DE102021113457A1

DE102021113457A1 - Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102021113457A1
Application number: DE102021113457.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Busch
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes wobei das Automatikgetriebe eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, eine Eingangskupplung, ein Hydrauliksystem, einen hydraulischen Drehmomentwandler und ein Getriebesteuergerät aufweist, umfassend:- Berechnen eines theoretischen Eingangsdrehmoments der Getriebeeingangswelle aus einem von einem Sensor ermittelten Wertes der ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Verbrennungsmotors sein kann;- Ermitteln eines realen Eingangsdrehmoments der Getriebeeingangswelle;- Berechnen einer Drehmomentdifferenzaus dem theoretischen und dem realen Eingangsdrehmoment;- Berechnen eines ersten initialen Drucks in der Eingangskupplung in Abhängigkeit von der Drehmomentdifferenz und Beaufschlagen der Eingangskupplung mit diesem Druck- Schalten des Automatikgetriebes zu einem Zeitpunkt in eine Start-Phase und Berechnen des Wertes der Drehmomentdifferenz zu diesem Zeitpunkt;- Beginnen eines weiteren Berechnungszyklus für die Einstellung zumindest eines zweiten initialen Drucks für einen nachfolgenden weiteren Schaltvorgang, wenn der Wert der berechneten Drehmomentdifferenz unterhalb oder oberhalb eines Sollwertes und/oder Bewertungskriteriums liegt; oder- Beibehalten des berechneten ersten initialen Drucks für den nachfolgenden weiteren Schaltvorgang.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes.
Ein Fahrzeuggetriebe ist bei einem Fahrzeug im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern angeordnet, um durch Schalten verschiedener Gangstufen das Drehmoment und die Übersetzung der Drehzahl zwischen der Abtriebswelle des Motors und der Antriebswelle der Antriebs-räder zu variieren. Bei einem Automatikgetriebe, wie einem Automatgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einem automatisierten Schaltgetriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes, sind nasslaufende Lamellenkupplungen und -bremsen und hydraulische oder hydromechanische Komponenten zum Schalten vorgesehen. Die hydraulischen oder hydromechanischen Komponenten werden von einem Druckmedium, insbesondere Öl, aus einer hydraulischen Druckversorgung des Getriebes mit Druck beaufschlagt, um das Schalten in die jeweils gewünschte Gangstufe zu bewirken. Im Hydrauliksystem sind elektrisch gesteuerte Ventile vorgesehen, die die Druckbeaufschlagung der Schaltelemente im Getriebe mit dem Druckmedium aus der Druckversorgung entsprechend ihrer Ventilstellung freigeben oder unterbinden.
Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie von Schadstoffemissionen und des Lärmpegels ist in vielen Fahrzeugen eine Start-Stopp-Funktion vorgesehen, wonach der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs automatisch beim Anhalten abgeschaltet wird und bei der Weiterfahrt automatisch wieder eingeschaltet wird. Dabei ist es wünschenswert, dass beim Anfahren des Fahrzeugs der Wechsel von der Stopp-Phase in die Start-Phase möglichst schnell erfolgen kann.
Allerdings fällt beim Stoppen des Verbrennungsmotors bereits nach kurzer Zeit der Versorgungsdruck der hydraulischen Druckversorgung im Getriebe ab und damit kann der Kraftschluss im Getriebe über die einzelnen Schaltelemente nicht aufrechterhalten werden.
Das Getriebe schaltet dann in die Neutralstellung. Beim Übergang in die Start-Phase muss dann zunächst ausreichend neuer Druck im Hydrauliksystem aufgebaut werden, bevor das Getriebe wieder in den gewünschten Anfahrgang geschaltet werden kann. Zudem wird das Herstellen des Kraftschlusses zwischen dem Motor und dem Getriebe aus der Neutralstellung bisher über eine fest vorgegebene Druckeinstellung vorgenommen. Das Herstellen eines Kraftschlusses aus der Neutralstellung wird daher häufig von einem Fahrer als schwergängig und unkomfortabel wahrgenommen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes zu schaffen, das einen komfortablen und weichen Ablauf der Kraftschlussherstellung selbständig erlernt und sich einfach implementieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich eines Systems durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 und hinsichtlich eines Computerprogramm-produktes durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe weist eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, eine Eingangskupplung, ein Hydrauliksystem, einen hydraulischen Drehmomentwandler und ein Getriebesteuergerät auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Übermitteln eines von einem Sensor ermittelten Wertes des Drehmomentes M_M und/oder einer Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors und/oder einer Eingangsdrehzahl R_A der Getriebeeingangswelle an das Getriebesteuergerät;
- Berechnen eines theoretischen Eingangsdrehmoments M_A-TH der Getriebeeingangswelle aus dem ermittelten Wert des Drehmomentes M_M und/oder einer Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors;
- Ermitteln eines realen Eingangsdrehmoments M_A der Getriebeeingangswelle;
- Berechnen einer Drehmomentdifferenz ΔM aus dem theoretischen Eingangsdrehmoments M_A-TH und dem realen Eingangsdrehmoment M_A der Getriebeeingangswelle;
- Berechnen eines ersten initialen Drucks p_A in der Eingangskupplung in Abhängigkeit von der ermittelten Drehmomentdifferenz ΔM;
- Beaufschlagen der Eingangskupplung mit dem berechneten ersten initialen Druck p_A;
- Schalten des Automatikgetriebes zu einem Zeitpunkt t_A in eine Start-Phase und Berechnen des Wertes der Drehmomentdifferenz ΔM_A zu diesem Zeitpunkt t_A;
- Beginnen eines weiteren Berechnungszyklus für die Einstellung zumindest eines zweiten initialen Drucks p_A für einen nachfolgenden weiteren Schaltvorgang, wenn der Wert der berechneten Drehmomentdifferenz ΔM_A unterhalb oder oberhalb eines Sollwertes und/oder Bewertungskriteriums liegt; oder
- Beibehalten des berechneten ersten initialen Drucks p_A für den nachfolgenden weiteren Schaltvorgang.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das Automatikgetriebe ein Druckmedium umfasst.
Vorteilhafterweise werden die berechneten Werte des initialen Drucks p_A in dem Getriebesteuergerät und/oder einer Speichereinheit gespeichert.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor mit Sensoren ausgestattet ist, die insbesondere das Drehmoment M_M und die Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem des Kraftfahrzeugs übermitteln.
Insbesondere ist das Datenkommunikationssystem des Kraftfahrzeugs als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Getriebesteuergerät einen Prozessor, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen auszuführen.
In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Softwareanweisungen Algorithmen der künstlichen Intelligenz umfassen.
Vorteilhafterweise werden neuronale Netzwerke und Optimierungsalgorithmen wie insbesondere evolutionäre Algorithmen und genetische Algorithmen verwendet.
Insbesondere ist das Automatikgetriebe als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Automatikgetriebe aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe weist eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, eine Eingangskupplung, ein Hydrauliksystem, einen hydraulischen Drehmomentwandler und ein Getriebesteuergerät auf. Das System ist ausgebildet, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems;
2a eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs der Eingangsdrehzahl R_E einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes;
2b eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs des Eingangsdrehmoments M_E einer Getriebeeingangswelle des Getriebes;
2c eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs des Drucks in einer Eingangskupplung des Getriebes;
2d eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs einer Drehmomentreduzierung eines Verbrennungsmotors;
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 schematisch ein Computerprogrammprodukt.

Zusätzliche Kennzeichen, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein System 100 zur Herstellung eines Kraftschlusses eines Automatikgetriebes 10 aus einer Neutralstellung. Ein Kraftfahrzeugantriebsstrang 50 umfasst das Automatikgetriebe 10, das zwischen einem Verbrennungsmotor 30 und Antriebsrädern 40 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 30 ist mit Sensoren 32 ausgestattet, die insbesondere ein Drehmoment M_M und eine Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem 34 des Kraftfahrzeugs übermitteln. Das Datenkommunikationssystem 34 ist insbesondere als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst eine Getriebeeingangswelle 11, eine Getriebeausgangswelle 12 und eine Eingangskupplung 14. Die Eingangskupplung 14 ist insbesondere als Lamellenkupplung ausgebildet. Die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 wird im Folgenden als Eingangsdrehzahl R_E bezeichnet. Des Weiteren weist das Automatikgetriebe 10 ein Hydrauliksystem 20 und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 26 auf. Das Hydrauliksystem 20 umfasst ein Druckmediumversorgungssystem 25 und hydraulische Verbindungen für die Zuführung eines Druckmediums 24 zu verschiedenen Schaltelementen wie Ventilen, der Eingangskupplung 14 und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 26 des Automatikgetriebes 10. Bei dem Druckmedium 24 handelt es sich insbesondere um ein spezielles Öl. Eine Pumpe 22 beaufschlagt das Druckmedium 24 mit dem notwendigen hydraulischen Druck. Zudem umfasst das Automatikgetriebe 10 ein Getriebesteuergerät 15. Das Getriebesteuergerät 15 ist insbesondere mit einem Prozessor 17 ausgestattet, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen 19 zu verarbeiten und an Schnittstellen von Schaltelementen zur Steuerung des Getriebes 10 auszugeben. Die Softwareanweisungen 19 können auf einer Speichereinheit gespeichert sein und Algorithmen der künstlichen Intelligenz verwenden. Insbesondere können neuronale Netzwerke eingesetzt werden. Des Weiteren können Optimierungsalgorithmen wie beispielsweise evolutionäre Algorithmen und insbesondere genetische Algorithmen eingesetzt werden, die auf einem Populationsansatz basieren und mittels einer heuristischen Suche ein Optimierungsproblem lösen
Unter einem „Prozessor“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung oder ein leistungsfähiger Computer verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
Unter einer „Speichereinheit“ oder „Speichermodul“ und dergleichen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form von Arbeitsspeicher (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger oder beispielsweise ein wechselbares Speichermodul verstanden werden. Es kann sich bei dem Speichermodul aber auch um eine cloudbasierte Speicherlösung handeln, die insbesondere mit dem Getriebesteuergerät 15 über eine Mobilfunkverbindung in Verbindung steht.
Ein neuronales Netzwerk besteht aus Neuronen, die in mehreren Schichten angeordnet und unterschiedlich miteinander verbunden sind. Ein Neuron ist in der Lage, an seinem Eingang Informationen von außerhalb oder von einem anderen Neuron entgegenzunehmen, die Information in einer bestimmten Art zu bewerten und sie in veränderter Form am Neuronen-Ausgang an ein weiteres Neuron weiterzuleiten oder als Endergebnis auszugeben. Hidden-Neuronen sind zwischen den Input-Neuronen und Output-Neuronen angeordnet. Je nach Netzwerktyp können mehrere Schichten von Hidden-Neuronen vorhanden sein. Sie sorgen für die Weiterleitung und Verarbeitung der Informationen.
Der Drehmomentwandler 26 umfasst üblicherweise einen Arbeitsraum mit zumindest einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad für das Druckmedium 24. Bei einer Ausbildung des Automatikgetriebes 10 als Differential-Automatikgetriebe mit einem Eingangsdifferential 28 ist der Drehmomentwandler 26 insbesondere in der Start-Phase des Kraftfahrzeugs zum Anfahren bedeutsam. Das Eingangsdifferential 28 umfasst einen Planetenradsatz mit Sonnenrädern und einem Außenkranz, deren geometrische Abmessungen das Übersetzungsverhältnis bestimmen. Während des Anfahrens leitet das Eingangsdifferential 28 immer weniger Motorleistung über den Drehmomentwandler 26 und immer mehr Motorleistung über einen mechanischen Leistungszweig, der einer Hauptwelle des Automatikgetriebes 10 entspricht, an die Antriebsräder 40. Beim Anfahren wird die Motorleistung somit zunächst hydrodynamisch und dann zunehmend mechanisch übertragen. Beim Stillstand des Fahrzeugs wird der Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Automatikgetriebe 10 durch Öffnen der Eingangskupplung 14 unterbrochen.
Erfindungsgemäß wird das Herstellen eines Kraftschlusses zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Automatikgetriebe 10 aus der Neutralstellung des Automatikgetriebes 10 an Parameter des Verbrennungsmotors 30 angepasst. Bei den Parametern des Verbrennungsmotors 30 handelt es sich insbesondere um die Drehzahl R_M und das Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30. Unter der Neutralstellung des Getriebes 10 ist ein nicht vorhandener Kraftschluss mit dem Verbrennungsmotor 30 über die Eingangskupplung 14 des Automatikgetriebes 10 zu verstehen.
Die Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 und damit die Drehzahl der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 30 sind bekannt und werden insbesondere mittels der Sensoren 32 gemessen. Des Weiteren wird die Eingangsdrehzahl R_E der Getriebeeingangswelle 11 gemessen, beispielsweise über Drehzahlsensoren. Beim Schließen der Eingangskupplung 14 wird der Verbrennungsmotor 30 mit der Pumpe 22 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 26 verbunden. Bei einer Ausstattung des Automatikgetriebes 10 mit einem Eingangsdifferential 28 ist zudem eine zusätzliche Übersetzung durch das Eingangsdifferential 28 vorgesehen. Allerdings ist der Wert der Pumpendrehzahl R_P der Pumpe 22 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 26 nicht bekannt. Dies bedeutet wiederum, dass beim Schließen der Eingangskupplung 14 das Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 nicht gesteuert werden kann, da sich dieses aus der Pumpendrehzahl R_P der Pumpe 22 ergibt. Allerdings ist die Kenntnis des Pumpendrehmoments M_P wichtig für einen komfortablen Einschaltvorgang beim Anfahren des Fahrzeugs.
Zu Beginn der Start-Phase wird das Ausgangsdrehmoment M_A der Getriebeausgangswelle 12 nur von dem Drehmomentwandler 26 bestimmt, da eine mechanische Übertragung der Motorleistung zu diesem Zeitpunkt rein hydro-mechanisch erfolgt. Das Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 ist wiederum von der Drehzahl R_P der Pumpe 22 abhängig gemäß: $M_{P} = k * R_{P}^{2} / 1000$
mit der Konstante k = MP1000
Das Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 des Drehmomentwandlers 26 ist somit proportional zum Quadrat der Pumpendrehzahl R_P der Pumpe 22. Dies bedeutet, das Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 kann aus der Pumpendrehzahl R_P bestimmt werden.
Beim Schließen der Eingangskupplung 14 erhöht sich das Eingangsdrehmoment M_E der Getriebeeingangswelle 11 um das Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 des Drehmomentwandlers 26 multipliziert mit der Übersetzung des Eingangsdifferentials 28 des Automatikgetriebes 10.
Das Eingangsdrehmoment M_E der Getriebeeingangswelle 11 des Automatikgetriebes 10 ist wiederum von dem Motordrehmoment M_M und der Motordrehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 abhängig. Über das Datenkommunikationssystem 34 des Kraftfahrzeugs, das insbesondere als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet ist, kann ein Datensignal über das aktuell vorliegende Motordrehmoment M_M und die Motordrehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 an das Getriebesteuergerät 17 übermittelt werden. Ein solches Datensignal wird auch im Leerlauf bei einer Lastbeaufschlagung von Null mittels eines Leerlaufreglers 35, der mit dem Verbrennungsmotor 30 verbunden ist, ausgegeben.
Der Prozessor 18 berechnet nun mittels der Softwareanweisungen 19 einen optimalen initialen Druck p_A des Druckmediums 24 im Automatikgetriebe 10 beim Herstellen des Kraftschlusses zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Getriebe 10 durch Schließen der Eingangskupplung 14. Hierbei bildet das aktuell gemessene Motordrehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 in der Neutralstellung des Automatikgetriebes 10 vor dem Beginn eines Schaltvorgangs in die Start-Phase die Basis für die Einstellung des initialen Drucks p_A. des Druckmediums 24. Hierdurch können unbekannte Nebenverbraucherdrehmomente ausgeschlossen werden.
Nach dem Schließen der Eingangskupplung 14 steigt die Lastbeaufschlagung durch den Verbrennungsmotor 30 an. Um ein zu starkes Ansteigen der Lastbeaufschlagung zu verhindern, ist eine Beschränkung des Drehmoments M_M des Verbrennungsmotors 30 vorgesehen. Hierzu wird beispielsweise in einem Motorsteuerungsmodul des Verbrennungsmotors 30 ein von dem Getriebesteuergerät 15 ausgegebenes Signal über eine Drehmomentlimitierung berücksichtigt. Das Signal kann über das Datenkommunikationssystem 34 von dem Getriebesteuergerät 15 an das Motorsteuerungsmodul übermittelt werden.
In den 2a bis 2d ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaltvorgangs von der Neutralstellung eines Automatikgetriebes 10 in eine Start-Phase dargestellt. In der 2b ist das theoretische Pumpendrehmoment M_P der Pumpe 22 des Drehmomentwandlers 26 in einer gestrichelten Linie dargestellt. Das theoretische Pumpendrehmoment M_P ergibt sich, wenn die Eingangsdrehzahl R_E der Getriebeeingangswelle 11 der Motordrehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 entsprechen würde. Falls durch weitere Nebenverbraucher das tatsächliche Motordrehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 höher ist, kann das für die Berechnung des theoretischen Pumpendrehmoments M_P relevante Motordrehmoment durch die Berücksichtigung von Nebenverbraucherdrehmomenten ermittelt werden. Die durchgezogene Linie entspricht dem tatsächlichen Eingangsdrehmoment M_E der Getriebeeingangswelle 11.
Zwischen dem theoretischem Pumpendrehmoment M_P und dem Eingangsdrehmoment M_E besteht eine Drehmomentdifferenz ΔM vor dem Beginn des Schaltvorgangs, da die Eingangskupplung 14 offen ist und somit das Motor-drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 noch nicht auf die Getriebeeingangswelle 11 übertragen wurde. Nach dem Schaltvorgang ist die Eingangskupplung 14 geschlossen und das theoretische Pumpendrehmoment M_P und das Eingangsdrehmoment R_E gleichen sich an. Der Schaltvorgang beginnt zu einem Zeitpunkt t_A. Hierbei wird die Eingangskupplung 14 an den abgekoppelten Teil des Automatikgetriebes 10 angeschlossen. Der Zeitpunkt t_A liegt in einem Zeitfenster t_u bis t_o.
Ist der Wert der Drehmomentdifferenz ΔM hoch, dann ist der Schaltvorgang allerdings nicht sehr komfortabel. Es ist daher wünschenswert, den Einschaltvorgang zu einem Zeitpunkt t_A zu beginnen, wenn die Drehmomentdifferenz ΔM_A nur noch einen bestimmten Prozentsatz der ursprünglichen Drehmomentdifferenz ΔM beträgt gemäß: $Δ M_{A} = x [%] * Δ M$
Um eine Reduzierung der Drehmomentdifferenz ΔM_A zu erreichen, wird ein initialer Druck p_A des Druckmediums 24 im Automatikgetriebe 10, insbesondere in der Eingangskupplung 14 erfindungsgemäß angepasst. Hierzu werden zunächst mit einem Füllstoß des Druckmediums 24 die Kanäle der Eingangskupplung 14 gefüllt. Dieser Füllstoß wirkt jedoch nicht auf die Lamellen der Eingangskupplung 14 ein, sondern mit ihm soll eine Verfälschung des tatsächlichen initialen Drucks p_A im Automatikgetriebe 10 ausgeschlossen werden. Anschließend wird der initiale Druck p_A des Druckmediums 24 in der Eingangskupplung 14 erzeugt. Der initiale Druck p_A des Druckmediums 24 ist der Druck unter Last des Verbrennungsmotors 30 mit dem Beginn des Schaltvorgangs. Als p_{A Nullast} wird der Druck bezeichnet, wenn keine Last vorhanden ist (Nullast). Als Zusatzdruck Δp_A wird die Differenz zwischen dem Druck p_{A Nullast} bei Nullast und dem initialen Druck p_A mit Last bezeichnet. Der Zusatzdruck Δp_A ist somit lastabhängig.
Es wird somit zwischen einer Nullast-Anpassung und einer Last-Anpassung unterschieden. Dabei wird jeweils eine Änderung des initialen Drucks p_A um Δp_A bezogen auf das Zeitfenster t_u bis t_o vorgenommen. Voraussetzung für eine Nullast-Anpassung ist, dass eine Nullast-Bedingung zumindest bis zu dem Zeitpunkt t₀ vorliegen muss. Ist dies gegeben und liegt der Zeitpunkt t_A innerhalb des Zeitfensters t_u bis t_o, so ist keine Änderung des initialen Drucks p_A erforderlich. Beginnt der Schaltvorgang verspätet, d.h. der Zeitpunkt t_A verzögert sich gemäß t_A > t₀, so wird der initiale Druck p_A bei einem nachfolgenden Schaltvorgang erhöht. Findet der Schaltvorgang hingegen verfrüht statt, d.h. der Zeitpunkt t_A des Beginns der Schaltung beginnt früher gemäß t_A < t_u , so wird der initiale Druck p_A bei einem nachfolgenden Schaltvorgang reduziert. Somit kann erfindungsgemäß nach Durchlaufen von mehreren Schaltzyklen der optimale initiale Druck p_a des Druckmediums 24 ermittelt werden, um eine Reduzierung der Drehmomentdifferenz ΔM_A beim Einschalten zu bewirken.
Damit kann auch bei Veränderungen im Automatikgetriebe 10, beispielsweise bei einem Ölwechsel oder bei Änderungen des Reibwertes der Lamellen, der Druck des Automatikgetriebes 10 selbstlernend optimal angepasst werden, so dass während der gesamten Lebensdauer des Automatikgetriebes 10 ein komfortabler Einschaltvorgang gegeben ist.
Die ermittelten Werte des initialen Drucks p_A werden in dem Getriebesteuergerät 15 oder einer weiteren Speichereinheit gespeichert. Hierdurch können die Veränderungen der ermittelten Werte des initialen Drucks p_A gegenüber einem Sollwert erkannt werden und damit auch für präventive Wartungskonzepte für das Automatikgetriebe 10 verwendet werden. Insbesondere kann über entsprechende Schnittstellen eine Fernwartung des Automatikgetriebes 10 ermöglicht werden.
Wie in 2a dargestellt, kann durch die erfindungsgemäße variable Einstellung des initialen Drucks p_A in Abhängigkeit von der tatsächlichen Last und dem Beginn des Schaltvorgangs ein lineares Ansteigen der Ausgangsdrehzahl R_A des Getriebeausgangswelle 12 erreicht werden. Hierdurch wird das Anfahren eines Kraftfahrzeuges aus einer Stopp-Phase von einem Fahrer als gleichmäßig und komfortabel wahrgenommen.
In 3 sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor 30 und einem Automatikgetriebe 10 aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes 10 dargestellt.
In einem Schritt S10 wird ein von einem Sensor 32 ermittelter Wert des Drehmomentes M_M und/oder einer Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 und/oder einer Eingangsdrehzahl R_A der Getriebeeingangswelle 11 an das Getriebesteuergerät 15 übermittelt.
In einem Schritt S20 wird ein theoretisches Eingangsdrehmoments M_A-TH der Getriebeeingangswelle 11 aus dem ermittelten Wert des Drehmomentes M_M und/oder einer Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 berechnet.
In einem Schritt S30 wird ein reales Eingangsdrehmoments M_A der Getriebeeingangswelle 11 ermittelt.
In einem Schritt S40 wird eine Drehmomentdifferenz ΔM aus dem theoretischen Eingangsdrehmoments MP_A-TH und dem realen Eingangsdrehmoment M_A der Getriebeeingangswelle 11 berechnet.
In einem Schritt S50 wird ein erster initialer Druck p_A in der Eingangskupplung 14 in Abhängigkeit von der ermittelten Drehmomentdifferenz ΔM berechnet.
In einem Schritt S60 wird die Eingangskupplung 14 mit dem berechneten ersten initialen Druck p_A beaufschlagt.
In einem Schritt S70 wird das Automatikgetriebes 10 zu einem Zeitpunkt t_A in eine Start-Phase und Berechnen des Wertes der Drehmomentdifferenz ΔM_A zu diesem Zeitpunkt t_A geschaltet.
In einem Schritt S80 beginnt ein weiterer Berechnungszyklus für die Einstellung zumindest eines zweiten initialen Drucks p_A für einen nachfolgenden weiteren Schaltvorgang, wenn der Wert der berechneten Drehmomentdifferenz ΔM_A unterhalb oder oberhalb eines Sollwertes und/oder Bewertungskriteriums liegt.
In einem Schritt S90 wird der berechnete erste initiale Druck p_A für den nachfolgenden weiteren Schaltvorgang beibehalten.
4 stellt schematisch ein Computerprogrammprodukt 200 dar, das einen ausführbaren Programmcode 250 umfasst, der das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor 30 und einem Automatikgetriebe 10 aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes zuverlässig und leichtgängig erfolgen. Durch die Anpassung des initialen Drucks p_A des Automatikgetriebes 10 an das tatsächliche Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 wird ein zu großer oder zu kleiner Druck des Druckmediums 24 im Automatikgetriebe 10, insbesondere in der Eingangskupplung 14, der jeweils zu ruckartigen Übertragungen der Motorleistung auf die Antriebsräder 40 führen kann, vermieden. Hierdurch ergibt sich für den Fahrer ein komfortabler Schaltvorgang. Zudem kann auch bei Änderungen im Automatikgetriebe 10, beispielsweise durch eine Reibwertänderung der Lamellen, weiterhin ein komfortabler Schaltvorgang gewährleistet werden, da durch das selbstlernende Verfahren Änderungen im Automatikgetriebe 10 berücksichtigt werden können.
Bezugszeichenliste

10: Automatikgetriebe
11: Getriebeeingangswelle
12: Getriebeausgangswelle
14: Eingangskupplung
15: Getriebesteuergerät
17: Prozessor
19: Softwareanweisung
20: Hydrauliksystem
22: Pumpe
24: Druckmedium
25: Druckmediumversorgungssystem
26: Drehmomentwandler
28: Eingangsdifferential
30: Verbrennungsmotor
32: Sensoren
34: Datenkommunikationssystem
35: Leerlaufregler
40: Antriebsräder
50: Kraftfahrzeugantriebsstrang
200: Computerprogrammprodukt
250: Programmcode
RE: Eingangsdrehzahl der Getriebeeingangswelle
RA: Ausgangsdrehzahl der Getriebeausgangswelle
RM: Motordrehzahl
RP: Pumpendrehzahl
MM: Motordrehmoment
ME: Eingangsdrehmoment der Getriebeeingangswelle
MA-TH: theoretischen Eingangsdrehmoments der Getriebeeingangswelle
MA: Ausgangsdrehmoment der Getriebeausgangswelle
MP: Pumpendrehmoment der Pumpe
t1 bis t2: Zeitfenster
tu bis to: Zeitfenster
tA: Zeitpunkt des Beginns des Schaltvorgangs
pF: Fülldruck
pA Nullast: Druck bei Nullast
pA: initialer Druck
ΔpA: Zusatzdruck

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor (30) und einem Automatikgetriebe (10) aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes (10), wobei das Automatikgetriebe (10) eine Getriebeeingangswelle (11) und eine Getriebeausgangswelle (12), eine Eingangskupplung (14), ein Hydrauliksystem (20), einen hydraulischen Drehmomentwandler (26) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, umfassend: - Übermitteln (S10) eines von einem Sensor (32) ermittelten Wertes des Drehmomentes (M_M) und/oder einer Drehzahl (R_M) des Verbrennungsmotors (30) und/oder einer Eingangsdrehzahl (R_A) der Getriebeeingangswelle (11) an das Getriebesteuergerät (15); - Berechnen (S20) eines theoretischen Eingangsdrehmoments (M_A-TH) der Getriebeeingangswelle (11) aus dem ermittelten Wert des Drehmomentes (M_M) und/oder einer Drehzahl (R_M) des Verbrennungsmotors (30); - Ermitteln (S30) eines realen Eingangsdrehmoments (M_A) der Getriebeeingangswelle (11); - Berechnen (S40) einer Drehmomentdifferenz (ΔM) aus dem theoretischen Eingangsdrehmoments (M_A-TH) und dem realen Eingangsdrehmoment (M_A) der Getriebeeingangswelle (11); - Berechnen (S50) eines ersten initialen Drucks (p_A) in der Eingangskupplung (14) in Abhängigkeit von der ermittelten Drehmomentdifferenz (ΔM); - Beaufschlagen (S60) der Eingangskupplung (14) mit dem berechneten ersten initialen Druck (p_A); - Schalten (S70) des Automatikgetriebes (10) zu einem Zeitpunkt (t_A) in eine Start-Phase und Berechnen des Wertes der Drehmomentdifferenz (ΔM_A) zu diesem Zeitpunkt (t_A); - Beginnen (S80) eines weiteren Berechnungszyklus für die Einstellung zumindest eines zweiten initialen Druck (p_A) für einen nachfolgenden weiteren Schaltvorgang, wenn der Wert der berechneten Drehmomentdifferenz (ΔM_A) unterhalb oder oberhalb eines Sollwertes und/oder Bewertungskriteriums liegt; oder - Beibehalten (S90) des berechneten ersten initialen Drucks (p_A) für den nachfolgenden weiteren Schaltvorgang.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Automatikgetriebe (10) ein Druckmedium (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die berechneten Werte des initialen Drucks (p _A) in dem Getriebesteuergerät und/oder einer Speichereinheit gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungsmotor (30) mit Sensoren (32) ausgestattet ist, die insbesondere das Drehmoment (M_M) und die Drehzahl (R_M) des Verbrennungsmotors (30) messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem (34) des Kraftfahrzeugs übermitteln.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Datenkommunikationssystem (34) des Kraftfahrzeugs als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Getriebesteuergerät (15) einen Prozessor (17) umfasst, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen (19) auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Softwareanweisungen (19) Algorithmen der künstlichen Intelligenz umfassen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei neuronale Netzwerke und Optimierungsalgorithmen wie insbesondere evolutionäre Algorithmen und genetische Algorithmen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Automatikgetriebe (10) als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet ist.
System (100) zum Herstellen eines Kraftschlusses zwischen einem Verbrennungsmotor (30) und einem Automatikgetriebe (10) aus einer Neutralstellung des Automatikgetriebes (10), wobei das Automatikgetriebe (10) eine Getriebeeingangswelle (11) und eine Getriebeausgangswelle (12), eine Eingangskupplung (14), ein Hydrauliksystem (20), einen hydraulischen Drehmomentwandler (26) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, wobei das System (100) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Computerprogrammprodukt (200), umfassend einen ausführbaren Programmcode (250), der das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.