DE102012222112A1 - Powertrain with a dual-clutch transmission and method for its control - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und ein Verfahren zu dessen Steuerung mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben, deren Getriebeeingangswellen jeweils mittels einer von einem Kupplungsaktor betätigten Reibungskupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar sind, sowie eine gegebenenfalls in den Antriebsstrang integrierte Elektromaschine, wobei ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Moment wechselweise über eines der durch Schließen der betreffenden Reibungskupplung aktivierten Teilgetriebe übertragen und ein Wechsel des Moments von einem auf das andere Teilgetriebe durch einen überschneidenden Betrieb der Reibungskupplungen erfolgt. Um den Fahrkomfort bei notwendigerweise aus Überwachungs- und Wartungsgründen kurzzeitig inaktivierten Kupplungsaktoren aufrecht zu erhalten, wird abhängig von Steuerungsvorgaben für ein vorgegebenes Zeitintervall ein erster Kupplungsaktor inaktiviert und ein Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes mittels des zweiten Kupplungsaktors unter Aktivierung einer abhängig von einer aktuellen Betriebssituation abhängigen Ersatzstrategie aufrechterhalten.The invention relates to a drive train of a vehicle and a method for controlling it with a dual-clutch transmission with two partial transmissions whose transmission input shafts can be coupled to a drive unit by means of a friction clutch actuated by a clutch actuator, and an electric machine optionally integrated into the drive train, one of the drive unit provided torque alternately transmitted via one of the activated by closing the respective friction clutch partial transmission and a change of the torque takes place from one to the other partial transmission by an overlapping operation of the friction clutches. In order to maintain the ride comfort necessarily for monitoring and maintenance reasons inactivated clutch actuators, a first clutch actuator is inactivated depending on control requirements for a given time interval and maintain operation of the dual clutch transmission by means of the second clutch actuator under activation of a dependent on a current operating situation replacement strategy.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs und ein Verfahren zu dessen Steuerung mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben, deren Getriebeeingangswellen jeweils mittels einer von einem Kupplungsaktor betätigten Reibungskupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar sind, sowie eine gegebenenfalls in den Antriebsstrang integrierte Elektromaschine, wobei ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Moment wechselweise über eines der durch Schließen der betreffenden Reibungskupplung aktivierten Teilgetriebe übertragen und ein Wechsel des Moments von einem auf das andere Teilgetriebe durch einen überschneidenden Betrieb der Reibungskupplungen erfolgt.The invention relates to a drive train of a vehicle and a method for controlling it with a dual-clutch transmission with two partial transmissions whose transmission input shafts can be coupled to a drive unit by means of a friction clutch actuated by a clutch actuator, and an electric machine optionally integrated into the drive train, one of the drive unit provided torque alternately transmitted via one of the activated by closing the respective friction clutch partial transmission and a change of the torque takes place from one to the other partial transmission by an overlapping operation of the friction clutches.
Ein gattungsgemäßer Antriebsstrang und ein Verfahren zu dessen Betrieb ist beispielsweise aus der
Um eine dauerhafte, qualitativ hochwertige Betätigung der Reibungskupplungen aufrecht zu erhalten, kann es notwendig sein, die Kupplungsaktoren kurzzeitig während des Betriebs des Antriebsstrangs zu desaktivieren, um diese beispielsweise einer Überprüfung zu unterziehen, zu kalibrieren oder in ähnlicher Weise zu warten. Aus der
Um einen sofortigen Start des Fahrzeugs trotz gerade begonnenem Schnüffelvorgang durchführen zu können, ohne das Ende des Schnüffelvorgangs abwarten zu müssen, wird in der nicht vorveröffentlichten internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Antriebsstrangs und eines Verfahrens zu dessen Steuerung mit Ersatzstrategien während des Fahrbetriebes und während angeforderter Schaltungen.The object of the invention is the development of a drive train and a method for controlling it with substitute strategies during driving and during requested circuits.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben, deren Getriebeeingangswellen jeweils mittels einer von einem Kupplungsaktor betätigten Reibungskupplung mit einer Antriebseinheit koppelbar sind, gelöst, wobei ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Moment wechselweise über eines der durch Schließen der betreffenden Reibungskupplung aktivierten Teilgetriebe übertragen und ein Wechsel des Moments von einem auf das andere Teilgetriebe durch einen überschneidenden Betrieb der Reibungskupplungen erfolgt, abhängig von Steuerungsvorgaben für ein vorgegebenes Zeitintervall ein erster Kupplungsaktor inaktiviert und ein Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes mittels des zweiten Kupplungsaktors unter Aktivierung einer abhängig von einer aktuellen Betriebssituation abhängigen Ersatzstrategie aufrechterhalten wird, wobei zumindest eine der folgenden Ersatzstrategien angewendet wird:
In einer ersten Ersatzstrategie bei einer Fahrt des Fahrzeuges beispielsweise einer Konstantfahrt auf der Autobahn mit einem auf einem aktiven Teilgetriebe eingelegten Gang, wobei der Kupplungsaktor der geschlossenen Reibungskupplung des aktiven Teilgetriebes inaktiviert werden soll, kann vor der Inaktivierung des Kupplungsaktors – verbunden mit einem Öffnen der zugeordneten Reibungskupplung – auf das andere Teilgetriebe geschaltet und nach Wiederaktivierung des inaktivierten Kupplungsaktors in das vorige Teilgetriebe mit dem für die Konstantfahrt optimalen Gang umgeschaltet werden.The object is achieved by a method for controlling a drive train of a vehicle with a dual clutch transmission with two partial transmissions whose transmission input shafts can be coupled to a drive unit by means of a friction clutch actuated by a clutch actuator, wherein an instant provided by the drive unit alternately via one of closing the respective friction clutch activated partial transmission transmitted and a change of torque from one to the other partial transmission by an overlapping operation of the friction clutches, depending on control settings for a predetermined time interval inactivated a first clutch actuator and operation of the dual clutch transmission by activating a dependent of a replacement operation that is dependent on a current operating situation, using at least one of the following replacement strategies:
In a first substitute strategy when driving the vehicle, for example, a constant driving on the highway with a gear engaged on an active part gear, wherein the clutch actuator of the closed friction clutch of the active sub-transmission is to be inactivated, can before the inactivation of the Clutch actuator - connected to an opening of the associated friction clutch - connected to the other sub-transmission and are switched after re-activation of the inactivated clutch actuator in the previous sub-transmission with the optimum for constant speed gear.
In einer weiteren Ersatzstrategie kann bei inaktiviertem Kupplungsaktor eines Teilgetriebes und einer danach erfolgenden Schaltanforderung einer Zughochschaltung mit einem vorgesehen Wechsel des Teilgetriebes auf einen nachfolgenden – hier soweit möglich höheren – Gang des aktivierten Teilgetriebes geschaltet werden, was bedeutet, dass die Schaltung ohne Zeitverzögerung aber mit Zugkraftunterbrechung erfolgt.In a further substitute strategy can be switched at inaktiviertem clutch actuator of a sub-transmission and a subsequent switching request a Zughochschaltung with a proposed change of the sub-transmission to a subsequent - here higher possible - gear of the activated sub-transmission, which means that the circuit without time delay but with traction interruption he follows.
In ähnlicher Weise kann in einer weiteren Ersatzstrategie bei inaktiviertem Kupplungsaktor eines Teilgetriebes und einer danach erfolgenden Schaltanforderung einer Schubhochschaltung mit einem vorgesehenen Wechsel des Teilgetriebes auf einen nachfolgenden – hier soweit möglich höheren – Gang des aktivierten Teilgetriebes geschaltet werden.Similarly, in a further replacement strategy with inactivated Kupplungsaktor a sub-transmission and a subsequent switching request of a thrust upshift with a planned change of the sub-transmission to a subsequent - here higher possible - gear of the activated sub-transmission can be switched.
Bei einer Hybridierung des Antriebsstrangs durch eine Integration einer Elektromaschine in den Antriebsstrang wahlweise fest oder schaltbar dem Doppelkupplungsgetriebe eingangsseitig zugeordnet, mit einem oder beiden Teilgetrieben, beispielsweise über eine Gangradpaarung getriebeeingangswellen- oder getriebeausgangswellenseitig wirkverbunden oder wirkverbindbar zugeordnet und/oder dem Doppelkupplungsgetriebe ausgangsseitig mit der Getriebeausgangswelle oder zumindest einer Radnabe der angetriebenen oder nicht angetriebenen Räder zugeordnet, können weitere vorteilhafte Ersatzstrategien unter Einbeziehung der Elektromaschine vorgesehen werden.In a hybridization of the drive train by an integration of an electric machine in the drive train either fixed or switchable the dual clutch transmission input side assigned with one or two sub-transmissions, for example via a Gangradpaarung transmission input shaft or gear output shaft active connected or operatively associated and / or the dual clutch transmission output side with the transmission output shaft or Associated with at least one wheel hub of the driven or non-driven wheels, further advantageous replacement strategies involving the electric machine can be provided.
Beispielsweise kann ein Anfahren oder Ankriechen während einem inaktiven, für das Ankriechen oder Anfahren bevorzugten Kupplungsaktor mittels der Elektromaschine erfolgen. Hierbei kann die Anzahl der Anfahr- oder Ankriechvorgänge abhängig von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung eines die Elektromaschine speisenden Akkumulators wie beispielsweise dem Ladezustand der Batterie abhängig gemacht werden. Ist der Ladezustand gering, kann beispielsweise ein einziger Anfahrgang vorgesehen werden, wobei nachfolgende Anfahrvorgänge beispielsweise im Stop-and-Go-Verkehr erst nach Abschluss der inaktiven Phase des inaktivierten Kupplungsaktors oder mit dem anderen Teilgetriebe mit ungünstigerem Anfahrgang durchgeführt werden.For example, a start-up or Ankriechen during an inactive, for Ankriechen or starting preferred clutch actuator by means of the electric machine done. Here, the number of start-up or Ankriechvorgänge depending on the available electrical power of the electric machine-feeding accumulator such as the state of charge of the battery can be made dependent. If the state of charge is low, for example, a single starting gear can be provided, with subsequent starting operations are carried out, for example, in stop-and-go traffic only after completion of the inactive phase of the inactivated clutch actuator or with the other partial transmission with unfavorable starting gear.
In einer weiteren Ersatzstrategie unter Einsatz der Elektromaschine kann vorgesehen sein, bei einer Fahrt des Fahrzeuges wie Konstantfahrt auf einer Autobahn mittels des aktivierten Teilgetriebes, wobei dessen zugeordneter Kupplungsaktor inaktiviert werden soll, das Fahrzeug unter Abkoppeln der Antriebseinheit ausschließlich von der Elektromaschine zu betreiben, den betreffenden Kupplungsaktor zu inaktivieren, nach dessen Reaktivierung die Antriebseinheit nachfolgend wieder mittels des reaktivierten Kupplungsaktors zuzukoppeln und die Elektromaschine abzuschalten beziehungsweise in einem vorgesehenen, sich anschließenden Boost- oder Rekuperationsmodus entsprechend weiter zu betreiben. In a further substitute strategy using the electric machine can be provided when driving the vehicle such as constant driving on a highway by means of the activated sub-transmission, the associated clutch actuator is to be inactivated to operate the vehicle by disconnecting the drive unit exclusively from the electric machine, the relevant Deactivate the clutch actuator, after the reactivation of which the drive unit is subsequently coupled again by means of the reactivated clutch actuator and the electric machine is switched off or continued to operate correspondingly in a planned, subsequent boost or recuperation mode.
Bei inaktiviertem Kupplungsaktor eines Teilgetriebes und einer danach erfolgenden, beispielsweise einer sich aus einer Fahrsituation und gespeicherten Schaltkennlinien ergebenden Schaltanforderung einer Zughochschaltung mit vorgesehenem Wechsel des Teilgetriebes wird gemäß einer weiteren Ersatzstrategie auf einen nachfolgenden – hier größeren – Gang des aktivierten Teilgetriebes geschaltet und während einer sich zwangsweise dabei ergebenden Zugkraftunterbrechung die Elektromaschine zu einer Zugkraftauffüllung eingesetzt. Hierbei ist die Elektromaschine fest oder koppelbar mit dem aktiven Teilgetriebe beispielsweise mittels einer Zahnradpaarung eines Gangs oder separat wirkverbunden beziehungsweise am Getriebeausgang, beispielsweise an der Getriebeausgangswelle wirkverbunden oder als Radnabenmotor zumindest eines angetriebenen und/oder nicht angetriebenen Rads vorgesehen.When inactivated Kupplungsaktor a sub-transmission and then taking place, for example, resulting from a driving situation and stored shift characteristics switching request a Zughochschaltung with intended change of the sub-transmission is switched according to another replacement strategy to a subsequent - here larger - gear of the activated sub-transmission and during a forced resulting traction interruption used the electric machine to a traction filling. Here, the electric machine is fixed or coupled to the active part transmission, for example by means of a gear pair of a gear or separately operatively connected or provided at the transmission output, for example on the transmission output shaft or provided as a hub motor of at least one driven and / or non-driven wheel.
Bei inaktiviertem Kupplungsaktor eines nicht aktiven Teilgetriebes, an dem die Elektromaschine nicht wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar ist, kann als Ersatzstrategie bei einer danach erfolgenden Schaltanforderung einer Zughochschaltung mit vorgesehenem Wechsel des Teilgetriebes vorgesehen sein, eine Überschneidungsschaltung zwischen Antriebseinheit und der mit dem anderen Teilgetriebe wirkverbundenen Elektromaschine vorzunehmen. Hierbei wird der nicht inaktivierte Kupplungsaktor des aktiven Teilgetriebes betätigt und damit die zugeordnete Reibungskupplung geöffnet, so dass das an dieser Reibungskupplung anliegende Drehmoment abgebaut wird. Überschneidend wird in dem anderen Teilgetriebe bei eingelegtem, bevorzugt nächst höherem Gang die Elektromaschine betrieben, so dass das an der Getriebeausgangswelle anliegende Drehmoment ohne Zugkrafteinbruch erhalten bleibt, ohne den inaktivierten Kupplungsaktor betätigen zu müssen. Wird dieser reaktiviert, kann die zugeordnete Reibungskupplung geschlossen und die Elektromaschine zurückgefahren werden. Hierbei übernimmt die Elektromaschine quasi über die Dauer der Inaktivierung das Antriebsmoment des Fahrzeugs anstelle der Antriebseinheit. Nach der Reaktivierung des inaktivierten Kupplungsaktors wird in einer erneuten Überschneidungsschaltung mittels des reaktivierten Kupplungsaktors die Elektromaschine wieder ab- und die Antriebseinheit wieder zugekoppelt. Gemäß diesem Ablauf können durch entsprechende Wahl eines Gangs auf dem Teilgetriebe mit der wirkverbundenen Elektromaschine auch Zugrückschaltungen, Schubrückschaltungen und Schubhochschaltungen vorgesehen werden. Bei fest mit einem Teilgetriebe wirkverbundener Elektromaschine können diese Ersatzstrategien bei Schaltanforderungen mit einem Wechsel der Teilgetriebe vom mit nicht wirkverbundener zum Teilgetriebe mit wirkverbundener Elektromaschine erfolgen. Ist die Elektromaschine mit beiden Teilgetrieben beispielsweise mittels einer Kupplung wirkverbindbar, können entsprechende Wechsel der Teilgetriebe bei einer Schaltanforderung mit Überschneidungsschaltung in beide Richtungen vorgesehen werden. When inactivated clutch actuator of a non-active sub-transmission to which the electric machine is not operatively connected or operable, can be provided as a replacement strategy in a subsequent switching request a Zughochschaltung with intended change of the partial transmission to make an overlap circuit between the drive unit and operatively connected to the other partial transmission electric machine. In this case, the nonactivated clutch actuator of the active subtransmission is actuated, and thus the associated friction clutch is opened, so that the torque applied to this friction clutch is reduced. Overlapping the electric machine is operated in the other sub-gear when inlaid, preferably next higher gear, so that the voltage applied to the transmission output shaft torque is maintained without Zugkrafteinbruch without having to press the inactivated clutch actuator. If this is reactivated, the associated friction clutch can be closed and the electric machine can be moved back. Here, the electric machine takes over virtually the duration of Inactivation the drive torque of the vehicle instead of the drive unit. After the reactivation of the deactivated clutch actuator, the electric machine is again disconnected in a renewed overlapping circuit by means of the reactivated clutch actuator and the drive unit is coupled again. According to this procedure, by appropriate selection of a gear on the partial transmission with the operatively connected electric machine also train downshifts, push downshifts and shear upshifts can be provided. When firmly connected to a partial transmission electrically connected electric machine, these replacement strategies for switching requirements with a change of the part of the transmission can be done with non-operatively connected to the partial transmission with operatively connected electric machine. If the electric machine can be operatively connected to both partial transmissions, for example by means of a clutch, corresponding changes of the partial transmissions can be provided in a directional request with overlapping circuit in both directions.
In einer weiteren Ersatzstrategie ist vorgesehen, bei inaktiviertem Kupplungsaktor des nicht aktiven Teilgetriebes und einer danach erfolgenden Schaltanforderung einer Zugrückschaltung eine Rückschaltung im aktiven Teilgetriebe mit dabei zwangsweise erfolgenden Zugkraftunterbrechung durchzuführen und die durch die Zugraftunterbrechung auftretende Verzögerung des Fahrzeugs mittels einer mit einer Ausgangsseite des Doppelkupplungsgetriebes wirkverbundenen Elektromaschine auszugleichen. Die Elektromaschine kann dabei an der Getriebeausgangswelle, an einer nicht angetriebenen Achse und dergleichen wirksam angeordnet sein oder aus zumindest einem Radnabenmotor bestehen.In a further replacement strategy is provided to perform a downshift in the active part of the transmission with forcible interruption of traction with inactivated Kupplungsaktor the non-active sub-transmission and a subsequent switching request Zugzugunterbrechung occurring by the train interruption delay of the vehicle by means of an operatively connected to an output side of the dual-clutch transmission electric machine compensate. The electric machine can be effectively arranged on the transmission output shaft, on a non-driven axle and the like, or consist of at least one wheel hub motor.
In einer weiteren Ersatzstrategie ist vorgesehen, bei inaktiviertem Kupplungsaktor des nicht aktiven Teilgetriebes und einer danach erfolgenden Schaltanforderung einer Schubrückschaltung, beispielsweise während einer Bergabfahrt oder einer Annäherung an eine Ampel oder dergleichen, eine Rückschaltung im aktiven Teilgetriebe durchzuführen und eine Verzögerung des Fahrzeugs mittels einer Rekuperation der Elektromaschine vorzunehmen.In a further replacement strategy is provided to perform a downshift in the active part transmission with inactivated Kupplungsaktor the non-active sub-transmission and a subsequent switching request a push-down, for example, during a downhill or an approach to a traffic light or the like, and a deceleration of the vehicle by means of a recuperation Make electric machine.
Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben und einer Antriebseinheit sowie jeweils einer zwischen Antriebseinheit und einer Getriebeeingangswelle eines Teilgetriebes angeordneten, von einem Kupplungsaktor betätigten Reibungskupplung gelöst. Gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungen der entsprechenden Ersatzstrategien kann der vorgeschlagene Antriebsstrang zumindest eine in den Antriebsstrang integrierte, die Antriebseinheit zumindest teilweise unterstützende Elektromaschine aufweisen, die zudem im Rekuperationsmodus betreibbar ist, so dass ein hybridischer Antriebsstrang ausgebildet werden kann. Die Elektromaschine kann mit einem oder beiden Teilgetrieben, der Getriebeausgangswelle oder mit einer anderen angetriebenen oder nicht angetriebenen Fahrzeugachse wirkverbunden oder mittels entsprechender Mittel wie Kupplungen wirkverbindbar sein und/oder als zumindest ein Radnabenmotor an den von dem Antriebsstrang angetriebenen und/oder nicht angetriebenen Rädern vorgesehen sein.The object is further achieved by a drive train in a motor vehicle for carrying out the method described with a dual-clutch transmission with two partial transmissions and a drive unit and in each case arranged between a drive unit and a transmission input shaft of a partial transmission, actuated by a clutch actuator friction clutch. According to the embodiments of the corresponding replacement strategies described above, the proposed drive train can have at least one electric machine integrated into the drive train and at least partially supporting the drive unit, which can also be operated in the recuperation mode, so that a hybrid powertrain can be formed. The electric machine can be operatively connected to one or both partial transmissions, the transmission output shaft or to another driven or non-driven vehicle axle or be operatively connectable by means such as clutches and / or provided as at least one wheel hub motor to the driven and / or non-driven wheels ,
Der Kupplungsaktor kann bezüglich seiner Funktion elektrisch, hydrostatisch, pneumatisch oder aus einer Kombination dieser betrieben sein. Eine Inaktivierung kann eine Überwachung, Kalibration und/oder dergleichen umfassen. Beispielsweise kann ein Hydrostataktor mit einem hydrostatischen Druckkreislauf vorgesehen sein, in den ein elektrisch betriebener Geberzylinder und ein die entsprechende Reibungskupplung betätigender, vom Geberzylinder betätigter Nehmerzylinder integriert ist. In einem Schnüffelvorgang wird dabei während einer Inaktivierung des Kupplungsaktors eine Verbindung des Druckkreislaufs nicht einem Nachlauflaufbehälter hergestellt und ein Druckausgleich herbeigeführt, um den Hydrostataktor zu kalibrieren und an die Verhältnisse im Fahrzeug, beispielsweise die Betriebstemperatur der Reibungskupplung, des Druckmediums der Druckleitung, Verschleiß und dergleichen anzupassen. The clutch actuator may be operated electrically, hydrostatically, pneumatically, or a combination thereof with respect to its function. Inactivation may include monitoring, calibration and / or the like. For example, a Hydrostataktor be provided with a hydrostatic pressure circuit, in which an electrically operated master cylinder and a corresponding friction clutch actuated, operated by the master cylinder slave cylinder is integrated. In a snooping while a connection of the pressure circuit is not made a lagging container and brought about a pressure equalization to calibrate the Hydrostataktor and adapt to the conditions in the vehicle, such as the operating temperature of the friction clutch, the pressure medium of the pressure line, wear and the like during inactivation of the clutch actuator ,
In der nachfolgend dargestellten Tabelle sind die vorteilhaften Ersatzstrategien für unterschiedliche Fahrsituationen eines typischen Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Reibungskupplungen K1, K2, welche die Teilgetriebe T1, T2 mit einer geradzahligen und einer ungeradzahligen Aufteilung der Gänge mit der Antriebseinheit koppeln und von einem diesen zugeordneten Kupplungsaktor betätigt werden, dargestellt. Bei den Kupplungsaktoren handelt es sich um Hydrostataktoren, die während einer Inaktivierung schnüffeln, das heißt, bei geöffneter Reibungskupplung einen Druckausgleich zwischen dem Druckkreislauf und einem im Wesentlichen drucklosen Nachlaufbehälter herstellen. Unter Schnüffeln einer der beiden Reibungskupplungen K1, K2 ist in der Tabelle eine Inaktivierung des der entsprechenden Reibungskupplung zugeordneten Kupplungsaktors zu verstehen.
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