DE102018200774A1

DE102018200774A1 - Getriebesteuerung

Info

Publication number: DE102018200774A1
Application number: DE102018200774.8A
Authority: DE
Inventors: Harald Stehle; Günther Maier; Christian VILLING
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2019-07-18
Also published as: CN110056648B; US20190219160A1; CN110056648A; US10626984B2

Abstract

Ein Schaltgetriebe (100) umfasst eine Eingangswelle (105), die mit einem Antriebsmotor verbunden ist, ein erstes und ein zweites proportional steuerbares Schaltelement (A-F). Ein Verfahren (200) zum Steuern des Schaltgetriebes (100) umfasst Schritte des Bestimmens (210) einer absoluten Momentanforderung (330) den Antriebsmotor auf der Basis eines gesteuerten (340) und eines geregelten (245) Verlaufs; des Bestimmens (220), ob die absolute Momentanforderung (330) einen vorbestimmten Schwellenwert (335) zu übersteigen droht; und wenn dies der Fall ist, des Verringerns (225) des geregelten Anteils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung eines Schaltgetriebes zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, der einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe und ein Antriebsrad umfasst. Im Schaltgetriebe können unterschiedliche Gangstufen eingelegt werden, um eine Drehzahl des Antriebsmotors an eine Drehzahl des Antriebsrads anzupassen. Das Schaltgetriebe umfasst mehrere Radsätze, die mittels Schaltelementen unterschiedlich konfiguriert und kombiniert werden können. Eine Steuervorrichtung steuert die Schaltelemente und bestimmt so, welche Gangstufe eingelegt ist, also welche Untersetzung (oder Übersetzung) zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Getriebes liegt, und mittels welcher Radsätze in welcher Konfiguration die Untersetzung erzielt wird. Beim Wechsel von einer Gangstufe in eine andere muss üblicherweise wenigstens ein Schaltelement geöffnet und ein anderes geschlossen werden, um einen möglichst ruckarmen Übergang zu schaffen.
Zur Unterstützung des Gangstufenwechsels kann ein Moment, das von einem Antriebsmotor in das Schaltgetriebe eingebracht wird, mittels einer Anforderung auf einen vorbestimmten Wert beschränkt werden. Der Bereich, in dem eine solche Beschränkung wirksam ist, ist jedoch begrenzt, sodass die Steuerung des Schaltgetriebes beispielsweise auf einen Synchronisationspunkt einer einzulegenden Gangstufe mittels Vorgabe des eingeleiteten Moments schwierig sein kann.
Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zum Wechsel einer in einem Schaltgetriebe eingelegten Gangstufe bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein Schaltgetriebe umfasst eine Eingangswelle, die mit einem Antriebsmotor verbunden ist, ein erstes und ein zweites proportional steuerbares Schaltelement. Ein Verfahren zum Steuern des Schaltgetriebes umfasst Schritte des Bestimmens einer absoluten Momentanforderung den Antriebsmotor auf der Basis eines gesteuerten und eines geregelten Verlaufs; des Bestimmens, ob die absolute Momentanforderung einen vorbestimmten Schwellenwert zu übersteigen droht; und wenn dies der Fall ist, des Verringerns des geregelten Anteils.
Das Verfahren kann im Zusammenhang mit einem Gangstufenwechsel durchgeführt werden, wobei der Gangstufenwechsel das Öffnen des ersten Schaltelements, um eine alte Gangstufe auszulegen, und das Schließen des zweiten Schaltelements, um eine neue Gangstufe einzulegen, umfassen kann. Das Verringern erfolgt bevorzugt gerade so weit, dass kein Übersteigen des Schwellenwerts erfolgt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Momentanforderung ausgegeben wird, die der Antriebsmotor nicht erfüllen kann. Ein Effekt, der in anderem Zusammenhang als „wind up“ bekannt ist, kann auf diese Weise verhindert werden. Das Einlegen einer Gangstufe durch Schließen des zweiten Schaltelements kann ruckfrei durchgeführt werden. Dies kann auch dann gelten, wenn das zweite Schaltelement formschlüssig ist und Drehmoment nicht wie eine Reibkupplung mit variablem Schlupf übertragen kann.
Der Schwellenwert kann mittels eines Kennfelds bestimmt werden. Eingangsgrößen für das Kennfeld können beispielsweise eine Drehzahl der Eingangswelle und/oder einen herrschenden Luftdruck umfassen. Durch die lokale Bestimmung kann ein sinnvoller Schwellenwert autark vorgegeben werden, eine externe Quelle kann entfallen.
Der Schwellenwert kann auch seitens des Antriebsmotors bereitgestellt werden. Dabei können zusätzliche Parameter oder Bedingungen ausgewertet werden, die seitens des Schaltgetriebes nicht vorliegen können. Der vom Antriebsmotor bereitgestellte Schwellenwert kann daher realistischer sein. Andererseits kann die Bereitstellung des Schwellenwerts durch den Antriebsmotor gelegentlich verzögert sein. In diesem und in anderen Fällen kann der lokal bestimmte Schwellenwert verwendet werden. Ein Wechsel zwischen den beschriebenen Quellen für den Schwellenwert kann praktisch beliebig häufig erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform können auch die Schwellenwerte beider Quellen miteinander fusioniert werden, beispielsweise indem ein Minimalwert, ein Maximalwert oder ein arithmetischer oder gewichteter Durchschnitt bestimmt wird.
Das Verringern kann mittels einer Hysterese aktiviert und deaktiviert werden, insbesondere kann das Verringern aktiviert werden, wenn eine Differenz zwischen dem angeforderten Moment und dem Schwellenwert einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und deaktiviert werden, wenn die Differenz einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dabei ist der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert.
Die Hysterese kann einen allzu häufigen Wechsel zwischen einem beschränkten und einem unbeschränkten Betrieb der zu Grunde liegenden Synchronisierungssteuerung verhindern. Insbesondere wenn der verwendete Schwellenwert mit einer geringen Auflösung digital quantisiert ist, kleinste darstellbare Unterschiede zwischen Werten des Schwellenwerts also beträchtliche Größen aufweisen, kann die Verwendung der Hysterese das Ansprechverhalten der Synchronisierung beruhigen. Dies gilt allgemein besonders in Verbindung mit der oben beschriebenen Variante, in welcher der Antriebsmotor den Schwellenwert vorgibt.
In einer weiteren Ausführungsform kann außerdem das zweite Schaltelement geschlossen werden, wenn die Eingangswelle eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat. Jedes Schaltelement ist üblicherweise einem Radsatz zugeordnet, der eine Gangstufe im Schaltgetriebe realisiert. Durch das Schließen kann das mit der Drehzahl der Eingangswelle synchronisierte Einlegen einer Gangstufe durchgeführt werden. Optional kann das Verfahren auch ein Öffnen des ersten Schaltelements umfassen.
Eine Vorrichtung zur Steuerung des oben beschriebenen Schaltgetriebes umfasst eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Antriebsmotor und Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine absolute Momentanforderung an den Antriebsmotor auf der Basis eines gesteuerten und eines geregelten Verlaufs zu bestimmen; zu Bestimmen, ob die absolute Momentanforderung einen vorbestimmten Schwellenwert zu übersteigen droht; und wenn dies der Fall ist, den geregelten Anteil zu verringern.
Die Schnittstelle kann insbesondere einen CAN-Bus umfassen. Die Steuervorrichtung für das Schaltgetriebe wird auch TCU (Transmission Control Unit) genannt, eine mit der Schnittstelle bzw. dem CAN-Bus verbundene Steuervorrichtung für den Antriebsmotor wird auch ECU (Engine Control Unit) genannt.
Die Vorrichtung kann zum Durchführen des hierin beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Vorteile oder Merkmale des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden und umgekehrt.
Die Vorrichtung kann weiter einen Aktuator zum Schließen des zweiten Schaltelements, wenn die Eingangswelle eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat, umfassen. Der Aktuator kann eine insbesondere hydraulische Betätigung des Schaltelements realisieren. Üblicherweise kann der Aktuator proportional gesteuert werden, wenn das Schaltelement zur proportionalen Übermittlung eines Drehmoments eingerichtet ist, beispielsweise wenn es nach Art einer Reibkupplung arbeitet. Überträgt das Schaltelement Drehmoment nur digital, also entweder vollständig oder gar nicht, beispielsweise wenn es nach Art einer Klauenkupplung aufgebaut ist, so kann der Aktuator ebenfalls digital aufgebaut sein und keine Zwischenstufen unterstützen. Der Aktuator wird üblicherweise elektrisch betätigt und die Verarbeitungseinrichtung umfasst üblicherweise einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller, der ein elektrisches Steuersignal für den Aktuator bereitstellt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 ein Schaltgetriebe, beispielsweise zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Schaltgetriebes; und
3 exemplarische Verläufe an einem Schaltgetriebe während eines Wechsels einer eingelegten Gangstufe

1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Schaltgetriebes 100, welches als mehrstufiges Planetengetriebe ausgeführt ist. Ein Wechsel einer im Schaltgetriebe 100 eingelegten Gangstufe ist bevorzugt hydraulisch steuerbar. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf das dargestellte Schaltgetriebe 100 beschrieben, kann jedoch auch an anderen Getriebetypen eingesetzt werden, welche ein gesteuertes Ein- oder Auslegen einer Gangstufe erlauben.
Das Schaltgetriebe 100 ist exemplarisch als 9-Gang Getriebe mit Rückwärtsgang ausgelegt und kann bevorzugt in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Das Schaltgetriebe 100 umfasst vier Radsätze RS1 bis RS4, die jeweils als Umlaufrädergetriebe realisiert sein können, insbesondere in Form von Planetengetrieben. Eine Eingangswelle 105 ist zur Verbindung mit einem Antriebsmotor eingerichtet. Optional ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 110 zwischen dem Antriebsmotor und der Eingangswelle 105 vorgesehen. Der Drehmomentwandler 110 kann mit dem Schaltgetriebe 100 integriert aufgebaut oder von ihm umfasst sein. Eine Ausgangswelle 115 des Schaltgetriebes 100 ist bevorzugt zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs eingerichtet.
Der hydrodynamische Drehmomentwandler 110 umfasst eine Eingangsseite 110.1, die eine Pumpe 110.2 antreibt, und eine Ausgangsseite 110.3, die von einer Turbine 110.4 angetrieben wird. Die Kopplung erfolgt mittels eines Fluids 110.5, welches zwischen der Pumpe 110.2 und der Turbine 110.4 strömt. Bevorzugt ist ein Leitrad 110.6 vorgesehen, um den Fluidstrom zu leiten und gegebenenfalls zu steuern. Der Drehmomentwandler 110 ist insbesondere als Anfahrkupplung vorgesehen und kann in Abhängigkeit eines Schlupfs zwischen der Eingangsseite 110.1 und der Ausgangsseite 110.3 eine Drehmomentüberhöhung bewirken. Mit der Ausgangsseite 110.3 kann ein Schwingungsdämpfer 110.7 verbunden sein, um Torsionsschwingungen im Drehmomentpfad zu verringern. Der Schwingungsdämpfer 110.7 kann auch vorgesehen sein, wenn der Drehmomentwandler 110 entfällt. Üblicherweise ist eine Überbrückungskupplung 110.8 vorgesehen, um insbesondere bei höheren Drehzahlen, also nach einem Anfahren, den Drehzahlunterschied zwischen der Eingangsseite 110.1 und der Ausgangsseite 110.3 auf null festzulegen und so Strömungsverluste im Drehmomentwandler 110 zu minimieren.
Die Radsätze RS1 bis RS4 sind beispielhaft in der gezeigten Weise miteinander verschaltet. Jeder Radsatz umfasst drei Elemente, die mittels Verzahnungen ineinander eingreifen. Das radial innerste Element wird auch Sonnenrad, das äußerste Hohlrad und das dazwischen liegende Planetenrad genannt. Das Planetenrad ist drehbar gegenüber einem Planetenradträger gelagert, der seinerseits um die gleiche Drehachse wie das Sonnenrad und das Hohlrad drehbar gelagert ist. In der Darstellung von 1 verläuft die Drehachse (nicht dargestellt) horizontal entlang der Eingangswelle 105. Achsensymmetrisch unterhalb der Drehachse liegende Teile der Radsätze RS1 bis RS4 sowie ihrer Wellen sind nicht dargestellt. Ist eines von dem Sonnenrad, dem Planetenradträger und dem Hohlrad festgelegt, insbesondere indem es gegenüber einem Getriebegehäuse 120 abgebremst ist, so können die anderen beiden Einrichtungen zum Ein- und Auskoppeln von Drehmoment verwendet werden, wobei eine vorbestimmte Über- oder Untersetzung erreicht wird.
Zur Steuerung eines Drehmomentflusses durch die Radsätze RS1 bis RS4 stehen in der dargestellten Ausführungsform insgesamt sechs Schaltelemente A bis F zur Verfügung, die jeweils dazu angesteuert werden können, zu öffnen oder zu schließen. Die Schaltelemente C und D wirken jeweils zwischen einem drehbaren Element und dem Getriebegehäuse 120 und werden auch Bremsen genannt. Die Schaltelemente A, B, E und F wirken jeweils zwischen zwei drehbaren Elementen und werden auch Kupplungen genannt. Zumindest eines der Schaltelemente A bis F ist bevorzugt dazu eingerichtet, einen Drehmomentschluss zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung proportional steuerbar trennen bzw. herstellen zu können. Dazu können Reibelemente vorgesehen sein, die axial aneinander gepresst werden, um einen variablen Reibschluss herzustellen. Eine axiale Anpresskraft kann insbesondere hydraulisch bewirkt werden, wozu beispielsweise ein elektronischer Drucksteller einen hydraulischen Steuerdruck entsprechend einem Steuersignal einstellen kann, um den Grad der Drehmomentübertragung zu steuern.

In der vorliegenden Ausführungsform sind zumindest die Schaltelemente B bis E in ihrem Übertragungsverhalten proportional steuerbar. Insbesondere die Schaltelemente A und F können auch als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein, die lediglich vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen sein können. Die folgende Tabelle gibt eine exemplarische Schaltmatrix an. Für jede Gangstufe sind Schaltelemente A bis F, die zum Einlegen der Gangstufe geschlossen sein müssen, mit einem Punkt markiert, die anderen Schaltelemente A bis F müssen geöffnet sein.

Gangstufe	C	D	B	E	F	A
1		•			•	•
2	•				•	•
3			•		•	•
4				•	•	•
5			•	•		•
6	•			•		•
7		•		•		•
8	•	•		•
9		•	•	•
R		•	•		•

Ein Übergang von einer eingelegten Gangstufe zu einer anderen erfordert das Öffnen wenigstens eines geschlossenen Schaltelements A bis F und das Schließen wenigstens eines geöffneten Schaltelements A bis F.
Ist beispielsweise im Schaltgetriebe 100 die zweite Gangstufe eingelegt, so wird Drehmoment von der Eingangswelle 105 über das Schaltelement A an das Hohlrad des ersten Radsatzes RS1 geleitet. Dessen Sonnenrad ist über das Schaltelement C mit dem Gehäuse 120 verbunden. Das Schaltelement D ist geöffnet, sodass der zweite Radsatz RS2 kein Drehmoment umsetzt. Das vom ersten Radsatz RS1 an dessen Planetenradträger bereitgestellte Drehmoment wird an das Hohlrad des dritten Radsatzes RS3 geleitet. Sonnenräder des dritten Radsatzes RS3 und des vierten Radsatzes RS4 sind über das Schaltelement F mit dem Gehäuse 120 verbunden. Vom Planetenradträger des dritten Radsatzes RS3 wird Drehmoment ins Hohlrad des vierten Radsatzes RS4 eingekoppelt. Vom Planetenradträger des vierten Radsatzes RS4 wird die Ausgangswelle 115 angetrieben.
Um nun die dritte Gangstufe einzulegen, werden das Schaltelement B geschlossen und das Schaltelement A geöffnet. Die Funktionen der Radsätze RS2 bis RS4 bleiben unverändert. Wie in der zweiten Gangstufe wird der erste Radsatz RS1 über das Hohlrad angetrieben und Drehmoment wird über den Planetenradträger bereitgestellt. Allerdings ist nun das Sonnenrad über die Schaltelemente A und B mit dem Hohlrad verbunden, sodass die Untersetzung des ersten Radsatzes RS1 auf eins festgelegt ist.
Um einen hohen Schaltkomfort oder eine hohe Schaltgeschwindigkeit zu gewährleisten müssen die Zustandsänderungen an den Schaltelementen A bis F genau aufeinander abgestimmt sein. Üblicherweise sind während eines Schaltstufenwechsels kurzzeitig zwei Schaltstufen gleichzeitig eingelegt und übertragen Drehmoment, wobei sich wenigstens eines der Schaltelemente A bis F im Schlupf befindet.
Eine Steuervorrichtung 125 ist dazu eingerichtet, die Schaltelemente A bis F passend zu öffnen bzw. zu schließen und so eine gewünschte Gangstufe im Schaltgetriebe 100 einzulegen. Die Schaltelemente A bis F werden üblicherweise hydraulisch betätigt, wobei eine Öffnungs- oder Schließkraft bzw. eine Öffnungs- oder Schließstellung eines Schaltelements A bis F von einem anliegenden hydraulischen Druck abhängig ist. Zur Steuerung des hydraulischen Drucks ist üblicherweise jedem Schaltelement A bis F ein elektronischer Drucksteller zugeordnet. Ein Drucksteller setzt ein vorgegebenes, üblicherweise elektrisches Signal in einen korrespondierenden hydraulischen Druck um und kann nach Art eines Proportional-, Regel- oder Servoventils arbeiten. Die Steuervorrichtung 125 arbeitet bevorzugt elektrisch und kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen. Ein an einen elektronischen Drucksteller bereitgestelltes Signal kann als pulsweitenmoduliertes Signal (PWM) vorliegen.
Die Steuervorrichtung 125 bestimmt einzustellende Steuersignale für die Schaltelemente A bis F üblicherweise bezüglich eines Ereignisses, der Zeit oder eines Getriebeparameters, der mittels eines geeigneten Sensors abgetastet werden kann. Getriebeparameter können beispielsweise Drehzahlen an unterschiedlichen Stellen des Schaltgetriebes 100, einen hydraulischen Druck, ein bereitstehendes oder zu übermittelndes Drehmoment, eine Temperatur oder eine Stellung eines Schaltelements A bis F umfassen. Ein Ereignis kann aus einem oder einer Kombination mehrerer abgetasteter Parameter abgeleitet werden. Beispielsweise kann das Verlassen eines Synchronisationspunkts bestimmt werden, wenn sich an einem Schaltelement A bis F ein Schlupf einstellt und die Reibelemente unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Das Verlassen des Synchronisationspunkts kann auch anhand eines Verhältnisses von Drehzahlen der Eingangswelle 105 zur Ausgangswelle 110 bestimmt werden. Stimmt das Verhältnis nicht mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis einer Gangstufe überein, ist der Synchronisationspunkt dieser Gangstufe nicht eingenommen. Ein Ereignis kann auch bezüglich eines externen Parameters bestimmt werden, beispielsweise wenn ein Signal über einen geänderten Fahrerwunsch, einen geänderten Betrieb des Antriebsmotors oder eine Veränderung im Antriebsstrang zwischen der Ausgangswelle 115 und einem Antriebsrad erfasst wird.
Die Verarbeitungseinrichtung 125 kann den für ein Schaltelement A bis F einzustellenden hydraulischen Steuerdruck in Form eines zeitlichen Verlaufs vorgeben, der auch Steuerverlauf oder Gradient genannt wird. Für einen vorbestimmten Ablauf im Schaltgetriebe 100, beispielsweise dem Wechsel von der dritten in die zweite Gangstufe, werden üblicherweise mehrere, aufeinander abgestimmte Verläufe für die Schaltelemente A bis F bestimmt und bereitgestellt. Ein Wechsel der Gangstufe kann eine Zeit von ca. ¼ Sekunde oder weniger erfordern, unter bestimmten Voraussetzungen aber auch über eine längere Zeit ausgedehnt werden. Ein Steuerverlauf kann sich aus mehreren Anteilen zusammensetzen, die additiv miteinander kombiniert werden können. Ein Anteil kann abschnittweise oder vollständig statisch sein, wenn er nur von der Zeit und nicht von einem Ereignis oder einem Parameter abhängig ist. Ein Anteil kann auch dynamisch sein, wenn eine Abhängigkeit von einem Ereignis oder Parameter besteht. In diesem Fall kann der Steuerverlauf bestimmt oder verändert werden, während er bereits zur Steuerung eines Schaltelements A bis F verwendet wird. Beispielsweise kann ein erster Anteil die gewünschte Funktionalität in erster Näherung sicherstellen, ein zweiter Anteil kann eine Verfeinerung, etwa zur Komforterhöhung, darstellen und ein dritter Anteil kann eine weitere Optimierung in einem Sonderfall realisieren, beispielsweise beim Herunterschalten bei gebremstem Antriebsrad.
Um den Wechsel der eingelegten Gangstufe zu unterstützen kann auch eine Anforderung an den mit der Antriebswelle 105 verbunden Antriebsmotor gesendet werden, das von ihm bereitgestellte Drehmoment auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Schaltgetriebes 100. Das Verfahren 200 kann insbesondere in Verbindung mit einem übergeordneten oder verschränkten Verfahren zum Wechseln einer im Schaltgetriebe 100 eingelegten Gangstufe eingesetzt werden. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Gangstufenwechsel ein Schließen eines Schaltelements A bis F umfasst, das formschlüssig, insbesondere als Klauenschaltung ausgebildet ist.
Das Verfahren 200 beginnt in einem Schritt 205. In einem Schritt 210 wird bestimmt, um welchen absoluten Betrag ein von dem mit der Eingangswelle 105 verbundenen Antriebsmotor bereitgestelltes Drehmoment gesteigert werden muss, um den Gangstufenwechsel durchzuführen. Dazu werden üblicherweise zwei Werte bzw. zeitliche Verläufe bestimmt, die addiert werden. Ein erster Verlauf ist gesteuert, wird also einmalig bestimmt und während des Gangstufenwechsels nicht mehr verändert. Im Fall einer Rückschaltung mit Schließen einer Klauenschaltung A oder F kann beispielsweise fest vorgegeben sein oder einmalig bestimmt werden, in welcher Weise die Drehzahl der Eingangswelle 105 beeinflusst werden muss, um einen Synchronisationspunkt zu erreichen und die Klauenschaltung schließen zu können. Ein zweiter Verlauf ist geregelt und wird dynamisch in Abhängigkeit eines aktuellen Parameters oder einer Bedingung am Schaltgetriebe 100 bestimmt. Die Summe der beiden Verläufe ergibt eine relative Anforderung eines Motormoments, wobei die relative Anforderung auf ein übertragenes Drehmoment von null Nm bezogen ist. Auf der Basis eines aktuell bereitgestellten Drehmoments wird aus der relativen Anforderung eine absolute Anforderung bestimmt und bevorzugt auch gleich an den Antriebsmotor ausgegeben.
In einem davon unabhängigen Schritt 215 kann ein maximal steuerbarer Motoreingriff bestimmt werden. Dieser betrifft einen absoluten Schwellenwert, der beispielsweise in Nm angegeben werden kann. In einer ersten Variante wird dieser Schwellenwert vom Antriebsmotor periodisch oder auf Anforderung bereitgestellt. Dynamische Parameter wie eine Motortemperatur oder ein herrschender Luftdruck können dabei berücksichtigt werden. In einer zweiten Variante wird der Schwellenwert seitens der Steuerung des Schaltgetriebes 100 bestimmt. Dazu kann insbesondere ein Kennfeld vorgegeben sein, das den nachgesuchten Wert beispielsweise bezüglich einer Drehzahl der Eingangswelle 105 und/oder einem herrschenden Luftdruck. Weitere Parameter wie eine Getriebetemperatur können ebenfalls in die Bestimmung einfließen. Die Quelle des Schwellenwerts kann dynamisch gewählt werden, sodass beispielsweise bevorzugt ein vom Antriebsmotor bereitgestellter Wert verwendet wird, bei Ausbleiben oder Zweifel an der Richtigkeit oder Genauigkeit des bereitgestellten Werts jedoch der intern bestimmte Wert verwendet wird. Weiter optional kann der größere oder kleinere beider Werte verwendet werden.
In einem Schritt 220 wird bestimmt, ob der bestimmte absolute Anforderungswert über den Schwellenwert anzusteigen droht. Ist das nicht der Fall, so kann eine übliche Steuerung der Synchronisation des Schaltgetriebes 100 während des aktuellen Schaltvorgangs unverändert weiter ablaufen. Sollte hingegen ein Übersteigen des absoluten Anforderungswerts über den Schwellenwert bevorstehen, zu besorgen oder bereits erfolgt sein, so kann in einem Schritt 225 die Synchronisierungssteuerung angepasst werden, um das Übersteigen zu verhindern. Da der oben beschriebene gesteuerte Anteil nicht verändert werden kann, ohne eine mangelhafte Synchronisierung beim Schließen des Schaltelements A oder F zu riskieren, wird bevorzugt der geregelte Anteil zumindest so weit zurückgenommen, dass das Übersteigen verhindert wird. Bevorzugt wird der geregelte Anteil so weit reduziert, dass das Übersteigen nur gerade eben verhindert wird, sodass die absolute Anforderung um einen vorbestimmten, insbesondere geringen Betrag, beispielsweise 1 - 5 Nm, unter dem bestimmten Schwellenwert bleibt.
Das Verfahren 200 wird bevorzugt zyklisch durchlaufen. Das Ausgeben der bestimmten Motoranforderung kann daher wahlweise vor oder nach dem Anpassen des geregelten Anteils erfolgen. Es ist bevorzugt, dass, insbesondere wenn die Quelle des Schwellenwerts im Schritt 215 der Antriebsmotor ist, eine Hysterese vorgesehen wird, um das Aktivieren und Deaktivieren der Verringerung des geregelten Anteils nicht zu häufig werden zu lassen. Beispielsweise kann das Verringern aktiviert werden, wenn die absolute Anforderung weniger als 4 Nm unter dem Schwellenwert liegt, und deaktiviert, wenn die absolute Anforderung danach mehr als 20 Nm unter dem Schwellenwert liegt.
3 zeigt exemplarische Verläufe 300 von Parametern an einem Schaltgetriebe 100. In einem linken Bereich sind zeitliche Verläufe graphisch dargestellt, in einem rechten Bereich sind absolute Werte von Größen am Schaltgetriebe 100 zu einem ersten Zeitpunkt 305 und zu einem zweiten Zeitpunkt 310 numerisch angegeben. Die dargestellten Werte wurden an einem realen, beispielhaften Schaltgetriebe 100 bei einer ebenfalls beispielhaften Rückschaltung von einer höheren in eine niedrigere Gangstufe bestimmt. Dabei ist ein zu schließendes Schaltelement A bis F formschlüssig ausgeführt, insbesondere als Klauenkupplung.
Als Verläufe eingezeichnet sind eine Ist-Drehzahl 315 der Eingangswelle 105, ein Solldruckverlauf 320 eines abschaltenden Schaltelements A bis F (PKAB), ein an der Eingangswelle 105 anliegendes Moment 325 m_t, eine absolute Getriebe-Motoreingriffsanforderung 330 me_red_abs, ein maximal aus einem Kennfeld stellbares Motormoment 335 KF_MEGLSNMOTPAIR, ein gesteuerter Anteil 340 me_sas_int der Motoreingriffs-Anforderung, ein geregelter Anteil 345 me_gls der Motoreingriffs- (ME-) Anforderung, und eine relative Anforderung 350 me_sas, die als Summe der Anteile 340 und 345 bestimmt ist.
Nach oder mit dem Öffnen des Schaltelements A bis F nach dem Verlauf 320 muss die Drehzahl der Eingangswelle 105 durch Beschleunigen des Antriebsmotors angehoben werden, um das Schließen der Klauenkupplung A oder F zu ermöglichen, die der einzulegenden Gangstufe zugeordnet ist. Dazu ist der gesteuerte Verlauf 340 vorbestimmt, der die Drehzahl der Eingangswelle 105 ausreichend anhebt, um die Klauenkupplung A oder F schließen zu können. Der geregelte Verlauf 345 wird auf der Basis aktueller Parameter bestimmt, beispielsweise einer temperaturabhängigen Viskosität eines Getriebefluids, und stellt den Verlauf der Motoranforderung dynamisch ein. Die Summe der Verläufe 340 und 345 ist im Verlauf 350 wieder gegeben, der die relative Anforderung an den Antriebsmotor, bezogen auf ein Drehmoment von null, ausdrückt.
Auf der Basis des vom Antriebsmotor bereitgestellten Moments 325 wird daraus, beispielsweise durch Multiplikation, die absolute Anforderung des Verlaufs 330 bestimmt. Der Antriebsmotor erhält lediglich diesen Wert zur Steuerung des von ihm bereitgestellten Drehmoments. Die Anforderung 330 droht, den gewählten Schwellenwert 335 noch vor dem ersten Zeitpunkt 305 zu überschreiten. Der Schwellenwert 335 ist im dargestellten Beispiel seitens des Schaltgetriebes bzw. der Steuervorrichtung 125 bestimmt, beispielsweise auf der Basis eines Kennfelds, insbesondere auf der Basis einer Drehzahl der Eingangswelle 105 und/oder einem herrschenden Luftdruck. In einer anderen Variante kann der Schwellenwert auch vom Antriebsmotor statisch oder dynamisch vorgegeben sein (m_reserve). Um dem Übersteigen entgegen zu wirken wird der geregelte Anteil 340 beschränkt, wie anhand dessen flachen Verlaufs bis kurz vor dem zweiten Zeitpunkt 310 zu sehen ist. Der Verlauf 350 der relativen Anforderung und der Verlauf 330 der absoluten Anforderung spiegeln diese Beschränkung wieder.
In einem unteren Bereich von 3 ist ein beispielhafter zeitabhängiger Zustand bzw. eine Bedingung 355 eingetragen. Die Bedingung 355 nimmt ein hohes Potential ein, wenn die Eingangswelle 105 eine vorbestimmte Synchrondrehzahl eingenommen hat, und ansonsten ein niedriges Potential.
Bezugszeichenliste

100: Schaltgetriebe
105: Eingangswelle
110: hydrodynamischer Drehmomentwandler
110.1: Eingangsseite
110.2: Pumpe
110.3: Ausgangsseite
110.4: Turbine
110.5: Fluid
110.6: Leitrad
110.7: Schwingungsdämpfer
110.8: Überbrückungskupplung
115: Ausgangswelle
120: Getriebegehäuse
A-F: Schaltelement
200: Verfahren
205: Start
210: Bestimmen angeforderter Motoreingriff
215: Bestimmen maximaler Motoreingriff
220: drohende unerfüllbare Anforderung?
225: Reduzieren geregelter Anteil angeforderter Motoreingriff
300: Verläufe
305: erster Zeitpunkt
310: zweiter Zeitpunkt
315: Ist-Drehzahl Eingangswelle
320: Soll-Druck abschaltendes Schaltelement (PKAB)
325: bereitgestelltes Moment des Antriebsmotors
330: absolute Motoranforderung
335: maximal bereitstellbares Motormoment
340: gesteuerter Anteil der Motoreingriffs-Anforderung
345: geregelter Anteil der Motoreingriffs-Anforderung
350: relative Motoreingriffs-Anforderung

Claims

Verfahren (200) zum Steuern eines Schaltgetriebes (100) mit einer Eingangswelle (105), die mit einem Antriebsmotor verbunden ist, einem ersten und einem zweiten proportional steuerbaren Schaltelement (A-F), wobei das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: Bestimmen (210) einer absoluten Momentanforderung (330) an den Antriebsmotor auf der Basis eines gesteuerten (340) und eines geregelten Verlaufs (345); Bestimmen (220), ob die absolute Momentanforderung (330) einen vorbestimmten Schwellenwert (335) zu übersteigen droht; und wenn dies der Fall ist, Verringern (225) des geregelten Anteils.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert (335) mittels eines Kennfelds bestimmt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert (335) seitens des Antriebsmotors bereitgestellt wird.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verringern (225) aktiviert wird, wenn eine Differenz zwischen dem angeforderten Moment (330) und dem Schwellenwert (335) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, und deaktiviert wird, wenn die Differenz einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Schließen des zweiten Schaltelements (A-F), wenn die Eingangswelle (105) eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.
Vorrichtung (125) zur Steuerung eines Schaltgetriebes (100) mit einer Eingangswelle (105), die mit einem Antriebsmotor verbunden ist, einem ersten und einem zweiten Schaltelement (A-F), wobei die Vorrichtung (125) eine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Antriebsmotor und Verarbeitungseinrichtung (125) umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine absolute Momentanforderung (330) an den Antriebsmotor auf der Basis eines gesteuerten (340) und eines geregelten Verlaufs (245) zu bestimmen; zu Bestimmen, ob die absolute Momentanforderung (330) einen vorbestimmten Schwellenwert (335) zu übersteigen droht; und wenn dies der Fall ist, den geregelten Anteil (345) zu verringern.
Vorrichtung (125) nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Aktuator zum Schließen des zweiten Schaltelements (A-F), wenn die Eingangswelle (105) eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.