WO2007124710A1 - Verfahren und vorrichtung zum adaptieren der steuerung der kupplungen eines doppelkupplungsgetriebes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum adaptieren der steuerung der kupplungen eines doppelkupplungsgetriebes Download PDF

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torque
clutches
circuit
slip
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Marian Preisner
Jürgen BENZ
Reinhard Berger
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for adapting the control of the clutches of a dual-clutch transmission.
  • FIG. 8 shows schematically the structure of such a dual-clutch transmission:
  • One of an engine 10, such as an internal combustion engine, driven drive shaft 12 is connected via a clutch K1 with a first partial transmission 14 and via a clutch K2 with a second partial transmission 16 of a clutch formed by the clutches and the partial transmission dual clutch transmission.
  • the outputs of the partial transmissions 14 and 16 act on a common shaft 18 which drives a differential 20 wheels of a motor vehicle.
  • the partial transmission 14 includes, for example, the odd gears of the dual clutch transmission, the partial transmission 16 includes the even gears of the dual clutch transmission.
  • an electronic control device 22 For controlling the clutches K1 and K2 and for engaging the gears in the partial transmissions 14 and 16, an electronic control device 22 is provided whose outputs are connected to actuators for the clutches and the partial transmissions and whose inputs are connected to sensors or other control devices of the vehicle, which receive signals relevant to the control of the clutches and the engagement and disengagement of gears in the sub-transmissions.
  • Figure 9 shows an example of a circuit, wherein the abscissa represents the time and the ordinate torques.
  • the dotted line represents the example set via an accelerator pedal driver request torque M FW , which is located on the drive shaft 12.
  • the dashed line shows the transferable from the clutch K1 clutch torque M «i.
  • the solid line shows the transmittable by the clutch K2 clutch torque MK. 2
  • the vehicle is traveling in third gear, which is engaged in the partial transmission 14, wherein the clutch K1 is closed.
  • the fourth gear is engaged and the clutch K2 is open. If a shift from third gear to fourth gear is to be triggered at the time T 0 , the clutch K1 is controlled by the control device 22 is opened and the clutch K2 is closed.
  • the circuit should be completed, ie the vehicle then drives in fourth gear with torque transmission via the clutch K2.
  • the clutch K1 is opened so that a different gear can be preselected or engaged in the partial transmission 14.
  • the opening and closing of the clutches takes place substantially linearly between the times T 0 and Ti, wherein the torque transmittable by the clutch K 2 at the end of the shift can be equal to the engine torque present before the shift assuming an engine torque existing at time T 1 or, as shown, may be adapted to a changing during the circuit engine torque or driver's desired torque.
  • the slope with which the clutch K2 is closed may then change during the shift.
  • T 1 After the time T 1 , when the clutch K1 is fully open and the clutch K2 is closed so far that a predetermined clutch torque can be transmitted, the slip of the clutch K2 is detected and the clutch K2 further controlled such that with a predetermined slip is driven or the slip gradually decreases to zero.
  • the period between T 0 and T 1 for example, only between 0.1 and 0.4 seconds, so that very rapid, traction interruption-free circuits are possible.
  • the change of the engine torque or driver desired torque occurring between T 0 and Ti is therefore i. A. small.
  • the speed change of the engine should also be small, so that slip existing at time T 0 exists between the input shaft of the partial transmission and the crankshaft of the engine until time T 1 can stay constant.
  • the clutch torque transmittable by both clutches at the time breaks down through interaction between the clutch actuations or other influences, or increases in an unforeseen manner so that it does not correspond to the illustrated commanded desired torque where the dotted curve is approximately equal to the sum of the dashed and dashed lines the continuous curve is drawn.
  • This can lead to an undesirable run-up of the motor during the shift or to an undesired decrease in speed, which leads to further problems due to dynamic effects.
  • the engine may undesirably turn up when the transmissible torque of the clutch K2 achieved at time T2 is too low.
  • the invention has for its object to provide remedial measures for the aforementioned problems.
  • This object is achieved with a method for adapting the control of the clutches of a dual-clutch transmission, wherein in a circuit the transmittable torque of the opening clutch and the transmittable torque of the closing clutch are controlled according to desired curves during the circuit, a difference between a desired value and an actual value is determined and the setpoint curve of at least one of the clutches for a subsequent circuit in the sense of reducing the difference between the desired value and the actual value is adapted.
  • the difference between the transmittable desired clutch total torque and the actual total torque can be determined.
  • the actual sum torque is, for example, equal to the sum of static and dynamic engine torque introduced into the transmission from a drive motor.
  • the static engine torque may be equal to the driver's desired torque entered via an accelerator pedal.
  • the slip of the opening clutch is compared with a desired slip, and the target torque of the closing clutch is increased as the slip increases.
  • the setpoint curve of the closing clutch is adapted in accordance with a deviation of the slip of the opening clutch present at the end of an overlapping circuit.
  • the setpoint curve of the closing clutch can be corrected, for example, with a correction factor which is adapted as a function of the driver input torque entered via an accelerator pedal and the slip at the end of an overlapping circuit.
  • An apparatus for adapting the control of clutches of a dual-clutch transmission includes an actuator for each of the clutches and an electronic control device for controlling the opening of one of the clutches and simultaneously closing the each - A - Weil's other clutch during an overlapping phase, wherein the control device is adapted to control the clutches according to one of the aforementioned methods.
  • FIG. 1 shows transmittable coupling torques
  • FIG. 2 shows a speed increase of the motor resulting from the torque intrusion of FIG.
  • Figure 3 shows torque and speed curves for explaining an inventive
  • FIG. 4 shows a flow chart for explaining the method according to the invention
  • FIG. 5 shows speed curves for explaining a further cause for an engine speed increase
  • Figure 6 is a view similar to Figure 1 to illustrate the avoidance of a
  • FIG. 7 shows a flowchart for explaining a further method according to the invention
  • Figure 8 is a block diagram of a known dual-clutch transmission
  • Figure 9 is a simplified schematic representation of a circuit known per se.
  • Figure 1 illustrates torque curves in a train upshift, is switched, for example, from the first gear to the second gear or from the second gear to the third gear.
  • M s ⁇ g represents the torque which can be transmitted by the outgoing (opening) clutch and which is connected according to a program stored in the control device. T 0 and Ti decreases linearly. With M sK ⁇ the torque which can be transmitted by the coming (closing) clutch and stored in the control device is represented by the dashed line.
  • M s ⁇ ⁇ denotes the transmittable coupling sum moment, which results from the sum of M s ⁇ g and M s ⁇ k .
  • the torque transmittable by the on-going clutch before the start of the intersection circuit is advantageously set to a value slightly less than the applied engine torque so that the outgoing clutch has a predetermined slip at time T 0 which has elapsed during the intersection circuit T 1 ) advantageously remains substantially constant. From the time T 1 , at which the next clutch takes over the torque transmission, the control of the next clutch is switched to slip control, so that the transmittable clutch torque is first increased to reduce the engine speed and then controlled to a value at which the new clutch transmits the engine torque substantially slip-free.
  • the overlapping phase between T 0 and T 1 is subdivided into areas with interpolation points S 1 to S 5 .
  • Each of these nodes is assigned a coupling error ⁇ Sn, which is continuous as following is determined:
  • a clutch error is determined based on measured at the support points slip speeds.
  • a slip increasing between two interpolation points S n and S n + i indicates that the clutch torque is too low. This can be corrected by increasing the controlled clutch torques at this interpolation point in a subsequent circuit.
  • a slip decreasing between two successive interpolation points points to an excessive clutch torque, which can be corrected in a subsequent circuit by a withdrawal of the controlled clutch torque at the respective time.
  • a coupling error can also be determined by comparing the curve M s ⁇ «, which represents the sum of the controlled clutch torque, with the actual instantaneous total clutch torque determined from engine parameters, which reads as follows:
  • Mwidy n M M + I M ⁇ d ⁇ / dt, where M M is the static engine torque, which is determined from the steady state map of the engine and the position of its load actuator, and I M x d ⁇ / dt the dynamic component of the engine torque where I M is the moment of inertia of the motor and d ⁇ / dt is its speed change.
  • any desired fixed value or a variable reference variable such as, for example, the driver's desired torque, can be used as the basis.
  • the clutch cumulative torque can be determined using the aforementioned formula. This would also possibly occurring inaccuracies of the control, such as dead times of the actuators, be adapted.
  • the errors calculated according to one of the methods described above are averaged over a certain period and assigned to the interpolation points S 1 to S 5 .
  • a possible time shift between the detection of the error and the time of adjustment of the desired clutch torque, which should be present at the respective support point, should be taken into account.
  • Such a shift can come about through signal filtering, signal averaging or dead times of the system.
  • the errors can be stored in an error map and used in the next circuit for adapting the desired clutch torque.
  • the respective error should be stored depending on the coupling, since each coupling can have a different fault pattern.
  • the error between the nodes S 1 to S 5 is linearly interpolated.
  • the stored fault map is advantageously applied to the overlap on only one of the two clutches advantageously the upcoming clutch, to avoid instabilities. It is also possible to split the error between both clutches.
  • FIG. 1 illustrates an adaptation.
  • the clutches are controlled according to the lines M s ⁇ g and IVIs Kk . This results in the illustrated deviation between the stored clutch cumulative torque M s ⁇ and the currently measured clutch cumulative torque M a ⁇ -
  • the correction of the controlled clutch characteristics leads to corrected clutch characteristics M k ⁇ g or M k ⁇ k> which for the subsequent circuit is effective in which the error denoted by ⁇ is minimized.
  • both clutch characteristics are adapted. It is advantageous to measure the slip at the opening or outgoing clutch to determine the error and to adapt the controlled clutch torque of the coming clutch.
  • FIG. 4 shows a flow chart for explaining the described method:
  • step 60 an adaptation routine begins, which is preferably performed on each circuit.
  • step 62 the interpolation points S 1 to S n are set in the time interval between T 0 and T- t .
  • step 64 it is determined whether there is slip at the outgoing clutch. If this is the case, the clutch cumulative torque error ⁇ K is calculated in step 66. This calculation is carried out at a system frequency which is generally significantly greater than the distance between two adjacent support points accordingly.
  • step 68 it is checked whether a support point has been reached. If this is the case, in step 70 the current clutch summation error is assigned to the current support point.
  • step 72 the clutch cumulative torque error measured at a time interval of the clock frequency is interpolated accordingly. If the end of the overlap is subsequently determined in step 74, ie, that the time T 1 at which the torque transmission is taken over by the coming clutch, then in step 76 steps 70 and 72 are made plausible, that is, for example, to check whether the The values of the coupling sum error assigned to the individual interpolation points and the intermediate points are plausible, for example wise can be connected by a smooth curve. If so, the stored clutch torques corresponding to which the clutches are controlled are updated in step 78, advantageously updating the control core line of the upcoming clutch and being available for a subsequent shift.
  • step 74 If the end of the overlap is not detected in step 74, the correction can be made without plausibility.
  • step 80 If no slip is detected in step 64, it is checked in step 80 whether there is an overpressure of the outgoing clutch. If so, the system immediately proceeds to step 68 without performing step 66. If no overpressure is detected in step 80, the clutch cumulative torque error, which in this case can not be calculated, is set below 100%.
  • the plausibility step 76 can be omitted and also step 72 can be omitted. Since there is generally a large amount of time between two circuits in relation to the time interval between T 0 and T 1 , the values of the clutch cumulative torque error recorded during a shift can be overall processed into a plausible smooth curve according to general mathematical methods, corresponding to those described in US Pat electronic control device stored control curve is updated for each subsequent circuit.
  • FIG. 5 shows the effects of an actual value, deviating from planned setpoint values, of the torques transmittable by the clutches on the basis of the course of the engine speed.
  • rotational speeds are plotted against time, with the curve indicating the engine speed being denoted by ⁇ M , and the curves indicating the rotational speeds of the input shafts of the outgoing transmission and the coming transmission are designated nc g and nc k .
  • ⁇ M the curves indicating the rotational speeds of the input shafts of the outgoing transmission and the coming transmission
  • nc g and nc k the curves indicating the rotational speeds of the input shafts of the outgoing transmission and the coming transmission.
  • the characteristic curves for the control of the clutches during the overlapping circuit are designed in such a way that the slippage of Until the end of the cross-over circuit clutch remains approximately constant at the value it has at the beginning of the overlap circuit.
  • the desired torque of the coming clutch is determined according to a raw value M ⁇ r oh and an adaptive correction factor k adp .
  • the raw value of the target torque for the upcoming clutch depends on the torque of the outgoing clutch and the engine torque, or better the driver's desired torque, and is determined by the overlapping strategy:
  • MkKk Mkkroh * k a dp
  • the calculation and adaptation of the adaptive factor kadp takes place, for example, at the end of the overlap.
  • the currently existing slip n s (T1) is measured and compared with a target value nsaei.
  • a typical target for the slip at the end of the overlap is between 50 and 100 min -1 . If the slip is greater, the correction factor must be increased, if it is smaller or even if the outgoing clutch sticks during the overlap, the correction factor must be reduced ,
  • a reference torque M ref is calculated from the course of the driver's desired torque M F w during the shift, which is for example the mean value of the driver's desired torque during the shift.
  • the adaptive correction factor can be recalculated from the slip at the end of the overlap:
  • the start value should be 1 for the first system commissioning.
  • the adaptive correction factor may be advantageously limited to values between, for example, 0.75 and 1.25.
  • FIG. 6 shows the course of the controlled characteristic curve M sKk of the coming clutch before a shift which leads to the torque increase according to FIG.
  • the double-dashed line shows the adaptive factor corrected clutch characteristic, which means that the speed increase according to Figure 5 no longer occurs.
  • FIG. 7 shows a flow chart for explaining the described method:
  • step 100 starts an adaptation cycle, which is triggered for example by a command for switching the transmission.
  • step 102 it is checked whether an overlapping circuit is active, i. there is an instruction to perform an intersection circuit for the purpose of a speed change.
  • step 104 it is checked in step 104 whether the system is in an overlapping phase, ie between the times T 0 and Ti according to FIG. 5. If this is the case, the reference moment for the current circuit is calculated in step 106. With the aid of the reference torque, the correction factor is adapted in step 108 and the clutch is actuated accordingly. Thereafter, the system comes to an end (step 110).
  • step 102 If it is determined in step 102 that no overlap circuit is active, the system immediately proceeds to step 110.
  • step 112 If it is determined in step 104 that the overlap phase is not active, it is checked in step 112 whether the system is at the end of an overlap phase, i. is located at a time T1. If this is the case, then in step 114 the torque error of the coming clutch is determined from the slip deviation at the end of the overlap circuit, and in step 116 the correction factor corresponding to the slip deviation is adapted. The adapted correction factor is then stored and is available for a new circuit.
  • step 112 If it is determined in step 112 that the system is not at the end of an overlap circuit, it proceeds immediately to step 110.
  • the described system can be modified or further developed in many ways.
  • the calculation result may be discarded for new k, when the driver's desired torque than a predetermined value, for example 30% change during a shift by more.
  • the reference torque may be the driver command torque at the end of the overlap, at the beginning of the overlap, an average during the crossover circuit, or another filtered value derived from the course of the driver command torque.
  • the correction factors may vary for part load, medium load and full load.
  • a load and gear-dependent correction factor map can be stored.

Abstract

Verfahren zum Adaptieren der Steuerung der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, bei welchem Verfahren bei einer Schaltung das von der öffnenden Kupplung übertragbare Moment und das von der schließenden Kupplung übertragbare Moment entsprechend Sollkurven gesteuert werden, während der Schaltung eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert ermittelt wird und die Sollkurve wenigstens einer der Kupplungen für eine nachfolgende Schaltung im Sinne einer Verminderung der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert adaptiert wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Adaptieren der Steuerung der Kupplungen eines Dop- pelkupplungsgetrϊebes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Adaptieren der Steuerung der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes.
Doppelkupplungs- bzw. Parallelschaltgetriebe ermöglichen eine Zugkraftunterbrechungsfreie Übersetzungsänderung bei Beibehaltung des guten Wirkungsgrades konventioneller mechanischer Handschaltgetriebe. Figur 8 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen Doppelkupplungsgetriebes:
Eine von einem Motor 10, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, angetriebene Antriebswelle 12 ist über eine Kupplung K1 mit einem ersten Teilgetriebe 14 und über eine Kupplung K2 mit einem zweiten Teilgetriebe 16 eines durch die Kupplungen und die Teilgetriebe gebildeten Doppelkupplungsgetriebes verbunden. Die Ausgänge der Teilgetriebe 14 und 16 wirken auf eine gemeinsame Welle 18, die über ein Differenzial 20 Räder eines Kraftfahrzeugs antreibt. Das Teilgetriebe 14 enthält beispielsweise die ungeraden Gänge des Doppelkupplungsgetriebes, das Teilgetriebe 16 enthält die geraden Gänge des Doppelkupplungsgetriebes. Zum Steuern der Kupplungen K1 und K2 und zum Einlegen der Gänge in den Teilgetrieben 14 und 16 ist eine elektronische Steuereinrichtung 22 vorgesehen, deren Ausgänge mit Aktoren für die Kupplungen und die Teilgetriebe verbunden sind und deren Eingänge mit Sensoren oder anderen Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden sind, die für den die Steuerung der Kupplungen und das Ein- und Auslegen von Gängen in den Teilgetrieben relevante Signale empfangen.
Aufbau und Funktion solcher Doppelkupplungs- bzw. Parallelschaltgetriebe sind an sich bekannt und werden daher nicht im Einzelnen erläutert.
Figur 9 zeigt beispielhaft eine Schaltung, wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate Drehmomente dargestellt sind. Die punktierte Linie stellt das beispielsweise über ein Gaspedal eingestellte Fahrerwunschmoment MFW dar, das an der Antriebswelle 12 liegt. Die gestrichelte Linie zeigt das von der Kupplung K1 übertragbare Kupplungsmoment M«i. Die durchgezogene Linie zeigt das von der Kupplung K2 übertragbare Kupplungsmoment MK2. Sei im dargestellten Fall angenommen, dass das Fahrzeug im dritten Gang fährt, der im Teilgetriebe 14 eingelegt ist, wobei die Kupplung K1 geschlossen ist. Im Teilgetriebe 16 sei der vierte Gang eingelegt und die Kupplung K2 sei offen. Wenn zum Zeitpunkt T0 eine Schaltung vom dritten Gang in den vierten Gang ausgelöst werden soll, wird die Kupplung K1 von der Steuereinrichtung 22 gesteuert geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen. Zum Zeitpunkt T2 soll die Schaltung beendet sein, d.h. das Fahrzeug fährt dann im vierten Gang mit Drehmomentübertragung über die Kupplung K2. Die Kupplung K1 ist geöffnet, so dass im Teilgetriebe 14 ein anderer Gang vorgewählt bzw. eingelegt werden kann. Das Öffnen und Schließen der Kupplungen erfolgt zwischen den Zeitpunkten T0 und Ti im Wesentlichen linear, wobei das von der Kupplung K2 am Ende der Schaltung übertragbare Moment unter Annahme eines zum Zeitpunkt T1 vorhandenen Motormoments, das gleich dem vor der Schaltung vorhandenen Motormoments sein kann oder, wie dargestellt, an ein während der Schaltung sich änderndes Motormoment bzw. Fahrerwunschmoment angepasst sein kann. Die Steigung, mit der die Kupplung K2 geschlossen wird, kann sich dann während der Schaltung ändern. Nach dem Zeitpunkt T1, zu dem die Kupplung K1 voll geöffnet ist und die Kupplung K2 soweit geschlossen ist, dass ein vorbestimmtes Kupplungsmoment übertragen werden kann, wird der Schlupf der Kupplung K2 erfasst und die Kupplung K2 weiter derart gesteuert, dass mit einem vorbestimmten Schlupf gefahren wird oder der Schlupf allmählich auf Null abnimmt. Der Zeitraum zwischen T0 und T1 beträgt beispielsweise lediglich zwischen 0,1 und 0,4 Sekunden, so dass sehr rasche, Zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen möglich sind. Die zwischen T0 und Ti auftretende Änderung des Motormoments bzw. Fahrerwunschmoments ist deshalb i. A. klein. Da sich während der Überschneidungsschaltung (Zeitraum zwischen T0 und Ti) die Fahrzeuggeschwindigkeit kaum ändert, sollte auch die Drehzahländerung des Motors gering sein, so dass zum Zeitpunkt T0 vorhandener Schlupf zwischen der Eingangswelle der Teilgetriebe und der Kurbelwelle des Motors bis zum Zeitpunkt T1 konstant bleiben kann.
In der Praxis treten beim Schalten des Doppelkupplungsgetriebes Probleme auf, die den Schaltkomfort nachteilig beeinflussen. Beispielsweise bricht das von beiden Kupplungen zum jeweiligen Zeitpunkt übertragbare Kupplungsmoment durch Wechselwirkung zwischen den Kupplungsbetätigungen oder andere Einflüsse ein oder nimmt in unvorhergesehener Weise zu, so dass es nicht dem dargestellten gesteuerten Wunschmoment entspricht, bei dem die gepunktete Kurve etwa gleich die Summe aus den gestrichelten und der durchgehend gezeichneten Kurve ist. Dies kann zu einem unerwünschten Hochlaufen des Motors während der Schaltung oder zu einem unerwünschten Drehzahleinbruch führen, der aufgrund dynamischer Effekte zu weiteren Problemen führt. Weiter kann der Motor unerwünscht hochdrehen, wenn das zum Zeitpunkt T2 erzielte übertragbare Moment der Kupplung K2 zu gering ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfemaßnahmen für die vorgenannten Probleme zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Adaptieren der Steuerung der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes gelöst, bei welchem bei einer Schaltung das von der öffnenden Kupplung übertragbare Moment und das von der schließenden Kupplung übertragbare Moment entsprechend Sollkurven gesteuert werden, während der Schaltung eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert ermittelt wird und die Sollkurve wenigstens einer der Kupplungen für eine nachfolgende Schaltung im Sinne einer Verminderung der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert adaptiert wird.
Beispielsweise kann während der Schaltung die Differenz aus dem übertragbaren Sollkupplungssummenmoment mit dem Istsummenmoment ermittelt werden.
Das Istsummenmoment ist beispielsweise gleich der Summe aus von einem Antriebsmotor her in das Getriebe eingeleiteten statischen und dynamischen Motormoment ist.
Das statische Motormoment kann gleich dem über ein Fahrpedal eingegebenen Fahrerwunschmoment sein.
Vorteilhafterweise wird während einer Schaltung der Schlupf der öffnenden Kupplung mit einem Sollschlupf verglichen und wird das Sollmoment der schließenden Kupplung bei Zunahme des Schlupfes vergrößert.
Bei einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Sollkurve der schließenden Kupplung entsprechend einer Abweichung des am Ende einer Überschneidungsschaltung vorhandenen Schlupfes der öffnenden Kupplung adaptiert.
Die Sollkurve der schließenden Kupplung kann beispielsweise mit einem Korrekturfaktor korrigiert werden, der abhängig vom über ein Fahrpedal eingegebenen Fahrerwunschmoment und dem Schlupf am Ende einer Überschneidungsschaltung adaptiert wird.
Eine Vorrichtung zum Adaptieren der Steuerung von Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes enthält einen Aktor für je eine der Kupplungen und eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern des Öffnens einer der Kupplungen und gleichzeitigen Schließens der je- - A - weils anderen Kupplung während einer Überschneidungsphase, wobei die Steuereinrichtung geeignet ist, die Kupplungen nach einem der vorgenannten Verfahren zu steuern.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
Figur 1 Verläufe übertragbarer Kupplungsmomente,
Figur 2 eine aus dem Momenteneinbruch der Figur 1 resultierende Drehzahlüberhöhung des Motors,
Figur 3 Drehmoment- und Drehzahlverläufe zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Figur 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 5 Drehzahlverläufe zur Erläuterung einer weiteren Ursache für eine Drehzahlüberhöhung des Motors,
Figur 6 eine Darstellung ähnlich der Figur 1 zur Erläuterung der Vermeidung einer
Drehzahlüberhöhung,
Figur 7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 8 ein Blockschaltbild eines an sich bekannten Doppelkupplungsgetriebes und
Figur 9 eine vereinfachte schematische Darstellung einer an sich bekannten Schaltung.
Figur 1 stellt Momentenverläufe bei einer Zughochschaltung dar, bei der beispielsweise von dem ersten Gang in den zweiten Gang oder von dem zweiten Gang in den dritten Gang geschaltet wird. Mit Msκg ist das von der gehenden (öffnenden) Kupplung übertragbare Moment dargestellt, das entsprechend einem in der Steuereinrichtung gespeicherten Programm zwi- schen T0 und Ti linear abnimmt. Mit MsKκ ist das von der kommenden (schließenden) Kupplung übertragbare, in der Steuereinrichtung gespeicherte Moment durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Mit Ms∑χist das übertragbare Kupplungssummenmoment bezeichnet, das sich aus der Summe von Msκg und Msκk ergibt.
Das vor dem Beginn der Überschneidungsschaltung von der gehenden Kupplung übertragbare Moment wird vorteilhafterweise auf einen Wert eingestellt, der geringfügig kleiner als das anliegende Motormoment ist, so dass die gehende Kupplung zum Zeitpunkt T0 einen vorbestimmten Schlupf hat, der während der Überschneidungsschaltung (bis zum Zeitpunkt T1) vorteilhafterweise im Wesentlichen konstant bleibt. Ab dem Zeitpunkt T1, zu dem die kommende Kupplung die Drehmomentübertragung übernimmt, wird die Steuerung der kommenden Kupplung auf Schlupfsteuerung umgestellt, so dass das übertragbare Kupplungsmoment zunächst zur Verminderung der Motordrehzahl erhöht wird und dann auf einen Wert eingesteuert wird, bei dem die neue Kupplung das Motormoment im Wesentlichen schlupffrei überträgt.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der Motor während der Überschneidungsphase der Betätigung der Kupplung entsprechend den programmierten Linien Msκg und Msκk gemäß Figur 2 hochtourt, in der die mit nM bezeichnete Linie den Verlauf der Motordrehzahl über der Zeit t zeigt. Mit NGg ist der Drehzahlverlauf der Eingangswelle des der gehenden (öffnenden) Kupplung zugeordneten Getriebes dargestellt. Wie ersichtlich, nimmt der Schlupf zwischen der Eingangswelle dieses Getriebes und der vom Motor 10 angetriebenen Antriebswelle 12 (Figur 8) in unvorhergesehener Weise zu, was auf ein zu geringes aktuelles Gesamtkupp- lungsmoment deutet, wie in Figur 1 durch die strichpunktierte Linie Ma∑« dargestellt. Der Unterschied zwischen dem gewollten bzw. programmierten Summenkupplungsmoment und dem aktuellen Summenkupplungsmoment ist in Figur 1 mit Δ bezeichnet.
Das beschriebene Phänomen der ungewollten Drehzahlüberhöhung bzw. des Hochtourens des Motors, das auch mit einem gewissen Beschleunigungseinbruch verbunden ist, kann auf folgende Weise beseitigt werden, wie schematisch in Figur 3 dargestellt:
Die Überschneidungsphase zwischen T0 und T1 wird in Bereiche mit Stützstellen S1 bis S5 unterteilt. Jeder dieser Stützstellen wird ein Kupplungsfehler ΔSn zugeordnet, der laufend wie folgt bestimmt wird:
a) An den Stützstellen, die vorbestimmten Zeitpunkten während einer Überschneidungsschaltung entsprechen, wird ein Kupplungsfehler anhand von an den Stützpunkten gemessenen Schlupfdrehzahlen ermittelt. Ein zwischen zwei Stützstellen Sn und Sn+i ansteigender Schlupf deutet auf ein zu niedriges Kupplungsmoment hin. Dies kann dadurch korrigiert werden, dass in einer nachfolgenden Schaltung die gesteuerten Kupplungsmomente an diesem Stützpunkt vergrößert werden. Umgekehrt deutet ein zwischen zwei aufeinander folgenden Stützpunkten abnehmender Schlupf auf ein zu hohes Kupplungsmoment hin, was in einer nachfolgenden Schaltung durch eine Rücknahme des gesteuerten Kupplungsmoments zum jeweiligen Zeitpunkt korrigiert werden kann.
b) Ein Kupplungsfehler kann auch durch einen Vergleich der Kurve Ms∑«, die die Summe des gesteuerten Kupplungsmoments angibt, mit dem aus Motorparametern bestimmten tatsächlich vorhandenen augenblicklichen Summenkupplungsmoment bestimmt werden, das wie folgt lautet:
Mwidyn = MM +IM X dω/dt, wobei MM das statische Motormoment ist, das sich aus dem stationa- len Kennfeld des Motors und der Stellung seines Lastsstellgliedes bestimmt, und IM x dω/dt den dynamischen Anteil des Motormoments bestimmt, wobei IM das Massenträgheitsmoment des Motors ist und dω/dt seine Drehzahländerung ist.
Die beiden Größen Ms∑κ und MMdyn können auf zwei Weisen verglichen werden, nämlich:
a) Bestimmung des prozentualen Fehlers: ΔK = (Ms∑κ/MMdyn) x 100% oder
b) Bestimmung der prozentualen Momentendifferenz: ΔK = [(Ms∑κ - MMdyn) / Basis] x 100%
Als Basis kann dabei ein beliebiger fester Wert oder eine veränderliche Bezugsgröße, wie zum Beispiel das Fahrerwunschmoment eingesetzt werden.
In beiden Fällen sollte ein Mittelwert über mehrere Messwerte gebildet werden. Wird die Überschneidungsschaltung mit schlupfenden Kupplungen ausgeführt, dann soll vorteilhafterweise der Schlupf zwischen Motor und Eingangswelle des gehenden Getriebes möglichst konstant gehalten werden. Um dies zu erreichen, muss gelten:
Ms∑κ = MM - L x dωig/dt, wobei
(Bi9 die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist, auf der der Schlupf konstant zu halten ist. Je nach Momentenqualität bzw. bei von einer Elektronik her erfolgenden aktiven Motoreingriffen kann es sinnvoll sein, anstatt des Motormoments MM das Fahrerwunschmoment zu verwenden, das über ein Fahrpedal eingegeben wird.
Wenn man davon ausgeht, dass die Kupplungsteuerung das vorgenannte Kupplungssummenmoment einregelt, kann das Kupplungssummenmoment mit Hilfe der vorgenannten Formel bestimmt werden. Damit würden auch eventuell auftretende Ungenauigkeiten der Steuerung, wie Totzeiten der Aktorik, adaptiert werden.
Die nach einer der vorstehend beschriebenen Methoden berechneten Fehler werden über eine bestimmte Periode gemittelt und den Stützpunkten S1 bis S5 zugewiesen. Dabei sollte eine mögliche zeitliche Verschiebung zwischen der Detektierung des Fehlers und dem Zeitpunkt der Verstellung des Kupplungssollmoments, das an dem jeweiligen Stützpunkt vorhanden sein soll, berücksichtigt werden. Eine solche Verschiebung kann durch Signalfilterung, Signalmittelung oder Totzeiten des Systems zustande kommen. Stehen alle Fehler an den Stützpunkten fest, dann können die Fehler in einem Fehlerkennfeld gespeichert werden, und bei der nächsten Schaltung zur Adaption des Kupplungssollmoments verwendet werden. Der jeweilige Fehler sollte kupplungsabhängig gespeichert werden, da jede Kupplung ein anderes Fehlerbild aufweisen kann.
Der Fehler zwischen den Stützstellen S1 bis S5 wird linear interpoliert. Das gespeicherte Fehlerkennfeld wird vorteilhafter Weise bei der Überschneidung auf nur eine der beiden Kupplungen vorteilhafterweise die kommende Kupplung, angewandt, um Instabilitäten zu vermeiden. Es ist auch möglich, den Fehler auf beide Kupplungen aufzuteilen.
In Figur 1 ist eine Adaption verdeutlicht. Sei angenommen, bei einer Schaltung werden die Kupplungen entsprechend den Linien Msκg und IVIsKk gesteuert. Dabei ergibt sich wie erläutert, die dargestellte Abweichung zwischen dem gespeicherten Kupplungssummenmoment Ms∑κ und dem aktuell gemessenen Kupplungssummenmoment Ma∑κ- Die Korrektur der gesteuerten Kupplungskennlinien führt zu korrigierten Kupplungskennlinien Mkκg bzw. Mkκk> die für die nachfolgende Schaltung wirksam ist, bei der der mit Δ bezeichnete Fehler minimiert ist. Im dargestellten Beispiel werden beide Kupplungskennlinien adaptiert. Vorteilhaft ist es, zur Ermittlung des Fehlers den Schlupf an der öffnenden bzw. gehenden Kupplung zu messen und das gesteuerte Kupplungsmoment der kommenden Kupplung zu adaptieren.
Durch die Adaption wird die in Figur 2 sichtbare Drehzahlerhöhung des Motors vermieden. Zum Zeitpunkt T1 läuft der Motor nach Adaption mit einer Drehzahl, die gegenüber der Drehzahl bei T0 im Wesentlichen nur um die durch die Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit bedingte Erhöhung vergrößert ist und wird nach T1 durch Schlupfsteuerung der nunmehr das Drehmoment übertragenen Kupplung auf einen neuen Sollschlupf oder, bei schlupflosen Betrieb, auf die Drehzahl der Getriebeeingangswelle des neuen Teilgetriebes vermindert.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung des geschilderten Verfahrens:
Im Schritt 60 beginnt eine Adaptionsroutine, die vorzugsweise bei jeder Schaltung durchgeführt wird. Im Schritt 62 werden die Stützstellen S1 bis Sn in dem Zeitintervall zwischen T0 und T-t festgelegt. Im Schritt 64 wird festgestellt, ob an der gehenden Kupplung Schlupf vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 66 der Kupplungssummenmomentenfehler Δ∑K berechnet. Diese Berechnung erfolgt mit einer Systemfrequenz, die im Allgemeinen deutlich größer ist als dem Abstand zwischen zwei benachbarten Stützstellen entsprechend. Im Schritt 68 wird überprüft, ob eine Stützstelle erreicht ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 70 der aktuelle Kupplungssummenmomentenfehler der aktuellen Stützstelle zugewiesen.
Wird im Schritt 68 ermittelt, dass keine Stützstelle erreicht ist, so wird im Schritt 72 der im zeitlichen Abstand der Taktfrequenz gemessene Kupplungssummenmomentenfehler entsprechend interpoliert. Wenn anschließend im Schritt 74 das Ende der Überschneidung festgestellt wird, d.h., dass der Zeitpunkt T1, zu dem die Momentenübertragung von der kommenden Kupplung übernommen ist, so werden im Schritt 76 die Schritte 70 und 72 plausibilisiert, d.h. beispielsweise daraufhin überprüft, ob die den einzelnen Stützstellen und den dazwischen liegenden Stellen zugewiesenen Werte des Kupplungssummenfehlers plausibel sind, beispiels- weise durch eine glatte Kurve verbunden werden können. Wenn dies der Fall ist, werden die gespeicherten Kupplungsmomente, entsprechend denen die Kupplungen gesteuert werden, im Schritt 78 aktualisiert, wobei vorteilhafterweise die Steuerkernlinie der kommenden Kupplung aktualisiert wird und für eine nachfolgende Schaltung zur Verfügung steht.
Wenn das Ende der Überschneidung im Schritt 74 nicht festgestellt wird, kann die Korrektur ohne Plausibilisierung erfolgen.
Wenn im Schritt 64 kein Schlupf festgestellt wird, so wird im Schritt 80 überprüft, ob eine Überanpressung der gehenden Kupplung vorhanden ist. Ist dies der Fall, so geht das System unmittelbar zum Schritt 68 ohne dass der Schritt 66 durchgeführt wird. Wenn im Schritt 80 keine Überanpressung festgestellt wird, wird der Kupplungssummenmomentenfehler, der in diesem Fall nicht berechnet werden kann, auf einen Wert unter 100% gesetzt.
Das beschriebene Verfahren kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann der Plausibilisierungsschritt 76 entfallen und ebenso kann der Schritt 72 entfallen. Da zwischen zwei Schaltungen im Allgemeinen ein relativ zu dem Zeitintervall zwischen T0 und T1 großer Zeitraum zur Verfügung steht, können die während einer Schaltung aufgenommenen Werte des Kupplungssummenmomentenfehlers insgesamt nach allgemeinen mathematischen Verfahren zu einer plausiblen glatten Kurve verarbeitet werden, entsprechend der die in der elektronischen Steuereinrichtung abgelegte Steuerkurve für eine jeweils nachfolgende Schaltung aktualisiert wird.
Figur 5 zeigt die Auswirkungen einer von geplanten Sollwerten abweichenden Istwerten der von den Kupplungen übertragbaren Momenten anhand des Verlaufes der Motordrehzahl. In Figur 5 sind Drehzahlen über der Zeit aufgetragen, wobei die die Motordrehzahl angebende Kurve mit ΠM bezeichnet ist, und die Kurven, die die Drehzahlen der Eingangswellen des gehenden Getriebes und des kommenden Getriebes angeben, mit ncg und nck bezeichnet sind. Wie ersichtlich, steigt die Drehzahl des Motors vor dem Ende der Überschneidungsschaltung stark an, um dann durch schlupfgesteuerten Betrieb der Kupplung des kommenden Getriebes auf die Drehzahl von dessen Eingangswelle abzusinken. Das Ansteigen der Motordrehzahl vor dem Ende der Überschneidungsschaltung, das auch in Figur 3 sichtbar ist, ist in vielerlei Hinsicht nachteilig. Die Kennlinien zur Steuerung der Kupplungen während der Überschneidungsschaltung (zwischen T0 und T1) sind an sich derart ausgelegt, dass der Schlupf der ge- henden Kupplung bis zum Ende der Überschneidungsschaltung etwa konstant auf dem Wert bleibt, den er zu Beginn der Überschneidungsschaltung hat.
Zur Vermeidung der Drehzahlüberhöhung gemäß Figur 5 wird das Sollmoment der kommenden Kupplung entsprechend einem Rohwert Mκκroh und einem adaptiven Korrekturfaktor kadp bestimmt.
Der Rohwert des Sollmoments für die kommende Kupplung hängt vom Moment der gehenden Kupplung und dem Motormoment, oder besser dem Fahrerwunschmoment, ab und wird durch die Überschneidungsstrategie festgelegt:
Mκkroh = f (MKS! MFW), wobei M«s die Überschneidungsstrategie enthält;
Für das tatsächliche Moment, das von der kommenden Kupplung übertragbar ist, gilt dann:
MkKk = Mκkroh * kadp
Die Berechnung und Adaption des adaptiven Faktors kadp erfolgt beispielsweise jeweils zum Ende der Überschneidung. Der aktuell vorhandene Schlupf ns (T1) wird gemessen und mit einem Zielwert nsaei verglichen. Ein typischer Zielwert für den Schlupf zum Ende der Überschneidung liegt zwischen 50 und 100 min"1. Ist der Schlupf größer, muss der Korrekturfaktor erhöht werden, ist er kleiner oder kommt die gehende Kupplung während der Überschneidung sogar ins Haften, muss der Korrekturfaktor verringert werden.
Um den Einfluss des aktuellen Betriebspunktes auf die Berechnung des adaptiven Korrekturfaktors zu begrenzen, wird aus dem Verlauf des Fahrerwunschmoments MFw während der Schaltung ein Referenzmoment Mref berechnet, das beispielsweise der Mittelwert des Fahrerwunschmomentes während der Schaltung ist.
Mit Hilfe dieses Referenzwertes kann aus dem Schlupf am Ende der Überschneidung der adaptive Korrekturfaktor jeweils neu berechnet werden:
π- J kneu = CnS(T1) - nSael) U
wobei kadp = kadpait x kneu. Um die Adaption sinnvoll zu initialisieren, sollte der Startwert bei der erstmaligen Systeminbetriebnahme bei 1 liegen. Der adaptive Korrekturfaktor kann vorteilhafter Weise auf Werte zwischen beispielsweise 0,75 und 1 ,25 begrenzt werden.
Figur 6 zeigt den Verlauf der gesteuerten Kennlinie MsKk der kommenden Kupplung vor einer Schaltung, die zu der Drehmomentüberhöhung gemäß Figur 5 führt. Die doppelt strichpunktierte Linie zeigt die mit einem adaptiven Faktor korrigierte Kupplungskennlinie, die dazu führt, dass die Drehzahlerhöhung gemäß Figur 5 nicht mehr auftritt.
Figur 7 zeigt ein Flussbild zur Erläuterung des geschilderten Verfahrens:
Es sei angenommen, im Schritt 100 startet ein Adaptionszyklus, der beispielsweise durch eine Befehl zum Schalten des Getriebes ausgelöst wird. Im Schritt 102 wird überprüft, ob eine Ü- berschneidungsschaltung aktiv ist, d.h. ein Befehl zum Durchführen einer Überschneidungsschaltung zum Zwecke eines Gangwechsels vorliegt.
Ist dies der Fall, so wird im Schritt 104 überprüft, ob sich das System in einer Überschneidungsphase, d.h. zwischen den Zeitpunkten T0 und T-i gemäß Figur 5 befindet. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 106 das Referenzmoment für die laufende Schaltung berechnet. Mit Hilfe des Referenzmomentes wird im Schritt 108 der Korrekturfaktor adaptiert und die Kupplung entsprechend betätigt. Anschließend geht das System zum Ende (Schritt 110).
Wird im Schritt 102 festgestellt, dass keine Überschneidungsschaltung aktiv ist, so geht das System unmittelbar zum Schritt 110.
Wird im Schritt 104 festgestellt, dass die Überschneidungsphase nicht aktiv ist, so wird im Schritt 112 überprüft, ob sich das System am Ende einer Überschneidungsphase, d.h. zu einem Zeitpunkt T1 befindet. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 114 der Momentenfehler der kommenden Kupplung aus der Schlupfabweichung am Ende der Überschneidungsschaltung ermittelt und im Schritt 116 der Korrekturfaktor entsprechend der Schlupfabweichung adaptiert. Der adaptierte Korrekturfaktor wird dann gespeichert und steht für eine neue Schaltung zur Verfügung.
Wenn im Schritt 112 festgestellt wird, dass sich das System nicht am Ende einer Überschneidungsschaltung befindet, schreitet es unmittelbar zum Schritt 110 fort. Das beschriebene System kann in vielfältiger Weise abgeändert oder weitergebildet werden.
Beispielsweise kann das Berechnungsergebnis für kneu verworfen werden, wenn sich das Fahrerwunschmoment während einer Schaltung um mehr als einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 30% ändert.
Das Referenzmoment kann das Fahrerwunschmoment am Ende der Überschneidung, zu Beginn der Überschneidung, ein Mittelwert während der Überschneidungsschaltung oder ein anderer gefilterter, aus dem Verlauf des Fahrerwunschmoments abgeleiteter Wert sein.
Für jede der bei den Kupplungen wird vorteilhafter Weise ein eigener adaptiver Korrekturfaktor ermittelt.
Die Korrekturfaktoren können für Teillast, Mittellast und Volllast unterschiedlich sein.
Weiter kann ein last- und gangabhängiges Korrekturfaktorkennfeld gespeichert werden.
Bezugszeichenliste
Motor
Antriebswelle
Teilgetriebe
Teilgetriebe
Welle
Differenzial
Steuereinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Adaptieren der Steuerung der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, bei welchem Verfahren bei einer Schaltung das von der öffnenden Kupplung übertragbare Moment und das von der schließenden Kupplung übertragbare Moment entsprechend Sollkurven gesteuert werden, während der Schaltung eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert ermittelt wird und die Sollkurve wenigstens einer der Kupplungen für eine nachfolgende Schaltung im Sinne einer Verminderung der Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert adaptiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei während der Schaltung die Differenz aus dem übertragbaren Sollkupplungssummenmoment mit dem Istsummenmoment ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Istsummenmoment gleich der Summe aus von einem Antriebsmotor her in das Getriebe eingeleiteten statischen und dynamischen Motormoment ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das statische Motormoment das über ein Fahrpedal eingegebene Fahrerwunschmoment ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während einer Schaltung der Schlupf der öffnenden Kupplung mit einem Sollschlupf verglichen wird und das Sollmoment der schließenden Kupplung bei Zunahme des Schlupfes vergrößert.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Sollkurve der schließenden Kupplung entsprechend einer Abweichung des am Ende einer Überschneidungsschaltung vorhandenen Schlupfes der öffnenden Kupplung adaptiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Sollkurve der schließenden Kupplung mit einem Korrekturfaktor korrigiert wird, der abhängig vom über ein Fahrpedal eingegebenen Fahrerwunschmoment und dem Schlupf am Ende einer Überschneidungsschaltung adaptiert wird.
8. Vorrichtung zum Adaptieren der Steuerung von Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, mit einem Aktor für je eine der Kupplungen (K1, K2)und einer elektronischen Steuereinrichtung (22) zum Steuern des Öffnens einer der Kupplungen und gleichzeitigen Schließens der jeweils anderen Kupplung während einer Überschneidungsschaltung, welche Steuereinrichtung geeignet ist, die Kupplungen nach dem Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 7 zu steuern.
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