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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung nach Anspruch 9 und ein Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 10.
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In
WO 2017 211 343 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben mit jeweils mehreren schaltbaren Gängen und einer zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Doppelkupplungsgetriebe angeordneten Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen beschrieben. Zwischen jedem Teilgetriebe und der Kurbelwelle ist eine automatisiert betätigbare Reibungskupplung angeordnet und ein Schaltvorgang zwischen den Teilgetrieben erfolgt durch eine Überschneidungsschaltung, bei der eine geschlossene Reibungskupplung und eine offene Reibungskupplung bei jeweils in den Teilgetrieben eingelegten Gängen überschneidend geöffnet und geschlossen werden und nach einer Überschneidungsschaltung der eingelegte Gang des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung ausgelegt und vor einer erneuten Überschneidungsschaltung einer der Fahrsituation entsprechender nächster Gang eingelegt wird. Um das an der offenen Reibungskupplung anliegende Schleppmoment zu verringern, wird der nächste Gang des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung abhängig von einem an der Reibungskupplung auftretenden Schleppmoment zeitlich verzögert eingelegt.
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In
DE 10 2005 037 515 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes beschrieben, bei dem die Umschaltung von einem aktuellen Gang des Doppelkupplungsgetriebes in einen nachfolgenden Gang erfolgt, indem die dem aktuellen Gang zugeordnete Reibungskupplung kurz vor dem Zeitpunkt, zu dem die Radbeschleunigung des Fahrzeugs gleich einem vorgegebenem und von dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem aktuellen und dem nachfolgenden Gang abhängigen Schwellwert der Radbeschleunigung ist vollständig geöffnet wird. Die dem aktuellen Gang zugeordnete Reibungskupplung wird erst dann nicht schlupfend geöffnet, wenn die dem nachfolgenden Gang zugeordnete Reibungskupplung das aktuelle Motormoment überträgt.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Schaltvorgang in einem Doppelkupplungsgetriebe zur Umschaltung zwischen einem aktuellen Gang und einem nachfolgenden Gang erfolgt, indem die dem aktuellen Gang zugeordnete Teilkupplung geöffnet und die dem nachfolgenden Gang zugeordnete Teilkupplung zeitgleich geschlossen werden. Der Schaltvorgang unterteilt sich üblicherweise in einen Überschneidungsvorgang und einen zeitlich darauffolgenden Synchronisierungsvorgang.
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Der Schaltvorgang wird dabei mit dem Überscheidungsvorgang eingeleitet, indem die dem aktuellen Gang zugeordnete erste Teilkupplung zunehmend geöffnet wird und die dem nachfolgenden Gang zugeordnete zweite Teilkupplung zunehmend geschlossen wird. Dabei wird das Antriebsdrehmoment konstant beibehalten. Zu dem anschließenden Synchronisierungsvorgang ist die erste Teilkupplung vollständig geöffnet, die zweite Teilkupplung jedoch noch nicht vollständig geschlossen. In dem Synchronisierungsvorgang wird die Antriebsdrehzahl der Abtriebsdrehzahl des dem nachfolgenden Gang zugeordneten Teilgetriebes angeglichen. Dies kann durch kurzzeitiges Abfallen der Antriebsdrehzahl bewirkt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung bei einem derartigen Schaltvorgang unterliegt dabei Schwankungen, die wahrnehmbar sind und die den Fahrkomfort und die Fahrleistung beeinträchtigen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs zu verbessern. Die Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes soll verbessert werden. Der Schaltvorgang soll komfortabler erfolgen und die Fahrzeugbeschleunigung von dem Schaltvorgang weniger beeinflusst werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes verbessert werden. Der Schaltvorgang kann komfortabler erfolgen und die Fahrzeugbeschleunigung kann von dem Schaltvorgang weniger beeinflusst werden.
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Dadurch kann die Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes verbessert werden. Der Schaltvorgang kann komfortabler erfolgen und die Fahrzeugbeschleunigung kann von dem Schaltvorgang weniger beeinflusst werden.
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Der Antriebsstrang kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, angeordnet sein. Das Antriebselement kann ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor sein. Das Abtriebselement kann zumindest ein Antriebsrad oder ein Differenzialgetriebe, insbesondere des Fahrzeugs, sein. Die erste und/oder zweite Teilkupplung kann eine Reibungskupplung sein. Die Reibungskupplung kann durch einen Kupplungsaktor betätigbar sein.
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Das Doppelkupplungsgetriebe kann wenigstens zwei Gänge aufweisen. Das Doppelkupplungsgetriebe kann höchstens zwei Vorwärtsgänge aufweisen. Gerade dabei kommt der Vorteil der Erfindung zur Geltung, da bei derartigen Getrieben häufig eine große Spreizung verwendet wird. Der aktuelle Gang kann ein Vorwärtsgang und der nachfolgende Gang kann ein weiterer Vorwärtsgang sein. Der aktuelle Gang kann ein erster Gang und der nachfolgende Gang kann ein zweiter Gang sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Schaltvorgang eingeleitet, wenn das erste Abtriebsdrehmoment gleich dem zweiten Abtriebsdrehmoment ist.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung erfolgt bei dem Schaltvorgang die Betätigung der ersten Teilkupplung und die Betätigung der zweiten Teilkupplung derart, dass das erste Abtriebsdrehmoment gleich dem zweiten Abtriebsdrehmoment ist. Dadurch kann eine möglichst gleichbleibende Fahrzeugbeschleunigung erzielt werden.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung wird das erste Abtriebsdrehmoment während des Schaltvorgangs erfasst und die Betätigung der ersten und/oder zweiten Teilkupplung erfolgt abhängig von dem erfassten ersten Abtriebsdrehmoment. Das erste Abtriebsdrehmoment kann gemessen werden. Das erste Abtriebsdrehmoment kann berechnet werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung schließt der Schaltvorgang einen Überschneidungsvorgang ein, bei dem die erste Teilkupplung zunehmend geöffnet wird und die zweite Teilkupplung zunehmend geschlossen wird.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die erste Kupplungsausgangsdrehzahl vor dem Schaltvorgang gleich der Antriebsdrehzahl und weicht mit Einleitung des Schaltvorgangs umgehend von der Antriebsdrehzahl ab.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird während des Schaltvorgangs bei bereits vollständig geöffneter erster Teilkupplung die zweite Teilkupplung bis zu einer zwischen einer vollständigen Öffnungsstellung und einer vollständigen Schließstellung liegenden Zwischenstellung geschlossen wird und dabei fällt die Antriebsdrehzahl sprunghaft bis zu der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl ab. Dadurch kann eine schnellere Anpassung der beiden Drehzahlen bewirkt werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das zweite Übertragungsdrehmoment in der Zwischenstellung der zweiten Teilkupplung gleich dem zweiten Übertragungsdrehmoment in der nachfolgenden vollständigen Schließstellung der zweiten Teilkupplung.
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Wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben wird auch gelöst durch eine Doppelkupplung mit einer ersten Teilkupplung und einer zweiten Teilkupplung oder ein Doppelkupplungsgetriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, der durch das Verfahren nach einem der zuvor genannten Merkmale steuerbar ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Doppelkupplungsgetriebe in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Ein Kurvendiagramm mit unterschiedlichen geschwindigkeitsabhängigen Abtriebsdrehmomentverläufen.
- 3: Kurvendiagramme bei einem Schaltvorgang eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4 Kurvendiagramme bei einem Schaltvorgang eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 10 eines Fahrzeugs mit einem Doppelkupplungsgetriebe 12 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Doppelkupplungsgetriebe 12 ist zwischen einem Antriebselement 14, beispielsweise einem Elektromotor und einem Abtriebselement 16, beispielsweise einem Differenzialgetriebe, angeordnet und bewirkt eine Übersetzung zwischen einer dem Antriebselement 14 zugeordneten Antriebsdrehzahl ωe und einer dem Abtriebselement 16 zugeordneten Abtriebsdrehzahl ωa abhängig von einem eingelegten Gang. Dabei wird ein an dem Abtriebselement 16 anliegendes Abtriebsdrehmoment Ma von einem durch das Antriebselement 14 bereitgestellten Antriebsdrehmoment Me bewirkt und über das Doppelkupplungsgetriebe 12 übertragen. Das Doppelkupplungsgetriebe 12 kann beispielsweise ein Zweiganggetriebe in einem Elektrofahrzeug sein, bei dem das Antriebselement durch den Elektromotor gebildet wird. Das Abtriebsdrehmoment Ma kann eine Bewegung des Fahrzeugs bewirken, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit v und eine Fahrzeugbeschleunigung a zugewiesen ist.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 12 umfasst ein erstes Teilgetriebe 18 und ein zweites Teilgetriebe 20. Dem ersten Teilgetriebe 18 ist eine erste Teilkupplung 22 und dem zweiten Teilgetriebe 20 ist eine zweite Teilkupplung 24 zugeordnet. Die erste Teilkupplung 22 kann ein erstes Übertragungsdrehmoment Mc,1 übertragen und abtriebsseitig eine erste Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 aufweisen. Die zweite Teilkupplung 24 kann ein zweites Übertragungsdrehmoment Mc,2 übertragen und abtriebsseitig eine zweite Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,2 aufweisen.
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Die erste und zweite Teilkupplung 22, 24 kann eine Reibungskupplung sein, die durch einen Kupplungsaktor betätigt wird. Je nach Betätigung der jeweiligen Teilkupplung 22, 24 kann diese eine Öffnungsstellung, bei der eine Drehmomentübertragung unterbrochen ist oder eine Schließstellung, bei der eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebselement 14 und dem Abtriebselement 16 bewirkt werden kann, einnehmen. Die Schließstellung kann dabei eine teilweise oder vollständige Schließstellung sein. Bei der vollständigen Schließstellung ist die jeweilige Teilkupplung 22, 24 in der Lage, das Antriebsdrehmoment Me vollständig zu übertragen. In der teilweisen Schließstellung kann die jeweilige Teilkupplung 22, 24 in einem Schlupfbetrieb wirksam sein, bei dem die Antriebsdrehzahl ωe abweichend von der jeweiligen Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 ωc,2 ist.
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Während eines Schaltvorgangs des Doppelkupplungsgetriebes 12 wird eine Umschaltung zwischen einem aktuellen Gang und einem nachfolgenden Gang bewirkt womit ein bei dem aktuellen Gang wirksames erstes Abtriebsdrehmoment Ma,1 in ein bei dem nachfolgenden Gang wirksames zweites Abtriebsdrehmoment Ma,2 übergeht. Unmittelbar vor dem Schaltvorgang kann beispielsweise der aktuelle Gang dem ersten Teilgetriebe 18 und der nachfolgende Gang dem zweiten Teilgetriebe 20 zugeordnet sein und dabei die erste Teilkupplung 22 geschlossen und die erste Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 gleich der Antriebsdrehzahl ωe und das erste Übertragungsdrehmoment Mc,1 gleich dem Antriebsdrehmoment Me sein. Die zweite Teilkupplung 24 ist dabei geöffnet.
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Während der aktuelle Gang eingelegt ist, wird das zweite Abtriebsdrehmoment Ma,2 abgeschätzt und davon abhängig der Schaltvorgang eingeleitet, wenn das erste Abtriebsdrehmoment Ma,1 dem abgeschätzten zweiten Abtriebsdrehmoment Ma,2 angeglichen ist. Dadurch kann die Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes 12 verbessert werden. Der Schaltvorgang kann komfortabler erfolgen und die Fahrzeugbeschleunigung kann von dem Schaltvorgang weniger beeinflusst werden.
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In 2 ist ein Kurvendiagramm mit unterschiedlichen geschwindigkeitsabhängigen Abtriebsdrehmomentverläufen dargestellt. Das Abtriebsdrehmoment Ma hängt unter anderem von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und einem Übersetzungsverhältnis des Doppelkupplungsgetriebes, das durch den jeweils eingelegten Gang eingestellt wird, ab. Bei dem ersten Gang ist in dem ersten Teilgetriebe ein erstes Übersetzungsverhältnis i1 , hier 11,35 und bei einem zweiten Gang ist in dem zweiten Teilgetriebe ein zweites Übersetzungsverhältnis i2 vorhanden. Der geschwindigkeitsabhängige Verlauf des Abtriebsdrehmoments Ma bei dem ersten Übersetzungsverhältnis i1 ist mehreren geschwindigkeitsabhängigen Verläufen des Abtriebsdrehmoments Ma bei unterschiedlichen zweiten Übersetzungsverhältnissen i2 , die von 4,85 bis 6,85 gehen, gegenübergestellt.
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Wird ein Schaltvorgang von einem dem ersten Gang entsprechenden aktuellen Gang, bei dem das erste Übersetzungsverhältnis i1 = 11,35 vorhanden ist zu einem dem zweiten Gang entsprechenden nachfolgenden Gang, bei dem das zweite Übersetzungsverhältnis i2 = 6,85 vorhanden ist, durchgeführt, würde das durch den ersten Gang an dem Abtriebselement wirkende erste Abtriebsdrehmoment Ma,1 in ein durch den nachfolgenden Gang, entsprechend dem zweiten Gang, wirkendes zweites Abtriebsdrehmoment Ma,2 übergehen. In einem Schnittpunkt P ist das erste Abtriebsdrehmoment Ma,1 gleich dem zweiten Abtriebsdrehmoment Ma,2 .
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3 zeigt Kurvendiagramme bei einem Schaltvorgang eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Diagramme zeigen den Zeitverlauf unterschiedlicher Parameter in dem gleichen Zeitraum zwischen 0 und 3 s. In 3 a) ist der Zeitverlauf der Antriebsdrehzahl ωe , der ersten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 und der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,2 , in 3 b) ein Zeitverlauf des Antriebsdrehmoments Me , des ersten Übertragungsdrehmoments Mc,1 und des zweiten Übertragungsdrehmoments Me,2 , in 3 c) ein Zeitverlauf einer Fahrpedalstellung dp , einer ersten Betätigungsstellung dc,1 der ersten Teilkupplung und einer zweiten Betätigungsstellung dc,2 der zweiten Teilkupplung und in 3 d) ein Zeitverlauf einer Fahrzeugbeschleunigung a dargestellt.
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Der Schaltvorgang 26 von dem aktuellen, ersten Gang zu dem nachfolgenden, zweiten Gang wird zu einem Zeitpunkt t1 eingeleitet, wenn wie in 2 gezeigt, das erste Abtriebsdrehmoment Ma,1 , das bei dem ersten Gang anliegt, gleich dem abgeschätzten zweiten Abtriebsdrehmoment Ma,2 , das bei eingelegtem zweiten Gang vorliegen würde, ist. Bei dem Schaltvorgang 26 erfolgt die Betätigung der ersten Teilkupplung und die Betätigung der zweiten Teilkupplung derart, dass das erste Abtriebsdrehmoment Ma,1 gleich dem zweiten Abtriebsdrehmoment Ma,2 ist. Dadurch kann die Fahrzeugbeschleunigung a, wie in 3 d) gezeigt, gleichbleibender aufrecht erhalten werden. Eine übermäßige Schwankung der Fahrzeugbeschleunigung a und eine dadurch hervorgerufene Beeinträchtigung des Fahrkomforts und der Fahrleistung des Fahrzeugs können vermieden werden.
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Vor dem Schaltvorgang 26 ist die erste Teilkupplung entsprechend einer Betätigungsstellung von 100% vollständig geschlossen und die zweite Teilkupplung vollständig geschlossen. Der Schaltvorgang 26 wird eingeleitet und dabei die erste Teilkupplung teilweise geöffnet, bis zu einem Zeitpunkt t2 , zu dem das erste Übertragungsdrehmoment Mc,1 von dem anliegenden Antriebsdrehmoment Me zunehmend stärker abweicht, wie in 3 b) gezeigt. Ab dem Zeitpunkt t2 fängt ein Überschneidungsvorgang 28 an, bei dem die zweite Teilkupplung zunehmend geschlossen und die erste Teilkupplung zunehmend geöffnet wird. Die Antriebsdrehzahl ωe dabei weicht wie in 3 a) dargestellt sowohl von der ersten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 , wie auch von der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,2 ab. Die erste und zweite Teilkupplung werden beide schlupfend betrieben.
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Die erste Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 ist vor dem Schaltvorgang 26 gleich der Antriebsdrehzahl ωe und bereits mit Einleitung des Schaltvorgangs 26 von der Antriebsdrehzahl ωe abweichend verlaufend. Entgegen der üblichen Vorgehensweise bei einem Schaltvorgang eines Doppelkupplungsgetriebes, wird die erste Teilkupplung also bereits zu Beginn des Schaltvorgangs 26 asynchron zu dem Antriebselement gesteuert.
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Der Schaltvorgang ist zu dem Zeitpunkt t3 abgeschlossen und die Antriebsdrehzahl ωe entspricht der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,2 , die erste Teilkupplung ist vollständig geöffnet und die zweite Teilkupplung ist mit der Betätigungsstellung von 100 % gemäß 3 c) vollständig geschlossen.
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In 4 sind Kurvendiagramme bei einem Schaltvorgang eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Diagramme zeigen den Zeitverlauf unterschiedlicher Parameter in dem gleichen Zeitraum zwischen 0 und 3 s. In 4 a) ist der Zeitverlauf der Antriebsdrehzahl ωe , der ersten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,1 und der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl ωc,2 , in 4 b) ein Zeitverlauf des Antriebsdrehmoments Me , des ersten Übertragungsdrehmoments Mc,1 und des zweiten Übertragungsdrehmoments Mc,2 , in 4 c) ein Zeitverlauf einer Fahrpedalstellung dp , einer ersten Betätigungsstellung dc,1 der ersten Teilkupplung und einer zweiten Betätigungsstellung dc,2 der zweiten Teilkupplung und in 4 d) ein Zeitverlauf einer Fahrzeugbeschleunigung a dargestellt.
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Während des zwischen dem Zeitpunkt
t1 und
t3 erfolgenden Schaltvorgangs
26 wird im Vergleich zu dem Schaltvorgang aus
3 bei bereits vollständig geöffneter erster Teilkupplung zu dem Zeitpunkt
t4 und bei einer von der zweiten Teilkupplung zwischen der vollständigen Öffnungsstellung und der vollständigen Schließstellung eingenommenen Zwischenstellung
zusätzlich die Antriebsdrehzahl
ωe sprunghaft bis zu der zweiten Kupplungsausgangsdrehzahl
ωc,2 abfallen gelassen. Dadurch kann eine beschleunigte Anpassung der beiden Drehzahlen
ωe ,
ωc,2 erreicht werden und die Fahrzeugbeschleunigung
a kann annähernd konstant aufrechterhalten werden. Das zweite Übertragungsdrehmoment
Mc,2 in der Zwischenstellung
der zweiten Teilkupplung zu dem Zeitpunkt
t4 ist dabei bereits gleich dem zweiten Übertragungsdrehmoment
Mc,2 in der nachfolgenden vollständigen Schließstellung der zweiten Teilkupplung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Doppelkupplungsgetriebe
- 14
- Antriebselement
- 16
- Abtriebselement
- 18
- erstes Teilgetriebe
- 20
- zweites Teilgetriebe
- 22
- erste Teilkupplung
- 24
- zweite Teilkupplung
- 26
- Startvorgang
- 28
- Überschneidungsvorgang
- a
- Fahrzeugbeschleunigung
- dp
- Fahrpedalstellung
- dc,1
- erste Betätigungsstellung
- dc,2
- zweite Betätigungsstellung
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- Zwischenstellung
- i1
- erstes Übersetzungsverhältnis
- i2
- zweites Übersetzungsverhältnis
- Mc,1
- erstes Übertragungsdrehmoment
- Mc,2
- zweites Übertragungsdrehmoment
- Me
- Antriebsdrehmoment
- Ma
- Abtriebsdrehmoment
- Ma,1
- erstes Abtriebsdrehmoment
- Ma,2
- zweites Abtriebsdrehmoment
- P
- Schnittpunkt
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
- t4
- Zeitpunkt
- v
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- ωa
- Abtriebsdrehzahl
- ωe
- Antriebsdrehzahl
- ωc,1
- erste Kupplungsausgangsdrehzahl
- ωc,2
- zweite Kupplungsausgangsdrehzahl
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017211343 A1 [0002]
- DE 102005037515 A1 [0003]