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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung eines Schaltgetriebes zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
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Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, der einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe und ein Antriebsrad umfasst. Im Schaltgetriebe können unterschiedliche Gangstufen eingelegt werden, um eine Drehzahl des Antriebsmotors an eine Drehzahl des Antriebsrads anzupassen. Das Schaltgetriebe umfasst mehrere Radsätze, die mittels Schaltelementen unterschiedlich konfiguriert und kombiniert werden können. Eine Steuervorrichtung steuert die Schaltelemente und bestimmt so, welche Gangstufe eingelegt ist, also welche Untersetzung (oder Übersetzung) zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Getriebes liegt, und mittels welcher Radsätze in welcher Konfiguration die Untersetzung erzielt wird. Beim Wechsel von einer Gangstufe in eine andere muss üblicherweise wenigstens ein Schaltelement geöffnet und ein anderes geschlossen werden, um einen möglichst ruckarmen Übergang zu schaffen.
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Das Öffnen und Schließen der Schaltelemente erfolgt üblicherweise nach einem Steuerverlauf, der vor dem Durchführen der Steuerung bestimmt und dann statisch umgesetzt wird. Diese Vorgehensweise ist auch als geregelte Lastschaltung (GLS) bekannt. Unter bestimmten Umständen kann im Rahmen eines Gangstufenwechsels eine Abweichung zwischen dem vorbestimmten Steuerverlauf und dem sich einstellenden Schließgrad eines gesteuerten Schaltelements so groß werden, dass kein komfortabler Gangstufenwechsel durchgeführt werden kann. Solche Umstände können beispielsweise bei einer stark gebremsten Ausrollschaltung oder bei einem Lastwechsel zwischen Zug- und Schublast während der Schaltphase vorliegen.
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Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zum Wechsel einer in einem Schaltgetriebe eingelegten Gangstufe bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Schaltgetriebes mit einer Eingangswelle, einem ersten und einem zweiten proportional steuerbaren Schaltelement umfasst Schritte des Öffnens des ersten Schaltelements nach einem ersten Steuerverlauf und des Schließens des zweiten Schaltelements des Schaltgetriebes nach einem zweiten Steuerverlauf, wobei folgende Schritte zyklisch während des Öffnens bzw. Schließens durchgeführt werden: Bestimmen eines Unterschieds zwischen der Drehzahl der Eingangswelle und einer Drehzahl, welche die Eingangswelle bei vollständig geschlossenem zweitem Schaltelement annimmt; Bestimmen eines Gradienten des Unterschieds; und Anpassen des ersten Steuerverlaufs auf der Basis des Gradienten und/oder des Unterschieds.
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Im Gegensatz zu bestehenden Ansätzen kann so eine zyklische Anpassung an eine Steuer- bzw. Regelabweichung durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt die Anpassung periodisch mit einer vorbestimmten Periode oder Zyklusdauer, die beispielsweise einige ms oder einige 10 ms betragen kann. Eine bestehende Steuerung, die von einem einmal festgelegten und sich während des Gangstufenwechsels nicht verändernden Steuerverlauf ausgeht, kann so auf einfache und effektive Weise um dynamische Eigenschaften erweitert werden, sodass effektiv eine dynamische Regelung durchgeführt werden kann. Bevorzugt werden auf der Basis des Gradienten und/oder des Unterschieds die Steuerverläufe für beide Schaltelemente angepasst.
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Der Steuerverlauf kann insbesondere dann angepasst werden, wenn sich eine Vorgabe für eine Schleifzeit eines der Schaltelemente ändert. Die Schleifzeit bezeichnet diejenige Zeit, über die sich eines der Schaltelemente in Schlupf, also weder in vollständig geöffnetem noch in vollständig geschlossenem Zustand befindet. Erfolgt beispielsweise eine Rückschaltung von einer hohen in eine niedrigere Gangstufe, während die Abtriebswelle abgebremst wird, so kann die Schleifzeit bei einer Änderung der Bremskraft an der Abtriebswelle angepasst werden. Bei einem Kraftfahrzeug kann dies einer Rückschaltung während einer Bremsung entsprechen, wobei die Geschwindigkeit der Rückschaltung verringert wird, wenn die Bremsung schwächer wird. Durch das Anpassen des Steuerverlaufs bei Änderung der vorgegebenen Schleifzeit kann die Ansteuerung der Schaltelemente verbessert einem Drehzahlgradienten der Ausgangswelle angepasst werden.
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Das Bestimmen des Unterschieds kann ausgesetzt werden, wenn der Gradient an einem vorbestimmten Punkt in der Schaltphase nicht erreicht wurde. In diesem Fall kann ein zuvor bestimmter Gradient weiter zur Steuerung des Schaltelemente verwendet werden. Einer bestehenden Steuerung auf den auf der Basis des Gradienten bestimmten Zielwerts kann so Gelegenheit gegeben werden, ihr Steuerverhalten auf eine bestehende Abweichung anzupassen. Einer Schwingungsneigung der Regelung kann so vorgebeugt werden.
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Eine Abweichung von einer vorgegebenen Schleifzeit kann bestimmt werden, wenn die Schleifzeit um mehr als einen vorbestimmten Betrag von einer vorgegebenen Schleifzeit abweicht. Für eine positive und eine negative Abweichung können unterschiedliche Beträge vorbestimmt werden. Dadurch können Warn- oder Fehlerschwellen außerhalb der Umsetzung der vorgegebenen Steuerwerte verwendet werden. Die Bereitstellung der Steuerwerte kann so verbessert unabhängig von ihrer Umsetzung realisiert werden.
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Ein Schaltgetriebe umfasst eine Eingangswelle, ein erstes und ein zweites proportional steuerbares Schaltelement. Eine Vorrichtung zur Steuerung des Schaltgetriebes umfasst eine erste Schnittstelle zur Verbindung mit dem ersten Schaltelement, eine zweite Schnittstelle zur Verbindung mit einem zweiten Schaltelement und eine Verarbeitungseinrichtung umfasst. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, das erste Schaltelement nach einem ersten Steuerverlauf zu öffnen und das zweite Schaltelement des Schaltgetriebes nach einem zweiten Steuerverlauf zu schließen, und ferner dazu, folgende Schritte zyklisch während des Öffnens bzw. Schließens durchzuführen: Bestimmen eines Unterschieds zwischen der Drehzahl der Eingangswelle und einer Drehzahl, welche die Eingangswelle bei vollständig geschlossenem zweitem Schaltelement annimmt; Bestimmen eines Gradienten des Unterschieds; und Anpassen des Steuerverlaufs auf der Basis des Gradienten und/oder des Unterschieds.
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Die Vorrichtung kann zum Durchführen des hierin beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Vorteile oder Merkmale des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein Schaltgetriebe, beispielsweise zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Schaltgetriebes;
- 3 exemplarische Verläufe an einem Schaltgetriebe während des Wechsels einer eingelegten Gangstufe; und
- 4 weitere beispielhafte Verläufe
darstellt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Schaltgetriebes 100, welches als mehrstufiges Planetengetriebe ausgeführt ist. Ein Wechsel einer im Schaltgetriebe 100 eingelegten Gangstufe ist bevorzugt hydraulisch steuerbar. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf das dargestellte Schaltgetriebe 100 beschrieben, kann jedoch auch an anderen Getriebetypen eingesetzt werden, welche ein gesteuertes Ein- oder Auslegen einer Gangstufe erlauben.
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Das Schaltgetriebe 100 ist exemplarisch als 9-Gang Getriebe mit Rückwärtsgang ausgelegt und kann bevorzugt in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Das Schaltgetriebe 100 umfasst vier Radsätze RS1 bis RS4, die jeweils als Umlaufrädergetriebe realisiert sein können, insbesondere in Form von Planetengetrieben. Eine Eingangswelle 105 ist zur Verbindung mit einem Antriebsmotor eingerichtet. Optional ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 110 zwischen dem Antriebsmotor und der Eingangswelle 105 vorgesehen. Der Drehmomentwandler 110 kann mit dem Schaltgetriebe 100 integriert aufgebaut oder von ihm umfasst sein. Eine Ausgangswelle 115 des Schaltgetriebes 100 ist bevorzugt zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs eingerichtet.
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Der hydrodynamische Drehmomentwandler 110 umfasst eine Eingangsseite 110.1, die eine Pumpe 110.2 antreibt, und eine Ausgangsseite 110.3, die von einer Turbine 110.4 angetrieben wird. Die Kopplung erfolgt mittels eines Fluids 110.5, welches zwischen der Pumpe 110.2 und der Turbine 110.4 strömt. Bevorzugt ist ein Leitrad 110.6 vorgesehen, um den Fluidstrom zu leiten und gegebenenfalls zu steuern. Der Drehmomentwandler 110 ist insbesondere als Anfahrkupplung vorgesehen und kann in Abhängigkeit eines Schlupfs zwischen der Eingangsseite 110.1 und der Ausgangsseite 110.3 eine Drehmomentüberhöhung bewirken. Mit der Ausgangsseite 110.3 kann ein Schwingungsdämpfer 110.7 verbunden sein, um Torsionsschwingungen im Drehmomentpfad zu verringern. Der Schwingungsdämpfer 110.7 kann auch vorgesehen sein, wenn der Drehmomentwandler 110 entfällt. Üblicherweise ist eine Überbrückungskupplung 110.8 vorgesehen, um insbesondere bei höheren Drehzahlen, also nach einem Anfahren, den Drehzahlunterschied zwischen der Eingangsseite 110.1 und der Ausgangsseite 110.3 auf null festzulegen und so Strömungsverluste im Drehmomentwandler 110 zu minimieren.
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Die Radsätze RS1 bis RS4 sind beispielhaft in der gezeigten Weise miteinander verschaltet. Jeder Radsatz umfasst drei Elemente, die mittels Verzahnungen ineinander eingreifen. Das radial innerste Element wird auch Sonnenrad, das äußerste Hohlrad und das dazwischen liegende Planetenrad genannt. Das Planetenrad ist drehbar gegenüber einem Planetenradträger gelagert, der seinerseits um die gleiche Drehachse wie das Sonnenrad und das Hohlrad drehbar gelagert ist. In der Darstellung von 1 verläuft die Drehachse (nicht dargestellt) horizontal entlang der Eingangswelle 105. Achsensymmetrisch unterhalb der Drehachse liegende Teile der Radsätze RS1 bis RS4 sowie ihrer Wellen sind nicht dargestellt. Ist eines von dem Sonnenrad, dem Planetenradträger und dem Hohlrad festgelegt, insbesondere indem es gegenüber einem Getriebegehäuse 120 abgebremst ist, so können die anderen beiden Einrichtungen zum Ein- und Auskoppeln von Drehmoment verwendet werden, wobei eine vorbestimmte Über- oder Untersetzung erreicht wird.
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Zur Steuerung eines Drehmomentflusses durch die Radsätze RS1 bis RS4 stehen in der dargestellten Ausführungsform insgesamt sechs Schaltelemente A bis F zur Verfügung, die jeweils dazu angesteuert werden können, zu öffnen oder zu schließen. Die Schaltelemente C und D wirken jeweils zwischen einem drehbaren Element und dem Getriebegehäuse 120 und werden auch Bremsen genannt. Die Schaltelemente A, B, E und F wirken jeweils zwischen zwei drehbaren Elementen und werden auch Kupplungen genannt. Zumindest eines der Schaltelemente A bis F ist bevorzugt dazu eingerichtet, einen Drehmomentschluss zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung proportional steuerbar trennen bzw. herstellen zu können. Dazu können Reibelemente vorgesehen sein, die axial aneinander gepresst werden, um einen variablen Reibschluss herzustellen. Eine axiale Anpresskraft kann insbesondere hydraulisch bewirkt werden, wozu beispielsweise ein elektronischer Drucksteller einen hydraulischen Steuerdruck entsprechend einem Steuersignal einstellen kann, um den Grad der Drehmomentübertragung zu steuern.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind zumindest die Schaltelemente
B bis
E in ihrem Übertragungsverhalten proportional steuerbar. Insbesondere die Schaltelemente
A und
F können auch als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein, die lediglich vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen sein können. Die folgende Tabelle gibt eine exemplarische Schaltmatrix an. Für jede Gangstufe sind Schaltelemente
A bis
F, die zum Einlegen der Gangstufe geschlossen sein müssen, mit einem Punkt markiert, die anderen Schaltelemente
A bis
F müssen geöffnet sein.
| Gangstufe | C | D | B | E | F | A |
| 1 | | • | | | • | • |
| 2 | • | | | | • | • |
| 3 | | | • | | • | • |
| 4 | | | | • | • | • |
| 5 | | | • | • | | • |
| 6 | • | | | • | | • |
| 7 | | • | | • | | • |
| 8 | • | • | | • | | |
| 9 | | • | • | • | | |
| R | | • | • | | • | |
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Ein Übergang von einer eingelegten Gangstufe zu einer anderen erfordert das Öffnen wenigstens eines geschlossenen Schaltelements A bis F und das Schließen wenigstens eines geöffneten Schaltelements A bis F.
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Ist beispielsweise im Schaltgetriebe 100 die zweite Gangstufe eingelegt, so wird Drehmoment von der Eingangswelle 105 über das Schaltelement A an das Hohlrad des ersten Radsatzes RS1 geleitet. Dessen Sonnenrad ist über das Schaltelement C mit dem Gehäuse 120 verbunden. Das Schaltelement D ist geöffnet, sodass der zweite Radsatz RS2 kein Drehmoment umsetzt. Das vom ersten Radsatz RS1 an dessen Planetenradträger bereitgestellte Drehmoment wird an das Hohlrad des dritten Radsatzes RS3 geleitet. Sonnenräder des dritten Radsatzes RS3 und des vierten Radsatzes RS4 sind über das Schaltelement F mit dem Gehäuse 120 verbunden. Vom Planetenradträger des dritten Radsatzes RS3 wird Drehmoment ins Hohlrad des vierten Radsatzes RS4 eingekoppelt. Vom Planetenradträger des vierten Radsatzes RS4 wird die Ausgangswelle 115 angetrieben.
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Um nun die dritte Gangstufe einzulegen, werden das Schaltelement B geschlossen und das Schaltelement A geöffnet. Die Funktionen der Radsätze RS2 bis RS4 bleiben unverändert. Wie in der zweiten Gangstufe wird der erste Radsatz RS1 über das Hohlrad angetrieben und Drehmoment wird über den Planetenradträger bereitgestellt. Allerdings ist nun das Sonnenrad über die Schaltelemente A und B mit dem Hohlrad verbunden, sodass die Untersetzung des ersten Radsatzes RS1 auf eins festgelegt ist.
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Um einen hohen Schaltkomfort oder eine hohe Schaltgeschwindigkeit zu gewährleisten müssen die Zustandsänderungen an den Schaltelementen A bis F genau aufeinander abgestimmt sein. Üblicherweise sind während eines Schaltstufenwechsels kurzzeitig zwei Schaltstufen gleichzeitig eingelegt und übertragen Drehmoment, wobei sich wenigstens eines der Schaltelemente A bis F im Schlupf befindet.
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Eine Steuervorrichtung 125 ist dazu eingerichtet, die Schaltelemente A bis F passend zu öffnen bzw. zu schließen und so eine gewünschte Gangstufe im Schaltgetriebe 100 einzulegen. Die Schaltelemente A bis F werden üblicherweise hydraulisch betätigt, wobei eine Öffnungs- oder Schließkraft bzw. eine Öffnungs- oder Schließstellung eines Schaltelements A bis F von einem anliegenden hydraulischen Druck abhängig ist. Zur Steuerung des hydraulischen Drucks ist üblicherweise jedem Schaltelement A bis F ein elektronischer Drucksteller zugeordnet. Ein Drucksteller setzt ein vorgegebenes, üblicherweise elektrisches Signal in einen korrespondierenden hydraulischen Druck um und kann nach Art eines Proportional-, Regel- oder Servoventils arbeiten. Die Steuervorrichtung 125 arbeitet bevorzugt elektrisch und kann einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen. Ein an einen elektronischen Drucksteller bereitgestelltes Signal kann als pulsweitenmoduliertes Signal (PWM) vorliegen.
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Die Steuervorrichtung 125 bestimmt einzustellende Steuersignale für die Schaltelemente A bis F üblicherweise bezüglich eines Ereignisses, der Zeit oder eines Getriebeparameters, der mittels eines geeigneten Sensors abgetastet werden kann. Getriebeparameter können beispielsweise Drehzahlen an unterschiedlichen Stellen des Schaltgetriebes 100, einen hydraulischen Druck, ein bereitstehendes oder zu übermittelndes Drehmoment, eine Temperatur oder eine Stellung eines Schaltelements A bis F umfassen. Ein Ereignis kann aus einem oder einer Kombination mehrerer abgetasteter Parameter abgeleitet werden. Beispielsweise kann das Verlassen eines Synchronisationspunkts bestimmt werden, wenn sich an einem Schaltelement A bis F ein Schlupf einstellt und die Reibelemente unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Das Verlassen des Synchronisationspunkts kann auch anhand eines Verhältnisses von Drehzahlen der Eingangswelle 105 zur Ausgangswelle 110 bestimmt werden. Stimmt das Verhältnis nicht mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis einer Gangstufe überein, ist der Synchronisationspunkt dieser Gangstufe nicht eingenommen. Ein Ereignis kann auch bezüglich eines externen Parameters bestimmt werden, beispielsweise wenn ein Signal über einen geänderten Fahrerwunsch, einen geänderten Betrieb des Antriebsmotors oder eine Veränderung im Antriebsstrang zwischen der Ausgangswelle 115 und einem Antriebsrad erfasst wird.
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Die Verarbeitungseinrichtung 125 kann den für ein Schaltelement A bis F einzustellenden hydraulischen Steuerdruck in Form eines zeitlichen Verlaufs vorgeben, der auch Steuerverlauf oder Gradient genannt wird. Für einen vorbestimmten Ablauf im Schaltgetriebe 100, beispielsweise dem Wechsel von der dritten in die zweite Gangstufe, werden üblicherweise mehrere, aufeinander abgestimmte Verläufe für die Schaltelemente A bis F bestimmt und bereitgestellt. Ein Wechsel der Gangstufe kann eine Zeit von ca. ¼ Sekunde oder weniger erfordern, unter bestimmten Voraussetzungen aber auch über eine längere Zeit ausgedehnt werden. Ein Steuerverlauf kann sich aus mehreren Anteilen zusammensetzen, die additiv miteinander kombiniert werden können. Ein Anteil kann abschnittweise oder vollständig statisch sein, wenn er nur von der Zeit und nicht von einem Ereignis oder einem Parameter abhängig ist. Ein Anteil kann auch dynamisch sein, wenn eine Abhängigkeit von einem Ereignis oder Parameter besteht. In diesem Fall kann der Steuerverlauf bestimmt oder verändert werden, während er bereits zur Steuerung eines Schaltelements A bis F verwendet wird. Beispielsweise kann ein erster Anteil die gewünschte Funktionalität in erster Näherung sicherstellen, ein zweiter Anteil kann eine Verfeinerung, etwa zur Komforterhöhung, darstellen und ein dritter Anteil kann eine weitere Optimierung in einem Sonderfall realisieren, beispielsweise beim Herunterschalten bei gebremstem Antriebsrad.
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Um den Wechsel der eingelegten Gangstufe zu unterstützen kann auch eine Anforderung an den mit der Antriebswelle 105 verbunden Antriebsmotor gesendet werden, das von ihm bereitgestellte Drehmoment auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Schaltgetriebes 100. Das Verfahren 200 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Steuervorrichtung 125 eingerichtet und kann als Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Steuerung des Schaltgetriebes 100 vorliegen.
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Das Verfahren 200 beginnt in einem Schritt 205. Auf ein vorbestimmtes Ereignis wird ein Wechsel einer im Schaltgetriebe 100 eingelegten Gangstufe angefordert. In einem Schritt 210 können am Wechsel beteiligte Schaltelemente A bis F bzw. jeweils zugeordnete Drucksteller bestimmt werden. Üblicherweise muss nur ein Schaltelement A bis F geöffnet und nur ein anderes geschlossen werden, es können jedoch auch mehrere Schaltelemente A bis F am Schaltstufenwechsel beteiligt sein.
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Anschließend wird in einem Schritt 215 ein erster Steuerverlauf für ein zu öffnendes Schaltelement A bis F bestimmt und das Schaltelement A bis F wird entsprechend dem bestimmten ersten Steuerverlauf angesteuert. Dabei können mehrere zeitabhängige Anteile bestimmt werden, die additiv zum ersten Verlauf zusammengesetzt werden können. Üblicherweise ist wenigstens einer der Anteile von wenigstens einem Parameter oder Ereignis während des Schritts 215 abhängig, sodass der erste Steuerverlauf während des Ansteuerns des Schaltelements A bis F bestimmt oder verändert werden kann. In entsprechender Weise wird in einem Schritt 220 ein zweiter Steuerverlauf für ein zu schließendes Schaltelement A bis F bestimmt und das Schaltelement A bis F wird entsprechend dem bestimmten zweiten Steuerverlauf angesteuert. Die beiden Schritte 215 und 220 können einander beeinflussen, beispielsweise indem ein Ereignis, das durch das Öffnen eines Schaltelements A bis F im Schritt 220 ausgelöst wird, das Bestimmen des ersten Verlaufs im Schritt 215 verändert.
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Sobald die Steuerverläufe vollständig bestimmt und angesteuert wurden, sodass die vorbestimmten Schaltelemente A bis F vollständig geöffnet bzw. geschlossen sind, ist der Gangstufenwechsel abgeschlossen und das Verfahren 200 kann in einem Schritt 225 enden.
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Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Schaltverläufe für das erste und das zweite Schaltelement A bis F zu Beginn der Schritte 215, 220 bestimmt und während des Ausführens der Schritte 215, 220 in einem Schritt 230 zyklisch erneuert wird. Der Schritt 230 kann nebenläufig zum restlichen Verfahren 200 ausgeführt werden und eine Zielvorgabe einer bekannten Steuerung dynamisch anpassen.
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Insbesondere wird vorgeschlagen, dass im Rahmen des Schritts 230 ein Unterschied nd_syn_soll zwischen der Drehzahl der Eingangswelle 105 und einer Synchronisationsdrehzahl einer einzulegenden Gangstufe bestimmt wird. Die Synchronisationsdrehzahl ist erreicht, wenn ein Verhältnis zwischen der Drehzahl der Eingangswelle 105 zur Drehzahl der Ausgangswelle 110 des Schaltgetriebes 100 dem Untersetzungsverhältnis der einzulegenden Gangstufe entspricht, also der Gangstufe, die eingelegt ist, wenn das zweite Schaltelement A bis F vollständig geschlossen ist. Anders ausgedrückt kann die Synchronisationsdrehzahl auf der Basis der vorbestimmten Untersetzung der einzulegenden Gangstufe und der Drehzahl der Ausgangswelle 110 bestimmt werden.
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Der Unterschied der Drehzahlen kann nach der Zeit abgeleitet werden, um einen Gradienten w_ngdsyn_gls des Unterschieds zu bestimmen. Der Steuerverlauf kann dann auf der Basis des Gradienten angepasst werden. Insbesondere kann ein neuer Steuerwert w_ngdsyn_gls - ng_tgls vorgegeben werden.
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Im Schritt 230 können noch bestimmte Rahmenbedingungen überprüft werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob ein vorbestimmter Gradient um mehr als einen vorbestimmten Betrag verfehlt wurde. Eine positive und eine negative Abweichung können bezüglich separater Beträge bestimmt werden. Weiter kann bestimmt werden, ob eine Schleifzeit w_tsgls des Schaltelements A bis F einer vorbestimmten Schleifzeit entspricht oder nicht. Die Schleifzeit gibt ein zeitliches Intervall an, in welchem sich das Schaltelement A bis F in Schlupf befindet bzw. befinden soll. Bei einem raschen Gangstufenwechsel, beispielsweise beim starken Beschleunigen der Ausgangswelle 110, kann die Schleifzeit gering sein, während sie beispielsweise beim langsamen Verzögern der Ausgangswelle 110 länger sein kann. Eine übliche Schleifzeit kann im Bereich von ca. 400 - 800 ms liegen.
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Sollte ein vorbestimmter Gradient an einem vorbestimmten Punkt des Schaltstufenwechsels um mehr als einen vorbestimmten Betrag verfehlt werden, so kann die Neubestimmung bzw. Aktualisierung des Steuerverlaufs ausgesetzt werden. Der zuletzt vorgegebene Steuerverlauf kann dann für eine vorbestimmte Zeit oder eine vorbestimmte Anzahl Iterationen des Schritts 230 aufrechterhalten werden.
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Seitens der Schritte 215 oder 220 kann eine Faktorisierung eines Regelparameters in Abhängigkeit einer Regelabweichung eingeführt werden, um mittelfristig die Sollwertgradientenkorrektur ablösen zu können. Anders ausgedrückt kann das Maß einer Abweichung eines Regelparameters von seinem Sollwert einen Faktor bestimmen, mit dem die Abweichung zu minimieren versucht wird.
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3 zeigt exemplarische Verläufe 300 von Parametern an einem Schaltgetriebe 100. In einem linken Bereich sind zeitliche Verläufe graphisch dargestellt, in einem rechten Bereich sind absolute Werte von Größen am Schaltgetriebe 100 zu einem ersten Zeitpunkt 305 und zu einem zweiten Zeitpunkt 310 numerisch angegeben. Die dargestellten Werte wurden an einem realen, beispielhaften Schaltgetriebe 100 bei einer ebenfalls beispielhaften Hochschaltung von einer zweiten in eine dritte Gangstufe bei gleichzeitiger Lastrücknahme bestimmt.
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Als Verläufe eingezeichnet sind eine Ist-Drehzahl 315 der Eingangswelle 105, eine Soll-Schleifzeit 320, ein Steuerverlauf 325 für einen Aktuator eines Schaltelements A bis F, ein gemessener Gradient 325 einer Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl der Eingangswelle 105 und der Synchrondrehzahl für die einzulegende Gangstufe, ferner ein Gradient 330 einer Differenzdrehzahl, die aus nd_syn_soll abgeleitet ist, und eine Solldrehzahl 335. Zusätzlich sind eine DKI 340, ein übertragenes Moment 345 und eine Ist-Differenzdrehzahl 350 zur Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe angegeben.
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In einem unteren Bereich von 3 sind beispielhafte zeitabhängige Zustände bzw. Bedingungen eingetragen. Eine erste Bedingung 355 zeigt durch ein hohes Potential an, dass die Differenzdrehzahl im Schritt 230 bestimmt wird, oder durch ein niedriges Potential, dass keine neue Bestimmung stattfindet. Eine zweite Bedingung 360 zeigt durch ein hohes Potential an, dass die Drehzahl der Eingangswelle 105 die Synchrondrehzahl erreicht hat, oder durch ein niedriges Potential, dass dies nicht der Fall ist.
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4 zeigt weitere beispielhafte Verläufe 400 an einem Schaltgetriebe 100. Eine erste Darstellung 405 stellt vorbestimmte Verläufe dar, eine zweite Darstellung 410 zeigt zeitliche Ableitungen von Verläufen der ersten Darstellung 405. Eine dritte Darstellung 415 umfasst weitere Verläufe, und eine vierte Darstellung 420 zeigt zeitliche Ableitungen von Verläufen der dritten Darstellung 415.
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Verläufe in der ersten Darstellung 405 umfassen eine Drehzahl 425 n_t_ungebremst der Eingangswelle 105, eine Drehzahl 430 n_ab_gebremst der Ausgangswelle 110, eine Drehzahl 435 n_t_gebremst der Eingangswelle 105 während einer Bremsung und eine Drehzahl 440 n_ab_gebremst während einer Bremsung.
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In der zweiten Darstellung 410 sind ein Gradient 445 ng_t_ungebremst der Drehzahl der Ausgangswelle 110 ohne Bremsung und ein Gradient 450 ng_t_gebremst der Drehzahl der Eingangswelle 105 ohne Bremsung eingezeichnet.
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In der dritten Darstellung 415 sind eine Differenzdrehzahl 445 nd_syn_ungebremst zur Synchrondrehzahl ohne Bremsung und eine Differenzdrehzahl 450 nd_syn_gebremst zur Synchrondrehzahl mit Bremsung eingetragen.
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In der vierten Darstellung 420 sind ein Gradient 465 ng_dsynzielgang_ungebremst der Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe ohne Bremsung und ein Gradient 470 ng_dsynzielgang_ungebremst der Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe mit Bremsung eingezeichnet.
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Die verwendeten Bezeichnungen für die dargestellten Signale tragen den Bestandteil ‚_t‘, wenn das Signal auf die Eingangswelle 105 bzw. auf die damit verbundene Turbine 110.4 bezogen ist, ‚_ab‘, wenn es auf die Ausgangswelle 110 bezogen ist, und ‚_nd_syn‘, wenn es auf die Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe bezogen ist.
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Aus den dargestellten Verläufen wird klar, dass Verläufe und Gradienten von Drehzahlen am Schaltgetriebe 100 sehr unterschiedlich sein können, je nachdem ob während eines Schaltstufenwechsels von einer hohen in eine niedrigere Schaltstufe gebremst wird oder nicht. Das Bremsen wirkt üblicherweise in einem Kraftfahrzeug auf ein Antriebsrad und in einem damit verbundenen Antriebsstrang letztlich auf die Ausgangswelle 110 des Schaltgetriebes 100. Je stärker gebremst wird, desto größer sind die Unterschiede der dargestellten Verläufe und Gradienten. Die hierin vorgeschlagene Technik kann den Gangstufenwechsel unabhängig vom Grad einer Bremsung organisch und ruckarm durchführen. Auch die Änderung einer Bremskraft während eines Gangstufenwechsels kann verbessert kompensiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schaltgetriebe
- 105
- Eingangswelle
- 110
- hydrodynamischer Drehmomentwandler
- 110.1
- Eingangsseite
- 110.2
- Pumpe
- 110.3
- Ausgangsseite
- 110.4
- Turbine
- 110.5
- Fluid
- 110.6
- Leitrad
- 110.7
- Schwingungsdämpfer
- 110.8
- Überbrückungskupplung
- 115
- Ausgangswelle
- 120
- Getriebegehäuse
- A-F
- Schaltelement
- 200
- Verfahren
- 205
- Start
- 210
- Bestimmen erstes und zweites Schaltelement
- 215
- Bestimmen Verlauf zum Öffnen des ersten Schaltelements
- 220
- Bestimmen Verlauf zum Schließen des zweiten Schaltelements
- 225
- Ende
- 230
- zyklisches Aktualisieren Sollwert
- 300
- Verläufe
- 305
- erster Zeitpunkt
- 310
- zweiter Zeitpunkt
- 315
- Ist-Drehzahl Eingangswelle
- 320
- Steuerverlauf
- 325
- gemessener Differenzdrehzahlgradient
- 330
- aus nd_syn_soll abgeleiteter Differenzdrehzahlgradient
- 335
- Solldrehzahl
- 340
- DKI
- 345
- übertragenes Moment
- 350
- Ist-Differenzdrehzahl
- 355
- Differenzdrehzahl wird bestimmt
- 360
- Synchrondrehzahl ist erreicht
- 400
- Verläufe
- 405
- erste Darstellung
- 410
- zweite Darstellung
- 415
- dritte Darstellung
- 420
- vierte Darstellung
- 425
- Drehzahl der Eingangswellendrehzahl ohne Bremsung
- 430
- Drehzahl der Ausgangswellendrehzahl ohne Bremsung
- 435
- Drehzahl der Eingangswellendrehzahl mit Bremsung
- 440
- Drehzahl der Ausgangswellendrehzahl mit Bremsung
- 445
- Differenzdrehzahl zur Synchrondrehzahl ohne Bremsung
- 450
- Differenzdrehzahl zur Synchrondrehzahl mit Bremsung
- 455
- Gradient der Ausgangswellendrehzahl ohne Bremsung
- 460
- Gradient der Ausgangswellendrehzahl mit Bremsung
- 465
- Gradient der Synchrondrehzahl ohne Bremsung
- 470
- Gradient der Synchrondrehzahl mit Bremsung
