-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.
-
Ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs verfügt neben einem Antriebsaggregat über ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb bereit.
-
Bei einem Hybridfahrzeug umfasst das Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine. Bei einem vollelektrischen Fahrzeug umfasst das Antriebsaggregat zumindest eine elektrische Maschine.
-
Das Getriebe eines Fahrzeugs verfügt über Schaltelemente. In jedem kraftschlüssigen Gang des Getriebes ist eine erste Anzahl an Schaltelementen geschlossen und eine zweite Anzahl an Schaltelementen geöffnet. Zur Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang wird mindestens ein im Ist-Gang geschlossenes Schaltelement für den Ziel-Gang geöffnet und ein mindestens ein im Ist-Gang geöffnetes Schaltelement für den Ziel-Gang geschlossen.
-
Um Gangwechsel mit möglichst hohem Komfort ausführen, ist es bereits bekannt, zur Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ein Schaltelement des Getriebes, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang jeweils geschlossen ist, in Schlupf zu bringen. Hierzu wird das jeweilige Schaltelement mit einem von einem Systemdruck des Getriebes abhängigen Schaltelementdruck angesteuert, wobei ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Systemdruck und dem Schaltelementdruck durch eine sogenannte Zulaufdruckabhängigkeit bestimmt wird. Beim Zulaufdruck handelt es sich um denjenigen Druck, der an einem Hydraulikventil anliegt, welches das jeweilige in Schlupf zu bringende Schaltelement ansteuert.
-
Aus der Praxis ist es bereits bekannt, dass in einem Getriebesteuergerät eine Kennlinie für die Zulaufdruckabhängigkeit hinterlegt ist. Soll bei einem definierten Systemdruck im Getriebe ein Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ausgeführt werden, so wird der Schaltelementdruck, mit welchem das im Ist-Gang sowie im Ziel-Gang geschlossene und für die Ausführung des Gangwechsels in den Soll-Schlupf zu bringende Schaltelement angesteuert wird, aus dem Kennfeld der Zulaufdruckabhängigkeit ermittelt.
-
Infolge von Bauteiltoleranzen und Bauteilalterung des Getriebes kann das Kennfeld der Zulaufdruckabhängigkeit jedoch unter Umständen fehlerbehaftet sein. In diesem Fall kann dann an dem jeweiligen Schaltelement der gewünschte Soll-Schlupf nicht bereitgestellt werden.
-
DE 102 48 179 A1 offenbart ein Verfahren zur Fülldruckadaption eines Schaltelements eines Getriebes. Zur Fülldruckadaption des Schaltelements wird im Fahrzeugstillstand das geschlossene Schaltelement definiert geöffnet, bis eine vorgegebene Differenzdrehzahlschwelle überschritten wird.
-
DE 10 2014 214 876 A1 offenbart ein weiteres Verfahren, um einen Fülldruck eines Schaltelements eines Getriebes zu adaptieren.
-
Es besteht Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs und einem Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, welche es ermöglichen, dasjenige Schaltelement des Getriebes, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang einer auszuführenden Schaltung geschlossen ist und welches für die Ausführung der Schaltung in einen gewünschten Soll-Schlupf gebracht werden soll, mit höherer Zuverlässigkeit gezielt in den gewünschten Soll-Schlupf zu bringen.
-
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird der sich an dem jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes ausbildende Ist-Schlupf überwacht und mit dem Soll-Schlupf verglichen, wobei abhängig von einer Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf ein Kennfeld, in Abhängigkeit dessen für das jeweilige erste Schaltelement zur Ausführung eines Gangwechsels der Schaltelementdruck zur Bereitstellung des Soll-Schlupfs bestimmt wird, adaptiert wird.
-
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, an dem jeweiligen ersten Schaltelement, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang des Getriebes geschlossen ist, und welches für die Ausführung des Gangwechsels bzw. der Schaltung definiert in einen Soll-Schlupf gebracht werden soll, den sich tatsächlich ausbildenden Ist-Schlupf zu überwachen und mit dem Soll-Schlupf zu vergleichen. Abhängig von der Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf wird das Kennfeld, welches die sogenannte Zulaufdruckabhängigkeit abbildet, und in Abhängigkeit dessen für das jeweilige Schaltelement zur Ausführung des Gangwechsels und demnach zur Überführung desselben in den Soll-Schlupf der Schaltelementdruck bestimmt wird, adaptiert. Mit der Erfindung ist es möglich, durch Adaption des Kennfelds der Zulaufdruckabhängigkeit dasjenige Schaltelement, welches sowohl in einem Ist-Gang als auch in einem Ziel-Gang eines auszuführenden Gangwechsels geschlossen ist und zur Ausführung des Gangwechsels definiert in einen Soll-Schlupf überführt werden soll, derart in Schlupf zu bringen, dass der sich ausbildende Ist-Schlupf dem Soll-Schlupf entspricht. Hierdurch können Gangwechsel mit höherem Komfort ausgeführt werden.
-
Vorzugsweise wird der Ist-Schlupf abhängig von einem Ist-Moment und einem Soll-Moment an der elektrischen Maschine ermittelt. Hierdurch lässt sich der ausbildende Ist-Schlupf einfach und zuverlässig ermitteln.
-
Vorzugsweise wird dann, wenn der Betrag der Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf größer als ein Grenzwert ist, das Kennfeld adaptiert. Die Adaption des Kennfelds erfolgt in diesem Fall nur dann, wenn der Betrag der Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf größer als ein Grenzwert ist. Bei betragsmäßig kleineren Abweichungen erfolgt dann keine Adaption.
-
Vorzugsweise wird dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf ist, zur Adaption des Kennfelds über einen Offsetwert der vom Systemdruck abhängige Schaltelementdruck erhöht. Dann, wenn der Ist-Schlupf größer als der Soll-Schlupf ist, wird zur Adaption des Kennfelds über einen Offsetwert der vom Systemdruck abhängige Schaltelementdruck reduziert. Hiermit kann die Adaption besonders vorteilhaft erfolgen.
-
Vorzugsweise wird das Verfahren bei einem Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor genutzt bzw. verwendet wird, wobei die elektrische Maschine zwischen den Verbrennungsmotor und das Getriebe geschaltet ist, und wobei der Verbrennungsmotor über einen zwischen die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor geschaltete Trennkupplung abkoppelbar ist. Das Verfahren kann auch bei einem vollelektrischen Fahrzeug genutzt bzw. verwendet werden.
-
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 8 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 Blockschaltbild eines Antriebsstrangs eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs,
- 2 ein Blockschaltbild eines Antriebsstrangs eines als vollelektrisches Fahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs.
-
1 zeigt ein Schema eines Antriebsstrangs 1 eines Hybridfahrzeugs. Das Hybridfahrzeug umfasst ein Antriebsaggregat, welches eine elektrische Maschine 3 und einen Verbrennungsmotor 2 aufweist. Zwischen die elektrische Maschine 3 und den Verbrennungsmotor 2 ist eine Trennkupplung 4 geschaltet. Zwischen die elektrische Maschine 3 und einen Abtrieb 6 des Hybridfahrzeugs ist ein Getriebe 5 geschaltet.
-
Dann, wenn die Trennkupplung 4 geöffnet ist, ist der Verbrennungsmotor 2 von der elektrischen Maschine 3 und vom Getriebe 5 und vom Abtrieb 6 abgekoppelt. In disem Fall kann dann, wenn im Getriebe 5 ein kraftschlüssiger Gang eingelegt ist, ausschließlich ausgehend von der elektrischen Maschine 3 Antriebsmoment am Abtrieb 6 bereitgestellt werden. Bei geöffneter Trennkupplung 4 kann der Verbrennungsmotor 2 laufen oder stillgesetzt sein.
-
Dann, wenn der Antriebsstrang 1 der 1 bei geöffneter Trennkupplung 4 und stillgesetztem Verbrennungsmotor 2 betrieben wird, liegt der Zustand eines rein elektrischen Fahrens vor.
-
Dann, wenn bei geöffneter Trennkupplung 4 der Verbrennungsmotor 2 läuft, um zum Beispiel einen nicht gezeigten Generator anzutreiben und einen nicht gezeigten elektrischen Energiespeicher zu laden, liegt ein sogenanntes serielles Fahren des Antriebsstrangs 1 vor.
-
Das Getriebe 5 umfasst mindestens drei Schaltelemente 7, 8 und 9. In jedem kraftschlüssigen Gang des Getriebes ist eine erste Anzahl an Schaltelementen desselben geöffnet und eine zweite Anzahl an Schaltelementen desselben geschlossen.
-
Soll im Getriebe 5 ein Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ausgeführt werden, so wird mindestens ein im Ist-Gang geschlossenes Schaltelement für den Ziel-Gang geöffnet und mindestens ein im Ist-Gang geöffnetes Schaltelement für den Ziel-Gang geschlossen.
-
Zur Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang wird ein Schaltelement des Getriebes, welches im Ist-Gang und im Ziel-Gang geschlossen ist, mit einem von einem Systemdruck des Getriebes 5 abhängigen Schaltelementdruck angesteuert, um an demselben einen definierten Soll-Schlupf bereitzustellen. Dieses im Ist-Gang und im Ziel-Gang geschlossene und für die Ausführung des Gangwechsels in Schlupf zu bringende Schaltelement wird nachfolgend als erstes Schaltelement bezeichnet. Bei diesem ersten Schaltelement handelt sich typischerweise um dasjenige Schaltelement, welches das größte Moment überträgt.
-
Nachfolgend an das In-Schlupf-Bringen des jeweiligen ersten Schaltelements wird die jeweilige Schaltung und damit der jeweilige Gangwechsel ausgeführt, und zwar dadurch, dass nachfolgend ein jeweiliges im Ist-Gang geschlossenes zweites Schaltelement für den Ziel-Gang geöffnet und ein jeweiliges im Ist-Gang geöffnetes drittes Schaltelement für den Ziel-Gang geschlossen wird.
-
Während 2 einen Antriebsstrang eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs zeigt, zeigt 2 eine Antriebsstrangkonfiguration eines rein elektrischen Fahrzeugs. Ein rein elektrisches Fahrzeug verfügt über keinen Verbrennungsmotor 2. Daher können auch das VM-Steuergerät 11 und das Hybridsteuergerät 13 sowie die Trennkupplung 4 entfallen.
-
Hinsichtlich der Baugruppen 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 12 stimmt jedoch der Antriebsstrang der 2 mit dem Antriebsstrang der 1 überein, sodass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden.
-
1 zeigt weiter steuerungsseitige Baugruppen des Antriebsstrangs, so ein Getriebesteuergerät 10, welches den Betrieb des Getriebes 5 steuert und/oder regelt. Hierzu tauscht das Getriebesteuergerät 10 mit dem Getriebe 5 im Sinne des gezeigten Doppelpfeils Daten aus. Über das Getriebesteuergerät 10 kann auch die zwischen Verbrennungsmotor 2 und die elektrische Maschine 3 geschaltete Trennkupplung 4 angesteuert werden.
-
Der Betrieb des Verbrennungsmotors 2 wird von einem VM-Steuergerät 11 und der Betrieb der elektrischen Maschine 3 von einem EM-Steuergerät 12 gesteuert und/oder geregelt. Hierzu tauscht das VM-Steuergerät 11 mit dem Verbrennungsmotor 2 und das EM-Steuergerät 12 mit der elektrischen Maschine 3 im Sinne der gestrichelten Pfeile Daten aus. Ebenso tauschen das VM-Steuergerät 11 und das EM-Steuergerät 12 mit einem Hybridsteuergerät 13 Daten aus.
-
Das Hybridsteuergerät 13 tauscht weiterhin mit dem Getriebesteuergerät 10 Daten aus. Gemäß 1 kann das Getriebesteuergerät 10 auch unmittelbar mit dem EM-Steuergerät 12 kommunizieren. Obwohl in 1 nicht gezeigt, kann auch ein direkter Datenaustausch zwischen dem VM-Steuergerät 11 und dem EM-Steuergerät 12 erfolgen.
-
Das Hybridsteuergerät 13 kann hardwareseitig Bestandteil des VM-Steuergeräts 11 sein. Es ist aber möglich, dass das Hybridsteuergerät 13 hardwareseitig Bestandteil des Getriebesteuergeräts 10 ist.
-
Das Hybridsteuergerät 13 steuert und/oder regelt insbesondere eine Drehmomentabgabe von Verbrennungsmotor 2 und elektrischer Maschine 3. Das Getriebesteuergerät 10 steuert bzw. regelt den Betrieb des Getriebes 5 sowie der Trennkupplung 4.
-
Obwohl diese Systemarchitektur der Steuergeräte 10, 11, 12 und 13 bevorzugt ist, kann selbstverständlich auch eine andere steuerungsseitige Systemarchitektur implementiert sein.
-
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs der 1 oder des Antriebsstrangs der 2, mit welchem sichergestellt werden kann, dass im Getriebe 5 Gangwechsel von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang mit hohem Komfort ausgeführt werden.
-
Wie bereits ausgeführt, wird zur Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe 5 von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang ein jeweiliges erstes Schaltelement des Getriebes 5, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang jeweils geschlossen ist, mit einem vom Systemdruck des Getriebes 5 abhängigen Schaltelementdruck angesteuert, um an dem jeweiligen ersten Schaltelement einen Soll-Schlupf bereitzustellen. Nachfolgend wird dann ein jeweiliges im Ist-Gang geschlossenes zweites Schaltelement des Getriebes 5 für den Ziel-Gang geöffnet und ein im Ist-Gang geöffnetes drittes Schaltelement des Getriebes 5 für den Ziel-Gang geschlossen.
-
Erfindungsgemäß wird der sich an dem jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 ausbildende Ist-Schlupf überwacht und mit dem Soll-Schlupf verglichen. Abhängig von einer Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf wird ein Kennfeld adaptiert, in Abhängigkeit dessen für das jeweilige erste Schaltelement des Getriebes 5 zur Ausführung des Gangwechsels der Schaltelementdruck bestimmt wird, der an dem jeweiligen ersten Schaltelement den definierten Soll-Schlupf bereitstellen soll.
-
Dieses Kennfeld enthält typischerweise für mehrere unterschiedliche Systemdrücke Schaltelementdrücke, die den gewünschten Soll-Schlupf am jeweiligen ersten Schaltelement bereitstellen sollen. Dieses Kennfeld bildet die sogenannte Zulaufdruckabhängigkeit des jeweiligen Schaltelements, nämlich eines das jeweilige Schaltelement ansteuernden Hydraulikventils, ab.
-
Erfindungsgemäß wird der sich an dem jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 ausbildende Ist-Schlupf überwacht und mit dem Soll-Schlupf verglichen. Abhängig von einer Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf wird das Kennfeld, in Abhängigkeit dessen für das jeweilige erste Schaltelement des Getriebes 5 zur Ausführung eines Gangwechsels der Schaltelementdruck bestimmt wird, adaptiert. Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei dem jeweiligen ersten Schaltelement um dasjenige Schaltelement, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang des auszuführenden Gangwechsels geschlossen ist und welches vor Ausführung des eigentlichen Gangwechsels über den Schaltelementdruck in den Soll-Schlupf überführt werden soll.
-
Dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf am jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 infolge des über das Kennfeld ermittelten Schaltelementdrucks ist, wird zur Adaption des Kennfelds der vom Systemdruck abhängige Schaltelementdruck über einen Offsetwert erhöht. Dann hingegen, wenn der Ist-Schlupf größer als der Soll-Schlupf ist, wird zur Adaption des Kennfelds über einen Offsetwert der vom Systemdruck abhängige Schaltelementdruck reduziert.
-
Über den Offsetwert wird demnach das jeweilige Kennfeld, welches für das jeweilige erste Schaltelement die sogenannte Zulaufdruckabhängigkeit abbildet, adaptiert.
-
So kann ein jeweiliges erstes Schaltelement vor Ausführung eines Gangwechsels, wobei das jeweilige erste Schaltelement sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang jeweils geschlossen ist, zuverlässiger in den Soll-Schlupf gebracht werden.
-
Es ist möglich, dass die Adaption nur dann ausgeführt wird, wenn der Betrag der Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf am jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 größer als ein Grenzwert ist. Bei kleineren Abweichungen zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf, die kleiner als der jeweilige Grenzwert sind, erfolgt dann keine Adaption des Kennfelds.
-
Der Ist-Schlupf am jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 wird vorzugsweise abhängig vom Ist-Moment und Soll-Moment an der elektrischen Maschine 3 ermittelt. So kann abhängig vom Ist-Moment und Soll-Moment der Ist-Schlupf entweder berechnet oder kennfeldabhängig ermittelt werden.
-
Insbesondere kommt das Verfahren bei einem Hybridfahrzeug gemäß 1 zum Einsatz. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei einem vollelektrischen Fahrzeug gemäß 2 verwendet werden.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät eines Fahrzeugs, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren automatisch auszuführen. Bei diesem Steuergerät handelt es sich insbesondere um das Getriebesteuergerät 10. Das Getriebesteuergerät 10 ist als elektrisches oder elektronisches Steuergerät ausgeführt und verfügt sowohl über hardwareseitige Mittel als auch über softwareseitige Mittel zur Ausführung des Verfahrens. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit dem EM-Steuergerät 10, welches das Ist-Moment und das Soll-Moment an der elektrischen Maschine 3 bereitstellt. Ferner zählen zu den hardwareseitigen Mitteln ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung.
-
Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine, die im Steuergerät 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert sind.
-
Das Steuergerät ist eingerichtet, zur Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang, ein jeweiliges erstes Schaltelement des Getriebes 5, welches sowohl im Ist-Gang als auch im Ziel-Gang jeweils geschlossen ist, mit einem von dem Systemdruck des Getriebes 5 abhängigen Schaltelementdruck anzusteuern, um an dem jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 den Soll-Schlupf bereitzustellen. Ferner ist das Steuergerät 10 eingerichtet, nachfolgend ein jeweiliges im Ist-Gang geschlossenes zweites Schaltelement für den Ziel-Gang zum Öffnen und ein jeweiliges im Ist-Gang geöffnetes drittes Schaltelement für den Ziel-Gang zum Schließen anzusteuern. Ferner ist das Steuergerät eingerichtet, einen sich an dem jeweiligen ersten Schaltelement des Getriebes 5 ausbildenden Ist-Schlupf mit dem Soll-Schlupf zu vergleichen. Abhängig von der Abweichung zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf ist das Steuergerät eingerichtet, ein im Steuergerät implementierte Kennfeld, in Abhängigkeit dessen für das jeweilige erste Schaltelement zur Ausführung des Gangwechsels der Schaltelementdruck zur Bereitstellung des Soll-Schlupfs bestimmt wird, zu adaptieren.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Trennkupplung
- 5
- Getriebe
- 6
- Abtrieb
- 7
- erstes Schaltelement
- 8
- zweites Schaltelement
- 9
- drittes Schaltelement
- 10
- Getriebe-Steuergerät
- 11
- VM-Steuergerät
- 12
- EM-Maschine
- 13
- Hybridsteuergerät
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10248179 A1 [0008]
- DE 102014214876 A1 [0009]
