WO2018119486A1 - Verfahren zur steuerung eines schaltvorganges - Google Patents

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WO2018119486A1
WO2018119486A1 PCT/AT2017/060345 AT2017060345W WO2018119486A1 WO 2018119486 A1 WO2018119486 A1 WO 2018119486A1 AT 2017060345 W AT2017060345 W AT 2017060345W WO 2018119486 A1 WO2018119486 A1 WO 2018119486A1
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switching
sequence
switching sequence
selection
torque
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PCT/AT2017/060345
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Inventor
Ophelie Rochette
Muammer YOLGA
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Avl List Gmbh
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/16—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
    • 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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    • F16H2061/0015—Transmission control for optimising fuel consumptions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F16H61/02—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 characterised by the signals used
    • F16H61/0202—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 characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—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 characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0213—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 characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
    • F16H2061/0227—Shift map selection, i.e. methods for controlling selection between different shift maps, e.g. to initiate switch to a map for up-hill driving

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a switching operation depending on the type of shift - either a train-upshift, a train-downshift, a push-up or downshift - a hybrid drive with at least two drive elements and at least one opening clutch and at least one closing Clutch.
  • a sequence of the switching sequences of the switching operation is determined depending on the orientation of the magnitude of the input or the output torque and a shift decision is often made due to the efficiencies of the drives.
  • Upshift means switching from a current gear to a higher gear.
  • the torque ratio from the transmission input to the output in the higher gear is greater (compared to the current gear) and vice versa for a downshift.
  • Train or thrust here means switching under total the vehicle accelerating or decelerating torque, for example, at the transmission output. From the type of circuit it is decided which variables are adjusted first, the torque or the speed, ie the choice of switching sequences.
  • the torque is first transferred and then the speeds are adjusted.
  • the speed is first synchronized and then the torque is transferred.
  • the speeds are first synchronized and then the torque is transferred.
  • the torque is usually first transferred as in train upshift and then synchronized the speeds.
  • the switching process is usually terminated. If, for example, an upshift is performed while the accelerator pedal is depressed, ie during an acceleration, this is a train upshift. The switching process is initiated and torque transfer takes place. If, however, the driver goes off the accelerator pedal during the shifting process, the train upshift suddenly becomes a push-up shift. It comes so during the switching process to a change of opinion.
  • a change of opinion within the meaning of the invention means a change of the target gear during an ongoing, not yet completed switching operation.
  • a change of opinion can be initiated, for example, by a driver request (eg kick-down) or by a change for reasons of efficiency, for example.
  • the correct shift sequence for this would be speed adjustment first and then torque transfer.
  • the switching process is interrupted or special change of opinion strategies are used. This leads to torque disturbances or increased response times for a requested shift.
  • the shift quality deteriorates because the desired or predetermined wheel drive torque can no longer be met.
  • hybrid powertrains in addition to the conventional hybrid modes of operation, also provide hybrid modes of operation with continuously variable gear ratios.
  • These operating modes with continuously variable transmission ratio are referred to as eCVT operating mode (electrically actuated continuously variable transmission), wherein the continuously variable transmission ratio is adjustable via at least one in this transmission, for example, available electric motor, so that a fixed gear corresponds to two mechanical degrees of freedom in the transmission.
  • eCVT operating mode electrically actuated continuously variable transmission
  • Such hybrid drives which in addition to the conventional modes, ie gears with fixed gear ratio of each drive source to the transmission output, also have at least one eCVT mode of operation, are referred to as eCVT transmission hereinafter.
  • the respective input shafts for example, internal combustion engine and electric motor are different from each other and advantageously designed so that at least one input shaft is provided in the hybrid transmission for each engine.
  • each method for operating and controlling hybrid powertrains are known.
  • a switching operation is initiated in order to optimize the overall efficiency of the drive.
  • train upshift, train downshift, overrun upshift or overrun downshift the corresponding shift sequence is executed.
  • the object of the invention is to provide a method which avoids these disadvantages and makes appropriate use of the additional possibilities which provide such transmissions which have at least one eCVT operating mode.
  • a control makes a selection from a first switching sequence or a second switching sequence regardless of the type of switching.
  • the additional degree of freedom of an eCVT operating mode (for example in favor of efficiency, derivative of change of opinion, reduced friction input into a clutch) can be exploited to advantage. It may be more responsive in the case of a change of mind when the type of shift changes during a shift. The shift can be continued without time delay and without adversely affecting the wheel drive torque.
  • a first switching sequence is understood to mean the preceding adaptation of the transmitted torques of the clutches from a state in the current gear to a state of a target gear and the subsequent adaptation of the rotational speeds and under a second shift sequence, the preceding adaptation of the rotational speeds of the drive elements from a state in current gear on a state of a target gear and the subsequent adjustment of the torques.
  • the method can be carried out particularly advantageously if the switching operation is controlled in a transmission which has at least one eCVT operating mode.
  • the sequence of the switching sequences is easier beinpoundbar, since here by the eCVT operating mode, a further degree of freedom is possible.
  • a course of the first shifting sequence or of the second shifting sequence is influenced by a torque distribution between the at least two drive elements being varied by the control by the driver desired wheel drive torque, for example, for combustion and electric motor is requested so that the division results in this drive torque.
  • This ratio is defined in each fixed gear, which has only one mechanical degree of freedom, fixed by the mechanical translation of the respective input shaft to the output shaft of the transmission.
  • a fixed gear is the starting point for the gear shift.
  • a good criterion for selecting the appropriate switching sequence is appropriate if the switching process is monitored for its efficiency. As a result, for example, the friction losses on the couplings can be minimized or Efficiencies of the prime movers are taken into account so that they are operated in the optimal efficiency for the switching sequence. Therefore, the selection of the first switching sequence and the second switching sequence can be made due to the efficiency, and / or the operation of the first switching sequence or the second switching sequence can be performed due to the efficiency.
  • the selection of the first switching sequence and the second switching sequence is made due to thermal limits of switching elements and / or that the expiration of the first switching sequence or the second switching sequence due to thermal Limit values.
  • the selection of the first switching sequence and of the second switching sequence is made on the basis of emission values of the switching process and / or the sequence of the first switching sequence or the second switching sequence is guided on the basis of the emission values.
  • the selection of the first switching sequence and the second switching sequence is based on mechanical limits of switching elements and drives - preferably torque limitations of the drives and / or if the process the first switching sequence or the second switching sequence is performed due to the mechanical limits.
  • the switching strategy makes a selection for the switching sequence based on adjustable weightings for different criteria and taking into account real limitations and / or influences the course of the switching sequence during the switching process.
  • criteria include, but are not limited to, the efficiency of the shift, thermal or mechanical loading of the friction elements (clutches), or minimal impact on the overall hybrid strategy.
  • real limitations may include, but are not limited to, the static and dynamic limitations of the drive torques be.
  • the decision on the selection The switching strategy is conveniently taken online via optimization taking into account calibratable weights and in compliance with limits or other restrictions.
  • a selection of the switching sequences, the switching strategy or the switching sequence can advantageously be set in a control so that all limit values are met and a compromise between the individual criteria is found by calculating an optimum over a preset weighting function.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a method sequence according to the invention
  • FIG. 2 shows a first diagram of a first switching sequence
  • Fig. 3 is a second diagram of the first switching sequence
  • Fig. 5 is a second diagram of the second switching sequence.
  • Fig. 1 an exemplary sequence of a method for controlling a switching operation is shown. Initially, a shift decision 1 is made and in a subsequent step a selection 2 is made by a control. In this case, a selection is made between a first switching sequence and a second switching sequence. Thereafter, a start 3 of the switching operation takes place. In the example shown, a driver changes his behavior and a shift type is changed due to a change of opinion 4. In order to be able to carry out the switching process further, an adaptation 5 of variables is carried out via the first switching sequence or via the second switching sequence. Throughout the switching process (beginning 3, change of opinion 4, adaptation 5) temperatures T, and transmitted torques M, are measured by switching elements and transferred to the control element.
  • are also evaluated and passed to the control.
  • the control hits selection 2 throughout the process and controls a sequence of the first switching sequence or the second switching sequence.
  • FIG. 2 and FIG. 3 an inventive sequence of the first switching sequence is shown.
  • FIG. 2 there is a course of the rotational speeds n.
  • a first speed ni of an opening clutch and an output gear and a second speed n 2 of a closing clutch and a target gear are shown therein.
  • an input speed n e is recorded therein.
  • a braking B of the input rotational speed n e is dependent on a reduction requirement of an input torque ME of an internal combustion engine and required torques on the clutches.
  • Fig. 3 are curves of torques M, shown on the exemplary switching operation.
  • the closing clutch is first opened in a first section Ai and the opening clutch is closed.
  • a second section A 2 the switching process is prepared and started.
  • a section AD for transferring the torque the torque is transferred from the opening clutch to the closing clutch, and in a synchronization section As, a synchronization of the rotational speeds takes place.
  • a driving section AF the switching operation is completed.
  • FIG. 4 and FIG. 5 the synchronization section As and the section AD for transmitting the torque of the second switching sequence are shown.
  • the synchronization section As is located ahead of the section AD for transferring the torque.
  • a train downshift is performed.
  • the second switching sequence has been carried out so far. It follows first the synchronization section As and then the section AD.
  • a large input of energy into the opening clutch takes place because the synchronization via clutch slip is performed.
  • the approximately introduced energy results from a slip speed times the torque. This energy heats up the opening clutch.
  • the opening clutch is already heated enough to overheat as a result of another shift, the control intervenes. In this case, the switching process is simply stopped in the prior art in controlling and detecting the heated clutch. Due to the variable torque distribution between the electric motor and the internal combustion engine made possible by the inserted hybrid operating mode, it is now possible to carry out the first switching sequence instead of the second switching sequence in this case. As a result, the energy input can be bypassed in the almost overheated opening clutch. In principle, it does not matter which switching sequence is assumed; in another example, the first and second switching sequences can be reversed.
  • a train upshift is performed.
  • the first switching sequence would now be initiated.
  • torque jumps which can lead to higher emissions and efficiency losses in the internal combustion engine by, for example, spark ignition.
  • control may now act on the shift to achieve the driving mode goals.
  • the appropriate switching sequence is appropriately selected by the control.
  • the switching process is initiated for a train upshift.
  • the driver begins to release the accelerator pedal, and thus the train upshift changes to a push upshift.
  • the second switching sequence would be necessary. If this change of mind of the driver occurs during the shift usually either the shift is aborted, or the shift quality drops.
  • the already initiated switching sequence in this example, the first switching sequence can be continued. This is made possible by changing the torque distribution between the combustion engine and the electric motor and meeting the requirements for the shift sequence. As soon as the driver releases the gas pedal, the control intervenes and alters the torque distribution, so that the first switching sequence can be continued.
  • the controller may alter the torque split to take into account thermal limits, mechanical limits, emissions, efficiency, changes of mind, selected driving mode, vehicle condition, system limits, and active vehicle diagnostics.
  • the control Based on the calculation of an optimum using preset weightings of the criteria, such as emissions or efficiency, the control selects and controls the first switching sequence or the second switching sequence. It also takes into account the thermal and mechanical limits.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorganges je nach Schaltart - entweder einer Zug-Hochschaltung, einer Zug-Rückschaltung, einer Schub-Hochschaltung oder einer Schub-Rückschaltung - eines Hybridantriebs mit zumindest zwei Antriebselementen und mit zumindest einer öffnenden Kupplung und zumindest einer schließenden Kupplung. Aufgabe der Erfindung ist es, den Schaltvorgang unter Ausnutzung der neuen Möglichkeiten zu verbessern, die bestimmte Arten von Hybridantrieben neben den konventionellen Hybridbetriebsmodi zur Verfügung stellen: Hybridbetriebsmodi (Gänge) mit elektrisch einstellbarem, kontinuierlich variablem Übersetzungsverhältnis (e CVT-Betriebsmodus). Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass ein Steuerelement eine Auswahl trifft aus einer ersten Schaltsequenz oder einer zweiten Schaltsequenz unabhängig von der Schaltart.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorganges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorganges je nach Schaltart - entweder einer Zug-Hochschaltung, einer Zug-Rückschaltung, einer Schub-Hochschaltung oder einer Schub-Rückschaltung - eines Hybridantriebs mit zumindest zwei Antriebselementen und mit zumindest einer öffnenden Kupplung und zumindest einer schließenden Kupplung.
In konventionellen automatischen Schaltgetrieben wird ein Ablauf der Schaltsequenzen des Schaltvorganges abhängig von der Orientierung der Größe des Eingangs- oder des Ausgangsdrehmomentes bestimmt und eine Schaltentscheidung häufig aufgrund der Wirkungsgrade der Antriebe getroffen.
Beim Schaltvorgang unterscheidet man zwischen den Schaltungstypen Zug-Hochschaltung, Zug-Rückschaltung sowie Schub-Hochschaltung und Schub-Rückschaltung. Hochschaltung bezeichnet das Schalten aus einem aktuellen Gang in einen höheren Gang. Dabei ist die Drehmoment-Übersetzung vom Getriebeeingang zum -ausgang im höheren Gang größer (verglichen zum aktuellen Gang) respektive umgekehrt für eine Rückschaltung. Zug beziehungsweise Schub bedeutet hier das Schalten unter in Summe das Fahrzeug beschleunigendem, beziehungsweise abbremsendem Drehmoment beispielsweise am Getriebeausgang. Aus dem Schaltungstyp entscheidet sich, welche Größen zuerst angepasst werden, das Drehmoment oder die Drehzahl, also die Wahl der Schaltsequenzen.
Üblicherweise wird bei Zug-Hochschaltung zuerst das Drehmoment übergeben und anschließend die Drehzahlen angepasst, bei Zug-Rückschaltung wird zuerst die Drehzahl synchronisiert und anschließend das Drehmoment übergeben. Bei Schub- Hochschaltung werden wie bei Zug-Rückschaltung zuerst die Drehzahlen synchronisiert und anschließend das Drehmoment übergeben. Bei Zug-Rückschaltung wird üblicherweise wie bei Zug-Hochschaltung zuerst das Drehmoment übergeben und dann die Drehzahlen synchronisiert.
Dabei ist normalerweise kein Freiheitsgrad verfügbar um Einfluss auf die Schaltsequenz zu nehmen.
Wird während des Schaltvorganges der Temperatureintrag auf die schließende und auf die öffnende Kupplung überwacht und es droht nun während des Schaltvorganges eine Überhitzung einer Kupplung, wird üblicherweise der Schaltvorgang abgebrochen. Wird nun beispielsweise eine Hochschaltung bei durchgedrücktem Gaspedal, also während einer Beschleunigung durchgeführt, handelt es sich um Zug-Hochschaltung. Der Schaltvorgang wird eingeleitet und Drehmomentübergabe findet statt. Geht nun aber der Fahrer während des Schaltvorganges vom Gaspedal wird aus der Zug-Hochschaltung plötzlich eine Schub-Hochschaltung. Es kommt also während des Schaltvorganges zu einer Meinungsänderung.
Unter einer Meinungsänderung im Sinne der Erfindung wird eine Änderung des Zielgangs während eines laufenden, noch nicht abgeschlossenen Schaltvorgangs verstanden. Eine Meinungsänderung kann beispielsweise durch einen Fahrerwunsch (z. B. Kick-down) oder durch eine Änderung aus beispielsweise Effizienzgründen initiiert werden. Die richtige Schaltsequenz dafür wäre zuerst Drehzahlanpassung und dann Drehmomentübergabe. Nach dem Stand der Technik wird in solch einem Fall entweder der Schaltvorgang abgebrochen oder nach speziellen Meinungsänderungsstrategien vorgegangen. Das führt zu Drehmomentstörungen oder zu erhöhten Antwortzeiten für einen angeforderten Schaltvorgang. Darüber hinaus verschlechtert sich die Schaltqualität, da das gewünschte bzw. vorgegebene Rad-Antriebsdrehmoment nicht mehr eingehalten werden kann.
Bestimmte Arten von Hybridantrieben, ermöglichen neben den konventionellen Hybridbetriebsmodi auch Hybridbetriebsmodi (Gänge) mit kontinuierlich variablem Übersetzungsverhältnis. Diese Betriebsmodi mit kontinuierlich variablem Übersetzungsverhältnis werden als eCVT- Betriebsmodus (electrically actuacted continuously variable transmission) bezeichnet, wobei dessen kontinuierlich variables Übersetzungsverhältnis über zumindest einen in diesem Getriebe beispielsweise verfügbaren Elektromotor einstellbar ist, sodass ein fest eingelegter Gang zwei mechanischen Freiheitsgraden im Getriebe entspricht. Solche Hybridantriebe, die neben den konventionellen Modi, also Gängen mit festem Übersetzungsverhältnis von jeder Antriebsquelle zum Getriebeausgang, auch über zumindest einen eCVT-Betriebsmodus verfügen, werden in weiterer Folge als eCVT-Getriebe bezeichnet. Bei Hybrid-Getrieben der oben genannten Art sind die jeweiligen Eingangswellen für beispielsweise Verbrennungsmotor und Elektromotor voneinander verschieden und vorteilhafterweise so ausgeführt, dass für jede Antriebsmaschine zumindest eine Eingangswelle im Hybrid-Getriebe vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2011 114 110 AI und aus der DE 10 2007 026 888 AI sind jeweils Verfahren zum Betreiben und zur Steuerung von Hybridantriebssträngen bekannt. Dabei wird jeweils ein Schaltvorgang eingeleitet, um einen Gesamtwirkungsgrad des Antriebes zu optimieren. Dabei kann jedoch nicht auf die Wahl der Schaltsequenz Einfluss genommen werden. Sobald klar ist, ob es sich um Zug-Hochschaltung, Zug-Rückschaltung, Schub-Hochschaltung oder Schub-Rückschaltung handelt wird die entsprechende Schaltsequenz ausgeführt. Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, welches diese Nachteile vermeidet und die zusätzlichen Möglichkeiten geeignet ausnützt, welche solche Getriebe zur Verfügung stellen, die über zumindest einen eCVT-Betriebsmodus verfügen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, dass ein Steuerelement eine Auswahl trifft aus einer ersten Schaltsequenz oder einer zweiten Schaltsequenz unabhängig von der Schaltart. Dadurch kann der zusätzliche Freiheitsgrad eines eCVT-Be- triebsmodus (beispielsweise zugunsten von Wirkungsgrad, Vorhalt für Meinungsänderung, reduzierten Reibeintrag in eine Kupplung) entscheidend vorteilhaft ausgenutzt werden. Es kann im Fall einer Meinungsänderung, wenn sich die Schaltart während eines Schaltvorganges ändert, besser reagiert werden. Der Schaltvorgang kann dadurch fortgesetzt werden ohne Zeitverzögerung und ohne negative Beeinflussung des Rad-Antriebsdrehmomentes.
Unter einer ersten Schaltsequenz versteht sich hier die vorhergehende Anpassung der übertragenen Drehmomente der Kupplungen von einem Zustand im aktuellen Gang auf einen Zustand eines Zielganges und die nachfolgende Anpassung der Drehzahlen und unter einer zweiten Schaltsequenz versteht sich die vorhergehende Anpassung der Drehzahlen der Antriebselemente von einem Zustand im aktuellen Gang auf einen Zustand eines Zielganges und die nachfolgende Anpassung der Drehmomente.
Besonders günstig kann das Verfahren durchgeführt werden, wenn der Schaltvorgang in einem Getriebe, das über mindestens einen eCVT-Betriebsmodus verfügt, gesteuert wird. Dadurch ist der Ablauf der Schaltsequenzen leichter beinflussbar, da hier durch den eCVT-Betriebsmodus ein weiterer Freiheitsgrad möglich ist.
Um unter Beibehaltung der Schaltqualität eine für den Schaltvorgang optimierte Schaltstrategie einstellen zu können, ist es günstig, wenn ein Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz beeinflusst wird, indem eine Drehmomentaufteilung zwischen den zumindest zwei Antriebselementen von dem Steuerelement variiert wird, indem das vom Fahrer gewünschte Rad-Antriebsdrehmoment beispielsweise für Verbrennungs- und Elektromotor so angefordert wird, dass die Aufteilung dieses Antriebsmoment ergibt. Dieses Verhältnis ist in jedem Fixgang, welcher nur einen mechanischen Freiheitsgrad aufweist, fest durch die mechanische Übersetzung von der jeweiligen Eingangswelle zur Ausgangswelle des Getriebes definiert. Ein Fixgang ist der Ausgangspunkt für den Schaltvorgang.
Ein gutes Kriterium zur Auswahl der geeigneten Schaltsequenz bietet sich an, wenn der Schaltvorgang hinsichtlich seiner Effizienz überwacht wird. Dadurch können beispielsweise die Reibungsverluste an den Kupplungen minimiert werden oder die Wirkungsgrade der Antriebsmaschinen so berücksichtigt werden, dass diese im, für die Schaltsequenz optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Daher kann die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund der Effizienz getroffen werden und/oder es kann der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund der Effizienz geführt werden.
Um thermische Überbelastung von Schaltelementen, beispielsweise von Kupplungen zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund von thermischen Grenzwerten von Schaltelementen getroffen wird und/oder dass der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund von thermischen Grenzwerten geführt wird.
In Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit ist es günstig, wenn die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund von Emissionswerten des Schaltvorganges getroffen wird und/oder dass der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund der Emissionswerte geführt wird.
Um beispielsweise eine mechanische Überbelastung zu verhindern oder ein Einhalten der Schaltstrategie zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund von mechanischen Grenzwerten von Schaltelementen und Antrieben getroffen wird - vorzugsweise Drehmomentbeschränkungen der Antriebe und/oder wenn der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund der mechanischen Grenzwerte geführt wird.
Um gut auf eine Meinungsänderung während des Schaltvorganges reagieren zu können und störende Einflüsse auf das Ausgangsdrehmoment zu verhindern, ist es günstig, wenn bei Änderung der Schaltungsart während des Schaltvorganges auf den Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz Einfluss genommen wird, um den Schaltvorgang abzuschließen.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Schaltstrategie anhand von einstellbaren Gewichtungen für verschiedene Kriterien sowie unter Berücksichtigung von echten Begrenzungen eine Auswahl für die Schaltsequenz trifft und/oder den Ablauf der Schaltsequenz während des Schaltvorganges beeinflusst. Solche Kriterien stellen beispielsweise, nicht einschränkend, die Effizienz des Schaltvorganges, thermische oder mechanische Belastung der Reibelemente (Kupplungen) oder minimaler Einfluss auf die übergeordnete Hybrid-Strategie dar. Echte Begrenzungen dagegen können beispielsweise, aber nicht einschränkend, die statischen und dynamischen Limitierungen der Antriebsdrehmomente sein. Die Entscheidung über die Auswahl der Schaltstrategie wird dabei günstigerweise online über eine Optimierung unter Berücksichtigung von kalibrierbaren Gewichten und unter Einhaltung von Grenzwerten oder anderen Beschränkungen getroffen.
Insgesamt kann vorteilhaft in einem Steuerelement eine Auswahl der Schaltsequenzen, die Schaltstrategie oder der Schaltablauf so eingestellt werden, dass alle Grenzwerte eingehalten werden und ein Kompromiss zwischen den einzelnen Kriterien gefunden wird, indem ein Optimum über eine voreingestellte Gewichtungsfunktion berechnet wird.
Als Antriebselemente können sowohl Verbrennungsmotoren, als auch Elektromotoren vorgesehen werden, wobei hier grundsätzlich jede vorstellbare Art von Motor oder Kombination daraus verwendet werden kann.
Die Erfindung wird anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs;
Fig. 2 ein erstes Diagramm zu einer ersten Schaltsequenz;
Fig. 3 ein zweites Diagramm zu der ersten Schaltsequenz;
Fig. 4 ein erstes Diagramm zu einer zweiten Schaltsequenz; und
Fig. 5 ein zweites Diagramm zu der zweiten Schaltsequenz.
In Fig. 1 ist ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung eines Schaltvorganges gezeigt. Dabei wird anfangs eine Schaltentscheidung 1 getroffen und in einem nachfolgenden Schritt eine Auswahl 2 von einem Steuerelement getroffen. Dabei wird zwischen einer ersten Schaltsequenz und einer zweiten Schaltsequenz gewählt. Danach findet ein Beginn 3 des Schaltvorgangs statt. Im gezeigten Beispiel ändert ein Fahrer sein Verhalten und eine Schaltvorgangsart wird auf Grund einer Meinungsänderung 4 verändert. Um den Schaltvorgang weiter durchführen zu können, wird eine Anpassung 5 von Größen über die erste Schaltsequenz oder über die zweite Schaltsequenz durchgeführt. Über den gesamten Schaltvorgang hinweg (Beginn 3, Meinungsänderung 4, Anpassung 5) werden Temperaturen T, und übertragene Drehmomente M, von Schaltelementen gemessen und dem Steuerelement übergeben. Schaltwirkungsgrade r|Sh und Gesamtwirkungsgrade r|ges werden ebenfalls bewertet und an das Steuerelement übergeben. Das Steuerelement trifft während des gesamten Verfahrens die Auswahl 2 und steuert einen Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz. In Fig . 2 und Fig . 3 ist ein erfindungsgemäßer Ablauf der ersten Schaltsequenz gezeigt. In Fig . 2 findet sich dazu ein Verlauf der Drehzahlen n . Eine erste Drehzahl ni einer öffnenden Kupplung und eines Ausgangsganges und eine zweite Drehzahl n2 einer schließenden Kupplung und eines Zielganges sind darin gezeigt. Ebenso ist eine Eingangsdrehzahl ne darin aufgezeichnet. Eine Bremsung B der Eingangsdrehzahl ne ist abhängig von einer Reduktionsanforderung eines Eingangsdrehmoment M E eines Verbrennungsmotors und von erforderlichen Drehmomenten an den Kupplungen .
In Fig. 3 sind Verläufe von Drehmomenten M, über den beispielhaften Schaltvorgang gezeigt. Ein erstes übertragenes Drehmoment M i der öffnenden Kupplung und ein zweites übertragenes Drehmoment M2 der schließenden Kupplung, sowie das Eingangsdrehmoment M E des Verbrennungsmotors und ein von einem Fahrer angefordertes Drehmoment MA.
Bei der ersten Schaltsequenz, wie in Fig . 2 und Fig . 3 gezeigt, ist zuerst in einem ersten Abschnitt Ai die schließende Kupplung geöffnet und die öffnende Kupplung geschlossen . In einem zweiten Abschnitt A2 wird der Schaltvorgang vorbereitet und begonnen . In einem Abschnitt AD zur Übergabe des Drehmomentes wird das Drehmoment von der öffnenden Kupplung an die schließende Kupplung übergeben und in einem Synchronisationsabschnitt As findet eine Synchronisation der Drehzahlen statt. In einem Fahrabschnitt AF ist der Schaltvorgang abgeschlossen .
Während des Synchronisationsabschnittes As findet eine erforderliche Reduktion des Eingangsdrehmomentes M E vom Verbrennungsmotor statt. Zum Übergang vom Synchronisationsabschnitt As zum Fahrabschnitt AF wird ein Schlupf der schließenden Kupplung sanft reduziert.
In Fig. 4 und Fig . 5 sind der Synchronisationsabschnitt As und der Abschnitt AD zur Übergabe des Drehmoments der zweiten Schaltsequenz gezeigt. Dabei liegt der Synchronisationsabschnitt As zeitlich vor dem Abschnitt AD zur Übergabe des Drehmomentes.
Während der einzelnen Abschnitte des Schaltvorganges werden nun Größen, wie die Drehmomente M,, Temperaturen T, von den Schaltelementen, wie Kupplungshälften der schließenden und der öffnenden Kupplung, dem Gesamtwirkungsgrad Hges über den gesamten Antriebsstrang oder Teilen davon und dem Schaltwirkungsgrad Hsh überwacht. Jeder Schaltvorgang wird überwacht, gesteuert oder geregelt von dem Steuerelement.
In einem ersten Beispiel wird eine Zug-Rückschaltung durchgeführt. Dabei wurde bisher im Allgemeinen die zweite Schaltsequenz durchgeführt. Dabei folgt zuerst der Synchronisationsabschnitt As und dann der Abschnitt AD. Während des Synchronisationsabschnittes As findet infolgedessen ein großer Energieeintrag in die öffnende Kupplung statt, weil die Synchronisation über Kupplungsschlupf durchgeführt wird. Dabei ergibt sich die ungefähr eingebrachte Energie aus einer Schlupfgeschwindigkeit mal dem Drehmoment. Diese Energie heizt die öffnende Kupplung auf.
Wenn die öffnende Kupplung jedoch bereits soweit erhitzt ist, dass es in Folge eines weiteren Schaltvorgangs zu einer Überhitzung kommen würde, greift das Steuerelement ein . Dabei wird im Stand der Technik bei Kontrolle und Erkennen der erhitzten Kupplung der Schaltvorgang einfach abgebrochen . Aufgrund der durch den eingelegten Hybridbetriebsmodus ermöglichten variable Drehmomentaufteilung zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor ist es nun möglich, in diesem Fall die erste Schaltsequenz anstatt der zweiten Schaltsequenz durchzuführen . Dadurch kann der Energieeintrag in die nahezu überhitzte öffnende Kupplung umgangen werden . Dabei ist es grundsätzlich egal, von welcher Schaltsequenz ausgegangen wird, in einem anderen Beispiel können erste und zweite Schaltsequenz vertauscht sein .
In einem zweiten Beispiel wird eine Zug-Hochschaltung durchgeführt. Im Allgemeinen würde nun die erste Schaltsequenz eigeleitet. In dem Synchronisationsabschnitt kommt es zu Drehmomentsprüngen, die zu höheren Emissionen und zu Wirkungsgradeinbußen beim Verbrennungsmotor führen können durch beispielsweise Spätzündung .
Abhängig von dem vom Fahrer ausgewählten Fahrmodus, zum Beispiel maximale Verbrauchseffizienz, oder minimale Emissionen, kann nun das Steuerelement auf den Schaltvorgang einwirken, sodass die Ziele des Fahrmodus erreicht werden . Die geeignete Schaltsequenz wird passend von dem Steuerelement ausgewählt.
In einem dritten Beispiel wird für eine Zug-Hochschaltung der Schaltvorgang eingeleitet. Jedoch währenddessen beginnt der Fahrer das Gaspedal loszulassen und somit wandelt sich die Zug-Hochschaltung zu einer Schub-Hochschaltung. Dabei würde statt der ersten Schaltsequenz die zweite Schaltsequenz notwendig . Wenn diese Meinungsänderung des Fahrers während des Schaltvorgangs eintritt wird normalerweise entweder der Schaltvorgang abgebrochen, oder die Schaltqualität sinkt.
Abhängig vom Fahrmodus kann nun durch die Erfindung und aufgrund der Beschaffenheit der des Hybridantriebes eine Schaltsequenz gewählt werden, die die Ziele des gewählten Fahrmodus erreicht. Dabei kann nun die schon eingeleitete Schaltsequenz, in diesem Beispiel, die erste Schaltsequenz weitergeführt werden . Das wird ermöglicht, indem die Drehmomentaufteilung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor verändert wird und den Anforderungen für die Schaltsequenz gerecht wird. Sobald der Fahrer das Gaspedal loslässt, greift das Steuerelement ein und verändert die Drehmomentaufteilung, sodass die erste Schaltsequenz fortgeführt werden kann.
Das Steuerelement kann die Drehmomentaufteilung so verändern, dass auf thermische Grenzwerte, mechanische Grenzwerte, die Emissionen, die Effizienz, Meinungsänderungen, den selektierten Fahrmodus, den Zustand des Fahrzeuges, Systemlimits und die aktive Fahrzeugdiagnose Rücksicht genommen wird.
Aufgrund der Berechnung eines Optimums mithilfe von voreingestellten Gewichtungen der Kriterien, wie der Emissionen oder der Effizienz wählt das Steuerelement die erste Schaltsequenz oder die zweite Schaltsequenz aus und steuert deren Ablauf. Dabei wird ebenfalls auf die thermischen und die mechanischen Grenzwerte Rücksicht genommen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorganges je nach Schaltart - entweder einer Zug-Hochschaltung, einer Zug-Rückschaltung, einer Schub-Hochschaltung oder einer Schub-Rückschaltung - eines Hybridantriebs mit zumindest zwei Antriebselementen und mit zumindest einer öffnenden Kupplung und zumindest einer schließenden Kupplung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerelement eine Auswahl trifft aus einer ersten Schaltsequenz oder einer zweiten Schaltsequenz unabhängig von der Schaltart.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang in einem Getriebe gesteuert wird, das über mindestens einen eCVT- Betriebsmodus verfügt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz beeinflusst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentaufteilung zwischen den zumindest zwei Antriebselementen von dem Steuerelement variiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang hinsichtlich seiner Effizienz überwacht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund der Effizienz getroffen wird und/oder dass der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund der Effizienz beeinflusst wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund von thermischen Grenzwerten von Schaltelementen und/oder Emissionswerten des Schaltvorgangs getroffen wird und/oder dass der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund von thermischen Grenzwerten und/oder der Emissionswerte beeinflusst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der ersten Schaltsequenz und der zweiten Schaltsequenz aufgrund von mechanischen Grenzwerten von Schaltelementen und Antrieben getroffen wird - vorzugsweise Drehmomentbeschränkungen der Antriebe und/oder dass der Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz aufgrund der mechanischen Grenzwerte beeinflusst wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderung der Schaltungsart während des Schaltvorganges auf den Ablauf der ersten Schaltsequenz oder der zweiten Schaltsequenz Einfluss genommen wird um den Schaltvorgang abzuschließen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl und/oder der Ablauf der Schaltsequenzen aufgrund von einstellbaren Gewichtungen für Kriterien und/oder Grenzwerte beeinflusst wird.
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