antriebsmaschine zu übertragendes Drehmoment in zunehmendem Umfang über das zuzuschaltende reibschlüssige Schaltelement geführt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe in Abhängigkeit eines Soll-Gradienten eines Verlaufes einer Getriebeeingangsdrehzahl und zur Kompensation abtriebsseitiger Reaktionsmomente variiert, wobei die abtriebsseitigen Reaktionsmomente aus Beschleunigungen drehbarer Bauteile des Getriebes resultieren, die durch den Übersetzungswechsel im Getriebe verursacht werden.
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Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt die Kenntnis zugrunde, dass die während eines Übersetzungswechsels auftretenden Beschleunigungen getriebeinterner Bauteile, die nachfolgend auch als Koppelmassen bezeichnet werden, einen nicht zu vernachlässigen Einfluss auf den Schaltablauf selbst und das Fahrverhalten eines Fahrzeuges ausüben.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bietet nunmehr mit geringem Aufwand die Möglichkeit, den Einfluss, den die Beschleunigungen der Koppelmassen während eines Übersetzungswechsels auf den Fahrbetrieb eines Fahrzeuges ausüben, auf einfache Art und Weise zu eliminieren bzw. auszugleichen, indem die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb entsprechend variiert wird.
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Grundsätzlich wird während des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils die Übertragungsfähigkeit des für den Kraftfluss verantwortlichen Schaltelementes variiert. Zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen werden im Allgemeinen in Abhängigkeit des Betriebszustandsverlaufes in vier verschiedene Schaltungstypen unterteilt. Dabei wird zwischen sogenannten Schubhochschaltungen und Schubrückschaltungen sowie sogenannten Zughochschaltungen und Zugrückschaltungen differenziert. Bei Schubhochschaltungen wird sowohl die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden als auch des abzuschaltenden Schaltelementes im erfindungsgemäßen Umfang variiert, während bei einer Schubrückschaltung lediglich die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes angepasst wird, um den Koppelmasseneinfluss in gewünschtem Umfang ausgleichen zu können.
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Im Unterschied hierzu wird während einer Zugrückschaltung lediglich die Übertragungsfähigkeit des abzuschaltenden Schaltelementes und während einer Zughochschaltung die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes variiert.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bietet mit geringem Aufwand die Möglichkeit, den vorgeschriebenen Koppelmasseneinfluss jeweils im Fahrbetrieb während eines Übersetzungswechsels in gewünschtem Umfang berücksichtigen zu können, womit der Applikationsaufwand am Ende des Fertigungsprozesses eines Getriebes in erheblichem Umfang reduzierbar ist. Des Weiteren sind über die erfindungsgemäße Vorgehensweise robuste Schaltabläufe gesichert darstellbar und eine hohe Kundenzufriedenheit erreichbar. Zusätzlich sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unterschiedliche Fahrbetriebe ohne zusätzlichen applikativen Aufwand darstellbar, da die sich während eines stark komfortbetonten Fahrbetriebes und auch während eines Sportfahrbetriebes während Übersetzungswechseln unterschiedlich einstellenden Beschleunigungen der Koppelmassen über die erfindungsgemäße Vorgehensweise durch entsprechende Betätigung des am Übersetzungswechsel beteiligten zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes abgebildet und berücksichtigt werden.
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Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das über das Getriebe zu führende und getriebeeingangsseitig anliegende Drehmoment um einen Drehmomentwert korrigiert, der dem Produkt aus dem Massenträgheitsmoment der mit dem Getriebeeingang gekoppelten drehbaren Bauteile des Fahrzeugantriebsstranges und der sich während des Übersetzungswechsels einstellenden Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren Bauteile entspricht. Mittels dieser Vorgehensweise wird das am Getriebeeingang anliegende Drehmoment um die antriebsseitigen beschleunigten Massenträgheiten korrigiert, wobei dieses Drehmoment bei einem Fahrzeugantriebsstrang, der mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler ausgeführt ist, zusätzlich mit der Wandlerverstärkung multipliziert wird, um diese Abhängigkeit zusätzlich berücksichtigen zu können. Die letztgenannte Korrektur des Getriebeeingangsmomentes bietet die Möglichkeit, eine Berechnung eines sogenannten Basisdruckkennfeldes bzw. eines Basiskupplungsmomentes des zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes bzw. des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes, mittels welchen ein Soll-Drehzahlgradient der Getriebeeingangsdrehzahl während eines Übersetzungswechsels ohne Berücksichtigung der Koppelmassen umgesetzt ist, in Abhängigkeit des tatsächlich anliegenden Getriebeeingangsmomentes durchzuführen.
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Um das jeweils am zuzuschaltenden reibschlüssigen Schalelement und/oder am abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelement anliegende Drehmoment in gewünschtem Umfang über das zuzuschaltende reibschlüssige Schaltelement und/oder das abzuschaltende reibschlüssige Schaltelement sicher übertragen zu können, wird die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während des Übersetzungswechsels im Getriebe jeweils auf Werte eingestellt, die gleich dem Produkt aus dem jeweils korrigierten Getriebeeingangsmoment und einem übersetzungsabhängigen Stützfaktor des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes sind.
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Die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe in Abhängigkeit einer Regelabweichung eines Reglers variiert, wobei die Regelabweichung einer Abweichung zwischen einem Ist-Drehzahlgradienten des Verlaufes der Getriebeeingangsdrehzahl und einem aus einer Soll-Schlupfzeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes bestimmten Soll-Drehzahlgradienten des Verlaufes der Getriebeeingangsdrehzahl entspricht. Damit sind die an einem Übersetzungswechsel beteiligten und während des Übersetzungswechsels schlupfend zu betreibenden Schaltelemente des Getriebes einerseits in gewünschtem Umfang betätigbar und andererseits unzulässig hohe Belastungen der Schaltelemente mit geringem Aufwand vermeidbar.
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Wird die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen einer Soll-Längsbeschleunigung und einer Ist-Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebstranges ausgeführten Fahrzeuges am Ende des Übersetzungswechsels adaptiert, sind Übersetzungswechsel auf einfache Art und Weise mit hohem Schaltkomfort durchführbar.
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Berücksichtigt die in Abhängigkeit der Abweichung zwischen einer Soll-Längsbeschleunigung und einer Ist-Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges nach dem Übersetzungswechsel durchzuführende Adaption der Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe zusätzlich einen Drehmomentverlauf der Antriebsmaschine, ist der Schaltablauf während des Übersetzungswechsels in gewünschtem Umfang einstellbar und der jeweils angeforderte Fahrbetrieb durch einen entsprechenden Motoreingriff in gewünschtem Umfang darstellbar.
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Um Einflüsse eines solchen Motoreingriffes auf einfache Art und Weise bei der Bestimmung der Abweichung zwischen der Soll-Längsbeschleunigung und der Ist-Längsbeschleunigung zu vermeiden, wird die Abweichung zwischen der Soll-Längsbeschleunigung und der Ist-Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges vor einem momentreduzierenden Motoreingriff ermittelt.
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Die Soll-Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit des Drehmomentwerts angepasst, der dem Produkt aus dem Massenträgheitsmoment und des sich während des Übersetzungswechsels einstellenden Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren Bauteile entspricht, aus deren Beschleunigung während des Übersetzungswechsels die abtriebsseitigen Reaktionsmomente resultieren. Damit wird ein Basisdruckkennfeld bzw. ein Basiskupplungsmomentkennfeld bereits während einer vorgeschaltenen Schaltdruckadaption in Abhängigkeit des Koppelmasseneinflusses angepasst bzw. adaptiert und der während eines Übersetzungswechsels durchzuführende Regelaufwand auf einfache Art und Weise minimiert.
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Ein Adaptionsaufwand wird mittels einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens minimiert bzw. eine Adaptionsgeschwindigkeit wird dadurch erhöht, dass die Betätigung des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes während der Durchführung weiterer angeforderter Übersetzungswechsel ausgehend von der adaptierten Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes unter Berücksichtigung einer schaltelementspezifischen Hysterese sowie des jeweils übersetzungsspezifischen Stützfaktors erfolgt.
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Wird die Adaption der Übertragungsfähigkeit von Schaltelementen, die lediglich während Rückschaltungen im Getriebe abgeschaltet werden, während Zugrückschaltungen durchgeführt, ist sowohl der Adaptionsaufwand reduzierbar als auch die Adaptionsgeschwindigkeit erhöhbar.
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Der Koppelmasseneinfluss wird mittels einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Übersetzungswechsels auf einfache Art und Weise dadurch berücksichtigt, dass die in Abhängigkeit des korrigierten Getriebeeingangsmomentes und des Stützfaktors jeweils eingestellte Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe um das Produkt aus dem Massenträgheitsmoment und des sich während des Übersetzungswechsels einstellenden Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren Bauteile im Getriebe verändert werden, aus deren Beschleunigung während des Übersetzungswechsels die abtriebsseitigen Reaktionsmomente resultieren.
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Damit sind die jeweils betriebszustandsabhängig auftretenden Koppelmasseneinflüsse mit geringem Aufwand berücksichtigbar und ein jeweils angeforderter Fahrbetrieb in gewünschtem Umfang an den aktuellen Betriebszustandsverlauf eines Fahrzeugantriebsstranges angepasst umsetzbar.
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Bei weiteren vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Produkt aus dem Massenträgheitsmoment und des sich während des Übersetzungswechsels einstellenden Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren Bauteile, aus deren Beschleunigung während des Übersetzungswechsels die abtriebsseitigen Reaktionsmomente resultieren, über ein den Fahrzeugantriebsstrang abbildendes Modell oder jeweils mittels eines Kennfeldes in gewünschtem Umfang bestimmt.
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Die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens während einer Überhöhungsschaltung, während der eine zeitweise Abweichung zwischen der Soll-Längsbeschleunigung und der Ist-Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstranges ausgeführten Fahrzeuges auftritt, um das Produkt aus der Abweichung zwischen der Soll-Längsbeschleunigung und der Ist-Längsbeschleunigung um dem Stützfaktor des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes verändert, womit während eines Übersetzungswechsels auftretende Abweichungen wiederum mit geringem Aufwand berücksichtigbar sind und ein gewünschtes Fahrverhalten im angeforderten Umfang auf einfache Art und Weise darstellbar ist.
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Erfolgt die Veränderung der Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes im Schlupfbetrieb während eines Übersetzungswechsels im Getriebe um das Produkt aus dem Massenträgheitsmoment und des sich während des Übersetzungswechsels einstellenden Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren Bauteile im Getriebe abgestimmt auf einen momentreduzierenden Motoreingriff, ist ein jeweils während eines Übersetzungswechsels gewünschter Fahrbetriebszustand im angeforderten Umfang mit hohem Fahrtkomfort oder entsprechend sportlich umsetzbar.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Die einzige Figur der Zeichnung zeigt mehrere Verläufe verschiedener Betriebsgrößen eines Fahrzeugantriebsstranges, die sich während eines Betriebszustandsverlaufes des erfindungsgemäß betriebenen Fahrzeugantriebsstranges über der Betriebszeit t während einer Zughochschaltung einstellen.
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In der Figur sind mehrere Verläufe verschiedener Betriebsgrößen eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Fahrzeugantriebsstranges dargestellt, der neben einer Antriebsmaschine ein als Automatgetriebe ausgeführtes Getriebe sowie einen Abtrieb aufweist. Im Bereich des mit mehreren reibschlüssigen Schaltelementen ausgeführten Getriebes sind durch Zuschalten der Schaltelemente in den Kraftfluss und durch Abschalten der reibschlüssigen Schaltelemente aus dem Kraftfluss des Fahrzeugantriebsstranges verschiedene Übersetzungen einlegbar. Während eines Übersetzungswechsels wird die Übertragungsfähigkeit jeweils wenigstens eines zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes angehoben und die Übertragungsfähigkeit jeweils wenigstens eines abzuschaltenden Schaltelementes reduziert, sodass ein über das Getriebe zwischen dem Abtrieb und der Antriebsmaschine zu übertragendes Drehmoment während des Übersetzungswechsels mit zunehmender Betriebszeit t in zunehmendem Umfang über das zuzuschaltende reibschlüssige Schaltelemente geführt wird.
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Zu einem Zeitpunkt T1 ist im Getriebe eine Ist-Übersetzung eingelegt und der Fahrzeugantriebsstrang befindet sich im Zugbetrieb. Aus dem letztgenannten Betriebszustand des Fahrzeugantriebsstranges resultiert der ab dem Zeitpunkt T1 dargestellte Verlauf der Drehzahl n_mot der Antriebsmaschine, die gleich der Getriebeeingangsdrehzahl ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Motorausgangswelle der Antriebsmaschine vorliegend drehfest mit der Getriebeeingangswelle des Getriebes verbunden ist, da ein zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe angeordneter hydrodynamischer Drehmomentwandler aufgrund eines geschlossenen Betriebszustandes einer dem Drehmomentwandler zugeordneten Wandlerüberbrückungskupplung in an sich bekannter Art und Weise überbrückt ist. Zu einem Zeitpunkt T2 ergeht eine Anforderung für einen Übersetzungswechsel im Getriebe ausgehend von der aktuellen im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung in Richtung einer höheren Ziel-Übersetzung. Für den Übersetzungswechsel bzw. die Zughochschaltung ist vorliegend das zur Darstellung der Ist-Übersetzung im geschlossenen Betriebszustand vorliegende Schaltelement in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise in seinen geöffneten Betriebszustand zu überführen und gleichzeitig während einer sogenannten Überschneidungsschaltung ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement aus seinem vollständig geöffneten Betriebszustand in seinen geschlossenen Betriebszustand zu überführen. Hierfür wird zum Zeitpunkt T2 das zuzuschaltende Schaltelement durch entsprechendes Anheben des Soll-Betätigungsdruckes p_SE2_soll ausgehend vom Öffnungsdruckniveau auf das Schnellfülldruckniveau sprungartig angehoben und bis zu einem Zeitpunkt T3, zu dem die Schnellfüllphase endet, auf diesem Druckniveau belassen. Zum Zeitpunkt T3 wird der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll auf das Füllausgleichsniveau abgesenkt.
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Die vorbeschriebene Soll-Vorgabe des Soll-Betätigungsdruckes p_SE2_soll bewirkt einen Anstieg des Ist-Betätigungsdruckes p_SE2_ist des zuzuschaltenden Schaltelementes ab einem Zeitpunkt T4, der zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 liegt. Zu einem auf den Zeitpunkt T3 folgenden Zeitpunkt T5 erreicht der Ist-Betätigungsdruck p_SE2_ist des zuzuschaltenden Schaltelementes das Druckniveau, zu dem das zuzuschaltende Schaltelement gerade noch kein Drehmoment überträgt und ab dem ein weiterer Druckanstieg einen sofortigen Anstieg der Übertragungsfähigkeit zur Folge hat. Anschließend wird der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll in Richtung eines Druckniveaus angehoben, zu dem das zuzuschaltende reibschlüssige Schaltelement das an diesem anliegende Drehmoment vollständig überträgt. Vorliegend erreicht der Ist-Betätigungsdruck p_SE2_ist zum Zeitpunkt T6 dieses Druckniveau. Zu einem zwischen den Zeitpunkten T3 und T6 liegenden Zeitpunkt T7 ergeht eine Soll-Vorgabe für den Soll-Betätigungsdruck p_SE1_soll des abzuschaltenden Schaltelemtens in dem in der Figur dargestellten Umfang ausgehend vom Schließdruckniveau des abzuschaltenden Schaltelementes in Richtung des Druckniveaus, zu dem die Übertragungsfähigkeit des abzuschaltenden Schaltelementes im Wesentlichen gleich Null ist und von dem ausgehend ein Anstieg des Betätigungsdruckes einen sofortigen Anstieg der Übertragungsfähigkeit des abzuschaltenden Schaltelementes zur Folge hat. Aufgrund der hydraulischen Verzögerung des Hydrauliksystems des Getriebes erreicht der Ist-Betätigungsdruck p_SE1_ist des abzuschaltenden Schaltelementes dieses Druckniveau erst zu einem Zeitpunkt T8, der auf dem Zeitpunkt T6 folgt.
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Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt T8 der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll des zuzuschaltenden Schaltelementes rampenförmig bis zu einem Zeitpunkt T9 auf ein Zwischendruckniveau angehoben und anschließend während einer weiteren Druckrampe, deren Gradient kleiner als der Gradient der zwischen den Zeitpunkten T8 und T9 vorgesehenen Druckrampe ist, weiter angehoben, um die Motordrehzahl n_mot sowie die Getriebeeingangsdrehzahl in dem in der Figur dargestellten Umfang ab dem Zeitpunkt T6 vom Niveau der Synchrondrehzahl, die sich im Getriebe bei eingelegter Ist-Übersetzung einstellt, in Richtung der Synchrondrehzahl zu führen, die sich bei im Getriebe eingelegter Zielübersetzung einstellt. Um den in der Figur dargestellten Verlauf der Motordrehzahl n_mot und der Getriebeeingangsdrehzahl zwischen dem Zeitpunkt T6 und einem Zeitpunkt T10 einzustellen, wird der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll und damit auch der Ist-Betätigungsdruck p_SE2_ist des zuzuschaltenden Schaltelementes zwischen einem Zeitpunkt T11 bzw. T12 und einem Zeitpunkt T13 bzw. T14 jeweils über eine Druckrampe abgesenkt. Daran anschließend wird der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll ab dem Zeitpunkt T13 über eine sich an die den Soll-Betätigungsruck p_SE2_soll reduzierende Druckrampe anschließende Druckrampe in Richtung des Schließdruckniveaus geführt. Aufgrund der Soll-Vorgabe steigt der Ist-Betätigungsdruck p_SE2_ist ab dem Zeitpunkt T14, der vorliegend gleich dem Zeitpunkt T10 ist, ebenfalls in Richtung des Schließdruckniveaus an, womit der zum Zeitpunkt T2 angeforderte Übersetzungswechsel ab dem Zeitpunkt T14 als abgeschlossen anzusehen ist.
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Die jeweils vom abzuschaltenden Schaltelement und vom zuzuschaltenden Schaltelement übertragenen Drehmomente zeigen die Verläufe m_SE1 bzw. m_SE2, während das von der Antriebsmaschine jeweils anliegende Drehmoment durch den Verlauf m_mot über der Zeit t dargestellt ist.
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Die vorgeschriebene Vorgehensweise zur Betätigung des abzuschaltenden Schaltelementes und des zuzuschaltenden Schaltelementes während dem zum Zeitpunkt T2 angeforderten Übersetzungswechsel im Getriebe entspricht größtenteils einer Betätigung während eines herkömmlichen Schaltablaufes.
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Da bei bisherigen Schaltabläufen der Einfluss abtriebsseitiger Reaktionsmomente, die aus Beschleunigungen drehbarer Bauteile des Getriebes resultieren, die durch den Übersetzungswechsel im Getriebe verursacht werden, lediglich am Ende einer Fertigung für definierte Betriebszustandsabläufe applikativ ermittelt und während der Soll-Vorgaben für die Schaltabläufe berücksichtigt werden, sind während davon abweichenden Betriebszustandsverläufen durchzuführende Übersetzungswechsel im Getriebe entweder nicht mit dem gewünscht hohen Schaltkomfort oder einer nicht erwarteten sportlichen Fahrweise nicht ohne zusätzlichen applikativen Aufwand umsetzbar, was jedoch unerwünscht ist. An dieser Stelle setzt die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise an, mittels der unterschiedliche Anforderungen an einen Fahrbetrieb ohne zusätzlichen applikativen Aufwand in gewünschtem Umfang umsetzbar sind.
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Hierfür wird das jeweils von der Antriebsmaschine zur Verfügung stehende Antriebsmoment m_mot zunächst um die beschleunigten Massenträgheiten antriebsseitig korrigiert, wobei dies beispielsweise gemäß folgendem formelmäßigen Zusammenhang umsetzbar ist: m_motkorr = (m_mot – JAntrieb × dωAusNABGradient)·Wandlerverstärkung
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Dabei entspricht m_mot dem von der Antriebsmaschine zur Verfügung gestellten Antriebsmoment, während JAntrieb gleich dem Massenträgheitsmoment der mit dem Getriebeeingang gekoppelten antriebsseitigen Bauteile ist. Der Faktor dωAusNABGradient ist gleich dem Gradienten des Verlaufs der Drehzahl der drehbaren Bauteile, während über den weiteren Faktor Wandlerverstärkung die Auswirkung der Wandlerkennung auf das Getriebeeingangsmoment m_motkorr berücksichtigt wird. Die Korrektur des Getriebeeingangsmoments ist notwendig, um die Berechnung des Basisdruckkennfeldes bzw. des Basiskupplungsmomentes in Abhängigkeit des tatsächlich anliegenden Getriebeeingangsmomentes durchzuführen.
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Während einer Zughochschaltung entspricht der Basisdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes gleich dem Betätigungsdruck bzw. der Übertragungsfähigkeit, der bzw. die das Schaltelement in die Lage versetzt, entsprechend dem Stützfaktor des Schaltelementes das korrigierte Getriebeeingangsmoment zu stützen. Dabei ist das vom zuzuschaltenden Schaltelement zu stützende Drehmoment gleich dem Getriebeeingangsmoment m_motkorr mal dem Stützfaktor des zuzuschaltenden Schaltelementes. Der grundsätzliche Verlauf des Soll-Betätigungsdruckes p_SE2_soll des zuzuschaltenden Schaltelementes entspricht im Wesentlichen dem Verlauf des Soll-Betätigungsdruckes eines Standardschaltablaufes.
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Der Verlauf des Soll-Betätigungsdruckes p_SE2_soll des zuzuschaltenden Schaltelementes ist grundsätzlich wie in der nicht veröffentlichten
DE 10 2015 210 812.0 der Anmelderin näher erläutert adaptierbar, wobei während der Adaption eine Auswertung der Längsbeschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges während des Übersetzungswechsels bezogen auf einen Soll-Wert durchgeführt wird. Die Auswertung der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs kann eine Stellgröße für einen momentreduzierenden Motoreingriff während der Schaltung liefern, wenn eine Motoreingriffadaption durchgeführt wird. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Motoreingriffadaption mit einer Schaltdruckadaption kombiniert wird, während der ein Regeldruckverlauf bewertet und aus der Bewertung ein Druckoffset ermittelt wird, der für eine weitere Schaltung im selben Betriebspunkt zur Verfügung gestellt wird. Ist ein gemittelter Regeldruckverlauf höher als der gewünschte Verlauf, wird bei der nächsten Schaltung im selben Betriebspunkt der Schaltdruck angehoben. Ist dagegen der gemittelte Regeldruckverlauf geringer als der gewünschte Regeldruckverlauf, wird der Schaltdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes gesenkt. Die gemittelten Regeleingriffe werden als Adaptionsdrücke in entsprechende Adaptionskennfelder abgelegt, was in dem Vorteil resultiert, dass der Regeleingriff abnimmt oder dem gewünschten Regelverlauf entspricht, wenn eine zuvor bewertete Schaltung wieder im nahezu gleichen Betriebspunkt angefahren wird.
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Während der Schaltdruckadaption wird ein Drehzahlgradient, mit dem der Drehzahlwechsel während der Schaltung stattfindet, aus der Zeit der Drehzahlangleichung bzw. der Schlupfzeit des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes berechnet. Hierfür wird ein fest applizierter Wert für den Schaltdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes, ein vom Soll- und Ist-Drehzahlgradienten abhängiger Regeldruck sowie ein Druckoffset auf den Druck des zuzuschaltenden Schalelementes anhand der Schaltpunktadaption zu einem fest applizierten drehmomentreduzierenden Motoreingriff addiert, wobei der Betrag des Motoreingriffs ebenfalls eine fest applizierte Vorgabe ohne variablen Offset darstellt.
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Zusätzlich greift die in Abhängigkeit der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs durchgeführte Adaption auf die Kenntnis zurück, dass die Summe aus dem Schaltdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes und des momentreduzierenden Motoreingriffes zum Einen den Zeitpunkt der für den Gangwechsel erforderlichen Drehzahlangleichung und zum Anderen auch die Längsbeschleunigung a_längs des Fahrzeuges während der Schlupfphase des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes beeinflusst.
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Daher wird der fest applizierte Motoreingriff über einen adaptiven Offset korrigiert, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs während der Schlupfphase zu optimieren. In einer Steuerung des Fahrzeuges, welches das Getriebe umfasst, in dem der angeforderte Übersetzungswechsel durchgeführt wird, wird verglichen, ob der Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs a_längs während der Schlupfphase des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes einem vorgegebenen Soll-Wert der Längsbeschleunigung entspricht, der gleich einem vorgegebenen Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs nach der Schaltung bzw. des Übersetzungswechsels ist. Dabei kann die sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung größer, kleiner oder gleich der Längsbeschleunigung am Ende der Schaltung sein. Da sich die Schaltdruckadaption ausschließlich auf die Zeit der Schlupfphase bezieht, kann als Stellgröße, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs während der Schlupfphase zu beeinflussen, der Betrag des momentreduzierenden Motoreingriffs herangezogen werden. Wenn der Betrag des momentreduzierenden Motoreingriffs erhöht wird, läuft die Schaltung schneller ab, wobei das Beschleunigungsniveau während der Schaltung sinkt, konkret in Abhängigkeit der Koppelmassen.
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Als Bewertungspunkte für den Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs während der Schlupfphase eignen sich definierte Bewertungszeiträume. Hierfür wird das gemittelte Längsbeschleunigungsniveau zwischen zwei vorgegebenen Zeitpunkten nach Beendigung der Schaltung vom gemittelten Längsbeschleunigungsniveau in einem definierten Bewertungszeitraum während der Schlupfphase des zuschaltenden Schaltelementes subtrahiert. Diese Differenz ermöglicht Rückschlüsse auf das Beschleunigungsverhalten und liefert die Stellgröße für die Adaption des momentreduzierenden Motoreingriffs. Zusätzlich wird anhand der Differenz der adaptive Offset für den Betrag des Motoreingriffs bestimmt.
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Ist die Differenz positiv, tritt während der Schaltung eine Beschleunigungserhöhung in Bezug auf den vorgegebenen Wert der Längsbeschleunigung auf, sodass der Betrag des Motoreingriffs erhöht wird. Im Unterschied hierzu wird der Betrag des Motoreingriffs reduziert, wenn die Differenz negativ ist, da sich dann während der Schaltung ein Beschleunigungseinbruch einstellt.
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Mittels der vorbeschriebenen Adaption wird zunächst das Basisdruckkennfeld des Betätigungsdruckes des zuzuschaltenden Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden Schaltelementes adaptiert, um während des späteren Betriebes einen Steuer- und Regelaufwand zu minimieren. Wird zusätzlich der sich durch den Übersetzungswechsel einstellende Koppelmasseneinfluss im Anschluss an die vorbeschriebene Adaption des Basisdruckkennfeldes berücksichtigt, ist die jeweils vom Fahrer wahrgenommene Längsbeschleunigung bzw. Zugkraft während des Übersetzungswechsels über der Lebensdauer immer gleich einstellbar, ohne hierfür aufwändig applikativ tätig werden zu müssen.
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Vorteilhafterweise wird die in Abhängigkeit der Längsbeschleunigung durchgeführte Adaption vor dem Start der Motorführung bewertet oder der sich aus der Motorführung ergebende Koppelmassenanteil subtrahiert.
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Des Weiteren wird das adaptierte über das Schaltelement führbare Drehmoment bzw. der Betätigungsdruck des Schaltelementes unter Berücksichtigung der Schaltelementhysterese und des jeweiligen Stützfaktors für Schaltungen verwendet, wo das gleiche Schaltelement abschaltend oder zuschaltend ist. Dadurch wird die Anzahl der bis zum Ende der Adaption durchzuführenden Schaltelementbetätigungen reduziert und eine Adaptionsgeschwindigkeit deutlich erhöht.
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Wird ein Schaltelement, dessen Soll-Betätigungsdruck in der vorbeschriebenen Art und Weise adaptiert wird, bei keiner Hochschaltung als zuzuschaltendes Schaltelement verwendet, sondern bei Rückschaltungen jeweils abgeschaltet, wird die vorbeschriebene Adaption jeweils bei Zugrückschaltungen im Getriebe durchgeführt. Dabei wird der Schaltelementdruck bzw. das Schaltelementmoment gespeichert, das zur Einstellung des Ziel-Gradienten notwendig ist. Zusätzlich wird der Schaltelementdruck bzw. der Betätigungsdruck sowie die Übertragungsfähigkeit des Schaltelements um den Koppelmasseneinfluss korrigiert und über den Stützfaktor normiert. Dieser korrigierte Betätigungsdruck des Schaltelementes sowie die korrigierte Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes sind dann in gleichem Umfang als Grundlage für weitere Schaltungen verwendbar, um die Adaptionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Daran anschließend wird in Abhängigkeit des Soll-Gradienten der Getriebeeingangsdrehzahl bzw. der Turbinendrehzahl während des Drehzahlangleiches während des Übersetzungswechsels ein weiterer Offset ermittelt, in dessen Abhängigkeit das gemäß der vorstehend näher beschriebenen Adaption ermittelte Basisdruckkennfeld angepasst wird. Der Offset entspricht dem Produkt aus dem Gradienten des Verlaufes der Drehzahl der drehbaren getriebeinternen Bauteile, die während einer Schaltung durch Beschleunigung oder Abbremsung das Abtriebsmoment beeinflussen, und dem Massenträgheitsmoment dieser abtriebsseitigen Koppelmassen. Dieser Anteil wird entweder modellbasiert oder über Druckkennfelder zur Verfügung gestellt.
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Das Timing zur Ansteuerung des Offsets wird in Abhängigkeit der Umsetzung der Motorführung bzw. eines Motoreingriffs eingesteuert, sofern eine Motorführung stattfindet. Grundsätzlich ist diese vom Timing her über dem Schaltablauf zu bedaten bzw. zu parametrieren.
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Bei sogenannten Überhöhungsschaltungen kommt ein weiterer Anteil hinzu. Eine solche Überhöhungsschaltung ist durch temporäre Abweichungen der Längsbeschleunigung des Fahrzeuges vom Niveau der Längsbeschleunigung am Ende des Übersetzungswechsels gekennzeichnet, wobei der jeweils sich während einer Überhöhungsschaltung einstellende und auszugleichende Anteil gleich dem Produkt aus der Abweichung der Längsbeschleunigung und dem Stützfaktor des zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes und/oder des abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes ist. Dieser Anteil ist entweder über Druckoffsets oder über einen Berechnungsalgorithmus wiederum in Abhängigkeit der Umsetzung einer Motorführung einsteuerbar, sofern eine Motorführung stattfindet und zusätzlich vom Timing her grundsätzlich über dem Schaltablauf zu bedaten bzw. zu parametrieren.
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Während des den in der Figur dargestellten Verläufen zugrundeliegenden Übersetzungswechsels wird ab einem Zeitpunkt T16 bzw. T17 ein Motoreingriff den Verläufen me_soll bzw. me_ist entsprechend durchgeführt sowie ein aus dem Übersetzungswechsel und dem Motoreingriff resultierender Koppelmasseneinfluss ermittelt und in dessen Abhängigkeit der Soll-Betätigungsdruck p_SE2_soll ab dem Zeitpunkt T8 bis zum Zeitpunkt T9 angehoben, was wiederum einen Anstieg des Ist-Betätigungsruckes p_SE2_ist zwischen dem Zeitpunkt T17 und einem Zeitpunkt T18 zur Folge hat. Der Anstieg des Ist-Betätigungsdruckes p_SE2_ist bewirkt wiederum einen Anstieg des über das zuzuschaltende Schaltelement führbaren Drehmomentes m_SE2, über den der Koppelmasseneinfluss in gewünschtem Umfang berücksichtigbar ist, um den Übersetzungswechsel in gewünschtem Umfang mit hohem Fahrkomfort oder mit entsprechend hoher Sportlichkeit anforderungsgemäß umsetzen zu können.
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Ab dem Zeitpunkt T12 wird der Ist-Betätigungsdruck p_SE2_ist des zuzuschaltenden Schaltelementes in vorstehend näher beschriebenem Umfang abgesenkt und somit die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes um den abtriebsseitigen Koppelmassenanteil reduziert.
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Der Koppelmassenanteil, der vorliegend unter anderem auch durch die dargestellte Motorführung me_soll bzw. me_ist bewirkt wird, verursacht einen zunehmenden Drehzahlgradienten des Verlaufs der Drehzahl der abtriebsseitigen Koppelmassen im Getriebe. Um das Abtriebsmoment konstant zu halten, ist ein zunehmend höheres Kupplungsmoment bzw. eine zunehmende Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes erforderlich. Im Bereich zwischen den Zeitpunkten T18 und T12 weist der Verlauf des Motormomentes m_mot einen konstanten Gradienten auf, weshalb die Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes in diesem Bereich ebenfalls konstant auf dem den Koppelmasseneinfluss ausgleichenden Niveau belassen wird. Durch Rücknahme des Motoreingriffes me_soll bzw. me_ist ab dem Zeitpunkt T11 bzw. T12 nimmt der Gradient des Verlaufes der Drehzahl n_mot der Antriebsmaschine ab, sodass zum Ausgleich des Koppelmasseneinflusses ein geringeres zusätzliches Kupplungsmoment erforderlich ist, um das Abtriebsmoment konstant zu halten.
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Vorliegend wird der Koppelmassenanteil in Abhängigkeit der Schaltablaufphasen und/oder Ereignisse getriggert zugeschaltet oder abgeschaltet. Unter Berücksichtigung der Schaltablaufphysik und der Schaltablaufphasen wird dadurch der negative Einfluss der Koppelmassen auf den Komfort gezielt eliminiert oder genutzt.
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Zusätzlich wird die Übertragungsfähigkeit der Schaltelemente, die eine Funktion der Differenzdrehzahl, der Schaltelementtemperatur und des Getriebeeingangsmomentes ist, zunächst ohne Koppelmasseneinfluss adaptiert, wobei die Adaption entweder während einer Getriebeschaltung oder auch außerhalb einer Getriebeschaltung durchführbar ist, wobei letztere Adaption dann mit eingeschränktem Differenzdrehzahlbau durchzuführen ist. Diese adaptierte Übertragungsfähigkeit eines Schaltelementes ist während der Durchführung weiterer Schaltungen unter Berücksichtigung des Stützfaktors und des Drehzahlfaktors als Basis verwendbar, an welchen jeweils dasselbe Schaltelement beteiligt ist.
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Unter Berücksichtigung der sonstigen Massenträgheiten von Bauteilen außerhalb des Getriebes, beispielsweise der Antriebsmaschine, und dem Getriebeeingangsmoment sowie eines Soll-Gradienten sind Schaltungen so durchführbar, dass ein bestimmtes, voraus berechnetes Abtriebsmoment während der Schaltung erreicht wird. Damit sind eine Vielzahl unterschiedlicher Komfort- bzw. Sportlichkeitsausprägungen ohne zusätzlichen applikativen Aufwand darstellbar bzw. anbietbar.
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Auch während ineinander verschachtelter Rückschaltungen ist eine Komfortsteigerung erreichbar, wenn der Koppelmasseneinfluss berücksichtigt wird. Die Berücksichtigung des Koppelmasseneinflusses bietet den Vorteil, die Änderung des Abtriebsmomentes aufgrund der einzelnen Schaltungen zu bestimmen und jeweils entsprechend auszugleichen.
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Bezugszeichen
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- n_mot
- Getriebeeingangsdrehzahl
- m_mot
- Drehmoment der Antriebsmaschine
- m_SE1
- Übertragungsfähigkeit des abzuschaltenden Schaltelementes
- m_SE2
- Übertragungsfähigkeit des zuzuschaltenden Schaltelementes
- me_ist,
- me_soll Motoreingriff
- a_längs
- Längsbeschleunigung des Fahrzeuges
- p_SE1_ist
- Ist-Betätigungsdruck des abzuschaltenden Schaltelementes
- p_SE1_soll
- Soll-Betätigungsdruck des abzuschaltenden Schaltelementes
- p_SE2_ist
- Ist-Betätigungsdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes
- p_SE2_soll
- Ist-Betätigungsdruck des zuzuschaltenden Schaltelementes
- T1–T14, T16–T18
- diskreter Zeitpunkt
- t
- Betriebszeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19620328 A1 [0002]
- DE 102015210812 [0041]