DE102021207811B3

DE102021207811B3 - Verfahren und Steuersystem zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102021207811B3
Application number: DE102021207811.7A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Berger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2022-04-28
Anticipated expiration: 2041-07-22
Also published as: CN115681490A

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der ein Antriebsaggregat (1), ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb (3) geschaltetes Gruppengetriebe (2) und eine zwischen das Antriebsaggregat (1) und das Gruppengetriebe (2) geschaltete Trennkupplung (5) aufweist, wobei das Gruppengetriebe (2) mehrere Teilgetriebe aufweist, wobei mindestens ein Teilgetriebe über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, wobei während der Fahrt zur Ermöglichung eines Roll- oder Segelbetriebs und/oder zur Ausführung einer Schaltung ein Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral überführt wird, und wobei zum nachfolgenden Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in einen kraftschlüssigen Zustand während der Fahrt wie folgt vorgegangen wird: Einregeln einer Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) und damit einer Getriebeeingangswelle (6) auf eine Soll-Drehzahl. Überwachen einer Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6) und der Soll-Drehzahl. Überwachen eines Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6). Dann, wenn die Drehzahldifferenz in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient in einem definierten Bereich ist, Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Gruppengetriebe und eine zwischen das Antriebsaggregat und das Gruppengetriebe geschaltete Trennkupplung aufweist, und wobei das Gruppengetriebe mehrere Teilgetriebe aufweist, nämlich zumindest ein Hauptgetriebe und ferner eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe und/oder eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe, wobei mindestens ein Teilgetriebe über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuersystem zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen bekannt, die als Getriebe ein Gruppengetriebe aufweisen. Ein Gruppengetriebe verfügt über ein Hauptgetriebe, über eine dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe und/oder eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe. Das Hauptgetriebe wird auch als Hauptgruppe bezeichnet.
Aus DE 10 2006 054 277 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bekannt, nämlich ein Verfahren zur Durchführung eines Gangwechsels in einem automatisierten Schaltgetriebe. So ist es bekannt, einen Gangwechsel mit oder ohne Beteiligung einer zwischen ein Antriebsaggregat und das automatisierte Schaltgetriebe geschalteten Trennkupplung durchzuführen. Zunächst wird überprüft, ob grundlegende Bedingungen für die Ausführung des Gangwechsels bei geschlossener Trennkupplung erfüllt sind. Ist dies der Fall, so wird überprüft, ob der Ursprungsgang des Gangwechsels bei geschlossener Trennkupplung erfolgreich ausgelegt werden konnte. Dann, wenn dies der Fall ist, wird überprüft, ob Bedingungen für ein Einlegen des Zielgangs bei geschlossener Trennkupplung erfüllt sind. Ist dies der Fall, so wird der Zielgang bei geschlossener Trennkupplung eingelegt. Dann, wenn das Kraftfahrzeug nur geringfügig verzögert oder leicht beschleunigt, wird darauf geschlossen, dass ein Zielgang bei geschlossener Trennkupplung eingelegt werden kann.
Aus der DE 100 36 511 A1 ist ein Verfahren zur manuellen Schaltung eines Mehrgruppengetriebes bekannt.
Es besteht Bedarf daran, dass bei einem Antriebsstrang mit einem Gruppengetriebe, bei welchem während der Fahrt ein Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in einem nichtkraftschlüssigen Zustand und demnach in Neutral ist, während der Fahrt dieses Teilgetriebe zuverlässig bei geschlossener Trennkupplung in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Zum Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in einen kraftschlüssigen Zustand während einer Fahrt wird wie folgt vorgegangen wird:

Einregeln einer Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats und damit einer Getriebeeingangswelle auf eine Soll-Drehzahl.

Überwachen einer Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl.
Überwachen eines Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle.
Dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle in einem definierten Bereich ist, Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, zumindest abhängig von einer Differenzdrehzahl zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Getriebeeingangswelle sowie abhängig von dem Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Getriebeeingangswelle einen Auslösezeitpunkt für das Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in einen kraftschlüssigen Zustand und demnach für ein Gangeinlegen in diesem Teilgetriebe zu bestimmen, wobei es sich bei diesem Teilgetriebe um ein Teilgetriebe mit unsynchronisierten Schaltelementen handelt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin das Überwachen eines Motormoments des Antriebsaggregats. In diesem Fall erfolgt das Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin das Motormoment des Antriebsaggregats in einem definierten Bereich ist. Dann, wenn der Auslösezeitpunkt für das Überführen des Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand und demnach für das Gangeinlegen im Teilgetriebe zusätzlich abhängig vom Motormoment des Antriebsaggregats erfolgt, kann das Verfahren weiter verbessert werden.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 5 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein exemplarisches Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs;
2 ein Signalflussdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung;
3 ein Zeitdiagramm zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung;
4 ein weiteres Zeitdiagramm zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Antriebsaggregat, einem Abtrieb und einem zwischen das Antriebsaggregat und den Abtrieb geschalteten, automatisierten Gruppengetriebe. Zwischen das Gruppengetriebe und das Antriebsaggregat ist eine Trennkupplung geschaltet. Das automatisierte Gruppengetriebe umfasst zumindest ein Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgelagerte Splitgruppe und/oder eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe.
1 zeigt ein Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1, mit einem automatisierten Gruppengetriebe 2 und mit einem Abtrieb 3. Das Antriebsaggregat 1 ist über eine Trennkupplung 5, die auch als Anfahrkupplung bezeichnet wird, an eine Eingangswelle 6 des Gruppengetriebes 2 koppelbar. Der Abtrieb 3 ist an eine Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt.
Das automatisierten Gruppengetriebe 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Hauptgetriebe 9, eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch vorgeschaltete Splitgruppe 10 sowie eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe 11. Das Hauptgetriebe 9 wird auch als Hauptgruppe bezeichnet.
Das Hauptgetriebe 9 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist als Direktganggetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist zwei Vorgelegewellen 21, 22 auf. 1 zeigt eine Getriebebremse 4, die an der Vorgelegewelle 21 angreift. Über die Getriebebremse 4 kann die Vorgelegewelle 21 abgebremst werden. Das Hauptgetriebe 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Übersetzungsstufen G1, G2 und G3 für eine Vorwärtsfahrt und einer Übersetzungsstufe R für eine Rückwärtsfahrt ausgebildet. Losräder der Übersetzungsstufen G1, G2 und R sind jeweils drehbar auf einer Hauptwelle 30 gelagert und über zugeordnete, als Klauenkupplungen ausgebildete Schaltelemente 15, 16, 18 und 19 schaltbar. Die zugeordneten Festräder sind drehfest auf den Vorgelegewellen 21, 22 angeordnet. Die beiden Schaltelemente 15, 16 und die beiden Schaltelemente 18, 19 bilden jeweils ein Schaltpaket 17 bzw. 20 aus. Die Schaltelemente 15, 16 und die Schaltelemente 18, 19 der Schaltpakete 17, 20 sind unsynchronisierte Schaltelemente, nämlich Klauenschaltelemente.
Die Splitgruppe 10 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildet und ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die beiden Übersetzungsstufen K1 und K2 der Splitgruppe 10 zwei schaltbare Eingangskonstante des Hauptgetriebes 9 bilden. Die beiden Übersetzungsstufen K1, K2 weisen eine geringere Übersetzungsdifferenz auf. Das Losrad der ersten Übersetzungsstufe K1 ist drehbar auf der Eingangswelle 6 gelagert. Das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe K2 ist drehbar auf der Hauptwelle 30 gelagert. Die Festräder beider Übersetzungsstufen K1, K2 der Splitgruppe 10 sind jeweils drehfest mit den eingangsseitig verlängerten Vorgelegewellen 21, 22 des Hauptgetriebes 9 angeordnet. Synchronisiert ausgebildete Schaltelemente 12, 13, sogenannte Synchronschaltelemente, der Splitgruppe 10 sind zu einem gemeinsamen Schaltpaket 14 zusammengefasst. Die Schaltelemente 12 des Schaltpakets 14 sind demnach im Ausführungsbeispiel der 1 synchronisierte Schaltelemente.
Die dem Hauptgetriebe 9 nachgeordnete Bereichsgruppe 11 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist ebenfalls zweistufig ausgebildet, jedoch als Planetengetriebe 24. Das Sonnenrad 25 ist drehfest mit der ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle 30 des Hauptgetriebes 9 verbunden. Der Planetenträger 27 ist drehfest mit der Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt. Das Hohlrad 26 steht mit einem Schaltpaket 23 mit zwei synchronisierten Schaltelementen 28, 29 in Verbindung, durch welche die Bereichsgruppe 11 wechselweise durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit einem feststehenden Gehäuseteil 7 in eine Langsamfahrstufe L und durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit dem Planetenträger 27 in eine Schnellfahrstufe S schaltbar ist. Die Schaltelemente 28, 29 des Schaltpakets 23 der Bereichsgruppe 11 sind ebenso wie die Schaltelemente 12, 13 des Schaltpakets 14 der Splitgruppe 10 im Ausführungsbeispiel der 1 synchronisierte Schaltelemente.
Bei dem Gruppengetriebe 2 des in 1 gezeigten Antriebsstrangs ist demnach das Hauptgetriebe 9 über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar, wohingegen sowohl Splitgruppe 10 als auch Bereichsgruppe 11 jeweils über synchronisierte Schaltelemente schaltbar sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass zusätzlich zum Hauptgetriebe 9 auch die Splitgruppe 10 und/oder die Bereichsgruppe 11 über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar sein kann.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass die konkrete in 1 gezeigte Ausführungsform des Gruppengetriebes 2 exemplarischer Natur ist. Die Erfindung kann auch bei anderen Gruppengetrieben zum Einsatz kommen, die mindestens ein Teilgetriebe aufweisen, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist.
1 zeigt weiterhin ein Steuerungssystem 31, welches der Steuerung und/oder Regelung des Betriebs des Antriebsstrangs dient. Das Steuerungssystem 31 verfügt über ein Motorsteuergerät 32 und ein Getriebesteuergerät 33. Das Motorsteuergerät 32 tauscht mit dem Antriebsaggregat 1 Daten aus. Das Getriebesteuergerät 33 tauscht mit dem Gruppengetriebe 2 Daten aus. Ferner tauschen das Motorsteuergerät 32 und das Getriebesteuergerät 33 untereinander Daten aus. Das Getriebesteuergerät 33 steuert auch die Trennkupplung 5 an.
Es treten Betriebssituationen auf, in welchen sich ein Teilgetriebe eines Gruppengetriebes, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs in Neutral, also in einen nichtkraftschlüssigen Zustand befinden kann.
Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn ausgehend von einem Tempomatbetrieb des Kraftfahrzeugs bei einer aktivierten Freilauffunktion abhängig von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs automatisch in einen Rollbetrieb oder Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs eingestiegen wird. So ist es bekannt, dass eine Freilauffunktion abhängig von Topografiedaten einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrtstrecke ermittelt, ob während des Rollbetriebs oder Segelbetriebs das Kraftfahrzeug innerhalb einer zulässigen maximalen Zeitspanne für den Rollbetrieb oder Segelbetrieb auf eine Tempomat-Soll-Geschwindigkeit zurückkehrt, wobei dann, wenn dies der Fall ist, automatisch von einem Tempomatbetrieb in einen Rollbetrieb oder Segelbetrieb eingestiegen wird und hierzu in 1 das Hauptgetriebe 9 in einen nichtkraftschlüssigen Zustand überführt wird. Das Hauptgetriebe 9 befindet sich dann in Neutral.
Es sind auch andere Situationen denkbar, bei welchen sich ein Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, während der Fahrt in Neutral befindet. Soll zum Beispiel im Hauptgetriebe 9 des Gruppengetriebes 2 der 1 ein Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen ZielGang ausgeführt werden, so muss das Gruppengetriebe 9 zunächst von einem kraftschlüssigen Zustand unter Auslegen des Ist-Gangs in Neutral überführt werden, bevor ausgehend von Neutral durch Einlegen des Ziel-Gangs dasselbe wiederum in einen kraftschlüssigen Zustand überführt wird.
Ein Teilgetriebe mit unsynchronisierten Schaltelementen muss dann, wenn dasselbe ausgehend von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden soll, aktiv synchronisiert werden, wozu bei dem Gruppengetriebe 2 der 1 die Getriebebremse 4 und/oder das Antriebsaggregat 1 in Kombination mit der Trennkupplung 5 genutzt werden kann.
Dann, wenn das Antriebsaggregat 1 zur Synchronisation eines Teilgetriebes, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, genutzt wird, wird nach der Praxis nach dem Einregeln der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 auf eine für die Synchronisierung erforderliche Soll-Drehzahl die Trennkupplung 5 so weit geöffnet, dass diese gerade so viel Moment in das Getriebe 2 überträgt, dass die Synchronisierung möglich ist. Überträgt jedoch die Kupplung zuviel Moment, so ist das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, nur mit geringem Komfort in einen kraftschlüssigen Zustand überführbar.
Bei der Erfindung geht es nun darum, dass dann, wenn ein Teilgetriebe eines Gruppengetriebes, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ausgehend von Neutral, also ausgehend von einem nichtkraftschlüssigen Zustand, in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden soll, dies mit hohem Komfort erfolgen kann, und zwar ohne Beteiligung der Trennkupplung 5 durch Synchronisation mithilfe des Antriebsaggregats 1.
Soll ein Teilgetriebe, in 1 das Hauptgetriebe 9, eines Gruppengetriebes 2 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, ausgehend von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden, so werden zumindest folgende Schritte ausgeführt:

Die Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 und damit die Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 wird bei geschlossener Trennkupplung 5 auf eine für die Synchronisierung des zu synchronisierenden Teilgetriebes erforderliche Soll-Drehzahl eingeregelt. Dies erfolgt vorzugsweise mithilfe des Motorsteuergeräts 32, welches die Soll-Drehzahl vom Getriebesteuergerät 33 empfängt.

Es wird eine Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 und der Soll-Drehzahl überwacht. Dies kann vom Motorsteuergerät 32 und/oder vom Getriebesteuergerät 33 durchgeführt werden.
Ferner wird ein Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder ein Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 überwacht. Der Drehzahlgradient kann aus der ersten zeitlichen Ableitung der Ist-Drehzahl gewonnen werden, und zwar für den Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 vorzugsweise vom Motorsteuergerät 32 und für den Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 vorzuweise vom Getriebesteuergerät 33.
Dann, wenn die Differenzdrehzahl zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 in einem definierten Bereich ist, wird das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in den kraftschlüssigen Zustand überführt, und zwar bei geschlossener Trennkupplung 5, wozu das Getriebesteuergerät 33 das entsprechende Teilgetriebe entsprechend ansteuert.
Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf das Signalflussdiagramm der 2 sowie die Zeitdiagramme der 3 und 4 beschrieben.
Im Blockschaltbild der 2 wird in einem Block 34 überprüft, ob sich ein Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, in 1 das Hauptgetriebe 9, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs in Neutral und damit in einem nichtkraftschlüssigen Zustand befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird ausgehend von Block 34 auf Block 34 zurückverzweigt. Ist dies hingegen der Fall, ist also ein Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral und befindet sich das Kraftfahrzeug in einer Fahrt, so wird ausgehend von Block 34 auf Block 35 verzweigt.
In Block 35 wird überprüft, ob das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, in 1 das Hauptgetriebe 9 während der Fahrt ausgehend von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird ausgehend von Block 35 auf Block 35 zurückverzweigt. Ist dies hingegen der Fall, soll also das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, während der Fahrt aus Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden, so wird ausgehend von Block 35 auf Block 36 verzweigt.
In Block 36 wird eine Soll-Drehzahl für das Antriebsaggregat 1 oder für die Getriebeeingangswelle 6 ermittelt, die bei geschlossener Trennkupplung 5 für die Synchronisation des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, erforderlich ist.
Nachfolgend wird in einem Block 37 überprüft, ob sich eine Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird ausgehend von Block 37 auf Block 37 zurückverzweigt. Ist dies hingegen der Fall, befindet sich also die Differenzdrehzahl in dem definierten Bereich, so wird ausgehend von Block 37 auf Block 38 verzweigt, wobei in Block 38 der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 ermittelt wird.
Nachfolgend wird in einem Block 39 überprüft, ob sich dieser Drehzahlgradient in einem definierten Bereich befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird ausgehend von Block 39 auf Block 39 zurückverzweigt. Ist dies hingegen der Fall, befindet sich also auch der Drehzahlgradient in einem definierten Bereich, so wird ausgehend von Block 39 auf Block 40 verzweigt.
In Block 40 wird das Motormoment des Antriebsaggregats 1 überwacht, wobei in Block 41 überprüft wird, ob sich das Motormoment des Antriebsaggregats 1 in einem definierten Bereich befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird ausgehend von Block 41 auf Block 41 zurückverzweigt. Ist dies hingegen der Fall, befindet sich also das Moment des Antriebsaggregats 1 in einem definierten Bereich, so wird ausgehend von Block 41 auf Block 42 verzweigt.
Im Block 42 erfolgt letztendlich während der Fahrt das Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes, in 1 des Hauptgetriebes 9, des Gruppengetriebes 2 ausgehend von Neutral in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung 5.
Im Signalflussdiagramm der 2 erfolgt das Überführen des in Neutral befindlichen Teilgetriebes des Gruppengetriebes 2 in den kraftschlüssigen Zustand also dann, wenn sowohl die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 und der Soll-Drehzahl oder die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 der Soll-Drehzahl, als auch der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Drehzahlgradient der Getriebeeingangswelle 6, als auch das Motormoment des Antriebsaggregats 1 jeweils in einem jeweiligen definierten Bereich liegen.
Die obigen definierten Bereiche für Drehzahldifferenz und/oder Drehzahlgradient und/oder Motormoment sind steuerungsseitig hinterlegt und können steuerungsseitig appliziert werden.
3 und 4 zeigen über der Zeit t mögliche Kurvenverläufe, die sich bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausbilden können, wobei der Kurvenverlauf 43 einer Soll-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Getriebeeingangswelle 6 entspricht, wobei der Kurvenverlauf 44 der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Getriebeeingangswelle 6 entspricht, und wobei der Kurvenverlauf 45 dem Motormoment des Antriebsaggregats 1 entspricht.
In 1 liegt zum Zeitpunkt t1 die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl 44 und der Soll-Drehzahl 43 in einem definierten Bereich, zum Zeitpunkt t1 ist jedoch in 3 sowohl das Motormoment 45 als auch der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl 44 zu groß, sodass zum Zeitpunkt t1 diese beiden Größen außerhalb ihres jeweiligen zulässigen Bereichs liegen. Daher wird in 3 zum Zeitpunkt t1 das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, noch nicht zur Überführung in einen kraftschlüssigen Zustand angesteuert. Vielmehr erfolgt dies in 3 erst zum Zeitpunkt t2, nämlich dann, wenn nicht nur die Drehzahldifferenz in dem definierten Bereich liegt, sondern auch der Drehzahlgradient und das Motormoment 45.
So ist in 3 der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl 44 des Antriebsaggregats 1 und damit der Getriebeeingangswelle 6 zum Zeitpunkt t1 zu groß, sodass in 3 die Ist-Drehzahl die Soll-Drehzahl 43 überschießt und erst nach einer Reduktion des Motormoments 45 und nach Abbremsen der Ist-Drehzahl 44 das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2 zum Zeitpunkt t2 zum Überführen in einen kraftschlüssigen Zustand angesteuert wird.
In 4 ist der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl 44 so gering, dass sich die Ist-Drehzahl 44 der Soll-Drehzahl 43 langsam annähert, und zwar ohne Überschießen der Soll-Drehzahl. Dann, wenn in 4 zum Zeitpunkt t3 die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl 44 und der Soll-Drehzahl 43 in einem definierten Bereich liegt, wenn der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl 44 in einem definierten Bereich liegt und ferner das Motormoment 45 in einem definierten Bereich liegt, wird in 4 das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2 zur Überführung in den kraftschlüssigen Zustand angesteuert.
Wie oben bereits ausgeführt, wird die Soll-Drehzahl 43 vorzugsweise vom Getriebesteuergerät 33 vorgegeben, wobei es sich bei der Soll-Drehzahl 43 um diejenige Drehzahl handelt, die am Getriebeeingang 6 benötigt wird, um das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, für ein Gangeinlegen und damit für die Überführung in den kraftschlüssigen Zustand aktiv zu synchronisieren.
Eine gewünschte Differenzdrehzahl zwischen der Ist-Drehzahl 44 und der Soll-Drehzahl 43 liegt zum Beispiel in der Größenordnung von 40 bis 50 U/min. So können Zahn-auf-Zahn-Stellungen an den unsynchronisierten Schaltelementen des jeweiligen Teilgetriebes vermieden werden.
Der Bereich für den Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl ist vorzugsweise so bemessen, dass infolge des Gradienten ein Kreuzen von Ist-Drehzahl 44 und Soll-Drehzahl 43 nicht vorkommt
Der Bereich für das Motormoment 45 ist ein Bereich, der um ein Drehmoment von Null Nm aufgespannt ist. Dann, wenn demnach die Getriebeeingangswelle 6 so gut wie momentfrei ist, wird das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, bei geschlossener Trennkupplung 5 angesteuert, um dasselbe von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand zu überführen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuerungssystem 31, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen. Das Steuerungssystem 31 umfasst das Motorsteuergerät 32 und das Getriebesteuergerät 33.
Das Steuerungssystem steuert während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ein Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, in 1 das Hauptgetriebe 9, zur Überführung in Neutral an, zum Beispiel um im Gruppengetriebe 2 einen Gangwechsel auszuführen und/oder um das Kraftfahrzeug ausgehend von einem Tempomatbetrieb bei aktivierter Freilauffunktion in einen Rollbetrieb oder Segelbetrieb zu überführen.
Dann, wenn nachfolgend während der Fahrt das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden soll, regelt das Steuerungssystem die Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 und damit die Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 auf eine für die Synchronisierung des sich noch in Neutral befindlichen Teilgetriebes erforderliche Soll-Drehzahl, wobei die Soll-Drehzahl vorzugsweise vom Getriebesteuergerät 33 vorgegeben wird und das Motorsteuergerät 32 die Drehzahlregelung des Antriebsaggregats 1 übernimmt, um die Ist-Drehzahl von Antriebsaggregat 1 und Getriebeeingangswelle 6 auf die Soll-Drehzahl einzuregeln.
Ferner überwacht das Steuerungssystem die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 und der Soll-Drehzahl. Diese Überwachung der Differenzdrehzahl kann vom Motorsteuergerät 32 oder auch vom Getriebesteuergerät 33 durchgeführt werden.
Ferner überwacht das Steuersystem den Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats 1 oder den Drehzahlgradienten der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6. Dies kann wiederum vom Motorsteuergerät 32 oder vom Getriebesteuergerät 33 vorgenommen werden, und zwar durch Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der jeweiligen Ist-Drehzahl.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät das Motormoment des Antriebsaggregats 1 überwacht.
Das Steuersystem 31, vorzugsweise das Getriebesteuergerät 33 desselben, steuert dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich liegt, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient der Ist-Drehzahl in einem definierten Bereich liegt, und wenn weiterhin vorzugsweise auch das Motormoment des Antriebsaggregats 1 in einem definierten Bereich liegt, das sich noch in Neutral befindliche Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, in 1 das Hauptgetriebe 9, zur Überführung in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung 5 an.
Wie oben bereits ausgeführt, kann das Gruppengetriebe auch mehr als ein Teilgetriebe aufweisen, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist. Zu jedem Zeitpunkt ist aber immer nur eines dieser Teilgetriebe in Neutral, sodass gleichzeitig nicht zwei Teilgetriebe mit unsynchronisierten Schaltelementen in Neutral sind.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Gruppengetriebe
3: Abtrieb
4: Getriebebremse
5: Trennkupplung
6: Eingangswelle
7: Gehäuseteil
8: Ausgangswelle
9: Hauptgetriebe
10: Splitgruppe
11: Bereichsgruppe
12: Synchronschaltelement
13: Synchronschaltelement
14: Schaltpaket
15: Schaltelement
16: Schaltelement
17: Schaltpaket
18: Schaltelement
19: Schaltelement
20: Schaltpaket
21: Vorgelegewelle
22: Vorgelegewelle
23: Schaltpaket
24: Planetengetriebe
25: Sonnenrad
26: Hohlrad
27: Planetenträger
28: Schaltelement
29: Schaltelement
30: Hauptwelle
31: Steuerungssystem
32: Motorsteuergerät
33: Getriebesteuergerät
34: Block
35: Block
36: Block
37: Block
38: Block
39: Block
40: Block
41: Block
42: Block
43: Soll-Drehzahl
44: Ist-Drehzahl
45: Motormoment

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1), ein zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (3) geschaltetes Gruppengetriebe (2) und eine zwischen das Antriebsaggregat (1) und das Gruppengetriebe (2) geschaltete Trennkupplung (5) aufweist, wobei das Gruppengetriebe (2) mehrere Teilgetriebe aufweist, nämlich zumindest ein Hauptgetriebe (9) und ferner eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe (9) vorgeschaltete Splitgruppe (10) und/oder eine dem Hauptgetriebe (9) antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe (11), wobei mindestens ein Teilgetriebe über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, wobei während der Fahrt zur Ermöglichung eines Rollbetriebs oder Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs und/oder zur Ausführung einer Schaltung ein Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral überführt wird, wobei zum nachfolgenden Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in einen kraftschlüssigen Zustand während der Fahrt wie folgt vorgegangen wird: Einregeln einer Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) und damit einer Getriebeeingangswelle (6) auf eine Soll-Drehzahl, Überwachen einer Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6) und der Soll-Drehzahl, Überwachen eines Gradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats (1) oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6), dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Gradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle in einem definierten Bereich ist, Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung (5).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Bereich für die Drehzahldifferenz und/oder der definierte Bereich für den Drehzahlgradienten steuerungsseitig appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Überwachen eines Motormoments des Antriebsaggregats (1), dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Gradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin das Motormoment des Antriebsaggregats in einem definierten Bereich ist, Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung (5).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Bereich für das Motormoment steuerungsseitig appliziert wird.
Steuersystem zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1), ein zwischen das Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (3) geschaltetes Gruppengetriebe (2) und eine zwischen das Antriebsaggregat (1) und das Gruppengetriebe (2) geschaltete Trennkupplung (5) aufweist, wobei das Gruppengetriebe (2) mehrere Teilgetriebe aufweist, nämlich zumindest ein Hauptgetriebe (9) und ferner eine antriebstechnisch dem Hauptgetriebe (9) vorgeschaltete Splitgruppe (10) und/oder eine dem Hauptgetriebe (9) antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe (11), wobei mindestens ein Teilgetriebe über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, wobei das Steuersystem während der Fahrt zur Ermöglichung eines Rollbetriebs oder Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs und/oder zur Ausführung einer Schaltung ein Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral überführt, wobei zum nachfolgenden Überführen des sich in Neutral befindlichen Teilgetriebes in einen kraftschlüssigen Zustand während der Fahrt: das Steuersystem eine Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats und damit einer Getriebeeingangswelle auf eine Soll-Drehzahl einregelt, das Steuersystem eine Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl überwacht, das Steuersystem einen Gradienten der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle überwacht, das Steuersystem dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Soll-Drehzahl in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Gradient der Ist-Drehzahl des Antriebsaggregats oder der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle in einem definierten Bereich ist, das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe zur Überführung in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung (5) ansteuert.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Bereich für die Drehzahldifferenz und/oder der definierte Bereich für den Drehzahlgradienten im Steuersystem steuerungsseitig appliziert ist.
Steuersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem ein Motormoment des Antriebsaggregats (1) überwacht, das Steuersystem dann, wenn die Drehzahldifferenz in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin der Drehzahlgradient in einem definierten Bereich ist, und wenn weiterhin das Motormoment des Antriebsaggregats (1) in einem definierten Bereich ist, das sich in Neutral befindliche Teilgetriebe zur Überführung in den kraftschlüssigen Zustand bei geschlossener Trennkupplung (5) ansteuert.
Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Bereich für das Motormoment im Steuersystem steuerungsseitig appliziert ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 automatisch auszuführen.