DE10290843B4

DE10290843B4 - Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges mit dem ein Einkuppelvorgang bei einem Gangwechsel durchgeführt wird

Info

Publication number: DE10290843B4
Application number: DE10290843.5T
Authority: DE
Inventors: Georg Schneider; Jürgen Gerhart; Martin Zimmermann; Johannes Moosheimer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2022-03-05
Also published as: ITMI20020479A1; WO2002070923A3; KR20030080059A; DE10290843D2; BR0207934A; ITMI20020479A0; WO2002070923A2; AU2002252955A1; FR2822111A1; FR2822111B1; DE10209512A1

Abstract

Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeuges, mit dem ein Einkuppelvorgang bei einem Gangwechsel durchgeführt wird, wobei bei dem Einkuppelvorgang ein geeigneter Momenteneingriff bei dem Motormoment und bei dem Kupplungsmoment des Fahrzeuges durchgeführt wird, wobei der Verlauf des Kupplungsmomentes unabhängig von einem Motor-Istmoment vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein sprungförmiger Verlauf des vollen Kupplungsmindestmomentes vorgegeben wird und eine Sollwertvorgabe des Motors von einer Drehzahlsteuerung auf eine Momentensteuerung umgeschaltet wird, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle des Fahrzeuges eine maximale vorbestimmte Schlupfschwelle unterschreitet und der Gang erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit dem ein Einkuppelvorgang bei einem Gangwechsel durchgeführt wird.
Aus der Fahrzeugtechnik sind automatisierte Getriebe bekannt, wodurch insgesamt eine Automatisierung des Antriebstranges eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ermöglicht wird. Es ist auch bekannt, das automatisierte Kupplungen in einem Getriebe eingesetzt werden. Bei dem bekannten Verfahren zum Steuern und/oder Regeln des automatisierten Getriebes wird insbesondere ein Einkuppelvorgang bei einem gewünschten Gangwechsel automatisiert.
Die DE 199 63 678 A1 sowie die DE 197 09 417 A1 offenbaren Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit dem ein Einkuppelvorgang bei einem Gangwechsel durchgeführt wird. Die DE 697 19 684 T2 , die DE 198 15 259 A1 und die DE 196 22 572 A1 offenbaren Getriebe beziehungsweise Kupplungssteuer- und/oder Regelungsverfahren.
Es hat sich gezeigt, dass bei den bekannten Verfahren zum Steuern und/oder Regeln des automatisierten Getriebes relativ lange Einkuppelzeiten beim Gangwechsel vorliegen, wodurch auch der Komfort beim Gangwechsel leidet. Beispielsweise werden die Schlupfphasen insbesondere bei Schubrückschaltungen vom Fahrer als zu lange empfunden. Dies wirkt sich besonders dann störend aus, wenn unmittelbar auf die Schubrückschaltung ein Tip-in folgt. Bei dieser Situation ist der Motor nicht ausreichend an den Antriebsstrang angebunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln des automatisierten Getriebes zu schaffen, welches insbesondere hinsichtlich Geschwindigkeitsaspekten weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Demgemäß wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein geeigneter Momenteneingriff durchgeführt, um den Einkuppelvorgang beim Gangwechsel zu optimieren. Dabei kann der Verlauf des Motormoments, der Verlauf des Kupplungsmomentes und der Verlauf der Motordrehzahl beeinflusst werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dies z. B. dadurch erreicht werden, dass das Motormoment während des Gangwechsels geeignet vorgegeben wird. Beispielsweise kann das Motormoment zu Beginn des Gangwechsels rechtzeitig beim Auskuppeln abgebaut und nach Ende des Gangwechsels gleichzeitig mit dem Einkuppelvorgang wieder aufgebaut werden.
Beim Einsatz von automatisierten Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen mit sogenanntem E-Gas besteht z. B. die Möglichkeit, dass das Motormoment während des Gangwechsels derart vorgegeben wird, dass der Fahrer den Fuß nicht vom Gas nehmen muß. Dies ist insbesondere bei Zugschaltungen sehr vorteilhaft und bewirkt einen komfortablen und schnellen Gangwechsel.
Vorzugsweise kann bei Zugschaltvorgängen der Momenteneingriff bei dem Motormoment durchgeführt werden. Selbstverständlich kann der Momenteneingriff auch bei anderen Arten von Schaltvorgängen vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Momenteneingriff der Verlauf des Motormoments wenigstens einen Abschnitt aufweist. Beispielsweise kann der Verlauf des Motormoments beim Einkuppelvorgang mittels einer Geraden mit variabler Steigung vorgegeben werden. Da der Motor der Vorgabe zu Beginn nur langsam folgt, kann die Gerade bei einem relativ hohen Startwert begonnen werden, um somit die Motorsteuerung zu einem schnellen Einstieg zu zwingen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verlauf des Motormomentes in zwei Abschnitte unterschiedlicher Steigung und/oder unterschiedlicher Kurvenform zerlegt wird. Damit können die Forderungen nach einem schnellen Anstieg des Motormomentes zu Beginn des Einkuppelvorganges und nach einem sanfteren Anstieg im weiteren Verlauf des Motormomentes erfüllt werden. In vorteilhafter Weise kann dabei ein Sprung in dem Verlauf des Motormomentes vermieden werden, welches z. B. den Verbrauch und die Emission des Motors positiv beeinflusst. Darüber hinaus besteht bei der Zerlegung des Verlaufs des Motormomentes in mehrere Abschnitte eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Erreichen eines komfortablen Motormomentenaufbaus mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass der Verlauf des Motormomentes in zwei Abschnitte zergliedert wird, wobei z.B. eine e-Funktion mit einer rampenförmigen Funktion kombiniert werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Verlauf des Motormomentes durch eine e-Funktion und eine Gerade mit einer Mindeststeigung vorgegeben wird. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Verläufe des Motormomentes möglich. Beispielsweise kann der Verlauf des Motormomentes auch in mehr als zwei Abschnitte zerlegt werden, sodass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Einkuppelvorgang hinsichtlich des Komforts und der Geschwindigkeit weiter optimiert wird.
Die Erfindung sieht vor, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Kupplungsmoment unabhängig vom Motor-Istmoment vorgegeben wird. Es können verschiedene Strategien verfolgt werden, um die Angleichung von der Kurbelwellen- und der Getriebeeingangswellen-Drehzahl zu erreichen. Beispielsweise kann eine Drehzahlangleichung insbesondere bei Rückschaltungen durch Erhöhung der Motorleistung zur Drehzahlanhebung und insbesondere bei Hochschaltungen durch Erhöhung des negativen Kurbelwellenmoments zur Verstärkung der Verzögerung erreicht werden.
Gemäß der Erfindung wird eine sprungförmige Vorgabe des vollen Kupplungsmindestmomentes und eine Umschaltung der Sollwertvorgabe des Motors von der Drehzahlauf die Momentensteuerung vorgesehen. Dies wird dann durchgeführt, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle eine vorbestimmte maximale Schlupfschwelle unterschreitet und der jeweilige Gang erkannt wird. Die genannten Maßnahmen können sowohl alternativ als auch beliebig miteinander kombiniert werden. Selbstverständlich können auch andere Bedingungen bei der vorgenannten Strategie des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.
Bei Erkennung des Ganges kann von der Drehzahlsteuerung des Motors (z.B. Kurbelwellenmoment = 0 Nm) auf die Momentensteuerung umgeschaltet werden. Unabhängig vom niedrigeren motormomentenabhängigen und schlupfabhängigen Kupplungsmoment kann die Kupplung bis auf ein Mindestmoment geschlossen werden. Bevor eine erneute Differenzdrehzahl zwischen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle bei Übergang des Motors auf ein positives oder ein negatives Motormoment an der Kupplung auftreten kann, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Motor fest an den Antriebsstrang angebunden. Je nachdem wie der Gradient beim Abbau des Motormomentes gewählt wird, kann sich im weiteren Verlauf der Gradient der Verzögerung des Fahrzeugs deutlich erhöhen. Diese Reaktion wird insbesondere bei sportlichen Fahrern gewünscht. Die Motormomentenvorgabe kann durch die Getriebesteuerung des automatisierten Getriebes beendet werden, wenn z. B. die Momentenvorgabe einem Fahrerwunschmoment entspricht. Selbstverständlich können dabei auch andere geeignete Größen berücksichtigt werden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer anderen Strategie die Steuerung des Motors über die Solldrehzahlvorgabe beibehalten wird und/oder eine sprungförmige Vorgabe eines Mindestmomentes an der Kupplung vorgesehen ist. Dies wird insbesondere dann realisiert, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle eine vorbestimmte maximale Schlupfschwelle unterschreitet und der Gang erkannt wird. Die genannten Maßnahmen können sowohl alternativ als auch beliebig miteinander kombiniert werden. Selbstverständlich können auch andere Bedingungen bei der vorgenannten Strategie des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.
Es ist denkbar, dass die Motorsolldrehzahl entsprechend einer sich ändernden Istdrehzahl der Getriebeeingangswelle nachgeführt wird.
Auch kann nach Erreichen des Zielkupplungsmoments auf eine Momentenvorgabe umgestellt werden und das Motormoment z. B. linear oder parabelförmig oder dergleichen auf das Fahrerwunschmoment abgestimmt werden. Das Kupplungszielmoment kann beispielsweise dem Kupplungsmindestmoment, einem Schleppmoment oder einem Vielfachen bzw. Bruchteil dieser Momente entsprechen. Das Motormoment kann z. B. bei Zugschaltungen auf das Fahrerwunschmoment beliebig aufgebaut werden und z. B. bei Schubschaltungen beliebig auf das Fahrerwunschmoment abgebaut werden. Die Momentenvorgabe kann durch die Getriebesteuerung z.B. bei Erreichen des Fahrerwunschmomentes wieder beendet werden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass als weitere Strategie ein Schließen der Kupplung nach dem Erkennen von Neutral bis auf ein Kupplungsmindestmoment durchgeführt wird und/oder eine Steuerung der Motordrehzahl über die Solldrehzahlvorgabe auf eine Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl vorgesehen wird und/oder ein sprungförmiger Verlauf eines Kupplungsmindestmomentes unter Beibehaltung der Drehzahlvorgabe für den Motor vorgegeben wird. Dies wird insbesondere dann angewendet, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle eine maximale Schlupfschwelle unterschreitet und der Gang erkannt wird. Die genannten Maßnahmen können sowohl alternativ als auch beliebig miteinander kombiniert werden. Selbstverständlich können auch andere Bedingungen bei der vorgenannten Strategie des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden.
Abweichend von der vorgenannten Strategie kann die Kupplung auch bereits bei Neutral bis auf ein Minimalmoment werden, welches z. B. als Tastpunkt oder kleinem Tastmoment vorgesehen ist. Somit kann die Getriebeeingangswelle nicht nur durch die Synchronisierung, sondern auch durch den Motor auf eine gewünschte Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl gebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass bei der Synchronisierung sowohl die Synchronarbeit als auch die Synchronisierungszeit verringert wird, wobei die Schaltgeschwindigkeit jedoch in vorteilhafter Weise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht wird.
Um beim vorzeitigen Schließen der Kupplung einen höheren Verschleiß insbesondere bei der Kupplung zu verhindern, welcher z. B. durch Regelabweichung zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl herrühren kann, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Kupplung vor Erreichen der Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl vollständig oder auch teilweise wieder geöffnet wird, sodass die Restsynchronisierungsarbeit vollständig oder zumindest mehrheitlich durch die Getriebesynchronisierung erbracht werden kann.
Es ist auch denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Einkuppelvorganges das Kupplungsmoment in Abhängigkeit des Motor-Istmomentes und/oder des aktuellen Schlupfs sowie weiteren schaltungstypabhängigen Parametern eingestellt wird. Die schaltungstypabhängigen Parameter dienen zur Unterscheidung zwischen Hoch-, Rück-, Schub- und Zugschaltungen. Das Motor-Istmoment kann über eine Vorgabe des Motorsollmomentes durch die Getriebesteuerung beeinflußt werden, sodass ein möglichst harmonisches ruckfreies Verschleifen von Motordrehzahl und Getriebedrehzahl beim Übergang der Kupplung vom Gleit- zum Haftzustand erreicht wird.
Bei dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges kann z. B. die Solldrehzahl und/oder das Sollmoment vorgegeben werden. Nach der Drehzahlanhebung des Motors auf die Getriebeeingangsdrehzahl kann mit der Erkennung des Gangs auf eine Motorsollmomentensteuerung während des Aufbaus des Momentes umgeschaltet werden. Beispielsweise bei einer Schubschaltung kann das Motormoment auf das Schubmoment abfallen. Nach dem zuvor kein Schlupf an der Kupplung vorlag, kann sich durch das Motorschleppmoment der Schlupf an der Kupplung wieder erhöhen, weil die Kupplung langsam motormoment- und schlupfabhängig geschlossen wird. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere bei allen Fahrzeugen mit einem Stufengetriebe eingesetzt werden, bei denen die Motordrehzahl während einer Schaltung angehoben bzw. abgesenkt wird. Wenn bei diesen Fahrzeugen keine Motordrehzahlschnittstelle zur Verfügung steht, kann auch alternativ eine Drehzahlanhebung bzw. -absenkung grundsätzlich auch durch Vorgabe von positiven bzw. negativen Antriebsmomenten erreicht werden. Es ist auch möglich, dass diese Maßnahmen miteinander kombiniert werden. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Fahrzeugen mit anderen Getriebesystemen eingesetzt werden.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Einkuppelvorgang bei einem gewünschten Gangwechsel verzögert wird, d. h. die Kupplung kann z. B. gemäß einer rampenförmigen Funktion geschlossen werden, sobald z. B. die Motordrehzahl größer als die Getriebeeingangsdrehzahl ist. Dies kann insbesondere bei Zugrückschaltungen vorgesehen sein. Der Anstieg kann über eine Globalsteuerung beispielsweise mit den Faktoren K₁₁ und K₂₂ durchgeführt werden. Das Kupplungssollmoment kann dabei vorzugsweise mit der folgenden Gleichung bestimmt werden: $M_{Rsoll} = K_{11} * K_{1} * (M_{MOT}) + K_{22} * K_{3} * Schlupfanteil$
mit

K₁₁, K₁, K₂₂, K₃ = Faktoren der Globalsteuerung
M_Rsoll = Kupplungssollmoment
M_MOT = Motormoment

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Aufbau des Kupplungsmoments sowohl über die Faktoren K₁₁ und/oder K₂₂ durchgeführt als auch direkt z. B. gradientenbegrenzt wird. Dabei ist es das Ziel, dass das Kupplungsmoment zunächst möglichst schnell aufgebaut wird, wobei am Ende des Momentenaufbaus jedoch der Gradient des Kupplungsmoments nicht zu hoch gewählt wird, um damit keine Unstetigkeit im Verlauf des Kupplungs-Istmomentes entstehen zu lassen.
Dies kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung durch einen Aufbau des Kupplungssollmomentes erreicht werden, welcher z.B. im wesentlichen einer e-Funktion folgt. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau zunächst sprungartig und am Ende vor Erreichen des maximalen Wertes relativ mäßig erfolgt. Somit wird das Kupplungsmoment schnell aufgebaut und eine Unstetigkeit im Verlauf des Kupplungsmomentes vermieden.
Eine andere Weiterbildung kann vorsehen, dass das Kupplungsmoment gemäß einer rampenförmigen Funktion aufgebaut wird und/oder mit einem geeigneten Offset kombiniert wird. Der Offset kann z. B. konstant, gangabhängig, pedalwertabhängig, pedalwertgradientenabhängig, motordrehzahlabhängig, getriebedrehzahlabhängig und/oder abhängig vom Gradienten der Motordrehzahl gewählt werden. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Größen verwendbar, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Offset beeinflussen können.
Es ist auch denkbar, dass verschiedene Funktionen bei dem Aufbau des Kupplungssollmomentes miteinander kombiniert werden. Dies kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass z. B. zwei rampenförmige Funktionen mit unterschiedlicher Steigung als vorgegebener Verlauf des Kupplungssollmomentes vorgesehen werden. Der Übergang zwischen diesen beiden Funktionen kann z. B. dann erfolgen, wenn das Kupplungsmoment größer ist als das Motormoment. Selbstverständlich sind auch andere Bedingungen bei dieser Ausgestaltung der Erfindung einsetzbar. Die Steigungen der rampenförmigen Funktionen können z. B. konstant oder auch abhängig von einem oder auch von mehreren der oben genannten Signale bzw. Eingangsgrößen sein. Selbstverständlich können auch hier wieder andere Parameter als die bisher genannten verwendet werden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass beim Aufbau des Kupplungsmomentes ein verfrühtes Einkuppeln durchgeführt wird, d. h. bevor die Motordrehzahl die Getriebedrehzahl übersteigt und der Synchronpunkt erreicht wird. Man kann beispielsweise aufgrund von Ganginformationen feststellen, ob es sich um eine Hoch- oder Rückschaltung handelt. Beispielsweise kann bei sehr starken Zugrückschaltungen (z. B. Vollastschaltungen) diese Information in Abhängigkeit des Pedalwertes, des Pedalwertgradienten, der Motordrehzahl und/oder des Motordrehzahlgradienten verwendet werden, um mit dem Aufbau des Kupplungsmomentes zu beginnen, sobald der Gang eingelegt ist und das Pedal betätigt wird. In vorteilhafter Weise kann man dabei das Einkuppeln bzw. den Einkuppelvorgang komfortabler gestalten. Vorzugsweise wird dabei die Kupplung zunächst nur soweit geschlossen, dass der Motor beschleunigt und der Synchronpunkt erreicht werden kann. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Kupplungssollmoment beim Synchronpunkt zunächst mit einer Rampe mit geringer Steigung und nach Erreichen des Synchronpunktes mit einer Rampe mit größerer Steigung aufgebaut wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Aufbau des Kupplungsmomentes in Abhängigkeit vom Schlupf vorgegeben wird. Insbesondere kann dabei die Steigung des Verlaufes des Kupplungsmomentes entsprechend verändert werden. Es ist z. B. möglich, dass der Aufbau des Kupplungsmomentes beginnt, wenn ein vorbestimmter negativer Schlupf vor dem Synchronpunkt erreicht wird. Des weiteren ist es denkbar, dass der Aufbau des Kupplungsmomentes beschleunigt wird, wenn nach dem Synchronpunkt eine vorbestimmte positive Schlupfgrenze überschritten wird. Selbstverständlich können auch geeignete Kombinationen der genannten Möglichkeiten zum Aufbau des Kupplungsmomentes verwendet werden, um das erfindungsgemäße Verfahren weiter zu optimieren.
Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl bei allen automatisierten Schaltgetrieben als auch bei automatisierten Kupplungen mit einem elektronischen Kupplungsmanagement eingesetzt werden.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Momenteneingriff sowohl das Kupplungsmoment als auch das Motormoment bei dem Einkuppelvorgang während eines Gangwechsels vorgibt. Durch eine geeignete Koordination von dem Kupplungsmomenten- und dem Motormomentenaufbau beim Einkuppelvorgang kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Komfort verbessert und die Geschwindigkeit beim Gangwechsel weiter erhöht werden.
Bei Gangwechseln kann vorteilhafterweise durch den Wiederaufbau des Motor- und des Kupplungsmoments die Unterbrechung der Kraftübertragung beendet werden und die Drehzahldifferenz zwischen der Motor- und der Getriebedrehzahl abgebaut werden. Dies bedeutet, dass dabei auch der Schlupf abgebaut wird. Es ist zu beachten, dass beim Erreichen einer Drehzahlgleichheit die Gradienten von der Motor- und der Getriebedrehzahl möglichst gleich groß sein sollten, um einen Ruck beim Übergang vom Gleit- zum Haftzustand bei der Kupplung zu minimieren. Darüber hinaus sollte das Kupplungsmoment größer sein als das Motormoment, um den Haftzustand erreichen zu können. Da für die Fahrzeugbeschleunigung während der Schlupfphase nur das Kupplungsmoment verantwortlich ist, kann der Verlauf des Kupplungsmomentes daher möglichst stetig bzw. glatt sein und Unstetigkeiten in vorteilhafter Weise vermieden werden. Bei Fahrzeugen mit E-Gas könnte zusätzlich das Motormoment an das von dem Fahrer gewünschte Moment herangeführt werden.
Es ist denkbar, dass das Kupplungsmoment und das Motormoment getrennt voneinander angesteuert werden, wie dies z. B. beim elektronischen Kupplungsmanagement vorgesehen ist. Dort wird nur das Kupplungsmoment als Stellgröße zum Erreichen eines optimalen Einkuppelvorganges verwendet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sowohl das Kupplungsmoment als auch das Motormoment als Stellgrößen eingesetzt sind. Dies kann z. B. durch eine Mehrgrößenregelung vorgesehen werden. Durch eine z. B. gleichzeitige Vorgabe eines gewünschten Schlupfwertes und/oder eines gewünschten Motormomentes und/oder eines Kupplungsmomentes kann der Einkuppelvorgang bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter optimiert werden.
Demnach kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung eine Schlupfregelung mit einer Momentenregelung kombiniert werden. Selbstverständlich können auch die vorgenannten Regelungsarten separat eingesetzt werden oder auch mit anderen geeigneten Regelungen verbunden bzw. kombiniert werden.
Bei einer gezielten miteinander verknüpften Auslegung der beiden Regelkreise (Schlupfregelung und Momentenregelung) können sehr komfortable und schnelle Einkuppelvorgänge realisiert werden. Dabei sind in vorteilhafter Weise nur wenige Parameter abzustimmen, wodurch der Programmieraufwand und die Rechenzeit der Steuergeräte des Fahrzeuges minimiert wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Zeichnung. Es zeigen:

1 verschiedene Verläufe eines vorgegebenen Motormoments über die Zeit,
2 Verläufe der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl sowie des Kupplungssollmomentes während eines Einkuppelvorganges gemäß einer ersten Einkuppelstrategie,
3 Verläufe der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl sowie des Kupplungssollmomentes während eines Einkuppelvorganges gemäß einer zweiten Einkuppelstrategie,
4 Verläufe der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl sowie des Kupplungssollmomentes während eines Einkuppelvorganges gemäß einer dritten Einkuppelstrategie,
5 Verläufe der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl sowie des Kupplungssollmomentes während eines Einkuppelvorganges gemäß einer vierten Einkuppelstrategie und
6 Verläufe verschiedener Motor- und Getriebekenngrößen bei der Simulation eines Einkuppelvorganges.

In 1 sind verschiedene Verläufe des Motormoments während eines Einkuppelvorganges dargestellt. Der Verlauf 1 zeigt das vorgegebene Motormoment, bei dem eine sprungförmige Funktion mit einer rampenförmigen Funktion kombiniert wird. Bei diesem Verlauf 1 ist das vorgegebene Motormoment in zwei Abschnitte zerlegt, wobei die Sprungfunktion vorgesehen ist, um das Motormoment zu Beginn auf 20 Nm aufzubauen. Danach wird das Motormoment mit der Rampenfunktion bis auf einen Endwert erhöht, der bei etwa 60 Nm liegt.
Der Verlauf 2 zeigt das vorgegebene Motormoment, wobei der Verlauf 2 wieder in zwei Abschnitte zerlegt wird. Bei dem ersten Abschnitt wird der Verlauf des Motormoments durch eine e-Funktion beeinflusst. Ab einem Wert von etwa 20 Nm des Motormoments schließt sich daran eine rampenförmige Funktion als zweiter Abschnitt an. Die rampenförmige Funktion erhöht das Motormoment auf einen Höchstwert von 60 Nm.
Der Verlauf 3 zeigt das vorgegebene Motormoment, welcher ebenfalls in zwei Abschnitte zerlegt wird. Zunächst wird das Motormoment durch eine e-Funktion beeinflusst und endet dann mit einer Mindeststeigung bei einen maximalen Wert des Motormoments von 60 Nm.
In den 2 bis 5 sind jeweils die Verläufe der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl sowie des Kupplungssollmomentes während eines Einkuppelvorganges gemäß verschiedener Einkuppelstrategien dargestellt.
Der Verlauf 4 stellt bei den 2 bis 5 jeweils die Motoristdrehzahl und der Verlauf 5 jeweils die Motorsolldrehzahl während eines Einkuppelvorganges dar.
Der Verlauf 6 des Kupplungssollmomentes entspricht einer Einkuppelstrategie mit rampenförmiger Funktion. Der Verlauf 7 des Kupplungssollmomentes folgt im wesentlichen einer e-Funktion. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau zunächst sprungartig ist und am Ende des Einkuppelvorganges, also vor Erreichen des Maximalwertes, relativ sanft ausläuft. Somit wird das Kupplungsmoment schnell aufgebaut und Unstetigkeiten im Verlauf jedoch vermieden.
In 3 ist wieder der rampenförmige Verlauf 6 des Kupplungssollmomentes dargestellt. Der Verlauf 8 des Kupplungssollmomentes folgt einer rampenförmigen Funktion, welche mit einem Offset kombiniert wird. Dieser Offset kann, wie in 3 dargestellt, konstant gewählt werden. Es ist aber auch möglich, dass er von geeigneten Signalen abhängig ist.
In 4 ist der Verlauf 9 des Kupplungssollmomentes dargestellt, bei dem zwei rampenförmige Funktionen miteinander kombiniert werden, welche unterschiedliche Steigung aufweisen. Des weiteren ist der Verlauf 10 des Motormomentes dargestellt. Der Übergang zwischen den beiden rampenförmigen Funktionen des Verlaufes 9 des Kupplungssollmomentes erfolgt in 4, wenn das Kupplungsmoment größer als das Motormoment wird. Die Steigungen der rampenförmigen Funktion sind in 4 konstant gewählt. Selbstverständlich können sie aber auch von einem oder mehrere Signalen abhängig sein.
In 5 sind wieder zwei Diagramme dargestellt, wobei in einem ersten Diagramm die Verläufe 4,5 der Motoristdrehzahl und der Motorsolldrehzahl über die Zeit und in dem zweiten Diagramm die Verläufe 11,12 der Kupplungssollmomente verschiedener Einkuppelstrategien dargestellt sind. Aus 5 wird deutlich, dass die Verläufe 11, 12 des Kupplungssollmomentes in Abhängigkeit vom Schlupf dargestellt sind, welcher in dem oberen Diagramm angedeutet ist.
Bei dem Verlauf 11 des Kupplungssollmomentes wird mit dem Aufbau des Kupplungsmomentes begonnen, wenn vor dem Synchronzeitpunkt 13 ein bestimmter negativer Schlupf Δn1 erreicht ist. Bei dem Verlauf 12 des Kupplungssollmomentes wird der Aufbau des Kupplungsmomentes nach dem Synchronpunkt 13 beschleunigt, wenn nach dem Synchronpunkt 13 ein vorbestimmter positiver Schlupf Δn2 vorliegt.
In 6 ist mit Hilfe von mehreren Diagrammen eine Simulation eines Einkuppelvorganges dargestellt. Dabei werden in dem ersten Diagramm 101 der Sollschlupf dn_soll und der Istschlupf dnist über die Zeit dargestellt. Dies stellt die Schlupfregelung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dar.
In dem zweiten Diagramm 102 ist eine Motormomentenregelung des erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt, bei der das Fahrerwunschmoment Mmot_soll und das Istmotormoment Mmot_ist über die Zeit dargestellt sind.
In dem Diagramm 103 sind die Drehzahlen während des Einkuppelvorganges dargestellt. Dabei ist die Motordrehzahl mit n_mot und die Getriebedrehzahl mit n_get bezeichnet und über die Zeit dargestellt.
In dem vierten Diagramm 104 sind die Drehmomente während eines Einkuppelvorganges dargestellt. In diesem Diagramm ist das Reibmoment einer Kupplung mit M_R und das Istmotormoment mit Mmot_ist bezeichnet und über die Zeit dargestellt.
Bei der Simulation des Einkuppelvorganges nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Kombination von Schlupfregelung und Momentenregelung ein Anfangsschlupf von 500 Umdrehungen pro Minute abgebaut und ein Fahrerwunschmoment von 50 Nm aufgebaut, wie dies auch aus den ersten beiden Diagrammen ersichtlich
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeuges, mit dem ein Einkuppelvorgang bei einem Gangwechsel durchgeführt wird, wobei bei dem Einkuppelvorgang ein geeigneter Momenteneingriff bei dem Motormoment und bei dem Kupplungsmoment des Fahrzeuges durchgeführt wird, wobei der Verlauf des Kupplungsmomentes unabhängig von einem Motor-Istmoment vorgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein sprungförmiger Verlauf des vollen Kupplungsmindestmomentes vorgegeben wird und eine Sollwertvorgabe des Motors von einer Drehzahlsteuerung auf eine Momentensteuerung umgeschaltet wird, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle des Fahrzeuges eine maximale vorbestimmte Schlupfschwelle unterschreitet und der Gang erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment während eines Gangwechsels abgebaut wird und gleichzeitig mit dem Einkuppelvorgang wieder aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Momenteneingriff bei Kraftfahrzeugen mit E-Gas vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Momenteneingriff bei beliebigen Hoch- oder Rückschaltvorgängen im Zug- oder Schubbetrieb vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlauf des Motormomentes während des Einkuppelvorganges wenigstens ein vorbestimmter Abschnitt vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Motormomentes mittels einer Geraden mit variabler Steigung vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Verlauf des Motormomentes in wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung und/oder unterschiedlichen Kurvenformen zerlegt wird, wobei die Anforderung einen möglichst schnellen Anstieg des Motormoments zu Beginn des Einkuppelvorganges und einem sanfteren Anstieg im weiteren Verlauf berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem vorgegebenen Verlauf des Motormomentes ein Momentensprung vermieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebener Verlauf des Motormomentes zunächst eine e-Funktion und danach eine sich anschließende Rampenfunktion verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem vorgegebenen Verlauf des Motormomentes zunächst eine e-Funktion und danach eine Gerade mit einer Mindeststeigung verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem vorgegebenen Verlauf des Motormomentes mehrere Abschnitte mit jeweils unterschiedlichen Funktionen geeignet miteinander kombiniert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erkennung des Ganges von der Drehzahlsteuerung des Motors auf die Momentensteuerung umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung unabhängig vom niedrigeren motormomentabhängigen und schlupfabhängigen Kupplungsmoment bis auf ein Kupplungsmindestmoment geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung des Motors eine Motorsolldrehzahlvorgabe beibehalten wird und/oder ein sprungförmiger Verlauf des Kupplungsmindestmomentes vorgegeben wird, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle eine maximale vorbestimmte Schlupfschwelle unterschreitet und/oder der Gang erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsolldrehzahl entsprechend einer sich ändernden Istdrehzahl der Getriebeeingangswelle nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen eines Zielkupplungsmomentes auf eine Momentenvorgabe umgestellt wird und das Motormoment linear und/oder parabelförmig auf ein Fahrerwunschmoment auf- bzw. abgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Zielkupplungsmoment das Kupplungsmindestmoment, ein Schleppmoment und/oder ein Teil dieser Momente gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung nach Erkennung von Neutral bis auf das Kupplungsmindestmoment geschlossen wird, dass die Motordrehzahl über eine Solldrehzahlvorgabe auf eine Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl angesteuert wird und/oder dass ein sprungförmiger Verlauf des Kupplungsmindestmomentes unter Beibehaltung der Drehzahlvorgabe für den Motor vorgegeben wird, wenn der Schlupf zwischen der Getriebeeingangswelle und der Kurbelwelle eine maximale vorbestimmte Schlupfschwelle unterschreitet und/oder der Gang erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei Neutral die Kupplung bis auf ein Minimalmoment geschlossen wird, so dass die Getriebeeingangswelle synchronisiert wird und durch den Motor auf eine Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung vor Erreichen der Getriebeeingangswellen-Zieldrehzahl vollständig oder teilweise wieder geöffnet wird, so dass eine Restsynchronisierungsarbeit im Wesentlichen durch die Getriebesynchronisierung erbracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Momenteneingriff bei dem Kupplungsmoment bei jedem Fahrzeug mit einem Stufengetriebe eingesetzt wird, wobei eine Motordrehzahlschnittstelle und/oder eine Vorgabe von positiven bzw. negativen Antriebsmomenten verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Kupplungsmomentes derart beeinflusst wird, dass die Ansteuerung der Kupplung verzögert wird, sodass die Kupplung mittels einer Rampenfunktion geschlossen wird, sobald die Motordrehzahl größer als die Getriebeeingangsdrehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Motordrehzahl über eine Globalsteuerung zumindest mit den Faktoren K₁₁ und/oder K₂₂ durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssollmoment bei der Globalsteuerung nach folgender Gleichung berechnet wird: $M_{Rsoll} = K_{11} * K_{1} * (M_{MOT}) + k_{22} {*K}_{3} * Schlupfanteil$
mit K₁₁, K₁, K₂₂, K₃ = Faktoren der Globalsteuerung M_Rsoll = Kupplungssollmoment MMOT = Motormoment
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der verzögerte Einkuppelvorgang vorzugsweise bei Zugrückschaltungen eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssollmoment möglichst schnell aufgebaut wird, wobei am Ende des Aufbaus des Kupplungsmomentes der Gradient begrenzt wird, sodass keine Unstetigkeit im Verlauf des Kupplungsmomentes entsteht.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlauf des Kupplungssollmomentes eine e-Funktion vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlauf des Kupplungssollmomentes eine rampenförmige Funktion vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die rampenförmige Funktion mit einem geeigneten Offset gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset konstant, gangabhängig, pedalwertabhängig, pedalwertgradientenabhängig, motordrehzahlabhängig, getriebedrehzahlabhängig und/oder motordrehzahlgradientenabhängig gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verlauf des Kupplungssollmomentes verschiedene Funktionen geeignet miteinander kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlauf des Kupplungssollmomentes wenigstens zwei rampenförmige Funktionen mit unterschiedlichen Steigungen vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der rampenförmigen Funktionen konstant oder abhängig von wenigstens einer geeigneten Eingangsgröße gewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Kupplungsmomentes derart gewählt wird, dass der Einkuppelvorgang begonnen wird, bevor die Motordrehzahl die Getriebedrehzahl übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zugrückschaltungen, bei Vollastschaltungen, in Abhängigkeit des Pedalwertes, des Pedalwertgradienten, der Motordrehzahl und/oder des Motordrehzahlgradienten mit dem Aufbau des Kupplungsmomentes begonnen wird, sobald der Gang eingelegt und das Pedal betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssollmoment bis zum Synchronpunkt einer langsamen Rampenfunktion und bei Erreichen des Synchronpunktes einer schnelleren Rampenfunktion folgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Verlaufes des Kupplungsmomentes in Abhängigkeit vom Schlupf gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Kupplungsmomentes begonnen wird, wenn vor dem Synchronpunkt ein vorbestimmter negativer Schlupf erreicht wird und/oder wenn nach dem Synchronpunkt eine vorbestimmte positive Schlupfgrenze überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Momenteneingriff bei dem Kupplungsmoment auch bei automatisierten Kupplungen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Momenteneingriff bei dem Verlauf des Kupplungsmomentes und bei dem Verlauf des Motormomentes beim Einkuppelvorgang während eines Gangwechsels derart durchgeführt wird, dass der Einkuppelvorgang bzw. der Gangwechsel in kürzester Zeit durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass bei Zugschaltungen durch den Wiederaufbau des Motor- und des Kupplungsmomentes die Zugkraftunterbrechung beendet und die Drehzahldifferenz zwischen dem Motor und dem Getriebe abgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment größer gewählt wird als das Motormoment, wenn die Motor- und die Getriebedrehzahl identisch sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen stetiger Verlauf des Kupplungsmoments vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass bei Fahrzeugen mit E-Gas der Verlauf des Motormoments an einen von dem Fahrer gewünschten Momentenverlauf herangeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Momenteneingriff das Kupplungssollmoment und/oder das Motorsollmoment als Stellgrößen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass zur Koordination des Kupplungssollmomentes und des Motorsollmomentes eine Mehrgrößenregelung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 45 oder 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlupfregelung und/oder eine Momentenregelung vorgesehen wird.