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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Schaltvorgangs eines Antriebsstrangs mit einer in wenigstens zwei Gangstufen schaltbaren Getriebevorrichtung, welche Getriebevorrichtung mit einer elektrischen Antriebseinrichtung des Antriebsstrangs verbindbar oder verbunden ist und die Getriebevorrichtung eine wenigstens einer ersten Gangstufe zugeordnete erste Kupplungseinrichtung und eine wenigstens einer zweiten Gangstufe zugeordnete zweite Kupplungseinrichtung aufweist, welche Gangstufen durch Schließen der zugehörigen Kupplungseinrichtung realisierbar sind.
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Verfahren zur Durchführung von Schaltvorgängen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, um eine Getriebevorrichtung des Antriebsstrangs aus einer ersten Gangstufe in eine zweite Gangstufe zu schalten. Hierbei ist ferner bekannt, dass auch bei einer Verwendung von elektrischen Antriebseinrichtungen Getriebevorrichtungen genutzt werden können, die mehrere Gangstufen bereitstellen. Zum Beispiel kann eine erste Gangstufe durch Schließen einer ersten Kupplungseinrichtung und eine zweite Gangstufe durch Schließen einer zweiten Kupplungseinrichtung realisiert werden.
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Im Betrieb der elektrischen Antriebseinrichtungen ist bekannt, dass diese mit steigender Drehzahl einen Abfall ihrer Leistungsfähigkeit verzeichnen. Daher bietet es sich an, die Gangstufe oberhalb einer bestimmten Drehzahl der elektrischen Antriebseinrichtung zu schalten, um die elektrische Antriebseinrichtung wieder mit einer niedrigeren Drehzahl und demnach einer höheren Leistungsfähigkeit betreiben zu können. Bei einem solchen Schaltvorgang aus einer ersten Gangstufe in eine zweite Gangstufe kann jedoch eine Veränderung der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Einbruch der Beschleunigung, auftreten, während die aktuell eingelegte Gangstufe ausgelegt und anschließend die einzulegende Gangstufe eingelegt wird. Eine derartige Veränderung der Beschleunigung ist für die Insassen des Kraftfahrzeugs üblicherweise unkomfortabel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Durchführung eines Schaltvorgangs eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines Schaltvorgangs eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist eine Getriebevorrichtung auf, die wenigstens zwei schaltbare Gangstufen aufweist. Die Getriebevorrichtung ist mit einer elektrischen Antriebseinrichtung des Antriebsstrangs verbunden bzw. verbindbar, wobei die wenigstens zwei Gangstufen das von den der elektrischen Antriebseinrichtung in die Getriebevorrichtung eingeleitete Drehmoment entsprechend übersetzt an einen Ausgang der Getriebevorrichtung abgeben, um das Drehmoment an die Räder des Kraftfahrzeugs zu leiten. Die Getriebevorrichtung kann insbesondere mehrere Gangstufen aufweisen.
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Das hierin beschriebene Verfahren ist insbesondere auf Hochschaltvorgänge anwendbar, beispielsweise bei einem Schaltvorgang aus einem ersten in einen zweiten Gang, aus einem zweiten in einem dritten Gang und dergleichen. Um die jeweiligen Gangstufen zu realisieren, weist die Getriebevorrichtung zumindest eine erste Kupplungseinrichtung und eine zweite Kupplungseinrichtung auf. Die erste Gangstufe wird über Schließen der ersten Kupplungseinrichtung realisiert, wobei die zweite Gangstufe über das Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung realisiert werden kann. Sind weitere Gangstufen in der Getriebevorrichtung vorgesehen, können diese jeweils über die erste Kupplungseinrichtung oder die zweite Kupplungseinrichtung realisiert werden, je nachdem, welche Schaltstrategie vorgesehen ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem Schaltvorgang aus der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe die erste und die zweite Kupplungseinrichtung zumindest teilweise überschneidend geöffnet und geschlossen werden. Dadurch kann die Veränderung der Beschleunigung, beispielsweise der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, über den Schaltvorgang reduziert werden. Insbesondere können Zustände verhindert werden, in denen die Zugkraft unterbrochen wird, d.h., Zustände, in denen kein Drehmoment von der elektrischen Antriebseinrichtung auf den Abtrieb übertragen werden kann. Stattdessen können die erste und die zweite Kupplungseinrichtung überschneidend betrieben werden, d.h., dass die erste Kupplungseinrichtung, die die auszulegende Gangstufe realisiert, teilweise geöffnet wird, während bereits die zweite Kupplungseinrichtung, die die einzulegende zweite Gangstufe realisiert, geschlossen wird.
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Dabei können elektrische Antriebseinrichtungen eine Antriebsmomentcharakteristik derart aufweisen, dass bei steigenden Drehzahlen ab einem vorgegebenen Wert das abgegebene Drehmoment sinkt. Um auch eine Zugkraftverringerung aufgrund der Antriebsmomentcharakteristik der Antriebseinrichtung zu verhindern oder zumindest zu verringern ist daher vorgesehen, dass das Trägheitsmoment der Antriebseinrichtung verwendet wird, um beim Schaltvorgang eine Reduzierung der Beschleunigung zu vermeiden.
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Eine Verwendung des Trägheitsmomentes findet bspw. statt, indem das Drehmoment der Antriebseinrichtung „schnell“ auf die zweite Kupplungseinrichtung übertragen wird. Die überschüssige Energie, die aufgrund größerer Drehzahlen bei Verbindung mit der ersten Kupplungseinrichtung im Vergleich zur zweiten Kupplungseinrichtung vorliegt, wird dann an der zweiten Kupplungseinrichtung abgebaut und an den Antriebsstrang übertragen.
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Im Vergleich zu einer Erniedrigung der Drehzahl über eine Steuerungseinrichtung kann so ein zusätzliches Drehmoment eingebracht werden, das ein für einen Elektromotor charakteristisches Absinken des Drehmomentes kompensiert.
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Bevorzugt kann die Antriebsmomentcharakteristik der Antriebseinrichtung bei der Ansteuerung der Kupplungseinrichtungen, insbesondere bei der Steuerung des Befüllvorgangs hydraulisch betätigter Kupplungseinrichtungen, berücksichtigt werden. Die Antriebsmomentcharakteristik kann also den Befüllverlauf bestimmen.
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Insbesondere kann ein Schnellentleerimpuls und ein Schnellbefüllimpuls verwendet werden, um die zweite Kupplungseinrichtung „schnell“ zu befüllen und die zweite Kupplungseinrichtung „schnell“ zu entleeren. Schnell bedeutet in diesem Zusammenhang so schnell wie technisch möglich oder in einem Bereich der obersten Befüllgeschwindigkeit. Dieser Bereich beginnt vorteilhafterweise bei wenigstens 90% der maximalen Befüll- bzw. Entleergeschwindigkeit. Wie weiter unten beschrieben kann die diese Art der Überblendung als digitale Überblendung bezeichnet werden.
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Das Drehmoment der elektrischen Antriebseinrichtung kann somit in einem Zwischenzustand zumindest teilweise von der ersten und der zweiten Kupplungseinrichtung übertragen werden bzw. kann jeweils eine Kupplungseinrichtung schleifend betrieben werden. Hierbei können die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung der ersten Kupplungseinrichtung und der zweiten Kupplungseinrichtung aufeinander abgestimmt werden. Das hierin beschriebene Verfahren ist grundsätzlich auf mechanische und hydraulische Systeme anwendbar. Als Kupplungseinrichtungen können beispielsweise Lamellenkupplungen verwendet werden. Dieser Zwischenzustand wird bevorzugt so kurz wie möglich gehalten.
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Bei dem hierin beschriebenen Verfahren ist wie beschrieben vorgesehen, dass durch Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung und Realisieren der zweiten Gangstufe ein Drehzahlüberschuss der Antriebsseite bezogen auf die zweite Gangstufe abgebaut wird. Wie beschrieben, wird die Getriebevorrichtung zunächst in der ersten Gangstufe betrieben, sodass bei einem Schaltvorgang aus der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe eine Veränderung der Übersetzung auftritt. Insbesondere bewirkt der Schaltvorgang aus der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe ein Hochschalten.
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In der bisherigen ersten Gangstufe überträgt die Antriebseinrichtung das Drehmoment basierend auf der Übersetzung der ersten Gangstufe, sodass die Antriebseinrichtung mit der für die erste Gangstufe vorgesehenen Drehzahl bzw. Übersetzung dreht. Wird von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe geschaltet, besitzt die elektrische Antriebseinrichtung einen gewissen Drehzahlüberschuss, der von den Übersetzungsverhältnissen zwischen der ersten Gangstufe und der zweiten Gangstufe abhängt. Durch Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung wird, wie beschrieben, die zweite Gangstufe realisiert, wobei der Drehzahlüberschuss, den die elektrische Antriebseinrichtung bezogen auf die zweite Gangstufe aufweist, durch Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung, insbesondere unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse der Gangstufen, abgebaut werden kann. Das bedeutet, dass durch Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung auf ein höheres Niveau als das Drehmoment der Antriebseinrichtung, Drehzahlgleichheit zwischen der zweiten Kupplungseinrichtung und der elektrischen Antriebseinrichtung eingestellt wird. Dadurch wird die elektrische Antriebseinrichtung auf das Niveau der zweiten Kupplungseinrichtung gezogen, sodass der Drehzahlüberschuss letztlich abgebaut wird und dabei durch Nutzung der Trägheitsmomente gleichzeitig verhindert werden kann, dass ein Einbruch in der Beschleunigung auftritt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Wechsel von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe eine Änderung der Übersetzung auftritt, die eine Änderung der Beschleunigung bewirkt. Wie beschrieben, kann die üblicherweise auftretende Veränderung der Beschleunigung, insbesondere ein Einbruch der Beschleunigung, durch den Wechsel von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe dadurch reduziert oder verhindert werden, dass die Änderung der Übersetzung bzw. der Übersetzungsverhältnisse zwischen der ersten Gangstufe und der zweiten Gangstufe für das Niveau zum Schließen der Kupplung verwendet werden. Hierbei wird, wie bereits beschrieben, der Drehzahlüberschuss der Antriebseinrichtung abgebaut, sodass die dadurch zusätzlich bewirkte Beschleunigung den üblichen Einbruch in der Beschleunigung kompensieren kann. Als Beschleunigung kann beispielsweise die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs betrachtet werden. Mit anderen Worten kann während dem Schaltvorgang in der Drehzahlangleichsphase, also in der zweiten Gangstufe, letztlich mit derselben Beschleunigung gefahren werden, wie dies vor dem Schaltvorgang in der ersten Gangstufe möglich war.
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Da das maximal erzeugbare Drehmoment der elektrischen Antriebseinrichtung über die Drehzahl abfällt, kann somit durch den Schaltvorgang ein anders Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, das den Betrieb der elektrischen Antriebseinrichtung bei einer niedrigeren Drehzahl erlaubt, sodass eine weitergehende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs möglich ist. Die beschriebene Änderung der Drehzahl, die durch den Wechsel von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe bewirkt wird und letztlich durch die die verbesserte Leistungsfähigkeit der elektrischen Antriebseinrichtung bei niedrigerer Drehzahl erreicht wird, kann somit dazu verwendet werden, den Abfall des Drehmoments der elektrischen Maschine über die Drehzahl zu kompensieren. Mit anderen Worten kann nach dem Schaltvorgang, also in der zweiten Gangstufe, letztlich mit derselben Beschleunigung gefahren werden, wie dies vor dem Schaltvorgang in der ersten Gangstufe möglich war.
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Der Abfall des Drehmoments über die Drehzahl, also die sinkende Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mit steigender Drehzahl kann ausgeglichen werden, indem der Schaltvorgang durchgeführt wird. Hierbei kann die rotatorische Energie der Antriebsseite ausgenutzt werden, um bei dem Schaltvorgang die Beschleunigung möglichst konstant zu halten bzw. einen Abfall der Beschleunigung zu kompensieren. Da vor dem Schaltvorgang die elektrische Antriebseinrichtung gegenüber der zu schließenden Kupplungseinrichtung auf einem höheren Drehzahlniveau liegt, kann die rotatorische Energie ausgenutzt werden. Diese ergibt sich beispielsweise aus der Trägheit der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere aus der Trägheit des sich drehenden Rotors.
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Das Verfahren kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass eine nach dem Schaltvorgang wirkende Beschleunigung gleich der vor dem Schaltvorgang wirkenden Beschleunigung oder eine davon abweichende Beschleunigung eingestellt wird. Nach dieser Ausgestaltung ist es grundsätzlich möglich, nach dem Schaltvorgang die gleiche Beschleunigung einzustellen, wie diese vor dem Schaltvorgang auf das Kraftfahrzeug gewirkt hat. Diese Variante ist für die Benutzer des Kraftfahrzeugs besonders komfortabel, da letztlich keine Veränderung in der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs auftritt. Die Schaltphase bzw. der Schaltvorgang kann insbesondere ohne eine Änderung der Beschleunigung durchfahren werden, sodass der Schaltvorgang letztlich nicht wahrgenommen wird.
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Nach der weiteren Alternative kann vorgesehen sein, eine von der vor dem Schaltvorgang wirkenden Beschleunigung abweichende Beschleunigung einzustellen. Hierbei kann insbesondere eine Beschleunigung eingestellt werden, die über dem Beschleunigungsniveau liegt, das vor dem Schaltvorgang vorlag. Da die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mit steigender Drehzahl abfällt, steht nach dem Schaltvorgang basierend auf der Änderung des Übersetzungsverhältnisses wieder eine höhere Leistungsfähigkeit bereit, die ausgenutzt werden kann, um das Kraftfahrzeug zu beschleunigen. Grundsätzlich ist es somit möglich, eine höhere Beschleunigung zu erbringen, als diese vor dem Schaltvorgang bewirkt wurde.
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Wie beschrieben, kann durch die Änderung der Beschleunigung die über den Schaltvorgang geleistete Beschleunigung konstant gehalten werden. Somit können sämtliche Veränderungen der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, während dem Schaltvorgang bzw. vor oder nach dem Schaltvorgang verhindert werden. Letztlich wird der Schaltvorgang somit mit einer konstanten Beschleunigung durchfahren, sodass der Komfort für die Benutzer des Kraftfahrzeugs erheblich verbessert werden kann. Insbesondere werden Veränderungen, beispielsweise Einbrüche der Beschleunigung, verhindert, sodass diese den Komfort der Benutzer nicht beeinträchtigen können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine geschlossene Kupplungseinrichtung mittels ihrer zugeordneten Öffnungseinrichtung, insbesondere federbetätigt, geöffnet wird und die zu schließende Kupplungseinrichtung auf die Öffnungsbewegung der zuvor geschlossenen Kupplungseinrichtung abgestimmt geschlossen wird. Somit kann die überschneidende Öffnung bzw. Schließung der Kupplungseinrichtungen aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere kann die zu öffnende Kupplungseinrichtung maximal schnell geöffnet werden, beispielsweise durch maximale Betätigung ihrer Öffnungseinrichtung. Wird die zu öffnende Kupplungseinrichtung zum Beispiel federbetätigt geöffnet, kann die maximale Geschwindigkeit, die durch die Federkraft ermöglicht wird, ausgenutzt werden, um die zu öffnende Kupplungseinrichtung, die im Ausgangszustand geschlossen ist, zu öffnen. Zum Beispiel kann bei einer hydraulisch betätigten Kupplungseinrichtung das Hydraulikfluid durch die Beaufschlagung der Kupplungseinrichtung mit der Federkraft ausströmen und so die maximale Öffnungsgeschwindigkeit festlegen. Die zu schließende Kupplungseinrichtung wird auf die Öffnungsbewegung abgestimmt geschlossen, d.h., dass die zu schließende Kupplungseinrichtung so schnell geschlossen wird, wie dies durch die maximale Öffnungsgeschwindigkeit der zu öffnenden Kupplungseinrichtung bestimmt wird.
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Die zu schließende Kupplungseinrichtung kann insbesondere bereits auf einen Touchpoint gestellt werden, sodass das Lüftspiel bereits überwunden ist. Die zu schließende Kupplungseinrichtung kann mit einem Schließpuls derart beaufschlagt werden, dass letztlich ein „digitales Öffnen“ bzw. „digitales Schließen“ erreicht wird. Die Schließkurve, mit der die zu schließende Kupplungseinrichtung geschlossen wird, kann dabei abhängig von den einzelnen Bauteilen bzw. Leitungen oder Öffnungseinrichtungen bzw. Schließeinrichtungen gewählt werden. Beispielsweise kann bei der hydraulischen Betätigung der Leitungsquerschnitt bzw. der hydraulische Widerstand oder die Federbetätigung berücksichtigt werden. Ein Öffnen der Kupplungseinrichtung kann in einem Zeitintervall zwischen 30 und 50 ms erfolgen. Die Öffnungsbewegung ist dabei insbesondere nur bis in einen Bereich notwendig, ab der die zu öffnende Kupplungseinrichtung in einem Schleppbetrieb geführt werden kann.
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Bei dem Verfahren kann somit die geschlossene Kupplungseinrichtung mit einer Maximalgeschwindigkeit geöffnet und die zu schließende Kupplungseinrichtung auf die Maximalgeschwindigkeit abgestimmt geschlossen werden. Wie beschrieben, bestimmt sich die Maximalgeschwindigkeit daraus, wie schnell die zu öffnende Kupplungseinrichtung geöffnet werden kann. Hierbei kann insbesondere verhindert werden, dass die Kupplungseinrichtungen nicht aufeinander abgestimmt geöffnet bzw. geschlossen werden. Ein vorzeitiges Öffnen bzw. ein verspätetes Öffnen führen zu Abweichungen im Antriebsstrang. So kann ein verspätetes Öffnen zu einer Verspannung des Antriebsstrangs führen und ein vorzeitiges Öffnen kann zu einem Übertragungsdefizit und somit zu einem Entlastungsschlag im Antriebsstrang führen. Wird die auszulegende Kupplungseinrichtung mit ihrer Maximalgeschwindigkeit geöffnet und die zu schließende Kupplungseinrichtung überschneidend mit einer auf die Maximalgeschwindigkeit abgestimmten Geschwindigkeit geschlossen, wird die erforderliche Genauigkeit für das Timing bzw. die Überschneidungsschaltung erreicht, sodass der Schaltvorgang optimal ausgeführt werden kann.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrangs mit einer in wenigstens zwei Gangstufen schaltbaren Getriebevorrichtung, welche Getriebevorrichtung mit einer elektrischen Antriebseinrichtung des Antriebsstrangs verbindbar oder verbunden ist und die Getriebevorrichtung eine wenigstens einer ersten Gangstufe zugeordnete erste Kupplungseinrichtung und eine wenigstens einer zweiten Gangstufe zugeordnete zweite Kupplungseinrichtung aufweist, welche Gangstufen durch Schließen der zugehörigen Kupplungseinrichtung realisierbar sind, wobei der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, bei einem Schaltvorgang aus der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe die erste und die zweite Kupplungseinrichtung zumindest teilweise überschneidend zu öffnen und zu schlie-ßen. Weiter betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend einen beschriebenen Antriebsstrang.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, sind vollständig auf den Antriebsstrang und das Kraftfahrzeug übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein Diagramm mehrerer Betriebsparameter eines Kraftfahrzeugs bei einem Verfahren zur Durchführung eines Schaltvorgangs nach dem Stand der Technik;
- 2 ein schematischer Ausschnitt eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs;
- 3 ein Diagramm mehrerer Betriebsparameter eines Kraftfahrzeugs bei einem Verfahren zur Durchführung eines Schaltvorgangs nach einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Diagramm einer Betätigung von Kupplungseinrichtungen eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs in einem Verfahren nach 3.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Ablauf eines Schaltvorgangs in einem Verfahren nach dem Stand der Technik darstellt. In dem in 1 dargestellten Diagramm sind mehrere Parameter eines Antriebsstrangs 1 (vgl. 2) über der Zeit t aufgetragen, nämlich eine Längsbeschleunigung 2, ein Drehmoment 3 einer elektrischen Antriebseinrichtung 4, eine Drehzahl 5 der elektrischen Antriebseinrichtung 4, eine Drehzahl 6 einer ersten Getriebeeingangswelle 7, eine Drehzahl 8 einer zweiten Getriebeeingangswelle 9, ein Zielmoment 10 einer ersten Kupplungseinrichtung 15 und ein Zielmoment 11 einer zweiten Kupplungseinrichtung 16.
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Wird ein Schaltvorgang von einer ersten Gangstufe in eine zweite Gangstufe ausgeführt, führt dies ersichtlich dazu, dass die Längsbeschleunigung 2 des Antriebsstrangs 1 bzw. eines den Antriebsstrang 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs abfällt bzw. einbricht. Dies hängt insbesondere damit zusammen, dass die zweite Gangstufe 18 eine andere Übersetzung vorweist und das Drehmoment 3 der elektrischen Antriebseinrichtung 4 mit steigender Drehzahl 5 abfällt. Die Längsbeschleunigung 2 steigt erst wieder an, wenn der Drehzahlangleich zwischen der Drehzahl 5 und der Drehzahl 8 abgeschlossen ist. Der Einbruch der Längsbeschleunigung 2 ist von den Benutzern des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar und reduziert somit deren Komfort.
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Wie beschrieben, zeigt 2 den Antriebsstrang 1, der die elektrische Antriebseinrichtung 4 sowie die beiden Getriebeeingangswellen 7, 9 einer Getriebevorrichtung 14 aufweist. Die Getriebevorrichtung 14 weist in dieser Ausgestaltung zwei Kupplungseinrichtungen 15, 16 auf, mittels denen jeweils eine Gangstufe 17, 18 realisiert werden kann. Mit anderen Worten ist die Gangstufe 17 realisiert, wenn die erste Kupplungseinrichtung 15 geschlossen ist und die zweite Gangstufe 18 ist realisiert, wenn die zweite Kupplungseinrichtung 16 geschlossen ist.
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Das beschriebene Verfahren nutzt somit aus, dass, wenn von der ersten Gangstufe 17 in die zweite Gangstufe 18 geschaltet werden soll, die beiden Kupplungseinrichtungen 15, 16 zumindest teilweise überschneidend geöffnet bzw. geschlossen werden. Mit anderen Worten wird die zweite Kupplungseinrichtung 16 bereits teilweise geschlossen, während die erste Kupplungseinrichtung 15 noch teilweise geschlossen ist bzw. noch nicht vollständig geöffnet ist.
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Durch den Schaltvorgang wird die Übersetzung der Getriebevorrichtung 14 geändert, da von der Gangstufe 17 in die Gangstufe 18 geschaltet wird, die jeweils über verschiedene Getriebeelemente, insbesondere verschiedene Gangräder, verschiedene Übersetzungen bereitstellen. Bei der Schaltung handelt es sich insbesondere um eine Hochschaltung, sodass die Übersetzung reduziert wird. Beispielsweise wird von einem ersten Gang, der die Gangstufe 17 bildet, in einen zweiten Gang, der die Gangstufe 18 bildet, hochgeschaltet. Grundsätzlich ist jedwede Hochschaltung aus einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang möglich.
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3 zeigt ein zu 1 ähnliches Diagramm der Betriebsparameter bei der Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens. In der Ausgangssituation in 3 ist die erste Kupplungseinrichtung 15 geschlossen und somit die erste Gangstufe 17 realisiert. Bezogen auf die zweite Gangstufe 18 besitzt die Antriebseinrichtung 4 somit einen Drehzahlüberschuss, der bei Schließen unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse der zweiten Kupplungseinrichtung 16 abgebaut wird und somit eine Beschleunigung ermöglicht. Die Beschleunigung wird ausgenutzt, um den Einbruch der Längsbeschleunigung 2 zu kompensieren. Mit anderen Worten wird das Trägheitsmoment der Antriebseinrichtung 4 ausgenutzt, sodass die Längsbeschleunigung 2 konstant gehalten werden kann und somit nicht einbricht. Ersichtlich wird in dem Zielmoment 11 der zu schließenden Kupplungseinrichtung 16 die Veränderung der Übersetzung zwischen den beiden Gangstufen 17, 18 sowie der Anstieg des Drehmoments 3 der elektrischen Antriebseinrichtung 4 berücksichtigt.
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Die Längsbeschleunigung 2 kann somit über den gesamten Schaltvorgang konstant gehalten werden, sodass die Benutzer des Kraftfahrzeugs, das den Antriebsstrang 1 aufweist, letztlich den Schaltvorgang nicht als unkomfortabel wahrnehmen können. Hierzu wird der Wechsel von der ersten Gangstufe 17 auf die zweite Gangstufe 18 bzw. das Öffnen der ersten Kupplungseinrichtung 15 und das Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung 16 „digital überblendet“. Das digitale Überblenden bzw. die digitale Überschneidung der Kupplungseinrichtungen 15, 16 ist in 4 lediglich beispielhaft bezogen auf hydraulische Kupplungseinrichtungen dargestellt. Die Durchführung des Verfahrens ist nicht auf hydraulische Kupplungseinrichtungen beschränkt, sondern kann ebenso mit anderweitigen Kupplungseinrichtungen, beispielsweise mechanischen Kupplungseinrichtungen, durchgeführt werden. Die entsprechende Steuerung der Betätigungsdrücke ist somit auf eine Steuerung von Betätigungswegen übertragbar bzw. umsetzbar, sodass die einzelnen Schließzustände der Kupplungseinrichtungen entsprechend auch bei mechanischen Systemen umgesetzt werden können.
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4 zeigt schematisch Betätigungsdrücke 19, 20 der Kupplungseinrichtungen 15, 16 über der Zeit. Der Betätigungsdruck 19 der Kupplungseinrichtung 15 wird für den Schaltvorgang abgesenkt, sodass die Kupplungseinrichtung 15, beispielsweise federbetätigt, öffnet. Durch den stufenweisen Abbau des Betätigungsdrucks 19 ergibt sich ein Ist-Druckverlauf 21 für die Kupplungseinrichtung 15. Insbesondere kann die Kupplungseinrichtung 15 maximal schnell geöffnet werden bzw. mit ihrer Maximalgeschwindigkeit geöffnet werden. Die Maximalgeschwindigkeit ergibt sich hierbei aus verschiedenen Parametern des Kupplungssystems, beispielsweise basierend auf dem hydraulischen Widerstand bzw. der Federkraft einer die Kupplungseinrichtung 15 öffnenden Feder und dergleichen.
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Darauf abgestimmt wird die zweite Kupplungseinrichtung 16 geschlossen. Hierzu kann der Betätigungsdruck 19 auf einen Überdruck erhöht werden, insbesondere um eine Schnellfüllung zu erreichen, um einen Überschneidungspunkt 22 passend zu der Öffnungsbewegung der ersten Kupplungseinrichtung 15 zu erreichen. Mit anderen Worten wird durch das abgestimmte Schließen der zweiten Kupplungseinrichtung 16 verhindert, dass ein vorzeitiges Öffnen bzw. verspätetes Öffnen stattfindet, die zu Auffälligkeiten im Schaltvorgang führen könnten. Nachdem der Schaltvorgang abgeschlossen ist, kann der Überdruck abgebaut werden, um mit dem Ist-Druckverlauf 23 den Zieldruck der zweiten Kupplungseinrichtung 16 zu erreichen. Wie beschrieben, ist der Schaltvorgang beliebig auf mechanische Systeme übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Längsbeschleunigung
- 3
- Drehmoment
- 4
- Antriebseinrichtung
- 5
- Drehzahl
- 6
- Drehzahl
- 7
- Getriebeeingangswelle
- 8
- Drehzahl
- 9
- Getriebeeingangswelle
- 10
- Zielmoment
- 11
- Zielmoment
- 14
- Getriebevorrichtung
- 15, 16
- Kupplungseinrichtung
- 17, 18
- Gangstufe
- 19, 20
- Betätigungsdruck
- 21
- Ist-Druckverlauf
- 22
- Überschneidungspunkt
- 23
- Ist-Druckverlauf
