DE102015222428B4 - Verfahren und Steuergerät zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe (1) eines Kraftfahrzeugs, dessen Getriebeeingangswelle (5) über eine Trennkupplung (4) an ein Antriebsaggregat (2) gekoppelt ist, und dessen Getriebeausgangswelle (6) an einen Abtrieb (3) gekoppelt ist, wobei Kenngrößen mehrerer ausführbarer Schaltungen berechnet und bewertet werden, und wobei nur solche Schaltungen steuerungsseitig zur Ausführung ausgewählt werden, deren Bewertung besser als ein vorgegebener Referenzwert ist oder deren Bewertung besser als die Bewertung anderer berechneter Schaltungen ist, mit zumindest folgenden Schritten:jede zu berechnende und zu bewertende Schaltung wird in mindestens drei Schaltungsphasen untergliedert, nämlich in eine Lastabbauphase (I), eine Getriebeverstellungsphase (II) und in eine Lastaufbauphase (III),für die Lastabbauphase (I) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechender Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase (I) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechende Größe berechnet,für die Getriebeverstellungsphase (II) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Getriebeverstellungsphase (II) entsprechender Zeitpunkt, eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe und eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder eine dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe berechnet,für die Lastaufbauphase (III) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest Verläufe eines Antriebsaggregat-Drehmoments und eines Trennkupplung-Drehmoments berechnet,abhängig von mindestens einer der für die Lastabbauphase (I) und/oder für die Getriebeverstellungsphase (II) und/oder für die Lastaufbauphase (III) berechneten Kenngrößen wird die jeweilige Schaltung bewertet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Steuergerät zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe.
• Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über ein Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe Drehzahlen und Drehmomente wandelt und so ein Zugkraftangebot des Antriebsaggregats an einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, deren Antriebsaggregat zumindest einen Verbrennungsmotor umfasst und deren Getriebe als automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt ist, wobei zwischen den Verbrennungsmotor und das automatisierte Schaltgetriebe eine Trennkupplung geschaltet ist. Bei dem automatisierten Schaltgetriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Schaltgetriebe, in dem Schaltungen zugkraftunterbrochen ausgeführt werden. Die Erfindung kann jedoch auch bei Lastschaltgetrieben zum Einsatz kommen, und zwar dann, wenn in denselben zur Entlastung von Schaltelementen des Lastschaltgetriebes Schaltungen zugkraftunterbrochen ausgeführt werden sollen.
• Bei der automatisierten Ausführung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs ist es von Bedeutung, zur Vermeidung unnötig häufiger Schaltungen und zur Schonung von Komponenten des Getriebes zugkraftunterbrochene Schaltungen vorab zu berechnen und zu bewerten. Es sollen nur solche Schaltungen ausgeführt werden, die die Schaltungshäufigkeit reduzieren und das Getriebe schonen. Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, zur Berechnung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen die Fahrzeugmasse des Kraftfahrzeugs, den Rollwiderstand desselben, den Luftwiderstand desselben sowie eine Steigung der befahrenen Fahrbahn zu berücksichtigen.
• Aus der DE 10 2006 001 818 A1 ist es bekannt, bei der Berechnungen von Schaltungen Topografiedaten zu berücksichtigen.
• Ein weiteres Verfahren zur Schaltungssteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist aus der DE 10 2012 013 695 A1 bekannt. Nach diesem Stand der Technik werden auf Grundlage von Fahrzeuginformationen sowie auf Grundlage einer Fahrpedalstellung Drehmomentverläufe für mögliche auszuführende Schaltungen berechnet, wobei die möglichen auszuführenden Schaltungen bewertet werden, um die optimale Schaltung zu bestimmen.
• Aus der DE 10 2010 041 969 A1 und der DE 10 2010 041 325 A1 ist jeweils ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes bekannt, das in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor und einem Achsantrieb angeordnet ist.
  Obwohl es aus dem Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt ist, Schaltungen vorauszuberechnen und zu bewerten, ist die Genauigkeit der Vorausberechnungen und damit der Schaltungsbewertung begrenzt. Es besteht daher Bedarf daran, zugkraftunterbrochene Schaltungen genauer vorauszuberechnen, damit die nachfolgende Bewertung derselben verbessert erfolgen kann und so eine auszuführende, zugkraftunterbrochene Schaltung besser ausgewählt werden kann.
• Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen und ein Steuergerät zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen zu schaffen.
• Diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird jede zu berechnende und zu bewertende Schaltung in mindestens drei Schaltungsphasen untergliedert, nämlich in eine Lastabbauphase, in eine Getriebeverstellungsphase und in eine Lastaufbauphase.
• Für die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochene Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Lastabbauphase entsprechender Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechende Größe berechnet.
• Für die Getriebeverstellungsphase der jeweiligen zugkraftunterbrochene Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Getriebeverstellungsphase entsprechender Zeitpunkt, eine am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechende Größe und eine am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder eine dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe berechnet.
• Für die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochene Schaltung werden als Kenngrößen Verläufe eines Antriebsaggregat-Drehmoments und einer Trennkupplung-Drehmoments berechnet.
• Abhängig von mindestens einer der für die Lastabbauphase und/oder für die Getriebeverstellungsphase und/oder für die Lastaufbauphase berechneten Kenngrößen wird die jeweilige zugkraftunterbrochene Schaltung bewertet.
• Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine zugkraftunterbrochene Schaltung in mehrere Phasen, nämlich zumindest in die Lastabbauphase, die Getriebeverstellungsphase und die Lastaufbauphase zu untergliedern und für diese Phasen der zugkraftunterbrochenen Schaltung definierte Kenngrößen zu berechnen und auf Grundlage dieser Kenngrößen eine Schaltungsbewertung vorzunehmen. Hiermit können zugkraftunterbrochen Schaltungen genauer vorausberechnet und nachfolgend besser bewertet werden.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden für die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung der dem Ende der Lastabbauphase entsprechende Zeitpunkt und die am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder die dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechende Größe abhängig von einer Drehmomentvorgabe des Antriebsaggregats berechnet. Hiermit kann die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung besonders vorteilhaft vorausberechnet werden.
• Für die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung wird der dem Ende der Lastabbauphase entsprechende Zeitpunkt vorzugsweise abhängig von einem Gradienten des Antriebsaggregat-Drehmoments zu Beginn der Lastabbauphase und abhängig von einem Antriebsaggregat-Drehmoment zu Beginn der Lastabbauphase berechnet. Hiermit kann die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung besonders vorteilhaft vorausberechnet werden.
• Für die Lastabbauphase wird die am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder die dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechende Größe weiterhin abhängig von einer Übersetzung des Getriebes, abhängig von einem auf die Getriebeausgangswelle wirkenden Massenträgheitsmoment und abhängig von einem auf den Abtrieb wirkenden, vom Fahrwiderstand abhängigen Drehmoment berechnet. Hiermit kann die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung besonders vorteilhaft vorausberechnet werden.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden für die Getriebeverstellungsphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung der dem Ende der Getriebeverstellungsphase entsprechende Zeitpunkt, die am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder die dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechende Größe und die am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder die dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe abhängig von dem dem Ende der Lastabbauphase entsprechenden Zeitpunkt und abhängig von der am Ende der Lastabbauphase herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder abhängig von der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechenden Größe berechnet. Hiermit kann die Getriebeverstellungsphase besonders vorteilhaft vorausberechnet werden. Vorzugsweise werden hierbei auch von einer steuerungsseitig vorgegebenen Schaltdynamik abhängige Schaltzeiten des Getriebes berücksichtigt.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden für die Lastaufbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung die Verläufe des Antriebsaggregat-Drehmoments und des Trennkupplung-Drehmoments, insbesondere auch einer Antriebsaggregat-Drehzahl und einer Trennkupplung-Drehzahl, abhängig von dem dem Ende der Getriebeverstellungsphase entsprechenden Zeitpunkt, abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechenden Größe und abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschenden Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder der dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechenden Größe berechnet. Hiermit kann die Lastaufbauphase der auszuführenden, zugkraftunterbrochenen Schaltung besonders vorteilhaft vorausberechnet werden. Vorzugsweise wird hierbei auch ein steuerungsseitig vorgegebener Gadient des Momentaufbaus am Antriebsaggregat und bei abgasaufgeladenen Antriebsaggregaten ein Turbolader-Verhalten eines Abgasturboladers des Antriebsaggregats berücksichtigt.
• Das Steuergerät ist in Anspruch 9 definiert.
• Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
• 1 ein Modell eines Antriebstrangs eines Kraftfahrzeugs;
• 2 ein vereinfachtes Modell des Antriebstrangs der 1;
• 3 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der berechnungsseitigen Untergliederung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung in Phasen;
• 4 ein Signalflussdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe;
• 5 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung von Details einer Lastabbauphase einer zugkraftunterbrochenen Schaltung;
• 6 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung von Details einer Getriebeverstellungsphase einer zugkraftunterbrochenen Schaltung;
• 7 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung von Details einer Lastaufbauphase einer zugkraftunterbrochenen Schaltung; und
• 8 ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung von Details eines optional berücksichtigten Turbolader-Verhaltens.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung ist auch auf solche automatisierte Schaltgetriebe anwendbar, in welchen Schaltungen unter Aufrechterhaltung der Zugkraft ausgeführt werden können, und zwar in dem Fall, in welchem zur Getriebeschonung Zugkraftschaltungen durch zugkraftunterbrochene Schaltungen zu ersetzen sind.
• 1 zeigt ein Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs mit einem automatisierten Schaltgetriebe 1, welches zwischen ein Antriebsaggregat 2 und einen Abtrieb 3 geschaltet ist. Bei dem Antriebsaggregat 2 handelt es sich um einen Verbrennungsmotor. Zwischen das Antriebsaggregat 2 und das automatisierte Schaltgetriebe 1 ist eine Trennkupplung 4 geschaltet, bei welcher es sich um eine reibschlüssige Trennkupplung handelt. Bei geöffneter Trennkupplung 4 ist der Verbrennungsmotor 2, nämlich eine abtriebsseitige Welle 31 desselben, von einer Getriebeeingangswelle 5 des Getriebes 1 abgekoppelt. Bei geschlossener Trennkupplung 4 ist der Verbrennungsmotor 2 hingegen an die Getriebeeingangswelle 5 des Getriebes 1 angekoppelt. Eine Getriebeausgangswelle 6 des Getriebes 1 ist mit dem Abtrieb 3 gekoppelt, wobei im Ausführungsbeispiel der 1 dem Abtrieb 3 ein Achsgetriebe 7 zugeordnet ist.
• Der Verbrennungsmotor 2 stellt an seiner Welle 31 ein Antriebsaggregat-Drehmoment T_Mot und eine Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit ω_Mοt bereit. Die Trennkupplung 4 kann ein maximales Kupplungsmoment T_Cl übertragen. Falls das maximal übertragbare Kupplungsmoment T_Cl das anliegende Antriebsaggregat-Drehmoment T_Mot überschreitet, bildet sich an der Trennkupplung 4 eine Drehzahldifferenz aus. Hiervon sind das an der Getriebeeingangswelle 5 anliegende Drehmoment T_InShaft und die Winkelgeschwindigkeit ω_InShaft der Getriebeeingangswelle 5 abhängig.
• Auf die Getriebeausgangswelle 6 des Getriebes 1 wirkt das Massenträgheitsmoment J_red, welches von der Fahrzeugmasse abhängig ist. Auf das Achsgetriebe 7 wirkt ein Drehmoment Tw, welches aus dem Fahrwiderstand resultiert und auf die Antriebsräder 8 des Abtriebs wirkt, die sich mit der Winkelgeschwindigkeit ωw drehen. Die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 ist in 1 mit ω und die Winkelbeschleunigung der Getriebeausgangswelle 6 mit ω̇ angegeben.
• 2 zeigt eine Vereinfachung des Antriebsstrangmodells der 1, welches den nachfolgend beschriebenen Gleichungen zugrunde gelegt ist.
• Für den Antriebsstrang der 1, vereinfacht durch das Modell der 2, gelten folgende Gleichungen (1) bis (3): $$\dot{\omega }=\frac{{\text{i}}_{\text{G}}}{{\text{J}}_{\text{red}}}\cdot {\text{T}}_{\text{InShaft}}\left(\text{t}\right)+\mathrm{\alpha }+\mathrm{\beta }\cdot {\mathrm{\omega }}^2$$

  

  $$\mathrm{\alpha }=-\frac{{\text{i}}_{\text{HA}}}{{\text{r}}_{\text{dyn}}}\cdot \text{g}\cdot \left({\text{f}}_{\text{R}}\cdot \text{cos}\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{Steig}}\right)+\text{sin}\left({\mathrm{\alpha }}_{\text{Steig}}\right)\right)$$

  

  $$\mathrm{\beta }=-\frac{{\text{r}}_{\text{dyn}}\cdot {\mathrm{\rho }}_{\text{L}}\cdot {\text{c}}_{\text{w}}\cdot {\text{A}}_{\text{Fzg}}}{2\cdot {\text{m}}_{\text{Fzg}}\cdot {\text{i}}_{\text{HA}}}$$

  

  wobei

ω

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 ist,

ω̇

die Winkelbeschleunigung der Getriebeausgangswelle 6 ist,

iG

das Übersetzungsverhältnis des Schaltgetriebes 1 ist,

iHA

das Übersetzungsverhältnis des Achsgetriebes 7 ist,

Jred

das Massenträgheitsmoment an der Getriebeausgangswelle 6 ist,

TInShaft

das Moment an der Getriebeeingangswelle 5 ist,

mFzg

das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs ist,

rdyn

der dynamische Radius der Antriebsräder 8 ist,

g

die Erdbeschleunigung ist,

fR

der Rollwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs ist,

αSteig

die Steigung der Fahrbahn ist,

AFzg

die Stirnfläche des Kraftfahrzeugs ist,

cw

der Strömungswiderstandskoeffizient des Kraftfahrzeugs ist,

ρL

die Dichte der Luft ist.

• Unter der Annahme, dass während der Ausführung einer Schaltung ein konstanter Fahrwiderstand vorliegt bzw. eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 einen vernachlässigbaren Einfluss auf den Fahrwiderstand hat, kann für den Antriebsstrang der 1 und 2 folgende vereinfachte Gleichung (4) genutzt werden, wobei für α und β die obigen Gleichungen (2) und (3) gelten: $$\omega \left(t\right)={\omega }_0+\left(\alpha +\beta \cdot {\omega }_0^2\right)\cdot \left(t-t_0\right)=\frac{i_G}{J_{red}}\cdot {\displaystyle {\int }_{t_0}^t{T}_{inShaft}\left(t\right)\cdot dt}$$

  

  wobei

ω(t)

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 über der Zeit t ist,

ω0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt to zu Beginn der Berechnungsperiode ist.

• Unter der Annahme, dass kein Antriebsmoment an der Getriebeeingangswelle 5 anliegt, ergibt sich für den Antriebsstrang der 1 und 2 folgende vereinfachte Gleichung (5), wobei für α und β die obigen Gleichungen (2) und (3) gelten: $$\omega \left(t\right)=\sqrt{\frac{\alpha }{\beta }}\cdot \text{tan}\left[\text{arctan}\left(\sqrt{\frac{\beta }{\alpha }}\cdot {\omega }_0\right)+\sqrt{\alpha \cdot \beta }\cdot \left(t-t_0\right)\right]$$

  

  wobei

ω(t)

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 über der Zeit t ist,

ω0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt to zu Beginn der Berechnungsperiode ist.

• Um nun eine zugkraftunterbrochene Schaltung vorauszuberechnen, wird erfindungsgemäß die jeweilige zugkraftunterbrochene Schaltung in mindestens drei Schaltungsphasen untergliedert, nämlich in eine Lastabbauphase, eine Getriebeverstellungsphase und eine Lastaufbauphase.
• 3 zeigt über der Zeit t Verläufe von Drehmomenten T und Drehzahlen n, die sich bei der Ausführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung im Getriebe 1 ausbilden können, wobei zum Zeitpunkt t_1.0 die jeweilige zugkraftunterbrochene Schaltung beginnt und zum Zeitpunkt t_3.2 die jeweilige zugkraftunterbrochene Schaltung endet. In einer ersten Phase der zugkraftunterbrochenen Schaltung zwischen den Zeitpunkten t_1.0 und t_2.0, die nachfolgend als Lastabbauphase I bezeichnet wird, wird die Trennkupplung 4 geöffnet und das vom Verbrennungsmotor 2 bereitgestellte Antriebsaggregatmoment wird reduziert. In der nachfolgenden Phase zwischen den Zeitpunkten t_2.0 und t_3.0 erfolgt das Auslegen des Istgangs und das Einlegen des Zielgangs im Getriebe 1, wobei diese Schaltungsphase nachfolgend als Getriebeverstellungsphase II bezeichnet wird. An die Getriebeverstellungsphase II schließt sich beginnend zum Zeitpunkt t_3.0 bis zum Zeitpunkt t_3.2 eine weitere Schaltungsphase an, in der eine Drehzahlanpassung erfolgt, die Trennkupplung 4 geschlossen wird und das Antriebsaggregat-Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 aufgebaut wird, wobei diese Phase nachfolgend als Lastaufbauphase III bezeichnet wird.
• Der Signalverlauf 9 der 3 visualisiert ein vom Antriebsaggregat 2 an der Welle 31 bereitgestelltes Moment T_Mot, wobei der Signalverlauf 10 der 3 ein von der Trennkupplung 4 übertragbares Moment T_Cl zeigt. Der Signalverlauf 11 verdeutlicht eine Drehzahl n des Antriebsaggregats 2. Der Signalverlauf 12 zeigt einen Drehzahlverlauf n für den einzulegenden Zielgang, wobei 3 entnommen werden kann, dass die Lastaufbauphase III in zwei Teilphasen zerfällt, nämlich in eine durch die Zeitpunkte t_3.0 und t_3.1 definierte erste Teilphase, in welcher eine Drehzahlanpassung erfolgt, sowie in eine durch die Zeitpunkte t_3.1 und t_3.2 definierte zweite Teilphase, in welcher die Trennkupplung 4 geschlossen wird und Drehmoment am Antriebsaggregat 2 aufgebaut wird.
• Wie ausführt, wird zur Schaltungsberechnung die jeweilige zugkraftunterbrochene Schaltung in die Schaltungsphasen der Lastaufbauphase I, der Getriebeverstellungsphase II und der Lastaufbauphase III untergliedert, wobei für jede dieser drei Schaltungsphasen in den in 4 gezeigten Berechnungsmodulen 13, 14, 15 und 16 definierte Kenngrößen berechnet werden.
• Einem Berechnungsmodul 13 zur Vorausberechnung der Lastabbauphase I einer zugkraftunterbrochenen Schaltung werden dabei mehrere Eingangsgrößen bereitgestellt, nämlich als Eingangsgröße 17 der Istgang der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung, als Eingangsgröße 18 der Zielgang der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung, als Eingangsgröße 19 eine Drehzahl des Antriebsaggregats 2, als Eingangsgröße 20 ein Drehmoment des Antriebsaggregats 2 und als Eingangsgrö-ßen 21 Parameter des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel die Masse desselben, die Stirnfläche desselben, der Strömungswiderstandskoeffizient desselben, der Rollwiderstandsbeiwert desselben, die Steigung der Fahrbahn und dergleichen. Auf Grundlage dieser Eingangsgrößen 17, 18, 19, 20 und 21 werden im Berechnungsmodul 13 für die Lastabbauphase I definierte Kenngrößen 22 berechnet, die dem Modul 14, welches der Vorausberechnung der Getriebeverstellungsphase II dient, als Eingangsgrößen bereitgestellt werden, nämlich ein dem Ende der Lastabbauphase I entsprechender Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase I herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 entsprechende Größe.
• Als weitere Eingangsgröße für das Berechnungsmodul 13 zur Vorausberechnung der Lastabbauphase I stellt ein Modul 23 einer Getriebesteuerungseinrichtung, der ebenfalls die Eingangsgrößen 17, 18, 19, 20 und 21 bereitgestellt werden, als Ausgangsgröße 24 vorzugsweise einen Drehmomentgradienten des Antriebsaggregats 2 für die Lastabbauphase I und damit für das Berechnungsmodul 13 zur Berechnung der Lastabbauphase I bereit.
• Das Berechnungsmodul 14 für die Getriebeverstellungsphase II berechnet definierte Kenngrößen 28 für die Getriebeverstellungsphase II, nämlich auf Grundlage der Kenngrößen 22, die das Berechnungsmodul 13 für die Lastabbauphase I zuvor berechnet hat, sowie auf Grundlage einer weiteren Eingangsgröße 25, die ein Modul 26 einer Getriebesteuerungseinrichtung bereitstellt. Dem Modul 26 der Getriebesteuerungseinrichtung wird als Eingangsgröße 27 eine Ausgangsgröße des Moduls 23 bereitgestellt, nämlich eine steuerungsseitig vorgebeben Schaltdynamik, wobei das Modul 26 abhängig hiervon als Eingangsgröße 25 für das Berechnungsmodul 14 der Getriebeverstellungsphase II steuerungsseitige Schaltzeiten des Getriebes 1 ausgibt.
• Das Berechnungsmodul 14 für die Getriebeverstellungsphase II berechnet die Kenngrößen 28, die dem Berechnungsmodul 15 für die Lastaufbauphase III als Eingangsgrößen bereitgestellt werden. Das Berechnungsmodul 14 für die Getriebeverstellungsphase II berechnet als Kenngrößen 28 den dem Ende der Getriebeverstellungsphase entsprechenden Zeitpunkt, die am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder die dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 entsprechende Größe und die am Ende der Getriebeverstellungsphase an der Welle 31 herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder die dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe. Die vom Berechnungsmodul 14 für die Getriebeverstellungsphase II berechneten Kenngrößen 28 werden dem Berechnungsmodul 15 bereitgestellt, welches für die Lastaufbauphase III Kenngrößen 29 berechnet. Dabei wird dem Berechnungsmodul 15 als weitere Eingangsgröße 30 vom Modul 23 ein Drehmomentgradient des Antriebsaggregats 2 für den Lastaufbau vorgegeben.
• Das Berechnungsmodul 15 der Lastaufbauphase III berechnet als Kenngrößen 29 zumindest Verläufe des Antriebsaggregat-Drehmoments und des Trennkupplung-Drehmoments, insbesondere auch einer Antriebsaggregat-Drehzahl und einer Trennkupplung-Drehzahl. Sollte es sich bei dem Antriebsaggregat 2 um einen turboaufgeladenen Verbrennungsmotor handeln, so kann optional das Berechnungsmodul 16 genutzt werden, in welchem bei der Berechnung der Lastaufbauphase III weiterhin ein Turbolader-Verhalten berücksichtigt werden kann.
• Details der in den Berechnungsmodulen 13, 14, 15 und 16 für die Schaltungsphasen I, II und III der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung vorgenommenen Berechnungen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 5, 6, 7 und 8 beschrieben, wobei 5 die Lastabbauphase I und damit das Berechnungsmodul 13 betrifft, wobei 6 die Getriebeverstellungsphase II und damit das Berechnungsmodul 14 betrifft, wobei 7 die Lastaufbauphase III und damit das Berechnungsmodul 15 betrifft und wobei 8 Details des Turbolader-Verhaltens und damit das Berechnungsmodul 16 betrifft.
• Für die Lastabbauphase I gemäß 5 der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung werden als Kenngrößen 22 im Berechnungsmodul 13 zumindest ein dem Ende der Lastabbauphase I entsprechende Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase T herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 entsprechende Größe berechnet.
• Für die Lastabbauphase I der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung werden der dem Ende der Lastabbauphase I entsprechende Zeitpunkt und die am Ende der Lastabbauphase I herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder die dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe abhängig von einer Drehmomentvorgabe des Antriebsaggregats 2 berechnet, wobei es sich bei dieser Drehmomentvorgabe um die Ausgangsgröße 24 des Moduls 23 handelt, z.B. um den Drehmomentgradienten des Antriebsaggregats 2 für die Lastabbauphase I.
• Für die Lastabbauphase der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung wird der dem Ende der Lastabbauphase entsprechende Zeitpunkt vorzugsweise abhängig von einem Gradienten des Antriebsaggregat-Drehmoments zu Beginn der Lastabbauphase I und abhängig vom Antriebsaggregat-Drehmoment zu Beginn der Lastabbauphase I berechnet wird.
• Die Berechnung des dem Ende der Lastabbauphase I entsprechenden Zeitpunkts beruht vorzugsweise auf folgender Gleichung (6): $$t_{2.0}=\frac{-T_{Mot\mathrm{,1.0}}}{m_{1.0}}+t_{1.0}$$

  

  wobei

t1.0

der Zeitpunkt des Beginns der Lastabbauphase I ist,

t2.0

der Zeitpunkt des Endes der Lastabbauphase I ist,

TMot,1.0

das Antriebsaggregat-Drehmoment zu Beginn der Lastabbauphase I ist,

m1.0

der Gradient des Antriebsaggregat-Drehmoments zu Beginn der Lastabbauphase I ist.

• Für die Lastabbauphase I wird die am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder die dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 entsprechende Größe abhängig von einer Übersetzung des Getriebes 1, abhängig von einem auf die Getriebeausgangswelle 5 wirkenden Massenträgheitsmoment und abhängig von einem auf den Abtrieb 3 wirkenden, vom Fahrwiderstand abhängigen Drehmoment berechnet.
• Dabei wird die am Ende der Lastabbauphase I herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 vorzugsweise nach folgender Gleichung (7) analog Gleichung (4) berechnet: $${\omega }_{2.0}={\omega }_{1.0}+\left(\alpha +\beta \cdot {\omega }_{1.0}{}^2\right)\cdot \left(t-t_{1.0}\right)+\frac{i_G}{J_{red}}\cdot {\displaystyle {\int }_{t_{1.0}}^{t_{2.0}}{T}_{InShaft}\left(t\right)\cdot dt}$$

  

  wobei

ω1.0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_1.0 zu Beginn der Lastabbauphase I ist;

ω2.0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_2.0 zu Ende der Lastabbauphase I ist.

• Für α und β gelten die obigen Gleichungen (2) und (3).
• Es sei angemerkt, dass zwischen Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 und Drehzahl der Getriebeausgangswelle 6 folgender Zusammenhang (8) gilt: $${\omega }_{xy}=n_{xy}\cdot \frac{2\cdot \pi }{60\left[\frac{\text{s}}{\text{min}}\right]}$$

  
• Für die Getriebeverstellungsphase II der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung werden im Berechnungsmodul 14 der dem Ende der Getriebeverstellungsphase entsprechende Zeitpunkt, die am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder die dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe und die am Ende der Getriebeverstellungsphase herrschende Antriebsaggregat-Drehzahl oder die dieser Antriebsaggregat-Drehzahl entsprechende Größe abhängig von dem dem Ende der Lastabbauphase I entsprechenden Zeitpunkt und abhängig von der am Ende der Lastabbauphase herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle oder abhängig von der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle entsprechenden Größe berechnet.
• Als Eingangsgrößen des Berechnungsmoduls 14 für die Getriebeverstellungsphase II werden demnach die berechneten Kenngrößen 22 des Berechnungsmoduls 14 für die Lastabbauphase I benötigt, nämlich der Zeitpunkt t_2.0 des Endes der Lastabbauphase I und die Winkelgeschwindigkeit ω_2.0 der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_2.0 zu Ende der Lastabbauphase I.
• Der dem Ende der Getriebeverstellungsphase II entsprechende Zeitpunkt wird vorzugsweise nach folgenden Gleichungen (9) bis (11) berechnet: $$t_{3.0}=t_{2.0}+\Delta t_2$$

  

  $$\Delta t_2=\text{max}\left(\Delta t_{Mot},\Delta t_G\right)$$

  

  $$\Delta t_{Mot}=\frac{\left(i_{G_{Ziel}}-i_{G_{ist}}\right)\cdot {\omega }_{2.0}+\Delta n_{Mot,max}\cdot \frac{2\pi }{60}}{\frac{T_{Mot,loss}}{J_{Mot}}-i_{G_{Ziel}}\cdot \left(\alpha +\beta \cdot {\omega }_{2.0}{}^2\right)}$$

  

  wobei

t3.0

der Zeitpunkt des Endes der Getriebeverstellungsphase II ist,

t2.0

der Zeitpunkt des Endes der Lastabbauphase I ist,

iGist

der Istgang der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung ist,

iGZiel

der Zielgang der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung ist,

ΔnMot,max

die maximal zulässige Drehzahldifferenz zwischen Getriebeeingangswellendrehzahl und Antriebsaggregatdrehzahl ist,

JMot

das Massenträgheitsmoment des Antriebsaggregats ist,

max

eine Maximum-Auswahlfunktion ist.

• Für α und β gelten die obigen Gleichungen (2) und (3).
• Eine in Gleichung (10) berücksichtigte Getriebe-Umschaltdauer Δt_G ist maßgeblich vom Gangsprung der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung abhängt. Diese wird vom Modul 26 als Eingangsgröße 25 für das Berechnungsmodul 14 ausgegeben. Die Getriebe-Umschaltdauer Δt_G beruht auf statistisch ausgewerteten Daten aus Fahrzeug-Messungen. Es ist im Modul 26 vorzugsweise eine Tabelle hinterlegt, in der für jede realistische Istgang/Zielgang-Kombination eine durchschnittliche Getriebe-Umschaltdauer Δt_G hinterlegt ist.
• Ein in Gleichung (11) berücksichtigtes Verlustmoment T_Mot,loss wird als konstant angenommen und liegt zu Beginn der Berechnung steuerungsseitig vor.
• Die am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 wird vorzugsweise nach folgender Gleichung (12) analog Gleichung (5) berechnet: $${\omega }_{3.0}=\sqrt{\frac{\alpha }{\beta }}\cdot \text{tan}\left[\text{arctan}\left(\sqrt{\frac{\beta }{\alpha }}\cdot {\omega }_{2.0}\right)+\sqrt{\alpha \cdot \beta }\cdot \left(t_{3.0}-t_{2.0}\right)\right]$$

  

  wobei

ω3.0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_3.0 zu Ende der Getriebeverstellungsphase II ist;

ω2.0

die Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_2.0 zu Ende der Lastabbauphase I ist.

• Ferner wird für die Getriebeverstellungsphase II als Kenngröße 28 die am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder eine dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe berechnet. Unter der Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit ist die Winkelgeschwindigkeit der Welle 31 des Antriebsaggregats 2 zu verstehen.
• Für eine Zug-Hochschaltung wird die die am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit nach folgenden Gleichungen (13) bis (15) berechnet: $${\omega }_{Mot\mathrm{,3.0}}=\text{max}\left({\omega }_{Mot\mathrm{,3.0,}tmp},{\omega }_{Mot\mathrm{,3.0,}min}\right)$$

  

  $${\omega }_{Mot\mathrm{,3.0,}tmp}={\omega }_{Mot\mathrm{,2.0}}+\frac{T_{Mot,loss}}{J_{Mot}}\cdot \Delta t_2$$

  

  $${\omega }_{Mot\mathrm{,3.0,}min}=I_{G_{ist}}\cdot {\omega }_{3.0}+\Delta n_{Mot,min}\cdot \frac{2\pi }{60}$$

  

  wobei

ωMot,3.0

die Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t_3.0 zu Ende der Getriebeverstellungsphase II ist,

ωMot,2.0

die Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t_2.0 zu Ende der Lastabbauphase I ist,

TMot,loss

das Verlustmoment des Antriebsaggregats ist;

JMot

das Massenträgheitsmoment des Antriebsaggregats ist,

iGist

der Istgang der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung ist,

ΔnMot,min

die minimal zulässige Drehzahldifferenz zwischen Getriebeeingangswellendrehzahl und Antriebsaggregatdrehzahl ist,

max

eine Maximum-Auswahlfunktion ist.

• Für Δt₂ gilt die obige Gleichung (10).
• Für eine Zug-Rückschaltung wird die am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit nach folgender Gleichung (16) berechnet: $${\omega }_{Mot\mathrm{,3.0}}=i_{G_{ist}}\cdot {\omega }_{3.0}+\Delta n_{Mot,min}\cdot \frac{2\pi }{60}$$

  
• Für die nachfolgende Lastaufbauphase III der jeweiligen zugkraftunterbrochenen Schaltung werden im Berechnungsmodul 15 als Kenngrößen 29 ein Verlauf des Antriebsaggregat-Drehmoments und ein Verlauf des Trennkupplung-Drehmoments, insbesondere auch ein Verlauf Antriebsaggregat-Drehzahl und ein Verlauf Trennkupplung-Drehzahl, berechnet.
• Diese Berechnungen im Berechnungsmodul 15 sind abhängig von dem dem Ende der Getriebeverstellungsphase II entsprechenden Zeitpunkt, abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 oder der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle 6 entsprechenden Größe und abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase II herrschenden Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder der dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechenden Größe. Als Eingangsgrößen des Berechnungsmoduls 15 für die Lastaufbauphase III werden also die berechneten Kenngrößen 28 des Berechnungsmoduls 14 für die Getriebeverstellungsphase II benötigt, nämlich der Zeitpunkt t_3.0 des Endes der Getriebeverstellungsphase II, die Winkelgeschwindigkeit ω_3.0 der Getriebeausgangswelle 6 zum Zeitpunkt t_3.0 des Endes der Getriebeverstellungsphase II und die Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit ω_Mot,3.0 zum Zeitpunkt t_3.0 des Endes der Getriebeverstellungsphase II.
• Für die weitere Berechnung der Lastaufbauphase III wird die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle 5 des Getriebes ω_InShaft,3.0 berechnet, vorzugsweise mit nachfolgender Gleichung (17): $${\omega }_{InShaft\mathrm{,3.0}}=i_{G_{ist}}\cdot {\omega }_{3.0}$$

  
• Nachfolgend wird vorzugsweise zunächst der Drehmomentverlauf der Trennkupplung 4 berechnet, der gemäß 7 in mehrere Teilphasen eingeteilt wird. Die Teilphasen des Verlaufs des Drehmoments an der Trennkupplung werden nachfolgend beschrieben. Dabei basiert der Verlauf auf Ansteuergrößen, welche das Getriebesteuergerät in Abhängigkeit der gegebenen Fahrsituation vorgibt.
• In einer ersten Teilphase des Drehmomentverlaufs der Trennkupplung 4, die durch das Zeitintervall t_3.0 ≤ t ≤ t_3,Clstart definiert ist, wird zunächst eine Verzugszeit Δt_Cl der Trennkupplungsregelung berücksichtigt, die steuerungsseitig als Parameter vorliegt. Während dieser Verzugszeit zeigt das Kupplungsverhalten nahezu keine Reaktion auf eine Sollvorgabe des Getriebesteuergeräts. Somit ergibt sich der Zeitpunkt t_3,Clstart nach folgender Gleichung (18): $$t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}=t_{3.0}+\Delta t_{Cl}$$

  
• Während dieses Zeitraums knüpft der Drehmomentverlauf der Trennkupplung 4 an den Verlauf aus der Getriebeverstellungsphase II an und unterscheidet sich somit bei Zug-Hoch- und Zug-Rückschaltung entsprechend.
• Für eine Zug-Hochschaltung gilt nachfolgende Gleichung (19) für den Drehmomentverlauf an der Trennkupplung 4: $$T_{Cl,Ph3}\left(t\right)=\mathrm{0,}{t}_{3.0}\le t\le t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}$$

  
• Für eine Zug-Rückschaltung gilt nachfolgende Gleichung (20) für den Drehmomentverlauf an der Trennkupplung 4: $$T_{Cl,Ph3}\left(t\right)=\{\begin{array}{c}{m}_{Cl,Ph2}\cdot \left(t-t_{Cl\mathrm{,2.0}}\right),t_{3.0}\le t\le t_{Cl\mathrm{,2.1}}\\ T_{Cl,sync},{\text{ t}}_{Cl\mathrm{,2.1}}<t\le t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}\end{array}$$

  
• Für den Fall, dass bei der Zug-Rückschaltung das Ende der Getriebeverstellung t_3.0 bereits vor Erreichen des Synchronisiermoments T_Cl,sync zu Zeitpunkt t_Cl,2.1 erfolgt ist (t_3.0 < t_Cl,2.1), wird das Drehmoment der Trennkupplung entlang einer Rampe entsprechend fortgeführt. Ansonsten liegt konstant das Synchronisiermoment T_Cl,sync an.
• In einer nachfolgenden Teilphase des Drehmomentverlaufs der Trennkupplung 4, die durch das Zeitintervall t_3,Clstart < t ≤ t_3,Clmax definiert ist, wird die Bestimmung des weiteren Verlaufs des Drehmomentverlaufs der Trennkupplung 4 das Trennkupplungsmoment benötigt, welches zum Zeitpunkt t_3,Clstart vorherrscht. Es gilt hierfür folgende Gleichung (21): $$T_{\mathrm{3,}C{l}_{start}=T_{Cl,Ph3}}\left(t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}\right)$$

  
• Ausgehend vom Startmoment T_3,Clstart nimmt der Momentenverlauf der Trennkupplung 4 vorzugsweise die Gestalt eines Polynoms zweiten Grades an, welches zum Zeitpunkt t_3,Clstart den Startgradient m_Cl,Ph3,start besitzt.
• Die dazugehörigen Parameter werden dem Modul 23 zur Verfügung gestellt. Die Zuwachsrate des Gradienten beträgt l_Cl,Ph3. Des Weiteren ist die Steigung des Verlaufs auf den Maximalgradient m_Cl,Ph3,max begrenzt. Die genannten Größen liegen steuerungsseitig vor. Es handelt sich dabei um Ansteuerungsparameter der Trennkupplung 4. Der Zeitpunkt t_3,Clmax , an dem der maximale Gradient erreicht ist, kann nach folgender Gleichung (22) ermittelt werden: $$t_{\mathrm{3,}C{l}_{max}}=t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}+\frac{m_{Cl,Ph\mathrm{3,}max}-m_{Cl,Ph\mathrm{3,}start}}{l_{Cl,Ph3}}$$

  
• Somit gilt für Verlauf des Kupplungsmoments an der Trennkupplung 4 folgende Gleichung (23): $$T_{Cl,Ph3}\left(t\right)=T_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}+m_{Cl,Ph\mathrm{3,}start}\cdot \left(t-t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}\right)+\frac{1}{2}\cdot l_{Cl,Ph3}\cdot {\left(t-t_{\mathrm{3,}C{l}_{start}}\right)}^2$$

  
• In einer nachfolgenden Teilphase des Drehmomentverlaufs der Trennkupplung 4, die durch das Zeitintervall t_3,Clmax < t definiert ist, ist der Verlauf des Drehmoments an der Trennkupplung 4 durch den maximalen Drehmomentgradienten m_Cl,Ph3,max begrenzt, sodass sich ein linearer Verlauf des Drehmoments an der Trennkupplung 4 ergibt. Hierbei gelten folgende Gleichungen (24) und (25): $$T_{\mathrm{3,}C{l}_{max}}=T_{Cl,Ph3}\left(t_{\mathrm{3,}C{l}_{max}}\right)$$

  

  $$T_{Cl,Ph3}\left(t\right)=T_{\mathrm{3,}C{l}_{max}}+m_{Cl,Ph\mathrm{3,}max}\cdot \left(t-t_{\mathrm{3,}C{l}_{max}}\right)$$

  
• Sollte der Verbrennungsmotor 2 ein abgasaufgeladener Verbrennungsmotor sein, so wird im Berechnungsmodul 16 ein Turbolader-Verhalten gemäß 8 berücksichtigt.
• Das Turbolader-Verhalten beruht dabei vorzugsweise auf folgende Annahmen: Das Turbolader-Verhalten unterscheidet bei der Moment-Verfügbarkeit des Antriebsaggregats in Saug-Anteil und Turbolader-Anteil. Der Verbrennungsmotor kann das Saugmoment ohne Zeitverzögerung zur Verfügung stellen. Das Turbomoment weist PT1-Verhalten auf, dessen Zeitkonstante als drehzahlabhängige Kennlinie t_Mot,turbo(n) steuerungsseitig bekannt ist. Die Maximal-Moment- und die Saug-Kennlinie sind bekannt.
• Im rechten Schaubild der 8 ist ein Bereich 32 des Saugmoments und ein Bereich 33 des Turbomoments dargestellt, die zum einen durch eine drehzahlabhängige Saug-Kennlinie T_Mot,saug(n) und zum anderen durch eine maximale Antriebsaggregat -Drehmoment-Kennlinie T_Mot,max(n) abgegrenzt sind. Anhand dieser Kennlinien lässt sich das maximale Turboladermoment nach folgender Gleichung (26) berechnen: $$T_{Mot,turbo,max}\left(n\right)=T_{Mot,max}\left(n\right)-T_{Mot,saug}\left(n\right)$$

  
• Im linken Schaubild der 8 ist der zeitliche Verlauf des Antriebsaggregat-Drehmoments T_Mot(t) gezeigt, welches sich aus dem verfügbaren Saugmoments T_Mot,saug(n) und dem zeitabhängig verfügbaren Anteil des Turbomoments T_Mot,turbo(t,n) nach folgender Gleichung (27) zusammensetzt: $$T_{Mot}\left(t\right)=\text{max}\left(T_{Mot,saug}\left(n\right)+T_{Mot,turbo}\left(t,n\right),T_{Mot,req}\right)$$

  
• Mithilfe der max-Funktion wird das Antriebsaggregat-Drehmoment T_Mot(t) auf ein vom Fahrer vorgegebenes Fahrerwunschmoment T_Mot,req begrenzt.
• Der Momentanteil T_Mot,turbo (t, n) des Turboladers berechnet sich bei vorliegendem PT1-Verhalten mit folgender Differenzialgleichung (28): $${\dot{T}}_{Mot,turbo}=\frac{1}{t_{Mot,turbo}\left(n\right)}\cdot \left(T_{Mot,turbo,max}\left(n\right)-T_{Mot,turbo}\right)$$

  
• Die obige Differenzialgleichung (28) lässt sich mit Hilfe eines nummerischen An-satzes berechnen. An Stelle der Differenzialgleichung (28) ist eine Vorabberechnung des Momentanteils T_Mot,turbo (t,n) des Turboladers und die Hinterlegung in Form von Kennfeldern möglich.
• Abhängig von mindestens einer der für die Lastabbauphase und/oder für die Getriebeverstellungsphase und/oder für die Lastaufbauphase berechneten Kenngrößen 22, 28, 29 wird die Schaltung in einem Bewertungsmodul 34 bewertet. Nachdem die Berechnung von mehreren alternativen Gangsprüngen durchgeführt hat, soll die Bewertung des Bewertungsmoduls 34 anhand von Kriterien mindestens eine optimale Schaltung bestimmen.
• Dabei ist abhängig von der vorliegenden Fahrsituation und des Fahrerwunsches ein bestmöglicher Kompromiss zwischen dynamischem Fahrverhalten und Komfort zu erzielen. Beispielsweise ist auf einem ebenen, kurvenarmen Streckenabschnitt der Schwerpunkt mehr auf eine komfortable Schaltabstimmung zu setzen, während bei hügeligen, kurvenreichen Streckenabschnitten eher ein dynamisches Fahrverhalten erwünscht ist.
• Die Bewertung kann auf Basis eines oder mehrerer der folgenden Kriterien erfolgen: Dauer der Getriebeverstellung Δt₂; Dauer von Beginn des Schaltvorgangs t_1.0 bis zum Ende der Schlupfphase t_3.1; Dauer von Beginn des Schaltvorgangs t_1.0 bis der Fahrwiderstand überwunden ist t_3.2; Geschwindigkeitsverlust während eines Schaltvorgangs, beispielsweise während des Zeitraums [t_1.0 ... t_3.2]; Zugkraftreserve am Ende der Schlupfphase; Zugkraftreserve ab Überwindung des Fahrwiderstands; Kraftstoffverbrauch vor/nach/während der Schaltung; Schaltungskomfort, der durch Geräusche und Schwingen beeinflusst wird.
• Werden mehrere der obigen Bewertungskriterien genutzt, so werden dieselben vorzugsweise mit Punkten bewertet, z.B. von 1 für nicht ausreichend bis 5 für sehr gut.
• Nachdem die Kriterien mit Punkten bewertet wurden, findet vorzugsweise eine Gewichtung der Kriterien statt. Die Gewichtungsfaktoren werden zuvor an die vorliegende Fahrsituation und an den Fahrerwunsch angepasst.
• Durch Bilden der Summe aus allen gewichteten Kriterien lassen sich alle berechneten Schaltungen miteinander vergleichen. Vorzugsweise ist diejenige Schaltung die Beste, welche die höchste Summe an Punkten erzielt.
• Die Berechnung und Bewertung zugkraftunterbrochener Schaltungen erfolgt mit Hilfe eines geschlossenen Gleichungsansatzes ohne die Notwendigkeit von Iterationsverfahren. Über die Module 23, 36 wird das reale Steuergeräteverhalten mit abgebildet. Die Berechnung und Bewertung zugkraftunterbrochener Schaltungen ist daher einfach und genau. Die Schaltungshäufigkeit kann durch die Erfindung reduziert werden. Das Getriebe kann durch die Erfindung geschont werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe (1) eines Kraftfahrzeugs, dessen Getriebeeingangswelle (5) über eine Trennkupplung (4) an ein Antriebsaggregat (2) gekoppelt ist, und dessen Getriebeausgangswelle (6) an einen Abtrieb (3) gekoppelt ist, wobei Kenngrößen mehrerer ausführbarer Schaltungen berechnet und bewertet werden, und wobei nur solche Schaltungen steuerungsseitig zur Ausführung ausgewählt werden, deren Bewertung besser als ein vorgegebener Referenzwert ist oder deren Bewertung besser als die Bewertung anderer berechneter Schaltungen ist, mit zumindest folgenden Schritten: jede zu berechnende und zu bewertende Schaltung wird in mindestens drei Schaltungsphasen untergliedert, nämlich in eine Lastabbauphase (I), eine Getriebeverstellungsphase (II) und in eine Lastaufbauphase (III), für die Lastabbauphase (I) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechender Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase (I) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechende Größe berechnet, für die Getriebeverstellungsphase (II) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Getriebeverstellungsphase (II) entsprechender Zeitpunkt, eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe und eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder eine dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe berechnet, für die Lastaufbauphase (III) der jeweiligen Schaltung werden als Kenngrößen zumindest Verläufe eines Antriebsaggregat-Drehmoments und eines Trennkupplung-Drehmoments berechnet, abhängig von mindestens einer der für die Lastabbauphase (I) und/oder für die Getriebeverstellungsphase (II) und/oder für die Lastaufbauphase (III) berechneten Kenngrößen wird die jeweilige Schaltung bewertet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lastabbauphase (I) der jeweiligen Schaltung der dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechende Zeitpunkt und die am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder die der Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechende Größe abhängig von einer Drehmomentvorgabe des Antriebsaggregats berechnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lastabbauphase (I) der jeweiligen Schaltung der dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechende Zeitpunkt abhängig von einem Gradienten des Antriebsaggregat-Drehmoments zu Beginn der Lastabbauphase (I) und abhängig vom einer Antriebsaggregat-Drehmoment zu Beginn der Lastabbauphase (I) berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lastabbauphase (I) die am Ende der Lastabbauphase herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder die der Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechende Größe weiterhin abhängig von einer Übersetzung des Getriebes (1), abhängig von einem auf die Getriebeausgangswelle (6) wirkenden Massenträgheitsmoment und abhängig von einem auf den Abtrieb (3) wirkenden, vom Fahrwiderstand abhängigen Drehmoment berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Getriebeverstellungsphase (II) der jeweiligen Schaltung der dem Ende der Getriebeverstellungsphase (II) entsprechende Zeitpunkt, die am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder die dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe und die am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder die dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe abhängig von dem dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechenden Zeitpunkt und abhängig von der am Ende der Lastabbauphase (I) herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder abhängig von der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechenden Größe berechnet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei von einer steuerungsseitig vorgegebenen Schaltdynamik abhängige Schaltzeiten des Getriebes berücksichtigt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lastaufbauphase (III) der jeweiligen Schaltung die Verläufe des Antriebsaggregat-Drehmoments und/oder des Trennkupplung-Drehmoments abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschenden Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder der dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechenden Größe, abhängig von der am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschenden Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder der dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechenden Größe und abhängig von dem dem Ende der Getriebeverstellungsphase (II) entsprechenden Zeitpunkt berechnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei ein steuerungsseitig vorgegebener Gadient des Momentaufbaus am Antriebsaggregat und bei abgasaufgeladenen Antriebsaggregaten ein Turbolader-Verhalten eines Abgasturboladers des Antriebsaggregats berücksichtigt wird.
9. Steuergerät zur Schaltungssteuerung von zugkraftunterbrochenen Schaltungen in einem automatisierten Schaltgetriebe (1) eines Kraftfahrzeugs, dessen Getriebeeingangswelle (5) über eine Trennkupplung (4) an ein Antriebsaggregat (2) gekoppelt ist, und dessen Getriebeausgangswelle (6) an einen Abtrieb (3) gekoppelt ist, wobei das Steuergerät Kenngrößen mehrerer ausführbarer Schaltungen berechnet und bewertet und nur solche Schaltungen steuerungsseitig zur Ausführung ausgewählt, deren Bewertung besser als ein vorgegebener Referenzwert ist oder deren Bewertung besser als die Bewertung anderer berechneter Schaltungen ist, mit: einem Berechnungsmodul (13) für eine Lastabbauphase (I) der jeweiligen Schaltung, welches als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Lastabbauphase (I) entsprechender Zeitpunkt und eine am Ende der Lastabbauphase (I) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) entsprechende Größe berechnet, einem Berechnungsmodul (14) für eine Getriebeverstellungsphase (II) der jeweiligen Schaltung, welches als Kenngrößen zumindest ein dem Ende der Getriebeverstellungsphase (II) entsprechender Zeitpunkt, eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle (6) oder eine dieser Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe und eine am Ende der Getriebeverstellungsphase (II) herrschende Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit oder eine dieser Antriebsaggregat-Winkelgeschwindigkeit entsprechende Größe berechnet, einem Berechnungsmodul (15, 16) für eine Lastaufbauphase (III) der jeweiligen Schaltung, welches als Kenngrößen zumindest Verläufe eines Antriebsaggregat-Drehmoments und eines Trennkupplung-Drehmoments berechnet, einem Bewertungsmodul (34), welches abhängig von mindestens einer der für die Lastabbauphase (I) und/oder für die Getriebeverstellungsphase (II) und/oder für die Lastaufbauphase (III) berechneten Kenngrößen die jeweilige Schaltung bewertet.
10. Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnungsmodul (13) für die Lastabbauphase (I) Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4 aufweist, das Berechnungsmodul (14) für die Getriebeverstellungsphase (II) Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 6 aufweist, das Berechnungsmodul (15, 16) für die Lastaufbauphase (III) Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 8 aufweist.

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