Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer hydraulischen Getriebeaktoranordnung, bei welcher eine Volumenstromquelle über eine, mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckleitung mit mindestens einem Hydraulikzylinder verbunden ist, wobei ein Volumen der Hydraulikflüssigkeit über die Volumenstromquelle geregelt wird.

Hydraulische Aktoranordnungen werden insbesondere in Kraftfahrzeugen vielfältig eingesetzt. So können sie zum Betätigen einer Reibungskupplung oder zum automatischen Einlegen von Gängen in automatisierten Getrieben eingesetzt werden. Solche Hydraulikanordnungen weisen dabei bestimmte Betriebspunkte in Form einer Position auf, an denen ein Gang eingelegt wird oder eine Kupplung beginnt, ein erstes Drehmoment zu übertragen.

Aus der DE 10 2012 021 21 1 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Einstellparameters für eine hydraulische Aktoranordnung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang bekannt. Diese hydraulische Aktoranordnung umfasst eine Pumpe und einen Hydraulikzylinder, wobei ein Druckanschluss der Pumpe mit einem Anschluss des Hydraulikzylinders verbunden ist. Der Einstellparameter stellt eine Funktion des Volumens des Fluids dar, das von der Pumpe zur Einstellung eines bestimmten Betriebspunktes der Anordnung zu fördern ist. Das Fluidvolumen wird über der Zeit bis zu einem Ab- schlussbetriebszustand der Aktoranordnung integriert, bei dem der Ansteuerwert der Pumpe kleiner/gleich einem Betriebspunktansteuerwert ist.

Es ist bekannt, dass zur Ermittlung des Betriebspunktes ab Betätigungsbeginn der hydraulischen Aktoranordnung von der Volumenstromquelle zurückgelegte Win- kelinkremente gezählt werden. Ebenfalls bekannt ist, das zur Einstellung des Betriebspunktes notwendige Volumen der Hydraulikflüssigkeit aus einer rotatorischen Lage einer Volumenstromquelle abzuleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Getriebeaktoranordnung anzugeben, bei welchem die Dynamik der hydraulischen Ge- triebeaktoranordnung erhöht und somit der Betrieb der Pumpenaktoren in optimierten Betriebspunkten erfolgt.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Regelung als kombinierte Weg- und Winkel-Regelung der Volumenstromquelle ausgeführt wird, wobei die Weg- Regelung und die Winkel-Regelung ineinander überblendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Dynamik der Ansteuerung der hydraulischen Getriebeaktoren verbessert wird und eine Optimierung hinsichtlich des Betriebspunktes der Getriebeaktoren, die vorzugsweise als Pumpenaktoren ausgebildet sind, erfolgt.

Vorteilhafterweise wird zur Überblendung der Weg-Regelung und der Winkel- Regelung ein hydraulisches Überdeckungselement verwendet. Ein solches Überdeckungselement umfasst eine Software, welche ein hydraulisches Element steuert, bei welchem durch den Fluss der Hydraulikflüssigkeit zu vorgegebenen Zeitpunkten die Überdeckung der Regelungen realisiert wird.

In einer Ausgestaltung bestimmt die Weg-Regelung eine Auswahl einer Schaltgasse eines Getriebes und die Winkel-Regelung ein Eingreifen in die Schaltgasse erlaubt, wobei von Beginn einer Umschaltung des Ventils von der Wählstellung in die Schaltstellung, die Hydraulikflüssigkeit zu fließen beginnt. Dadurch wird ein vorgegebener Zeitraum (Totzeit, in welcher der Getriebeaktor nicht arbeitet), wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, welcher zwischen der Wählstellung und der Schaltstellung des Ventils ungenutzt verstreicht, genutzt, um während der Umschaltung des Ventils von der Wählstellung in die Schaltstellung gleitend überzugehen.

In einer Ausführungsform wird als Überdeckungselement mindestens ein Ventil mit einer negativen Überdeckung verwendet. Dabei ist die negative Überdeckung eine Ventileigenschaft, die bei der Umschaltung des Ventils von der Wählstellung in die Schaltstellung einen Durchlauf der Hydraulikflüssigkeit erlaubt.

In einer Variante erfolgt nach Erkennen einer offenen Kupplung die Umschaltung des Ventils, wobei eine Schaltgassenposition eingeregelt wird und anschließend das Ventil bei gleichzeitiger Überblendung der Weg- und Winkel-Regelung aktiviert wird. Somit wird die Totzeit zwischen Wähl- und Schaltstellung durch Betätigung des Getriebeaktors verkürzt, was eine höhere Dynamik der Getriebeaktoranordnung ermöglicht und somit gleichzeitig eine Optimierung des Betriebspunktes der zu schaltenden Anordnung erlaubt.

In einer Weiterbildung wird nach einem vollständigen Umschalten des Ventils die Weg-Regelung deaktiviert. Auf Grund der Wirksamkeit der im Getriebeaktor vorhandenen Rückstellfedern in der Wähl- und Schaltbewegung ist kein Verharren in einer Position möglich, wenn die Weg-Regelung nicht aktiv ist. Sobald in die Schaltbewegung übergegangen wird, wird in eine Kulisse verfahren, welche das Abfallen der Wählbewegung auf Grund der Rückstellfeder verhindert.

In einer Ausgestaltung wird während des Überblendens der Weg-Regelung und der Winkel-Regelung ein Regelfehler aus einer Gewichtung der jeweiligen Regelfehler aus Weg- und Winkel-Regelung und anschließender Summation ermittelt. Diese Gewichtung und Summation der Regelfehler ist notwendig, da auf Grund der Rückstellfeder in der Wählbewegung ein Abfall der Wählposition stattfinden würde. In Kombination mit der negativen Überdeckung gewährleistet die Regelung, dass die Wählposition erhalten bleibt und dennoch die Schaltbewegung schon initiiert wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine hydraulische Getriebeaktoranordnung, vorzugsweise für einen Fahrzeugantriebsstrang, umfassend eine von einem Elektromotor angetriebene Volumenstromquelle, welche über eine Druckleitung mit mindestens einem Hydraulikzylinder verbunden ist. Die Dynamik des hydraulischen Getriebeaktors wird erhöht, indem zwischen der Volumenstromquelle und dem Hydraulikzylinder ein Regelungsüberdeckungselement angeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist das Regelungsüberdeckungselement als Ventil mit negativer Überdeckung ausgebildet ist, welches mit einem ersten Hydraulikteilzylinder zum Wählen einer Schaltgasse und einem zweiten Hydraulikteilzylinder zur Einstellung eines Ganges in die ausgewählte Schaltgasse eines Getriebes verbunden ist.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Getriebeaktoranordnung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Regelungsstrategie der Getriebeaktoranordnung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ansteuerverfahrens,

Fig. 4 ein Ansteuerverfahren nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Getriebeaktoranordnung, bei welchem eine Schaltaktorik 1 eines Doppelkupplungsgetriebes dargestellt ist. Bei diesem Doppelkupplungsgetriebe sind zwei Getriebestränge 2, 3 vorhanden, die je einen Kupplungshydraulikzylinder 4 aufweisen, der eine Teilkupplung 5 bzw. 6 betätigt. Der jeweilige Kupplungshydraulikzylinder 4 der Teilkupplung 5, 6 wird über einen Pumpenaktor angetrieben und sind mit einem Zweidruckventil 7 gekoppelt ist.

Der Pumpenaktor 8 weist eine Pumpe 9 auf, die als Volumenstromquelle dient und über eine Hochdruckleitung 10 mit einem Zwei-Wegeventil 1 1 verbunden ist. Die Pumpe 9 wird von einem Elektromotor 12 angetrieben, welcher wiederum von einem Steuergerät 13 angesteuert wird. Über die Pumpe 9 wird aus einem Hydraulikreservoir 14 über eine Niederdruckleitung 15 Hydraulikflüssigkeit durch die Pumpe 9 angesaugt und über die Hochdruckleitung 10 dem Zwei-Wegeventil 1 1 zugeführt.

Die beiden Getriebestränge 5, 6 sind über das Zwei-Wegeventil 1 1 mit zwei Hydraulikteilzylindern 16, 17 für eine Getriebeschaltung verbunden. Das Zweiwegeventil 1 1 führt dabei an einen ersten Hydraulikteiizylinder 16, welcher für den Wählvorgang einer Schaltgasse 18 in einem Getriebe 19 zuständig ist, weshalb der in dem ersten Hydraulikteiizylinder 16 angeordnete Kolben 20 in Abhängigkeit von dem Volumen der Hydraulikflüssigkeit eine translatorische Bewegung ausführt. Daran schließt sich der eigentliche Schaltvorgang an, der ein Einführen eines Schaltfingers in die ausgewählte Schaltgasse 18 ermöglicht, was durch den zweiten Hydraulikteiizylinder 1 7 realisiert wird, der einen eine Schwenkbewegung ausführenden Kolben 21 aufweist.

Zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikteiizylinder 16, 17 sind zwei Mehrwegeventile 22, 23 angeordnet, die drei Stellungen einnehmen können. Die Mehrwegeventile 22, 23 können je nach erforderlicher Ansteuerung der erforderlichen Hydraulikteiizylinder 16, 17 entweder in Richtung des Uhrzeigersinnes oder entgegen diesem angesteuert werden. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist der obere Pumpenaktor 8 mit dem Kolben 16 verbunden, was der Wählstellung entspricht. Dies ist die neutrale Stellung der Mehrwegeventile 22, 23 wird keine der beiden Hydraulikteilzylinder 16, 17 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt.

Die Mehrwegeventile 22, 23 sind über das Zwei-Wegeventil 1 1 mit der Hochdruckleitung 10 verbunden, die die Hydraulikteilzylinder 16, 17 mit jeweils einem Pumpenaktor 8 der beiden Teilgetriebestränge 2, 3 verbindet.

Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Getriebeaktoranordnung wird von einem Regelkreis 24 betätigt, wie er in Fig. 2 dargestellt und im Steuergerät 13 ausgebildet ist. Eine Umsetzung erfolgt mit einer kombinierten Weg-/Winkel-Regelung, bei der der Regeltyp zwischen Druck p und Drehwinkel φ der Pumpe 9 umgeschaltet werden kann. Anstelle des Drucksignales p kann auch ein beliebiges Signal X verwendet werden, beispielsweise ein Strom des Elektromotors 12, welcher annähernd proportional zum Druck p ist. Aus diesem Grund soll im Weiteren die Regelstrecke des Signals X betrachtet werden. Dabei wird die Regelung des Signales X in Arbeitsbereichen mit großen Signalgradienten eingesetzt. Die Pumpenwinkelregelung erfolgt in Arbeitsbereichen mit kleinen Druckgradienten. Das erfolgt in Abhängigkeit davon, welcher Druck p durch die Hydraulikflüssigkeit in der Getriebeaktoranordnung eingestellt wird.

Die Umschaltung zwischen der Wegregelung 25 des Signales X und der Winkelregelung 26 des Winkels φ erfolgt bei einer Betätigung der geöffneten Teilkupplung 5 bzw. 6 über eine Druckgrenze. Die Auswahl des jeweiligen Regelverfahrens erfolgt über eine Steuerung 200. Die Steuerung 200 gibt ein Sollsignal XSOLL und/oder ein Sollvolumen VSOLL vor. Die Wegregelung 25 des Signales X erfolgt dabei traditionell unter Berücksichtigung der Regeldifferenzen zwischen dem Signalsollwert XSOLL und dem Signalistwert XIST, der von dem Pumpenaktor 8 abgeleitet wird. Je nach der von der Steuerung im Block 200 ausgegebenen Auswahl wird das entsprechende Ausgangssignal der Signalregelung oder der Winkelregelung 26 an den Pumpenaktor 8 weitergegeben.

Mithilfe von dem an der Pumpe 9 ermittelten Drehwinkel φιετ und des Istsignals XIST wird ein Volumen VßPneu zur Einstellung eines neuen Betriebspunktes adaptiert (Block 210). Zu diesem Zweck wird vorher der Istdrehwinkel φιετ in ein Istvolumen VIST umgerechnet (Block 220). Dieses neue Volumen VßPneu der Hydraulikflüssigkeit wird der Steuerung im Block 200 zugeführt, welche aus dem neuen Volumen VßPneu, das einem bestimmten Betriebspunkt entspricht, den Sollwert VSOLL des Volumens V ermittelt. Das Sollvolumen VsoLL wird im Block 230 über den Pumpenkennwert: Volumen pro Winkel in einem Sollwinkel (psou. umgerechnet. Die Differenz aus diesem tatsächlich gemessenen Drehwinkel φιετ mit dem neu errechneten Sollwinkel (psou. bildet den Eingang der Winkelregelung 26. Aus diesem Sollwinkel (psou. und dem Istdrehwinkel cpisT wird die Differenz bestimmt, die der Winkelregelung zugrunde gelegt wird und die den Istdrehwinkel φιετ auf den Solldrehwinkel φεου. regelt. Der Betriebspunkt wird über das Signal XBP definiert (Block 240). Ist dieses Signal XBP erreicht, so wird das Istvolumen VIST, welches aus dem Istdrehwinkel φιετ abgeleitet wurde, zu diesem Zeitpunkt als neues Volumen VßPneu des Betriebspunktes definiert, und an die Steuerung im Block 200 ausgegeben.

Die Winkelregelung 26 kann dabei optional eine kalkulierte Leckage Vi_eck berücksichtigen, um die Ergebnisse der Winkelregelung 26 zu verbessern. Zur Adaption der Leckage Vi_eck werden ebenfalls der Istdrehwinkel φιετ und der Istdruck ριετ verwendet. Dabei wird der Istdruck ριετ zur Adaption der Leckage (Block 250) nur dann genutzt, wenn der Istdruck ριετ größer/gleich einem vorgegebenen Schwellwert minus p _m in (Block 260) ist. Die aus dem Istdrehwinkel φιετ und dem Istdruck ριετ im Block 270 berechnete Leckagerate Qieck(t) wird im Block 280 integriert. Das Ergebnis dieser Integration über der Zeit stellt das Leckagevolumen Vi_eck dar, welches sowohl bei der Bestimmung des Volumenistwertes VIST im Block 290 als auch bei der Bestimmung des Volumensollwertes VSOLL (Block 300) berücksichtigt wird. Der Pfad der Leckagevorsteuerung ist dabei in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.

Das erfindungsgemäße Ansteuerverfahren greift bei der Umschaltung des Wählvorganges in den Schaltvorgang der Getriebeaktoranordnung und soll am Beispiel des Einlegens eines Ganges mit der hydraulischen Getriebeaktoranordnung gemäß Fig. 1 aus einer Betätigung einer Teilkupplung 5 oder 6 heraus erläutert werden. Zunächst wird die Teilkupplung 5, 6 geöffnet, was durch einen nicht weiter dargestellten Sensor detektiert wird. Ist die entsprechende Teilkupplung 5 bzw. 6 geöffnet, schaltet das Zwei-Wegeventil 1 1 , so dass der Hydraulikteilzylinder 16, der für die Auswahl der Schaltgasse zuständig ist, in Betrieb gesetzt wird. Die Wegregelung 25 wird zur Ein- regelung der Schaltgassensollposition gestartet. Anschließend werden die Mehrwegeventile 22, 23 aktiviert. Bei diesen Mehrwegeventilen 22, 23 handelt es sich um Ventile mit negativer Überdeckung, was bedeutet, dass ab dem Zeitpunkt, wo das Mehrwegeventil 22, 23 aktiviert wird, in den Hydraulikteilzylinder 17, der für das Schalten zuständig ist, einfließt. Dadurch erfolgt ein Überblenden der Wegregelung 25 mit der Winkelregelung 26, was in Fig. 2 durch den Block 27 gekennzeichnet ist.

Die Überlappung der Regelungen 25, 26 ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3a die Position des Weges des Kolbens 20 des Hydraulikteilzylinders 16 über der Zeit, während in Fig. 3b die Position des Winkels des Kolbens 21 des Hydraulikteilzylinders 17 über der Zeit dargestellt ist. In Fig. 3c sind Regelfehler über der Zeit dargestellt, wobei e_x den Wegregelfehler und e_phi den Winkelregelfehler darstellen. Fig. 3d zeigt die Multiplikatoren m_x; m_phi der Regelfehler e_x; e_phi aus Weg-Regelung 25 und Winkel-Regelung 26.

Bei dem Ansteuerverfahren für„Wählen/Schalten" wird zunächst ein Sollweg XSOLL für die Schaltgasse vorgegeben und die Weg-Regelung 25 aktiviert. Ab dem Zeitpunkt, wo die Mehrwegeventile 22, 23 aktiviert werden, startet gleichzeitig die Winkel- Regelung 26, was aus Fig. 3d ersichtlich ist, wodurch das Überblenden von Weg- Regelung 25 und Winkelregelung 26 erfolgt.

Wie aus Fig. 3c hervorgeht, läuft die Regelung nach der Aktivierung der Mehrwegeventile 22, 23 weiter und die stationäre Genauigkeit des Schaltwinkels phi wird schneller erreicht als im Verfahren nach dem Stand der Technik.

Beim Stand der Technik wird die Weg-Regelung 25 gestartet und, wenn die stationäre Genauigkeit des Weges x erreicht ist, das Mehrwegeventil 22, 23 aktiviert, wobei das Mehrwegeventil 22, 23 keinerlei negative Überdeckung aufweist. Es wird eine Zeit t_sw_val abgewartet, bis der Wählvorgang abgeschlossen ist. Anschließend wird ein Soll-Winkel φεου. vorgegeben und die Winkel-Regelung 26 aktiviert. Das bedeutet, dass im Zeitraum von t_sw_val kein Regelfehler ausgegeben wird und somit der Pumpenaktor 8 stillsteht (Fig. 4d).

Da bei der vorgeschlagenen Lösung gemäß Fig. 3d ein Regelfehler auch während des Zeitraumes t_sw_val ausgegeben wird, ist zu diesem Zeitpunkt auch die Winkelregelung 26 des Pumpenaktor 8 aktiv. Dadurch erfolgt eine Überlappung von Weg- Regelung 25 und Winkel-Regelung 26, was die Dynamik des Ansteuervorganges der hydraulischen Getriebeaktoranordnung verbessert. Somit wird der Hydraulikteilzylinder 17, der für den eigentlichen Schaltvorgang zuständig ist, bereits gestartet, während das Mehrwegeventil 22, 23 sich noch im Umschaltzustand befindet. Nach einem vollständigen Umschalten des Mehrwegeventils 22, 23 wird die Wegregelung 15 deaktiviert und eine Synchronisation gestartet.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens läuft die Regelung 25 des Weges nach der Aktivierung des Ventils 22, 23 weiter und die stationäre Genauigkeit des Schaltwinkels wird schneller erreicht als im Ansteuerverfahren nach dem Stand der Technik.

Die hier dargestellte Anordnung für eine hydraulische Getriebeaktoranordnung mit Ventilsteuerung kann auch zur Ansteuerung von Schaltschienen genutzt werden. Die Regelstrategien, die überlagert werden, sind hier nur beispielhaft erläutert. Die Ausprägung der einzelnen Regelstrategie soll allgemein bleiben und ist auch für mehr als zwei Regelungen kombinierbar. Ebenfalls lässt sich das Überblenden der Regelung nicht nur linear gestalten, sondern mit einer beliebigen Trajektorie umsetzen.

Bezuqszeichenliste Schaltaktorik

Getriebestrang

Getriebestrang

Kupplungshydraulikzylinder

Teilkupplung

Teilkupplung

Zweidruckventil

Pumpenaktor

Pumpe

Hochdruckleitung

Zwei-Wegeventil

Elektromotor

Steuergerät

Hydraulikreservoir

Niederdruckleitung

Hydraulikteilzylinder

Hydraulikteilzylinder

Schaltgasse

Getriebe

Kolben

Kolben

Mehrwegeventil

Mehrwegeventil

Regelkreis

Wegregelung

Winkelregelung

Überdeckungselement