DE102024201132A1

DE102024201132A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102024201132A1
Application number: DE102024201132.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Lutz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2024-02-08
Filing date: 2024-02-08
Publication date: 2025-08-14
Also published as: US20250256696A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (1) ein Antriebsaggregat (2) und ein zwischen das Antriebsaggregat (2) und einen Abtrieb (3) geschaltetes, automatisches oder automatisiertes Getriebe (4) aufweist, nämlich zur Ausführung eines Reversiervorgangs, bei welchem bei rollendem Kraftfahrzeug, dessen Rollgeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert ist, von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang oder von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang gewechselt wird, wobei hierzu ein erstes reibschlüssiges Schaltelement (5) des Getriebes (4) geöffnet und ein zweites reibschlüssiges Schaltelement (6) des Getriebes (4) geschlossen wird. Für den Reversiervorgang wird ein Soll-Momentverlauf für eine Getriebeausgangswelle (9) vorgegeben, wobei abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) ein Soll-Momentverlauf für das erste reibschlüssige Schaltelement (5), ein Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und ein Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat (2) ermittelt wird, und wobei das erste reibschlüssige Schaltelement (5), das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und das Antriebsaggregat (2) in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Soll-Momentverläufe so angesteuert werden, dass ein Ist-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) dem Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) folgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über ein Antriebsaggregat sowie über ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb bereit. Aus der Praxis bekannte Getriebe von Kraftfahrzeugen, die mehrere Gänge bereitstellen, verfügen über mehrere Schaltelemente. Bei den Schaltelementen des Getriebes kann es sich dabei um formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel um Klauen, und um reibschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel um Kupplungen oder Bremsen, handeln. In jedem eingelegten, kraftschlüssigen Gang eines Getriebes ist eine erste definierte Anzahl von Schaltelementen des Getriebes geschlossen und eine zweite definierte Anzahl von Schaltelementen des Getriebes geöffnet. Bei Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang des Getriebes wird mindestens ein zuvor geschlossenes Schaltelement des Getriebes geöffnet und mindestens ein anderes, zuvor geöffnetes Schaltelement des Getriebes geschlossen.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren sowie ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich zur Ausführung eines Reversiervorgangs, bei welchem bei rollendem Kraftfahrzeug, dessen Rollgeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert ist, im Getriebe ein Gangwechsel von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang oder von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang durchgeführt werden soll.
Bei einem solchen Reversiervorgang wird das vom Antriebsaggregat bereitgestellte und an der Getriebeeingangswelle in das Getriebe eingespeiste Moment derart umgelenkt, dass die Getriebeausgangswelle während bzw. nach dem Reversiervorgang in die entgegengesetzte Drehrichtung dreht. Dabei wird neben dem Drehmoment auch die Drehzahl bzw. Drehrichtung invertiert.
Zwischen dem Antriebsaggregat und dem Abtrieb weist ein Antriebsstrang eine Vielzahl von Verzahnungsstellen mit unterschiedlichen Übersetzungen sowie federnde und/oder dämpfende Baugruppen auf. Zu den Verzahnungsstellen mit unterschiedlichen Übersetzungen zählen zum Beispiel das automatische bzw. automatisierte Getriebe und ein Achsgetriebe und/oder Differenzialgetriebe des Antriebsstrangs. Zu den federnden und/oder dämpfenden Baugruppen zählen zum Beispiel eine Kardanwelle und dergleichen.
Dann, wenn das Kraftfahrzeug in einer definierten Richtung rollt und hierzu im Getriebe ein entsprechender Gang eingelegt ist, haben alle Verzahnungsstellen Kontakt und die federnden Bauteile sind vorgespannt. So ist eine stetige, ruckfreie Übertragung des Antriebsmoments in der entsprechenden Fahrtrichtung möglich. Bei einem Reversiervorgang wird die Kraftflussrichtung invertiert. Zuvor im Zug befindliche Verzahnungsstellen lösen sich und vorgespannte federnde Bauteile werden entspannt. Daraufhin wird eine Zugspannung in einer entgegengesetzten Richtung aufgebaut und die Verzahnungsstellen legen sich an gegenüberliegenden Zahnflanken an. Federnde Bauteile werden in entgegengesetzter Drehrichtung angespannt. Bei einem solchen Reversiervorgang können sich Zahnflanken unkontrolliert anlegen und Wellen können unpassend zu ihrer Federsteifigkeit angespannt werden. Infolgedessen können sich bei einem Reversiervorgang Schaltstöße bzw. Rucke im Antriebsstrang ausbilden.
DE 10 2021 212 842 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebspunkts einer Kupplungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung wird basierend auf einem von einer Betriebsgröße eines Aktuators der Kupplungseinrichtung verschiedenen Betriebsparameter des Antriebsstrangs bestimmt, insbesondere in einem Parkzustand des Kraftfahrzeugs.
EP 2 927 071 B1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Arbeitsfahrzeugs, wobei bestimmt wird, ob sich das Arbeitsfahrzeug in einer Pendelbewegung befindet. Es wird vorgeschlagen, für eine solche Pendelbewegung Ziel-Drehmomente für Antriebswellen und Abtriebswellen zu ermitteln.
Es besteht Bedarf an einem Verfahren sowie an einem Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, mithilfe derer Schaltstöße bzw. Rucke bei einem Reversiervorgang reduziert oder gar vermieden werden können.
Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben eines Getriebes bereitzustellen, die einen stetigen, ruckfreien Reversiervorgang ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Erfindungsgemäß wird für den Reversiervorgang ein Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle vorgegeben. Abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle werden ein Soll-Momentverlauf für das für den Reversiervorgang zu öffnende erste reibschlüssige Schaltelement, ein Soll-Momentverlauf für das für das für den Reversiervorgang zu schließende zweite reibschlüssige Schaltelement und ein Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat ermittelt, wobei das erste reibschlüssige Schaltelement, das zweite reibschlüssige Schaltelement und das Antriebsaggregat in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Momentverläufe so angesteuert werden, dass ein Ist-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle dem Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle folgt.
Erfindungsgemäß wird zur Durchführung eines Reversiervorgangs, bei welchem bei rollendem Kraftfahrzeug im Getriebe ein Gangwechsel von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang oder von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang durchgeführt wird, abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat sowie Soll-Momentverläufe für die an der Ausführung des Reversiervorgangs beteiligten Schaltelemente, also für das für den Reversiervorgang zu öffnende Schaltelement und das für den Reversiervorgang zu schließende Schaltelement, bestimmt. Abhängig hiervon werden die beim Reversiervorgang beteiligten Schaltelemente sowie das Antriebsaggregat angesteuert, sodass der Ist-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle dem steuerungsseitig vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle folgt. Hierdurch können bei einem Reversiervorgang Schaltstöße bzw. Rucke reduziert oder gar vermieden werden.
Mithilfe einer Momentbilanzierung werden abhängig von dem steuerungsseitig vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat sowie die Soll-Momentverläufe für die am Reversiervorgang beteiligten Schaltelemente des Getriebes ermittelt.
Vorzugsweise wird für den Reversiervorgang ein zeitlicher Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle vorgegeben, dessen zeitlicher Gradient in einem Bereich um einen Nulldurchgang des Soll-Momentverlaufs kleiner als ein Grenzwert ist. Hiermit ist ein besonders vorteilhafter Reversiervorgang unter Reduzierung oder gar Vermeidung von Schaltstößen bzw. Rucken möglich.
Vorzugsweise werden abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle der Soll-Momentverlauf für das erste, für den Reversiervorgang zu öffnende reibschlüssige Schaltelement, der Soll-Momentverlauf für das zweite, für den Reversiervorgang zu schließende reibschlüssige Schaltelement und der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat für aufeinanderfolgende zeitliche Phasen des Reversiervorgangs derart ermittelt, dass für eine erste Phase des Reversiervorgang, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu öffnende erstes reibschlüssige Schaltelement Moment überträgt, ausschließlich für das erste reibschlüssige Schaltelement und für das Antriebsaggregat jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird, und dass für eine zweite Phase des Reversiervorgangs, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu schließende zweite reibschlüssige Schaltelement Moment überträgt, ausschließlich für das zweite reibschlüssige Schaltelement und für das Antriebsaggregat jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird, und dass für eine zwischen der ersten Phase des Reversiervorgangs und der zweiten Phase des Reversiervorgangs liegende dritte Phase des Reversiervorgangs das erste reibschlüssige Schaltelement und für das zweite reibschlüssige Schaltelement und für das Antriebsaggregat jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird. Hiermit ist ein besonders vorteilhafter Reversiervorgang unter Reduzierung oder gar Vermeidung von Schaltstößen bzw. Rucken möglich.
Vorzugsweise wird für die zwischen der ersten Phase des Reversiervorgangs und der zweiten Phase des Reversiervorgangs liegende dritte Phase des Reversiervorgangs das zu Ende der ersten Phase bzw. zu Beginn der dritten Phase gültige Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements eingefroren und damit gespeichert, wobei für die dritte Phase das eingefrorene oder gespeicherte Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements entlang einer Reduzierungs-Kennlinie auf Null reduziert wird, wobei für die dritte Phase der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements bestimmt wird, und wobei für die dritte Phase der Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements und abhängig von der Reduzierungs-Kennlinie für das Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements bestimmt wird. Auch dies dient der Ausführung eines besonders vorteilhaften Reversiervorgangs unter Reduzierung oder gar Vermeidung von Schaltstößen und Rrucken im Antriebsstrang während des Reversiervorgangs.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung,
3 ein Zeitdiagramm zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung.

1 zeigt schematisiert ein Ersatzschaltbild eines Antriebsstrangs 1 eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang 1 weist ein Antriebsaggregat 2 und ein zwischen das Antriebsaggregat 2 und einen Abtrieb 3 geschaltetes Getriebe 4 auf. Bei dem Getriebe 4 handelt es sich um ein automatisches bzw. automatisiertes Schaltgetriebe mit mehreren Schaltelementen, wobei in 1 lediglich zwei reibschlüssige Schaltelemente 5, 6 gezeigt sind. Vom Abtrieb 3 sind die angetriebenen Räder 7 gezeigt. Zwischen das automatische bzw. automatisierte Getriebe 4 und den Abtrieb 3 bzw. die angetriebenen Räder 7 ist weiter ein Achsgetriebe 8 geschaltet.
Bei der Erfindung geht es darum, für den Antriebsstrang 1 einen Reversiervorgang mit verringerten bzw. reduzierten Schaltstößen bzw. Rucken im Antriebsstrang 1, vorzugsweise einen schaltstoßfreien und ruckfreien Reversiervorgang, zu ermöglichen, also bei rollendem Kraftfahrzeug, dessen Rollgeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert ist, im Getriebe 4 entweder von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang oder von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang zu wechseln.
1 zeigt ein erstes reibschlüssiges Schaltelement 5 des Getriebes 4, welches für den auszuführenden Reversiervorgang geöffnet werden soll. Ferner zeigt 1 ein zweites reibschlüssiges Schaltelement 6, welches für den Reversiervorgang geschlossen werden soll.
Bei einem Wechsel von dem Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang handelt es sich beim ersten reibschlüssigen Schaltelement 5 um ein Schaltelement, welches im Vorwärtsgang geschlossen ist und im Rückwärtsgang geöffnet ist, welches also für den Reversiervorgang geöffnet wird. In diesem Fall handelt es sich beim zweiten reibschlüssigen Schaltelement 6 um ein Schaltelement, welches im Vorwärtsgang geöffnet und im Rückwärtsgang geschlossen ist, welches also für Reversiervorgang geschlossen wird. Soll hingegen ein Reversiervorgang von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang erfolgen, so handelt es sich beim ersten reibschlüssigen Schaltelement 5 um ein im Rückwärtsgang geschlossenes und im Vorwärtsgang geöffnetes Schaltelement und beim zweiten reibschlüssigen Schaltelement um ein im Rückwärtsgang geöffnetes und im Vorwärtsgang geschlossenes reibschlüssiges Schaltelement.
In 1 sind für diese beiden reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 wirksame Massenträgheitsmomente J und Übersetzungen i gezeigt.
So wirkt auf die Primärseite des jeweiligen Schaltelements 5, 6 das Massenträgheitsmoment J_AN, das insbesondere von dem Massenträgheitsmoment des Antriebsaggregats 2 abhängig ist. Das Massenträgheitsmoment J_AN liegt an der Getriebeeingangswelle 10 an.
Auf die Sekundärseite des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 wirkt das Massenträgheitsmoment J₁ derjenigen Baugruppen des Getriebes 4, die bezogen auf das erste reibschlüssige Schaltelement 5 in Richtung auf die Getriebeausgangswelle 9 am Kraftfluss und damit der Momentübertragung beteiligt sind. Für diese Baugruppen ist eine Übersetzung i₁ wirksam. Auf die Sekundärseite des zweiten reibschlüssigen Schaltelements 6 wirkt die Massenträgheit J₂ derjenigen Baugruppen des Getriebes 4, die bezogen auf das zweite reibschlüssige Schaltelement 6 in Richtung auf die Getriebeausgangswelle 9 am Kraftfluss und damit der Momentübertragung beteiligt sind. Für diese Baugruppen ist die Übersetzung i₂ wirksam.
Ferner wirkt auf die Sekundärseiten beider reibschlüssiger Schaltelemente 5, 6 das Massenträgheitsmoment J_AB, welches insbesondere von dem Massenträgheitsmoment der Abtriebs 3 und von dem Massenträgheitsmoment des Achsgetriebes 8 abhängig ist.
Soll nun bei einem solchen Antriebsstrang 1 bei rollendem Kraftfahrzeug ein Reversiervorgang durchgeführt werden, so wird für den durchzuführenden Reversiervorgang steuerungsseitig ein Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9 vorgegeben.
Abhängig von dem steuerungsseitig vorgegebenen Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9 werden für das Antriebsaggregat 2 und demnach für die Getriebeeingangswelle 10 sowie für die beiden am Reversiervorgang beteiligten reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 des Getriebes 4 Soll-Momentverläufe ermittelt, in Abhängigkeit derer das Antriebsaggregat 2 sowie die Schaltelemente 5, 6 angesteuert werden, und zwar derart, dass ein Ist-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle 9 dem Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9 entspricht bzw. folgt.
Dies erfolgt mithilfe einer Momentbilanzierung, auf die weiter unten im größeren Detail eingegangen wird.
2 zeigt ein Beispiel eines für einen Reversiervorgang von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang vorgegebenen Soll-Momentverlaufs M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9.
Gemäß 2 wird der zeitliche Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle derart vorgegeben, dass ein zeitlicher Gradient dieses Soll-Momentverlaufs M_AB-SOLL in einem Bereich 11 um einen Nulldurchgang des Soll-Momentverlaufs M_AB-SOLL kleiner als ein Grenzwert ist. In 2 ereignet sich der Nulldurchgang des Soll-Momentverlaufs M_AB-SOLL zum Zeitpunkt t0. Der Gradient dM_AB-SOLL/dt des Soll-Momentverlaufs für diesen Nulldurchgang und in dem Bereich 11 um den Nulldurchgang herum ist kleiner als der entsprechende Grenzwert.
Vorzugsweise wird abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9 der Soll-Momentverlauf für die beiden am Reversiervorgang beteiligten reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 und der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat 1 für aufeinanderfolgende zeitliche Phasen des Reversiervorgangs ermittelt.
So wird für eine erste zeitliche Phase des Reversiervorgangs, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu öffnende, erste reibschlüssige Schaltelement 5 Moment überträgt, ausschließlich für dieses erste reibschlüssige Schaltelement und für das Antriebsaggregat 2 jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt.
Für eine zweite zeitliche Phase des Reversiervorgangs, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu schließende zweite reibschlüssige Schaltelement Moment überträgt, wird ausschließlich für diese zweite reibschlüssige Schaltelement 6 und für das Antriebsaggregat 2 jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt.
Für eine zwischen der ersten zeitlichen Phase und der zweiten zeitlichen Phase liegende dritte zeitliche Phase des Reversiervorgangs wird für beide reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 und für das Antriebsaggregat 2 jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt.
Für diese zwischen der ersten Phase des Reversiervorgangs und der zweiten Phase des Reversiervorgangs liegende dritte Phase des Reversiervorgangs wird das zu Ende der ersten Phase bzw. zu Beginn der dritten Phase gültige Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 eingefroren oder gespeichert. Für die dritte Phase wird das eingefrorene oder gespeicherte Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 entlang einer Reduzierungs-Kennlinie auf Null reduziert, um so den Soll-Momentverlauf für das erste reibschlüssige Schaltelement 5 zu ermitteln.
Für die dritte Phase wird der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat 2 abhängig von dem vom eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 bestimmt. In der dritten Phase ist der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat 2 konstant.
Der Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement 6 wird in der dritten Phase ebenfalls abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 bestimmt, ferner abhängig von der Reduzierungs-Kennlinie, mit welcher das Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 ausgehend von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment reduziert wird.
Für die erste zeitliche Phase des Reversiervorgangs, in welchem ausschließlich das erste reibschlüssige Schaltelement 5 Drehmoment überträgt, werden der Soll-Momentverlauf M_K1sek-SOLL für die erste reibschlüssige Kupplung 5 und der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat M_Antrieb-SOLL vorzugsweise wie folgt bestimmt: $M_{K 1 s e k - S O L L} = (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} - M_{A B - S O L L}$ $M_{A N - S O L L} = (J_{A N} * {\overset{'}{ω}}_{A N}) + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} - M_{A B - S O L L}$ wobei

MK1sek-SOLL: das Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 ist,
MAN-SOLL: das Soll-Moment des Antriebsaggregats 2 ist,
J1: das auf die Sekundärseite des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 wirkende Massenträgheitsmoment ist,

ώK1sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des ersten Schaltelements 5 ist,
i1: die für die Sekundärseite des ersten Schaltelements 5 wirksame Übersetzung ist,
J2: das auf die Sekundärseite des zweiten reibschlüssigen Schaltelements 6 wirkende Massenträgheitsmoment ist,
ώK2sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des zweiten Schaltelements 6 ist,
i2: die für die Sekundärseite des zweiten Schaltelements 6 wirksame Übersetzung ist,
JAN: die Massenträgheitsmoment an der Getriebeeingangswelle 10 ist,
ώAN: die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeeingangswelle 10 ist,
MAB-SOLL: der Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle 9 ist.

Für die zweite Phase des Reversiervorgangs, in welcher ausschließlich das zweite reibschlüssige Schaltelement 6 an der Momentübertragung beteiligt ist, werden der Soll-Momentverlauf M_K2sek-SOLL für die zweite reibschlüssige Kupplung 6 und der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat M_Antrieb-SOLL vorzugsweise wie folgt bestimmt: $M_{K 1 s e k - S O L L} = (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} - M_{A B - S O L L}$ $M_{A N - S O L L} = (J_{A N} * {\overset{'}{ω}}_{A N}) + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} - M_{A B - S O L L}$ wobei

MK2sek-SOLL: das Soll-Moment des zweiten Schaltelements 6 ist,
MAN-SOLL: das Soll-Moment des Antriebsaggregats ist,
J1: das auf die Sekundärseite des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 wirkende Massenträgheitsmoment ist,
ώK1sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des ersten Schaltelements 5 ist,
i1: die für die Sekundärseite des ersten Schaltelements 5 wirksame Übersetzung ist,
J2: das auf die Sekundärseite des zweiten reibschlüssigen Schaltele- ments 6 wirkende Massenträgheitsmoment ist,
ὠK2sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des zweiten Schaltele- ments 6 ist,
i2: die für die Sekundärseite des zweiten Schaltelements 6 wirksame Übersetzung ist,
JAN: die Massenträgheitsmoment an der Getriebeeingangswelle 10 ist,
ὠAN: die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeeingangswelle 10 ist,
MAB-SOLL: der Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle 9 ist.

Für die zwischen der ersten Phase des Reversiervorgangs und zweiten Phase des Reversiervorgangs liegende dritte Phase des Reversiervorgangs, in welcher beide reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 an der Momentübertragung beteiligt sind und in welcher eine Momentübertragung vom ersten reibschlüssigen Schaltelement 5 auf das zweite reibschlüssige Schaltelement 6 verlagert werden soll, wird zunächst das zu Beginn der dritten Phase bzw. zu Ende der ersten Phase gültige Soll-Moment des ersten, zu öffnenden reibschlüssigen Schaltelements 5 eingefroren oder gespeichert.
Nachfolgend wird der Soll-Momentverlauf für dieses erste reibschlüssige Schaltelement 5 abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment und einer Kennlinie ermittelt. Mithilfe dieser Kennlinie wird das eingefrorene oder gespeicherten Soll-Moment für das erste reibschlüssige Schaltelement 5, ausgehend vom eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment auf Null reduziert, zum Beispiel entlang einer Rampe oder einer anderen Kennlinie. Diese Kennlinie ist dabei zeitnormiert.
Vorzugsweise wird der Soll-Momentverlauf M_K1sek-SOLL für das erste reibschlüssige Schaltelement 5 in der dritten Phase wie folgt bestimmt: $M_{K 1 s e k - S O L L} = M_{K 1 s e k - I N I} * (1 - k (t))$ wobei

MK1sek-SOLL: das Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 ist,

MK1sek-INI: das zu Beginn der dritten Phase bzw. zu Ende der ersten Phase eingefrorene oder gespeicherte Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 ist,
k(t): die über der Zeil t normierte Kennlinie zur Reduzierung des Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 auf Null ist.

Für die dritte Phase des Reversiervorgangs wird der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements bestimmt und ist vorzugsweise konstant.
Vorzugsweise wird der Soll-Momentverlauf M_Antrieb-SOLL für das Antriebsaggregat 2 in der dritten Phase wie folgt bestimmt: $M_{A N - S O L L} = J_{A n} * {\overset{'}{ω}}_{A N} + M_{K 1 s e k - I N I}$ wobei

MAN-SOLL: das Soll-Moment des Antriebsaggregats 2 ist,
MK1sek-INI: das zu Beginn der dritten Phase bzw. zu Ende der ersten Phase eingefrorene oder gespeicherte Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 ist,
JAN: die Massenträgheitsmoment an der Getriebeeingangswelle 10 ist,
ώAN: die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeeingangswelle 10 ist,

Für die dritte Phase wird der Soll-Momentverlauf für das zweite, beim Reversiervorgang zu schließende reibschlüssige Schaltelement 6, abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements sowie abhängig von der Reduzierungs-Kennlinie für das Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 bestimmt.
Vorzugsweise wird der Soll-Momentverlauf M_K2sek-SOLL für das zweite reibschlüssige Schaltelement 6 in der dritten Phase wie folgt bestimmt: $[M_{K 1 s e k - I N I} - J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}] * i_{1} * (1 - k (t)) + [M_{K 2 s e k - S O L L} - J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}] * i_{2} * k (t) + M_{A B - S O L L} = 0$ wobei

MK1sek-INI: das zu Beginn der dritten Phase bzw. zu Ende der ersten Phase eingefrorene oder gespeicherte Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 ist,
J1: das auf die Sekundärseite des ersten reibschlüssigen Schaltelements 5 wirkende Massenträgheitsmoment ist,
ώK1sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des ersten Schaltelements 5 ist,
i1: die für die Sekundärseite des ersten Schaltelements 5 wirksame Übersetzung ist,
J2: das auf die Sekundärseite des zweiten reibschlüssigen Schaltelements 6 wirkende Massenträgheitsmoment ist,
ώK2sek: die sekundärseitige Winkelgeschwindigkeit des zweiten Schaltelements 6 ist,
i2: die für die Sekundärseite des zweiten Schaltelements 6 wirksame Übersetzung ist,
MK2sek-SOLL: das Soll-Moment des zweiten Schaltelements 6 ist,
MAB-SOLL: der Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle 9 ist.
k(t): die über der Zeil t normierte Kennlinie zur Reduzierung des Soll-Moment des ersten Schaltelements 5 auf Null ist.

Die obige Gleichung ist nach dem Soll-Moment M_K2sek-SOLL des zweiten reibschlüssigen Schaltelements 6 aufzulösen.
In 3 sind über der Zeit t mehrere zeitliche Kurvenverläufe gezeigt, nämlich einerseits der Soll-Momentverlauf M_AB-SOLL für die Getriebeausgangswelle 9 sowie die hiervon abhängig ermittelten Soll-Momente M_K1sek-SOLL und M_K2sek-SOLL für die beiden am Reversiervorgang beteiligten reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 sowie das Soll-Moment M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat 2. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 entspricht dabei der ersten zeitlichen Phase 12 des Reversiervorgangs, die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 entspricht der zweiten zeitlichen Phase 13 des Reversiervorgangs und die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 entspricht der dritten Phase 14 des Reversiervorgangs.
In der ersten zeitlichen Phase 12 des Reversiervorgangs werden ausschließlich das Soll-Momente M_K1sek-SOLL für das erste, zu öffnende reibschlüssige Schaltelemente 5 sowie das Soll-Moment M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat 2 ermittelt. Das Soll-Momente M_K2sek-SOLL für das zweite, zu schließende reibschlüssige Schaltelemente 6 ist in der ersten Phase 12 Null.
In der zweiten zeitlichen Phase 13 des Reversiervorgangs werden ausschließlich das Soll-Momente M_K2sek-SOLL für das zweite, zu schließende reibschlüssige Schaltelemente 6 sowie das Soll-Moment M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat 2 ermittelt. Das Soll-Momente M_K1sek-SOLL für das erste, zu öffnende reibschlüssige Schaltelemente 5 ist in der zweiten Phase 13 Null.
In der dritten zeitlichen Phase 14 des Reversiervorgangs werden die Soll-Momente M_K1sek-SOLL und M_K2sek-SOLL für die beiden am Reversiervorgang beteiligten reibschlüssigen Schaltelemente 5, 6 sowie das Soll-Moment M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat 2 ermittelt. Zu Ende der ersten Phase bzw. zu Beginn der dritten Phase, also zum Zeitpunkt t2, wird das Soll-Moment M_K1sek-SOLL für das erste, zu öffnende reibschlüssige Schaltelemente 5 eingefroren und als M_K1sek-INI gespeichert. Zwischen der Zeitpunkten t2 und t3, also in der zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase liegenden dritten Phase, wird das Soll-Moment M_K1sek-SOLL für das erste, zu öffnende reibschlüssige Schaltelemente 5 ausgehend vom dem gespeicherten Wert M_K1sek-INI auf Null reduziert. Zum Zeitpunkt t2 ist also k(t)=0 und zum Zeitpunkt t3 ist k(t)=1. Die Kennlinie k(t) ist dabei zeitnormiert. Der Zeitpunkt t2 entspricht in der zeitnormierten Kennlinie der Zeit t=0%. Der Zeitpunkt t3 entspricht in der zeitnormierten Kennlinie der Zeit t=100%. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 weist in 3 k(t) einen linearen Verlauf auf. Der Verlauf von k(t) zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 kann auch nicht-linear sein. Zwischen t2 und t3 ist M_AN-SOLL konstant.
Die Kurvenverläufe M_K1sek-IST und M_K2sek-IST visualisieren die über die beiden Schaltelemente 5, 6 abhängig von den obigen Soll-Momenten übertragenen Momente.
Bezugszeichen

1: Antriebsstrang
2: Antriebsaggregat
3: Abtrieb
4: Getriebe
5: Schaltelement
6: Schaltelement
7: Rad
8: Achsgetriebe
9: Getriebeausgangswelle
10: Getriebeeingangswelle
11: Bereich
12: erste Phase
13: zweite Phase
14: dritte Phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2021 212 842 A1 [0007]
EP 2 927 071 B1 [0008]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (1) ein Antriebsaggregat (2) und ein zwischen das Antriebsaggregat (2) und einen Abtrieb (3) geschaltetes, automatisches oder automatisiertes Getriebe (4) aufweist, nämlich zur Ausführung eines Reversiervorgangs, bei welchem bei rollendem Kraftfahrzeug, dessen Rollgeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert ist, von einem Vorwärtsgang in einen Rückwärtsgang oder von einem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang gewechselt wird, wobei hierzu ein erstes reibschlüssiges Schaltelement (5) des Getriebes (4) geöffnet und ein zweites reibschlüssiges Schaltelement (6) des Getriebes (4) geschlossen wird, derart, dass bei einem Wechsel von dem Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang als erstes reibschlüssiges Schaltelement (5) ein im Vorwärtsgang geschlossenes Schaltelement geöffnet und als zweites reibschlüssiges Schaltelement (6) ein im Vorwärtsgang geöffnetes Schaltelement geschlossen wird, oder bei einem Wechsel von dem Rückwärtsgang in den Vorwärtsgang als erstes reibschlüssiges Schaltelement (5) ein im Rückwärtsgang geschlossenes Schaltelement geöffnet und als zweites reibschlüssiges Schaltelement (6) ein im Rückwärtsgang geöffnetes Schaltelement geschlossen wird, wobei für den Reversiervorgang ein Soll-Momentverlauf für eine Getriebeausgangswelle (9) des Getriebes (4) vorgegeben wird, wobei abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) ein Soll-Momentverlauf für das erste reibschlüssige Schaltelement (5), ein Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und ein Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat (2) ermittelt wird, wobei das erste reibschlüssige Schaltelement (5), das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und das Antriebsaggregat (2) in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Soll-Momentverläufe so angesteuert werden, dass ein Ist-Momentverlauf für Getriebeausgangswelle (9) dem Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Reversiervorgang ein zeitlicher Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) vorgegeben wird, dessen zeitlicher Gradient in einem Bereich um einen Nulldurchgang des Soll-Momentverlaufs kleiner als ein Grenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem vorgegebenen Soll-Momentverlauf für die Getriebeausgangswelle (9) der Soll-Momentverlauf für das erste reibschlüssige Schaltelement (5), der Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat (2) für aufeinanderfolgende zeitliche Phasen des Reversiervorgangs ermittelt werden, derart, dass für eine erste Phase des Reversiervorgang, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu öffnende, erste reibschlüssige Schaltelement (5) Moment überträgt, ausschließlich für das erste reibschlüssige Schaltelement (5) und für das Antriebsaggregat (2) jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird, für eine zweite Phase des Reversiervorgang, in welcher ausschließlich das für den Reversiervorgang zu schließende, zweite reibschlüssige Schaltelement (6) Moment überträgt, ausschließlich für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und für das Antriebsaggregat (2) jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird, für eine zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase liegende dritte Phase des Reversiervorgang für das erste und zweite reibschlüssige Schaltelement (5, 6) und für das Antriebsaggregat (2) jeweils ein Soll-Momentverlauf ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase liegende dritte Phase das zu Ende der ersten Phase bzw. zu Beginn der dritten Phase gültige Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements (5) eingefroren oder gespeichert wird, für die dritte Phase das eingefrorene Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements (5) entlang einer Reduzierungs-Kennlinie auf Null reduziert wird, für die dritte Phase der Soll-Momentverlauf für das Antriebsaggregat (2) abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements (5) bestimmt wird, für die dritte Phase der Soll-Momentverlauf für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) abhängig von dem eingefrorenen oder gespeicherten Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements (5) und abhängig von der Reduzierungs-Kennlinie für das Soll-Moment des ersten reibschlüssigen Schaltelements (6) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Phase der Soll-Momentverlauf M_K1sek-SOLL für das erste reibschlüssige Schaltelement (5) und der Soll-Momentverlauf M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat (2) wie folgt ermittelt wird: $M_{K 1 s e k - S O L L} = (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} - M_{A B - S O L L}$ $M_{A N - S O L L} = (J_{A N} * {\overset{'}{ω}}_{A N}) + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} - M_{A B - S O L L} .$
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Phase der Soll-Momentverlauf M_K2sek-SOLL für das zweite reibschlüssige Schaltelement (6) und der Soll-Momentverlauf M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat (2) wie folgt ermittelt wird: $M_{K 2 s e k - S O L L} = (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} - M_{A B - S O L L},$ $M_{A N - S O L L} = (J_{A N} * {\overset{'}{ω}}_{A N}) + (J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}) * i_{2} + (J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}) * i_{1} - M_{A B - S O L L} .$
Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die dritte Phase die Soll-Momentverläufe M_K1sek-SOLL und M_K2sek-SOLL für das erste und zweite reibschlüssige Schaltelement (5, 6) und der Soll-Momentverlauf M_AN-SOLL für das Antriebsaggregat (2) wie folgt ermittelt wird: $M_{K 1 s e k - S O L L} = M_{K 1 s e k - I N I} * (1 - k (t)),$ $M_{A N - S O L L} = J_{A n} * {\overset{'}{ω}}_{A N} + M_{K 1 s e k - I N I},$ $[M_{K 1 s e k - I N I} - J_{1} * {\overset{'}{ω}}_{K 1 s e k}] * i_{1} * (1 - k (t)) + [M_{K 2 s e k - S O L L} - J_{2} * {\overset{'}{ω}}_{K 2 s e k}] * i_{2} * k (t) + M_{A B - S O L L} = 0.$
Steuergerät (20) zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist, dass Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 steuerungsseitig automatisch auszuführen.