DE102013114958A1

DE102013114958A1 - Anfahrsteuerung für ein Fahrzeug mit Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102013114958A1
Application number: DE201310114958
Authority: DE
Inventors: Colin Hultengren; Craig J. Hawkins; Matthew D. Whitton; Crystal Nassouri; Jonathan P. Kish
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103909931B; DE102013114958B4; CN103909931A

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) und eine Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Baugruppe. Die DCT-Baugruppe weist eine erste und zweite Eingangskupplung, einen ersten und zweiten Zahnradsatz, die über die jeweilige erste und zweite Eingangskupplungen selektiv mit der Kraftmaschine verbunden sind, und ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) auf. Beim Ausführen eines Anfahrsteuerungsverfahrens empfängt das TCM eine Anfahranforderung, empfängt ein Ist-Drehmoment der Kraftmaschine und ermittelt die Trägheit und Beschleunigung der Kraftmaschine. Das TCM berechnet dann ein Kupplungsdrehmoment für die besondere Eingangskupplung, die zum Anfahren des Fahrzeugs verwendet wird, als eine Funktion des Ist-Drehmoments der Kraftmaschine und dem Produkt aus der Trägheit und der Beschleunigung, vergleicht das berechnete Kupplungsdrehmoment mit dem befohlenen Kupplungsdrehmoment, modifiziert eine Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle abhängig von dem Vergleichsergebnis, und überträgt ein Kupplungspositionssignal an die bestimmte Eingangskupplung, um eine Einrückposition zu befehlen, die aus der TTP-Tabelle extrahiert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 61/749,592, die am 7. Januar 2013 eingereicht wurde und die hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf die Anfahrsteuerung eines Fahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe.
HINTERGRUND
Doppelkupplungsgetriebe kombinieren bestimmte Merkmale von manuellen und automatischen Getrieben. In einem Doppelkupplungsgetriebe oder DCT mit ungeradzahligen und geradzahligen Zahnradsätzen wird eine von einem Paar Eingangskupplungen eingerückt, um irgendeinen der ungeradzahligen Zahnradsätze in Eingriff zu bringen. Ebenso wird die andere Eingangskupplung eingerückt, um irgendeinen der geradzahligen Zahnradsätze in Eingriff zu bringen. Ein Bordgetriebe-Controller prognostiziert den nächsten zu wählenden Gang unter Verwendung verfügbarer Steuerungseingänge, wie Beschleunigung der Kraftmaschine und Bremsniveaus, und befiehlt dann das Einlegen des nächsten Gangs zu Beginn des bevorstehenden Schaltens. Im Vergleich mit einem konventionellen Getriebe kann ein DCT schnellere Gangwechsel liefern, in der Regel mit einer verbesserten Schaltsteuerung und erhöhter Leistung.
Die beiden verfügbaren Eingangskupplungen in einem nassen DCT werden durch Getriebefluid gekühlt und geschmiert, das über eine kraftmaschinengetriebene oder Hilfsfluidpumpe umgewälzt wird. In einem trockenen DCT (dDCT) werden die verschiedenen Zahnradsätze innerhalb eines Getriebelastens des DCT in der gleichen Weise gekühlt und geschmiert, während die beiden Eingangskupplungen trocken bleiben. Als Ergebnis kann ein dDCT einen größeren Umfang von temperaturbedingter Leistungsvermögensschwankung relativ zu einem nassen DCT erfahren.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin ist ein Fahrzeug offenbart, das ein Doppelkupplungsgetriebe (dDCT) und ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) aufweist. Das TCM dient dazu, ein Anfahrsteuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen. Das Verfahren kann bei der Anfahrsteuerung von jedem DCT verwendet werden, egal ob von der trockenen oder nassen Art, wie oben beschrieben wurde. In den hierin offenbarten Beispielausführungsformen arbeiten ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) und das TCM während des Anfahrens des Fahrzeugs zusammen, um schließlich mit der Zeit ein zum Steuern einer Position einer bestimmten der Eingangskupplungen des DCT verwendetes Positionssteuerungssignal zu berechnen und zu modifizieren. Das Positionssignal befiehlt letztendlich eine Einrückposition der bestimmten Eingangskupplung, d. h. eine axiale Position des Kolbens oder eines/anderer Aktors/Aktoren, der/die zum Einrücken der Eingangskupplung verwendet wird/werden. Ein Ziel des vorliegenden Ansatzes ist, ein Anfahren des Fahrzeugs mit einem geschmeidigen, konsistenten Verhalten zu erreichen.
In einer besonderen Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Kraftmaschine und eine DCT-Baugruppe. Die DCT-Baugruppe umfasst das TCM und eine erste und zweite Eingangskupplung. Die erste und die zweite Eingangskupplung verbinden die Kraftmaschine mit jeweiligen ersten und zweiten Zahnradsätzen des DCT. Das Fahrzeug umfasst auch das ECM, wie es oben erwähnt wurde. Das ECM extrahiert, berechnet oder liefert anderweitig einen Ist-Drehmomentwert der Kraftmaschine. Das TCM, das mit den Eingangskupplungen und dem ECM in Verbindung steht, empfängt jedes Mal dann eine Anfahranforderung von der ECM, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs ein Gaspedal um einen ausreichend großen Bereich oder Prozentsatz des Verstellweges niederdrückt.
In Ansprechen auf die empfangene Anfahranforderung leitet das TCM als nächstes ein berechnetes Kupplungsdrehmoment (T_CALC) als eine Funktion des Drehmoments der Kraftmaschine (T_E) und eines Trägheitsdrehmomentwerts ab, von denen der letztere als das Produkt aus der Beschleunigung (α) und bekannter Trägheit (I) der Kraftmaschine ermittelt wird. Das TCM vergleicht dann den berechneten Kupplungsdrehmomentwert mit einem befohlenen Kupplungsdrehmoment, z. B. einem Signal von dem TCM. Jede Abweichung zwischen dem Drehmoment der Kraftmaschine und dem berechneten Drehmoment wird verwendet, um eine Regelung der Kupplungsposition durchzuführen, so dass bewirkt wird, dass das Drehmoment der Kraftmaschine und das berechnete Drehmoment verschmelzen. Das TCM kann eine aufgezeichnete Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle im Speicher modifizieren, so dass, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment das befohlene Kupplungsdrehmoment überschreitet, weniger Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle einer gegebenen Einrückposition der bestimmten Eingangskupplung entspricht, und so dass mehr Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle der gegebenen Einrückposition jedes Mal dann entspricht, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment kleiner als das befohlene Kupplungsdrehmoment ist. Das TCM überträgt dann ein Kupplungspositionssignal an die bestimmte Eingangskupplung, um dadurch eine Einrückposition der Eingangskupplung zu befehlen, die aus der aufgezeichneten TTP-Tabelle extrahiert wird.
Es ist auch ein DCT-System für ein Fahrzeug mit einer Kraftmaschine und einem ECM offenbart. Das DCT-System umfasst eine erste und zweite Eingangskupplung, einen ersten und zweiten Zahnradsatz und ein TCM. Der erste Zahnradsatz ist selektiv mit der Kraftmaschine über die erste Eingangskupplung verbunden. Ebenso ist der zweite Zahnradsatz selektiv mit der Kraftmaschine über die zweite Eingangskupplung verbunden. Das TCM, das mit dem ECM in Verbindung steht, empfängt eine Anfahranforderung, und empfängt in Reaktion darauf ein Ist-Drehmoment der Kraftmaschine und ermittelt Beschleunigungs- und Trägheitswerte der Kraftmaschine. Das TCM leitet dann das berechnete Kupplungsdrehmoment durch Subtrahieren des Produkts aus den Beschleunigungs- und Trägheitswerten von dem Ist-Drehmoment der Kraftmaschine ab und vergleicht das berechnete Kupplungsdrehmoment mit dem befohlenen Kupplungsdrehmoment. Die TTP-Tabelle wird, wie oben erwähnt, auf der Basis dieser Differenz angepasst, und das TCM überträgt ein Kupplungspositionssignal an die bestimmte Eingangskupplung, um eine Einrückposition der Eingangskupplung zu befehlen, wobei die Position aus der aufgezeichneten TTP-Tabelle extrahiert wird.
Es ist auch ein zugehöriges Anfahrsteuerungsverfahren für das oben beschriebene Fahrzeug offenbart. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Anfahranforderung über das TCM, das Empfangen eines Ist-Drehmoments der Kraftmaschine von dem ECM, das Ermitteln der Beschleunigung und Trägheit der Kraftmaschine, und dann das Berechnen eines Kupplungsdrehmoments für eine bestimmte Eingangskupplung von der ersten und zweiten Eingangskupplung als eine Funktion des Ist-Drehmoments der Kraftmaschine und der Beschleunigungs- und Trägheitswerte. Das Verfahren umfasst auch das Vergleichen des berechneten Kupplungsdrehmoments mit dem befohlenen Kupplungsdrehmoment, und das Übertragen eines entsprechenden Regelungspositionssignals an die bestimmte Eingangskupplung, um dadurch eine Kupplungseinrückposition der bestimmten Eingangskupplung abhängig von den Ergebnissen dieses Vergleichs zu erhöhen oder zu verringern.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Ausführungsarten und anderen Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) mit einer Kupplungsposition aufweist, die während des Anfahrens des Fahrzeugs unter Verwendung eines Anfahrsteuerungsverfahrens gesteuert wird, wie es hierin beschrieben ist.
2 ist ein Satz von Zeitdiagrammen, die die sich ändernden Amplituden von verschiedenen Fahrzeugleistungsvermögenswerten beschreiben, wobei die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und die Amplitude auf der vertikalen Achse aufgetragen ist.
3 ist ein Zeitdiagramm eines Beispielkupplungspositions-Steuerungssignals für eine Eingangskupplung des in 1 gezeigten DCT, wobei die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und die Amplitude auf der vertikalen Achse aufgetragen ist.
4 ist ein Beispiel-Drehmoment-zu-Position-Modell, das mit dem Fahrzeug von 1 verwendbar ist, wobei das befohlene Kupplungsdrehmoment auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und die Kupplungsposition auf der vertikalen Achse aufgetragen ist.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Beispielausführungsform eines Fahrzeuganfahrsteuerungsverfahrens für das in 1 gezeigte Fahrzeug oder für jedes andere Fahrzeug, das eine nasse oder eine trockene DCT als Teil seines Antriebsstrangs aufweist, beschreibt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren auf gleiche Komponenten verweisen, ist in 1 ein Fahrzeug 10 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Brennkraftmaschine 12 und eine Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Baugruppe 14, mit der Kraftmaschine (E) 12. Die Drehzahl der Kraftmaschine 12 spricht auf eine empfangene Gasanforderung (Pfeil Th%) an, z. B. eine Kraft oder ein Prozentsatz einer Bewegung eines Gaspedals 11 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung, die ein relatives Niveau von angefordertem Drehmoment der Kraftmaschine angibt. Solch eine Kraft/ein Weg kann über einen Sensor (nicht gezeigt) auf herkömmliche Weise detektiert werden. In Ansprechen auf den Empfang der Gasanforderung (Pfeil Th%) erzeugt die Kraftmaschine 12 Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I) in die DCT-Baugruppe 14 und liefert das Eingangsdrehmoment (Pfeil T_I) an die DCT-Baugruppe 14 über ein drehbares Antriebselement 15.
Wie im Stand der Technik verstanden wird, ist ein DCT ein automatisiertes, handschaltartiges Getriebe, das einen Getriebekasten 13 mit zwei unabhängig betätigten Eingangskupplungen, d. h., der jeweiligen in 1 gezeigten ersten und zweiten Eingangskupplung C1 und C2, aufweist. Obgleich zur Vereinfachung der Darstellung aus 1 weggelassen, kann jede Eingangskupplung C1 und C2 eine Mittelplatte umfassen, die eine beliebige Anzahl von Reibscheiben, Reibplatten oder andere geeignete Reibmaterialien enthält. Die Eingangskupplungen C1 und C2 der DCT-Baugruppe 14 können geschmiert/nass sein, oder sie können trocken sein, wobei beide Konstruktionen oben beschrieben sind. Das heißt Fluid (Pfeil F) kann durch eine kraftmaschinengetriebene Fluidpumpe 31 zu den Eingangskupplungen C1, C2 in einer nassen DCT-Ausführungsform umgewälzt werden, oder das Fluid (Pfeil F) kann in einer trockenen DCT-Ausführungsform nur zu dem Getriebekasten 13 umgewälzt werden. Zugehörige elektronische und hydraulische Kupplungssteuerungseinrichtungen (nicht gezeigt) steuern letztendlich den Schaltbetrieb und das Anfahren des Fahrzeugs in Ansprechen auf Anweisungen von verschiedenen Bord-Controllern, wie es nachstehend im Detail erläutert wird.
Im der Beispiel-DCT-Baugruppe 14 von 1 steuert die erste Eingangskupplung C1 alle ungeradzahligen Zahnradsätze 24 (GS_O) der DCT-Baugruppe 14, beispielsweise den ersten, dritten, fünften und siebten Gang in einem Beispiel-7-Gang-Getriebe, während die zweite Eingangskupplung C2 jeden geradzahligen Zahnradsatz 124 (GS_E) steuert, zum Beispiel den zweiten, vierten und sechsten in dem gleichen Beispiel 7-Gang-Getriebe. Innerhalb jeder der Zahnradsätze 24, 124 können zusätzliche Kupplungen, z. B. hydraulische, kolbenbetätigte, rotierende oder bremsende Kupplungen wie erforderlich eingerückt oder ausgerückt werden, um den gewünschten Gangzustand herzustellen. Der Rückwärtsgangzustand kann Teil des ungeradzahligen Zahnradsatzes 24 sein und über die erste Eingangskupplung C1 gesteuert werden. Unter Verwendung dieser Art von Zahnradanordnung kann die DCT-Baugruppe 14 schnell durch ihren verfügbaren Bereich von Gängen geschaltet werden, ohne den Leistungsfluss von der Kraftmaschine 12 vollständig zu unterbrechen.
Die Controller des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10 umfassen zumindest ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) 20 und ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) 30. Wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2–4 ausgeführt, arbeitet das TCM 20 in Verbindung mit dem ECM 30 während des Anfahrens des Fahrzeugs 10, um dadurch eine kraftmaschinenbeschleunigungsbasierte, Positionsregelung beliebiger Aktoren der bestimmten Eingangskupplung, z. B. Kupplungskolben festzulegen. In der Regel würde die Eingangskupplung C1 für ein Anfahren im 1. Gang verwendet werden, obwohl Anfahrvorgänge in anderen Gängen nicht ausgeschlossen ist, und somit Eingangskupplung C2 in der gleichen Weise gesteuert werden könnte. Für einen trockenes DCT kann der vorliegende Anfahrsteuerungsansatz dazu beitragen, sich auf die fundamentalen Schwankungen zu richten, um die Anfahrqualität zu verbessern. Obwohl solche Schwankung in der Regel häufiger in einem trockenen DCT aufgrund der fehlenden Kühlung an der Reibungsgrenzflächen der Eingangskupplungen vorherrscht, kann das Anfahren eines Fahrzeugs mit einem nassen DCT ebenfalls von der vorliegenden Erfindung profitieren.
In dem Beispielfahrzeug 10 von 1 umfasst die DCT-Baugruppe 14 auch eine Ausgangswelle 21, die mit einem Satz Antriebsräder (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Ausgangswelle 21 überträgt schließlich Ausgangsdrehmoment (Pfeil T_O) auf die Antriebsräder, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Die DCT-Baugruppe 14 kann eine erste Welle 25, die mit der ersten Eingangskupplung C1 verbunden ist, eine zweite Welle 27, die mit der zweiten Eingangskupplung C2 verbunden ist, und jeweilige gerade und ungerade Zahnradsätze 24, 124 (GS_O, GS_E) umfassen, die innerhalb des Getriebekastens 13 angeordnet ist, die beide über Umwälzen eines Getriebefluids aus einem Sumpf 35 über eine kraftmaschinengetriebene Hauptpumpe 31, z. B. über eine Pumpenwelle 37, oder alternativ über eine Hilfspumpe (nicht gezeigt) gekühlt und geschmiert werden können.
Innerhalb der DCT-Baugruppe 14 ist die erste Welle 25 mit nur den ungeraden Zahnradsätzen 24 (GS_O) verbunden und treibt diese an. Die zweite Welle 27 ist mit nur den geraden Zahnradsätzen 124 (GSE), die einen Rückwärtsgangzahnradsatz einschließen, verbunden und treibt diese an. Die DCT-Baugruppe 14 umfasst ferner obere und untere Hauptwellen 17 bzw. 19, die mit Achsantriebs-(F/D)-Zahnradsätzen 34, 134 verbunden sind. Die Achsantriebszahnradsätze 34 und 134 sind ihrerseits mit der Ausgangswelle 21 der DCT-Baugruppe 14 verbunden und sind ausgestaltet, um jede erforderliche Achsgetriebeuntersetzung bereitzustellen.
Mit Bezug auf die Controller des Fahrzeugs 10 können das TCM 20 und das ECM 30 als auf einem Mikroprozessor beruhende Einrichtungen ausgestaltet sein, die Bauteile aufweisen, wie etwa Prozessoren 22, 32, Speicher 23, 33, der greifbare, nicht vorübergehende computerlesbare Medien, wie Nurlesespeicher (ROM), optischen Speicher, Festkörper-Flash-Speicher und dergleichen, sowie einen Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Flash-Speicher usw. umfasst, aber nicht notwendigerweise darauf begrenzt ist, und eine Schaltung, die einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog-Digital-(A/D)-Schaltung, Digital-Analog-(D/A)-Schaltung, einen digitalen Signalprozessor oder DSP, Transceiver 26, 36 und die notwendigen Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Einrichtungen und andere Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung umfasst, aber nicht darauf begrenzt ist.
Das TCM 20 und ECM 30 sind programmiert, um die erforderlichen Schritte des Anfahrsteuerungsverfahrens auszuführen, von dem ein Beispiel bei 100 in 5 dargestellt ist, wobei das TCM 20 insbesondere eine Positionsregelung auf Proportional-, Integral-, Differenzial-(PID)-Basis des Betriebs einer bestimmten Eingangskupplung C1 und C2 während der gesamten Dauer eines Anfahrens des Fahrzeugs 10 bietet. Als Teil des vorliegenden Anfahrsteuerungsverfahrens kann das ECM 30 verschiedenen Steuerungswerte erzeugen, die eine Drehzahlanforderung der Kraftmaschine (Pfeil N_ER) für die Steuerung der Kraftmaschine 12 und einen Beschleunigungswert der Kraftmaschine (Pfeil I_☐) umfassen, von denen der letztere zu dem TCM 20 zur Verwendung bei einer Berechnung von dem TCM 20 übertragen wird, was nachfolgend als ein berechnetes Kupplungsdrehmoment bezeichnet wird. Letztlich verwendet das TCM 20 den Kraftmaschinenbeschleunigungswert (Pfeil I_☐), insbesondere die Varianz zwischen Drehmoment der Kraftmaschine und dem berechneten Kupplungsdrehmoment, bei der Aufrechterhaltung der Positionsregelung der Eingangskupplung C1 oder C2 und gibt ein Positionssteuerungssignal (Pfeil P_X) an die bestimmte Eingangskupplung C1 oder C2 aus, um dadurch die Position der bestimmten Eingangskupplung C1 oder C2 in der nachstehend beschriebenen Weise zu steuern.
Unter Bezugnahme auf 2 beschreibt ein Satz von Linienzügen 50 verschiedene Leistungsvermögenseigenschaften während eines Anfahrens des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10. In jedem der Linienzüge ist die Signalamplitude (A) auf der vertikalen Achse aufgetragen und die Zeit (t) ist auf der horizontalen Achse aufgetragen. Zum Zeitpunkt t₀ fordert ein Fahrer des Fahrzeugs 10 ein Anfahren durch Niederdrücken des Gaspedals 11 an. In Ansprechen auf die erhöhte Gasanforderung wird eine entsprechende Drehzahlanforderung der Kraftmaschine von dem ECM 30 erzeugt, z. B. wobei die Drehzahlanforderung der Kraftmaschine proportional zu der Gasanforderung ist (Linienzug Th% von 1).
Wenn die Drehzahlanforderung der Kraftmaschine von dem ECM 30 an die Kraftmaschine 12 übertragen wird, werden die verschiedenen Aktoren der Kraftmaschine 12 von dem ECM 30 wie notwendig gesteuert, um eine kalibrierte Rate der Kraftmaschinenbeschleunigung bereitzustellen. Das Ist-Drehmoment der Kraftmaschine (Linienzug T_E) steigt an, wobei der größte Teil dieses Drehmoments anfänglich die Arbeit der Erhöhung der Drehzahl der Kraftmaschine leistet (Linienzug N_E). Wie es in der Technik verstanden wird, können die Aktoren der Kraftmaschine z. B. Zündkerzen und/oder Zylinder der Kraftmaschine 12 sein, wobei das ECM 30 die Drehzahl der Kraftmaschine (Linienzug N_E) durch Steuern des Zündfunkens/der Zündung, der Anzahl der aktiven Zylinder usw. steuert.
Etwas von dem Ist-Drehmoment der Kraftmaschine (T_E) von der Kraftmaschine 12 ist notwendig, um die Trägheit (I) der Kraftmaschine 12 zu überwinden, insbesondere beim Anfahren. Trägheitsmoment der Kraftmaschine (I) wird bei der Positionsregelung der verschiedenen Kraftmaschinenaktoren verwendet. Genauer kann ein berechnetes Drehmoment (T_CALC) durch das TCM 20 wie folgt abgeleitet werden: T_CALC = T_E – Iα wobei α die gemessene oder berechnete Beschleunigung der Kraftmaschine 12 ist und die anderen Faktoren oben beschrieben sind. Jede Differenz zwischen dem befohlenen Kupplungsdrehmoment (T_CC) von dem TCM 20 und dem berechneten Kupplungsdrehmoment (T_CALC), das wie oben dargelegt abgeleitet wird, wird verwendet, um eine Regelkorrektur der Kupplungsposition der bestimmten Eingangskupplung C1 oder C2 der in 1 dargestellten DCT-Baugruppe 14 durchzuführen, wobei eine mögliche Einstellung an einer TTP-Tabelle aufgezeichnet ist oder für das TCM 20 zugänglich ist.
In 2 steigt die Drehzahl der Kraftmaschine (N_E) beim Niederdrücken des Gaspedals 11 stark an, bevor sie sich bei etwa t₁ stabilisiert. Drehmoment der Kraftmaschine (T_E) leistet hauptsächlich die Arbeit des Erhöhens der Drehzahl der Kraftmaschine (N_E) in diesem Anfangsintervall t₀–t₁. In diesem Anfahrstadium führt ein hohes Drehmoment der Kraftmaschine (T_E) minus ein großer berechneter Trägheitsdrehmomentwert (Iα) zu niedrigem berechnetem Drehmoment (T_CALC). Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine (N_E) ein kalibriertes Ziel, z. B. bei etwa t₁, erreicht, kann das Drehmoment der Kraftmaschine (T_E) abfallen, um die Kraftmaschine 12 zu verlangsamen, oder es kann ausreichend Kupplungsdrehmoment (T_CC) geben, um die Beschleunigung der Kraftmaschine 12 zu stoppen. Das berechnete Drehmoment (T_CALC) steigt an, um dem befohlenen Kupplungsdrehmoment nachzukommen (T_CC). Eine Abweichung (Δ) des berechneten Kupplungsdrehmoments (T_CALC) von dem befohlenen Kupplungsdrehmoment (T_CC) bewirkt, dass das TCM 20 eine Regelung der Kupplungsposition einleitet, mit dem Ziel T_CALC und T_CC in Übereinstimmung zu bringen.
Das befohlene Kupplungsdrehmoment (Linienzug T_CC) kann als ein Kalibrierungswert von dem TCM 20 geliefert werden, z. B. aus einer Nachschlagetabelle oder aus einem Drehmomentmodell, das in Speicher 23 aufgezeichnet ist, extrahiert werden. Das TCM 20 überwacht somit das Ist-Drehmoment der Kraftmaschine (Linienzug T_E) und das Trägheitsmoment der Kraftmaschine (Linienzug I_☐), um genau zu bestimmen, wie viel Last auf die Eingangskupplung C1 oder C2 der DCT-Baugruppe 14 von 1 während des Anfahrens wirkt, und stellt dann das Positionssignal (Linienzug P_X von 3) wie benötigt über die Zeit ein.
Unter Bezugnahme auf 3 wird das Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X) von dem TCM 20 von 1 erzeugt und an die besondere Eingangskupplung C1 oder C2 von 1, die verwendet wird, um das Anfahren des Fahrzeugs zu steuern, übertragen. So wie es hierin verwendet wird, ist ein ”vergrößertes” Kupplungspositionssignal jedes Positionssignal oder jeder Positionsbefehl, das bzw. der zu einer Bewegung eines Kupplungseinrückkolbens oder anderen Aktors in einer Einrückrichtung der Eingangskupplung C1 oder C2 führt, und ist somit ein Signal, das zu einer Vergrößerung des Kupplungsdrehmoments führt. Ebenso führt ein ”verkleinertes” Kupplungspositionssignal zu einer Bewegung eines Kupplungseinrückkolbens oder anderen Aktors in der Löserichtung, und ist somit ein Signal, das zu einem reduzierten Kupplungsdrehmoment führt.
In einer Beispielsteuerungsaktion, in der ein berechnetes Kupplungsdrehmoment das befohlene Kupplungsdrehmoment von dem TCM 20 überschreitet, kann das Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X) nach unten modifiziert werden, um Linienzug P_X ^– zu bilden. Eine Steuerungsaktion, bei der das berechnete Kupplungsdrehmoment kleiner als das befohlene Kupplungsdrehmoment ist, kann das Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X) nach oben eingestellt werden, um Linienzug P_X ⁺ zu bilden. Bei etwa t₂ der 2 und 3 erreicht die bestimmte Eingangskupplung C1 oder C2 synchrone Drehzahl, und das Fahrzeug 10 ist vollständig angefahren, in der Regel im ersten Gang.
Eine Einstellung des Kupplungspositionssignals (Linienzug P_X) von 3 kann zu der automatischen Modifikation einer aufgezeichneten Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle 60 führen, wobei ein Beispiel davon in 4 gezeigt ist, wobei das Drehmoment (T) auf der horizontalen Achse aufgetragen ist und die Position (P) auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Die Ausführungsform von 4 ist ein einfaches Drei-Positions-TTP-Modell, das in dem Speicher 23 des in 1 gezeigten TCM 20 aufgezeichnet sein kann. Eine solche Tabelle kann von dem TCM 20 verwendet werden, um zu ermitteln, wie viel Drehmoment (T) genau für eine gegebene Kupplungsposition (P) zu befehlen ist, und umgekehrt. Die TTP-Tabelle 60 kann ein kalibriertes minimales Drehmoment T₁, ein kalibriertes Drehmoment T₂ mittleren Niveaus und ein kalibriertes maximales Drehmoment T₃, die zusammen als TTP-Linienzug 62 veranschaulicht sind, umfassen. Jeder Drehmomentwert entspricht jeweils einer minimalen Kupplungsposition, einer Kupplungsposition mittleren Niveaus oder einer maximalen Kupplungsposition P₁, P₂ oder P₃. Somit, als Teil einer möglichen Steuerungsaktion, kann das TCM 20 die TTP-Tabelle 60 über die Zeit modifizieren oder anpassen, z. B. nach oben in der Richtung des Pfeils 65, wie es gezeigt ist, um einen angepassten TTP-Linienzug 64 zu bilden, der zur Verwendung beim nächsten Schalten aufgezeichnet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 5 beginnt ein Beispielverfahren 100 zum Steuern eines Anfahrens des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10 bei Schritt 102, wobei das ECM 30 von 1 ein Gassignal (Pfeil Th%) empfängt, das angibt, dass ein Fahrer des Fahrzeugs 10 das Gaspedal 11 mit einer ausreichenden Kraft niedergedrückt hat, um dadurch ein Anfahren des Fahrzeugs 10 anzufordern. Das Verfahren 100 schreitet zu Schritt 104 fort, wenn das Gassignal (Pfeil Th%) detektiert worden ist.
Schritt 104 bringt das Ableiten des Kupplungsdrehmoments (T_CALC) mit sich, wie es oben erläutert wurde, wie etwa über das Produkt aus der bekannten Trägheit (I) und der gemessenen oder berechneten Beschleunigung (α) der Kraftmaschine 12. Die Trägheit (I) kann ein kalibrierter Wert sein, der im Speicher 23 des TCM 20 aufgezeichnet ist. Die Beschleunigung (α) kann unter Verwendung jedes geeigneten Ansatzes ermittelt werden, z. B. durch Berechnung der Rate der Änderung eines gemessenen Drehzahlsignals der Kraftmaschine oder durch direkte Messung. Das berechnete Kupplungsdrehmoment (T_CALC) wird aufgezeichnet, und das Verfahren 100 schreitet danach zu Schritt 108 fort.
Bei Schritt 106 wird das Ist-Drehmoment der Kraftmaschine (Linienzug T_E von 2) ermittelt. Ein solcher Wert kann in einer besonderen Ausführungsform von einem Drehmomentmodell, das im Speicher 33 des ECM 30 aufgezeichnet ist, verfügbar sein. So ist für jeden gegebenen Drehzahlpunkt, das Drehmoment, das von der Kraftmaschine 12 ausgegeben wird, bekannt und wird an das TCM 20 berichtet, etwa über einen Controller Area Network(CAN)-Bus.
Bei Schritt 108 bestimmt das TCM 20 als nächstes, ob ein befohlenes Kupplungsdrehmoment, d. h. Linienzug T_CC von 2, gleich dem berechneten Kupplungsdrehmoment (T_CALC) von Schritt 104 ist, oder zumindest innerhalb eines kleinen kalibrierten Bereiches des berechneten Kupplungsdrehmoments (T_CALC) liegt. Wenn dies der Fall ist, ist keine Einstellung an dem Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X von 3) erforderlich, und das Verfahren 100 wiederholt Schritt 102. Die Schritte 102 bis 108 können in einer Schleife fortfahren, bis eine Austrittsbedingung ein Schalten in eine stationäre Steuerung signalisiert, was in der Regel den Abschluss des Anfahrens angibt, sobald die Eingangskupplung synchrone Drehzahl erreicht. Wenn das befohlene Kupplungsdrehmoment (Linienzug T_CC von 2) nicht gleich dem berechneten Kupplungsdrehmoment (T_CALC) ist, schreitet das Verfahren 100 stattdessen zu Schritt 110 fort.
Schritt 110 umfasst das Ermitteln, über das TCM 20, ob das befohlene Kupplungsdrehmoment (Linienzug T_CC) das berechnete Kupplungsdrehmoment (T_CALC) von Schritt 104 überschreitet. Wenn dies der Fall ist, schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 112 fort. Ansonsten schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 114 fort.
Bei Schritt 112 kann das TCM 20 das Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X von 3) nach unten einstellen, d. h. das Kupplungspositionssignal um einen kalibrierten Betrag verringern, so dass weniger Kupplungsdrehmoment für diese Position angewendet wird. Schritt 112 kann das Anpassen einer TTP-Tabelle, z. B. der Beispiel-TTP-Tabelle 60 von 4, mit sich bringen. Der Betrag der Einstellung kann durch Totbänder oder andere geeignete Grenzen begrenzt werden, um Übereinstellung des TTP-Modells zu vermeiden. Zum Beispiel kann die Position um nicht mehr als 0,5 mm in jeder Steuerschleife in einem möglichen Ansatz reduziert werden, oder um weniger als 2 mm in einer anderen Ausführungsform. Das Verfahren 100 kehrt nach der Einstellung des Positionssignals (Linienzug P_X von 2) zu Schritt 102 zurück.
Bei Schritt 114 stellt das TCM 20 das Kupplungspositionssignal (Linienzug P_X von 3) nach oben ein, d. h. vergrößert das Kupplungspositionssignal um einen kalibrierten Betrag, so dass mehr Kupplungsdrehmoment für diese Position angewendet wird. Wie bei Schritt 112 kann Schritt 114 das Modifizieren/Anpassen der TTP-Tabelle 60 von 4 um einen kleinen kalibrierten Betrag mit sich bringen. Das Verfahren 100 kehrt nach dem Einstellen des Kupplungspositionssignals (Linienzug P_X von 2) oder der TTP-Tabelle 60 zu Schritt 102 zurück.
Unter Verwendung des oben dargelegten Verfahrens 100 kann das TCM 20 von 1 eine Drehzahlanforderung der Kraftmaschine durch Anfordern einer Spätzündung oder Gassteuerung von dem ECM 30 mischen, um sich an die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs 10 anzupassen. Mit anderen Worten wird das oben beschriebene berechnete Drehmoment an das ECM 30 als ein Vorwärtskopplungs-Steuerungsterm übertragen. Auf diese Weise wird das Gefühl des Anfahrens relativ zu herkömmlichen Ansätzen verbessert. Das TCM 20 gewährleistet, über PID-basierte Kupplungspositionsregelung während des gesamten Anfahrens, dass Befehlskupplungsdrehmoment der Eingangskupplung C1 oder C2 dem berechneten Kupplungsdrehmoment so gut wie möglich entspricht. Der vorliegende Ansatz wird helfen, zu verhindern, dass das TCM 20 ein Kupplungsdrehmoment auf ein zu hohes Niveau befiehlt, was ein unerwünschtes Herunterziehen der Kraftmaschine bewirken könnte. Ein solcher Ansatz kann jegliche Veränderung der Ist-TTP-Eigenschaften eines gegebenen DCTs über die Zeit, z. B. der DCT-Baugruppe 14 von 1, besser handhaben, während immer noch maximales Ausgangsdrehmoment durch das Anfahren zugelassen wird, wenn die Drehmomentkapazität der Kraftmaschine zunimmt.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert. Obgleich die beste Ausführungsart, falls bekannt, und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Umsetzung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) in Verbindung mit der Kraftmaschine, wobei das ECM einen Ist-Drehmomentwert der Kraftmaschine liefert; und eine Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Baugruppe mit einer ersten und zweiten Eingangskupplung, einem ersten und zweiten Zahnradsatz, die über die jeweilige erste und zweite Eingangskupplung selektiv mit der Kraftmaschine verbunden sind, und einem Getriebesteuerungsmodul (TCM), das mit der DCT-Baugruppe und dem ECM in Verbindung steht und eine kalibrierte Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle aufweist; wobei das TCM ausgestaltet ist, um: eine Anfahranforderung des Fahrzeugs zu empfangen; den Ist-Drehmomentwert der Kraftmaschine von dem ECM zu empfangen; einen Trägheitsdrehmomentwert als das Produkt aus einer Beschleunigung und einer Trägheit der Kraftmaschine zu ermitteln; ein Kupplungsdrehmoment für eine bestimmte der ersten und zweiten Eingangskupplung als eine Funktion des Ist-Drehmomentwerts der Kraftmaschine und des Trägheitsmomentwerts zu berechnen; eine Differenz zwischen dem berechneten Kupplungsdrehmoment und dem befohlenen Kupplungsdrehmoment zu berechnen; und eine Regelung einer Position der bestimmten Eingangskupplung unter Verwendung der Differenz als einen Rückkopplungsterm vorzusehen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die Regelung der Position zumindest teilweise durch Extrahieren einer Kupplungsposition aus einer Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle und Übertragen des Kupplungspositionssignals an die bestimmte Eingangskupplung vorzusehen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um die TTP-Tabelle zu modifizieren, so dass weniger Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle einer gegebenen Einrückposition der bestimmten Eingangskupplung entspricht, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment das befohlene Kupplungsdrehmoment überschreitet, und so dass mehr Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle der gegebenen Einrückposition entspricht, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment kleiner als das befohlene Kupplungsdrehmoment ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das ECM ein aufgezeichnetes Drehmomentmodell umfasst und ausgestaltet ist, um den Ist-Drehmomentwert der Kraftmaschine aus dem aufgezeichneten Drehmomentmodell zu extrahieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das TCM konfiguriert ist, um zu detektieren, wenn die Eingangskupplung eine synchrone Drehzahl erreicht, und um zu einer stationären Steuerung der bestimmten Eingangskupplung in dem ersten Gang überzugehen, wenn die Eingangskupplung die synchrone Drehzahl erreicht.
Doppelkupplungsgetriebe-(DCT)-Baugruppe für ein Fahrzeug, das eine Kraftmaschine mit einem Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) aufweist, wobei die DCT-Baugruppe umfasst: eine erste und eine zweite Eingangskupplung; einen ersten und einen zweiten Zahnradsatz, wobei der erste und zweite Zahnradsatz selektiv über die jeweilige erste und zweite Eingangskupplung mit der Kraftmaschine verbunden sind; und ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) in Verbindung mit dem ECM, wobei das TCM ausgestaltet ist, um eine Anfahranforderung zu empfangen, und in Ansprechen auf die empfangene Anfahranforderung weiter ausgestaltet ist, um: den Ist-Drehmomentwert der Kraftmaschine von dem ECM zu empfangen; eine Trägheit und eine Beschleunigung der Kraftmaschine zu ermitteln; ein Kupplungsdrehmoment für eine bestimmte der ersten und zweiten Eingangskupplung als eine Funktion des Ist-Drehmomentwerts der Kraftmaschine und dem Produkt aus der Trägheit und der Beschleunigung der Kraftmaschine zu berechnen; das berechnete Kupplungsdrehmoment mit dem befohlenen Kupplungsdrehmoment zu vergleichen; eine aufgezeichnete Drehmoment-zu-Position-(TTP)-Tabelle zu modifizieren, so dass weniger Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle einer gegebenen Einrückposition der bestimmten Eingangskupplung entspricht, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment das befohlene Kupplungsdrehmoment überschreitet, und so dass mehr Kupplungsdrehmoment in der TTP-Tabelle der gegebenen Einrückposition entspricht, wenn das berechnete Kupplungsdrehmoment kleiner als das befohlene Kupplungsdrehmoment ist; und ein Kupplungspositionssignal an die bestimmte Eingangskupplung zu übertragen, um dadurch eine Einrückposition zu befehlen, die aus der aufgezeichneten TTP-Tabelle extrahiert wird.
DCT-Baugruppe nach Anspruch 6, wobei die DCT-Baugruppe eine trockene DCT-Baugruppe ist, die sich durch eine Abwesenheit einer Umwälzung von Kühl- oder Schmierfluid zu der ersten und zweiten Eingangskupplung auszeichnet.
DCT-Baugruppe nach Anspruch 6, wobei die Eingangskupplungen mit einer Fluidpumpe in Fluidverbindung stehen und über von der Fluidpumpe ausgetragenes Fluid geschmiert und gekühlt sind.
DCT-Baugruppe nach Anspruch 6, wobei das TCM ausgestaltet ist, um zu detektieren, wenn die bestimmte Eingangskupplung eine synchrone Drehzahl erreicht, und um zu einer stationären Steuerung der bestimmten Eingangskupplung im ersten Gang überzugehen, wenn die Eingangskupplung die synchrone Drehzahl erreicht.
DCT-Baugruppe nach Anspruch 6, wobei der erste Zahnradsatz die ungeradzahligen Gänge der DCT-Baugruppe herstellt, und die erste Eingangskupplung die bestimmte Eingangskupplung für das Anfahren ist.