-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend wenigstens eine Kupplung, wobei die Kupplung durch Befüllung mit einem oder Entleerung eines Druckmediums betätigt wird, und wobei das durch die Kupplung übertragende Drehmoment als Kupplungsistmoment bezeichnet wird.
-
Beim Einkuppeln einer Kupplung wird diese zeitweise schlupfend betrieben, um dabei die Motordrehzahl des Motors und die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, die die sich schließende Kupplung verbindet, anzugleichen. Dabei wird auch das Kupplungsistmoment, das durch die Kupplung übertragene Drehmoment, an das Motordrehmoment angeglichen. Um Getrieberasseln zu vermeiden wird Dauerschlupf eingestellt.
-
Bei Doppelkupplungen muss die Summe der Kupplungsistmomente der Kupplungen dem Motoristmoment entsprechen, ansonsten kann es zu einem Schlupfabbau oder Schlupfaufbau kommen. Dieser resultiert dann in einem ungewünschten Getriebezustand oder einer unerwünschten Getriebereaktions wie z.B. einem Momentenstoß. Dabei besteht bei nasslaufenden Kupplungen das Problem, dass das Kupplungsistmoment der Zielkupplung, also der Kupplung, die eingerückt wird, weitestgehend undefiniert ist. Daher wird der Schlupf der Zielkupplung vor der Betätigung abgebaut um ihn anschließend wieder aufzubauen. Daher entsteht bei bekannten Schaltvorgängen auch Getrieberasseln.
-
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Kupplungsschlupf aufrecht erhalten werden kann, ohne dass es zu Getrieberasseln kommt.
-
Zur Lösung dieses Problems wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterführende Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Als Kern der Erfindung wird angesehen, dass das Kupplungsistmoment der Kupplung zumindest zeitweise in Abhängigkeit zweier Eingangswerte ermittelt wird. Dementsprechend ist es beim Befüllen der Kupplung bekannt, weswegen ein Schlupfabbau beim Gangwechsel vermieden werden kann. Dementsprechend ist das beschriebene Verfahren insbesondere auch ein Verfahren zum Wechseln eines Ganges in einer Antriebsstranganordnung. Daneben betrifft das Verfahren auch ein Verfahren zum Einlegen eines Ganges mittels einer Kupplungsanordnung.
-
Die Eingangswerte sind dabei wenigstens ein Sensorwert und wenigstens ein Betriebsparameter.
-
Es hat sich herausgestellt, dass Sensorwerte alleine nicht ausreichend sind, um das Kupplungsistmoment einer im Befüllungsvorgang befindlichen Kupplung festzulegen. Ein verlässlicher Wert des Kupplungsistmomentes ist aber erzielbar, wenn ein oder mehrere Betriebsparameter berücksichtigt werden.
-
Vorzugsweise kann als Sensorwert ein Drucksensorwert eines Drucksensors in der hydraulischen Strecke der Kupplung verwendet werden. Der Druck in der hydraulischen Strecke der im Befüllungsvorgang befindlichen Kupplung liefert zwar einen gewissen Anhaltspunkt für das Kupplungsistmoment, jedoch ist zumindest in einer Phase der Befüllung der gemessene Druck größer als der Druck im Kolbenraum der Kupplung, der für das Kupplungsistmoment der Kupplung maßgeblich ist.
-
Alternativ können auch andere Sensoren wie Drehmomentsensoren oder Volumenstromsensoren verwendet werden, deren Sensorwerte in das Istmoment umgerechnet werden.
-
Vorteilhafterweise kann als Betriebsparameter zur Festlegung des zweiten Eingangswerts das Schleppmoment der Kupplung verwendet werden. Das Schleppmoment der Kupplung hängt einerseits vom Befüllungszustand der Kupplung ab als auch vom Kühlölvolumenstrom und der Motordrehzahl. Das Schleppmoment stellt die Untergrenze für das übertragene Kupplungsistmoment dar.
-
Weiter bevorzugt kann der zweite Eingangswert in Abhängigkeit des Kupplungszielmomentes der Kuppelung bestimmt werden. Weiterhin kann zur Bestimmung des zweiten Eingangswertes der aktuelle Befüllgrad der Kupplung berücsichtigt werden. Der zweite Eingangswert ergibt sich somit bevorzugt aus dem Schleppmoment, dem Befüllgrad und dem Zielmoment.
-
Vorzugsweise können der erste Eingangswert und der zweite Eingangswert gewichtet werden. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Wichtungsfaktor des ersten Eingangswertes mit Anstieg des Kupplungsistmomentes über die Befüllphase stärker gewichtet wird. Das heißt, dass zu Beginn der Befüllung der Sensorwert des Drucksensors bezogen auf die Relation zum Istmoment relativ ungenau ist, wohingegen die Korrelation des Drucksensorwertes mit ansteigendem Drücken und damit ansteigendem Kupplungsistmomenten immer besser wird. Insbesondere kann ab oder bis zu einem vorgebbaren Schwellenwert des Druckes oder des Druckistmomentes oder nach einer definierten Zeit alleine auf den Drucksensorwert zurückgegriffen werden. Dies ist der Zustand, in dem die Kupplung als “im Eingriff“ stehend bezeichnet wird.
-
Wie Eingangs beschrieben ist das gleichzeitige Berücksichtigen des ersten und des zweiten Eingangswertes nur zeitweise notwendig, die Zeitspanne kann sich dementsprechend von einem Startzeitpunkt bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druckes oder Kupplungsistmomentes erstrecken.
-
Vorteilhafterweise kann der Wichtungsfaktor lineargewichtet werden.
-
Besonders bevorzugt kann als Kupplungsanordnung eine Doppelkupplungsanordnung verwendet werden und das Kupplungsistmoment der Zielkupplung bestimmt werden. Wie eingangs bereits beschrieben, ist die Zielkupplung die einzukuppelnde oder zu schließende Kupplung, während die geschlossene und zu öffnende Kupplung auch als Basiskupplung bezeichnet wird. Das Gesamtkupplungsistmoment der Basiskupplung und der Zielkupplung muss dem Motoristmoment unter Schlupf entsprechen, damit eine ungewollte Schlupfänderung vermieden wird. Dabei ist das Kupplungsistmoment der Basiskupplung ermittelbar, dieses kann beispielsweise über den Sensorwert eines Drucksensors verwendet werden. Dies ist, wie bereits beschrieben, bei der Zielkupplung der Fall, wenn sie im Eingriff ist.
-
Bevorzugt kann das Kupplungsistmoment der Zielkupplung oder der Basiskupplung zumindest während eines Teils der Überschneidungsphase bestimmt werden. Wie bereits mehrfach ausgeführt ist in der Anfangsphase der Befüllung der Zielkupplung der Wert eines Drucksensors oder auch anderer Sensoren nicht verlässlich, weswegen zusätzlich auf den zweiten Eingangsparameter zurückgegriffen wird. Diese Phase, in der beide Kupplungen im Eingriff sind, wird auch Überschneidungsphase genannt.
-
Vorteilhafterweise kann die Basiskupplung während der gesamten Überschneidungsphase schlupfend betrieben werden.
-
Daneben betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsanordnung. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
-
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsanordnung und einer Steuerungsanordnung. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Steuerungseinrichtung wie beschrieben aufweist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
-
1 einen Drehzahl-Zeit-Verlauf (Stand der Technik),
-
2 einen Druck-Zeit-Verlauf (Stand der Technik),
-
3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betrieb einer Kupplungsanordnung,
-
4 einen Druck-Zeit-Verlauf einer Befüllungsphase einer Kupplung, und
-
5 einem Druck-Zeit-Verlauf von Kupplungsmomenten.
-
Auch wenn in den folgenden Figuren immer Verläufe und Verfahren für Doppelkupplungen gezeigt sind, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einfachen Kupplungen verwenden, beispielsweise einer Kupplung zwischen einem Elektromotor und einer Getriebeeingangswelle. Auch bei diesen Kupplungen können nasslaufende Kupplungen verwendet werden. Dort geht es dann nicht mehr darum, einen Schlupfabbau zu verhindern, sondern aufgrund des bekannten Kupplungsistmomentes das Zusammenspiel eines Elektromotors und eines Verbrennungsmotors zu verbessern. Darüber hinaus kann die Kupplung auch für andere Fragestellungen verbessert eingesetzt werden, wenn das Kupplungsistmoment bekannt ist.
-
1 zeigt einen Drehzahl-Zeit-Verlauf mehrerer Drehzahlen. Dabei ist gegen die Achse 1 die Zeit aufgetragen und gegen die Achse 2 die Drehzahl. Es zeigt der Kurvenabschnitt 3 die Motordrehzahl zwischen einem Betrachtungsstartzeitpunkt 4 und einem Zeitpunkt 5. Der Kurvenabschnitt 6, der vom Zeitpunkt 5 bis zum Zeitpunkt 7 reicht, zeigt die Motordrehzahl ohne Schlupfabbau. Der Kurvenabschnitt 8, der auf den Kurvenabschnitt 6 folgt, zeigt dagegen die Motordrehzahl unabhängig davon, ob ein Schlupfabbau stattgefunden hat oder nicht.
-
Die Sollmotordrehzahl besteht damit aus den Kurvenabschnitten 3, 6 und 8, die zusammen die Kurve 9 bilden.
-
Der Kurvenabschnitt 10 zeigt die Drehzahl der Getriebeeingangswelle zwischen den Zeitpunkten 4 und 12. An diesen knüpft im Zeitpunkt 12 der Kurvenabschnitt 14 an, wobei der Kurvenabschnitt 14 den Kurvenabschnitt 10 stetig fortsetzt. D. h., dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des einen Teilgetriebes linear zunimmt bis zum Zeitpunkt 7. Weiterhin sind der Kurvenabschnitt 3 und der Kurvenabschnitt 14 über den Kurvenabschnitt 16 verbunden. Der Kurvenabschnitt 16 ist ein Teil der Kurve 18, die die Motoristdrehzahl zeigt. Die Motoristdrehzahl, d. h. die Kurve 18, besteht aus den Kurvenabschnitten 3, 16, 14 und 8. Dementsprechend besteht zwischen der Motorsolldrehzahl und der Motoristdrehzahl ein Unterschied dahingehend, dass zwischen den Zeitpunkten 5 und 12 im Stand der Technik ein Schlupfabbau stattfindet und die Motordrehzahl auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des einen Teilgetriebes, und zwar des Teilgetriebes der Basiskupplung, absinkt. Die Kurve 20 der Drehzahl der Kupplung des einen Teilgetriebes, und zwar des Teilgetriebes der Basiskupplung, besteht aus den Kurvenabschnitten 10, 14 und 8. Nach dem Zeitpunkt 7 sind die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle, die mit der Basiskupplung verbunden ist, und des Motors also angeglichen. Dies ist unabhängig davon, ob zwischen den Zeitpunkten 5 und 12 ein Schlupfabbau stattgefunden hat oder nicht.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass der ungewollte Schlupfabbau und damit die Zeitpunkt 5 und 12 beliebig liegen können.
-
Die Kurve 22 zeigt die Motordrehzahl nach dem Gangwechsel, wobei erst der Kurvenabschnitt 24 ab dem Zeitpunkt 26 relevant ist. D. h., dass die Kurven 9 und 18, die die Motorsolldrehzahl und die Motoristdrehzahl zeigen, weiterhin den Kurvenabschnitt 24 umfassen. Die Kurve 28, die die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des anderen Teilgetriebes, also des Teilgetriebes der Zielkupplung, darstellt, liegt unterhalb der Kurve 22. Deswegen ist auch der Abschnitt der Kurve 22 vor dem Zeitpunkt 26 gezeigt. Dadurch erkennt man, dass die Zielkupplung schlupfend betrieben wird.
-
2 zeigt den Druck-Zeit-Verlauf der Basiskupplung und der Zielkupplung. Dabei ist gegen die Achse 1 die Zeit und gegen die Achse 30 der Druck aufgetragen. Die Kurve 32 stellt dabei den zeitlichen Verlauf des Drucks der Basiskupplung dar, während die Kurve 34 den zeitlichen Verlauf des Zieldrucks der Zielkupplung darstellt. In Übereinstimmung mit 1 sind dabei die Zeitpunkte 7 und 36 eingetragen. Der Zeitpunkt 36 markiert den Beginn der Befüllung der Zielkupplung und der Zeitpunkt 7 das Ende der Überschneidschaltung.
-
3 zeigt ein Ablaufschema zum Betrieb einer Kupplungsanordnung eines Kraftfahrzeugs. In Schritt S1 wird ein Signal zum Gangwechsel gegeben. Daraufhin wird in Schritt S2 ein Befüllimpuls zum Befüllen der Zielkupplung gegeben.
-
In Schritt S3 wird danach das Kupplungsistmoment linear ansteigend angenommen mit dem Zielwert als Endwert. Dieser lineare Anstieg findet zwischen den Zeitpunkten 40 und 42 statt. Das Schleppmoment stellt dabei zu jedem Zeitpunkt den Minimalwert des Kupplungsistmomentes dar.
-
In Schritt S4 wird entschieden, ob der Ablauf der Befüllung so weit fortgeschritten ist, dass der Drucksensor einen Wert liefert, der zur Istmomentenberechnung herangezogen werden kann. Falls noch nicht wird zu Schritt S3 zurückgekehrt. Falls doch, wird in Schritt S5 das Kupplungsistmoment in Abhängigkeit zweier Eingangswerte ermittelt, wobei der erste Eingangswert aus einem Sensorwert, insbesondere eines Drucksensors, und der zweite Eingangswert aus den Kupplungsschleppmoment und dem Kupplungszielmoment der Zielkupplung bestimmt wird. Die Zielkupplung ist im Fall einer Doppelkupplung die zu schließende Kupplung, im Fall einer einzigen Kupplung eben diese Kupplung.
-
Dabei werden die Eingangswerte bevorzugt zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedlich gewichtet. Insbesondere kann der erste Sensorwert mit zunehmender Zeit immer stärker gewichtet werden.
-
Danach wird in Schritt S6, und zwar ab dem Zeitpunkt 70, das Istmoment alleine aus dem Sensorwert ermittelt.
-
4 zeigt einen Druck-Zeit-Verlauf beim Befüllen der Zielkupplung. Gegen die Achse 1 ist dabei wieder die Zeit aufgetragen und gegen die Achse 30 der Druck. Die Kurve 34 zeigt dabei die Normalbefüllung ohne Momentenoffset nach dem Stand der Technik als Referenz. Die Kurve 34 ist so auch in 2 abgebildet.
-
Vor dem Zeitpunkt 38 wird ein Signal zum Gangwechsel gegeben, weswegen zwischen den Zeitpunkten 38 und 50 ein Befüllimpuls gegeben wird. Während dieses Befüllimpulses wird das Befüllungsmedium mit großem Druck und dementsprechend mit großem Volumenstrom in die Zielkupplung eingefüllt. Ab dem Zeitpunkt 50 liegt dagegen ein linear ansteigender Verlauf der Kurve 34 vor.
-
Die Kurve 44 zeigt den Drucksensorwert während dieser Phase. Sie zeigt also dasjenige Istmoment, welches alleine aus dem Sensorwert des Drucksensors berechnet wird. Dieses Kupplungsistmoment kann auch ab dem Zeitpunkt 70 als Kupplungsistmoment verwendet werden.
-
Zwischen den Zeitpunkten 40 und 42 ist die lineare Phase,, das heißt, dass das Kupplungsistmoment als linear ansteigend bis zum Zielwert als Endwert angenommen wird.
-
Die Phase zwischen den Zeitpunkten 42 und 70 heißt Überblendungsphase. In dieser wird das Kupplungsistmoment aus dem ersten Eingangswert und dem zweiten Eingangswert ermittelt.
-
Ab dem Zeitpunkt 70 wird das Kupplungsistmoment rein drucksensorbasiert ermittelt.
-
Dementsprechend ergeben sich auch für die Kupplungsmomente abweichende Verläufe.
-
5 zeigt ein Drehmoment-Zeit-Verlauf-Diagramm, wobei gegen die Achse 1 die Zeit und gegen die Achse 53 das Drehmoment aufgetragen ist. Zur Referenzierung mit 4 sind die gleichen Zeitpunkte 38, 40, 42, 52 und 70 dargestellt. Die Kurve 56 zeigt dabei den Verlauf des zweiten Eingangsparameters.
-
Das Zielmoment 60 ist dabei oberhalb des Eingangsmomentes 62 gelegen.
-
Es liegen also folgende Berechnungsweisen des Kupplungsistmomentes vor: Zuerst wird ein linearer Anstieg als Modell angenommen. Auf diesen folgt eine Mischkalkulation aus erstem und zweitem Eingangsparameter, insbesondere wieder unter Berücksichtigung des Drucksensors. Danach wird das Kupplungsistmoment wieder rein drucksensorbasiert berechnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Achse
- 2
- Achse
- 3
- Kurvenabschnitt
- 4
- Zeitpunkt
- 5
- Zeitpunkt
- 6
- Kurvenabschnitt
- 7
- Zeitpunkt
- 8
- Kurvenabschnitt
- 9
- Kurve
- 10
- Kurvenabschnitt
- 12
- Zeitpunkt
- 14
- Kurvenabschnitt
- 16
- Kurvenabschnitt
- 18
- Kurve
- 20
- Kurve
- 22
- Kurve
- 24
- Kurvenabschnitt
- 26
- Zeitpunkt
- 28
- Kurve
- 30
- Achse
- 32
- Kurve
- 34
- Kurve
- 36
- Zeitpunkt
- 38
- Zeitpunkt
- 40
- Zeitpunkt
- 42
- Zeitpunkt
- 44
- Kurve
- 46
- Kurve
- 48
- Kurve
- 50
- Zeitpunkt
- 52
- Zeitpunkt
- 53
- Achse
- 54
- Zeitpunkt
- 56
- Kurve
- 58
- Kurve
- 60
- Zielmoment
