CN102869905A

CN102869905A - 在机动车辆中用于确定起动档位的方法

Info

Publication number: CN102869905A
Application number: CN2011800215262A
Authority: CN
Inventors: 罗兰·梅尔
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2013-01-09
Also published as: DE102010028282A1; EP2564090A1; WO2011134704A1; US20130040781A1; US8672806B2

Abstract

本发明涉及在机动车辆中用于确定起动档位的方法，该机动车辆的动力总成系统包括构造为内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动元件和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，在遵守摩擦离合器的负载边界的情况下确定用于由静止状态起动的起动档位（G_Anf）。为了避免摩擦离合器的过载，依据本发明的方法设置如下，即：决定出不依赖负载的起动档位（G_{Anf_Typ}），如果利用该不依赖负载的起动档位，在当前起动条件下起动时，则会不考虑摩擦离合器的当前负载状态地和不遵守摩擦离合器的负载边界地起动；决定出至少一个因负载而异的起动档位作为最高起动档位，如果利用所述至少一个因负载而异的起动档位，在当前起动条件下起动时，则会在考虑摩擦离合器的当前负载状态的情况下遵守摩擦离合器的预先给出的负载边界；并且以最小值选择将所述不依赖负载的起动档位和所述至少一个因负载而异的起动档位中的最低起动档位确定为针对当前起动而设置的起动档位（G_Anf）。

Description

在机动车辆中用于确定起动档位的方法

技术领域

本发明涉及在机动车辆中用于确定起动档位的方法，该机动车辆的动力总成系统包括构造为内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动元件和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，在遵守摩擦离合器的负载边界的情况下确定用于由静止状态起动的起动档位。

背景技术

在很多级的多级换档变速器的情况下，原则上多个档位可以考虑作为针对由静止状态起动的起动档位。这种起动状况特别地在平面上和坡度上的起动时存在。在起动时，可由驱动马达产生的和作为起动力矩可在摩擦离合器上给出的马达力矩必须足够高，以便在通过各自的起动档位确定的总传动比和动力总成系统的效率的情况下补偿机动车辆的在这种状况中由滚动阻力和坡度阻力所形成的稳定的行驶阻力并且额外地供应针对机动车辆起动加速度的盈余力矩。

在这种情况下注意到，工作着的在从动侧的、也就是说布置在行驶变速器和/或车桥变速器上的取力装置会减少可用于起动的马达力矩，这可以在决定起动档位时被考虑为假设的额外阻力。与之相反，由驱动马达直接驱动的附属机组，如电气发电机、助力转向装置的伺服泵和空调设备的空调压缩机以及工作着的在驱动侧的，也就是说直接布置在驱动马达上的取力装置则已经在旋转能量源处降低了可由驱动马达给出到摩擦离合器上的和由此针对起动可供支配的马达力矩。

除此之外，起动加速度应该相应于驾驶员的如下功率需求，该功率需求通过行驶踏板偏转或者说行驶踏板位置给出，伴随增加的行驶踏板偏转而增加并且伴随增加的行驶路面坡度而减少。相应地，在恒定的行驶路面坡度的情况下，驾驶员利用增加的行驶踏板偏转希望较高的起动加速度，与之相反，伴随增加的行驶路面坡度在恒定的行驶踏板位置的情况下希望较低的起动加速度。

通常，起动档位仅依赖于起动状况的确定经由特性曲线或特性曲线族进行，所述特性曲线或特性曲线族经由耗费的应用方法适配各自的车辆配置并且至少包含车辆质量、行驶路面坡度和行驶踏板位置作为参数。

在由静止状态起动的情况下，可以涉及可被动闭合的单片或多片干式离合器或者涉及可主动闭合的片式离合器的摩擦离合器为了跨接在马达转速和变速器输入转速之间的转速差而以滑差方式运行，直到机动车辆已如下程度地加速，从而在摩擦离合器上出现它的输入侧和输出侧的同步运转，从而使得该摩擦离合器可以被完全地闭合。

针对摩擦离合器，起动造成的滑差运行显示出大的机械和热力负载，所述负载伴随起动力矩的高度、滑差转速的高度和滑差运行的持续时间而增加以及形成用于确定起动档位的重要参数。

如果过低地确定起动档位，那么虽然高的起动加速度和摩擦离合器的相应短的滑差运行是有可能的。基于起动档位的高传动比，内燃机的噪音增加

和燃料消耗基于高的起动转速不利地高。

此外，通过高的起动加速度相对快速地达到换档转速并且触发到较高档位中的换档。这被视为不舒适并且可以特别是在高行驶阻力的情况下，例如在陡峭的坡度上或者在不良的地形中，导致在换档造成的牵拉力中断期间的机动车辆的强烈减速并且因此导致起动的中止。

相反，如果过高地确定起动档位，那么基于起动档位的低的传动比而在摩擦离合器上存在相对高的滑差转速。由于低的起动加速度，滑差运行的持续时间可以如下方式地高，即，摩擦离合器被热力地过载。

因此一般力求在尽可能高的档位中执行机动车辆的起动，而在此没有机械地和热力地使摩擦离合器超载。这样，由DE 198 39 837 A1和US 6 953 410 B2公知了用于决定起动档位的方法，在所述文献中，由机动车辆的当前的行驶阻力和驱动马达的可使用的马达力矩通过如下方式地来确定尽可能高的起动档位，其中，使得在起动期间，摩擦离合器的预期的滑差持续时间和/或在滑差运行中带入摩擦离合器中的热能不超过预先给定的边界值。

在US 7 220 215 B2中描述了带有控制装置的商用车辆，利用该控制装置如下地确定最高可能的起动档位，即：使得可由驱动马达在空转转速的情况下最大地产生的马达力矩足够用于起动并且在此带入摩擦离合器中的热能不超过预先给定的边界值。

在商用车辆的情况中，驱动马达大多构造为涡轮增压的、具有特殊负载构建特性的柴油马达，依据未预先公开的、描述了用于依赖于涡轮增压的内燃机的动态运行特征来控制自动化多级换档变速器的方法的DE 10 2008 054 802 A1，涡轮增压的内燃机可以突发地，也就是说带有高的转矩梯度，仅达到位于满负载力矩之下的进气力矩。

马达力矩的进一步升高即使以较小的转矩梯度，也短时间地仅在增压边界转速之上是有可能的，从该增压边界转速起涡轮增压器引起增压压力的进而马达力矩的明显升高。由此，涡轮增压的内燃机的动态表现除了通过空转转速、极限转速（Abregeldrehzahl）和满负载力矩特性曲线之外，也通过增压边界转速和进气力矩特性曲线以及区域地存在的力矩梯度确定。

因此，对于确定起动档位而言，构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达的动态运行特征也是有意义的，因为由空转转速出发仅最大地突发地构建进气力矩并且由此该进气力矩可作为起动力矩使用。如果进气力矩不够作为起动力矩，马达转速必须被升高至增压极限转速之上，以便在升高增压压力的情况下可以使马达力矩升高到进气力矩之上。但基于由此升高的滑差转速和转矩构建的放慢速度，摩擦离合器的机械负载和热力负载在这种情况中明显地提高。

在迄今公知的用于确定起动档位的方法中，没有或仅不充分地考虑摩擦离合器的当前负载状态、在其间没有摩擦离合器的显著冷却的多次起动和驱动马达的动态运行特征。这可以有如下结果，即：尽管表面上遵守了预先给出的负载边界，摩擦离合器仍机械地和/或热力地被过载，并且因此没达到预先给出使用寿命目标或者在起动过程期间被损坏。

发明内容

因此，本发明的任务在于，在前面所提及类型的机动车辆中提出用于确定为了从静止状态起动的起动档位的方法，伴随该方法考虑了当前的运行状态和摩擦离合器的以及驱动马达的运行特征，并且由此可以可靠地避免摩擦离合器的过载。

结合权利要求1的前序部分的特征通过如下方式解决这个任务，即，决定出不依赖负载的起动档位G_{Anf_Typ}，如果利用该不依赖负载的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，则会不考虑摩擦离合器的当前负载状态地和不遵守摩擦离合器的负载边界地起动；决定出至少一个因负载而异的起动档位（G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def}）作为最高起动档位，如果利用所述至少一个因负载而异的起动档位，在当前起动条件下起动时，则会在考虑摩擦离合器的当前负载状态的情况下遵守摩擦离合器的预先给出的负载边界；并且以最小值选择将所述不依赖负载的起动档位和所述至少一个因负载而异的起动档位中的最低起动档位确定为针对当前起动而设置的起动档位（G_Anf）（G_Anf=min(G_{Anf_Typ}、G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def})）。

依据本发明的方法的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

相应地，本发明由自身已公知的机动车辆、例如商用车辆出发，该机动车辆的动力总成系统包括构造为内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动元件和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器。依据本发明，为了由静止状态起动，将为此而设置的起动档位G_Anf由至少两个所决定的起动档位中以最小值选择来确定。

不依赖负载地、也就是说，不考虑摩擦离合器的当前负载状态和不遵守摩擦离合器的负载边界地仅依赖于当前起动条件来决定出第一起动档位G_{Anf_Typ}，这些当前起动条件通过机动车辆的当前行驶阻力和驾驶员的功率需求给出。驾驶员的功率需求很大程度上通过行驶踏板偏转x_FP给出，而基本上通过车辆质量m_Fzg和行驶路面坡度α_FB来确定行驶阻力。该不依赖负载的起动档位G_{Anf_Typ}可以借助传感器式检测的或在先前的行驶周期中确定的起动参数m_Fzg、α_FB、x_FP当前地计算或者以自身公知的方式由相应的特性曲线和特性曲线族来确定。

与之相反，至少一个其它的起动档位G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def}以因负载而异的方式被决定为最高起动档位，如果利用所述至少一个其它的起动档位，在当前起动条件下起动时，则会在考虑摩擦离合器的当前负载状态的情况下遵守摩擦离合器的预先给出的负载边界。在各自的起动过程中出现的摩擦离合器的机械负载和热力负载可以由所设置的转速分布和转矩分布相对精确地计算。

通过提出的、所述不依赖负载的起动档位G_{Anf_Typ}和所述至少一个因负载而异的起动档位G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def}的最小值选择来确保如下，即：实际地遵守摩擦离合器的预先给出的负载边界。如果利用典型地使用的不依赖负载的起动档位G_{Anf_Typ}遵守了摩擦离合器的预先给出的负载边界，那么用这个由驾驶员所希望的起动档位（G_Anf=G_{Anf_Typ}）进行起动。否则用相应地较低的因负载而异的起动档位G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def}进行起动。

特别是在商用车辆的情况中，驱动马达经常构造为涡轮增压的内燃机，该涡轮增压的内燃机具有特殊的负载构建特性。因此，涡轮增压的内燃机可以在增压边界转速n_{L_min}之下突发地，也就是说伴随着高的转矩梯度，仅达到位于满负载力矩M_VL(n_M)之下的进气力矩M_S。因此，在驱动马达构造为涡轮增压的内燃机的情况下，适宜地额外决定出因涡轮而异的起动档位G_{Anf_MS}作为最高起动档位，利用该因涡轮而异的起动档位，在当前起动条件下起动时，驱动马达的进气力矩M_S足够作为起动力矩；并且在起动档位的最小值选择中考虑该因涡轮而异的起动档位G_{Anf_MS}。

有关的、表征内燃机的动态运行特征的数据可以要么直接从马达控制器中要么从变速器控制器的数据存储器中获悉。如已经在DE 10 2008 054 802 A1中描述的那样，这些数据可以在机动车辆的生产线的最后，相应于车辆配置传递到变速器控制器的数据存储器上并且在之后的行驶运行期间，通过匹配与特别是驱动马达的当前运行数据适应，也就是说，适配于改变的运行特征。通过存取这类经更新的数据，用于决定起动档位的本方法也自动地适配机动车辆的或者说驱动马达的经改变的运行特征。

如下因负载而异的边界起动档位G_{Anf_Max1}可以被决定作为最高起动档位，利用该因负载而异的边界起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，唯一的、没有超过摩擦离合器的因失灵而异的负载边界的起动是可能的。因为在用这个边界起动档位G_{Anf_Max1}起动时会出现摩擦离合器的最高允许的负载，这个边界起动档位表示在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下的最高可能的起动档位。

如下其它的因负载而异的起动档位G_{Anf_MaxN}可以被决定作为最高起动档位，利用该其它的因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，没有超过摩擦离合器的因失灵而异的负载边界的、没有显著冷却阶段的彼此相继的起动的所希望的数量是可能的。基于直接彼此相继的起动和摩擦离合器的相应的负载，这个起动档位G_{Anf_MaxN}大多明显地在边界起动档位G_{Anf_Max1}之下并且依次可能的起动的数量优选地比较少。

没有显著冷却阶段的彼此相继的起动的在此情况下作为基础的所希望的数量可以由机动车辆的使用情形（Einsatzprofil）和/或由机动车辆的当前行驶状况来确定。在如下机动车辆的情况下，该机动车辆例如在垃圾车辆的情况下或者在邮政业务或包裹邮递业务的供应车辆的情况下从住家到住家地行驶，或者，如在城市公交车的情况下从停车站到停车站地行驶，彼此相继的起动的所希望的数量可以固定地预先给出或者由之前的运行阶段适配地决定。

彼此相继的起动的所希望的数量同样可以由当前的交通状况来确定，例如在交通阻塞中或在内城上下班高峰时间交通中的停停走走运行。摩擦离合器的在此各出现的负载除了依赖于车辆质量m_Fzg，基本上依赖于平均存在的行驶路面坡度α_FB，也就是说，相应的地形上的数据，所述数据可以结合导航器在之前的行驶运行阶段中获知或者可以包含在设有相应数据的数字街区地图中。

摩擦离合器的突发的失灵基本上是通过热力过载，也就是说过大的摩擦滑差造成的热量载入来引起。

因此，摩擦离合器的因失灵而异的负载边界可以限定为摩擦离合器的为了避免摩擦离合器突发失灵而应该遵守的温度边界值T_{K_max}。与此类似，在这种情况下，摩擦离合器在起动前的当前负载状态通过摩擦离合器的当前离合器温度T_K来确定。例如，借助布置在摩擦离合器上的温度传感器可以检测或者相应地计算摩擦离合器的当前离合器温度T_K。相应地，摩擦离合器由于起动过程的负载被决定为当前存在的离合器温度T_K由于起动过程而升高的预计的温度升高ΔT_K。

但摩擦离合器的因失灵而异的负载边界也可以限定为摩擦离合器的为了避免摩擦离合器突发失灵而应该遵守的热含量边界值Q_{K_max}。因此，在这种情况下，摩擦离合器在起动前的当前负载状态通过摩擦离合器的当前热含量Q_K来确定，该当前热含量通过在之前的起动情况下的可计算的热量载入和在其间的冷却阶段中的可估计的热损失给出。摩擦离合器由于起动过程的负载于是被决定为当前存在的热含量Q_K通过起动过程而升高的预计的热含量升高ΔQ_K。

顺应行驶功率的、因负载而异的起动档位G_{Anf_Lim}可以被决定作为最高起动档位，利用该顺应行驶功率的、因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，驾驶员的行驶功率需求尽可能地被满足并且摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界最大以规定的公差阈值被超过。

摩擦离合器的使用寿命，如果在此期间没有热过载出现，通过摩擦衬面的机械式耗损来确定。如果为了实现摩擦离合器的设置的使用寿命而预先给出每次起动的确定的耗损作为因使用寿命而异的负载边界，那么在此涉及如下平均值，该平均值仅必须平均地，也就是说在多个起动上平均地被遵守。因此，该负载边界值如这里在顺应行驶功率的起动档位G_{Anf_Lim}的情况下为了满足驾驶员的功率需求所设置的那样，可以偶尔适度地被超过，而不危害对摩擦离合器的使用寿命的遵守。

这个顺应行驶功率的起动档位G_{Anf_Lim}适宜地也形成那个驾驶员能手动地将以最小值选择确定的起动档位G_Anf修正到的最高起动档位，也就是说通过驾驶员到档位选择控制中的相应的干涉，例如处在手动换档插轴拨块凹槽中的换档杆到加档方向或减档方向中的偏转。

如下其它的因负载而异的起动档位G_{Anf_Def}可以被决定作为最高起动档位，利用该其它的因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，不超过摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界。

因为摩擦衬面的每次起动的机械式耗损几乎不能传感器式地检测，替代地，摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界可以限定为摩擦离合器的为了达到摩擦离合器的预先给出的使用寿命目标而使当前离合器温度T_K在所设置的起动过程期间最大允许升高的离合器温度增量边界值ΔT_{K_max}。摩擦离合器的温度升高ΔT_K因此在这种情况中在起动期间被用作为相对摩擦衬面的机械式耗损的等价量。

对此备选地，摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界也可以限定为摩擦离合器的为了达到摩擦离合器的预先给出的寿命目标而使摩擦离合器的当前热含量Q_K在所设置的起动过程期间最大允许升高的热含量增量边界值ΔQ_{K_max}。由此，在这种情况中，摩擦离合器的热含量的升高ΔQ_K在起动期间被用作为相对摩擦衬面的机械式耗损的等价量。

按需求方式，可以额外地决定出因速度而异的起动档位G_{Anf_vZiel}作为最高起动档位，利用该因速度而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，在摩擦离合器闭合时能无需减档地达到预先给出的目标速度；并且可以在起动档位的所提及的最小值选择时考虑这个因速度而异的起动档位G_{Anf_vZiel}。在这种情况中，起动档位不允许如此高地选择，从而使得在马达空转转速和摩擦离合器闭合时就已经超过该目标速度而导致减档和伴随有进行滑差的摩擦离合器的行驶成为必需。

特别是在确定的使用车辆的情况下考虑因速度而异的起动档位G_{Anf_vZiel}是有意义的，如应该从装载站到装载站行驶的收货车辆或者应该铺设混凝土带的混凝土搅拌车辆，在这些使用车辆的情况下，各自的起动的目标速度v_Ziel相对地低。在这类使用的情况下，应该可以尽可能地在驱动马达的空转转速n_idle的情况下达到目标速度v_Ziel，也就是说，应该可以在自然进气的情况下通过驱动马达的相应的满负载力矩M_VL(n_M)和在涡轮增压的内燃机的情况下通过驱动马达的进气力矩M_S来补偿存在的行驶阻力。

当以最小值选择确定的起动档位G_Anf不可供支配时，针对所设置的起动适宜地使用最近较低的起动档位（G_Anf=G_Anf-1），因为利用这个起动档位可靠地排除摩擦离合器的过载。

但当以最小值选择确定的起动档位G_Anf和最近较低的起动档位G_Anf-1不可供支配时，针对所设置的起动也可以使用最近较高的起动档位（G_Anf＝G_Anf+1），然而利用该最近较高的起动档位会在不利的运行条件下关联摩擦离合器的过载。

当以最小值选择确定的起动档位G_Anf和最近较低的起动档位G_Anf-1都不可使用于已设置的起动时，可以向着最近较低的档位去地继续尝试，直到达到多级换档变速器的第一档位。当以最小值选择确定的起动档位G_Anf和直至达到多级换档变速器的第一档位为止最近较低的起动档位都不可供支配以作为起动档位时，那么针对所设置的起动由此才使用最近较高的起动档位（G_Anf＝G_Anf+1）。

当最近较高的起动档位G_Anf+1在因负载而异的边界起动档位G_{Anf_Max1}之上时，那么会以摩擦离合器的特别是热力过载为出发点。因此，在这种情况中起动通常被阻止并且这通过输出声学的和/或光学的报警信号通知给驾驶员。

当由确定的驾驶员激活来要求紧急起动，在紧急运行中却可以允许利用在因负载而异的边界起动档位G_{Anf_Max1}之上的起动档位G_Anf+1来起动。例如，可以通过行驶踏板的和紧急开关的同时的操纵或者通过行驶踏板在它的最大位置上的较长时间的保持由驾驶员来要求紧急起动。

当机动车辆处于危险位置上，例如在街道十字路口上或者在铁路道口上时，那么例如这样的紧急起动是必需的。在这种运行状况中，为了避免更大的损失，如该损失通过与另外的机动车辆或者与火车的碰撞而引发的那样，以摩擦离合器的过载或损坏为代价的紧急起动被视为是有利的。

在已识别的机动操纵状况中，可以额外地决定出因机动操纵而异的起动档位G_{Anf_Rang}作为最高起动档位，利用该因机动操纵而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下，在持续滑差运行中在摩擦离合器上产生的摩擦功率大约相应于摩擦离合器的可供支配的冷却功率。在这种情况中，同样在起动档位的最小值选择时考虑该因机动操纵而异的起动档位G_{Anf_Rang}。

附图说明

为了说明本发明，给说明书附入带有实施例的图示。其中，

图1在传动比-坡度图表中示出用于由静止状态起动的不依赖负载的起动档位的决定；

图2以示意性的方式示出重型商用车辆的动力总成系统；

图3示出涡轮增压的内燃机的马达动态特性曲线族；

图4a根据图3在引导于增压边界转速下方的马达转速（n_M≤n_{L_min}）的情况下示出内燃机的转矩构建；

图4b根据图3在引导于增压边界转速上方的马达转速（n_M＞n_{L_min}）的情况下示出内燃机的转矩构建。

具体实施方式

在图2中示意地画出的重型商用车辆的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机VM的驱动马达、构造为自动化的摩擦离合器K的起动元件和构造为自动化的多级换档变速器G的行驶变速器。该多级换档变速器G在输入侧可经由摩擦离合器K与内燃机VM的传动轴（曲轴）连接并且在输出侧经由万向轴与驱动车桥的车桥变速器GA（车桥差速器）连接。

在内燃机VM上布置有至少一个附属机组NA和在驱动侧的取力装置PTO，它们在驱动状态中减少可由内燃机VM给出到摩擦离合器上的和可用于起动过程的马达力矩M_M。至少两个其它的在从动侧的取力装置PTO布置在多级换档变速器G和车桥变速器GA上并且进一步减少经由摩擦离合器K导入多级换档变速器中的马达力矩M_M，从而使得在起动过程中，在驱动车桥的驱动轮上相应减小的转矩作用于克服行驶阻力和获得至少最小的起动加速度。

由此，内燃机VM必须在起动过程中短时间内产生如下马达力矩M_M并且可以在摩擦离合器K上给出该马达力矩，该马达力矩扣除针对附属机组NA的和在驱动侧的取力装置PTO的驱动力矩后是足够的，以便可以用可接受的起动加速度起动。为此，由摩擦离合器K传递的马达力矩M_M必须如此地高，从而使得它扣除用于在从动侧的取力装置PTO的驱动力矩后如下程度地超过由当前行驶阻力得出的、也就是说利用总传动比和动力总成系统效率减少的到多级换档变速器G输入轴上的行驶阻力力矩M_FW，从而使得剩余的转矩至少足够用于最小的起动加速度。

现在，在图1中，在一般示出变速器传动比i_G的倒数与行驶路面坡度α_FB关系的图表中简化地阐明如下起动档位G_{Anf_Typ}的决定，该起动档位为了由静止状态起动仅依赖于当前起动条件，如车辆质量m_Fzg、行驶路面坡度α_FB和行驶踏板位置x_FP来决定，即没有考虑摩擦离合器的预先给出的因失灵而异的或因使用寿命而异的负载边界。

为此，在图1中画入有虚线的特性曲线，该特性曲线针对确定的车辆质量m_Fzg、依赖于行驶路面坡度α_FB描述那个对于确定的、由驱动马达可突发最大产生的、用于补偿在这种状况中由坡度阻力和滚动阻力的总和形成的行驶阻力的马达力矩M_max是必需的传动比i_FW的倒数。

因为在驱动轮上的较高的驱动力矩对于足够的起动加速度的额外产生是必需的，所以有关的起动档位G_{Anf_Typ}必须具有相应较高的传动比。为此，在图1中，可能的起动档位G1-G5的传动比的倒数以分级的特性曲线相应地画入。在存在确定的行驶路面坡度α_FB*（点a）的情况下，由虚线的特性曲线获得变速器传动比i_FW（点b），利用其以最大可供支配的马达力矩M_max恰好补偿当前行驶阻力。因此，为了达到至少最小的和驾驶员在其高度上经由行驶踏板位置x_FP可影响的起动加速度，当前示例性地确定具有相应较高传动比的第三档位G3为起动档位G_{Anf_Typ}（点c）。

然而在用于确定起动档位的本方法中，根据不同的判断标准来确定其它的、特别是因负载而异的起动档位。因此可以例如决定出如下因负载而异的起动档位G_{Anf_MaxN}作为最高起动档位，利用该因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，没有超过摩擦离合器的因失灵而异的负载边界的、没有显著冷却阶段的、彼此相继的起动的所希望的数量是可能的。

同样可以决定出如下因负载而异的起动档位G_{Anf_Def}作为最高起动档位，利用该因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，不超过摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界。

在驱动马达构造为涡轮增压的内燃机的情况下，也优选地决定出如下因涡轮而异的起动档位G_{Anf_MS}作为最高起动档位，利用该因涡轮而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，驱动马达的进气力矩M_S足够作为起动力矩，由此，非常低的、邻近空转转速n_idle的起动转速n_Anf是有可能的。

由数个所确定的起动档位G_{Anf_Typ}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Def}、G_{Anf_MS}中，以最小值选择来确定针对当前起动所设置的起动档位G_Anf，也就是说，选出这些起动档位中最低的那个。

对于确定因涡轮而异的起动档位M_{Anf_MS}而言所必需的进气力矩M_S可以直接由驱动马达的马达控制器来读出或者从由DE 10 2009 054 802 A1已公知的马达动态特性曲线族来获悉，该马达动态特性曲线族可以寄存在变速器控制器的数据存储器中并且示例性地在图3中画出。

图3中，在转矩转速图表中示出的马达动态特性曲线族包含内燃机的可突发调用的最大力矩M_max和最大力矩梯度(dM_M/dt)_max，利用该力矩梯度，内燃机的可突发调用的最大力矩M_max可尽可能快地达到，内燃机的可突发调用的最大力矩M_max和最大力矩梯度(dM_M/dt)_max各作为当前的马达力矩M_M的和当前的马达转速n_M的函数（M_max=f(M_M,n_M)，(dM_M/dt)_max=f(M_M,n_M)）。

该马达动态特性曲线族通过稳定的满负载转矩特性曲线M_VL(n_M)，零力矩线（M_M=0），空转转速n_idle和内燃机的极限转速n_lim界定。此外，通过这里简化地假设为恒定的进气力矩M_S=常数的进气力矩特性曲线M_S(n_M)和内燃机的增压边界转速n_{L_min}，该马达动态特性曲线族分成四个运行区域A、B、C、D。

在低于进气力矩特性曲线M_S=常数和低于增压边界转速n_{L_min}的第一运行区域A中（0≤M_M＜M_S，n_idle≤n_M＜n_{L_min}），内燃机的可突发调用的最大力矩M_max(n_M)各通过进气力矩M_S的相应的值来形成（M_max(n_M)=M_S）。因为进气力矩M_S在该区域中恒定（M_S=常数），所以内燃机的可突发调用的最大力矩M_max通过唯一的值表示（M_max=M_S=常数）。不依赖于此地，在该区域中也可以通过唯一的值描述在运行区域A中的非常高的最大力矩梯度(dM_M/dt)_max。

在处于进气力矩特性曲线M_S=常数之下和增压边界转速n_{L_min}之上的第二运行区域B中（0≤M_M＜M_S，n_{L_min}≤n_M≤n_lim），内燃机的可突发调用的最大力矩M_max(n_M)各同样地通过进气力矩M_S的相应的值来形成。因为进气力矩M_S在该运行区域中也具有恒定的分布（M_S=常数），所以内燃机的可突发调用的最大力矩M_max在运行区域B中同样通过唯一的值来表示（M_max=M_S=常数）。如已经在运行区域A中那样，在运行区域B中，在进气力矩特性曲线M_S=常数下方的非常高的最大力矩梯度(dM_M/dt)_max也可以通过唯一的值描述。

在邻接运行区域B，处于进气力矩特性曲线M_S=常数之上和增压边界转速n_{L_min}之上的第三运行区域C中（M_S≤M_M＜M_VL(n_M)，n_{L_min}≤n_M≤n_lim），马达力矩M_M直至稳定的满负载转矩特性曲线M_VL(n_M)的各自的值的进一步升高是有可能的，然而带有比在运行区域A和B中，也就是说在进气力矩特性曲线M_S=常数下方，明显更小的最大力矩梯度(dM_M/dt)_max。

在邻接运行区域A，处于力矩特性曲线M_S=常数之上和低于增压边界转速n_{L_min}之下的第四运行区域D中（M_S≤M_M＜M_VL(n_M)，n_idle≤n_M＜n_{L_min}），没有马达转速n_M超过增压边界转速n_{L_min}的升高，马达力矩M_M的进一步提高短时间地是不可能的。因此，在运行区域D中，内燃机的可突发调用的最大力矩M_max(n_M)等于进气力矩M_S的相应的值（M_max(n_M)=M_S=常数）并且最大力矩梯度(dM_M/dt)_max等于零（(dM_M/dt)_max=0）。

在满负载力矩特性曲线M_VL(n_M)的上方可以限定在正常行驶运行中不可达到的并且由此本身不重要的运行区域E。处在该满负载转矩特性曲线M_VL(n_M)和空转转速n_idle之下地有不希望的、但技术上可实现的运行区域F，内燃机由位于空转转速n_idle邻近的马达转速n_M出发，例如通过摩擦离合器的快速闭合，可以被动态地压入该运行区域中，并且在该运行区域中存在内燃机熄火的危险。此外，可以限定直接位于满负载力矩特性曲线M_VL(n_M)下方的邻近区域为额外的运行区域V，在该运行区域中，内燃机低于满负载地，也就是说沿着满负载转矩特性曲线M_VL(n_M)，可以被压制到较低的马达转速n_M或者可以被控制到较高的马达转速n_M。

针对这里观察的起动过程，其中，将驱动马达由空转转速n_idle引导到起动转速n_Anf并且由空转力矩M_idle≈0引导到所决定的起动力矩M_Anf，相应地可以确定，当马达转速n_M保留在增压边界转速n_{L_min}之下时，该驱动马达突发地，也就是说，以高的力矩梯度dM_M/dt，仅可以被负载直到进气力矩M_S为止。在图3的部分图（a）中的力矩分布M_M(t)中和在图4a的时间分布中极为简化地示出这种关系。

针对起动档位的当前的决定同样地可以确定，为了突发调节超出进气力矩M_S的马达力矩M_M，必须将驱动马达加速超过增压边界转速n_{L_min}，因为只有在增压边界转速n_{L_min}之上，即使以较低的力矩梯度dM_M/dt，马达力矩M_M的进一步快速升高才是有可能的。在图3的部分图（b）中的力矩分布M_M(t)中和在图4b的时间分布中极为简化地示出这种关系。

附图标记列表

a 图1中的点

b 图1中的点

c 图1中的点

A 运行区域

B 运行区域

C 运行区域

D 运行区域

E 运行区域

F 运行区域

G 多级换档变速器、行驶变速器

G_Anf 起动档位

G_Anf+1 最近较高的起动档位

G_Anf-1 最近较低的起动档位

G_{Anf_Def} 因负载而异的起动档位

G_{Anf_Lim} 因负载而异的起动档位

G_{Anf_max} 最高可能的起动档位

G_{Anf_MaxN} 因负载而异的起动档位

G_{Anf_Max1} 因负载而异的边界起动档位

G_{Anf_min} 最低可能的起动档位

G_{Anf_MS} 因涡轮而异的起动档位

G_{Anf_Rang} 因机动操纵而异的起动档位

G_{Anf_Typ} 不依赖负载的起动档位

G_{Anf_vZiel} 因速度而异的起动档位

GA 车桥变速器、车桥差速器

G1–G5 可能的起动档位

i_FW 用于均衡行驶阻力的变速器传动比

i_G 变速器传动比

K 摩擦离合器、起动元件

M_Anf 起动力矩

M_FW 行驶阻力力矩

m_Fzg 车辆质量

M_idle 空转力矩

M_M 马达力矩

M_max 最大力矩

M_S 进气力矩

M_VL 满负载力矩

n_Anf 起动转速

n_idle 空转转速

n_{L_min} 增压边界转速

n_lim 极限转速

n_M 马达转速

NA 附属机组

PTO 取力装置、动力输出装置

Q_K 摩擦离合器的热含量

Q_{K_max} 摩擦离合器的热含量边界值

t 时间

t0 时间点

T_K 离合器温度

T_{K_max} 摩擦离合器的温度边界值

V 运行区域

VM 内燃机、驱动马达

x_FP 行驶踏板偏转、行驶踏板位置

α_FB 行驶路面坡度

α_FB* 当前路面坡度

ΔQ_{K_max} （K的）热含量增量边界值

ΔT_{K_max} 离合器温度增量边界值

ΔT_K 温度升高

Claims

1.在机动车辆中用于确定起动档位的方法，所述机动车辆的动力总成系统包括构造为内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动元件和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，在遵守所述摩擦离合器的负载边界的情况下确定用于由静止状态起动的起动档位（G_Anf），其特征在于，决定出不依赖负载的起动档位（G_{Anf_Typ}），如果利用所述不依赖负载的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，则会不考虑所述摩擦离合器的当前负载状态地和不遵守所述摩擦离合器的负载边界地起动；决定出至少一个因负载而异的起动档位（G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def}）作为最高起动档位，如果利用所述至少一个因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，则会在考虑所述摩擦离合器的当前负载状态的情况下遵守所述摩擦离合器的预先给出的负载边界；并且以最小值选择将所述不依赖负载的起动档位和所述至少一个因负载而异的起动档位中的最低起动档位确定为针对当前起动而设置的起动档位（G_Anf）（G_Anf=min(G_{Anf_Typ}、G_{Anf_Max1}、G_{Anf_MaxN}、G_{Anf_Lim}、G_{Anf_Def})）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述驱动马达构造为涡轮增压的内燃机的情况下，额外地决定出因涡轮而异的起动档位（G_{Anf_MS}）作为最高起动档位，利用所述因涡轮而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，所述驱动马达的进气力矩（M_S）足够作为起动力矩；并且在起动档位的最小值选择中考虑所述因涡轮而异的起动档位（G_{Anf_MS}）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，决定出因负载而异的边界起动档位（G_{Anf_Max1}）作为最高起动档位，利用所述因负载而异的边界起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，唯一的、没有超过所述摩擦离合器的因失灵而异的负载边界的起动是可能的。

4.根据权利要求1至3中的一个所述的方法，其特征在于，决定出如下因负载而异的起动档位（G_{Anf_MaxN}）作为最高起动档位，利用该因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，没有超过所述摩擦离合器的所述因失灵而异的负载边界的、没有显著冷却阶段的彼此相继的起动的所希望的数量是可能的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，没有显著冷却阶段的彼此相继的起动的所希望的数量由所述机动车辆的使用情形和/或由所述机动车辆的当前行驶状况来确定。

6.根据权利要求3至5中的一个所述的方法，其特征在于，所述摩擦离合器的因失灵而异的负载边界限定为所述摩擦离合器的为了避免所述摩擦离合器突发失灵而应该遵守的温度边界值（T_{K_max}），并且所述摩擦离合器在起动前的当前负载状态通过所述摩擦离合器的当前离合器温度（T_K）来确定。

7.根据权利要求3至5中的一个所述的方法，其特征在于，所述摩擦离合器的因失灵而异的负载边界限定为所述摩擦离合器的为了避免所述摩擦离合器突发失灵而应该遵守的热含量边界值（Q_{K_max}），并且所述摩擦离合器在起动前的当前负载状态通过所述摩擦离合器的当前热含量（Q_K）来确定。

8.根据权利要求1至7中的一个所述的方法，其特征在于，决定出因负载而异的、顺应行驶功率的起动档位（G_{Anf_Lim}）作为最高起动档位，利用所述因负载而异的、顺应行驶功率的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，尽可能地满足驾驶员的行驶功率需求并且所述摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界最大以规定的公差阈值被超过。

9.根据权利要求1至8中的一个所述的方法，其特征在于，所述顺应行驶功率的起动档位（G_{Anf_Lim}）形成那个驾驶员能手动地将以最小值选择确定的起动档位修正到的最高起动档位。

10.根据权利要求1至9中的一个所述的方法，其特征在于，决定出如下因负载而异的起动档位（G_{Anf_Def}）作为最高起动档位，利用该因负载而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时不超过所述摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界。

11.根据权利要求8至10中的一个所述的方法，其特征在于，所述摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界限定为所述摩擦离合器的为了达到所述摩擦离合器的预先给出的使用寿命目标而使当前离合器温度（T_K）在所设置的起动过程期间最大允许升高的离合器温度增量边界值（ΔT_{K_max}）。

12.根据权利要求8至10中的一个所述的方法，其特征在于，所述摩擦离合器的因使用寿命而异的负载边界限定为所述摩擦离合器的为了达到所述摩擦离合器的预先给出的寿命目标而使所述摩擦离合器的当前热含量（Q_K）在所设置的起动过程期间最大允许升高的热含量增量边界值（ΔQ_{K_max}）。

13.根据权利要求1至12中的一个所述的方法，其特征在于，按需求方式，额外地决定出因速度而异的起动档位（G_{Anf_vZiel}）作为最高起动档位，利用所述因速度而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下起动时，在所述摩擦离合器闭合时能无需减档地达到预先给出的目标速度；并且在起动档位的最小值选择时考虑所述因速度而异的起动档位（G_{Anf_vZiel}）。

14.根据权利要求1至13中的一个所述的方法，其特征在于，当以最小值选择确定的起动档位G_Anf不能供支配时，针对所设置的起动使用最近较低的起动档位（G_Anf＝G_Anf-1）。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述以最小值选择确定的起动档位（G_Anf）和所述最近较低的起动档位（G_Anf-1）不能供支配时，针对所设置的起动使用最近较高的起动档位（G_Anf=G_Anf+1）。

16.根据权利要求1至15中的一个所述的方法，其特征在于，当以最小值选择确定的起动档位（G_Anf）和最近较低的起动档位（G_Anf-1）都不能使用于所设置的起动时，向着最近较低的档位去地继续尝试，直到达到所述多级换档变速器的第一档位，并且当以最小值选择确定的起动档位（G_Anf）和直至达到所述多级换档变速器的第一档位为止最近较低的起动档位都不能供支配以作为起动档位时，针对所设置的起动使用最近较高的起动档位（G_Anf＝G_Anf+1）。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，当所述最近较高的起动档位（G_Anf+1）在因负载而异的边界起动档位（G_{Anf_Max1}）之上时，起动被阻止并且这通过输出声学的和/或光学的报警信号通知给驾驶员。

18.根据权利要求15至17中的一个所述的方法，其特征在于，当由确定的驾驶员激活来要求紧急起动时，在紧急运行中允许利用在因负载而异的边界起动档位（G_{Anf_Max1}）之上的起动档位（G_Anf+1）来起动。

19.根据权利要求1至18中的一个所述的方法，其特征在于，在已识别的机动操纵状况中，额外地决定出因机动操纵而异的起动档位（G_{Anf_Rang}）作为最高起动档位，利用所述因机动操纵而异的起动档位，在当前起动条件（m_Fzg、α_FB、x_FP）下，在持续滑差运行中在所述摩擦离合器上产生的摩擦功率大约相应于所述摩擦离合器的能供支配的冷却功率；并且在起动档位的最小值选择时考虑所述因机动操纵而异的起动档位（G_{Anf_Rang}）。