DE112010002949B4

DE112010002949B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes

Info

Publication number: DE112010002949B4
Application number: DE112010002949.0T
Authority: DE
Inventors: Erhard Hodrus; Jürgen Eich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: US8392083B2; DE112010002949A5; DE102010024941A1; WO2011006466A1; CN102483107B; KR20120046170A; KR101775173B1; CN102483107A; US20120109473A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung (K1,K2) mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem inaktiven Teilantriebsstrang folgende Schritte ausgeführt werden• Wechsel bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral• Ermitteln des Schleppmoments MSder Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P1 (130)• Schließen der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs bis zu einer vorgegebenen Position an der ein Kupplungsmoment übertragen wird und Ermitteln eines Gesamtmoments M der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P2 (140)• Ermitteln des Kupplungsmoments MKder Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs aus dem Schleppmoment MSsowie dem Gesamtmoment M als Summe aus Schleppmoment MSund Kupplungsmoment MK• Ermitteln der Tastpunktposition aus dem Absolutwert des ermittelten Kupplungsmoments MKsowie der Kupplungskennlinie der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs wobei die vorgegebene Position eine Position der Kupplung ist, die zwischen Kupplung geöffnet und der vor dem Zeitraum P1 (130) ermittelten Tastpunktposition liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.
In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend automatisierte, d.h. von einem Aktor betätigte Kupplungen eingesetzt. Die Stellung eines Betätigungsgliedes der Kupplung bzw. des Aktors wird dabei meistens mit Hilfe eines Inkrementzählers erfasst, der unmittelbar nur Informationen über gerade zurückgelegte Stellwege liefert, jedoch keine Informationen über die Absolutstellung des Betätigungsgliedes. Um die Absolutstellung herauszufinden, ist eine Referenzierung erforderlich, bei der eine vorbestimmte Betätigungsstellung der Kupplung von dem Aktor angefahren wird und der jeweilige Zählstand des Inkrementzählers ausgelesen wird.
Ein grundlegendes Problem solcher Inkrementalwegmessungen ist ihre Abhängigkeit von der genauen Ermittlung der Referenzstellung. Dieses Problem verschärft sich dadurch, dass bei Fahrzeugbetrieb grundsätzlich mit dem Eintreten von Fehlerereignissen gerechnet werden muss, die dazu führen können, dass die Absolutstellung des Kupplungsaktors bzw. des Betätigungsgliedes der Kupplung und damit auch das durch den Aktor eingestellte Kupplungsmoment in der elektronischen Steuereinrichtung nicht mehr bekannt sind. Daraus können sicherheitskritische Ereignisse resultieren, beispielsweise ein Anfahren ohne Fahrwunsch. Besonders sicherheitskritisch ist eine genaue Kenntnis der jeweiligen Betätigungsstellung der Kupplung bei einem Doppelkupplungsgetriebe, bei dem zwei Kupplungen in genau zueinander koordinierter Weise betätigt werden müssen. Derartige Doppelkupplungsgetriebe werden in Kraftfahrzeugen als Lastschaltgetriebe eingesetzt. Ein Lastschaltbetrieb kann erfolgen, da jeder Teilantriebsstrang für sich unabhängig vom zweiten Teilantriebsstrang betrieben werden kann. So kann in einem Teilantriebsstrang die Kupplung geschlossen sein und ein Gang eingelegt sein, mit dem das Fahrzeug betrieben wird. Während dieses Betriebs kann im zweiten Teilantriebsstrang ein Gang mit einer anderen Übersetzung eingelegt werden. Soll eine Schaltung erfolgen, wird die Kupplung des aktuell betriebenen Teilantriebsstrangs geöffnet, während die Kupplung des neu zu aktivierenden Teilantriebsstrangs geschlossen wird. Während eines derartigen - Überschneidungsphase oder Überschneidungsschaltung genannten - Vorgangs übertragen beide Kupplungen ein Moment auf ihre Teilantriebsstränge. Um ein Verspannen des Abtriebs infolge der unterschiedlichen Übersetzungen der in den beiden Teilantriebssträngen eingelegten Gänge zu vermeiden, darf die Summe der übertragbaren Momente an beiden Kupplungen das zu übertragende Moment (z.B. das Motormoment) nicht wesentlich übersteigen.
Die Kupplungstastpunkte werden bei der Inbetriebnahme bestimmt und dann während des Betriebs des Fahrzeuges bei Bedarf adaptiert.
Die Adaption der Kupplungsparameter, insbesondere der Tastpunkte, im Betrieb durch die Auswertung der Momente eines Triebstrangbeobachters ist in DE 10213946 A1 beschrieben.
In Dokument DE 10 2008 023 360 A1 wird beschrieben, den Tastpunkt damit zu ermitteln, dass die Eingangswelle der betrachteten Kupplung durch Schließen der Kupplung auf eine bestimmte Drehzahl gebracht wird, die dann nach dem Öffnen der Kupplung wieder abklingt. Beim erneuten Schließen der Kupplung kann dann der Drehzahlgradient ausgewertet werden. Zu dem Zeitpunkt, bei dem sich der Gradient signifikant ändert, fängt die Kupplung an Moment zu übertragen und die aktuelle Kupplungsposition wird als Tastpunkt interpretiert.
In Dokument EP 1 067 008 B1 wird offenbart, dass versucht wird über Auslegen des Ganges und der Auswertung des Drehzahlgradienten der Eingangswelle direkt auf das Moment zu schließen, welches auf den Drehkörper „Eingangswelle“ wirkt. Dabei ist zu dem Zeitpunkt in dem der Gang ausgelegt wird, die Kupplung schon auf einen bestimmten Momentenwert geschlossen. Das Moment was sich aus dem Gradienten der Drehzahl und der bekannten Trägheitsmasse der Eingangswelle ergibt ist dabei immer durch ein Schleppmoment (z.B. durch Lagerreibung) verfälscht. Um dieses zu Ermitteln wird der Vorgang wiederholt und der Gang ausgelegt, wobei die Kupplung aber offen ist. Im Vergleich zum Verfahren in gemäß DE 10 2008 023 360 A1 wird hier immer bei der Synchrondrehzahl der Eingangwellen gestartet. Dies ist notwendig, da das Verfahren auf Nasskupplungen ausgelegt ist, bei denen eine starke Schlupfdrehzahlabhängigkeit der Schleppmomente existiert.
Die Ermittlung des Kupplungstastpunktes nach dem Verfahren gemäß EP 1 067 008 B1 weist den Nachteil auf, dass die Gänge häufig ein- und ausgelegt werden, dieses oft sogar gegen anliegendes Kupplungsmoment. Die betreffenden Synchronisierungseinrichtungen sind deshalb robuster ausgelegt um dem erhöhten Verschleiß entgegen zu stehen. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Schaltprogramm immer dann, wenn der Gang für die Tastpunktermittlung ausgelegt wird nicht auf die bisher inaktive Welle wechseln kann. Das Verfahren kann so nicht beliebig oft durchgeführt werden ohne den Schaltablauf zu stören.
In Dokument DE 10 2007 025 501 A1 wird offenbart, dass die Kupplung bei ausgelegtem Gang geschlossen wird. Zu dem Zeitpunkt wenn sich die Getriebeeingangswellendrehzahl sehr schnell in Richtung der Motordrehzahl ändert, wird dann die aktuelle Kupplungsposition als Tastpunkt interpretiert. Im Vergleich zum Verfahren gemäß DE 10 2008 023 360 A1 wird hierbei keine Aussage gemacht wie mit einer mitdrehenden Eingangswelle durch Schleppmomente oder die Überwindung von Haftreibung verfahren werden soll.
Untersuchungen haben gezeigt, dass bei geöffneter Kupplung und Neutralgang auf der betrachteten Welle die Drehzahl der Eingangswelle nicht immer abklingt. Durch Schleppmomente der Kupplungslagerung wird die Eingangswellen bei ausgelegtem Gang und geöffneter Kupplung sehr oft mit dem Motor mitdrehen. Zwischen den beiden Eingangswellen der beiden Teilgetriebe die als Hohlwelle und Vollwelle ausgebildet sind, tritt Reibung in den Lagern auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Tastpunkte unabhängig vom Motormoment, möglichst oft, möglichst ohne Auswirkungen auf den Schaltablauf und ohne erhöhten Verschleiß im Betrieb des Fahrzeugs zu bestimmen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch eine Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht das Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist vor. Dabei werden auf dem inaktiven Teilantriebsstrang folgende Schritte ausgeführt:

- Wechsel bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral
- Ermitteln des Schleppmoments M_S der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P1
- Schließen der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs bis zu einer vorgegebenen Position an der ein Kupplungsmoment übertragen wird und Ermitteln eines Gesamtmoments M der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P2
- Ermitteln des Kupplungsmoments M_K der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs aus dem Schleppmoment M_S sowie dem Gesamtmoment M als der Summe aus Schleppmoment M_S und Kupplungsmoment M_K
- Ermitteln der Tastpunktposition aus dem Absolutwert des ermittelten Kupplungsmoments M_K sowie der Kupplungskennlinie der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass sie zur schnellen Ermittlung der Kupplungstastpunkte bei Doppelkupplungsgetrieben im Fahrbetrieb dient.
Die vorgegebene Position ist eine Position der Kupplung, an der ein geringes Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird.
Erfindungsgemäß ist die vorgegebene Position eine Position der Kupplung, die zwischen Kupplung geöffnet und der vor dem Zeitraum P1 ermittelten Tastpunktposition liegt.
Nicht-erfindungsgemäß ist die vorgegebene Position eine Position der Kupplung, die zwischen Kupplung geöffnet und der vor dem Zeitraum P1 ermittelten Tastpunktposition zuzüglich eines Offsets liegt.
Das Offset beträgt dabei bevorzugt zwischen 0 und 5 Millimeter.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Schleppmoment M_S gemäß dem Zusammenhang $M_{S} = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
mit dem Massenträgheitsmoment Θ_EW1 der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrang und der Drehzahl n₁ der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrang ermittelt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gesamtmoment M gemäß dem Zusammenhang $M = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
mit dem Massenträgheitsmoment Θ_EW1 der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrang und der Drehzahl n₁ der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrang ermittelt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zeiträume P1 und P2 so gewählt sind, dass ihre Summe kleiner als der Zeitraum ist, während dem der Neutralgang eingelegt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass anschließend die Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs geöffnet wird und am inaktiven Teilantriebsstrang ein Gang eingelegt wird, der ein anderer oder alternativ auch derselbe ist, als der von dem ein Wechsel bei geöffneter Kupplung in Neutral erfolgte.
Erfindungsgemäß wird auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm vorgeschlagen, das Softwaremittel zur Durchführung eines oben genannten Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Ein solcher Computer kann Teil eines Steuergerätes zur Steuerung einer Doppelkupplung sein.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist, vorgeschlagen. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung sind oben genannte Verfahren auf dem inaktiven Teilantriebsstrang ausführbar.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.
Es zeigen im Einzelnen:

1 ein Blockschaltbild eines in seinem Aufbau an sich bekannten Doppelkupplungsgetriebes mit zugehöriger elektronischer Steuereinrichtung;
2 Zeitdiagramme zur Erläuterung eines herkömmlicher Schaltablauf
3 Gangwechsel auf der inaktiven Eingangswelle von Gang 1 nach Gang 3
4 Gangwechsel auf der inaktiven Eingangswelle von Gang 1 nach Gang 3 mit zwei Phasen
5 Gangwechsel auf der inaktiven Eingangswelle von Gang 3 nach Gang 1 mit zwei Phasen

Gemäß 1 weist ein an sich bekanntes Doppelkupplungs- bzw. Parallelschaltgetriebe eine beispielsweise von einer Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle 6 auf, die wahlweise mit zwei Eingangswellen 8 und 10 drehfest verbindbar ist. Der Drehmomentfluss von der Antriebswelle 6 in die Eingangswellen 8 und 10 ist über je eine Kupplung K1 und K2 wahlweise steuerbar. Zwischen der Eingangswelle 8 und einer Ausgangswelle 12 sind über Radpaarungen, von denen nur eine dargestellt ist, verschiedene Übersetzungen schaltbar. Ebenso sind zwischen der Eingangswelle 10 und der Ausgangswelle 12 verschiedene Radpaarungen schaltbar, von denen nur eine dargestellt ist. Zum Betätigen der Kupplungen K1 und K2 sind Aktoren 14 und 16 vorgesehen. Zum Schalten der Radpaarungen, beispielsweise zum Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen dem auf der Eingangswelle 8 oder 10 angeordneten Rad mit der jeweiligen Eingangswelle 8 oder 10, das mit einem jeweiligen, mit der Ausgangswelle 12 ständig drehfest verbundenen Rad kämmt, sind Aktoren 18 und 20 vorgesehen, die beispielsweise jeder einen Schaltaktor und einen Wählaktor enthalten können. Insgesamt bilden die Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 12 sowie die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 je ein Teilgetriebe 22 bzw. 24 des Doppelkupplungsgetriebes.
Zur Ansteuerung der Aktoren 14, 16, 18 und 20 dient eine elektronische Steuereinrichtung 26 mit Mikroprozessor und zugehörigen Programm- und Datenspeichern, deren Ausgänge jeweils einen der Aktoren ansteuern und deren Eingänge 28 mit Sensoren 30, 32 bzw. 34 verbunden sind, die die Drehzahl der Antriebswelle 6, der Eingangswelle 8 und der Eingangswelle 10 erfassen, sowie weiteren Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern des Fahrzeugantriebsstrangs, beispielsweise einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl der angetriebenen Fahrzeugräder, einem Sensor zur Erfassung der Stellung eines Getriebewählhebels, einem Sensor zur Erfassung der Stellung eines Fahrpedals usw. Die dargestellte Steuereinrichtung 26 kann über ein Bus-System mit weiteren Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden sein, beispielsweise einem Motorsteuergerät, mit dem ein Leistungsstellglied des Motors gesteuert wird. Die Aktoren können beispielsweise als Hebelaktoren gestaltet sein, die beispielsweise elektromotorisch angesteuert werden, wobei die Umdrehung jedes Elektromotors von einem Inkrementzähler (nicht dargestellt) erfasst wird.
Für die Funktion einer Kupplung ist das jeweils von der Kupplung übertragbare Moment wichtig und ist in einem Speicher der Steuereinrichtung 26 als Kurve abgelegt, die das übertragbare Kupplungsmoment abhängig von der Stellung eines Kupplungsstellgliedes, beispielsweise eines Kupplungshebels, angibt. Bei einer Änderung des Funktionszustandes der Kupplung durch Verschleiß und Ähnliches muss die Kennlinie aktualisiert werden, was durch Adaptionsverfahren erfolgt, wozu beispielsweise der Tastpunkt der Kupplung im Fahrbetrieb überprüft und an sich gegebenenfalls ergebende Veränderungen der Kupplungseigenschaften angepasst werden muss.
Bei dem in 1 dargestellten Doppelkupplungsgetriebe kann in dem jeweiligen Teilgetriebe 22 oder 24, dessen Kupplung offen ist, jeweils ein Gang eingelegt werden, während die wirksame Übersetzung des Getriebes durch dasjenige (aktive) Teilgetriebe bestimmt wird, dessen Kupplung geschlossen ist. Wenn im Teilgetriebe 22 beispielsweise ein Gang eingelegt ist und die Kupplung K1 geschlossen ist, dann ist dieser Gang für die Übersetzung zwischen der Antriebswelle 6 und der Ausgangswelle 12 wirksam. Gleichzeitig kann in dem anderen Teilgetriebe 24 ein neu zu schaltender Gang eingelegt werden. Beim Schalten des Getriebes von dem aktuell eingelegten Gang in den neu eingelegten Gang muss die Kupplung K1 geöffnet und, für eine zugkraftunterbrechungsfreie Verbindung zwischen der Antriebswelle 6 und der Ausgangswelle 12, die Kupplung K2 überschneidend geschlossen werden. Wenn die Kupplung K2 die Drehmomentübertragung übernimmt, würde, wenn nicht zumindest eine der Kupplungen K1, K2 gleichzeitig rutscht, das Getriebe durch Überbestimmung der Übersetzungen zerstört. Daher wird zumindest zeitweise, wenn beide Kupplungen K1, K2 gleichzeitig über ihren Tastpunkt hinaus geschlossen sind, wobei als Tastpunkt derjenige Punkt definiert ist, ab dem die Kupplung bei zunehmendem Schließen Drehmoment überträgt (im Tastpunkt wird ein Drehmoment von allenfalls wenigen Newtonmetern übertragen) ein schlupfender Zustand hergestellt, bei dem wenigstens eine der beiden Kupplungen K1, K2 schlupft.
Anhand der 2 wird im Folgenden ein herkömmlicher Schaltablauf eines Doppelkupplungsgetriebes erläutert, wobei die Abszisse jeweils die Zeit, beispielsweise in Sekunden dargestellt. Im Diagramm a) gibt die Kurve I den Schaltzustand eines der Teilgetriebe, beispielsweise des Teilgetriebes 22 an, und die Kurve II den Schaltzustand des anderen Teilgetriebes, beispielsweise des Teilgetriebes 24 an.
In dem Diagramm b), in dem die Ordinate ein übertragbares Drehmoment angibt, bezeichnet die Kurve TK1 das von der Kupplung K1 übertragbare Drehmoment und die Kurve TK2 das von der Kupplung K2 übertragbare Drehmoment.
In dem Diagramm c), in dem die Ordinate eine Drehzahl angibt, bezeichnet die Kurve N6 die Drehzahl der Antriebswelle 6, die beispielsweise gleich der Drehzahl der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist, die Kurve N8 bezeichnet die Drehzahl der Eingangswelle 8 und die Kurven N10 bezeichnet die Drehzahl der Eingangswelle 10.
Anhand der Diagramme der 2 wird eine Schaltung vom zweiten Gang in den dritten Gang mit anschließender Vorwählschaltung vom zweiten in den vierten Gang erläutert, wobei der Zeitablauf zwischen t=12 Sekunden und t=14,5 Sekunden erläutert wird.
Zum Zeitpunkt t=12 Sekunden ist im ersten Teilgetriebe 22 der dritte Gang eingelegt und ist im zweiten Teilgetriebe 24 der zweite Gang eingelegt. Das Motormoment wird zu diesem Zeitpunkt über das zweite Teilgetriebe 24 geleitet, was daran erkennbar ist, dass das Kupplungsmoment entsprechend der Kurve TK2 größer 0 ist.
Zum Zeitpunkt t=12 Sekunden beginnt ein Schaltvorgang, wobei zwischen t=12 Sekunden und t=12,5 Sekunden das Kupplungsmoment der Kupplung K2 auf 0 abnimmt und überschneidend das Kupplungsmoment der Kupplung K1 zunimmt. Ab t=12,5 Sekunden wird das Motormoment über die Kupplung K1 und das Teilgetriebe 22 geführt, so dass im dritten Gang gefahren wird. Zwischen dem Zeitpunkt t=12,5 Sekunden und dem Zeitpunkt t=13 Sekunden werden die Motordrehzahl N6 und die Drehzahl N8 der Eingangswelle 8 des ersten Teilgetriebes 22 synchronisiert.
Zwischen t=13,5 Sekunden und t=14 Sekunden erfolgt im zweiten Teilgetriebe 24 eine Vorwahlschaltung in den vierten Gang, damit später ohne Zugkraftunterbrechung in diesen Gang weitergeschaltet werden kann.
Dieser anhand der 2 erläuterte Schaltablauf eines Doppelkupplungsgetriebes stellt selbstverständlich - insbesondere hinsichtlich der genannten, konkreten Zeitpunkte - nur ein Beispiel dar.
Die Tastpunktbestimmung ist für die Funktion einer Kupplung wesentlich.
Die Ermittlung der Tastpunkte sollen in den normalen Fahrbetrieb möglichst ohne Beeinträchtigung desselben eingebettet werden. Dazu wird der Ablauf, der in Folgenden genauer beschrieben ist und zu Beginn aus einer passiven Drehzahlbeobachtung besteht, bei jedem Gangwechsel auf der inaktiven Eingangwelle angestoßen. Nach einer bestimmten, vorgegebenen Zeit muss die inaktive Kupplung aktiv auf eine vorgegebene Kupplungsposition geschlossen werden. Dieser zweite Schritt wird aber nur dann durchgeführt, wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Ablauf erfolgreich abgeschlossen werden kann. Damit können unnötige Aktorbewegungen und damit Verschleiß verhindert werden. Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt über das aktive Teilgetriebe bzw. die aktive Eingangswelle. Die beiden Begriffe Teilantriebsstrang und Teilgetriebe werden im Rahmen dieser Schrift synonym verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt insbesondere die Bestimmung des Tastpunktes im Fahrbetrieb, doch kann es auch für die Tastpunktbestimmung bei Inbetriebnahme oder zur Plausibilisierung des Kupplungszustandes (Kupplung sicher offen) zum Einsatz kommen werden.
Im Folgenden wird über die inaktive Eingangswellen 1 und die aktive Eingangswelle 2 geschrieben. Die Zahlen 1 und 2 stellen dabei keine Bezugszeichen dar. Der Drehzahlverlauf der Eingangswelle 1 ist mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet, der Drehzahlverlauf der Eingangswelle 2 mit dem Bezugszeichen 80. Ebenso stellen die Zahlen 1, 2 und 3 im Zusammenhang mit Gang1, Gang 2 und Gang 3 keine Bezugszeichen dar. Gang 1 trägt vielmehr das Bezugszeichen 90, Gang 2 das Bezugszeichen 120 und Gang 3 das Bezugszeichen 110.
In 3 ist der Wechsel des Gangs auf der inaktiven Eingangswelle 1 (Drehzahl Eingangswelle 1: Bezugszeichen 70) vom Gang 1 90 in den Gang 3 110 dargestellt. Wird auf der Eingangwelle 1 der Neutralgang 100 gewählt, dann dreht sich die Eingangswelle 1 mit der darauf befestigten Kupplungsscheibe der Kupplung K1 zuerst weiter und wird schließlich durch Reibung in den Lagern abgebremst.
Im Fall I 50 ist das Schleppmoment im Lager zur Eingangwelle 2 (Drehzahl Eingangswelle 2: Bezugszeichen 80) wesentlich höher als die Summe der Schleppmomente im Getriebe, wodurch die Eingangwelle 1 auf die Motordrehzahl synchronisiert wird, bevor sie durch das Anlegen der Synchronisierungseinrichtung im Getriebe auf die Synchrondrehzahl für den Gang 3 110 gezwungen wird.
Im Fall II 60 ist die Summe der Schleppmomente im Getriebe höher als die Lagerreibung zur Kupplung K1, sodass die Drehzahl solange fällt bis auch dort die Synchrondrehzahl im Gang 3 110 erzwungen wird. Ein ähnlicher Zusammenhang besteht bei den Schaltungen von höheren in niedrigere Gänge. Der bezüglich der Drehmomentübertragung dem Antriebsmotor abgewandte Ausgang der Kupplung K1 - der Kupplungsscheibe - ist dabei fest mit der Eingangswelle 1 verbunden. Analoges gilt bezüglich Kupplung K2 und Eingangswelle 2.
Durch Serienstreuung, Verschleiß und durch die unterschiedlichen Fahrmanöver z.B. Kreisfahrten bei denen der Drehimpuls geändert wird, muss man damit rechnen, dass sich die Summe der Schleppmomente an der jeweils betrachteten Kupplung relativ schnell verändern können. Die Summe der Schleppmomente für die Dauer des Gangwechsel, also genau für die Phase in der der Gang auf der inaktiven Eingangswelle 1 in Neutral 100 ist, wird zunächst als konstant betrachtet.
In 3 ist zu sehen, dass die Drehzahl nach dem Punkt A mit einer annähernd konstanten Steigung fällt. Für eine Auswertung der Drehzahländerung können somit Messdaten im Zeitintervall A-B1 für den Fall I 50 und im Zeitintervall A-B2 für den Fall II 60 benutzt werden, um damit ein Schleppmoment zu ermitteln. Es dient hierzu der physikalische Zusammenhang $M_{S} = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
mit dem Schleppmoment M_S, dem Massenträgheitsmoment der Eingangswelle 1 Θ_EW1 und der Drehzahl der Eingangswelle 1 n₁.
In 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Schaltung vom Gang 1 90 nach Gang 3 110 und in 5 umgekehrt dargestellt. In beiden Abbildungen fährt das Fahrzeug auf der aktiven Eingangswelle 2 im 2. Gang 120. Für die Schleppmomentenbestimmung M_S wird das Zeitintervall P1 130 genutzt. Danach wird die Kupplung im Zeitintervall P2 140 auf eine vorgegebene Position bei der ein geringes Kupplungsmoment M_K übertragen wird gefahren und dann die Summe aus Schleppmoment M_S und Kupplungsmoment M_K bestimmt, es gilt M =M_K +M_S. Dazu wird M ebenfalls gemäß $M = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
bestimmt, in diesem Fall samt dem wirkenden KupplungsmomentM_K . Das an der Kupplung anstehende Moment ergibt sich dann zu M_K =M-M_S .
Je nach Drehzahlverhältnissen an der inaktiven Eingangwelle in Bezug auf die Motordrehzahl ist das Kupplungsmoment positiv oder negativ. Durch Absolutwertbildung kann dann das Kupplungsmoment zur verwendeten, vorgegebenen Kupplungsposition angegeben werden. Ergibt die Auswertung des Momentes genau das erwünschte Tastpunktmoment, so entspricht die Kupplungsposition bei einer Kupplung ohne Hysterese genau dem Tastpunkt. Üblicherweise ist das ermittelte Kupplungsmoment aber kleiner oder größer dem Tastpunktmoment, so dass mithilfe der im Steuergerät hinterlegten Kupplungskennlinie leicht auf den Tastpunkt geschlossen werden kann. Das Verfahren kann für beide Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes jeweils auf der inaktiven Welle angewendet werden.
Ein wesentlicher Vorteil gegenüber Verfahren gemäß dem Stand der Technik ist, dass die Synchronisierungseinrichtungen durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr beansprucht werden als bei einem Fahrzeug ohne dieses Verfahren. Es muss effektiv nicht öfter geschalten werden. Abhängig von der Getriebesteuerung kann es nötig sein die Neutralgangphasen gegenüber einem Fahrzeug ohne dieses Verfahren etwas zu verlängern um das ganze Zeitintervall bis zur Haftung im Punkt B in den 4 und 5 nutzen zu können.
Die Zeitintervalle P1 und P2 werden bevorzugt zwischen 0,1 und 1.0 Sekunden, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 Sekunden gewählt. Der Übergang von P1 nach P2 ist abhängig von dem Weg den der Kupplungsaktor zurücklegen muss. Dazu sind ungefähr 0,2 bis 0,4 Sekunden zu veranschlagen. Der gesamte Ablauf vom Beginn des Zeitintervalls P1 bis zum Ende des Zeitintervalls P2 erfolgt in weniger als 2,5 Sekunden, besonders bevorzugt in weniger als 1,5 Sekunden.
In obiger Beschreibung erfolgte die Erläuterung am Beispiel der Gangwechsel von 1->3 sowie 3->1 auf dem Teilgetriebe der inaktiven Eingangswelle. Dabei bedeutet 1->3 ein Gangwechsel von Gang 1 nach Gang 3.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind jedoch alle Gangwechsel zwischen Gängen möglich, die auf demselben Teilgetriebe liegen wie die jeweils inaktive Welle. Das kann je nach Getriebebauart unterschiedlich sein.
Falls beispielsweise die Gänge 1, 3, 5, 7 auf dem Teilgetriebe der inaktiver Welle angeordnet sind, sind folgende Gangwechsel möglich: 1->3, 3->1, 3->5, 5->3, 5->7, 7->5, aber auch mehrstufig: 7->3, 7->1, usw.
Falls die Gänge R, 2, 4, 6 auf dem Teilgetriebe der inaktiver Welle angeordnet sind, sind folgende Gangwechsel möglich: R->2, 2->R, 2->4, 4->2, 4->6, 6->4, aber auch mehrstufig: 6->2, usw.
Es kann auch günstig sein, den vorgewählten Gang auszulegen und danach denselben vorgewählten Gang wieder einzulegen, z.B. bei längeren Autobahnfahrten im 7. Gang und vorgewähltem 6. Gang auf der inaktiven Welle, kann der 6. ausgelegt werden und dann nach der Tastpunktbestimmung wieder eingelegt werden.
Eine Hystereskompensation findet schon dadurch statt, dass Drehmoment angefordert wird und über das Kupplungsmodell daraus die Position ermittelt wird.
Die Berechnung des Tastpunktes aus der Kupplungskennlinie für ein ermitteltes Moment kann direkt als neuer Tastpunkt bei geöffneter Kupplung übernommen werden. Es kann aber auch die Differenz aus dem bisherigen Tastpunkt und dem neu ermittelten Tastpunkt berechnet werden und dann über eine Gewichtung korrigierend auf den alten Tastpunkt zurückgeführt werden. Damit wird erreicht, dass Ungenauigkeiten der Tastpunktermittlung nur einen kleinen Einfluss auf den aktuellen Tastpunkt haben.
Tastpunkte, die mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt werden, können auch mit den Tastpunkten die mittels des in der Schrift DE 10213946 A1 ausgeführten Verfahrens ermittelt werden oder anderen Verfahren aus dem Stand der Technik, kombiniert werden. Das erfindungsgemäße sowie das Verfahren gemäß DE 10213946 A1 können so parallel ablaufen, da das Verfahren aus DE 10213946 A1 nur bei geschlossener bzw. schlupfender Kupplung arbeiten kann, wohingegen das erfindungsgemäße Verfahren bei geöffneter Kupplung bzw. sehr kleinem Kupplungsmoment arbeitet. Es ist auch denkbar den Tastpunkt mit dem hier vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren zu ermitteln, der Reibwert könnte aber mit dem Verfahren aus DE 10213946 A1 ermittelt werden.
Um, zum Beispiel bei längeren Konstantfahrten eine Tastpunktermittlung auf der inaktiven Welle zu ermöglichen, kann dort kurzzeitig der Neutralgang eingelegt werden.
Die erfindungsgemäße Ermittlung der Tastpunkte wird in der Neutralphase während einer Gangvorwahl durchgeführt, dabei wird die Neutralphase bei Bedarf verlängert. In der Neutralphase ist die Kupplung normalerweise geöffnet, sodass die Schleppmomente an der Eingangwelle eine Drehzahländerung bewirken. Die Erfindung teilt nun diese Neutralphase in zwei Phasen auf. In der ersten wird das Schleppmoment ermittelt, in der zweiten wird die Kupplung auf eine bestimmte, vorgegebene Position gefahren, wodurch sich die Summe von Schleppmoment und Kupplungsmoment ermitteln lässt. Das Kupplungsmoment lässt sich somit bestimmen und im Allgemeinen über die hinterlegte Kupplungskennlinie nutzen, um mit der bekannten Kupplungsposition auf den Tastpunkt zu schließen. Der softwareseitige Tastpunkt kann dann direkt vorgegeben werden oder um ein Deltainkrement dem hier ermittelten Tastpunkt angeglichen werden
Bezugszeichenliste

6: Antriebswelle
8: Eingangswelle
10: Eingangswelle
12: Ausgangswelle
14: Aktor
16: Aktor
18: Aktor
20: Aktor
22: Teilgetriebe
24: Teilgetriebe
26: Steuereinrichtung
28: Eingänge
30: Sensor
32: Sensor
34: Sensor
K1: Kupplung
K2: Kupplung
50: Drehzahlverlauf Fall I
60: Drehzahlverlauf Fall II
70: Drehzahl Eingangswelle 1 (inaktiv)
80: Drehzahl Eingangswelle 2 (aktiv)
90: Gang 1
100: Neutralgang
110: Gang 3
120: Gang 2
130: Zeitintervall P1
140: Zeitintervall P2
150: Kupplungsverlauf Kupplung K1
160: Kupplung K1 auf vorgegebene Position schließen

Claims

Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung (K1,K2) mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem inaktiven Teilantriebsstrang folgende Schritte ausgeführt werden • Wechsel bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral • Ermitteln des Schleppmoments M_S der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P1 (130) • Schließen der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs bis zu einer vorgegebenen Position an der ein Kupplungsmoment übertragen wird und Ermitteln eines Gesamtmoments M der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums P2 (140) • Ermitteln des Kupplungsmoments M_K der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs aus dem Schleppmoment M_S sowie dem Gesamtmoment M als Summe aus Schleppmoment M_S und Kupplungsmoment M_K • Ermitteln der Tastpunktposition aus dem Absolutwert des ermittelten Kupplungsmoments M_K sowie der Kupplungskennlinie der Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs wobei die vorgegebene Position eine Position der Kupplung ist, die zwischen Kupplung geöffnet und der vor dem Zeitraum P1 (130) ermittelten Tastpunktposition liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleppmoment M_S gemäß dem Zusammenhang $M_{S} = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
mit dem Massenträgheitsmoment Θ_EW1 der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs und der Drehzahl n₁ der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtmoment M gemäß dem Zusammenhang $M = Θ_{E W 1} \frac{π}{30} {\dot{n}}_{1}$
mit dem Massenträgheitsmoment Θ_EW1 der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs und der Drehzahl n₁ der inaktiven Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiträume P1 und P2 so gewählt sind, dass ihre Summe kleiner als der Zeitraum ist, während dem der Neutralgang (100) eingelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend die Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs geöffnet wird und am inaktiven Teilantriebsstrang ein Gang eingelegt wird, der ein anderer oder derselbe ist, als der von dem ein Wechsel bei geöffneter Kupplung in Neutral erfolgte.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zumindest zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung (K1,K2) mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem inaktiven Teilantriebsstrang ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt wird.