WO2015086013A2 - Tastpunktbestimmung - Google Patents

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    • F16D2500/50281—Transmitted torque

Definitions

  • the invention relates to the determination of a touch point of a coupling.
  • the invention relates to a touch point determination of a clutch on a transmission in a hybrid drive train.
  • a hybrid motor vehicle includes an internal combustion engine and an electrical machine that can be used alternatively or simultaneously to drive the motor vehicle.
  • a dual clutch transmission is provided to couple the internal combustion engine to an output shaft connected to a drive wheel of the motor vehicle.
  • the dual-clutch transmission comprises two transmission shafts, which are coupled by means of associated clutches with the internal combustion engine and can be coupled to the output shaft by means of different pairs of gear wheels. If the internal combustion engine is running, only one of the clutches is always closed.
  • a pair of gear wheels is engaged by a pair of gear wheels is torque-locking connected to the gear shaft whose clutch is open, with the relevant gear shaft and the output shaft; the pair of gear wheels can be designed by disengaging the torque-locking connection between the gear wheel pair and the output shaft or between the pair of gear wheels and the relevant gear shaft.
  • a previously active pair of gear wheels is designed and inserted another pair of gear wheels.
  • a gear change takes place by opening the closed clutch and simultaneously closing the other clutch.
  • the couplings can each be actuated by means of an actuator.
  • the actuator may in particular comprise a hydraulic transmission path, optionally with an electromechanical transmitter.
  • wear or temperature effects can cause a touch point of a clutch shifts.
  • the touch point corresponds to that operation of the clutch in which a predetermined torque is transmitted via the clutch.
  • a speed gradient of a transmission shaft is determined whose Clutch is opened immediately after a pair of gear wheels has been designed. Then, the clutch is partially closed and a second speed gradient of the transmission shaft determined. Based on the first speed gradient, a drag torque of the transmission shaft can be estimated and a clutch torque based on the second speed gradient. On the basis of the two moments then the touch point can be determined exactly.
  • an electric machine In a hybrid drivable motor vehicle with the first transmission shaft, an electric machine is connected torque-locking. If a pair of gear wheels is active, which is connected to the first gear shaft, the electric machine can be used to accelerate or decelerate the motor vehicle.
  • a Tastriosbeige the first clutch is difficult because the moment of inertia of the electric machine changes the speed gradient of the transmission shaft.
  • the electric machine acts as a storage for rotational energy, so that both speed gradients can be reduced. This can make it difficult to determine the gradients with sufficient accuracy.
  • One of the gradients may be so shallow that an increased measurement time is required to observe the speed of the first gear shaft.
  • the touch point determination on the first clutch can be so time-consuming that a quick gear change is prevented.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device in order to determine a touch point of a clutch on a transmission shaft with an electric machine improved.
  • the invention solves this problem by means of a method and a transmission with the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
  • a transmission includes an input shaft, a transmission shaft, a clutch for connecting the input shaft to the transmission shaft, an output shaft, a gear pair for torque-locking coupling of the transmission shaft with the output shaft and an electric machine which is connected to the transmission shaft.
  • a method for determining a sensing point of the clutch includes steps of opening the clutch, canceling the torque-lock coupling of the gear pair with the transmission shaft or the output shaft, determining a first speed gradient of the transmission shaft in a first one Phase, partially closing the clutch, determining a second speed gradient of the transmission shaft in a second phase, and determining a sensing point of the clutch based on the two gradients. In this case, the electric machine is driven during both phases to deliver a predetermined torque to the transmission shaft.
  • the procedure can also be used to determine other parameters on the first gear shaft into which the moment of inertia of the electric machine enters.
  • the transmission further comprises a further transmission shaft, a further clutch for connecting the input shaft with the further transmission shaft and another pair of gear wheels for torque-locking coupling of the further transmission shaft with the output shaft.
  • the further clutch is closed during the process described above and there is a torque-locking coupling of the other Gangradpress with the transmission shaft and the output shaft.
  • the method is preferably executable on a dual-clutch transmission with a flanged electric machine.
  • two different variants for driving the electric machine are conceivable.
  • the predetermined torque corresponds to the moment of inertia of the electric machine.
  • the effects of the inertia moment of the electric machine can be practically compensated, so that a determination method for determining the touch point of the clutch need not be changed.
  • the moment of inertia of the electric machine may depend on the speed of the gear shaft. This can be taken into account in the control of the electrical machine in order to compensate for the moment of inertia of the electric machine with improved accuracy.
  • the predetermined torque is constant in magnitude during both phases, wherein the touch point is additionally determined on the basis of the predetermined torque.
  • the control of the electric machine can be designed simpler.
  • the torque applied by the electric machine must then be taken into account in magnitude and sign in determining the touch point.
  • Information about which torque the electric machine applies can be transmitted from a control device for the electrical machine to a control device for determining the touch point.
  • the moment of inertia of the shaft together with the electric machine can be taken into account in the determination of the touch point.
  • the predetermined torque may be negative during the first phase to decelerate the transmission shaft and positive during the second phase to accelerate the transmission shaft as the output shaft is accelerated during the process.
  • a motor vehicle comprises a drive train with the dual-clutch transmission
  • the acceleration of the output shaft can take place during an acceleration phase of the motor vehicle in which torque is transmitted via the further clutch, the further transmission shaft and the further gear wheel pair.
  • the predetermined torque during both phases may also be negative to retard the transmission shaft if the output shaft is decelerated during the process.
  • the deceleration can, for example, again by means of a torque on the other gear pair, the further gear shaft and the further coupling take place, if a dual-clutch transmission is present, as described above.
  • a transmission according to the invention comprises an input shaft, a transmission shaft, a clutch for connecting the input shaft to the transmission shaft, an output shaft, a pair of gear wheels for torque coupling the transmission shaft to the output shaft, an electric machine connected to the transmission shaft, and a control device for control of the transmission by means of the method described above.
  • FIG. 1 shows a section of a drive train for a motor vehicle
  • Figure 2 is a speed and torque diagram when downshifting
  • Figure 3 is a speed and torque diagram when upshifting.
  • FIG. 1 shows a section of a drive train 100, in particular for a motor vehicle.
  • the drive train 100 includes an input shaft 105 for connection to an internal combustion engine 110 and an output shaft 15, in particular for connection to a drive wheel of a motor vehicle (not shown).
  • a first clutch 120 By means of a first clutch 120, a first transmission shaft 125 and by means of a second clutch 130, a second transmission shaft 135 is coupled to the input shaft 105.
  • an electric machine 140 is rigidly connected.
  • Gangradschreib 145, a second pair of gear wheels 150 and a third pair of gear wheels 155 provided.
  • the first gear pair 145 and the third gear pair 155 of the first gear shaft 125 and the second gear pair 150 of the second gear shaft 135 are assigned. This assignment is purely exemplary and it can also be provided more or fewer pair of gear 145 to 155.
  • Each pair of gear wheels 145 to 155 can be inserted and laid out.
  • a controller 160 is for controlling a portion of the powertrain 100
  • the transmission 165 comprises at least the input shaft 105, the first clutch 120, the first transmission shaft 125, one of the gear pairs 145, 155 and the output shaft 1 15.
  • the transmission 165 is a dual-clutch transmission, in addition to the second clutch 130, the second transmission shaft 135 and the second pair of transmission gears 150, as described above.
  • the control device 160 is connected to a device for determining the rotational speed of the first transmission shaft 125. Whether a gear 145, 155 on or is designed, can be determined by means of other sensors or controlled by appropriate actuators. Similarly, an opening degree of the first clutch 120 may be determined or controlled by the controller 160.
  • the controller 160 may also be configured to control a torque output by the electric machine 140.
  • the control device 160 can control the torque of the electric machine 140 directly or be connected to a control device for the torque of the electric machine 140.
  • FIG. 2 shows a speed and torque diagram 200 when shifting up the transmission 165 from FIG. 1. It is assumed that the described variant of the dual clutch transmission. Additional In the horizontal direction, a time is applied. In the vertical direction are speeds (N), a Betschistsweg (s), torques (M) and a gear stage (G) plotted.
  • the diagram 200 shows a change from the third gear stage 155 to the first gear stage 145 on the first gear shaft 125 with intervening Tast Vietnamesebetician for the first clutch 120, while the rotational speed of the output shaft 1 15 decreases.
  • the deceleration of the output shaft 1 15 can in particular by a braking torque of Ver combustion engine 1 10, which is transmitted by means of the second clutch 130, the second gear shaft 135 and the second gear 150, be conditional.
  • a first course 205 relates to the rotational speed of the first transmission shaft 125
  • a second course 210 shows the rotational speed of the second transmission shaft 135 with a broken line.
  • a third course 215 shows an engaged gear 145, 155 on the first transmission shaft 125 and a fourth course 220 with an interrupted one Line an engaged gear on the second gear shaft 135.
  • An engaged gear ratio of 0 indicates that no pair of gear 145 to 155 with the corresponding gear shaft 125, 135 is connected torque-locking. This condition is also called idle.
  • a fifth trace 225 shows an actuation degree of the first clutch 120. The higher the illustrated value, the farther the first clutch 120 is closed and the higher the torque transmissible via the first clutch 120.
  • Step 240 the first clutch 120 is opened. Subsequently, the third gear pair 155 is designed so that no pair of gear wheels 145, 155 is torque-connected to the first gear shaft 125: the first gear shaft 125 is idling. Desynchronization of the transmission shaft 125 takes place in a subsequent step 245. Only when the torque lock between the third pair of gear wheels 155 and the first transmission shaft 125 has been completely released does the first transmission shaft 125 start to coast freely, as can be understood from the first profile 205. After a predetermined time or when the speed has dropped by a predetermined amount or to a predetermined amount, the gradient of the rotational speed of the first transmission shaft 125 is determined. Step 250 is also called first phase.
  • a step 255 which is also called the second phase
  • the first clutch 120 is partially actuated, as can be seen from the fifth course 225.
  • the rotational speed of the first transmission shaft 125 increases up to the level of the rotational speed of the second transmission shaft 135.
  • a second gradient is determined, which expresses the change in the rotational speed of the first transmission shaft 125 during step 225.
  • a touch point of the first clutch 120 can then be determined.
  • the actuation of the first clutch 120 is withdrawn, so that the first clutch 120 separates.
  • the first gear 145 is engaged, as the third course 215 shows.
  • the rotational speed of the first gear shaft 125 is raised, so that the first gear 145 can be gently inserted. This process is called synchronization.
  • the first clutch 120 can be closed while the second clutch 130 is opened.
  • the gear stage lying in the power flow of the drive train 100 changes from the second gear stage 150 to the first gear stage 145.
  • a negative torque is emitted by the electric machine 140 during the first phase 250 and a positive torque during the second phase 255.
  • the torque respectively corresponds to the moment of inertia of the electric machine 140.
  • the negative torque is built up successively during the step 245.
  • the gradients during steps 250 and 255 are as large as if the electric machine 140 were not present.
  • a method or a device for determining the gradients or a touch point of the first clutch 120 on the basis of the gradients does not have to be adapted.
  • a constant negative and, during step 255, a constant positive torque is output to the first transmission shaft 125 after the seventh course 235 during the step 250.
  • the negative torque is already delivered during step 245.
  • the moment of inertia of the unit of the first gear shaft 125 and the electric machine 140 is reduced by a constant amount corresponding to the torque of the electric machine 140. If a further determination is made on the basis of the first or second gradient, in particular of the touch point of the first clutch 120, the entire moment of inertia of the first transmission shaft 125, the electric machine 140 and the torque applied by it must be taken into account.
  • Figure 3 shows a representation corresponding to that of Figure 2 in an inverted
  • the diagram 300 is, unlike the representation of Figure 2, an acceleration phase of the output shaft 1 15 based. While the second gear pair 150 is engaged on the second gear shaft 135, the first gear pair 145 is designed on the first gear shaft 125 in step 240 and in step 265, the third gear pair 155 is inserted. During step 250 - in the first phase - the first transmission shaft 125 runs out and the first gradient of its speed can be determined. During step 255 - the second phase - by partially closing the first clutch 120, the speed of the first transmission shaft 125 is reduced more than just by the coasting until it reaches the speed of the second transmission shaft 135. Here, the second gradient is determined.
  • a curve 330 which corresponds to the sixth curve 230 from FIG. 2 and relates to the first variant described above, shows the torque output by the electric machine 140 to the first transmission shaft 125, which corresponds to the moment of inertia of the electric machine 140.
  • the output torque is always negative, but differs in magnitude in the two phases.
  • the negative torque is already built up during step 245 successively.
  • a constant negative torque is provided by the electric machine 140.
  • the negative torque is already applied during step 245.
  • Output shaft 1 15 mutatis mutandis as described above with respect to the delay.

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Abstract

Ein Getriebe umfasst eine Eingangswelle, eine Getriebewelle, eine Kupplung zur Verbindung der Eingangswelle mit der Getriebewelle, eine Ausgangswelle, ein Gangradpaar zur drehmomentschlüssigen Kopplung der Getriebewelle mit der Ausgangswelle und eine elektrische Maschine, die mit der Getriebewelle verbunden ist. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Tastpunkts der Kupplung umfasst Schritte des Öffnens der Kupplung, des Aufhebens der drehmomentschlüssigen Kopplung des Gangradpaars mit der Getriebewelle oder der Ausgangswelle, des Bestimmens eines ersten Drehzahlgradienten der Getriebewelle in einer ersten Phase, des teilweise Schließens der Kupplung, des Bestimmens eines zweiten Drehzahlgradienten der Getriebewelle in einer zweiten Phase und des Bestimmens eines Tastpunkts der Kupplung auf der Basis der beiden Gradienten. Dabei wird die elektrische Maschine während beider Phasen dazu angesteuert, ein vorbestimmtes Drehmoment an die Getriebewelle abzugeben.

Description

Tastpunktbestimmung
Die Erfindung betrifft die Bestimmung eines Tastpunkts einer Kupplung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tastpunktbestimmung einer Kupplung an einem Getriebe in einem hybriden Antriebsstrang.
Ein hybrides Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die alternativ oder gleichzeitig zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden können. In einer Ausführungsform ist ein Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen, um den Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle zu koppeln, die mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Getriebewellen, die mittels zugeordneter Kupplungen mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sind und mittels unterschiedlicher Gangradpaare mit der Abtriebswelle koppelbar sind. Läuft der Verbrennungsmotor, so ist stets nur eine der Kupplungen geschlossen. Ein Gangradpaar wird eingelegt, indem an der Getriebewelle, deren Kupplung geöffnet ist, ein Gangradpaar drehmomentschlüssig mit der betreffenden Getriebewelle und der Abtriebswelle verbunden wird; das Gangradpaar kann ausgelegt werden, indem die drehmomentschlüssige Verbindung zwischen dem Gangradpaar und der Abtriebswelle oder zwischen dem Gangradpaar und der betreffenden Getriebewelle gelöst wird. Dazu wird ein zuvor aktives Gangradpaar ausgelegt und ein anderes Gangradpaar eingelegt. Ein Gangwechsel erfolgt, indem die geschlossene Kupplung geöffnet und gleichzeitig die andere Kupplung geschlossen wird.
DE 10 2010 024 941 A1 zeigt ein derartiges Getriebe.
Die Kupplungen können jeweils mittels eines Aktuators betätigt werden. Der Aktuator kann insbesondere eine hydraulische Übertragungsstrecke, gegebenenfalls mit einem elektrome- chanischen Geber, umfassen. Bei dieser oder auch anderen Bauformen des Aktuators können beispielsweise Verschleiß- oder Temperatureffekte dazu führen, dass sich ein Tastpunkt einer Kupplung verschiebt. Der Tastpunkt entspricht derjenigen Betätigung der Kupplung, bei der ein vorbestimmtes Drehmoment über die Kupplung übertragen wird.
Zur Bestimmung des Tastpunkts der Kupplung sind unterschiedliche Herangehensweisen bekannt. In einer Variante wird ein Drehzahlgradient einer Getriebewelle bestimmt, deren Kupplung geöffnet ist, unmittelbar nachdem ein Gangradpaar ausgelegt wurde. Dann wird die Kupplung teilweise geschlossen und ein zweiter Drehzahlgradient der Getriebewelle bestimmt. Auf der Basis des ersten Drehzahlgradienten kann ein Schleppmoment der Getriebewelle abgeschätzt werden und auf der Basis des zweiten Drehzahlgradienten ein Kupplungsmoment. Auf der Basis der beiden Momente kann dann der Tastpunkt genau bestimmt werden.
Bei einem hybrid antreibbaren Kraftfahrzeug ist mit der ersten Getriebewelle eine elektrische Maschine drehmomentschlüssig verbunden. Ist ein Gangradpaar aktiv, das mit der ersten Getriebewelle verbunden ist, so kann die elektrische Maschine zum Beschleunigen oder Verzögern des Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Allerdings ist eine Tastpunktbestimmung der ersten Kupplung schwierig, weil das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine die Drehzahlgradienten der Getriebewelle verändert. Die elektrische Maschine wirkt wie ein Speicher für Rotationsenergie, sodass beide Drehzahlgradienten verringert sein können. Dadurch kann es schwierig sein, die Gradienten ausreichend genau zu bestimmen. Einer der Gradienten kann so flach sein, dass eine erhöhte Messzeit zur Beobachtung der Drehzahl der ersten Getriebewelle erforderlich ist. Die Tastpunktbestimmung an der ersten Kupplung kann so zeitaufwendig sein, dass ein rascher Gangwechsel verhindert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um einen Tastpunkt einer Kupplung an einer Getriebewelle mit einer elektrischen Maschine verbessert zu bestimmen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens und eines Getriebes mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Ein Getriebe umfasst eine Eingangswelle, eine Getriebewelle, eine Kupplung zur Verbindung der Eingangswelle mit der Getriebewelle, eine Ausgangswelle, ein Gangradpaar zur drehmomentschlüssigen Kopplung der Getriebewelle mit der Ausgangswelle und eine elektrische Maschine, die mit der Getriebewelle verbunden ist. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Tastpunkts der Kupplung umfasst Schritte des Öffnens der Kupplung, des Aufhebens der drehmomentschlüssigen Kopplung des Gangradpaars mit der Getriebewelle oder der Ausgangswelle, des Bestimmens eines ersten Drehzahlgradienten der Getriebewelle in einer ersten Phase, des teilweise Schließens der Kupplung, des Bestimmens eines zweiten Drehzahlgradienten der Getriebewelle in einer zweiten Phase und des Bestimmens eines Tastpunkts der Kupplung auf der Basis der beiden Gradienten. Dabei wird die elektrische Maschine während beider Phasen dazu angesteuert, ein vorbestimmtes Drehmoment an die Getriebewelle abzugeben.
Dadurch ist es möglich, den Tastpunkt der Kupplung zu bestimmen, ohne eine mechanische Vorrichtung wie beispielsweise eine weitere Kupplung zwischen der elektrischen Maschine und der Getriebewelle vorzusehen. Die Vorgehensweise kann auch zur Bestimmung anderer Parameter an der ersten Getriebewelle, in die das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine eingeht, durchzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Getriebe ferner eine weitere Getriebewelle, eine weitere Kupplung zur Verbindung der Eingangswelle mit der weiteren Getriebewelle und ein weiteres Gangradpaar zur drehmomentschlüssigen Kopplung der weiteren Getriebewelle mit der Ausgangswelle. Dabei ist während des oben beschriebenen Verfahrens die weitere Kupplung geschlossen und es besteht eine drehmomentschlüssige Kopplung des weiteren Gangradpaars mit der Getriebewelle und der Ausgangswelle.
Anders ausgedrückt ist das Verfahren bevorzugt an einem Doppelkupplungsgetriebe mit angeflanschter elektrischer Maschine ausführbar. Grundsätzlich sind zwei unterschiedliche Varianten für das Ansteuern der elektrischen Maschine denkbar.
In einer ersten Variante entspricht das vorbestimmte Drehmoment dem Trägheitsmoment der elektrischen Maschine. Dadurch können die Auswirkungen des Trägheitsmoments der elektrischen Maschine praktisch kompensiert werden, sodass ein Bestimmungsverfahren zur Bestimmung des Tastpunkts der Kupplung nicht abgeändert werden muss. Dies ermöglicht einen modularen Aufbau eines Getriebes alternativ mit oder ohne die elektrische Maschine, ohne ein Bestimmungsverfahren für den Tastpunkt abändern zu müssen. Das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine kann von der Drehzahl der Getriebewelle abhängen. Dies kann bei der Ansteuerung der elektrischen Maschine berücksichtigt werden, um das Trägheitsmoment der elektrischen Maschine mit verbesserter Genauigkeit zu kompensieren. In einer zweiten Variante ist das vorbestimmte Drehmoment während beider Phasen im Betrag konstant, wobei der Tastpunkt zusätzlich auf der Basis des vorbestimmten Drehmoments bestimmt wird.
Dadurch kann die Ansteuerung der elektrischen Maschine einfacher gestaltet sein. Das durch die elektrische Maschine aufgebrachte Drehmoment muss dann in Betrag und Vorzeichen beim Bestimmen des Tastpunkts berücksichtigt werden. Eine Information, welches Drehmoment die elektrische Maschine aufbringt, kann von einer Steuereinrichtung für die elektrische Maschine an eine Steuereinrichtung zum Bestimmen des Tastpunkts übermittelt werden. Dadurch kann das Trägheitsmoment der Welle samt der elektrischen Maschine bei der Tastpunktbestimmung berücksichtigt werden.
In beiden Varianten kann das vorbestimmte Drehmoment während der ersten Phase negativ sein, um die Getriebewelle zu verzögern, und während der zweiten Phase positiv, um die Getriebewelle zu beschleunigen, wenn während des Verfahrens die Ausgangswelle beschleunigt wird. Umfasst beispielsweise ein Kraftfahrzeug einen Antriebsstrang mit dem Doppelkupplungsgetriebe, so kann die Beschleunigung der Ausgangswelle während einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs erfolgen, bei der Drehmoment über die weitere Kupplung, die weitere Getriebewelle und das weitere Gangradpaar übermittelt wird. Durch die Vorzeichenänderung zwischen den beiden Phasen kann sichergestellt werden, dass beide Drehzahlgradienten schneller oder mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden können.
In den oben genannten Varianten kann das vorbestimmte Drehmoment während beider Phasen auch negativ sein, um die Getriebewelle zu verzögern, falls die Ausgangswelle während des Verfahrens verzögert wird. Das Verzögern kann beispielsweise wieder mittels eines Drehmoments über das weitere Gangradpaar, die weitere Getriebewelle und die weitere Kupplung erfolgen, falls ein Doppelkupplungsgetriebe vorliegt, wie oben beschrieben ist.
Das Beschleunigen beziehungsweise Verzögern der Ausgangswelle kann in beiden Fällen jedoch auch durch einen anderen Effekt bewirkt werden, insbesondere, wenn kein Doppelkupplungsgetriebe vorliegt. Beispielsweise kann das beschriebene Kraftfahrzeug ein Gefälle befahren oder ausrollen. Ein erfindungsgemäßes Getriebe umfasst eine Eingangswelle, eine Getriebewelle, eine Kupplung zur Verbindung der Eingangswelle mit der Getriebewelle, eine Ausgangswelle, ein Gangradpaar zur drehmomentschlüssigen Kopplung der Getriebewelle mit der Ausgangswelle, eine elektrische Maschine, die mit der Getriebewelle verbunden ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Getriebes mittels des oben beschriebenen Verfahrens.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Figur 1 einen Abschnitt eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug;
Figur 2 ein Drehzahl- und Momentendiagramm beim Herunterschalten und
Figur 3 ein Drehzahl- und Momentendiagramm beim Hochschalten darstellt.
Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Antriebsstrangs 100, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 100 umfasst eine Eingangswelle 105 zur Verbindung mit einem Verbrennungsmotor 1 10 und eine Ausgangswelle 1 15, insbesondere zur Verbindung mit einem Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Mittels einer ersten Kupplung 120 ist eine erste Getriebewelle 125 und mittels einer zweiten Kupplung 130 eine zweite Getriebewelle 135 mit der Eingangswelle 105 gekoppelt. Mit der ersten Getriebewelle 125 ist eine elektrische Maschine 140 starr verbunden.
Zur Kopplung der Getriebewellen 125, 135 mit der Ausgangswelle 1 15 sind ein erstes
Gangradpaar 145, ein zweites Gangradpaar 150 und ein drittes Gangradpaar 155 vorgesehen. Dabei sind das erste Gangradpaar 145 und das dritte Gangradpaar 155 der ersten Getriebewelle 125 und das zweite Gangradpaar 150 der zweiten Getriebewelle 135 zugeordnet. Diese Zuordnung ist rein exemplarisch und es können auch mehr oder weniger Gangradpaare 145 bis 155 vorgesehen sein. Jedes Gangradpaar 145 bis 155 kann eingelegt und ausgelegt werden. Beim Einlegen wird eine drehmomentschlüssige Verbindung mit der zugeordneten Getriebewelle 125, 135 und der Ausgangswelle 1 15 hergestellt, während beim Auslegen die drehmomentschlüssige Verbindung zur zugeordneten Getriebewelle 125, 135 oder zur Ausgangswelle 1 15 oder beide gelöst wird. Das Ein- und Auslegen von Gangradpaaren 145 bis 155 erfolgt, während die zugeordnete Kupplung 120, 130 geöffnet ist. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden davon ausgegangen, dass zur Erreichung der gleichen Drehzahl an der Ausgangswelle 1 15 mit der eingelegten ersten Gangstufe 145 eine hohe, mit der eingelegten zweiten Gangstufe 150 eine mittlere und mit der eingelegten dritten Gangstufe 155 eine niedrige Drehzahl an der Eingangswelle 105 verbunden ist, falls die zugeordnete Kupplung 120, 130 geschlossen ist. Im vorliegenden Kontext kann daher auch von einem ersten Gang 145, einem zweiten Gang 150 und einem dritten Gang 155 gesprochen werden.
Eine Steuereinrichtung 160 ist zur Steuerung eines Teils des Antriebsstrangs 100,
insbesondere zur Steuerung eines Getriebes 165 eingerichtet. Das Getriebe 165 umfasst wenigstens die Eingangswelle 105, die erste Kupplung 120, die erste Getriebewelle 125, eines der Gangradpaare 145, 155 und die Ausgangswelle 1 15. Bevorzugterweise handelt es sich beim Getriebe 165 um ein Doppelkupplungsgetriebe, das zusätzlich die zweite Kupplung 130, die zweite Getriebewelle 135 und das zweite Gangradpaar 150 umfasst, wie oben beschrieben ist. Die Steuereinrichtung 160 ist mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 verbunden. Ob eine Gangstufe 145, 155 ein- oder ausgelegt ist, kann mittels weiterer Sensoren bestimmt oder mittels entsprechender Aktoren gesteuert werden. In entsprechender Weise kann ein Öffnungsgrad der ersten Kupplung 120 bestimmt oder durch die Steuereinrichtung 160 gesteuert werden. Entsprechende Sensoren beziehungsweise Aktuatoren für die zweite Getriebewelle 135, das zweite Gangradpaar 150 und die zweite Kupplung 130 sind bevorzugterweise ebenfalls vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 160 auch zur Steuerung eines durch die elektrische Maschine 140 abgegebenen Drehmoments eingerichtet sein. Dazu kann die Steuereinrichtung 160 das Drehmoment der elektrischen Maschine 140 direkt steuern oder mit einer Steuereinrichtung für das Drehmoment der elektrischen Maschine 140 verbunden sein.
Figur 2 zeigt ein Drehzahl- und Momentendiagramm 200 beim Hochschalten des Getriebes 165 aus Figur 1 . Dabei wird von der beschriebenen Variante des Doppelkupplungsgetriebes ausgegangen. Zusätzlich In horizontaler Richtung ist eine Zeit angetragen. In vertikaler Richtung sind Drehzahlen (N), ein Betätigungsweg (s), Drehmomente (M) und eine Gangstufe (G) angetragen. Das Diagramm 200 zeigt einen Wechsel von der dritten Gangstufe 155 zur ersten Gangstufe 145 an der ersten Getriebewelle 125 mit dazwischenliegender Tastpunktbestimmung für die erste Kupplung 120, während die Drehzahl der Ausgangswelle 1 15 absinkt. Das Abbremsen der Ausgangswelle 1 15 kann insbesondere durch ein Bremsmoment des Ver- brennungsmotors 1 10, das mittels der zweiten Kupplung 130, der zweiten Getriebewelle 135 und der zweiten Gangstufe 150 übermittelt wird, bedingt sein.
Ein erster Verlauf 205 betrifft die Drehzahl der ersten Getriebewelle 125, ein zweiter Verlauf 210 zeigt mit unterbrochener Linie die Drehzahl der zweiten Getriebewelle 135. Ein dritter Verlauf 215 zeigt eine eingelegte Gangstufe 145, 155 an der ersten Getriebewelle 125 und ein vierter Verlauf 220 mit unterbrochener Linie eine eingelegte Gangstufe an der zweiten Getriebewelle 135. Eine eingelegte Gangstufe von 0 kennzeichnet, dass kein Gangradpaar 145 bis 155 mit der entsprechenden Getriebewelle 125, 135 drehmomentschlüssig verbunden ist. Dieser Zustand wird auch Leerlauf genannt. Ein fünfter Verlauf 225 zeigt einen Betätigungsgrad der ersten Kupplung 120. Je höher der dargestellte Wert ist, desto weiter ist die erste Kupplung 120 geschlossen und desto höher ist das über die erste Kupplung 120 übermittelbare Drehmoment.
Während eines ersten Schritts 240 wird die erste Kupplung 120 geöffnet. Anschließend wird das dritte Gangradpaar 155 ausgelegt, sodass kein Gangradpaar 145, 155 drehmomentschlüssig mit der ersten Getriebewelle 125 verbunden ist: die erste Getriebewelle 125 befindet sich im Leerlauf. In einem nachfolgenden Schritt 245 erfolgt eine Desynchronisation der Getriebewelle 125. Erst wenn der Drehmomentschluss zwischen dem dritten Gangradpaar 155 und der ersten Getriebewelle 125 vollständig aufgehoben ist, beginnt die erste Getriebewelle 125 frei auszulaufen, wie sich am ersten Verlauf 205 nachvollziehen lässt. Nach einer vorbestimmten Zeit oder wenn die Drehzahl um einen vorbestimmten Betrag oder auf ein vorbestimmtes Maß abgesunken ist, wird der Gradient der Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 bestimmt. Der Schritt 250 wird auch erste Phase genannt.
Anschließend wird in einem Schritt 255, der auch zweite Phase genannt wird, die erste Kupplung 120 teilweise betätigt, wie dem fünften Verlauf 225 zu entnehmen ist. Dadurch steigt die Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 bis auf das Niveau der Drehzahl der zweiten Getriebewelle 135 an. Sind die Drehzahlen der Getriebewellen 125, 135 einander angeglichen, so wird ein zweiter Gradient bestimmt, der die Änderung der Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 während des Schritts 225 ausdrückt. Auf der Basis der beiden bestimmten Gradienten kann dann ein Tastpunkt der ersten Kupplung 120 bestimmt werden. Danach wird in einem Schritt 260 die Betätigung der ersten Kupplung 120 wieder zurückgenommen, sodass die erste Kupplung 120 trennt. Dann wird die erste Gangstufe 145 eingelegt, wie der dritte Verlauf 215 zeigt. Während des Einlegens der ersten Gangstufe 145 wird die Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 angehoben, sodass die erste Gangstufe 145 schonend eingelegt werden kann. Dieser Vorgang wird als Synchronisation bezeichnet. Anschließend kann in einem Schritt 265 die erste Kupplung 120 geschlossen werden, während die zweite Kupplung 130 geöffnet wird. Die im Kraftfluss des Antriebsstrangs 100 liegende Gangstufe ändert sich dabei von der zweiten Gangstufe 150 zur ersten Gangstufe 145.
Um die Gradienten des ersten Verlaufs 205 während der Schritte 250 und 255 ausreichend groß zu halten, wird vorgeschlagen, die elektrische Maschine 140 anzusteuern, die erste Getriebewelle 125 während der Schritte 250 und 255 mit einem vorbestimmten Drehmoment zu beaufschlagen. Die Verläufe 230 und 235 zeigen unterschiedliche Varianten.
Gemäß der ersten Variante wird gemäß dem sechsten Verlauf 230 während der ersten Phase 250 ein negatives und während der zweiten Phase 255 ein positives Moment durch die elektrische Maschine 140 abgegeben. Dabei entspricht das Drehmoment jeweils dem Trägheitsmoment der elektrischen Maschine 140. Bevorzugterweise wird das negative Moment während des Schritts 245 sukzessive aufgebaut. In dieser Ausführungsform sind die Gradienten während der Schritte 250 und 255 so groß, als wäre die elektrische Maschine 140 nicht vorhanden. Ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Bestimmung der Gradienten beziehungsweise eines Tastpunkts der ersten Kupplung 120 auf der Basis der Gradienten muss nicht angepasst werden.
Gemäß der zweiten Variante wird nach dem siebten Verlauf 235 während des Schritts 250 ein konstantes negatives und während des Schritts 255 ein konstantes positives Moment an die erste Getriebewelle 125 abgegeben. Bevorzugterweise wird das negative Drehmoment bereits während des Schritts 245 abgegeben. In dieser Variante wird das Trägheitsmoment der Einheit aus der ersten Getriebewelle 125 und der elektrischen Maschine 140 um einen konstanten Betrag verringert, der dem Drehmoment der elektrischen Maschine 140 entspricht. Wenn auf der Basis des ersten beziehungsweise zweiten Gradienten eine weitere Bestimmung erfolgt, insbesondere des Tastpunkts der ersten Kupplung 120, ist das gesamte Trägheitsmoment der ersten Getriebewelle 125, der elektrischen Maschine 140 sowie das von ihr aufgebrachte Drehmoment zu berücksichtigen. Figur 3 zeigt eine Darstellung entsprechend der von Figur 2 bei einem umgekehrten
Schaltvorgang. Bezeichnungen und Achsenbeschriftungen von Figur 2 sind übernommen. Dem Diagramm 300 liegt, anders als der Darstellung von Figur 2, eine Beschleunigungsphase der Ausgangswelle 1 15 zugrunde. Während das zweite Gangradpaar 150 an der zweiten Getriebewelle 135 eingelegt ist, wird an der ersten Getriebewelle 125 das erste Gangradpaar 145 im Schritt 240 ausgelegt und im Schritt 265 wird das dritte Gangradpaar 155 eingelegt. Während des Schritts 250 - in der ersten Phase - läuft die erste Getriebewelle 125 aus und es kann der erste Gradient ihrer Drehzahl bestimmt werden. Während des Schritts 255 - der zweiten Phase - wird durch das teilweise Schließen der ersten Kupplung 120 die Drehzahl der ersten Getriebewelle 125 stärker als nur durch das Auslaufen verringert, bis sie die Drehzahl die der zweiten Getriebewelle 135 erreicht hat. Hierbei wird der zweite Gradient bestimmt.
Ein Verlauf 330, der zum sechsten Verlauf 230 aus Figur 2 korrespondiert und sich auf die oben beschriebene erste Variante bezieht, zeigt das durch die elektrische Maschine 140 an die erste Getriebewelle 125 abgegebene Drehmoment, das dem Trägheitsmoment der elektrischen Maschine 140 entspricht. Während der Schritte 250 und 255 ist das abgegebene Drehmoment stets negativ, unterscheidet sich aber in den beiden Phasen im Betrag. Bevorzugterweise wird das negative Drehmoment bereits während des Schritts 245 sukzessive aufgebaut.
In einem Verlauf 335, der zum Verlauf 235 aus Figur 2 korrespondiert und sich auf die oben beschriebene zweite Variante bezieht, wird ein konstantes negatives Drehmoment durch die elektrische Maschine 140 bereitgestellt. Bevorzugterweise wird das negative Drehmoment bereits während des Schritts 245 aufgebracht.
Die Bestimmung des Tastpunkts in beiden Varianten erfolgt beim Beschleunigen der
Ausgangswelle 1 15 sinngemäß so wie oben bezüglich des Verzögerns beschieben ist. Bezugszeichenliste
100 Antriebsstrang
105 Eingangswelle
1 10 Verbrennungsmotor
1 15 Ausgangswelle
120 erste Kupplung
125 erste Getriebewelle
130 zweite Kupplung
135 zweite Getriebewelle
140 elektrische Maschine
145 erstes Gangradpaar
150 zweites Gangradpaar
155 drittes Gangradpaar
160 Steuereinrichtung
165 Getriebe
200 Diagramm
205 erster Verlauf: Drehzahl erste Getriebewelle 125
210 zweiter Verlauf: Drehzahl zweite Getriebewelle 135
215 dritter Verlauf: eingelegte Gangstufe erste Getriebewelle 125
220 vierter Verlauf: eingelegte Gangstufe zweite Getriebewelle 135
225 fünfter Verlauf: Betätigung erste Kupplung 120
230 sechster Verlauf: erstes vorbestimmtes Drehmoment (erste Variante)
235 siebter Verlauf: zweites vorbestimmtes Drehmoment (zweite Variante)
240 erste Kupplung öffnen, dritte Gangstufe auslegen
245 Desynchronisation
250 erste Phase: ersten Gradienten bestimmen
255 zweite Phase: zweiten Gradienten bestimmen
260 erste Gangstufe einlegen
265 erste Kupplung schließen
300 Diagramm
330 entspricht sechstem Verlauf (erste Variante)
335 entspricht siebtem Verlauf (zweite Variante)

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (200, 300) zum Bestimmen eines Tastpunkts einer Kupplung (120) an einem Getriebe (165), wobei das Getriebe (165) Folgendes umfasst:
eine Eingangswelle (105);
eine Getriebewelle (125);
eine Kupplung (120) zur Verbindung der Eingangswelle (105) mit der Getriebewelle (125);
eine Ausgangswelle (1 15);
ein Gangradpaar (145, 155) zur drehmomentschlüssigen Kopplung der Getriebewelle (125) mit der Ausgangswelle (1 15) und
eine elektrische Maschine (140), die mit der Getriebewelle (125) verbunden ist, wobei das Verfahren (200, 300) folgende Schritte umfasst:
- Öffnen (240) der Kupplung (120);
Aufheben (240) der drehmomentschlüssigen Kopplung des Gangradpaars (145, 155) mit der Getriebewelle (125) oder der Ausgangswelle (1 15);
Bestimmen (250) eines ersten Drehzahlgradienten der Getriebewelle (125) in einer ersten Phase;
teilweise Schließen (255) der Kupplung (120);
Bestimmen (255) eines zweiten Drehzahlgradienten der Getriebewelle (125) in einer zweiten Phase und
Bestimmen (255) eines Tastpunkts der Kupplung (120) auf der Basis der beiden Gradienten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (140) während beider Phasen (250, 255) dazu angesteuert wird, ein vorbestimmtes Drehmoment an die Getriebewelle (125) abzugeben.
2. Verfahren (200, 300) nach Anspruch 1 , wobei das Getriebe (165) ferner Folgendes umfasst:
eine weitere Getriebewelle (135);
eine weitere Kupplung (130) zur Verbindung der Eingangswelle (105) mit der weiteren Getriebewelle (135) und
ein weiteres Gangradpaar (150) zur drehmomentschlüssigen Kopplung der weiteren Getriebewelle (135) mit der Ausgangswelle (1 15); und wobei während des Verfahrens (200, 300)
die weitere Kupplung (130) geschlossen ist und
eine drehmomentschlüssige Kopplung des weiteren Gangradpaars (150) mit der weiteren Getriebewelle (135) und der Ausgangswelle (1 15) besteht.
Verfahren (200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vorbestimmte Drehmoment dem Trägheitsmoment der elektrischen Maschine (140) entspricht.
Verfahren (200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vorbestimmte Drehmoment während beider Phasen (250, 255) im Betrag konstant ist und der Tastpunkt zusätzlich auf der Basis des vorbestimmten Drehmoments bestimmt (255) wird.
Verfahren (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausgangswelle (1 15) während des Verfahrens (200, 300) beschleunigt wird und das vorbestimmte Drehmoment während der ersten Phase (250) negativ ist, um die Getriebewelle (125) zu verzögern, und während der zweiten Phase (255) positiv, um die Getriebewelle (125) zu beschleunigen.
Verfahren (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausgangswelle (1 15) während des Verfahrens (200, 300) verzögert wird und das vorbestimmte Drehmoment während beider Phasen (250, 255) negativ ist, um die Getriebewelle (125) zu verzögern.
Getriebe (165), folgende Elemente umfassend:
eine Eingangswelle (105);
eine Getriebewelle (125);
eine Kupplung (120) zur Verbindung der Eingangswelle (105) mit der Getriebewelle (125);
eine Ausgangswelle (1 15);
ein Gangradpaar (145, 155) zur drehmomentschlüssigen Kopplung der Getriebewelle (125) mit der Ausgangswelle (1 15);
eine elektrische Maschine (140), die mit der Getriebewelle (125) verbunden ist, und eine Steuereinrichtung (160) zur Steuerung des Getriebes (165) mittels eines Verfahrens (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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