WO2017088854A1 - Verfahren zur lastschaltung von automatgetrieben durch eine doppelkupplungsstrategie mit transformation - Google Patents

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WO2017088854A1
WO2017088854A1 PCT/DE2016/100543 DE2016100543W WO2017088854A1 WO 2017088854 A1 WO2017088854 A1 WO 2017088854A1 DE 2016100543 W DE2016100543 W DE 2016100543W WO 2017088854 A1 WO2017088854 A1 WO 2017088854A1
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WO
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clutch
torque
transmission
gear
drive
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PCT/DE2016/100543
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Uwe METTIN
Alexander Lampe
Guido Wachsmuth
Dennis KÖNIG
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Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0437—Smoothing ratio shift by using electrical signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/68—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings
    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/686—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H61/684—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches

Definitions

  • the invention relates to a method for load switching automatic transmissions of any topology, which is characterized by a generic transformation of the interaction of real transmission sizes to virtual sizes of a dual clutch transmission, so that a dual clutch load switching core with typical basic circuits
  • stages power shifting automatic transmission can be classified into two main types:
  • Transmission input shafts is distributed, which realize with suitable gear pairings to the output shaft respectively odd or even gears.
  • Automatic transmissions are usually equipped with a hydrodynamic converter for starting, which in some versions replaced by a friction clutch is.
  • a hydrodynamic converter for starting which in some versions replaced by a friction clutch is.
  • the built starting element is irrelevant.
  • Automatic transmissions and dual-clutch transmissions are power shift capable, so that during gear changes no interruption of the power flow from transmission input to
  • stepped automatic transmissions which do not correspond to a dual-clutch transmission with two independent partial transmissions are assigned to the type automatic transmission (AT) in the following.
  • This also includes hybrid transmissions in which one or more electric motors are integrated in a planetary gear.
  • the published patent application DE 10 2007 033 497 A1 relates to an automatic transmission with a plurality of frictional engagement elements and a method for controlling such an automatic transmission, wherein specifically the inertia torque of the drive, which acts as a result of a change of a rotational state during a gearshift operation, is turned off.
  • the controller is configured to control first and second friction engagement elements to balance at least a first portion of moment of inertia resulting from the gearshift operation and to control a drive unit to balance a second portion of moment of inertia becomes.
  • the controller may be configured to control the first and second friction engagement elements such that the
  • Inertia torque is balanced with the exception of the second portion, a maximum possible value of the second portion of the inertia torque determined and then, if the maximum possible value is equal to a value other than zero, a
  • the published patent application DE 101 53 722 A1 discloses a method for shifting a powershift transmission in which an overcoming clutch unit is closed and an outgoing clutch unit associated with the old gear is opened and the clutch units are designed as wet skids controlled by continuous slip Close the coming coupling unit in about to one of the coupling capacity of the walking clutch unit corresponding working pressure and the closing of the coming clutch unit completed with a filling filling with an increased, the order of the clutch capacity of the going
  • Coupling unit corresponding filling pressure precedes. This process is also referred to as clutch feedforward.
  • the patent DE 100 14 879 B4 describes a method for controlling a dual-clutch transmission with two input shafts, wherein the first input shaft, a first friction clutch and the second input shaft, a second friction clutch is assigned and with the aid of each friction clutch in each case a drive train can be realized, wherein of the friction clutches Drive torque of a drive unit is transmitted from the respective input shaft via the respective drive train to the output shaft, wherein the transmission has at least two gear ratios, the first gear at least by a first gear pair and the second gear at least formed by a second gear pair and wherein the
  • Gear stage change is realized by the disengagement and / or engagement of at least one with the first or second gear pair at least partially engageable sliding sleeve and wherein the rotational speed of the drive unit is changed depending on the gear ratio to be engaged.
  • the tax expense is thereby
  • Gear stage change takes place with the help of at least one of the two friction clutches. Except the push-upshift, usually the speed control of the drive unit by the control unit of the drive unit. This simplifies the shift control of a dual-clutch transmission to the effect that just no compensation engagement by tensioning the friction clutches, as in
  • the patent DE 196 39 376 C1 relates to an automatically controlled clutch in the drive train of a motor vehicle. In the closed state, the clutch works with Matteranpressung so that the transmissible by the clutch torque
  • European patent EP 1 497 576 B1 describes a control method for
  • An automatic transmission based on a powertrain model that describes in a generalized manner the conditions relevant to the control of a shift.
  • the inertial components represent at least one drive unit or a load and the transmission comprises a drive shaft and an output shaft with a first provided and a second Kraftübertragungsweg therebetween, the power transmission paths with a direct coupling with a adjustable torque transmission capacity TH and an indirect clutch with an adjustable torque transmission capacity TL are provided.
  • a gear train input torque Tin to be transmitted through the transmission in the direction from the drive shaft to the output shaft is determined.
  • the speed overpass can be designed. However, the speed overpass is uncompensated for the output.
  • the published patent application DE 101 38 998 A1 relates to an apparatus and a method for controlling a shifting sequence in a power-shiftable transmission in a motor vehicle. In order to ensure a comfortable operation of the powershift transmission, it is provided that a speed of the powershift transmission.
  • Transmission input shaft and a torque at the transmission output shaft are adjustable. According to the corresponding method, it is provided that in a first phase, the torque at the transmission output shaft to a first
  • Torque target value is set and in a second phase, the speed of Gear input shaft to a speed target value and at the same time the torque of the transmission output shaft is set to a second torque target value.
  • both clutches which can connect two shafts rotatably together, as well as brakes, which can connect rotationally non-positively connected to a transmission housing, understood.
  • the patent EP 1 108 164 B4 describes a method for controlling
  • Control of the clutch during three driving conditions using only a single control loop is used.
  • the controlled variable corresponds to the actual value of the
  • the three driving conditions here correspond to a starting operation as the first state, the driving with a constant gear ratio as a second state and a third state, which is present when either a load circuit or an adjustment of the ratio of a first to a second gear ratio of an automatic transmission is initiated the load circuit advantageously in an automatically power shiftable step transmission and the
  • Control circuit hereinafter referred to as second control loop, the behavior of the switching on and off clutches. It is suggested that the first and second
  • Control circuit are interconnected via a decoupling network, wherein the decoupling network has a first and second signal path.
  • Decoupling network is thus achieved the advantage that the two controllers do not affect each other in their effect.
  • the published patent application DE 10 2008 008 460 A1 relates to a method for controlling the clutches of a dual-clutch transmission during a gear change from an actual gear into a target gear, in which a gear change takes place during the gear change
  • Limit torque corresponds, in which the torque of the clutch coming evenly from the initial state of torque transfer to a
  • the object of the present invention is to provide a method for output-neutral load circuit of automatic transmissions of any topology, in the mature methods for load transfer and speed transfer of
  • Double clutch transmissions can be applied.
  • the object is achieved by a method for load switching automatic transmissions (AT) with an arbitrary number of gear stages and a number n couplings based on a generic transformation of real transmission sizes of the automatic transmission into virtual sizes of a dual-clutch transmission (DCT) with associated
  • the inventive method is that by a
  • the DCT load switch core is the switching logic, shift sequence control or transmission control, which the
  • the load-shift core of a dual-clutch transmission has at least one, preferably several
  • load-shiftable basic circuits These include a train upshift, a train downshift, a boost upshift and a downshift thrust.
  • train upshift a train downshift
  • boost upshift a boost upshift
  • downshift thrust a downshift thrust
  • drive torque is positive and under thrust is by definition negative.
  • a positive drive torque in this sense means that a drive unit provides a drive torque to the drive wheels, whereas at a thrust
  • Brake torque also called drag torque is transmitted from the drive wheels to the drive unit.
  • the following is of a DCT load switching core the Speech, as a switching logic is meant according to one or more basic circuits, which runs on a corresponding control unit.
  • a load circuit is subdivided into at least two essential phases, the load transfer phase and the rotational speed transfer phase, the sequence depending on the type of shift, ie the basic circuit to be used.
  • Speed transfer phase takes place at least one intervention by the drive unit and / or a clutch to convert the speed.
  • Output torque or the output gradient, to make, takes place an additional compensation intervention on at least one clutch, the one
  • the transformations are generic, so the AT topology and the number of switching stages can be arbitrarily complex.
  • the actually present, that is to say real transmission sizes of the automatic transmission are transformed into virtual variables, that is to say variables which are only present for the necessary calculations of the load circuit, ie converted.
  • Upcoming clutches are load-taking clutches that are open before the gear change and are closed after the gear change, so before the gear change no torque and after the gear change a torque of the amount usually greater than zero transmitted.
  • Outgoing clutches are correspondingly load-releasing clutches that are closed before the gear change and then opened. Upcoming and outgoing clutches are directly involved in the switching process (active clutches). Permanent couplings are all during one
  • open couplings can be considered in principle as permanent couplings.
  • open clutches which are open before and after the switching operation or not engaged.
  • a coupling is also considered open if it has a speed difference between input and output side of the friction element (so-called. Slip) or the Asked clutch capacity is smaller than the magnitude effective torque to be transmitted (cutting torque) in the case of a non-positive coupling of the input and output side of the friction element. The going clutch would be so, as soon as they start the speed transfer or
  • open clutches are not involved in the shifting process (non-active clutches). Since the clutch operation is usually carried out hydraulically and a defined engagement is possible only when the actuating cylinder acted upon and filled with sufficient hydraulic pressure, open clutches, which this is not the case, can not be operated without a certain lead time. However, there may be a situation where the clutch is open at the beginning and at the end of the shifting operation and engaged during the shifting operation. This requires, as mentioned above, a certain lead time. In known topologies of automatic transmissions exist in each individual gear change operation at least one, often several open clutches. Therefore, in the following, at least one clutch is mentioned. Thereby, the possibility of not having an open clutch during one
  • the Matteranpressungs capitaung is based on cutting moments and preferably takes place for all remaining closed couplings.
  • Outgoing clutches may as well be subject to an over-press control at the beginning of the shift as upcoming clutches at the end of the shift.
  • Dual-clutch transmission are stored in a DCT load switching core and are used in the context of a shift operation of an automatic transmission of the load transfer and the speed override in all driving situations, such as upshifting, downshifting, respectively under train or thrust, as well as switch abort.
  • the basic circuits in the DCT load switching core are subject to the application of the switching operations of the AT, without the Applicateur must know the topology of the automatic transmission.
  • a scaling of the clutch torques to be transmitted takes place in accordance with the DCT shift strategy for the actuators of the automatic transmission.
  • the switching sequence control according to the DCT strategy is used to implement all the direct circuits of the AT switching logic.
  • the method according to the invention for load shifting is started by triggering a shift operation for a gear change pairing (i, j) from a gear i with an actual gear ratio ( ⁇ ;) to a gear j with a target gear ratio () as a function of a target gear input, which is preferably derived from a driver request.
  • Switching operations in automatic shifting transmissions which are used for example in motor vehicles, are usually by the power or
  • Dynamic demands by a driver also called driver request, or triggered a vehicle control system. From this a target gait is derived. In this case, further boundary conditions can enter the triggering of the switching process, such as torque-related load requirements or economic criteria.
  • the triggering of a switching operation is known per se and can be determined by the transmission or engine control unit or another suitable control unit or
  • the shift is characterized by a change from a gear i (actual gear) to a gear j (target gear). Both courses have one
  • the actual variables are parameters of the vehicle and of the transmission, which describe the current actual state of the vehicle and of the transmission and
  • the actual variables comprise at least one or preferably several and particularly preferably all of the following variables: a drive shaft speed ( ⁇ ⁇ ) of a drive shaft of the
  • T * cap to the vector representation as well as the attachment of the countable
  • integer index is largely omitted for the sake of clarity.
  • the exceptions are the indices i and j, which denote the current and the next gear, that is, the actual gear i and the target gear j, and always designate only one element of the index quantity "any number of gear steps.” Other exceptions may be If the countable index is omitted, the emphasis is not on the individual element
  • the clutch capacity is the actual manipulated variable of a clutch and indicates the effective amount of a corresponding torque to be transmitted or transmitted.
  • Clutch capacities are pre-controlled during a switching operation, that is set according to a magnitude default, and are maintained until a changeover, z. B. due to an upcoming switching operation is required. For precontrol must the
  • the pilot control of the clutch capacity is of course also outside a shift, in the so-called Festgang, for all closed clutches. More specifically, the amount of the pilot-operated clutch capacities of the clutches that are closed in the process is greater than zero.
  • This special case in which the actual gear i equal to the target gear j, is only relevant for the present power shift method insofar as the clutches remain closed in a controlled manner by an additional overpressure control.
  • the actual variables are generally detected regularly or permanently by appropriate detection means, for. B. by means of sensors, or calculated and to a
  • Transmission control unit or a control unit of the drive unit transmitted and used just in switching operations of the control or regulation of the load transfer and speed override.
  • a precontrol can be superimposed by a control loop, which can compensate for any disturbances.
  • the latter can be determined online by known estimation and identification methods, also called observers.
  • State tables may be in the form of look-up tables, maps, or the like and stored in memory accessible to the transmission controller.
  • Selecting the transformation factors may, in some embodiments, include selecting automatic transmission topology determining coefficients (a i ' j ) as a function of the gear shift pairing (i, j) from a state table.
  • Selecting the transform factors may, in some embodiments, include selecting effective factors (b (l, j) ) of clutch capacitances (T cap ) of the n clutches to be set as a function of the gear shift pairing (i, j) from a state table.
  • effective factors b (l, j)
  • T cap clutch capacitances
  • the impact factors are determined.
  • the impact factors are at gear change request
  • the impact factors are generally determinable from the coefficients (a i ' j) ). But since the effective factors are automatic transmission type-specific constants, it is more advantageous to select them directly and not to redefine them at each gear change process.
  • Gear change pairing and the number of gear change pairings no one or more closed-loop couplings can give.
  • the remaining couplings are open. Closed and open clutches keep their status in gear i and gear j, but can be temporarily engaged or disengaged during the gear change.
  • the indices of the coming, going and closed clutches are switched at gear change request, ie when the actual and target gear are unequal. They are maintained until a new gear change pairing requires a switch.
  • the selection of the transform factors includes selecting a gearchange pairing-dependent one
  • Output inertia moments of the automatic transmission are required for the calculation of a gear change-independent drive mass moment of inertia equivalent drive moment of inertia (J® CT) ) of the dual clutch transmission, the latter of the coefficients (a (l, j) ), preferably the
  • Drive shaft rotational speed ( ⁇ ⁇ ) can be determined.
  • the determination may require lower determination resources if an intermediate quantity is determined from the gear change mating-dependent drive mass moment of inertia and the coupling coefficients.
  • the equivalent drive moment of inertia becomes
  • Coupling coefficients determined or determined In a dual-clutch transmission, there are two parallel partial transmissions whose moving masses and thus their mass moments of inertia always remain constant in principle.
  • Output mass moment of inertia in dual-clutch transmissions may vary, for example, based on the load of the vehicle. However, this is a constant or slowly changing value during a journey, which is taken into account by the acquisition of the actual variables and in any case is not influenced by the switching process. In automatic transmissions, the power paths vary within one
  • Mass moment of inertia are supplied. On the one hand are the
  • Output shaft speed gradient acts on the drive. There is a correction or a compensation on the gear change mating independent
  • the selection of the transform factors comprises selecting coefficients (c (1, j) ) for determining cut moments (T cut blb ) for the m closed clutches depending on the gear shift pairing from a state table .
  • Cutting moments are the actually transmitted moments of the clutches that remain closed. These are determined on average (therefore cutting torque) of the respective clutch via a moment equilibrium from all total capacities and free manipulated variables. Their directions of action arise as a function of the gear change pairing of the drive shaft speed ( ⁇ ⁇ ) and the output shaft speed (oo out ).
  • the resulting cutting moments can be based on known manipulated variables of the drive, ie drive torque (T in ) or alternatively drive gradient ( ⁇ ⁇ ), manipulated variables of at least one going, coming and possibly open clutches (T cap ) and measures of the output, ie output gradient (o out ) or alternatively output torque (T out ) can be calculated.
  • Selecting the transform factors may, in some embodiments, alternatively or additionally, select a maximum of transmissible
  • Coupling capacities (T cap max ) of n couplings in dependence of at least one actual size include.
  • the DCT load switching core controls the clutch torques or
  • Impact factors that may be greater than, equal to, or less than one and also negative may be lower or higher than the DCT load switch core assumes.
  • the selected maximum transferable coupling capacities and transmitted to the load switching core may be greater than, equal to, or less than one and also negative.
  • a further step of the method according to the invention comprises the calculation of at least one transformation equivalent for the calculation of at least one dual-clutch transmission-specific actuating quantity by the base circuit of the dual-clutch transmission as a function of at least one actual variable and / or the at least one transformation factor.
  • the transformation equivalents are converted state variables, also called (state) quantities, which the DCT load switching core or the base circuit requires to control the manipulated variables, too
  • Transformation factors are converted into transformation equivalents.
  • Quantities are quantities that characterize the current or intended state of the individual clutches or the drive unit. These are, for example, the currently provided or future over time to be provided clutch capacities or control commands of the gearbox control unit to the respective actuators.
  • a defined capacity which represents a state quantity.
  • each clutch is subjected to manipulated variables or actuating quantities which sets the desired clutch capacity over time.
  • the state and Stellant quantities are available for each clutch, regardless of whether this is active, ie in the current gear change in or disengaged.
  • Input shaft speeds ( ⁇ ⁇ ) and ( ⁇ ®) depending on the gear change pairing (i, j) and the output shaft speed ( ⁇ ⁇ 1 ) and the actual ratio ( ⁇ ;) and the target ratio () include.
  • In AT gearboxes differ
  • calculating the transformation equivalents may include computing effective directions of the cutting moments (T cut blb ) for the m-closed clutches depending on the gear-change pairing (i, j) and
  • Clutch input speed ( ⁇ ⁇ ) and the clutch output speed ( ⁇ ⁇ ) include the n clutches.
  • the directions of action are slip-dependent and can be easily determined from the clutch input and output speeds taking into account the gear change pairing.
  • Coefficients (c i ' j) ) for determining the cutting moments (T cut blb ) for the m closed clutches include.
  • calculating the at least one transformation equivalent in some embodiments of the method according to the invention may include calculating the cut moments (T cut blb ) at the m closed clutches in FIG
  • calculating the transformation equivalents in some embodiments of the method according to the invention may include calculating the cut moments (T cut blb ) on the m closed clutches as a function of the coefficients (c (l, j) ) and the effective directions and the drive torque (T in ). and the currently asked
  • Coupling and the current output gradient ( ⁇ ⁇ 1 ) include.
  • the drive torque and the drive gradient and instead of the output gradient and the output torque can be used for the calculation.
  • computing the at least one transformation equivalent in some embodiments of the method of the invention may include calculating a dual clutch transmission specific overpressure factor and / or a dual clutch transmission specific override offset value (ky ° c 0 T f f set )
  • Scaling factors and / or global offset values or clutch-specific offset values of the n clutches include, wherein the global scaling factors or clutch-individual scaling factors and / or global offset values or clutch-individual offset values depending on the gear change pairing (i, j) and the cutting moments (T cut blb ) to the m closed permanent couplings
  • a Studentsanpressung a clutch means driving the Kupplungsaktorik with a pressure (depending on the type of clutch alternatively also driving the Kupplungsaktorik with a defined path), the two sides of the clutch (analogous to the brake and housing) so strongly compresses that due to the stiction higher torque can be transmitted could be necessary. This overpressure is performed to prevent micro-slip and transmit the necessary torque safely.
  • two types of Studentsanpressung carried out, namely on coming and going clutches and on closed clutches.
  • the Studentsanpresseptept on the coming and going clutches serve to put the walking clutch before the switching process in a defined state that allows a controlled opening.
  • the next clutch will be defined after the shift
  • Overpressure offset values are transformed or translated, which is done on the basis of the impact factors.
  • an overpressing control thus enters into a better defined switching process design via the DCT load switching core in the switching method according to the invention.
  • the Studentsanpressung on the clutches remaining closed to prevent slippage during the gear change process. There is no equivalent in the dual-clutch transmission, which is why the
  • Scaling factors and offset values can be selected as a function of the cutting torques. For example, is only one
  • the DCT power switch core can run on a separate gearbox control unit and the sizes can
  • Feeding the quantities may be based on known data exchange.
  • At least one double-clutch transmission-specific setting quantity ie the
  • Double-clutch gearbox-specific manipulated variable by a basic circuit in
  • the dual-clutch-specific actuator quantities are the control commands that the transmission control unit would output to the respective actuators, such as clutch control valves of clutch master cylinders, of a dual-clutch transmission.
  • the dual-clutch transmission specific quantity can in some embodiment
  • Embodiments include a relative drive gradient ( ⁇ ⁇ ) and / or a relative drive torque ( ⁇ ⁇ ) of the drive unit for speed conversion .
  • the relative drive gradient ( ⁇ ⁇ ) is from a basic circuit, ie the
  • Double-clutch-specific load switch core instructed or specified. It is shaped so that a desired speed curve of the drive shaft is achieved over time and typically depends on the application of the switching time and others
  • ⁇ ⁇ a relative drive torque ( ⁇ ⁇ ) can be determined, which is transmitted to the drive unit and is requested by the latter to the speed overpass
  • the at least one comprises
  • the Base coupling capacities also as basic clutch torque ( cj D k c 0 ⁇ , T ⁇ ⁇ ) represent, where the sum of the basic clutch torque of incoming and outgoing clutch torque to be transmitted (taking into account the product of initial or Abretesmassenträgheitsmoment and acceleration of arrival and departure Output shafts) corresponds.
  • the basic coupling moments ( ⁇ 0 ⁇ , T ⁇ 01 ⁇ ) are in turn composed of nominal base coupling moments (T c ( ° k c 0 ⁇ nom , ⁇ [ ⁇ ) and relative base coupling moments ( ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ ))
  • Base coupling moments correspond to the component for transmission of the
  • Drive torque and the relative base clutch torques serve, alternatively or in addition to the relative drive torque, for speed transfer during a shift operation of a dual-clutch transmission.
  • the at least one comprises
  • At least one automatic transmission-specific actuating quantity is calculated as a function of at least one actual variable and / or the at least one transformation factor and / or the at least one transformation equivalent and / or the at least one dual-clutch transmission-specific actuating quantity. Preferably, this is done
  • computing the automatic transmission specific actuator quantities may include calculating load clutch capacities (T ⁇ om , go ) in FIG
  • the basic clutch capacity of the incoming and outgoing clutch provided by a basic circuit is transformed back to the physical automatic transmission level with the impact factors.
  • the vector of the effective factors (b l 'j)) comprises only for the respective incoming and outgoing coupling a
  • automatic transmission-specific actuating quantities calculating an engagement torque ( ⁇ ⁇ ) of the drive unit and / or at least one engagement torque ( ⁇ ⁇ 1 ) of the at least one incoming and / or at least one outgoing and / or none or at least one permanent coupling depending on
  • Kompensationsmomentes of at least one coming and / or at least one going and / or no or at least one open clutch and / or at least one further drive unit in dependence of the engagement torque of the drive unit ( ⁇ ⁇ ) and / or the at least one
  • output-neutral load circuit compensation is called because disturbing moments caused by couplings of the input and output side of the automatic transmission compensated, so be compensated. These disturbing moments can be measured directly or indirectly, which is very complex and also a Rectification of the disturbance moments makes very complex and resource-intensive.
  • Compensation interventions can take place both during the phase of the speed transfer and during the phase of the load transfer. If an engagement of the drive unit takes place by applying an engagement torque, preferably during the
  • the compensation can be done by an increased clutch capacity of a suitable coupling to
  • Suitable is a clutch that still has enough positive or negative
  • Torque capacity has.
  • suitable clutches are dependent on transmission-topology-dependent disturbance terms, which depend on the specific transmission coefficients, in the equations of motion.
  • a particularly suitable coupling is an open coupling.
  • the compensation takes place in that during the switching operation, preferably during the phase of
  • the further drive unit is preferably an electric motor integrated in the transmission, for example
  • Hybrid transmissions known that each disturbance torque depending on the function up to its maximum torque capacity by accelerating or decelerating
  • such a compensation is particularly simple and accurate feasible, however, is only applicable if at least one further drive unit is installed in or on the transmission and by means of which a direct intervention in a power path or a gear ratio is possible.
  • the further drive unit preferably an electric motor, replaces an otherwise existing clutch and as a result can only apply an engagement torque to a limited number of power paths due to the design.
  • the determination of the engagement torque is subject to the same conditions as the
  • Determining the engagement torque of the open clutches can be implemented by the control of the further drive unit in a conventional manner. If engagement torques are applied both by open clutches and by at least one further drive unit, on the one hand a wide range of operating states can be covered on the one hand and, on the other hand, a particularly advantageous manner
  • output coupling-related disturbance torques can also occur during load transfer.
  • torque fluctuations on the output caused by the gear change-related torque transmission changes, affect the at least one drive unit.
  • Computing the autotransmission specific actuator quantities may, in some embodiments, calculate overpressure clutch capacities
  • Couplings and the global scaling factors or clutch individual Scaling factors and / or the global offset values or clutch-specific offset values of the n clutches include.
  • Calculating the automatic transmission specific actuator quantities may further include, in some embodiments, calculating over-compression clutch capacities
  • calculating the automatic transmission specific actuator quantities includes calculating the clutch capacities (T cap ) of the n clutches to be adjusted as a function of the powershift clutch capacities (T ⁇ om , g eh ) and / or the override clutch capacities (y ⁇ om , ⁇
  • the coupling capacitances actually to be set are determined as a function of as many as possible, particularly preferably as a function of all the alternatives mentioned, whereby a particularly smooth load and speed transition is achieved because the precontrol of the
  • Clutch capacity is as accurate as possible, which no subsequent control required or minimized in effort and while the control quality can be maximized.
  • the at least one automatic transmission-specific setting quantity is converted by at least one actuator.
  • the actuating quantities or manipulated variables by means of suitable means, for. B. via a CAN bus, to the actuators, z. B. hydraulic Kupplungsstellzylinder, transferred and implemented by this.
  • Coupling capacitances (c (ap C g gh max c (° p c 2 mjmax) are determined.
  • the maximum transferable clutch capacity is given by the characteristics of the clutch.
  • the dual clutch transmission specific maximum adjustable coupling capacities (advantageously both, depending on the characteristics of the clutch maximum transferable clutch capacity).
  • the determination of the basic clutch capacities as a function of the clutch coupling-specific maximally adjustable clutch capacities substantially increases the accuracy of the pilot control and allows the consideration of all operating ranges in the automatic transmission power transmission
  • Transformation factors alternatively or additionally selecting a
  • the minimum and / or maximum drive gradient change can also be used.
  • FIG. 1 a-c the scheme of an automatic transmission (AT) based on a gear topology, a coupling state table and an overview of all possible
  • 2a-b is a schematic overview of an input variable transformation and a manipulated variable inverse transformation
  • FIG. 3a-c shows a schematic comparison of clutch capacities of a dual-clutch and an automatic transmission, as well as a speed-transfer system shown in simplified form
  • Figure 5a-c is a comparison of an uncompensated and compensated
  • Figure 6a-c is a comparison of an uncompensated and compensated
  • Dual clutch strategy (DCT shift strategy, DCT load switching core) with Transformations is shown below by way of example for the execution of a 6-speed automatic transmission to Lepelletier.
  • Figure 1 a shows the scheme of
  • FIG. 1 b shows a clutch state table which determines for each fixed gear whether the status of the respective clutch should be open or closed. The hatched areas mark the closed state. For gear 1, the clutches C1 and C5 must be closed.
  • FIG. 1 c shows an overview of all possible (i, j) direct circuits which are based on the system of a coming and a going one
  • Clutch are transformable, i. one clutch is opened and another clutch is closed.
  • the illustration shows only (i, j) boost circuits.
  • circuit types are shown with more than one opening and closing clutch (multi clutch), the switching sequence in the DCT switching core or a base circuit can also be instructed. Circuit types with more than one opening and closing clutch can alternatively also by means of a
  • a switching operation from the first to the second gear comprises a clutch (C1) which remains closed, an outgoing clutch (C4), a outgoing clutch (C5) and two open clutches (C3, C2 ) having.
  • Dual-clutch transmission a clutch comes and a clutch goes.
  • a first-to-fifth gear shift is a multi-clutch shift type because there are two outgoing clutches (C1, C5), two upcoming clutches (C3, C2) and one open clutch (C4). This switching process does not readily allow an analogy to a switching operation of a
  • Powershift operations i. for accelerated transmission shafts, is particularly advantageous.
  • the general structure of a dual-clutch transmission with two partial transmissions is known and should not be deepened at this point.
  • Double clutch transmission realized.
  • the present vehicle driver and automatic transmission parameters all referred to as actual variables, must be transformed such that the basic circuit of the dual-clutch transmission, represented by equations of motion, can determine correcting variables for the gear change under the condition of a smooth as possible output torque. This as
  • Double-clutch transmission is either calculated by means of deposited
  • Maps are read out. Another large number of actual variables is derived from other (actual) quantities. These include the gear change pairing derived from the driver's request (eg accelerator pedal position) and the current fixed gear, the desired one Output gradient (speed change over time ⁇ ⁇ 1 ), derived from the driver's request and / or the vehicle speed (eg accelerator pedal position, driving program preselection), the gear change-pair-dependent
  • Effect factors b (l, j) are determined from the geartopology-specific coefficients, that is, the coefficients a i ' j) representing the gear ratios.
  • the moment of inertia of the AT gear input and output J ⁇ which are different depending on the gear change pairing (i, j), differ in principle from the mass moment of inertia of the DCT] ⁇ ? ⁇ V In the DCT, which consists of two Parallel partial transmissions is, the mass moment of inertia of the transmission input j ° CT) and the respective incoming and outgoing sub-transmission in principle
  • Transformation can be processed for the load switch core. The transformation also takes place using the ratios representing the ratios
  • the DCT load switching core now determines the required manipulated variables or set quantities for the gear change in one using the input and actual variables
  • Double clutch transmission in a conventional manner based ontitudespp. Pre-tax equations and / or map-based, with a downstream
  • desired drive torque T in determined, which is not transformed, but maintained throughout the Heidelbergablaufwegung.
  • desired drive gradient ⁇ ⁇ which represents the desired speed change of the drive shaft over time
  • relative drive gradient .DELTA. ⁇ ⁇ which for interventions on the drive unit and / or the clutches for the purpose of smooth course of
  • Output gradient is instructed by the load switching core is, as a further control variable or as a further manipulated variable, for. B. to adjusting clutch capacity, variable influencing kub a Kochanpressungs tint, SC aie or
  • the dual-clutch transmission-specific actuating quantities determined in this way must now be transformed into automatic transmission-specific actuating quantities.
  • This process referred to as reverse transformation or manipulated variable inverse transformation, is shown schematically in FIG. 2b. This is done first via the effective factors b l ' j) , which scale the DCT-specific manipulated variables to AT-specific manipulated variables. In the process, the clutch capacities or clutch torques of the coming and going DCT clutches are transformed back to the physical level of the AT clutches. Then the back transformed
  • the AT-specific actuating quantities thus consist of the ones to be instructed
  • Clutch capacities are converted, for example, by hydraulic pressures to be adjusted to hydraulic clutch adjustment units.
  • FIG. 3 a shows the coupling capacities commanded by the DCT load switching core, as determined as a function of the given actual variables.
  • the gear shift starts from 1. Gear in the 2nd gear. This begins with the phase of Load transfer. The load from the second clutch (outgoing
  • Input torque T in delivered by the drive unit, remains constant. At time TE, the load transfer is completed. The drive torque T in is completely transferred from the first clutch. As can be seen in FIG. 3c, the drive shaft speed ⁇ ⁇ is still at the level of the first gear . In addition, the clutch speeds of the two clutches (input side) have a difference that must be removed. In order to bring the drive shaft speed from the level of the old, smaller first gear to the level of the new larger second gear, the torque applied to the transmission input T in for the duration of
  • Speed conversion phase here greatly simplified to TD, reduced by an amount ⁇ ⁇ ⁇ 75Nm.
  • the speed of the drive shaft is converted to the level of the new 2nd gear.
  • This process is known per se. If, on the other hand, the switching operation of an automatic transmission, shown in FIG. 3b, is considered, then this is characterized by the outgoing clutch (brake) C5 ( Tcap 5 , designated for better distinctness in the diagram) and the coming clutch (brake) C4 In addition, the clutch remains C1 ( T cap 5) ' n engagement, ie closed, although the torque transmitted through this can easily increase.
  • the cutting torque T cut is originally in the load shift core of the dual clutch transmission depending on the gear change independent moment of inertia of the dual clutch transmission, the drive shaft speed gradient or
  • FIGS. 4a to 4c First, uncompensated switching operations from 3rd to 4th gear and from 4th to 5th gear are shown in FIGS. 4a to 4c.
  • FIG. 4 a between the times TE and TD, interventions ⁇ ⁇ of the drive unit during the
  • a relative engagement AT cap 1 of the permanent coupling can be recognized during the same period of time, which ensures output neutrality in conjunction with the relative engagement of the drive unit.
  • these interventions in dual-clutch transmissions are known and readily implementable.
  • these relative interventions invoke disturbance torques, such as the torque dip between times TE and TD in
  • Transmission input (drive side) transmits to the transmission output (output side), and this torque is reduced by a relative engagement, accordingly, the output torque T out decreases, the amount AT 0Ut is dependent on the factors and the gear change pairing .
  • FIG. 4b further shows the cutting torque T cut 1 of the AT clutch C1.
  • the back-transformed coupling capacitance T cap 1 is higher than the cutting torque, here by a constant offset value, which results from the overpressure value ko bj0ffset commanded by the DCT load switching core and the
  • FIGS. 5 and 6 each show such a compensation intervention for the gear change pairing (2, 3), wherein the
  • FIGS. 5 and 6 show the load transfer and the speed transfer without compensation and the right diagrams respectively the load transfer and the speed transfer
  • FIGS. 5c and 6c show the achieved effect of the compensation.
  • the gradient o out of the output speed (transmission output) drops with a predictable or desired gradient, and the higher acceleration capacity of the lower second gear falls to the lower one
  • FIG. 5b shows a compensation engagement AT cap 3 at the coming clutch C3 between the times TE and TD. This engagement pulls an increased torque transmission over the
  • the compensation on the coming clutch C3 is sufficient to smooth the output gradient during the speed transfer, ie the torque dip
  • Compensation is preferably determined based on the pre-control equations and accordingly pre-controlled. Delayed and resource-intensive disturbance controller can be relieved of a significant disturbance.
  • Capacity reserve other or further couplings can be selected for compensation, with or without additional compensation intervention further
  • Coupling associated power path can therefore have such a high effective factor that a small compensation torque is sufficient.
  • Another clutch can be controlled very precisely by their gear topological arrangement. In addition to these basic possibilities and needs to use other than the coming and going clutches for compensation, can temporary
  • the vehicle moves, for example moderately accelerated in 2nd gear at a speed VFZ. from 30 km / h.
  • the gas pedal is operated by the driver to about 30%.
  • the drive unit for example a conventional internal combustion engine, has a crankshaft speed niviotor of 2700
  • the transmission control must know which clutches to drive and how. As can be seen from the coupling state table from FIG. 1 b, in the gear change pairing (2, 3) the clutch C 1 remains closed, clutch C 3 comes, clutch C 4 goes, the two clutches C 2 and C 5 (see FIGS. 1 a and 1 b). stay open. It is a single-clutch shift, because exactly one clutch comes and exactly one clutch goes (see Fig. 1 c).
  • the clutches are piloted during driving in the Festgang, ie outside a gear change operation, as well as in the gear change.
  • C1 and C4 are in overpressure, thus avoiding unintentional opening of the clutches.
  • the amount of overuse can be relative to
  • Torque is determined, or as an absolute offset value in addition to
  • the load transfer phase in which the drive torque is taken over by the outgoing clutch C4 on the upcoming clutch C3, after the Matteranpressung was reduced at the outgoing clutch.
  • the speed transfer phase in which the speed of the drive unit to the target speed corresponding to
  • Lastüberdgingphase and speed transition phase whose order is given by the circuit type, here train upshift, is known in the art.
  • the approximation of the rotational speed of the drive unit for example, with a
  • the compensation of the drive coupling-related disturbance torque is used during the speed transfer.
  • clutch C1 remains closed during the gear change and thus provides an additional
  • the transmitted component also called disturbance torque or disturbance torque
  • the transmitted component is determined by the effective factor of the additional power path, the direction of action of the partially transmitted torque (relative drive torque or drag torque) and the mass moment of inertia of the transmission elements of the additional power path.
  • the two clutches C2 and C5 are available, which have no task in this circuit (are inactive) and remain open.
  • one of the two or both clutches is at least partially engaged, so that the disturbance torque can be compensated from the drive side.
  • the disturbance torque is compensated, for example, by means of the moments of inertia of the additionally brought by the at least one engagement of the open couplings engaged power path.
  • the disturbance torque itself can be calculated with the aid of the precontrol equations or read out from characteristic diagrams.
  • a combined intervention of drive unit and couplings is to be preferred.
  • the required relative interventions of the clutches and drive unit can be determined by the desired course of the drive speed gradient and the
  • gait change mating-dependent causal relationships represented by the impact factors, are determined between the drive and output side.
  • the coefficients required for this and the impact factors derived therefrom are supported by the topology depending on the tooth or planetary gearset parameters and must be individually switched over for each gear change pairing.
  • the open clutches are determined gear-change-dependent for the compensation intervention.
  • Their actuators, preferably hydraulic actuators are filled according to temporally preferred and applied with sufficient pressure to implement the instructed intervention immediately.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben beliebiger Topologie, das durch eine generische Transformation der Wirkzusammenhänge realer Getriebegrößen zu virtuellen Größen eines Doppelkupplungsgetriebes gekennzeichnet ist, sodass ein Doppelkupplungslastschaltkern mit typischen Basisschaltungen Anwendung finden kann.

Description

Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben durch eine
Doppelkupplungsstrategie mit Transformation
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben beliebiger Topologie, das durch eine generische Transformation der Wirkzusammenhänge realer Getriebegrößen zu virtuellen Größen eines Doppelkupplungsgetriebes gekennzeichnet ist, sodass ein Doppelkupplungslastschaltkern mit typischen Basisschaltungen
Anwendung finden kann.
In Stufen lastschaltfähige Automatikgetriebe kann man in zwei wesentliche Typen klassifizieren:
a) konventionelle Automatgetriebe (AT, auch Wandlergetriebe, im Folgenden einfach Automatgetriebe genannt), bei denen mit unterschiedlichen Topologien mehrere Planetenradsätze so angeordnet sind, dass durch Kupplungen und Bremsen mit einer individuellen Schaltlogik entsprechende Festübersetzungen realisiert werden können und
b) Doppelkupplungsgetriebe (DCT, dual-clutch transmission), bei denen das
Antriebsmoment mit jeweils einer Kupplung auf zwei parallele unabhängige
Getriebeeingangswellen verteilt wird, die mit geeigneten Zahnradpaarungen zur Ausgangswelle jeweils ungerade bzw. gerade Gänge realisieren.
Die Unterscheidung zwischen Kupplungen und Bremsen bei Automatgetrieben liegt an den verschiedenen Verbindungsprinzipien. Kupplungen verbinden zwei bewegliche Elemente, beispielsweise zwei bewegliche Wellen, und Bremsen verbinden ein bewegliches Element mit einem starren Element, beispielsweise eine Welle mit einem Gehäuse. Da daraus steuerungs- bzw. regelungstechnisch kein wesentlicher
Unterschied erwächst, werden im Folgenden in diesem Zusammenhang
(Getriebekontext) unter Kupplungen sowohl Kupplungen, welche zwei Wellen drehfest miteinander verbinden können, als auch Bremsen, welche drehende Bauteile kraftschlüssig mit einem Getriebegehäuse verbinden können, verstanden.
Automatgetriebe sind üblicher weise mit einem hydrodynamischen Wandler zum Anfahren ausgestattet, der in manchen Ausführungen durch eine Reibkupplung ersetzt ist. Für Schaltvorgänge der nachgelagerten Getriebestufen ist das verbaute Anfahrelement unerheblich.
Automatgetriebe sowie Doppelkupplungsgetriebe sind lastschaltfähig, sodass bei Gangwechseln keine Unterbrechung des Kraftflusses von Getriebeeingang zum
Getriebeausgang zugelassen wird. Außerdem sind die Schaltzeit klein sowie das Abtriebsmoment glatt, heißt abtriebsneutral, zu halten. Allerdings ist beim
Automatgetriebe, im Gegensatz zum Doppelkupplungsgetriebe, während des
Schaltvorgangs der Getriebeeingang nicht vom Getriebeausgang entkoppelt und zudem gehen die Kupplungsmomente nicht mit Wirkfaktor eins in die Bewegungsgleichung ein.
Alle Topologien gestufter Automatikgetriebe, die nicht einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei unabhängigen Teilgetrieben entsprechen, werden im Folgenden dem Typ Automatgetriebe (AT) zugeordnet. Dazu zählen auch Hybridgetriebe, bei denen eine oder mehrere E-Maschinen in ein Planetengetriebe integriert sind.
Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 033 497 A1 betrifft ein Automatikgetriebe mit mehreren Reibeingriffselementen und ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Automatikgetriebes, wobei speziell das Trägheitsdrehmoment des Antriebes, das infolge einer Änderung eines Drehzustands während eines Gangschaltungsvorgangs wirkt, ausgeschaltet wird. Dazu ist die Steuerung derart ausgebildet, dass sie ein erstes und ein zweites Reibeingriffselement so steuert, dass zumindest ein erster Abschnitt eines Trägheitsmoments ausgeglichen wird, das sich infolge des Gangschaltvorgangs ergibt, und dass sie eine Antriebseinheit so steuert, dass ein zweiter Abschnitt des Trägheitsmoments ausgeglichen wird. Die Steuerung kann so ausgebildet sein, dass sie das erste und das zweite Reibeingriffselement so steuert, dass das
Trägheitsdrehmoment mit Ausnahme des zweiten Anteils ausgeglichen wird, einen maximal möglichen Wert des zweiten Anteils des Trägheitsdrehmoments bestimmt und dann, wenn der maximal mögliche Wert gleich einem Wert ungleich Null ist, ein
Verteilungsverhältnis bestimmt, das kleiner als Eins und größer als Null ist, und den zweiten Anteil des Trägheitsdrehmoments dadurch bestimmt, dass das
Trägheitsdrehmoment mit dem Verteilungsverhältnis multipliziert wird. Das Dokument beschreibt den Schaltvorgang eines Viergang-Automatgetriebes durch einen Prozess, der den Schaltvorgang eines Doppelkupplungsgetriebes umfasst. Allerdings wird weder die nichttriviale Kopplung von Getriebeeingang und -ausgang durch Planetenradsätze berücksichtigt, noch werden die erforderlichen Transformationen betrachtet. Ausgehend von der Aufgabe der DE 10 2007 033 497 A1 , einen schnellen und glatten
Schaltvorgang zu erzielen, ist die Anwendung der Bewegungsgleichungen eines Doppelkupplungsgetriebes auf ein Viergang-Automatgetriebe nicht ausreichend, weil der durch Kopplung zwischen An- und Abtriebswelle hervorgerufenen Beeinflussung des Abtriebsmoments des AT während der Drehzahlüberführung nicht Rechnung getragen wird. Zudem ist die vorgeschlagene Berechnung von Kupplungseingriffen zur Drehzahlformung nur anwendbar für den unbeschleunigten Fahrzeugzustand, was bei Doppelkupplungsgetrieben für Schub-Hochschaltungen mit einem Abtriebsgradienten nahe Null bekannt ist. Eine generische Schaltstrategie beliebiger Automatgetriebe anhand ausgereifter Methoden zur Lastübernahme und Drehzahlüberführung in beliebigen, typischerweise hochdynamischen Fahrzuständen ist dadurch weder möglich noch angeregt.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 032 789 A1 beschreibt ein Verfahren zur Schub- Rückschaltung eines Automatikgetriebes, bei dem eine
Rotationsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite einer Kupplung und ein Aufteilungsverhältnis einer Gesamtdrehmomentkapazität an eine erste und eine zweite Kupplung festgelegt und aus diesen beiden Steuervariablen eine integrierte oder zusammengelegte Steuervariable erzeugt wird. Auf Basis dieser integrierten Steuervariable ist es möglich, eine sequentielle Schaltsteuerung für Lastübernahme und Drehzahlüberführung zu realisieren, die auf eine Vielzahl von Automatgetrieben anwendbar ist. Diese spezifische Schaltsteuerung ermöglicht es nicht, eine vorhandene Schaltstrategie auf ein beliebiges Automatgetriebe zu
überführen. Außerdem wird auch hier die nichttriviale Kopplung von Getriebeeingang und -ausgang durch Planetenradsätze nicht explizit in Bewegungsgleichungen berücksichtigt, sodass die beschriebene Schaltsteuerung lediglich eine Grundlage für automatikgetriebeindividuell zu konfigurierende Schaltsteuerungen bildet.
Die Offenlegungsschrift DE 101 53 722 A1 offenbart ein Verfahren zur Schaltung eines Lastschaltgetriebes, bei dem zeitlich überschnitten eine kommende, dem neuen Gang zugeordnete Kupplungseinheit geschlossen und eine gehende, dem alten Gang zugeordnete Kupplungseinheit geöffnet wird, wobei die Kupplungseinheiten als dauerschlupfgeregelte Nasskupplungen ausgebildet sind, das Schließen der kommenden Kupplungseinheit in etwa bis auf einen der Kupplungskapazität der gehenden Kupplungseinheit entsprechenden Arbeitsdruck erfolgt und dem Schließen der kommenden Kupplungseinheit eine mit einem Befüllende abgeschlossene Befüllung mit einem erhöhten, der Größenordnung der Kupplungskapazität der gehenden
Kupplungseinheit entsprechenden Befülldruck vorausgeht. Dieser Vorgang wird auch als Kupplungsvorsteuerung bezeichnet.
Die Patentschrift DE 100 14 879 B4 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Eingangswellen, wobei der ersten Eingangswelle eine erste Reibkupplung und der zweiten Eingangswelle eine zweite Reibkupplung zugeordnet ist und mit Hilfe jeder Reibkupplung jeweils ein Antriebsstrang realisierbar ist, wobei von den Reibkupplungen ein Antriebsmoment einer Antriebseinheit von der jeweiligen Eingangswelle über den jeweiligen Antriebsstrang auf die Abtriebswelle übertragen wird, wobei das Getriebe mindestens zwei Gangstufen aufweist, die erste Gangstufe zumindest durch ein erstes Zahnradpaar und die zweite Gangstufe zumindest durch ein zweites Zahnradpaar gebildet ist und wobei der
Gangstufenwechsel durch das Ausrücken und/oder Einrücken mindestens einer mit dem ersten oder zweiten Zahnradpaar zumindest teilweise in Eingriff bringbaren Schiebemuffe realisiert wird und wobei die Drehzahl der Antriebseinheit in Abhängigkeit der einzulegenden Gangstufe verändert wird. Der Steueraufwand ist dadurch
vereinfacht, dass die Steuerung der Drehzahl der Antriebseinheit während des
Gangstufenwechsels mit Hilfe mindestens einer der beiden Reibkupplungen erfolgt. Ausgenommen der Schub-Hochschaltung, erfolgt üblicherweise die Drehzahlsteuerung der Antriebseinheit durch die Steuereinheit der Antriebseinheit. Dies vereinfacht die Schaltsteuerung eines Doppelkupplungsgetriebes dahingehend, dass gerade kein Kompensationseingriff durch Verspannung der Reibkupplungen, wie in der
DE 100 14 879 B4 beschrieben, erfolgen muss.
Die Patentschrift DE 196 39 376 C1 betrifft eine automatisch gesteuerte Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Im Schließzustand arbeitet die Kupplung mit Überanpressung, so dass das von der Kupplung übertragbare Moment ein
vorgegebenes Maß größer ist als das vom Motor erzeugte Moment. Bei tiefen
Außentemperaturen wird das Maß der Überanpressung herabgesetzt, um die Stellwege der Kupplung zu verkürzen und den Energiebedarf bei der Kupplungsbetätigung zu vermindern. Dadurch kann eine bei tiefen Temperaturen zunehmende Schwergängigkeit eines Stellaggregates zur Kupplungsbetätigung kompensiert werden. Diese spezielle Ausgestaltung einer allgemein bekannten Überanpressungssteuerung bezieht sich auf eine Kupplung. Eine Skalierung auf mehrere Kupplungen ist nicht offenbart.
Das europäische Patent EP 1 497 576 B1 beschreibt ein Steuerverfahren für
Automatikgetriebe, welches auf einem Antriebsstrangmodell basiert, das die zur Steuerung eines Schaltvorgangs relevanten Bedingungen auf verallgemeinerte Weise beschreibt. Zur Durchführung des Schaltvorgangs in dem Automatikgetriebe, welches zur Übertragung eines Moments zwischen zwei Trägheitskomponenten bei
verschiedenen Übersetzungsverhältnissen ausgebildet ist, sind folgende Schritte vorgesehen, wobei die Trägheitskomponenten mindestens eine Antriebseinheit bzw. eine Last repräsentieren und das Getriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle mit einem dazwischen vorgesehenen ersten Kraftübertragungsweg und einem zweiten Kraftübertragungsweg umfasst, wobei die Kraftübertragungswege mit einer direkten Kupplung mit einer einstellbaren Drehmomentübertragungsleistung TH bzw. einer indirekten Kupplung mit einer einstellbaren Drehmomentübertragungsleistung TL versehen sind. Es wird ein Zahnradsatzeingangsdrehmoment Tin bestimmt, das durch das Getriebe in Richtung von der Antriebswelle zu der Abtriebswelle übertragen werden soll. Es werden die Drehmomentübertragungsleistungen TH und TL in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Zahnradsatzeingangsdrehmoment Tin derart gesteuert, dass a) wenn Tin> 0, dann TH= Tin und TL= 0 oder b) wenn Tin< 0, dann TH= 0 und TL= Tin. Es wird an einem vereinfachten Modell gezeigt, dass durch eine Funktion des
Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit der Zeit die Drehzahlüberführung gestaltet werden kann. Allerdings ist die Drehzahlüberführung unkompensiert am Abtrieb spürbar.
Die Offenlegungsschrift DE 101 38 998 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Schaltablaufs bei einem lastschaltbaren Getriebe in einem Kraftfahrzeug. Um einen komfortablen Betrieb des lastschaltbaren Getriebes zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass mittels der Vorrichtung eine Drehzahl der
Getriebeeingangswelle und ein Drehmoment an der Getriebeausgangswelle einstellbar sind. Nach dem entsprechenden Verfahren ist es vorgesehen, dass in einer ersten Phase das Drehmoment an der Getriebeausgangswelle auf einen ersten
Drehmomentzielwert eingestellt wird und in einer zweiten Phase die Drehzahl der Getriebeeingangswelle auf einen Drehzahlzielwert und gleichzeitig das Drehmoment der Getriebeausgangswelle auf einen zweiten Drehmomentzielwert eingestellt wird. Unter Kupplungen werden in diesem Zusammenhang sowohl Kupplungen, welche zwei Wellen drehfest miteinander verbinden können, als auch Bremsen, welche drehende Bauteile kraftschlüssig mit einem Getriebegehäuse verbinden können, verstanden.
Die Patentschrift EP 1 108 164 B4 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung und
Regelung der Kupplung während drei Fahrzuständen, wobei ausschließlich ein einziger Regelkreis verwendet wird. Die Regelgröße entspricht dem Istwert der
Differenzdrehzahl der Kupplung. Die drei Fahrzustände entsprechen hierbei einem Anfahrvorgang als erstem Zustand, dem Fahren mit konstanter Übersetzung als zweitem Zustand und einem dritten Zustand, der dann vorliegt, wenn entweder eine Lastschaltung oder eine Verstellung der Übersetzung von einer ersten in eine zweite Übersetzungsstufe eines Automatikgetriebes initiiert wird, wobei die Lastschaltung vorteilhafterweise in einem automatisch lastschaltbaren Stufengetriebe und die
Verstellung der Übersetzung in einem automatischen Stufengetriebe mit
Zugkraftunterbrechung beim Schalten für ein Kraftfahrzeug verwendet wird. Bei einer Lastschaltung im Sinne einer Überschneidungsschaltung bestimmt ein eigener
Regelkreis, nachfolgend als zweiter Regelkreis bezeichnet, das Verhalten der zu- und abschaltenden Kupplungen. Es wird vorgeschlagen, dass der erste und zweite
Regelkreis über ein Entkopplungsnetzwerk miteinander verbunden sind, wobei das Entkopplungsnetzwerk einen ersten und zweiten Signalweg aufweist. Über das
Entkopplungsnetzwerk wird somit der Vorteil erzielt, dass die beiden Regler sich in ihrer Wirkung nicht gegenseitig beeinflussen.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 008 460 A1 betrifft ein Verfahren zum Steuern der Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes bei einem Gangwechsel von einem Istgang in einen Zielgang, bei dem während des Gangwechsels eine
Drehmomentübergabe von der lastabgebenden (gehenden) Kupplung zur
lastannehmenden (kommenden) Kupplung erfolgt, enthält die Schritte: Erhöhen des übertragbaren Drehmoments der kommenden Kupplung bis auf das augenblickliche Antriebsmoment; Abbauen des übertragbaren Drehmoments der gehenden Kupplung; wobei während des Gangwechsels das Summendrehmoment aus den übertragenen Drehmomenten der gehenden Kupplung und der kommenden Kupplung zumindest zeitweise größer als das augenblickliche Antriebsmoment ist und dabei die kommende Kupplung ein höheres übertragbares Drehmoment aufweist als es einem
Grenzdrehmoment entspricht, bei dem das Drehmoment der kommenden Kupplung gleichmäßig vom Ausgangszustand der Drehmomentübergabe bis zu einem
Endzustand der Drehmomentübergabe erhöht wird.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur abtriebsneutralen Lastschaltung von Automatgetrieben beliebiger Topologie anzugeben, bei dem ausgereifte Methoden zur Lastübernahme und Drehzahlüberführung von
Doppelkupplungsgetrieben angewendet werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben (AT) mit einer beliebigen Anzahl Gangstufen und einer Anzahl n Kupplungen anhand einer generischen Transformation realer Getriebegrößen des Automatgetriebes in virtuelle Größen eines Doppelkupplungsgetriebes (DCT) mit dazugehörigen
doppelkupplungsgetriebespezifischen Basisschaltungen entsprechend dem
unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass durch eine
Vorwärtstransformation wichtige Strategiegrößen für den DCT-Lastschaltkern
bereitgestellt und durch eine Rücktransform ation tatsächliche Stellgrößen mit
entsprechenden Wirkfaktoren für das Automatgetriebe generiert werden, inklusive einer Überanpressungssteuerung aller geschlossenen Kupplungen. Der DCT-Lastschaltkern ist dabei die Schaltlogik, Schaltablaufsteuerung oder Getriebesteuerung, die die
Gangwechsel entsprechend einer Basisschaltung steuert. Der Lastschaltkern eines Doppelkupplungsgetriebes weist wenigstens eine, vorzugsweise mehrere
lastschaltfähige Basisschaltungen auf. Dazu zählen eine Zug-Hochschaltung, eine Zug- Rückschaltung, eine Schub-Hochschaltung und eine Schub-Rückschaltung. Der Unterschied zwischen Zug und Schub besteht darin, dass unter Zug das
Antriebsmoment definitionsgemäß positiv und unter Schub definitionsgemäß negativ ist. Ein positives Antriebsmoment in diesem Sinne bedeutet, dass eine Antriebseinheit ein Antriebsdrehmoment an die Antriebsräder liefert, wohingegen bei Schub ein
Bremsdrehmoment, auch Schleppmoment genannt, von den Antriebsrädern an die Antriebseinheit übertragen wird. Ist im Folgenden von einem DCT-Lastschaltkern die Rede, so ist eine Schaltlogik entsprechend einer oder mehrerer Basisschaltungen gemeint, welche auf einem entsprechenden Steuergerät abläuft.
Eine Lastschaltung untergliedert sich in wenigstens zwei wesentliche Phasen, die Lastübernahmephase und die Drehzahlüberführungsphase, wobei die Reihenfolge vom Schalttyp, also der anzuwendenden Basisschaltung abhängt. Während der
Drehzahlüberführungsphase findet wenigstens ein Eingriff durch die Antriebseinheit und/oder eine Kupplung statt, um die Drehzahl zu überführen. Um diese
Drehzahlüberführung abtriebsneutral, also durch konstant Halten des
Abtriebsmomentes bzw. des Abtriebsgradienten, zu gestalten, findet ein zusätzlicher Kompensationseingriff an wenigstens einer Kupplung statt, der ein
Rückkopplungsmoment, verursacht durch eine Kopplung zwischen An- und Abtrieb, ausgleicht.
Die Transformationen sind generisch, sodass die AT-Topologie und die Anzahl der Schaltstufen beliebig komplex sein können. Dabei werden die tatsächlich vorliegenden, also realen Getriebegrößen des Automatgetriebes in virtuelle Größen, also nur für die notwendigen Berechnungen der Lastschaltung vorliegende Größen transformiert, also umgerechnet.
Es wird ein Prinzip der kommenden, gehenden und bleibenden Kupplungen
angewendet. Kommende Kupplungen sind lastannehmende Kupplungen, die vor dem Gangwechsel geöffnet und nach dem Gangwechsel geschlossen sind, also vor dem Gangwechsel kein Drehmoment und nach dem Gangwechsel ein Drehmoment vom Betrag üblicherweise größer null übertragen. Gehende Kupplungen sind entsprechend lastabgebende Kupplungen, die vor dem Gangwechsel geschlossen und danach geöffnet sind. Kommende und gehende Kupplungen sind direkt am Schaltvorgang beteiligt (aktive Kupplungen). Bleibende Kupplungen sind alle während eines
Schaltvorgangs geschlossen bzw. geschlossen bleibende Kupplungen. Diese
übertragen auch während eines Schaltvorgangs ein Drehmoment vom Antrieb zum Abtrieb oder umgekehrt. Jedoch ändert sich ihr Status während eines Schaltvorgangs nicht, weil sie nicht direkt am Schaltvorgang beteiligt sind (nicht aktive Kupplungen). Auch offen bleibende Kupplungen können im Prinzip als bleibende Kupplungen angesehen werden. Aus Gründen der Klarheit und Eindeutigkeit werden offen bleibende Kupplungen, also Kupplungen, die vor und nach dem Schaltvorgang geöffnet bzw. nicht in Eingriff sind, als offene Kupplungen bezeichnet. Eine Kupplung gilt auch als offen, wenn sie eine Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebsseite des Reibelements aufweist (sog. Schlupf) oder die gestellte Kupplungskapazität kleiner ist als das betragsmäßig wirksam zu übertragende Moment (Schnittmoment) im Falle einer kraftschlüssigen Kopplung der Ein- und Ausgangsseite des Reibelements. Die gehende Kupplung wäre damit, sobald sie zu Beginn der Drehzahlüberführungs- oder
Lastübernahmephase in Schlupf gerät, eine offene Kupplung. Jedoch wird aus Gründen der Eindeutigkeit diese Kupplung bis zum vollständigen Beenden des Gangwechsels als gehende Kupplung bezeichnet. Eine Ausnahme kann vorliegen, wenn während des Gangwechsels eine neue Ganganforderung vorliegt, z. B. bei Schaltabbruch. Im
Allgemeinen sind offene Kupplungen nicht am Schaltvorgang beteiligt (nicht aktive Kupplungen). Da die Kupplungsbetätigung meist hydraulisch erfolgt und ein definiertes Einrücken nur möglich ist, wenn die Stellzylinder mit ausreichend hydraulischem Druck beaufschlagt und gefüllt sind, können offene Kupplungen, bei denen dies nicht der Fall ist, nicht ohne gewisse Vorlaufzeit betätigt werden. Jedoch kann eine Situation vorliegen, in der die Kupplung zu Beginn und zum Ende des Schaltvorgangs offen ist und während des Schaltvorgangs in Eingriff gebracht wird. Dies erfordert, wie oben genannt, eine gewisse Vorlaufzeit. Bei bekannten Topologien von Automatgetrieben existieren in jedem individuellen Gangwechselvorgang mindestens eine, oft mehrere offene Kupplungen. Daher ist im Folgenden von mindestens einer Kupplung die Rede. Dabei wird die Möglichkeit, keine offene Kupplung während eines
Gangwechselvorgangs vorzufinden, explizit eingeschlossen, weil diese Möglichkeit vom erfindungsgemäßen Verfahren abgedeckt ist, obwohl es in der Praxis eher selten vorzufinden ist.
Die Überanpressungssteuerung erfolgt auf der Basis von Schnittmomenten und findet vorzugsweise für alle geschlossen bleibenden Kupplungen statt. Gehende Kupplungen können zu Beginn des Schaltvorgangs genauso einer Überanpresssteuerung unterliegen wie kommende Kupplungen zum Ende des Schaltvorgangs.
Ausgereifte Schaltstrategien, also die Basisschaltungen eines
Doppelkupplungsgetriebes, sind in einem DCT-Lastschaltkern hinterlegt und dienen im Rahmen eines Schaltvorgangs eines Automatgetriebes der Lastübernahme und der Drehzahlüberführung bei allen Fahrsituationen, wie Hochschaltung, Rückschaltung, jeweils unter Zug oder Schub, sowie bei Schaltabbruch. Die Basisschaltungen im DCT- Lastschaltkern unterliegen der Applikation der Schaltvorgänge des AT, ohne dass dem Applikateur die Topologie des Automatgetriebes bekannt sein muss. Es erfolgt dabei eine Skalierung der zu übertragenden Kupplungsmomente entsprechend der DCT- Schaltstrategie für die Stellglieder des Automatgetriebes. Die Schaltablaufsteuerung entsprechend der DCT-Strategie wird zur Realisierung sämtlicher Direktschaltungen der AT-Schaltlogik verwendet.
Obwohl dem Fachmann bekannt, wird angemerkt, dass, wenn im Folgenden von einem Moment die Rede ist, bis auf eine Ausnahme immer ein Drehmoment gemeint ist. Die Ausnahme bezieht sich auf Massenträgheitsmomente, welche keine Drehmomente sind, sondern eine geometrische und materialspezifische Eigenschaft von bewegten Massen, wie Wellen und Zahnrädern. Massenträgheitsmomente sind aus dem Gebiet der technischen Mechanik bekannt und können auch lediglich als Trägheiten
bezeichnet werden, was zwar physikalisch ungenau ist, aber in der vorliegenden Offenbarung mit Massenträgheitsmomenten gleichgesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lastschaltung wird gestartet durch das Auslösen eines Schaltvorgangs für eine Gangwechselpaarung (i, j) von einem Gang i mit einer Istübersetzung (γ;) zu einem Gang j mit einer Zielübersetzung ( ) in Abhängigkeit einer vorzugsweise aus einem Fahrerwunsch abgeleiteten Zielgangvorgabe. Schaltvorgänge in automatisch schaltenden Getrieben, welche beispielsweise in Kraftfahrzeugen Verwendung finden, werden üblicherweise durch die Leistungs- bzw.
Dynamikanforderungen durch einen Fahrer, auch Fahrerwunsch genannt, oder ein Fahrzeugsteuersystem ausgelöst. Daraus wird eine Zielgangvorgabe abgeleitet. Es können dabei weitere Randbedingungen in das Auslösen des Schaltvorgangs eingehen, wie drehmomentbezogene Lastanforderungen oder ökonomische Kriterien. Das Auslösen eines Schaltvorgangs ist an sich bekannt und kann vom Getriebe- oder Motorsteuergerät oder einem anderen geeigneten Steuergerät bestimmt bzw.
veranlasst werden. Der Schaltvorgang ist charakterisiert durch einen Wechsel von einem Gang i (Istgang) zu einem Gang j (Zielgang). Beide Gänge weisen ein
unterschiedliches Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Antriebswelle bzw. der Getriebeeingangswelle und der Drehzahl der Abtriebswelle bzw.
Getriebeausgangswelle auf und müssen nicht sequentiell geschaltet werden. Das bedeutet, dass beispielsweise auch vom 1 . Gang in den 3. Gang direkt geschaltet werden kann. Wenn der Schaltvorgang ausgelöst wurde, erfolgt im nächsten Schritt oder vorzugsweise permanent das Erfassen von Istgrößen des Automatgetriebes und der Antriebseinheit zur Durchführung des Verfahrens zur Lastschaltung des
Automatgetriebes. Die Istgrößen sind Parameter des Fahrzeugs und des Getriebes, die den aktuellen Ist-Zustand des Fahrzeugs und des Getriebes beschreiben und
gemessen, berechnet oder anderweitig erfasst werden. Die Istgrößen umfassen wenigstens eine oder vorzugsweise mehrere und besonders bevorzugt alle der folgenden Größen: eine Antriebswellendrehzahl (ωίη) einer Antriebswelle des
Automatgetriebes, eine Abtriebswellendrehzahl (ωου1) einer Abtriebswelle des
Automatgetriebes, ein von der Antriebseinheit zur Verfügung gestelltes und an der Eingangswelle des Automatgetriebes anliegendes Antriebsmoments (Tin, bei mehreren Eingangswellen, z. B. aufgrund mehrerer Antriebseinheiten, in vektorieller Form), aktuell gestellte Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen und/oder ein minimal und/oder maximal verfügbares Antriebsmoment (Tin min,Tjn max). Letztere sind von dem Zustand der Antriebseinheit abhängig, der durch weitere Parameter, wie beispielsweise deren Drehzahl und Lastanforderung, charakterisiert werden kann.
Es sei angemerkt, dass sämtliche benutzten Variablen mit oder ohne einen zählbaren ganzzahligen Index in vektorieller Form verstanden werden können, wobei der Index das jeweilige Vektorelement bestimmt. Die mathematisch korrekte Schreibweise der vektoriellen Größen ist am Beispiel der aktuell gestellten Kapazitäten (Tcap k) mit dem Index k und k = 1,2, ... , n für insgesamt n Kupplungen definiert, und zwar als
T *cap = Auf die Vektordarstellung sowie das Anhängen des zählbaren
Figure imgf000012_0001
ganzzahligen Index wird aus Gründen der Übersichtlichkeit weitgehend verzichtet. Eine Ausnahme bilden die Indizes i und j, die den aktuellen und den nächsten Gang, also den Ist-Gang i und den Ziel-Gang j, bezeichnen und immer nur jeweils ein Element der Indexmenge„beliebige Anzahl Gangstufen" bezeichnen. Weitere Ausnahmen werden gegebenenfalls an den entsprechenden Stellen explizit erläutert. Wird der zählbare Index weggelassen, liegt die Betonung nicht auf dem einzelnen Element der
Indexmenge, sondern auf der vektoriellen Größe an sich. Der Fachmann liest den Vektor als solchen und erkennt, ob ein konkretes Element gemeint ist oder nicht.
Folgende Indizes werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendet: i Ist-Gang
j Ziel-Gang
n alle im Getriebe verbauten Kupplungen und Bremsen
m alle während eines Schaltvorgangs geschlossenen, also in Eingriff
bleibenden Kupplungen und Bremsen
in/out Eingangs- und Ausgangsgrößen aus Sicht des Getriebes
kom/geh Betonung der Vektorelemente, die den kommenden und gehenden
Kupplungen zugeordnet sind
nom nominelle Größe zur eigentlichen Vorsteuerung ohne relative Eingriffe für eine glatte Lastübernahme und Drehzahlüberführung
min/max untere und obere zur Verfügung stehende Werte für Kraft, Momente oder
Kapazitäten.
Darüber hinaus sei der Vollständigkeit halber angemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einem Doppelkupplungsgetriebe angewendet werden kann, wobei die Transformation in diesem Fall Prinzip bedingt vereinfacht wird, weil einige
Zwischenschritte trivial sind.
Die Kupplungskapazität ist die tatsächliche Stellgröße einer Kupplung und gibt den wirkrichtungsunabhängigen Betrag eines entsprechenden zu übertragenden bzw. übertragbaren Drehmoments an. Kupplungskapazitäten werden während eines Schaltvorgangs vorgesteuert, also entsprechend einer betragsmäßigen Vorgabe eingestellt, und werden beibehalten, bis ein Umsteuern, z. B. aufgrund eines anstehenden Schaltvorgangs, erforderlich ist. Zur Vorsteuerung müssen die
physikalischen Zusammenhänge der Kupplungskapazitäten und der hydraulischen Drücke der Stellzylinder, deren Stellpositionen sowie letztlich deren elektrische Ströme zur Ansteuerung der Wegeventile als der tatsächlichen Stellgröße bekannt und hinterlegt sein. Der Fachmann auf dem Gebiet der Getriebetechnik kennt diese
Zusammenhänge und wendet sie an. Die Vorsteuerung der Kupplungskapazität erfolgt natürlich auch außerhalb eines Schaltvorgangs, im sogenannten Festgang, und zwar für alle geschlossenen Kupplungen. Genauer gesagt, ist der Betrag der vorgesteuerten Kupplungskapazitäten der im Festgang geschlossenen Kupplungen größer als null. Dieser Spezialfall, bei dem der Istgang i gleich dem Zielgang j entspricht, ist für das vorliegende Lastschaltverfahren nur insoweit relevant, als dass die Kupplungen durch eine zusätzliche Überanpressungssteuerung kontrolliert geschlossen bleiben. Die Istgrößen werden generell regelmäßig bzw. permanent durch entsprechende Erfassungsmittel erfasst, z. B. mittels Sensoren, oder berechnet und an ein
Getriebesteuergerät oder ein Steuergerät der Antriebseinheit übermittelt und dienen gerade bei Schaltvorgängen der Steuerung oder Regelung der Lastübernahme und Drehzahlüberführung. Schließlich sei angemerkt, dass eine Vorsteuerung durch einen Regelkreis überlagert sein kann, der eventuelle Störgrößen ausregeln kann. Je genauer die Vorsteuerung erfolgt, desto kleiner ist die Abweichung der Vorsteuergröße von der tatsächlich zu stellenden Größe in der Realität und damit die auszuregelnde Störgröße. Letztere kann durch bekannte Schätz- und Identifikationsverfahren, auch Beobachter genannt, online bestimmt werden.
Um nun den Schaltvorgang des Automatgetriebes anhand einer Basisschaltung eines Doppelkupplungsgetriebes durchzuführen, erfolgt im nächsten Schritt das Auswählen von wenigstens einem Transformationsfaktor in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und der Gangwechselpaarung (i,j) aus Zustandstabellen. Zustandstabellen können in Form von Look-Up-Tabellen, Kennfeldern oder Ähnlichem vorliegen und auf einem Speicher hinterlegt sein, auf den das Getriebesteuergerät zugreifen kann.
Das Auswählen der Transformationsfaktoren kann in einigen Ausführungsformen das Auswählen von die Automatgetriebetopologie bestimmenden Koeffizienten (a i'j)) in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) aus einer Zustandstabelle umfassen.
Diese Koeffizienten beschreiben das Automatgetriebe hinsichtlich der konkreten
Übersetzungen der einzelnen Gangstufen sowie der konkreten Anordnungen der Kupplungen anhand von automatgetriebetypspezifischen Konstanten und finden sich in den an sich bekannten Getriebe- bzw. Vorsteuergleichungen wieder. Eine Teilmenge der Koeffizienten (a i'j)) bilden die als Kopplungskoeffizienten bezeichneten
Koeffizienten (a^, a jjj)), welche die topologisch bedingten Rückkopplungen bzw.
Rückwirkung bei einer Kopplung zwischen Antrieb und Abtrieb während eines
Gangwechsels abbilden.
Das Auswählen der Transformationsfaktoren kann in einigen Ausführungsformen das Auswählen von Wirkfaktoren (b(l,j)) von zu stellenden Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) aus einer Zustandstabelle umfassen. Bei Automatgetrieben gibt es durch die Vielzahl an Kupplungen/Bremsen entsprechende Zustandstabellen, die für jeden festen Gang bestimmen, ob deren Status offen oder geschlossen sein soll. Nimmt man an, dass sich bei einem Gangwechsel eine Kupplung öffnet und eine andere schließt, ist eine Analogie zu Schaltvorgängen in Doppelkupplungsgetrieben gegeben. Die Darstellung dieser Analogie erfolgt durch die Wirkfaktoren, die die n Kupplungen des Automatgetriebes auf die zwei Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes und umgekehrt skalieren. Je nach Gangwechselpaarung kann jede Kupplung unterschiedliche Leistungspfade im Getriebe schalten, welche unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Darüber hinaus teilt sich aufgrund der vorhandenen Leistungsverzweigung das Antriebsmoment auf unterschiedliche Leistungspfade auf. Für jede Gangwechselpaarung lassen sich
(konstruktionsbedingte) kupplungsspezifische Koeffizienten sowie Koeffizienten für die Getriebean- und -abtriebsseite festlegen, welche die jeweiligen getriebeinternen
Übersetzungs- und Trägheitsverhältnisse repräsentieren. Aus diesen werden die Wirkfaktoren ermittelt. Die Wirkfaktoren werden bei Gangwechselanforderung
umgeschaltet, d.h. wenn Ist- und Zielgang ungleich sind. Sie werden solange
beibehalten, bis eine neue Paarung eine Umschaltung erfordert. Die Wirkfaktoren sind im Allgemeinen aus den Koeffizienten (a i'j)) bestimmbar. Da aber auch die Wirkfaktoren automatgetriebetypspezifische Konstanten sind, ist es vorteilhafter, diese direkt auszuwählen und nicht bei jedem Gangwechselvorgang neu zu bestimmen.
Die Auswahl der Transformationsfaktoren kann weiterhin in einigen Ausführungsformen das Indizie
gehenden
Figure imgf000015_0001
Kupplung der n Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung umfassen, also das Zuordnen der jeweiligen Kupplung zum jeweiligen Index. Kommende Kupplungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie im Gang i offen und im Gang j geschlossen sind. Beim Schaltvorgang sind diese entsprechend zu schließen. Gehende Kupplungen werden im Zuge des Schaltvorgangs geöffnet, also außer Eingriff gebracht. Bei jedem Schaltvorgang existieren immer wenigstens eine kommende und wenigstens eine gehende Kupplung. Bleibende Kupplungen bleiben geschlossen. Dieser Leistungszweig überträgt demnach weiterhin ein Moment, wobei es abhängig von der
Gangwechselpaarung und der Anzahl der Gangwechselpaarungen keine, eine oder mehrere geschlossen bleibende Kupplungen geben kann. Die restlichen Kupplungen sind offen. Geschlossene und offene Kupplungen behalten jeweils im Gang i und Gang j ihren Status, können jedoch während des Gangwechsels kurzzeitig in bzw. außer Eingriff gebracht werden. Die Indizes der kommenden, gehenden und geschlossen bleibenden Kupplungen werden bei Gangwechselanforderung umgeschaltet, d. h. wenn Ist- und Zielgang ungleich sind. Sie werden solange beibehalten, bis eine neue Gangwechselpaarung eine Umschaltung erfordert.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Auswahl der Transformationsfaktoren das Auswählen von einem gangwechselpaarungsabhängigen
Antriebsmassenträgheitsmoment
Figure imgf000016_0001
des Automatgetriebes und einem
gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmoment (J^) des
Automatgetriebes in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) aus einer
Zustandstabelle. Die gangwechselpaarungsabhängige Antriebs- und
Abtriebsmassenträgheitsmomente des Automatgetriebes werden für die Berechnung eines dem gangwechselpaarungsunabhängigen Antriebsmassenträgheitsmoment äquivalenten Antriebsmassenträgheitsmomentes (J® CT)) des Doppelkupplungsgetriebes benötigt, wobei letzteres aus den Koeffizienten (a(l,j)), vorzugsweise den
Kopplungskoeffizienten (a^, a^) und den gangwechselpaarungsabhängigen
Antriebs- und Abtriebsmassenträgheitsmomenten
Figure imgf000016_0002
sowie einem
Drehzahlverhältnis (ωου1/ωίη) der Abtriebswellendrehzahl (ωου1) und der
Antriebswellendrehzahl (ωίη) bestimmt werden kann. Die Bestimmung kann geringere Bestimmungsressourcen erfordern, wenn aus dem gangwechselpaarungsabhängigen Antriebsmassenträgheitsmoment und den Kopplungskoeffizienten eine Zwischengröße ermittelt wird. Das äquivalente Antriebsmassenträgheitsmoment wird
anschließend in Abhängigkeit der Zwischengröße, dem gangwechselabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmoment sowie dem Drehzahlverhältnis und den
Kopplungskoeffizienten bestimmt bzw. ermittelt. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe sind zwei parallele Teilgetriebe vorhanden, deren bewegte Massen und damit deren Massenträgheitsmomente jeweils prinzipiell konstant bleiben. Das
Abtriebsmassenträgheitsmoment bei Doppelkupplungsgetrieben kann beispielsweise anhand der Beladung des Fahrzeuges schwanken. Dies ist jedoch ein während einer Fahrt konstanter oder langsam veränderlicher Wert, der durch die Erfassung der Istgrößen berücksichtigt wird und jedenfalls nicht durch den Schaltvorgang beeinflusst wird. Bei Automatgetrieben variieren die Leistungspfade innerhalb einer
Getriebetopologie je nach eingelegtem Gang. Damit sind die bewegten
Getriebeelemente und damit die Massenträgheitsmomente je nach
Gangwechselpaarung (i, j) unterschiedlich. Dem Lastschaltkern des Doppelkupplungsgetriebes, der eigentlich ein konstantes
Antriebsmassenträgheitsmoment erwartet, muss nun ein veränderliches
Massenträgheitsmoment zugeführt werden. Einerseits sind dabei die
gangwechselpaarungsabhängig veränderlichen Trägheitsmomente des
Automatgetriebes zu berücksichtigen und andererseits die abtriebskopplungsbedingte Rückkopplung zwischen Abtrieb und Antrieb, nämlich das sogenannte
abtriebskopplungsbedingte Störmoment, welches wiederum proportional zum
Abtriebswellendrehzahlgradienten am Antrieb wirkt. Es erfolgt eine Korrektur bzw. ein Ausgleich über das dem gangwechselpaarungsunabhängigen
Antriebsmassenträgheitsmoment äquivalente Antriebsmassenträgheitsmoment CT)), um die Basisschaltung des Lastschaltkerns anwenden zu können.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Auswahl der Transformationsfaktoren das Auswählen von Koeffizienten (c(1,j)) zur Bestimmung von Schnittmomenten (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung aus einer Zustandstabelle. Schnittmomente sind die aktuell tatsächlich übertragenen Momente der geschlossen bleibenden Kupplungen. Diese werden im Schnitt (daher Schnittmoment) der jeweiligen Kupplung über ein Momentengleichgewicht aus allen Gesamtkapazitäten und freien Stellgrößen bestimmt. Deren Wirkrichtungen ergeben sich in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung der Antriebswellendrehzahl (ωίη) und der Abtriebswellendrehzahl (ooout). Die anfallenden Schnittmomente können anhand bekannter Stellgrößen des Antriebs, d.h. Antriebsmoment (Tin) oder alternativ Antriebsgradient (ώίη), Stellgrößen der wenigstens einen gehenden, kommenden und ggf. offenen Kupplungen (Tcap) sowie Messgrößen des Abtriebs, d.h. Abtriebsgradient (o out) oder alternativ Abtriebsmoment (Tout), berechnet werden.
Das Auswählen der Transformationsfaktoren kann in einigen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich das Auswählen von maximal übertragbaren
Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße umfassen. Der DCT-Lastschaltkern steuert die Kupplungsmomente bzw.
Kupplungskapazitäten auf Basis des zu übertragenden bzw. angeforderten
Antriebsmoments vor. Die Kapazität der Kupplungen kann jedoch aufgrund der
Wirkfaktoren, die größer, gleich oder kleiner eins und auch negativ sein können, geringer oder höher sein, als der DCT-Lastschaltkern annimmt. Somit müssen die maximal übertragbaren Kupplungskapazitäten ausgewählt und an den Lastschaltkern übermittelt werden.
Ein weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Berechnen von wenigstens einem Transformationsäquivalent für die Berechnung von wenigstens einer doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantität durch die Basisschaltung des Doppelkupplungsgetriebes in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors. Die Transformationsäquivalente sind umgerechnete Zustandsgrößen, auch (Zustands-)Quantitäten genannt, die der DCT- Lastschaltkern bzw. die Basisschaltung benötigt, um die Stellgrößen, auch
Stellquantitäten genannt, für einen Gangwechsel entsprechend den Anforderungen, wie Zugkraftunterbrechungsfreiheit und glatte Lastübernahme sowie Drehzahlüberführung, zu bestimmen. Bei einem normalen Doppelkupplungsgetriebe würden diese
Zustandsgrößen den oben definierten Istgrößen (bzw. den aktuell vorliegenden und an den Kupplungen umgesetzten Stellgrößen) entsprechen. Hier sind die Istgrößen allerdings für ein Automatgetriebe erfasst worden. Sie müssen daher in Abhängigkeit vorzugsweise mehrerer Istgrößen und/oder vorzugsweise mehrerer
Transformationsfaktoren in Transformationsäquivalente umgerechnet werden. Als Quantitäten werden Größen bezeichnet, die den aktuellen oder künftig gewollten Zustand der einzelnen Kupplungen oder der Antriebseinheit charakterisieren. Dabei handelt es sich beispielsweise um die aktuell gestellten oder künftig im Zeitablauf zu stellenden Kupplungskapazitäten oder um Steuerbefehle des Getriebesteuergerätes an die jeweiligen Aktoren. Vor einem Gangwechsel im Festgang wird jede Kupplung mit einer definierten Kapazität vorgesteuert, die eine Zustandsquantität darstellt. Während eines Gangwechsels wird jede Kupplung mit Stellgrößen bzw. Stellquantitäten beaufschlagt, die die gewünschte Kupplungskapazität im Zeitablauf einstellt. Die Zustande- und Stellquantitäten liegen für jede Kupplung vor, unabhängig davon, ob diese aktiv, also beim derzeitigen Gangwechsel in oder außer Eingriff gebracht wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Berechnen des wenigstens einen
Transformationsäquivalentes das Berechnen eines äquivalenten
Antriebsmassenträgheitsmomentes CT)) in Abhängigkeit des
gangwechselpaarungsabhängigen Antriebsmassenträgheitsmomentes (J^) und des gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmomentes (J^) und eines Drehzahlverhältnisses (ωου1/ωίη) der Abtriebswellendrehzahl (ωου1) und der Antriebswellendrehzahl (ωίη) umfassen und der Koeffizienten (a(l,j)), vorzugsweise der Kopplungskoeffizienten (a^, a^). Wie bereits erwähnt, dient das äquivalente
Antriebsmassenträgheitsmoment dazu, die gangwechselpaarungsabhängigen Antriebsund Abtriebsmassenträgheitsmomente unter Berücksichtigung
abtriebskopplungsbedingter Störmomente für den Lastschaltkern
gangwechselpaarungsunabhängig aufzubereiten, damit dieser ein für ihn äquivalentes Antriebsmassenträgheitsmoment zur Schaltablaufsteuerung verwenden kann.
In manchen Ausführungsformen kann das Berechnen des wenigstens einen
Transformationsäquivalentes das Berechnen von doppelkupplungsgetriebespezifischen
Eingangswellendrehzahlen (ω ^) und (ω®) in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) und der Abtriebswellendrehzahl (ωου1) sowie der Istübersetzung (γ;) und der Zielübersetzung ( ) umfassen. In AT-Getrieben unterscheiden sich die
Kupplungsdrehzahlen nach ihrer topologischen Anordnung von der
Eingangswellendrehzahl. Diese können in äquivalente
doppelkupplungsgetriebespezifische Eingangswellendrehzahlen umgerechnet werden. Vorteilhafter Weise wird dadurch eine genauere Anweisung von Stellquantitäten durch den DCT-Lastschaltkern ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen kann das Berechnen der Transformationsäquivalente das Berechnen von Wirkrichtungen der Schnittmomente (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) und der
Kupplungseingangsdrehzahl (ω^) und der Kupplungsausgangsdrehzahl (ω^) der n Kupplungen umfassen. Die Wirkrichtungen sind schlupfabhängig und lassen sich einfach aus den Kupplungsein- und -ausgangsdrehzahlen unter Berücksichtigung der Gangwechselpaarung bestimmen.
Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen das Berechnen der
Transformationsäquivalente das Berechnen von wirkrichtungsangepassten
Koeffizienten (c i'j)) in Abhängigkeit der berechneten Wirkrichtungen und der
Koeffizienten (c i'j)) zur Bestimmung der Schnittmomente (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen umfassen. Vorteilhafterweise kann durch diesen
Zwischenschritt die Komplexität der weiteren Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens reduziert und damit die maximale Rechenlast durch sequentielle
Verarbeitung reduziert werden. Weiterhin kann das Berechnen des wenigstens einen Transformationsäquivalentes in einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Berechnen der Schnittmomente (Tcut blb) an den m geschlossen bleibenden Kupplungen in
Abhängigkeit der wirkrichtungsangepassten Koeffizienten (c(l,j)) und des
Antriebsmoments (Tin) und der aktuell gestellten Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen und des aktuellen Abtriebsgradienten (ώου1) umfassen. Alternativ dazu kann das Berechnen der Transformationsäquivalente in einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Berechnen der Schnittmomente (Tcut blb) an den m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der Koeffizienten (c(l,j)) und der Wirkrichtungen und des Antriebsmoments (Tin) und der aktuell gestellten
Kupplungskapazitäten (Tcap) der wenigstens einen kommenden und der wenigstens einen gehenden und der keinen oder wenigstens einen geschlossen bleibenden
Kupplung und des aktuellen Abtriebsgradienten (ώου1) umfassen. Im vorliegenden Verfahren kann anstelle des Antriebsmoments auch der Antriebsgradient und anstelle des Abtriebsgradienten auch das Abtriebsmoment für die Berechnung verwendet werden. Unabhängig davon kann der angeforderte Abtriebsgradient oder ein
gemessener Abtriebsgradient verwendet werden.
Schließlich kann das Berechnen des wenigstens einen Transformationsäquivalentes in einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens das Berechnen eines doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsfaktors
Figure imgf000020_0001
und/oder eines doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsoffsetwertes (ky°c 0 T ffSet) in
Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) und der Wirkfaktoren (b i'j)) und in
Abhängigkeit von globalen Skalierungsfaktoren oder kupplungsindividuellen
Skalierungsfaktoren und/oder globalen Offsetwerten oder kupplungsindividuellen Offsetwerten der n Kupplungen umfassen, wobei die globalen Skalierungsfaktoren oder kupplungsindividuellen Skalierungsfaktoren und/oder globalen Offsetwerte oder kupplungsindividuellen Offsetwerte in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) und der Schnittmomente (Tcut blb) an den m geschlossen bleibenden Kupplungen
ausgewählt werden. Eine Überanpressung einer Kupplung bedeutet das Ansteuern der Kupplungsaktorik mit einem Druck (je nach Kupplungstyp alternativ auch Ansteuern der Kupplungsaktorik mit einem definierten Weg), der beide Kupplungsseiten (analog für Bremse und Gehäuse) so stark zusammenpresst, dass aufgrund der Haftreibung ein höheres Drehmoment übertragen werden kann als nötig wäre. Diese Überanpressung wird durchgeführt, um Mikroschlupf zu verhindern und das notwendige Drehmoment sicher zu übertragen. Während eines Schaltvorgangs eines Automatgetriebes erfolgen zwei Arten der Überanpressung, nämlich an kommenden und gehenden Kupplungen sowie an geschlossen bleibenden Kupplungen. Die Überanpressungen an den kommenden und gehenden Kupplungen dienen dazu, die gehende Kupplung vor dem Schaltvorgang in einen definierten Zustand zu versetzen, der eine kontrollierte Öffnung ermöglicht. Die kommende Kupplung wird nach dem Schaltvorgang definiert
überangepresst, um den Schaltvorgang kontrolliert abzuschließen. Dies geschieht mittels Skalierungsfaktoren oder Offsetwerten, die für alle Kupplungen gleich oder für jede Kupplung je nach Gangwechselpaarung individuell vorgegeben sein können. Eine derartige Überanpressung kann auch bei Doppelkupplungsgetrieben stattfinden, wo diese für die beiden Kupplungen immer konstant ist. Somit müssen die
automatgetriebespezifischen Skalierungsfaktoren und Offsetwerte in
doppelkupplungsgetriebespezifische Überanpressungsfaktoren bzw.
Überanpressungsoffsetwerte transformiert bzw. übersetzt werden, was anhand der Wirkfaktoren geschieht. Vorteilhafterweise geht somit eine Überanpressungssteuerung zu einer besser definierten Schaltvorgangsgestaltung über den DCT-Lastschaltkern in das erfindungsgemäße Schaltverfahren ein. Die Überanpressung an den geschlossen bleibenden Kupplungen soll Schlupf während des Gangwechselvorgangs verhindern. Dafür gibt es keine Entsprechung im Doppelkupplungsgetriebe, weshalb die
Skalierungsfaktoren und Offsetwerte (global oder kupplungsindividuell) in Abhängigkeit der Schnittmomente ausgewählt werden können. Liegt beispielsweise nur ein
Teillastmoment am Getriebeeingang an, sind die zu übertragenden Drehmomente, also die bestimmbaren Schnittmomente geringer als bei Volllast. Ein Offsetwert kann somit bei Teillast geringer ausfallen als bei Volllast. Skalierungsfaktoren können analog dazu oder unabhängig davon ausgewählt werden.
Anschließend erfolgt das Zuführen der wenigstens einen Eingangsgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors und/oder des wenigstens einen
Transformationsäquivalents zum Doppelkupplungsgetriebe-Lastschaltkern und damit zu einer Basisschaltung des Doppelkupplungsgetriebes. Der DCT-Lastschaltkern kann auf einem separaten Getriebesteuergerät ausgeführt und die Größen können
kabelgebunden, z. B. über ein Bus-System, oder kabellos erhalten bzw. empfangen werden. Alternativ wird eine Basisschaltung auf demselben Getriebesteuergerät bzw. Steuergeräteverbund wie die Berechnung der Größen ausgeführt, wodurch das
Zuführen der Größen auf bekanntem datentechnischen Austausch beruhen kann.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine doppelkupplungsgetriebespezifische Stellquantität, also die
doppelkupplungsgetriebespezifische Stellgröße, durch eine Basisschaltung in
Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen
Transformationsfaktors und/oder des wenigstens einen Transformationsäquivalents berechnet. Die doppelkupplungsspezifischen Stellquantitäten sind die Steuerbefehle, die das Getriebesteuergerät an die jeweiligen Aktoren, wie Kupplungsstellventile von Kupplungsstellzylindern, eines Doppelkupplungsgetriebes ausgeben würde.
Die doppelkupplungsgetriebespezifische Stellquantität kann in einigen
Ausführungsformen einen relativen Antriebsgradienten (Δώίη) und/oder ein relatives Antriebsmoment (ΔΤίη) der Antriebseinheit zur Drehzahlüberführung umfassen. Der relative Antriebsgradient (Δώίη) wird von einer Basisschaltung, also dem
doppelkupplungsspezifischen Lastschaltkern, angewiesen bzw. vorgegeben. Er wird so geformt, dass ein gewünschter Drehzahlverlauf der Antriebswelle über die Zeit erreicht wird und hängt typischerweise von der Applikation der Schaltzeit und weiteren
Applikationsparametern, wie dem Schaltkomfort, ab. Alternativ oder zusätzlich kann ein relatives Antriebsmoment (ΔΤίη) bestimmt werden, welches an die Antriebseinheit übertragen und von dieser angefordert wird, um die Drehzahlüberführung
durchzuführen bzw. zu unterstützen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine
doppelkupplungsgetriebespezifische Stellquantität Basiskupplungskapazitäten
(Tc?p Ckom' Tc?p Cgeh) zur Lastübernahme während des Schaltvorgangs für die kommende und gehende Kupplung, wobei die Basiskupplungskapazitäten ( cgp c^m, T^ap llh) durch Bewertung mit der jeweiligen Wirkrichtung in Basiskupplungsmomente
(Tc kom nom' Td geh nom) umgerechnet werden können. Diese Basiskupplungskapazitäten sind die relevanten Steuergrößen für die Lastübernahme während eines
Schaltvorgangs eines Doppelkupplungsgetriebes und entsprechen den abnehmenden (gehende Kupplung) und zunehmenden (kommende Kupplung) Kupplungskapazitäten. Die zu übertragenden Kupplungsmomente ergeben sich aus den
wirkrichtungsbewerteten Kupplungskapazitäten. Somit lassen sich die Basiskupplungskapazitäten auch als Basiskupplungsmomente ( cj D k c 0^, T^^) darstellen, wobei die Summe der Basiskupplungsmomente von kommender und gehender Kupplung dem zu übertragenen Antriebsmoment (unter Berücksichtigung des Produktes aus An- bzw. Abtriebsmassenträgheitsmoment und Beschleunigung der An- bzw. Abtriebswellen) entspricht. Die Basiskupplungsmomente ( ^0^, T^01^) setzen sich wiederum aus nominellen Basiskupplungsmomenten (Tc (°k c 0^ nom, ε[^ηοηι) und relativen Basiskupplungsmomenten (ΔΤ^^, ΔΤ^^) zusammen. Die nominellen
Basiskupplungsmomente entsprechen der Komponente zur Übertragung des
Antriebsmoments und die relativen Basiskupplungsmomente dienen, alternativ oder zusätzlich zu dem relativen Antriebsmoment, zur Drehzahlüberführung während eines Schaltvorgangs eines Doppelkupplungsgetriebes.
Weiterhin umfasst in einigen Ausführungsformen die wenigstens eine
doppelkupplungsgetriebespezifische Stellgröße
Basisüberanpressungskupplungskapazitäten zur
Figure imgf000023_0001
Überanpressungssteuerung für die kommende und/oder gehende Kupplung in
Abhängigkeit des doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsfaktors
(ky°c s^ale) oder des doppelkupplungsgetriebespezifischen Uberanpressungsoffsetwertes
(ku°CT ff t). Die zu übertragenden Basisüberanpressungskupplungsmomente ergeben sich aus den wirkrichtungsbewerteten Basisüberanpressungskupplungskapazitäten und werden über die Basiskupplungsmomente hinaus durch die kommende,
lastannehmende Kupplung sowie die gehende, lastabgebende Kupplung übertragen. Dies erfolgt anhand des doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsfaktors relativ zum Nominalmoment, und damit strategisch zum Schnittmoment, oder anhand des doppelkupplungsgetriebespezifischen Uberanpressungsoffsetwertes absolut. Dabei wird zu Beginn eines Schaltvorgangs die gezielt aufgebaute vorhandene
Überanpressung der gehenden Kupplung abgebaut und zum Ende des Schaltvorgangs eine benötigte Überanpressung der kommenden Kupplung gezielt aufgebaut. Dieser Vorgang kann je nach Basisschaltung parallel zur Lastübernahme erfolgen, um
Schaltzeit zu sparen. Das soll sicherstellen, dass die gehende Kupplung geschlossen bleibt und kontrolliert geöffnet werden kann. Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Berechnen von wenigstens einer automatgetriebespezifischen Stellquantität in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors und/oder des wenigstens einen Transformationsäquivalents und/oder der wenigstens einen doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantität. Vorzugsweise erfolgt das
Berechnen der automatgetriebespezifischen Stellquantitäten bzw. Stellgrößen in Abhängigkeit mehrerer Istgrößen und mehrerer Transformationsfaktoren und mehrerer Transformationsäquivalente und mehrerer doppelkupplungsgetriebespezifischer Stellquantitäten. Dies ermöglicht ein wesentlich genaueres Berechnen der
automatgetriebespezifischen Stellquantitäten unter der aufgabengemäßen Erzielung eines glatten, also abtriebsneutralen Abtriebsmomentes während eines
Lastschaltvorgangs.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Berechnen der automatgetriebespezifischen Stellquantitäten ein Berechnen von Lastschaltkupplungskapazitäten (T^ om, geh) in
Abhängigkeit der Basiskupplungskapazitäten ( c°p c^m, T^ap llh) unc' c'er Wirkfaktoren
(b l'j)) umfassen. Die von einer Basisschaltung gestellten Basiskupplungskapazitäten der kommenden und gehenden Kupplung werden mit den Wirkfaktoren auf die physikalische Automatgetriebe-Ebene zurücktransformiert. Der Vektor der Wirkfaktoren (b l'j)) weist nur für die jeweils eine kommende und gehende Kupplung eine
Komponente ungleich null auf. Gäbe es im Automatgetriebe bei einem Gangwechsel genau eine kommende und eine gehende Kupplung, ließen sich die Wirkfaktoren alternativ (bj^, b^) jeweils als skalare Größen ausdrücken. Die
Lastschaltkupplungskapazitäten bilden den Teil der zu stellenden
Kupplungskapazitäten, der für die reine Lastübernahme während des
Gangwechselvorgangs auf AT-Ebene zuständig bzw. notwendig ist.
Weiterhin kann in einigen Ausführungen das Berechnen der
automatgetriebespezifischen Stellquantitäten ein Berechnen eines Eingriffsmomentes (ΔΤίη) der Antriebseinheit und/oder wenigstens eines Eingriffsmomentes (ΔΤε1) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen bleibenden Kupplung in Abhängigkeit der
Gangwechselpaarung (i, j) und des relativen Antriebsgradienten (Δώίη) zur
Drehzahlüberführung umfassen. Der Vorgang der Drehzahlüberführung ist im Grundsatz bekannt. Es werden positive und negative Eingriffsmomente von der
Antriebseinheit ausgegeben, um je nach Schaltungstyp, beispielsweise Zug- Hochschaltung oder Schub-Hochschaltung, ein möglichst konstantes
Abtriebsdrehmoment zu erhalten. Je nach Betriebs- bzw. Arbeitspunkt der
Antriebseinheit kann es vorkommen, dass die Antriebseinheit allein nicht genug
Potential hat, ein positives Eingriffsmoment (Antriebsleistung nicht ausreichend verfügbar) oder negatives Eingriffsmoment (Schleppleistung ausgeschöpft) in
ausreichender Höhe bereitzustellen. In diesen Fällen können durch die kommenden oder die gehenden oder, falls bei der vorliegenden Gangwechselpaarung vorhanden, die bleibenden Kupplungen Eingriffsmomente übertragen werden, die das
Abtriebsmoment möglichst konstant bzw. den Abtriebsgradienten möglichst glatt halten. In einigen Fällen kann es ausreichen, alleinige Kupplungseingriffe durchzuführen, also ohne Eingriffsmomente der Antriebseinheit auszugeben bzw. anzusteuern, um während der Drehzahlüberführung das Abtriebsmoment konstant zu halten. Eingriffsmomente der Kupplungen sind wie Vorsteuermomente über die Wirkrichtung in Stellkapazitäten umrechenbar.
In einigen Ausführungsformen kann weiterhin das Berechnen der
automatgetriebespezifischen Stellquantitäten ein Berechnen wenigstens eines
Kompensationsmomentes (ATcl komp) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen offenen Kupplung und/oder wenigstens einer weiteren Antriebseinheit in Abhängigkeit des Eingriffsmomentes der Antriebseinheit (ΔΤίη) und/oder des wenigstens einen
Eingriffsmomentes (ATcl) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen geschlossenen Kupplung und/oder des Abtriebsgradienten (ώου1) und/oder der Koeffizienten (a^, a jjj)) und/oder des gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmomentes (J^) umfassen. Bei Eingriffen der Antriebseinheit ergeben sich Störfaktoren im Sinne von Störmomenten, die aufgrund der Kopplung zwischen Antrieb und Abtrieb über einen geschlossen bleibenden Leistungspfad des Automatgetriebes auf den Abtrieb durchschlagen und als nicht abtriebsneutral spürbar sind. Der Vorgang der
abtriebsneutralen Lastschaltung wird Kompensation genannt, weil störende Momente, hervorgerufen durch Kopplungen der Antriebs- und Abtriebsseite des Automatgetriebes kompensiert, also ausgeglichen werden. Diese störenden Momente können direkt oder indirekt gemessen werden, was allerdings sehr aufwändig ist und auch eine Ausregelung der Störmomente sehr aufwändig und ressourcenintensiv macht.
Einfacher ist die Überwachung von Drehzahlschwankungen am Abtrieb bzw. von Abweichungen des Abtriebsgradienten. Jedoch kann nur mithilfe einer möglichst exakten Vorsteuerung eine befriedigende Regelungsgüte in entsprechend kurzer Zeit erreicht werden. Daher werden die Kompensationsmomente der betroffenen
Kupplungen möglichst genau bestimmt und in die Vorsteuerung, also die Anweisung der Kupplungskapazitäten einbezogen. Der Abtriebsgradient soll dabei, genauso wie bei Doppelkupplungsgetrieben, von der Drehzahlüberführung am Antrieb
unbeeinträchtigt bleiben, was durch entsprechende Kompensationsmomente der Kupplungen im Automatgetriebe gewährleistet werden kann. Kompensationseingriffe können sowohl während der Phase der Drehzahlüberführung als auch während der Phase der Lastübernahme erfolgen. Findet ein Eingriff der Antriebseinheit durch Aufbringen eines Eingriffsmomentes statt, vorzugsweise während der
Drehzahlüberführungsphase, so wird ein Teil dieses Eingriffsmomentes über den geschlossenen Leistungspfad an den Abtrieb weitergeleitet. Dieser Teil des
Eingriffsmomentes soll kompensiert werden. Im Falle eines relativ negativen
Eingriffsmomentes, beispielsweise bei Hochschaltungen, kann die Kompensation durch eine erhöhte Kupplungskapazität einer geeigneten Kupplung erfolgen, um
beispielsweise einen Drehmomenteinbruch am Abtrieb zu vermeiden. Geeignet ist eine Kupplung, die noch über genug positive oder negative
Drehmomentübertragungskapazität verfügt. Bestimmt werden geeignete Kupplungen über getriebetopologieabhängige, also von den spezifischen Getriebekoeffizienten abhängige Störterme in den Bewegungsgleichungen. Eine besonders geeignete Kupplung ist eine offene Kupplung. Alternativ oder zusätzlich zur Kompensation mittels der wenigstens einen offen bleibenden Kupplung erfolgt die Kompensation dadurch, dass während des Schaltvorgangs, vorzugsweise während der Phase der
Drehzahlüberführung, ein Eingriffsmoment wenigstens einer weiteren Antriebseinheit auf einen aktiven, also einen kommenden oder gehenden oder geschlossen bleibenden oder auf einen nicht aktiven, also einen offen bleibenden Leistungspfad (auch
Leistungszweig genannt), aufgebracht wird. Die weitere Antriebseinheit ist dabei vorzugsweise ein im Getriebe integrierter Elektromotor, beispielsweise aus
Hybridgetrieben bekannt, der jedes Störmoment wirkrichtungsabhängig bis zu seiner maximalen Drehmomentkapazität durch Beschleunigen oder Abbremsen von
Getriebeelementen des jeweiligen Leistungspfades kompensieren kann.
Vorteilhafterweise ist eine derartige Kompensation besonders einfach und genau durchführbar, ist allerdings nur anwendbar, wenn wenigstens eine weitere Antriebseinheit im oder am Getriebe verbaut ist und mittels welcher ein direkter Eingriff in einen Leistungspfad bzw. eine Gangstufe möglich ist. Üblicherweise ersetzt die weitere Antriebseinheit, vorzugsweise eine E-Maschine, dabei eine sonst vorhandene Kupplung und kann dadurch konstruktionsbedingt nur auf eine begrenzte Zahl an Leistungspfaden ein Eingriffsmoment aufbringen. Im Gegenzug ist es aber möglich, ein bidirektionales Eingriffsmoment an die möglichen Leistungspfade abzugeben, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad für einen Eingriff gewonnen wird. Prinzipiell unterliegt die Bestimmung des Eingriffsmomentes aber den gleichen Bedingungen wie die
Bestimmung des Eingriffsmomentes der offenen Kupplungen und kann durch die Steuerung der weiteren Antriebseinheit in an sich bekannter Weise umgesetzt werden. Werden Eingriffsmomente sowohl von offenen Kupplungen als auch von wenigstens einer weiteren Antriebseinheit aufgebracht, kann einerseits besonders vorteilhaft ein weiter Bereich von Betriebszuständen abgedeckt werden und andererseits eine
Kompensation mit minimalen Eingriffen für den jeweiligen Betriebspunkt erfolgen.
Darüber hinaus können auch während der Lastübernahme abtriebskopplungsbedingte Störmomente auftreten. Dabei wirken sich Drehmomentschwankungen am Abtrieb, hervorgerufen durch die gangwechselbedingten Drehmomentübersetzungsänderungen, auf die wenigstens eine Antriebseinheit aus. Diese während der Lastübernahme auftretenden abtriebskopplungsbedingten Störmomente können ebenfalls durch
Kompensationsmomente der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen offenen Kupplung und/oder der wenigstens einen weiteren Antriebseinheit, vorzugsweise durch
Kompensationsmomente der wenigstens einen kommenden und/oder gehenden Kupplung kompensiert werden. Das notwendige Kompensationsmoment wird in
Abhängigkeit des Abtriebsgradienten (ώου1) und der Koeffizienten (a(l,j)), vorzugsweise der Kopplungskoeffizienten (a^, a^), und des gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmomentes (J^) ermittelt.
Das Berechnen der automatgetriebespezifischen Stellquantitäten kann in einigen Ausführungsformen das Berechnen von Überanpressungskupplungskapazitäten
(Tüb,bib) der keinen oder wenigstens einen geschlossen bleibenden Kupplung in
Abhängigkeit der Schnittmomente (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden
Kupplungen und der globalen Skalierungsfaktoren oder kupplungsindividuellen Skalierungsfaktoren und/oder der globalen Offsetwerte oder kupplungsindividuellen Offsetwerte der n Kupplungen umfassen.
Das Berechnen der automatgetriebespezifischen Stellquantitäten kann weiterhin in einigen Ausführungsformen das Berechnen von Überanpressungskupplungskapazitäten
(Tüb lim' Tüb glh) der wenigstens einen kommenden und der wenigstens einen gehenden
Kupplung in Abhängigkeit der Basisüberanpressungskupplungskapazitäten
(T<£k£m' T<£gIh) und der Wirkfaktoren (b^) beinhalten.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Berechnen der automatgetriebespezifischen Stellquantitäten das Berechnen der zu stellenden Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen in Abhängigkeit der Lastschaltkupplungskapazitäten (T^ om, geh) und/oder der Überanpressungskupplungskapazitäten ( y^om, ^| θ1ι) für die
wenigstens eine kommende und die wenigstens eine gehende Kupplung und/oder der Überanpressungskupplungskapazitäten (Tob,bib) der keinen oder wenigstens einen geschlossen bleibenden Kupplung und/oder der Schnittmomente (Tcut blb) der m geschlossen bleibenden Kupplungen und/oder des Eingriffsmoments der
Antriebseinheit (ΔΤίη) und/oder des Eingriffsmoments (ATcl) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der wenigstens einen offenen Kupplung und/oder des wenigstens einen Kompensationsmomentes (ATcl komp) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der wenigstens einen offenen Kupplung. Vorzugsweise werden die tatsächlich zu stellenden Kupplungskapazitäten in Abhängigkeit möglichst vieler, besonders bevorzugt in Abhängigkeit aller genannten Alternativen bestimmt, wodurch ein besonders glatter Last- und Drehzahlübergang erreicht wird, weil die Vorsteuerung der
Kupplungskapazitäten möglichst exakt erfolgt, wodurch keine nachträgliche Regelung erforderlich oder im Aufwand minimiert ist und dabei die Regelgüte maximiert werden kann.
Schließlich erfolgt im letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das Umsetzen der wenigstens einen automatgetriebespezifischen Stellquantität durch wenigstens einen Aktuator. Dazu werden die Stellquantitäten bzw. Stellgrößen mittels geeigneter Mittel, z. B. über einen CAN-Bus, an die Aktoren, z. B. hydraulische Kupplungsstellzylinder, übertragen und durch diese umgesetzt. Eine derartige
Umsetzung ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Berechnen der
Transformationsäquivalente alternativ oder zusätzlich das Berechnen von
doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren Kupplungskapazitäten
(Tc?pC2h,max. TcaD p Ckom,max) in Abhängigkeit der maximal übertragbaren
Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen und/oder des minimal und/oder maximal verfügbaren Antriebsmomentes (Tin min, Tin max), wobei die
Basiskupplungskapazitäten ( c°p c^m, T^ap glh) zur Lastübernahme während des
Schaltvorgangs für die kommende und die gehende Kupplung zusätzlich in
Abhängigkeit der doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren
Kupplungskapazitäten ( c ( ap Cggh max c (°p c2mjmax) bestimmt werden. Die maximal übertragbare Kupplungskapazität ist durch die Eigenschaften der Kupplung gegeben. Die doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren Kupplungskapazitäten werden vorteilhafterweise sowohl in Abhängigkeit der Eigenschaften der Kupplung (maximal übertragbare Kupplungskapazität) als auch der aktuellen Parameter der Antriebseinheit (minimal/maximal verfügbares Antriebsmoment) ermittelt. Die Ermittlung der Basiskupplungskapazitäten in Abhängigkeit der doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren Kupplungskapazitäten erhöht die Genauigkeit der Vorsteuerung wesentlich und ermöglicht die Berücksichtigung sämtlicher Betriebsbereiche bei der Lastschaltung von Automatikgetrieben. Weiterhin können die
doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren Kupplungskapazitäten als Randbedingung rechnerisch mögliche aber praktisch nicht umsetzbare Sollwerte für zu stellende Kupplungskapazitäten verhindern.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Auswählen der
Transformationsfaktoren alternativ oder zusätzlich das Auswählen eines
doppelkupplungsgetriebespezifisch minimal und/oder maximal realisierbaren
Antriebsgradienten (ώίη min, ώίη max) oder einer doppelkupplungsgetriebespezifisch minimal und/oder maximal realisierbaren Antriebsgradientenänderung
(Δώίη min, Δώίη max) in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder der maximal übertragbaren Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen und/oder des minimal und/oder maximal verfügbaren Antriebsmomentes (Tjn min,Tjn max). Dies hat wiederum den Vorteil, Reserven für zusätzliche Eingriffe, z. B.
Kompensationseingriffe, vorzuhalten. Dabei kann anstelle der minimalen/maximalen Antriebsgradienten auch die minimale und/oder maximale Antriebsgradientenänderung verwendet werden.
Ausführungsbeispiel
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die schematisch in den Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
Hierbei zeigen:
Figur 1 a-c das Schema eines Automatgetriebes (AT) anhand einer Getriebetopologie, einer Kupplungszustandstabelle sowie einer Übersicht aller möglichen
Direktschaltungen,
Figur 2a-b eine schematische Übersicht einer Eingangsgrößentransformation und einer Stellgrößenrücktransformation,
Figur 3a-c eine schematische Gegenüberstellung von Kupplungskapazitäten eines Doppelkupplungs- und eines Automatgetriebes sowie eine vereinfacht dargestellte Drehzahlüberführung,
Figur 4a-c Überanpressungskapazitäten bei Doppelkupplungs- und Automatgetrieben sowie das unkompensierte Abtriebsdrehmoment bei den Gangwechselpaarungen (3,4) und (4,5),
Figur 5a-c eine Gegenüberstellung eines unkompensierten und kompensierten
Gangwechsels vom 2. in den 3. Gang mit Kompensation auf der kommenden Kupplung sowie dem sich ergebenden Abtriebsgradienten und
Figur 6a-c eine Gegenüberstellung eines unkompensierten und kompensierten
Gangwechsels vom 2. in den 3. Gang mit Kompensation auf einer offenen Kupplung sowie dem sich ergebenden Abtriebsgradienten.
Das Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben durch eine
Doppelkupplungsstrategie (DCT-Schaltstrategie, DCT-Lastschaltkern) mit Transformationen ist im Folgenden beispielhaft für die Ausführung eines 6-Gang- Automatgetriebes nach Lepelletier dargestellt. Figur 1 a zeigt das Schema der
Getriebetopologie mit einem einfachen Planetenradsatz, einem Ravigneaux-Radsatz, drei Kupplungen C1 , C2, C3 und zwei Bremsen C4, C5, welche im Folgenden ebenfalls als Kupplungen beschrieben und bezeichnet werden.
Figur 1 b zeigt eine Kupplungszustandstabelle, die für jeden festen Gang bestimmt, ob der Status der jeweiligen Kupplung offen oder geschlossen sein soll. Die schraffierten Flächen markieren den geschlossenen Zustand. Für Gang 1 sind somit die Kupplungen C1 und C5 zu schließen. Figur 1 c zeigt eine Übersicht aller möglichen (i,j)- Direktschaltungen, die auf das System einer kommenden und einer gehenden
Kupplung transformierbar sind, d.h. eine Kupplung wird geöffnet und eine andere Kupplung wird geschlossen. Die Darstellung zeigt nur (i,j)-Hochschaltungen.
Dazugehörige Rückschaltungen ergeben sich aus entsprechender Transposition.
Außerdem werden Schaltungstypen mit mehr als einer öffnenden und schließenden Kupplung (Multi clutch) dargestellt, deren Schaltablauf im DCT-Schaltkern bzw. einer Basisschaltung ebenfalls angewiesen werden kann. Schaltungstypen mit mehr als einer öffnenden und schließenden Kupplung können alternativ auch mittels einer
Schaltablaufsteuerung über einen Zwischengang als Ziel realisiert werden. Die bevorzugte Schaltablaufsteuerung einer Schaltung, bei der mehr als eine kommende und eine gehende Kupplung beteiligt sind, erfordert einen zusätzlichen Schritt der Aufteilung der Stellgrößen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren abgedeckt ist.
In den Figuren 1 a und 1 b ist zu erkennen, dass ein Schaltvorgang vom ersten in den zweiten Gang eine geschlossen bleibende Kupplung (C1 ), eine kommende Kupplung (C4), eine gehende Kupplung (C5) und zwei offene Kupplungen (C3, C2) aufweist. Dies entspricht einem Single-Clutch-Schaltungstyp, da, wie bei einem
Doppelkupplungsgetriebe (DCT), eine Kupplung kommt und eine Kupplung geht. Bei einem Schaltvorgang vom ersten in den fünften Gang handelt es sich um einen Multi- Clutch-Schaltungstyp, weil es zwei gehende Kupplungen (C1 , C5), zwei kommende Kupplungen (C3, C2) und eine offene Kupplung (C4) gibt. Dieser Schaltvorgang lässt nicht ohne weiteres eine Analogie zu einem Schaltvorgang eines
Doppelkupplungsgetriebes zu. Auch wenn eine Direktschaltung vom 1 . in den 5. Gang eher selten vorkommen wird, haben Multi-Clutch-Schaltungstypen eine praktische Relevanz, da je nach AT-Topologie auch häufig vorkommende Gangwechselpaarungen durch mehr als eine kommende bzw. gehende Kupplung realisiert sein können.
Beim Schaltvorgang eines Automatgetriebes sind die relevanten Kupplungen im offenen Zustand, weshalb sich die Bewegungsgleichung strukturell anders darstellt als bei geschlossenen Kupplungen, d.h. anstatt von einem Bewegungsfreiheitsgrad im
Festgang, liegen beim Gangwechsel zwei Bewegungsfreiheitsgrade vor. Im Folgenden werden Schaltvorgänge von einem Gang i zu einem Gang j diskutiert. Ausdrücklich sei erwähnt, dass das nachstehend vorgestellte Verfahren für dynamische
Lastschaltvorgänge, d.h. für beschleunigte Getriebewellen, besonders vorteilhaft ist. Der generelle Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben ist bekannt und soll an dieser Stelle nicht vertieft werden.
Entsprechend der Aufgabe der Erfindung wird nun ein Schaltvorgang eines
Automatgetriebes (AT) mit einem Schaltprogramm (Basisschaltung) eines
Doppelkupplungsgetriebes (DCT) realisiert. Dazu müssen die vorliegenden Fahrzeug- Fahrerwunsch- und Automatgetriebeparameter, alle bezeichnet als Istgrößen, so transformiert werden, dass die Basisschaltung des Doppelkupplungsgetriebes, repräsentiert durch Bewegungsgleichungen, Stellgrößen für den Gangwechsel unter der Maßgabe eines möglichst glatten Abtriebsmomentes ermitteln kann. Dieser als
(Vorwärts-)Transformation bzw. Eingangsgrößentransformation bezeichnete Vorgang ist in Figur 2a schematisch dargestellt.
Die Ermittlung der Stellgrößen für einen glatten Schaltvorgang eines
Doppelkupplungsgetriebes erfolgt entweder rechnerisch mittels hinterlegter
Bewegungsgleichungen oder anhand applizierter Kennfelder oder mittels einer
Kombination aus beiden. Für beide Methoden müssen die Istgrößen bekannt und auf die DCT-Ebene (Basisschaltung Doppelkupplungsgetriebe, DCT-Lastschaltkern) transformiert sein. Als solche erfasste Istgrößen sind eine Antriebswellendrehzahl ωίη und eine Abtriebswellendrehzahl o out des Automatgetriebes, aktuell gestellte
Kapazitäten Tcap der n vorhandenen Kupplungen und eventuell ein anliegendes
Antriebsmoments Tin und eventuell ein gemessenes Abtriebsdrehmoment Tout. Die letzteren können auch aus anderen Istgrößen berechnet oder wiederum aus
Kennfeldern ausgelesen werden. Eine weitere Vielzahl an Istgrößen wird aus anderen (Ist-)Größen abgeleitet. Dazu zählen die Gangwechselpaarung abgeleitet aus dem Fahrerwunsch (z. B. Gaspedalstellung) und dem aktuellen Festgang, der gewünschte Abtriebsgradient (Drehzahländerung über die Zeit ώου1), abgeleitet aus dem Fahrerwunsch und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. Gaspedalstellung, Fahr- Programm-Vorwahl), das gangwechselpaarungsabhängige
Antriebsmassenträgheitsmoment abgeleitet aus der Gangwechselpaarung und den physikalischen und konstruktiven Getriebeeigenschaften, sowie weitere durch die Getriebekonstruktion vorgegebene Größen, wie die Übersetzungsverhältnisse repräsentierende Koeffizienten a(l,j) (z. B. etc.) oder den Kraft- bzw.
Figure imgf000033_0001
Leistungsfluss repräsentierende Koeffizienten c(l,j). Schließlich werden
selbstverständlich auch grundsätzliche Eigenschaften der beteiligten Kupplungen, wie die maximal mögliche Übertragungskapazität, sowie der beteiligten Antriebseinheit(en), wie das betriebspunktabhängig zur Verfügung stehende maximale Antriebs- oder Schleppmoment, erfasst bzw. den zu transformierenden Istgrößen zugeordnet.
Zum Transformieren der AT-spezifischen Istgrößen in DCT-spezifische Eingangsgrößen zur Ermittlung der Schaltstrategie bzw. der Stellgrößen müssen funktions- und konstruktionsbedingte Unterschiede zwischen AT und DCT überwunden werden. Dazu zählen einerseits die variierende Anzahl n der Kupplungen bzw. Bremsen je nach zugrunde liegender Topologie sowie die Wirkfaktoren, mit denen die
Kupplungsmomente Tcl eingehen. In Doppelkupplungsgetrieben überträgt im Festgang, also außerhalb von Gangwechseln, die genau eine geschlossene Kupplung das gesamte Antriebsmoment, wobei die kommende und gehende Kupplung direkt auf der Kurbelwelle vor der Übersetzung zum Abtrieb angeordnet sind. Der Wirkfaktor ist demnach genau eins. Bei Automatgetrieben können die Kupplungen im Getriebe innerhalb der leistungsverzweigten Pfade beliebig angeordnet sein, wobei sich das Antriebsmoment auf mehrere Leistungspfade aufteilt. Der Wirkfaktor jeder einzelnen Kupplung ist üblicherweise ungleich eins (kann auch gleich eins und sogar negativ sein) und noch dazu gangabhängig variabel, also in jedem Gang unterschiedlich. Die
Hochstellung (i,j) in den Formelzeichen zeigt die Gangabhängigkeit an. Die
Wirkfaktoren b(l,j) werden aus den getriebetopologiespezifischen Koeffizienten, also den die Übersetzungsverhältnisse repräsentierenden Koeffizienten a i'j), ermittelt.
Andererseits unterscheiden sich die Massenträgheitsmomente des AT-Getriebeein- und -ausgangs J^, die je nach Gangwechselpaarung (i,j) unterschiedlich sind, prinzipiell von den Massenträgheitsmomenten des DCT ]^?^v Beim DCT, das aus zwei parallelen Teilgetrieben besteht, ist das Massenträgheitsmoment des Getriebeeingangs j °CT) und des jeweiligen kommenden und gehenden Teilgetriebes prinzipiell
gangwechselpaarungsunabhängig konstant. Da beim AT jeder Gang durch
unterschiedliche Leistungsflüsse realisiert wird und damit unterschiedliche
Getriebeelemente in Eingriff sind, verändern sich die Massenträgheitsmomente im AT je nach Gangwechselpaarung. Da der DCT-Lastschaltkern eigentlich ein konstantes Trägheitsmoment erwartet, müssen die AT-Trägheitsmomente in DCT- Trägheitsmomente transformiert werden, die zwar auch im Verlauf des Schaltvorgangs aufgrund von variablen Einflüssen der Kopplung zwischen Antrieb und Abtrieb
(abtriebskopplungsbedingtes Störmoment) veränderlich sind, aber durch die
Transformation für den Lastschaltkern verarbeitbar werden. Die Transformation erfolgt ebenfalls unter Nutzung der die Übersetzungsverhältnisse repräsentierenden
Koeffizienten a i'j).
Der DCT-Lastschaltkern ermittelt nun anhand der Eingangs- bzw. der Istgrößen die erforderlichen Stellgrößen bzw. Stellquantitäten für den Gangwechsel in einem
Doppelkupplungsgetriebe in an sich bekannter Art und Weise anhand von Bewegungsbzw. Vorsteuergleichungen und/oder kennfeldbasiert, wobei ein nachgelagerter
Regelkreis Störgrößen ausregeln und die Stellquantitäten entsprechend korrigieren kann. Die wichtigsten Stellgrößen sind die zu stellenden Kupplungskapazitäten der kommenden Kupplung. Diese werden basierend auf dem
Figure imgf000034_0001
gewünschten Antriebsmoment Tin ermittelt, das nicht transformiert, sondern während der gesamten Schaltablaufsteuerung beibehalten wird. Neben dem gewünschten Antriebsgradienten ώίη, der die gewünschte Drehzahländerung der Antriebswelle über der Zeit wiedergibt, und dem relativen Antriebsgradienten Δώίη, der für Eingriffe an der Antriebseinheit und/oder der Kupplungen zwecks glattem Verlauf des
Abtriebsgradienten vom Lastschaltkern angewiesen wird, ist als weitere Stellgröße bzw. als eine eine weitere Stellgröße, z. B. die zu stellenden Kupplungskapazitäten, beeinflussende Größe ein Überanpressungsfaktor küb,SCaie oder ein
Überanpressungswert kobj0ffset zu nennen. Beide können global für alle oder
kupplungsindividuell vorgegeben werden. Die Letzteren sorgen im Festgang dafür, dass die Kupplung nicht schlupft und vor einem Schaltvorgang für definierte Bedingungen zum gezielten Finden und Einstellen des Kupplungseingriffspunktes und nach einem Schaltvorgang zum sicheren Beenden der Drehzahlüberführung bzw. sicheren
Verhindern von Schlupf.
Die derart bestimmten doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantitäten müssen nun in automatgetriebespezifische Stellquantitäten transformiert werden. Dieser als Rückwärtstransformation bzw. Stellgrößenrücktransformation bezeichnete Vorgang ist in Figur 2b schematisch dargestellt. Dies geschieht zunächst über die Wirkfaktoren b l'j), die die DCT-spezifischen Stellgrößen auf AT-spezifische Stellgrößen skalieren. Dabei werden die zu stellenden Kupplungskapazitäten bzw. Kupplungsmomente der kommenden und gehenden DCT-Kupplungen auf die physikalische Ebene der AT- Kupplungen rücktransformiert. Daraufhin werden die rücktransformierten
Kupplungskapazitäten Tcap basierend auf dem vom Lastschaltkern angewiesenen relativen Antriebsgradienten Δώίη zur glatten Drehzahlüberführung mittels relativer Eingriffe ATcap an einzelnen geeigneten Kupplungen angepasst und/oder ein relativer Eingriff ΔΤίη der Antriebseinheit zur glatten Drehzahlüberführung ermittelt. Weiterhin werden Uberanpressungskapazitäten auf Basis des Überanpressungsfaktors küb,Scaie oder des Überanpressungswertes k(jbj0ffset und der rücktransformierten
Kupplungskapazitäten Tcap und dem Gesamtantriebsmoment (Antriebsmoment Tin + relatives Antriebsmoment ΔΤίη) bestimmt. Dabei kann die Ermittlung der
Uberanpressungskapazitäten über einen Zwischenschritt, bei dem die Schnittmomente an den Kupplungen über das Momentengleichgewicht bzw. die Momentenbilanz ermittelt werden, erfolgen.
Die AT-spezifischen Stellquantitäten bestehen somit aus den anzuweisenden
Kapazitäten jeder einzelnen Kupplung sowie aus einer Vorgabe des Antriebsmomentes. Üblicherweise wird die Vorgabe von der Getriebesteuerung an eine
Antriebseinheitensteuerung (Motorsteuerung) übermittelt, die diese umsetzt. Die
Kupplungskapazitäten werden beispielsweise durch einzustellende Hydraulikdrücke an hydraulischen Kupplungsstelleinheiten umgesetzt.
Anhand der Figuren 3a und 3c wird eine sequentielle Zug-Hochschaltung eines DCT der sequentiellen Zug-Hochschaltung eines AT (Fig. 3b) gegenübergestellt. Figur 3a zeigt die vom DCT-Lastschaltkern angewiesenen Kupplungskapazitäten, wie sie in Abhängigkeit der gegebenen Istgrößen ermittelt werden. Zum Zeitpunkt T2 startet der Gangwechsel vom 1 . Gang in den 2. Gang. Dieser beginnt mit der Phase der Lastübernahme. Dabei wird die Last von der zweiten Kupplung (gehende
Kupplung) auf die erste Kupplung ^ (kommende Kupplung) übertragen. Das
Eingangsdrehmoment Tin, abgegeben von der Antriebseinheit, bleibt konstant. Zum Zeitpunkt TE ist die Lastübernahme abgeschlossen. Das Antriebsmoment Tin wird vollständig von der ersten Kupplung übertragen. Wie in Figur 3c zu erkennen, liegt die Antriebswellendrehzahl ωίη immer noch auf dem Niveau des 1. Gangs. Außerdem weisen die Kupplungsdrehzahlen der beiden Kupplungen (Eingangsseite) eine Differenz auf, die abgebaut werden muss. Um nun die Antriebswellendrehzahl vom Niveau des alten, kleineren 1. Gangs auf das Niveau des neuen größeren 2. Gangs zu bringen, wird das am Getriebeeingang anliegende Antriebsmoment Tin für die Dauer der
Drehzahlüberführungsphase, hier stark vereinfacht dargestellt bis TD, herabgesetzt um einen Betrag ΔΤίη ~ 75Nm. In dieser Phase erfolgt eine Überführung der Drehzahl der Antriebswelle auf das Niveau des neuen, 2. Gangs. Dieser Vorgang ist an sich bekannt. Wird nun demgegenüber der Schaltvorgang eines Automatgetriebes, dargestellt in Figur 3b, betrachtet, so ist dieser charakterisiert durch die gehende Kupplung (Bremse) C5 (Tcap 5, zur besseren Unterscheidbarkeit im Diagramm mit bezeichnet) und die kommende Kupplung (Bremse) C4
Figure imgf000036_0001
Darüber hinaus bleibt die Kupplung C1 (Tcap 5) 'n Eingriff, also geschlossen, wobei sich allerdings das über diese übertragene Drehmoment leicht erhöhen kann. Auch beim Automatgetriebe finden bei der Zug- Hochschaltung erst die Lastübernahme (Zeitraum T2 bis TE) und anschließend die Drehzahlüberführung (Zeitraum TE bis TD) statt. Die Kapazitäten der AT-Kupplungen sind vom Betrag verschieden im Vergleich zu den DCT-Kapazitäten, was durch die individuellen Wirkfaktoren jeder AT-Kupplung in jedem Gang begründet ist.
Demgegenüber gehen auf DCT-Ebene die Kupplungskapazitäten mit Wirkfaktoren gleich eins ein.
In der Gegenüberstellung entsprechend Figur 3 ist eine weitere Komponente der Kupplungskapazitäten zu erkennen, nämlich die Überanpressung. In Figur 3a ist das Schnittmoment Tcut dargestellt. Das Schnittmoment entspricht dem tatsächlich übertragenen Kupplungsmoment bzw. der wirkrichtungsbewerteten Kupplungskapazität.
Erkennbar ist, dass vor
Figure imgf000036_0002
> Tcut ab
Zeitpunkt TE) der Schaltung bzw. der Lastübernahmephase die lasttragende Kupplung über das Schnittmoment hinaus angepresst wird, um vorzeitiges Öffnen zu verhindern. Es wird also die Kupplung mit einer höheren Kapazität beaufschlagt, als sie tatsächlich übertragen muss. Weil bei einer Kupplungskapazität in Höhe genau des
Schnittmoments bereits Mikrosch lupf eintreten könnte und die Drehmomentverläufe in der Realität nicht so geradlinig und glatt verlaufen müssen oder beispielsweise durch äußere Einflüsse unvorhersehbaren, kurzfristigen Schwankungen unterliegen können, verhindert die Überanpressung mit einem konstanten Offset-Wert oder einem Faktor in Relation zum Schnittmoment (tatsächlich zu übertragendes Moment) ein Durchrutschen der Kupplung, was als Drehmomenteinbruch am Abtrieb des Getriebes (Antriebsräder) deutlich spürbar wäre. Im 1 . Gang und teilweise im 2. Gang liegt das Schnittmoment unter dem Eingangsmoment. Es wird demnach weniger Drehmoment übertragen als zur Verfügung steht. Dies kann z. B. an einem Drehmomentwandler liegen, welcher üblicher weise einen Wirkungsgrad kleiner als 100% besitzt. Ein weiterer Grund dafür liegt in der relativ größeren Beschleunigung des 1 . und 2. Ganges im Vergleich zu den höheren Gängen, was eine ebenfalls höhere Beschleunigung der
Eingangswellenmasse erfordert. Das dafür benötigte Antriebsmoment steht am Abtrieb nicht zur Verfügung.
Das Schnittmoment Tcut wird originär im Lastschaltkern des Doppelkupplungsgetriebes in Abhängigkeit des gangwechselunabhängigen Antriebsmassenträgheitsmomentes des Doppelkupplungsgetriebes, des Antriebswellendrehzahlgradienten oder des
Abtriebswellendrehzahlgradienten, der Antriebs- und Abtriebswellendrehzahl sowie des Antriebsmoments berechnet, um die Kupplungsvorsteuerung der kommenden und gehenden Kupplungen zu bestimmen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem Lastschaltkern auch alternativ ein äquivalentes Schnittmoment Tc°t CT) zugeführt werden, das in Abhängigkeit des äquivalenten
Antriebsmassenträgheitsmomentes, des Antriebswellendrehzahlgradienten oder des Abtriebswellendrehzahlgradienten sowie des Antriebsmoments berechnet wird. Dies hat den Vorteil, dass das (äquivalente) Schnittmoment direkt an den Lastschaltkern geliefert werden kann und dieser einerseits das Schnittmoment nicht berechnen muss und andererseits Schnittstellen für die einzeln zugeführten Ist- oder Zwischengrößen eingespart werden können.
In Figur 3b ist die Überanpressung für das Automatgetriebe dargestellt. Diese ist bei der zum Zeitpunkt T6 kommenden Kupplung C2 zu erkennen, ebenso wie bei der zu den Zeitpunkten T8 und T10 jeweils bleibenden Kupplung C2, und äußert sich durch eine kurzzeitige Erhöhung der Kupplungskapazität für die Dauer der
Drehzahlüberführung.
Schließlich sind in Figur 3 noch relative Eingriffe der Kupplungskapazitäten und
Antriebseinheit zu erkennen, die während der Drehzahlüberführung Abtriebsneutralität sicherstellen. Derartige Eingriffe, die bei Doppelkupplungsgetrieben unkritisch und bekannt sind, rufen bei Automatgetrieben Störmomente hervor, die kompensiert werden müssen, um tatsächlich Abtriebsneutralität zu erreichen. Die relativen Eingriffe werden in Verbindung mit Kompensation anhand der Figuren 5 und 6 näher beschrieben.
Zunächst werden in den Figuren 4a bis 4c nicht kompensierte Schaltvorgänge vom 3. in den 4. Gang sowie vom 4. in den 5. Gang dargestellt. In Figur 4a sind zwischen den Zeitpunkten TE und TD Eingriffe ΔΤίη der Antriebseinheit während der
Drehzahlüberführung zu erkennen. In Figur 4b ist darüber hinaus im selben Zeitraum ein relativer Eingriff ATcap l der bleibenden Kupplung zu erkennen, der in Verbindung mit dem relativen Eingriff der Antriebseinheit für Abtriebsneutralität sorgt. Wie bereits erwähnt, sind diese Eingriffe bei Doppelkupplungsgetrieben bekannt und ohne weiteres umsetzbar. Bei Automatgetrieben rufen diese relativen Eingriffe Störmomente hervor, wie anhand des Drehmomenteinbruchs zwischen den Zeitpunkten TE und TD in
Figur 4c zu erkennen ist. Für die Drehzahlüberführung muss das Antriebsmoment verringert werden. Da jedoch der Leistungspfad des Automatgetriebes, der durch Kupplung C1 gebildet wird, geschlossen bleibt, also ein Drehmoment von dem
Getriebeeingang (Antriebsseite) zu dem Getriebeausgang (Abtriebsseite) überträgt, und dieses Drehmoment durch einen relativen Eingriff verringert wird, verringert sich entsprechend auch das Ausgangsdrehmoment Tout, wobei der Betrag AT0Ut abhängig von den Wirkfaktoren und der Gangwechselpaarung ist.
In Figur 4b ist weiterhin das Schnittmoment Tcut l der AT-Kupplung C1 dargestellt.
Dieses entspricht, analog der DCT-Darstellung in Figur 3a, dem tatsächlich zu übertragenden Drehmoment. Die rücktransformierte Kupplungskapazität Tcap l ist höher als das Schnittmoment, hier um einen konstanten Offset-Wert, der sich aus dem vom DCT-Lastschaltkern angewiesenen Überanpressungswert kobj0ffset und den
gangwechselpaarungsabhängigen Wirkfaktoren ergibt. Um nun den durch die Kopplung zwischen An- und Abtrieb während des
Schaltvorgangs hervorgerufenen Drehmomenteinbruch AT0Ut zu verringern bzw.
komplett zu kompensieren, finden zusätzliche Eingriffe durch weitere Antriebseinheiten und/oder weitere Kupplungen statt. Die Figuren 5 und 6 stellen jeweils einen derartigen Kompensationseingriff für die Gangwechselpaarung (2,3) dar, wobei der
Kompensationseingriff in Figur 5 an der kommenden Kupplung C3 und in Figur 6 an der offenen Kupplung C2 stattfindet. In den Figuren 5 und 6 stellen die linken Diagramme jeweils die Lastübernahme und Drehzahlüberführung ohne Kompensation und die rechten Diagramme jeweils die Lastübernahme und Drehzahlüberführung mit
Kompensation dar. Am Drehzahlverlauf in den Figuren 5a und 6a ändert sich nichts. Der gewünschte Gradient ώίη der Eingangsdrehzahl (Getriebeeingang) kann demnach unbeeinflusst von der Kompensation entsprechend der Schaltstrategie (sportlich, komfortabel etc.) umgesetzt werden.
Die Figuren 5c und 6c zeigen die erzielte Wirkung der Kompensation. Während der Lastübernahmephase (bis Zeitpunkt TE) fällt der Gradient o out der Ausgangsdrehzahl (Getriebeausgang) mit vorhersagbarem bzw. gewünschtem Gefälle, um das höhere Beschleunigungsvermögen des niedrigeren 2. Gangs an das geringere
Beschleunigungsvermögen des höheren 3. Gangs gleichmäßig anzugleichen. Zu Beginn der Drehzahlüberführung (Zeitpunkt TE) zeigt der Abtriebsgradient ohne
Kompensation (Fig. 5c links, 6c links) einen deutlich spürbaren Einbruch, der durch den relativen Eingriff der Antriebseinheit und der während des Schaltvorgangs vorliegenden Kopplung zwischen An- und Abtrieb hervorgerufen wird. Um diesen Einbruch zu verhindern, erfolgt ein Kompensationseingriff. In Figur 5b ist ein Kompensationseingriff ATcap 3 an der kommenden Kupplung C3 zwischen den Zeitpunkten TE und TD dargestellt. Dieser Eingriff zieht eine erhöhte Drehmomentübertragung über den
Leistungspfad von C3 nach sich, wodurch dieser einen Teil des fehlenden
Antriebsmomentes ausgleicht, also kompensiert. Der Betrag des
Kompensationsmomentes bestimmt sich in Abhängigkeit von den
gangwechselpaarungsabhängigen Wirkfaktoren. Im dargestellten Beispiel reicht die Kompensation an der kommenden Kupplung C3 aus, um den Abtriebsgradienten während der Drehzahlüberführung zu glätten, den Drehmomenteinbruch also
vollständig zu kompensieren. Der Abtriebsgradient steht dabei in proportionalem
Zusammenhang mit dem Abtriebsmoment. Die Höhe bzw. der Betrag der
Kompensation wird bevorzugt anhand der Vorsteuergleichungen ermittelt und entsprechend vorgesteuert. Verzögerungsbehaftete und ressourcenintensive Störgrößenregler können von einer wesentlichen Störgröße entlastet werden.
In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen der Antriebseinheit, der Gangwechselpaarung sowie dem Status jeder Kupplung, z. B. hinsichtlich der zusätzlich übertragbaren
Kapazitätsreserve, können andere oder weitere Kupplungen zur Kompensation ausgewählt werden, mit oder ohne zusätzliche Kompensationseingriffe weiterer
Antriebseinheiten. Wie in Figur 6b (rechts) dargestellt ist, können auch offene, also eigentlich am Schaltablauf unbeteiligte Kupplungen zur Kompensation herangezogen werden. Der Fachmann würde das Einbeziehen einer unbeteiligten Kupplung als unvorteilhaft ansehen, da, falls sie hydraulisch betätigt ist, die Stellelemente erst zu befüllen und mit dem nötigen Druck zu beaufschlagen sind. Unter diesem
Gesichtspunkt ist die Kompensation mittels kommender oder gehender Kupplung vorteilhafter, weil diese bereits mit Druck beaufschlagt sind und daher eine schnelle Umsetzung der Kompensationseingriffe realisieren können. Überraschender Weise zeigt die Kompensation mit weiteren (offenen) Kupplungen ebenfalls große Vorteile, denn es wurde nicht berücksichtigt, dass die Kupplungen unterschiedliche Kapazitäten oder unterschiedliche Kapazitätsreserven aufweisen. Diese sind wirkrichtungs- und wirkfaktorabhängig (gangabhängig), wobei sich beide Abhängigkeiten beeinflussen können, sowie konstruktionsabhängig vorhanden. Eine Kupplung bzw. der der
Kupplung zugeordnete Leistungspfad kann demnach einen so hohen Wirkfaktor aufweisen, dass ein geringes Kompensationsmoment ausreicht. Eine weitere Kupplung kann von ihrer getriebetopologischen Anordnung besonders präzise gesteuert werden. Neben diesen prinzipiellen Möglich- und Notwendigkeiten, andere als die kommenden und gehenden Kupplungen zur Kompensation zu verwenden, können temporäre
Gründe, wie Schmutzeffekte an den Reibflächen oder Schleuderöleffekte, sowie verschleißbedingte Gründe die Verwendung einer offenen Kupplung zur Kompensation rechtfertigen, zumal im Rahmen der Kupplungsvorsteuerung das zeitlich vorgezogene Befüllen eines weiteren Stellzylinders einer offenen Kupplung steuerungstechnisch einfach zu realisieren ist und durch den erhöhten Fahrkomfort mehr als gerechtfertigt ist.
Im Folgenden wird ein Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft erläutert, bei dem die Transformation und Rücktransform ation aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wird und hauptsächlich auf die Kompensation des Störmomentes, hervorgerufen durch die Kopplung zwischen Antrieb und Abtrieb während eines Gangwechselvorgangs, eingegangen wird.
Es wird eine Zug-Hochschaltung vom 2. Gang in den 3. Gang erläutert. Grundsätzlich sind dabei die relevanten Istgrößen entweder direkt messtechnisch oder indirekt modelltechnisch zu erfassen. Das Fahrzeug bewegt sich beispielsweise moderat beschleunigt im 2. Gang mit einer Geschwindigkeit VFZ. von 30 km/h. Das Gaspedal wird vom Fahrer zu ungefähr 30% betätigt. Die Antriebseinheit, bspw. eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine, weist eine Kurbelwellendrehzahl niviotor von 2700
Umdrehungen pro Minute auf. Anhand dieser Bedingungen wird anhand vorgegebener Gangwahlstrategien, hier z. B. eine ökonomische Strategie, ein Gangwechselvorgang eingeleitet und die Zielgangvorgabe 3. Gang gesetzt. Daraufhin wird der Schaltvorgang vom 2. Gang in den 3. Gang ausgelöst.
Um diesen Schaltvorgang durchzuführen, muss die Getriebesteuerung wissen, welche Kupplungen wie anzusteuern sind. Wie der Kupplungszustandstabelle aus Figur 1 b zu entnehmen ist, bleibt bei der Gangwechselpaarung (2,3) die Kupplung C1 geschlossen, Kupplung C3 kommt, Kupplung C4 geht, die beiden Kupplungen C2 und C5 (vgl. Fig. 1 a und 1 b) bleiben geöffnet. Es handelt sich um einen Single-Clutch-Schaltvorgang, weil genau eine Kupplung kommt und genau eine Kupplung geht (vgl. Fig. 1 c).
Die Kupplungen werden während des Fahrens im Festgang, also außerhalb eines Gangwechselvorgangs, sowie im Gangwechsel vorgesteuert. In der Festgangphase befinden sich C1 und C4 in der Überanpressung, sodass ein ungewolltes Öffnen der Kupplungen vermieden wird. Der Betrag der Überanpressung kann relativ zum
Schnittmoment, das über ein Momentengleichgewicht bzw. eine Momentenbilanz das wirkrichtungsabhängige, (Zug-Schub) tatsächlich vom Getriebe zu übertragene
Drehmoment ermittelt wird, oder als absoluter Offset-Wert zusätzlich zum
Schnittmoment angewiesen bzw. vorgesteuert werden.
Unmittelbar nach Auslösen des Schaltvorgangs erfolgt die Lastübernahmephase, bei der das Antriebsmoment von der gehenden Kupplung C4 auf die kommende Kupplung C3 übernommen wird, nachdem die Überanpressung an der gehenden Kupplung abgebaut wurde. Im Anschluss an die Lastübernahmephase folgt die Drehzahlüberführungsphase, bei der die Drehzahl der Antriebseinheit auf die Zieldrehzahl entsprechend der
Festgangübersetzung des 3. Gangs angeglichen wird. Der Übergang zwischen
Lastübernahmephase und Drehzahlüberführungsphase, deren Reihenfolge durch den Schaltungstyp, hier Zug-Hochschaltung, gegeben ist, ist dem Fachmann bekannt. Die Angleichung der Drehzahl der Antriebseinheit kann beispielsweise mit einem
reduzierenden Eingriff der Antriebseinheit (relatives Antriebsmoment ΔΤίη) erreicht werden. Die Vorsteuerung dieser Kupplungsstellstrategie besteht aus zeitlich
angepassten Druckverläufen in den jeweiligen Kupplungsstellzylindern, um die notwendigen Kupplungskapazitäten zu erzeugen und ist an sich bekannt und kann in weitere Phasen des Schaltvorgangs untergliedert sein.
Die Kompensation des antriebskopplungsbedingten Störmomentes findet während der Drehzahlüberführung Anwendung. Im vorliegenden Beispiel bleibt Kupplung C1 während des Gangwechsels geschlossen und stellt somit einen zusätzlichen
Leistungspfad zu dem der kommenden und gehenden Kupplung dar. Somit wirken sich Antriebsmomente direkt auf den Abtrieb und umgekehrt aus. Während der
Drehzahlüberführung überträgt sich, wie im vorliegenden Beispiel, das relative
Antriebsmoment der Antriebseinheit teilweise auf den Abtrieb oder ein Drehmoment von den angetriebenen Rädern auf den Antrieb. Der übertragene Anteil, auch Störmoment bzw. Stördrehmoment genannt, wird bestimmt durch den Wirkfaktor des zusätzlichen Leistungspfades, die Wirkrichtung des teilweise übertragenen Drehmomentes (relatives Antriebsmoment oder Schleppmoment) sowie die Massenträgheitsmomente der Getriebeelemente des zusätzlichen Leistungspfades. Im vorliegenden Beispiel besteht der relative Eingriff der Antriebseinheit in einer Drehmomentreduktion zur
Drehzahlüberführung, die sich als störender Drehmomenteinbruch bemerkbar macht, was dem Fahrkomfort abträglich ist.
Damit das relative Antriebsmoment nicht zu einem Störmoment an der Abtriebsseite führt, sondern ein glatter Abtriebsgradient während der Drehzahlüberführung
gewährleistet ist, können weitere Leistungspfade im Automatgetriebe zur Kompensation genutzt werden. Dafür stehen beim Gangwechsel (2,3) die beiden Kupplungen C2 und C5 zur Verfügung, die bei dieser Schaltung keine Aufgabe haben (inaktiv sind) und geöffnet bleiben. Je nach Topologie des Automatgetriebes wird eine von beiden oder beide Kupplungen wenigstens teilweise in Eingriff gebracht, damit das Stördrehmoment von der Antriebsseite kompensiert werden kann. Das Störmoment wird dabei beispielsweise mit Hilfe der Massenträgheitsmomente der zusätzlich durch den wenigstens einen Eingriff der offenen Kupplungen in Eingriff gebrachten Leistungspfad kompensiert. Das Störmoment selbst kann mit Hilfe der Vorsteuergleichungen berechnet oder aus Kennfeldern ausgelesen werden.
Zur abtriebsneutralen Drehzahlüberführung mit zusätzlicher Kompensation ist ein kombinierter Eingriff aus Antriebseinheit und Kupplungen zu bevorzugen. Die erforderlichen relativen Eingriffe der Kupplungen und Antriebseinheit können anhand des gewünschten Verlaufs des Antriebsdrehzahlgradienten und der
gangwechselpaarungsabhängigen Wirkzusammenhänge, repräsentiert durch die Wirkfaktoren, zwischen Antriebs- und Abtriebsseite ermittelt werden. Die hierfür erforderlichen Koeffizienten und die daraus abgeleiteten Wirkfaktoren sind durch die Topologie je nach Zahn- bzw. Planetenradsatzparametern bedatet und sind für jede Gangwechselpaarung individuell umzuschalten. Die offenen Kupplungen werden für den Kompensationseingriff gangwechselabhängig bestimmt. Deren Stelleinheiten, vorzugsweise hydraulische Stellelemente, werden entsprechend zeitlich vorgezogen befüllt und mit ausreichend Druck beaufschlagt, um den angewiesenen Eingriff umgehend umzusetzen.
Der Fachmann wird erkennen, dass sich nahezu sämtliche Fahrsituationen (Zug, Schub, Beschleunigung, Abbremsen) in vier Schaltungstypen (Schub-hoch, Schubherunter, Zug-hoch, Zug-herunter) gruppieren lassen. Demnach wird der Fachmann ebenfalls erkennen, dass durch geeignete Eingriffe offener Kupplungen nahezu jedes Stördrehmoment, also unabhängig von Betrag und Wirkungsrichtung, kompensiert werden kann.
Selbstverständlich sind die genannten Abläufe der Vorsteuerung und Lastübernahme wesentlich komplexer als hier beschrieben. Allerdings kennt der Fachmann diese Abläufe und erhält aus dem Gesagten eine hinreichend detaillierte Anleitung zur Ausführung des Verfahrens. Die Bestimmung der notwendigen Kapazitäten kann über applizierte Kennfelder, über eine Regelstrecke oder anhand eines hinterlegten mathematischen Modells erfolgen. Neben den geöffneten nicht im Eingriff befindlichen Kupplungen C2 und C5 können auch die an der Lastschaltung beteiligten kommenden und gehenden Kupplungen für die Kompensation von Störmomenten verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur abtriebsneutralen Lastschaltung von Automatgetrieben mit einer beliebigen Anzahl Gangstufen und einer Anzahl n Kupplungen anhand einer Transformation realer Getriebegrößen des Automatgetriebes in virtuelle Größen eines Doppelkupplungsgetriebes mit dazugehörigen
doppelkupplungsgetriebespezifischen Basisschaltungen umfassend folgende Schritte:
- Auslösen eines Schaltvorgangs für eine Gangwechselpaarung (i, j) von einem Gang i mit einer Istübersetzung (γ;) zu einem Gang j mit einer Zielübersetzung ( ) in Abhängigkeit einer Zielgangvorgabe,
- Erfassen von Istgrößen des Automatgetriebes und einer Antriebseinheit, wobei die Istgrößen wenigstens eine der folgenden Größen umfassen:
o eine Antriebswellendrehzahl (ωίη) einer Antriebswelle des
Automatgetriebes,
o eine Abtriebswellendrehzahl (ωου1) einer Abtriebswelle des
Automatgetriebes,
o ein von der Antriebseinheit zur Verfügung gestelltes und an der
Eingangswelle des Automatgetriebes anliegendes Antriebsmoments
(Tin),
o aktuell gestellte Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen
und/oder
o ein minimal und/oder maximal verfügbares Antriebsmoment
Figure imgf000045_0001
- Auswählen von wenigstens einem Transformationsfaktor in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und der Gangwechselpaarung (i, j) aus Zustandstabellen,
- Berechnen von wenigstens einem Transformationsäquivalent für die
Berechnung von wenigstens einer doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantität durch die Basisschaltung des Doppelkupplungsgetriebes in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors, - Berechnen von wenigstens einer doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantität durch eine Basisschaltung in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors und/oder des wenigstens einen Transformationsäquivalents,
- Berechnen von wenigstens einer automatgetriebespezifischen Stellquantität in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder des wenigstens einen Transformationsfaktors und/oder des wenigstens einen
Transformationsäquivalents und/oder der wenigstens einen
doppelkupplungsgetriebespezifischen Stellquantität und
- Umsetzen der wenigstens einen automatgetriebespezifischen Stellquantität durch wenigstens einen Aktuator.
2. Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben nach Anspruch 1 , wobei das Auswählen der Transformationsfaktoren wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst:
- Auswählen von die Automatgetriebetopologie bestimmenden Koeffizienten (a l'j)) in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) aus einer
Zustandstabelle,
- Auswählen von Wirkfaktoren (b i'j)) von zu stellenden Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) aus einer Zustandstabelle,
- Indizieren (idx(1'j)) der wenigstens einen kommenden (idx^) und der
wenigstens einen gehenden und der keinen oder wenigstens einen
Figure imgf000046_0001
geschlossen bleibenden (idx^) Kupplung der n Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) aus einer Zustandstabelle,
- Auswählen von einem gangwechselpaarungsabhängigen
Antriebsmassenträgheitsmoment
Figure imgf000046_0002
des Automatgetriebes und einem gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmoment (J^) des Automatgetriebes in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) aus einer Zustandstabelle,
- Auswählen von Koeffizienten (c i'j)) zur Bestimmung von Schnittmomenten (Tcut,bib) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i,j) aus einer Zustandstabelle und/oder - Auswählen von maximal übertragbaren Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße,
wobei das Berechnen des wenigstens einen Transformationsäquivalentes wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst:
- Berechnen eines äquivalenten Antriebsmassenträgheitsmomentes (J® CT)) in Abhängigkeit des gangwechselpaarungsabhängigen
Antriebsmassenträgheitsmomentes
Figure imgf000047_0001
und des
gangwechselpaarungsabhängigen Abtriebsmassenträgheitsmomentes (J^) und eines Drehzahlverhältnisses (ωου1/ωίη) der Abtriebswellendrehzahl (ωου1) und der Antriebswellendrehzahl (ωίη) und der Koeffizienten (a(l,j)),
- Berechnen von doppelkupplungsgetriebespezifischen
Eingangswellendrehzahlen (ω ^) und (ω®) in Abhängigkeit der
Gangwechselpaarung (i,j) und der Abtriebswellendrehzahl (ωου1) sowie der Istübersetzung (γ;) und der Zielübersetzung ( ),
- Berechnen von Wirkrichtungen der Schnittmomente (Tcut blb) für die
m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der
Gangwechselpaarung (i,j) und der Kupplungsdrehzahlen (ω^) und (ω^) der n Kupplungen,
- Berechnen von wirknchtungsangepassten Koeffizienten (c i'j)) in Abhängigkeit der berechneten Wirkrichtungen und der Koeffizienten (c(l,j)) zur Bestimmung der Schnittmomente (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen,
- Berechnen der Schnittmomente (Tcut blb) an den m geschlossen bleibenden Kupplungen in Abhängigkeit der wirkrichtungsangepassten Koeffizienten (c l'j)) und des Antriebsmoments (Tin) und der aktuell gestellten
Kupplungskapazitäten (Tcap) der n Kupplungen und des aktuellen
Abtriebsgradienten (ώου1) und/oder
- Berechnen eines doppelkupplungsgetriebespezifischen
Figure imgf000047_0002
Überanpressungsfaktors und/oder eines
doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsoffsetwertes
(küblet) 'n Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) und der
Wirkfaktoren (b(l,j)) und in Abhängigkeit von globalen Skalierungsfaktoren oder kupplungsindividuellen Skalierungsfaktoren und/oder globalen
Offsetwerten oder kupplungsindividuellen Offsetwerten der n Kupplungen.
3. Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine
doppelkupplungsgetriebespezifische Stellquantität wenigstens eine der folgenden Größen umfasst:
- einen relativen Antriebsgradienten (Δώίη) und/oder ein relatives
Antriebsmoment (ΔΤίη) der Antriebseinheit zur Drehzahlüberführung,
- Basiskupplungskapazitäten ( cgp c^m, c°p Cggh) zur Lastübernahme während des Schaltvorgangs für die kommende und die gehende Kupplung, wobei die Basiskupplungskapazitäten ( cgp c^m, T^ap glh) durch Bewertun mit der jeweiligen Wirkrichtung in Basiskupplungsmomente
Figure imgf000048_0001
umgerechnet werden können und/oder
- Basisüberanpressungskupplungskapazitäten ( y°^m, ^^) zur
Überanpressungssteuerung für die kommende und gehende Kupplung in Abhängigkeit des doppelkupplungsgetriebespezifischen
Überanpressungsfaktors (k^c s^le) und/oder des
doppelkupplungsgetriebespezifischen Überanpressungsoffsetwertes
/k(DCT) ,
r"Üb,offset''-
4. Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Berechnen der
automatgetriebespezifischen Stellquantitäten wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst:
- Berechnen von Lastschaltkupplungskapazitäten in
Figure imgf000048_0002
Abhängigkeit der Basiskupplungskapazitäten (T , T 1 ) und der
Wirkfaktoren (b0'»),
Berechnen eines Eingriffsmomentes (ΔΤίη) der Antriebseinheit und/oder wenigstens eines Eingriffsmomentes (ΔΤε1) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen bleibenden Kupplung in Abhängigkeit der Gangwechselpaarung (i, j) und des relativen Antriebsgradienten (Δώίη) zur Drehzahlüberführung,
- Berechnen wenigstens eines Kompensationsmomentes (ATcl komp) der
wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen offenen Kupplung und/oder wenigstens einer weiteren Antriebseinheit in Abhängigkeit des
Eingriffsmomentes der Antriebseinheit (ΔΤίη) und/oder des wenigstens einen Eingriffsmomentes (ATcl) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen geschlossenen Kupplung und/oder des Abtriebsgradienten (ώου1) und/oder der Koeffizienten (a^, a jjj)) und/oder des gangwechselpaarungsabhängigen
Abtriebsmassenträgheitsmomentes (Jout ),
- Berechnen von Überanpressungskupplungskapazitäten (Tob,bib) der keinen oder wenigstens einen geschlossen bleibenden Kupplung in Abhängigkeit der Schnittmomente (Tcut blb) für die m geschlossen bleibenden Kupplungen und der globalen Skalierungsfaktoren oder kupplungsindividuellen
Skalierungsfaktoren und/oder der globalen Offsetwerte oder
kupplungsindividuellen Offsetwerte der n Kupplungen,
- Berechnen von Überanpressungskupplungskapazitäten ( y^om, ^| θ1ι) der wenigstens einen kommenden und der wenigstens einen gehenden Kupplung in Abhängigkeit der Basisüberanpressungskupplungskapazitäten
mO und der Wirkfaktoren (b™),
- Berechnen der zu stellenden Kupplungskapazitäten Tcap) der n Ku lungen in Abhängigkeit der Lastschaltkupplungskapazitäten und/oder der Überanpressungskupplungskapazitäte für die
Figure imgf000049_0001
wenigstens eine kommende und die wenigstens eine gehende Kupplung und/oder der Überanpressungskupplungskapazitäten (Tüb blb) der keinen oder wenigstens einen geschlossen bleibenden Kupplung und/oder der
Schnittmomente (Tcut blb) der m geschlossen bleibenden Kupplungen und/oder des Eingriffsmoments der Antriebseinheit (ΔΤίη) und/oder des wenigstens einen Eingriffsmomentes (ATcl) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen geschlossenen Kupplung und/oder des wenigstens einen Kompensationsmomentes (ATcl komp) der wenigstens einen kommenden und/oder der wenigstens einen gehenden und/oder der keinen oder wenigstens einen offenen Kupplung und/oder der wenigstens einen weiteren Antriebseinheit.
5. Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Berechnen der
Transformationsäquivalente alternativ oder zusätzlich das Berechnen von doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren Kupplungskapazitäten
(Tc?pC2h,max. Tc(aDpCkom,max) in Abhängigkeit der maximal übertragbaren
Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen und/oder des minimal und/oder maximal verfügbaren Antriebsmomentes (Tin min, Tin max) umfasst, wobei die Basiskupplungskapazitäten (Tcap c^m, Tc°p Cggh) zur Lastübernahme während des Schaltvorgangs für die kommende und die gehende Kupplung zusätzlich in Abhängigkeit der doppelkupplungsgetriebespezifisch maximal stellbaren
Kupplungskapazitäten ( c c2h max, Tc ( a D p c2m max) bestimmt werden.
6. Verfahren zur Lastschaltung von Automatgetrieben nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswählen der Transformationsfaktoren alternativ oder zusätzlich das Auswählen eines
doppelkupplungsgetriebespezifisch minimal und/oder maximal realisierbaren Antriebsgradienten (ü)in min, ώίη max) oder einer
doppelkupplungsgetriebespezifisch minimal und/oder maximal realisierbaren Antriebsgradientenänderung (Δώίη min, Δώίη max) in Abhängigkeit wenigstens einer Istgröße und/oder der maximal übertragbaren Kupplungskapazitäten (Tcap max) der n Kupplungen und/oder des minimal und/oder maximal verfügbaren
Antriebsmomentes (Tjn min,Tjn max) umfasst.
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