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Die Erfindung befasst sich mit einem Betriebsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe und mit einem Doppelkupplungsgetriebe, welches nach diesem gesteuert ist. Die
DE 103 27 438 A1 befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung, insbesondere einem Doppelkupplungsgetriebe und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Verfahrens zum Vorauswählen und Einlegen von Getriebegängen für ein Doppelkupplungsgetriebe in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Ein Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Teilgetriebe auf, welche mittels einer Doppelkupplung wahlweise angesteuert, beziehungsweise in den Kraftfluss des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs eingebunden werden. Bei einem Hochschaltvorgang, wie dieser beim Beschleunigen des Kraftfahrzeugs typisch ist, ist zunächst der 1. Gang in einem der Teilgetriebe eingelegt (dieses Teilgetriebe stellt das aktivierte Teilgetriebe dar) und das Kraftfahrzeug beschleunigt im 1. Gang, während dessen ist im anderen Teilgetriebe, welches nicht in den Kraftfluss eingebunden ist (deaktiviertes Teilgetriebe) der 2. Gang bereits eingelegt wird. Für eine Umschaltung vom 1. in den 2. Gang, wird die Doppelkupplung überschneidend angesteuert, sogenannte Überblendung, so dass das aktivierte Teilgetriebe aus dem Kraftfluss genommen wird und das deaktivierte Teilgetriebe in den Kraftfluss eingebunden wird, damit wird das zunächst im 1. Gang aktivierte Teilgetriebe zum deaktivierten Teilgetriebe und das zunächst deaktivierte Teilgetriebe, in welchem der 2. Gang eingelegt ist, wird zum aktivierten Teilgetriebe. Im außerhalb des Kraftflusses befindlichen deaktivierten Teilgetriebe kann gemäß einer Vorwahlstrategie der nächste Gang, Hoch- oder Rückschaltung, eingelegt werden. Doppelkupplungsgetriebe weisen demnach die Funktion auf, dass damit ein schneller Gangwechsel ermöglicht ist, da jeweils in dem außerhalb des Kraftflusses befindlichen Teilgetriebe (deaktiviertes Teilgetriebe) bereits der als nächstes mutmaßlich einzulegende Gang von der Vorwahlstrategie bestimmt und eingelegt wird.
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Unter der Vorwahlstrategie ist demnach in diesem Sinne ein Verfahren zur Vorhersage des als nächstes benötigten Getriebegangs zu verstehen. Das deaktivierte Teilgetriebe ist allerdings dauerhaft über die Getriebeausgangswelle mit dem Antriebsstrang gekoppelt, da sich eine Aktivierung / Deaktivierung des jeweiligen Teilgetriebes nur auf beziehungsweise über die Doppelkupplung am Getriebeeingang auswirkt. Was als jeweils nächster einzulegender Gang anzusehen ist, wird von der Vorwahlstrategie anhand unterschiedlichster Parameter ermittelt. Aufgrund von Verlusten in den Teilgetrieben treten in einem Doppelkupplungsgetriebe scheinbar unvermeidbare Leerlaufverluste im deaktivierten Teilgetriebe auf. Zu diesen scheinbar unvermeidbaren Leerlaufverlusten zählen insbesondere Plantschverluste, Reibungsverluste in Lagern, Reibungsverluste in der für dieses Teilgetriebe geöffneten Doppelkupplung usw..
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe anzugeben, sogenanntes Doppelkupplungssteuerungsverfahren, welches eine Verbesserung des Wirkungsgrads eines solchen Getriebes ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst, sowie durch ein mit diesem Betriebsverfahren gesteuertes Doppelkupplungsgetriebe gemäß Patentanspruch 4. Mit dem vorgeschlagenen Doppelkupplungssteuerungsverfahren ist insbesondere auch eine Verbesserung der Schaltdynamik erreichbar.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Doppelkupplungssteuerungsverfahren ein Betriebsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe zu verstehen, mit welchem dieses Getriebe wenigstens zeitweise oder dauerhaft gesteuert wird. Dabei ist in diesem Sinne unter dem Steuern insbesondere zu verstehen, dass mit diesem Verfahren wenigstens die Zeitpunkte ermittelt werden, an welchen ein Gangwechsel durchgeführt wird. Dabei ist unter dem Umschalten in einem von der Schaltstrategie vorgegebenen Zeitpunkt insbesondere das Einlegen beziehungsweise Aktivieren eines von der Vorwahlstrategie bestimmten Getriebegangs zu verstehen. Dieses Aktivieren geschieht mittels einer Umschaltung in der Doppelkupplung, wobei das bisher in die Drehmomentübertragung eingebundene Teilgetriebe aus dem Drehmomentfluss genommen wird (Öffnen einer Kupplung der Doppelkupplung) und das jeweils andere Teilgetriebe übernimmt die Drehmomentübertragung (Schließen der anderen Kupplung der Doppelkupplung). Dabei kann es sich bezogen auf das andere Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes um eine Hoch- (Wechsel vom n-ten in den n+1ten Getriebegang) oder eine Rückschaltung (Wechsel vom n-ten in den n-1ten Getriebegang) handeln.
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Insbesondere mittels der sogenannten Schaltstrategie, welche ebenfalls ein Teil des Doppelkupplungssteuerungsverfahrens sein kann, kann bestimmt werden, wann von dem aktivierten Teilgetriebe auf das deaktivierte Teilgetriebe umgeschaltet wird. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter der Schaltstrategie ein Verfahren zu verstehen, welches wenigstens einen Zeitpunkt für einen bestimmten Gangwechsel, insbesondere durch Umschaltung der Doppelkupplung vorgibt. Und weiter ist im Sinne der Erfindung unter einer Vorwahlstrategie ein Verfahren zur Ermittlung des als nächstes einzulegenden Getriebegangs, also ein Prädiktionsverfahren, zu verstehen. Anders gewendet ist mit der Vorwahlstrategie ermittelbar, welcher Getriebegang als nächstes, also zukünftig, einzulegen ist und mittels der Schaltstrategie wird insbesondere bestimmt, wann dieser vorausgewählte Getriebegang durch Umschalten der Doppelkupplung aktiviert wird.
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Ein Doppelkupplungsgetriebe ist dabei regelmäßig derart aufgebaut, dass dieses eine Getriebeeingangswelle zum Aufnehmen von Antriebsleistung von einer Antriebsmaschine und eine Getriebeausgangswelle zum Abgeben dieser Antriebsleistung auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs aufweist. Bezogen auf die Leistungsübertragung zwischen diesen Wellen (Getriebeeingangs- / Getriebeausgangswelle) sind die zwei oben genannten Teilgetriebe, insbesondere parallel zueinander, angeordnet. Die beiden Teilgetriebe sind einerseits dauerhaft drehmomentleitend mit der Getriebeausgangswelle verbunden und anderseits selektiv mittels der Doppelkupplung, also einer Kupplungseinrichtung welche zwei Kupplungen aufweist, mit der Antriebsmaschine verbindbar, so dass mit der Doppelkupplung wahlweise eines der beiden Teilgetriebe aktivierbar ist. Anders gewendet ist damit, insbesondere während des Antriebs eines Kraftfahrzeugs mittels der Antriebsmaschine, eines der Teilgetriebe mit der Doppelkupplung aktiviert, also in die Leistungsübertragung eingebunden, während das andere der Teilgetriebe nicht an der Leistungsübertragung teilnimmt, also deaktiviert ist.
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Die Teilgetriebe sind dabei so gestaltet, dass jedes dieser Teilgetriebe eine Gruppe von schaltbaren Übersetzungen (Gänge oder Getriebegänge) aufweist, vorzugsweise weist aber jedes der Teilgetriebe wenigstens zwei unterschiedliche und selektiv schaltbare Übersetzungen auf. Vorzugsweise weist eines der Teilgetriebe alle geraden Gänge, insbesondere 2., 4., 6., 8. Gang usw. und vorzugsweise auch einen sogenannten Rückwärtsgang, auf, während das andere Teilgetriebe entsprechend die ungeraden Gänge aufweist, insbesondere also 1., 3., 5., 7. Gang und so weiter. Dabei kann in diesem Sinn jede der schaltbaren Getriebeübersetzungen als sogenannter Getriebegang oder kurz als sogenannter Gang aufgefasst werden.
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Im Sinn der Erfindung wird dasjenige Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebe, welches mittels der Doppelkupplung mit der Antriebsmaschine zur Drehmomentübertragung verbunden ist (diesem Teilgetriebe zugeordnete Kupplung der Doppelkupplung geschlossen), als aktiviertes Teilgetriebe verstanden und dasjenige Teilgetriebe, welches nicht über die Doppelkupplung zur Drehmomentübertragung mit der Antriebsmaschine verbunden ist (diesem Teilgetriebe zugeordnete Kupplung der Doppelkupplung geöffnet), als deaktiviertes Teilgetriebe verstanden. Bildlich gesprochen ist bei einem Kraftfahrzeug, welches im 3. Gang fährt, zu diesem Zeitpunkt das Teilgetriebe, welches den 1., 3. und so weiter Getriebegang beinhaltet, als aktiviertes Teilgetriebe zu verstehen und das andere Teilgetriebe, welches den 2., 4., und so weiter Getriebegang beinhaltet, als deaktiviertes Teilgetriebe.
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Mittels der Vorwahlstrategie wird anhand wenigstens eines oder einer Vielzahl von Kraftfahrzeugparameter ermittelt, welcher Getriebegang als nächstes mutmaßlich einzulegen ist, bzw. welcher zukünftig gefahren werden soll. Für den Fall einer Kraftfahrzeugbeschleunigung nach vorherigem Beispiel, kann die Getriebesteuerung den auf den 3. Gang folgenden 4. Gang als zukünftig einzulegenden Getriebegang ermitteln. Dieser noch nicht eingelegte aber vorausbestimmte Getriebegang wird in diesem Sinn als zukünftiger Gang bezeichnet. Verfahren zur Ermittlung des zukünftigen Gangs können unterschiedlich ausgestaltete sein, dabei ist das vorgeschlagene Doppelkupplungsgetriebesteuerungsverfahren insbesondere unabhängig von der Art und Weise der Ermittlung des zukünftigen Gangs anwendbar, vielmehr findet dieses ergänzend Anwendung, beziehungsweise beinhaltet dieses eine geeignete Vorwahlstrategie.
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Das vorgeschlagene Doppelkupplungssteuerungsverfahren weist den Schritt auf, Aufrechterhalten beziehungsweise Aktivieren eines Neutralgangs im deaktivierten Teilgetriebe. Dabei ist im Sinn der Erfindung unter dem Aktivieren des Neutralgangs eine Einstellung dieses Teilgetriebes zu verstehen, in welcher mit diesem eine Kraftübertragung nicht ermöglicht ist. Vorzugsweise weist jedes der beiden Teilgetriebe eine eigene Teilgetriebeeingangswelle auf, welche bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle hinter der Doppelkupplung und vor der Getriebeausgangswelle angeordnet ist und vorzugsweise ist die Teilgetriebeeingangswelle unmittelbar hinter, insbesondere bezogen auf die erläuterte Richtung, der Doppelkupplung angeordnet und weiter vorzugsweise ist die Teilgetriebeeingangswelle bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine auf die Getriebeausgangswelle vor den Zahnrädern angeordnet, welche zum Bereitstellen der unterschiedlichen Übersetzungsstufen in dem jeweiligen Teilgetriebe vorgesehen sind.
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Weiter vorzugweise weist jedes der Teilgetriebe eine Teilgetriebeausgangswelle auf, wobei jeder der Teilgetriebeausgangswellen dauerhaft mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen eines Doppelkupplungsgetriebes führt eine solche Ausgestaltung insbesondere dazu, dass das deaktivierte Teilgetriebe beim Antrieb eines Kraftfahrzeugs über die Getriebeausgangswelle, welche dauerhaft mit beiden Teilgetriebeausgangswellen gekoppelt ist, mitgeschleppt wird und Schleppverluste verursacht. Vorzugsweise ist bei eingelegtem Neutralgang in einem der Teilgetriebe kein Drehmoment von der Teilgetriebeeingangswelle auf die Teilgetriebeausgangswelle übertragbar, insbesondere sind diese Teilgetriebewellen im Neutralgang also gegeneinander entkoppelt.
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Beim erfinderischen Doppelkupplungssteuerungsverfahren ist es vorgeschlagen, das deaktivierte Teilgetriebe in einen Neutralgang zu schalten, wobei sich der Neutralgang des deaktivierten Teilgetriebes, wie dargelegt dadurch auszeichnet, dass von der Teilgetriebeeingangswelle dieses Teilgetriebes kein Drehmoment auf die Teilgetriebeausgangswelle desselben Teilgetriebes übertragbar ist. Bildlich gesprochen wird wenigstens ein Schaltelement, insbesondere eine Kupplung oder Synchronisierung in dem deaktivierten Teilgetriebe ausgelegt, also in eine Stellung gebracht, in welcher kein Drehmoment mit dieser übertragbar ist. Insbesondere durch das Schalten des deaktivierten Teilgetriebes in den Neutralgang, beziehungsweise das Erhalten des Neutralgangs in diesem Teilgetriebe, ist erreichbar, dass nicht das vollständige Teilgetriebe durch die Getriebeausgangswelle geschleppt wird und so sind die Schleppverluste für das Doppelkupplungsgetriebe verringerbar.
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Weiter vorzugsweise ist bei dem Doppelkupplungssteuerungsverfahren der Schritt vorgesehen, dass im aktivierten Teilgetriebe, also in dem Teilgetriebe, welches mittels der Doppelkupplung drehmomentleitend mit der Antriebsmaschine verbunden ist, der eingelegte Getriebegang, also der sogenannten aktive Gang (n-ter Gang) ermittelt wird.
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Weiter ist der Schritt vorgesehen, dass der im deaktivierten Teilgetriebe, also dem, bezogen auf das aktivierte Teilgetriebe, jeweils anderen Teilgetriebe, einzulegenden Getriebegang, also der zukünftige Gang, ermittelt wird. Vorzugsweise ist dieser zukünftige Gang von der Vorwahlstrategie ermittelt. Vorzugsweise ist das bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs der zum aktiven Gang (nter-Gang) nächst größere Gang (n+1-ter Gang), beziehungsweise bei einer Verlangsamung des Kraftfahrzeugs der zum aktiven Gang (nter-Gang) nächst kleinere Gang (n-1-ter Gang). Weiter vorzugsweise wird zum Ermitteln des zukünftigen Gangs, insbesondere durch die Vorwahlstrategie, eine Vielzahl von Parameter des Kraftfahrzeugs herangezogen.
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Weiter wird durch das Doppelkupplungsgetriebesteuerungsverfahren, insbesondere basierend auf der jeweiligen Fahrsituation, die zum Wechsel aus dem aktiven Gang (im aktivierten Teilgetriebe) in den zukünftigen Gang (im deaktivierten Teilgetriebe) benötigten Zeitspanne, sogenannte rechnerische Schaltzeit, ermittelt. Insbesondere ist die Zeitspanne, welche benötigt wird um im deaktivierten Teilgetriebe den zukünftigen Gang einzulegen, beziehungsweise zu aktivieren, Bestandteil dieser rechnerischen Schaltzeit und vorzugsweis entspricht die rechnerische Schaltzeit wenigstens im Wesentlichen dieser Zeitspanne, welche benötigt wird um im deaktivierten Teilgetriebe den zukünftigen Gang einzulegen.
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Weiter ist bei dem Doppelkupplungsteuerungsverfahren ein Schritt vorgesehen, in welchem die Zeitspanne ermittelt wird, welche bis zum Wechsel in den zukünftigen Gang zur Verfügung steht, sogenannte potentielle Schaltzeit. Vorzugsweise wird die potentielle Schaltzeit wiederholt und an die aktuelle Fahrsituation angepasst neu ermittelt. Insbesondere repräsentiert diese potentielle Schaltzeit die Zeit, welche zur Verfügung steht, bis die nächste vorausbestimmte Schaltung durchgeführt werden wird. Dabei ist klar, dass diese Zeitspanne eine virtuell ermittelte Zeitspanne ist und eine Änderung der Fahrsituation zum Verlängern oder Verkürzen der tatsächlichen Zeitspanne führen kann, nach welcher tatsächlich der nächste Gang aktiviert wird. Die potentielle Schaltzeit stellt demnach insbesondere einen Erwartungswert dar.
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Weiter sieht der Doppelkupplungssteuerungsverfahren einen Schritt vor, bei dem der zukünftige Gang im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt, beziehungsweise aktiviert wird, wobei diese Aktivierung dann durchgeführt wird, wenn die Summe aus der rechnerischen Schaltzeit und einer Schaltzeitreserve gleich groß oder kleiner ist, als die potentielle Schaltzeit. Die Schaltzeitreserve stellt insbesondere eine zeitliche Unsicherheit, beziehungsweise eine Sicherheitsreserve, dar. Dabei ist unter dem Einlegen beziehungsweise Aktivieren des zukünftigen Gangs im deaktivierten Teilgetriebe nicht der Schaltvorgang in den nächsten Gang für das Doppelkupplungsgetriebe zu verstehen, da dieser Schaltvorgang mittels der Doppelkupplung ausgeführt wird, sondern lediglich das Einlegen im deaktivierten Teilgetriebe, wobei das aktivierte Teilgetriebe noch die Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine auf die Getriebeausgangswelle leistet. Anders gewendet ist ab dem Zeitpunkt, ab welchem der zukünftige Gang im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt ist, eine Drehmomentübertragung von der Teilgetriebeeingangswelle auf die Teilgetriebeausgangswelle des deaktivierten Teilgetriebes ermöglicht.
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In einem weiteren Schritt, welcher optional Bestandteil des Doppelkupplungssteuerungsverfahrens sein kann, wird dann der zukünftige Gang, bei Erreichen eines Schaltzeitpunkts dadurch aktiviert, dass das bis dahin aktivierte Teilgetriebe durch das Öffnen eines Teils (Kupplung der Doppelkupplung welche diesem Teilgetriebe zugeordnet ist) der Doppelkupplung deaktiviert wird und das bis dahin deaktivierte Teilgetriebe wird durch Schließen eines anderen Teils (Kupplung der Doppelkupplung, welche diesem Teilgetriebe zugeordnet ist) der Doppelkupplung aktiviert, wobei die Doppelkupplung vorzugsweise überschneidende angesteuert wird, so dass kurzzeitig beide Teilgetriebe im Kraftfluss von der Getriebeeingangs- zur Getriebeausgangswelle liegen.
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Insbesondere nach Abschluss des Schaltvorgangs übernimmt das bis dahin deaktivierte und nun aktivierte Teilgetriebe die Drehmomentübertragung von der Getriebeeingangswelle auf die Getriebeausgangswelle und der zuvor als zukünftiger Gang bezeichnete Getriebegang ist dann der aktive Getriebegang. Vorzugsweise wird das zunächst aktive Teilgetriebe, welches durch diesen Schaltvorgang deaktiviert ist und welches damit zum deaktivierten Teilgetriebe wird, in einen Neutralgang geschaltet, so dass von der Teilgetriebeeingangswelle dieses Teilgetriebes keine Drehmoment auf die Teilgetriebeausgangswelle desselben Teilgetriebes übertragbar ist.
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Insbesondere mit dem vorgeschlagenen Verfahren zum Steuern des Doppelkupplungsgetriebes ist es ermöglicht, Schleppverluste im deaktivierten Teilgetriebe durch Einlegen des Neuralgangs in diesem deaktivierten Teilgetriebe zu reduzieren und so die Effizienz für das Doppelkupplungsgetriebe zu erhöhen. Insbesondere durch die zeitliche Steuerung des Schaltvorgangs ergibt sich keine Verzögerung für die Gangwechsel, da der zukünftige Gang im deaktivierten Teilgetriebe so rechtzeitig eingelegt wird, dass dieser zur Verfügung steht, wenn die Doppelkupplung zum Schalten in die nächste Übersetzungsstufe angesteuert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zeitreserve aus einem Bereich ausgewählt, der kleiner ist als 10 Sekunden, vorzugsweise kleiner ist als 5 Sekunden, bevorzugt ist kleiner ist als 2 Sekunden und besonders bevorzugt kleiner ist als 1 Sekunde und weiter ist dieser Bereich größer oder gleich 0 Sekunden und vorzugsweise ist dieser Bereich größer als 0,05 Sekunde und bevorzugt ist dieser Bereich größer als 0,1 Sekunden und besonders bevorzugt größer als 0,5 Sekunden. Insbesondere bei 0 Sekunden Zeitreserve sind die Schleppverluste besonders gering. Insbesondere mittels einer Zeitreserve größer als 0 Sekunden, wird die Zeitpunkt, zu welchem der zukünftige Gang im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt wird quasi vorverlegt, dies führt zwar einerseits zu einer geringfügig kleineren Reduzierung von Schleppverlusten im deaktivierten Teilgetriebe, erhöht aber die Sicherheit, dass der einzulegende Gang zum gewünschten Zeitpunkt im deaktivierten Teilgetriebe zur Verfügung steht, also eingelegt ist, wenn die Umschaltung mittels der Doppelkupplung durchgeführt wird. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung ist erreichbar, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren keine Verlangsamung der Schaltzeiten einhergeht.
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Weiter ist ein Kraftfahrzeugsteuergerät vorgesehen, welches vorzugsweise ein elektronisches Rechenwerk aufweist und eine Speichereinrichtung, wobei in der Speichereinrichtung das vorgeschlagene Doppelkupplungssteuerungsverfahren in Form von computerausführbaren Befehlen abgespeichert ist und wobei das Kraftfahrzeugsteuergerät vorzugsweise zum Ansteuern eines Doppelkupplungsgetriebes in einem Kraftfahrzeug und bevorzugt in einem Personenkraftfahrzeug eingerichtet ist. Insbesondere in Kraftfahrzeugen ist ein hohes Maß an Effizienz wichtig, da sich dies positiv auf die erreichbare Reichweite und auf die ausgestoßenen Emissionen auswirkt.
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Weiter ist ein Doppelkupplungsgetriebe vorgeschlagen, welches vorzugsweise zum Einsatz in einem Personenkraftwagen eingerichtet ist und welches weiter vorzugsweise mit einem Kraftfahrzeugsteuergerät der zuvor beschriebenen Bauart gesteuert wird, wobei dieses Doppelkupplungsgetriebe wenigstens zweitweise nach dem vorgeschlagenen Doppelkupplungssteuerungsverfahren gesteuert wird.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale der Erfindung sowie Ausführungsformen dieser anhand der Figuren näher erläutert, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen ist, dass auch von den dargestellten Merkmalskombinationen abweichende Kombinationen möglich sind, insbesondere sind unterschiedliche Abfolgen der Verfahrensschritte möglich. Es zeigt:
- 1: eine schematisierte Abfolge des Gangwechsels in einem Doppelkupplungsgetriebe nach dem vorgeschlagenen Doppelkupplungssteuerungsverfahren,
- 2: einen Ablaufplan für das vorgeschlagene Doppelkupplungssteuerungsverfahren.
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In 1 ist schematisch eine Schaltung mit dem Doppelkupplungssteuerungsverfahren in unterschiedlichen Stufen dargestellt. 1a zeigt schematisiert eine Antriebsmaschine 8, welche über eine Doppelkupplung 1, welche zwei Teilkupplungen 2, 3 aufweist, Antriebsleistung an die zwei Teilgetriebe (erstes Teilgetriebe 4, zweites Teilgetriebe 5) des Doppelkupplungsgetriebes abgibt. Die von der Antriebsmaschine 8 abgegebene Antriebsleistung wird über die geschlossene erste Teilkupplung 2 auf das erste Teilgetriebe 4 übertragen, das erste Teilgetriebe 4 überträgt also den Leistungsfluss 6 der Antriebsmaschine 8 und stellt damit in diesem Zeitpunkt das aktivierte Teilgetriebe dar. Der sich an das Doppelkupplungsgetriebe anschließende Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ist nicht dargestellt. Das zweite Teilgetriebe 5 ist mittels der geöffneten zweiten Teilkupplung 3 aus der Leistungsübertragung herausgenommen und stellt damit das deaktivierte Teilgetriebe in diesem Moment dar. Solange noch ein Getriebegang im zweiten Teilgetriebe 5 eingelegt ist, wird dieses aber vom Antriebsstrang mitgeschleppt und es ergibt sich der Schleppleistungsfluss 7.
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In 1 b) ist im deaktivierten Teilgetriebe der Neutralgang eingelegt, es tritt demnach kein Schleppleistungsfluss mehr auf, beziehungsweise endet dieser an der Schalteinrichtung, welche den Neutralgang darstellt. Das Doppelkupplungsgetriebe wird zunächst in diesem Zustand (deaktiviertes Teilgetriebe, Neutralgang eingelegt), gehalten. Dies kann insbesondere im Fall einer Konstantfahrt ein langer Zeitraum sein und so werden Schleppverluste vermieden. Im Hintergrund bestimmt die Schaltsteuerung des Doppelkupplungsgetriebes anhand der aktuellen Fahrsituation, welcher Getriebegang im deaktivierten Teilgetriebe als nächstes einzulegen ist, Hochschaltung oder Rückschaltung. Sobald eine Schaltung unmittelbar erforderlich ist, insbesondere weil eine Drehmomentanforderung mit dem eingelegten Getriebegang im aktivierten Teilgetriebe nicht mehr erfüllbar ist oder weil die Antriebsmaschine an ihre Drehzahlgrenze gelangt, wird im deaktivierten Teilgetriebe der Neutralgang ausgelegt und der von der Schaltsteuerung ermittelt, sogenannte zukünftige Gang, im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt. Erst nachdem im deaktivierten Teilgetriebe der zukünftige Gang eingelegt ist, muss dieses wieder mit entsprechenden Verlusten mitgeschleppt werde. Das Einlegen des zukünftigen Ganges wird dabei durch zwei Zeitkriterien beeinflusst, zum einen ist das die Zeitspanne, welche es in Anspruch nimmt diesen zukünftigen Gang einzulegen, und zum anderen die Zeitpunkt zu welchem dieser Gang einzulegen ist.
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Nachdem der zukünftige Gang im deaktivierte Teilgetriebe eingelegt ist, kann die Doppelkupplung zeitlich überschneidend angesteuert werden, d.h. die erste Teilkupplung 2 wird geöffnet, ist aber noch nicht vollständig geöffnet, und die zweite Teilkupplung 3 wird geschlossen, ist aber noch nicht vollständig geschlossen, so dass beide Teilgetriebe 4, 5 Antriebsleistung von der Antriebsmaschine 8 auf den Antriebsstrang übertragen. Diese Umschaltsituation ist in 1 c) dargestellt. Mit einer derartigen überschneidenden Umschaltung ist eine zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung ermöglicht. Andere Umschaltmodi für die Doppelkupplung sind ebenso möglich.
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Durch die Umschaltung mittels der Doppelkupplung 1 vom bis dahin aktivierten ersten Teilgetriebe, welches durch die Umschaltung zum deaktivierten Teilgetriebe wird, auf das bis dahin deaktivierte zweite Teilgetriebe, welches durch die Umschaltung zum aktivierten Teilgetriebe wird, wird der zukünftige Gang im zweiten Teilgetriebe zum aktivierten und eingelegten Gang des Doppelkupplungsgetriebes und der Leistungsfluss 6 von der Antriebsmaschine 8 zum Antriebsstrang geschieht dann über das zweite Teilgetriebe 5. Gleichzeitig wird im ersten Teilgetriebe 4, der bis dahin aktivierte Getriebegang ausgelegt und der Neutralgang in diesem eingelegt, so dass der in 1 d) dargestellte „geringe“ Schleppleistungsfluss 7 einstellt.
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In 2 ist ein schematisierter Ablaufplan für das Doppelkupplungssteuerungsverfahren dargestellt, wobei dieses als Teil eines Getriebesteuerungsverfahrens aufzufassen ist. Gemäß Schritt 101 wird im deaktivierten Teilgetriebe der Neutralgang eingelegt beziehungsweise aufrechterhalten, soweit dieser bereits eingelegt ist. Dazu kann insbesondere wenigstens eine Synchronisierung oder wenigstens eine Kupplungseinrichtung, welche zur Gangbildung in diesem Teilgetriebe herangezogen wird, geöffnet werden, und somit ist keine Drehmomentübertragung mit dem deaktivierten Teilgetriebe mehr möglich.
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Gemäß Schritt 102 wird ermittelt, welcher Gang in nächster Zukunft einzulegen ist, dabei geschieht diese Gangprädiktion anhand eines geeigneten Verfahrens, hierzu wird wenigstens ein und vorzugsweise eine Vielzahl von Fahrparametern des Kraftfahrzeugs herangezogen. Ein Wechsel, beziehungsweise eine Aktivierung dieses zukünftigen Gangs findet aber im deaktivierten Teilgetriebe noch nicht statt, vielmehr verbleibt diese im Neutralgang.
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Im Schritt 103 wird die Zeitspanne ermittelt und vorzugweise berechnet oder aus einer Tabelle ausgelesen, welche benötigt wird, um den zukünftigen Gang einzulegen beziehungsweise zu aktivieren, diese Zeitspanne ist die rechnerische Schaltzeit.
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Im Schritt 104 wird die Zeitspanne ermittelt, welche gemäß Vorhersage aufgrund aktueller Fahrparameter noch bereit steht, bis der zukünftige Gang vermutlich eingelegt werden wird, diese Zeitspanne wird als potentielle Schaltzeit bezeichnet.
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Im Schritt 105 findet ein Abgleich zwischen der rechnerischen Schaltzeit und der Summe aus der potentiellen Schaltzeit und einer Schaltzeitreserve statt, wobei die Schaltzeitreserve ein vorgebbarer positiver Wert ist, welcher auch auf Null gesetzt sein kann. Erreicht oder unter schreitet die rechnerische Schaltzeit diesen Summenwert, so wird im deaktivierten Teilgetriebe der zukünftige Gang eingelegt, jedoch wird über die Doppelkupplung noch nicht von dem aktivierten auf das deaktivierte Teilgetriebe umgeschaltet. Bei Erreichen eines durch die Getriebesteuerung vorgebbaren oder bestimmbaren Schaltzeitpunkts, wird mittels der Doppelkupplung das bis dahin aktivierte Teilgetriebe aus der Drehmomentübertragung genommen und das bis dahin deaktivierte Teilgetriebe wird zur Leistungsübertragung von der Antriebsmaschine auf den Antriebsstrang herangezogen und damit aktiviert.
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Durch das Einlegen und Aufrechterhalten des Neutralgangs im deaktivierten Teilgetriebe ist eine Schleppmomentreduzierung ermöglicht, da anders als bei einer herkömmlichen Doppelkupplungssteuerung, somit nicht mehr das vollständige deaktivierte Teilgetriebe mit geschleppt wird sondern nur noch höchstens ein Teil.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, weisen Doppelkupplungsgetriebe grundsätzlich zwei Getriebeteile, beziehungsweise zwei Teilgetriebe, auf. Demnach können zwei Getriebegänge, in jedem der Teilgetriebe einer, gleichzeitig eingelegt werden. Das Umschalten von einem Getriebegang in einem Teilgetriebe dauert hierbei in der Regel lang, wodurch eine Verzögerung im Schaltablauf entstehen würde. Das Überblenden vom Teilgetriebe 1 auf das Teilgetriebe 2, mittels einer überschneidenden Ansteuerung der Doppelkupplung geht hingegen, verglichen mit dem Gangwechsel in einem Teilgetriebe, schnell, da hierfür nur die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplung überblendet angesteuert werden. Ein schnelles Schalten in einem Doppelkupplungsgetriebe ist also dadurch erreichbar, dass der passende Zielgang oder zukünftige Gang bereits im bis dahin deaktivierten Teilgetriebe eingelegt ist. Verfahren zur Prädiktion des zukünftigen Gangs als solches sind bekannt, insbesondere die Art und Weise und wann dieser dann im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt wird ist Gegenstand des vorgeschlagenen Doppelkupplungssteuerungsverfahrens.
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Zur Verbesserung, insbesondere der Fahragilität, kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Strategie zur Ermittlung des zukünftigen Getriebegangs sein, den nächstkleineren Getriebegang in dem deaktivierten Teilgetriebe einzulegen. Da der Fahrer über das Fahrpedal den direkten Wunsch nach mehr Motorleistung und somit höherer Drehzahlen äußern kann, ist bei der genannten Strategie für Fahragilität der kleinere Getriebegang höher priorisiert, als der nächst größere Getriebegang. Bildlich gesprochen wird, soweit das Kraftfahrzeug im 3. Getriebegang (aktiviertes Teilgetriebe) bewegt wird von der Getriebesteuerung im deaktivierten Teilgetriebe der 2. Getriebegang eingelegt, auch wenn dieses Teilgetriebe noch keine Antriebsleistung überträgt. Weiter liegt dieser Strategie für mehr Fahragilität die Überlegung zu Grunde, dass ein Fahrer es nicht so stark bemerkt, sollte sich eine Hochschaltung durch Einlegen des richtigen Ganges verzögern, als wenn sich die Rückschaltung nach Anforderung über das Fahrpedal verzögert.
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Allgemein hat die oben geschilderte Strategie zur Folge, dass durch den eingelegten Gang auch Verluste insbesondere in Form von Schleppmomenten im deaktivierten Teilgetriebe entstehen. Dies kann in der Folge zu einer guten Fahragilität aber Effizienzverlusten führen.
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Eine Grundidee der Erfindung ist es, dass über ein Doppelkupplungssteuerungsverfahren, welches in Form eines computerausführbaren Programms ausführbar sein kann, die zeitliche Auslösung der Getriebeschaltung vom n-ten in den n+1ten (Hochschaltung) oder vom n-ten in den n-1ten (Rückschaltung) Getriebegang über diverse Parameter, wie insbesondere FP (Fahrpedal) und FP-Gradient, Motordrehzahl der Antriebsmaschine, aktivierten Getriebegang, Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremsmoment, Steigung, Navi Daten, ACC-Radardaten, Fahrmodus (Sport, Comfort, ECO, D-Gasse, S-Gasse, M-Gasse), Fahrzeugcharakteristik (Luftwiderstand, Antriebsleistung, Fahrzeugmasse) oder dergleichen, und dem Abstand zur Schaltkennlinie, also einer Schaltstrategie, vorherbestimmt wird. Zusätzlich wird technisch die Zeit die das Einlegen des nächsthöheren (n+1) und des nächstniedrigeren (n-1) Ganges im Getriebe benötigt, berechnet. Wenn Zeit bis zur nächsten Hochschaltung beziehungsweise Rückschaltung kleiner ist als die Zeit, die das Einlegen des nächsthöheren bzw. niedrigeren Ganges benötigt, wird der entsprechende Getriebegang eingelegt. Für den Zeitraum, in welchem die Zeit bis zum Einlegen des nächsten vorhergesagten Getriebegangs größer ist, als die Zeit die das Einlegen dieses Getriebegangs im deaktivierten Teilgetriebe in Anspruch nimmt, wird Neutralgang im deaktivierten Teilgetriebe eingelegt und somit die Schleppmomente minimiert, ohne dass damit eine spürbare Fahragilitätseinbuße einhergeht.
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Bildlich gesprochen, fährt der Fahrer mit 32% FP und 1500 U/min im Gang 5, die Hochschaltung in den 6. Getriebegang wäre gemäß Schaltstrategie bei 2200 U/min vorgesehen. Mit der aktuellen Motordynamik berechnet das Doppelkupplungssteuerungsverfahren eine Dauer von 3,5 Sekunden bis zur Hochschaltung in den 6. Getriebegang. Im Doppelkupplungsgetriebe ist also im aktivierten Teilgetriebe der 5. Getriebegang eingelegt und mit dessen Übersetzung wird Antriebsleistung zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs übertragen, während im deaktivierten Teilgetriebe der Neutralgang eingelegt ist. Ist für eine Schaltung im deaktivierten Teilgetriebe in den 6. Getriebegang aus den Neutralgang, insbesondere eine Schaltzeit von 200ms Verfahrzeit + 400ms für die Synchronisierung und weitere 50ms für die Überdrückung des Getriebegangs, insgesamt also 0,65 Sekunden notwendig, wobei diese berechnete Schaltzeit abhängig sein kann von Differenzdrehzahlen, Öltemperatur, Bordspannung, Art des Gangwechsel. Im vorliegenden Fall findet der vorausberechnete Gangwechsel in 3,5 Sekunden statt, wohingegen das Einlegen des zu diesem Zeitpunkt dann benötigten Getriebegangs rechnerisch nur 0,65 Sekunden in Anspruch nimmt und demzufolge bleibt im aktivierten Teilgetriebe gemäß dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebesteuerungsverfahrens der 5. Getriebegang eingelegt und im deaktivierten Teilgetriebe der Neutralgang.
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Erst wenn der Fahrer bei der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs eine Motordrehzahl von ca. 2000 U/min erreicht und die Getriebesteuerung für das Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere unter Berücksichtigung der Motordynamik eine Zeit bis zur nächsten Schaltung von weniger oder gleich 0,65 Sekunden berechnet, aktiviert die Getriebesteuerung im zweiten Teilgetriebe den Wechsel vom Neutralgang in den 6. Getriebegang und leitet vorzugsweise die Umschaltung vom 5. in den 6. Getriebegang an der Doppelkupplung ein. Insbesondere durch die Ansteuerung der Doppelkupplung wird das bis dahin aktivierte Teilgetriebe mit dem 5. Getriebegang zum deaktivierten Teilgetriebe und das bis dahin deaktivierte Teilgetriebe wird zum aktivierten Teilgetriebe und die Leistungsübertragung über das Doppelkupplungsgetriebe geschieht mit dem dann eingelegten 6. Getriebegang. In diesem exemplarischen Fahrbeispiel, wurde also über einen Zeitraum von 2,85 Sekunden (3,5 Sekunden - 0,65 Sekunden) das Einlegen eines „nicht benötigten“ Getriebegangs im deaktivierten Teilgetriebe verhindert und dadurch ermöglicht, die Schleppmomente im Doppelkupplungsgetriebe je nach Bauart des Doppelkupplungsgetriebes in diesem Zeitraum zu verringern.
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Analog funktioniert das Doppelkupplungssteuerungsverfahren bei verzögerter Fahrzeugbewegung, beziehungsweise bei Verlangsamung des Kraftfahrzeugs (Schaltreihenfolge n-ter Getriebegang nach n-1ter Getriebegang), hier wird also bspw. mittels der Vorwahlstrategie Gang 4 nachfolgende zu Gang 5 vorhergesagt und von der Schaltstrategie durch Umschalten der Doppelkupplung aktiviert, wobei auch hier das Doppelkupplungssteuerungsverfahren im deaktivierten Teilgetriebe für einen gewissen Zeitraum und vorzugsweise solange wie möglich, den Neutralgang einlegt, bevor der 4. Getriebegang eingelegt wird.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Doppelkupplungsgetriebe, ohne das vorgeschlagene Doppelkupplungssteuerungsverfahren, sind dauerhaft mit zwei eingelegten Gängen (jeweils ein Getriebegang ungleich zum Neutralgang in den beiden Teilgetrieben) unterwegs und in diesen werden damit die erläuterten Verluste verursacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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