CN103108789A - 用于机动车辆的换档控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车辆的换档控制的方法，该机动车辆的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动与换档离合器和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，避免驱动马达在负载构建的情况下在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱。为了没有用于支持驱动马达的或者用于升高增压压力（p_L）的额外的设备地达到该目的，该方法依据本发明设置如下，即：在摩擦离合器的滑差运行结束前，最早在挂出负载档位后和最迟在挂入目标档位后负载构建开始时将驱动马达加速直至增压边界转速（n_{L_min}）或者略处于增压边界转速（n_{L_min}）之上的马达转速（n_M）（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）并且在负载构建期间在尽可能恒定的马达转速（n_M≈n_{L_min}）的情况下将驱动马达超出驱动马达的进气力矩（M_S）至邻近满负载力矩（M_VL(n_{L_min})）地负载。

Description

用于机动车辆的换档控制的方法

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的换档控制的方法，该机动车辆的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动与换档离合器和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，避免驱动马达在负载构建的情况下在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱。

背景技术

在机动车辆中越来越频繁地使用带有作为起动与换档离合器的自动化摩擦离合器的自动化多级换档变速器，在该多级换档变速器中，档位选择、换档过程的触发、档位级别的挂入与挂出以及摩擦离合器的接合与断开自动化地，也就是说通过评估在变速器控制器中的运行参数和操控所配属的调节驱动装置进行。

特别是在商用车辆中，驱动马达大多构造为具有特殊的负载构建特性的、涡轮增压的柴油马达。在公开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、未经预先公开的DE102008054802.2中详细地阐释了如下，即，涡轮增压的内燃机可以即刻地，也就是说伴随着高的转矩梯度，仅达到位于满负载力矩下方的进气力矩。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。当目标档位的联接转速处于驱动马达的增压边界转速之下时，基于可即刻达到的马达力矩到进气力矩的界限，由此在涡轮增压的内燃机的情况下在增压边界转速之下记录了明显的、通常称为涡轮迟滞的、例如可以在负载构建的情况下在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱。

驱动马达的这种牵引虚弱在牵拉加档的情况下，特别是在高的行驶阻力和高的马达负载的情况下出现，例如在大的行驶道路坡度时的上山行驶期间，伴随着高的载重量或者在复杂的地形中（道路以外的行驶）。在这些运行条件下，目标档位的通过加档的传动比级差

确定的联接转速如此程度地降低，即：该联接转速处于驱动马达的增压边界转速之下。因此，驱动马达可以于是在负载构建的情况下在加档的最后即刻地仅还产生和给出它的进气力矩，但该进气力矩可能处于当前的行驶阻力（滚动阻力+斜坡阻力+空气阻力）之下。由此，在这种情况中，带有恒定行驶速度或者带有相应于行驶踏板位置的行驶加速度的继续行驶不再是可能的。

通常于是减档或者甚至由静止状态的起动是必需的，以便阻止驱动马达的转速压制到空转转速之下和驱动马达的接下来的停止（Abwürgen）。然而，这显著地干扰所希望的行驶过程并且从驾驶员的角度大多被视为非常不舒适。

通常，自动化多级换档变速器的换档策略，也就是说变速器控制的换档特性曲线和换档特性曲线族然而如此地设计，即：在这种运行条件下在自动化的换档触发的情况下不进行牵拉加档并且在手动的换档触发的情况下不允许牵拉加档。尽管如此可能的是，在牵拉加档的情况下，仍然干扰造成地出现伴随着驱动马达的牵引虚弱的这种运行状况。

因此基于变速器内部的问题，换档的无牵引力阶段会大大地延长，例如，因为在使用同步化的档位离合器的情况中基于所配属的摩擦同步装置的强烈磨损而滞迟目标档位的同步化或者在使用非同步化的档位离合器的情况中基于离合器半部的齿接齿位置而滞迟目标档位的挂入。同样地，行驶阻力可以在加档的无牵引力阶段期间例如基于过渡到带有明显较高的行驶道路坡度的路段中而明显地提高。因此，机动车辆的行驶速度在换档造成的牵引力中断期间更强烈地下降，当这在变速器控制的换档特性曲线和换档特性曲线族中考虑时。

但如下也是可能的，即：在确定的使用车辆的情况下或者在确定的使用行驶的情况下刻意地造成这种运行状态，通过如下方式，即，进行从高的马达转速出发的伴随着不是一般大的档位级差的，也就是说带有升高的传动比级差的本身不寻常的牵拉加档。因此，应该在有关的目标档位中，也就是说没有进一步加档地和没有与此关联的牵引力中断地执行到所设置的目标速度上的加速。这涉及例如机场消防车辆，该机场消防车辆应该尽可能快地，即伴随最大可能的行驶加速度地到达它的各自的使用地点。但在使用涡轮增压的内燃机的情况下，通过驱动马达的负载构建特性界限了为此可使用的最大可能的档位级差，因为在驱动马达的暂时的牵引虚弱出现的情况下会强烈地滞迟到达使用地点。

为了避免或者至少减弱不希望的涡轮迟滞，多种设备和方法为了它们的使用而已被公知。例如用于改善废气涡轮增压器的响应表现的可调节的涡轮机几何尺寸，用于在高的马达负载的情况下支持内燃机的增压驱动装置，或者用于在低的马达转速的情况下升高增压压力的附加装置、如可机械式驱动的压缩机、可电气式驱动的附加压缩器、废气涡轮增压器的传动轴的机械式的或电气式的驱动装置或者用于产生和馈给压缩空气到内燃机的吸取部分或废气部分中的压缩空气供给装置。

因此在US6692406B2中描述了用于设有涡轮增压的内燃机、自动化摩擦离合器和自动化换档变速器的机动车辆的换档控制的方法，依据该方法在满负载加档的情况下以如下方式来操控内燃机，即：在换档过程期间要么通过升高废气能量或者通过保持废气涡轮增压器的转速来维持增压压力，由此可以在负载构建的情况下在加档的最后构建足够高的马达力矩。为此，另外设置有带有可变涡轮机几何尺寸的涡轮增压器的导向叶片的合适的调节（VTG）。

由DE10335259A1公知用于运行动力总成系统的方法，在该方法中特别是将涡轮增压的内燃机在起动过程和换档过程中为了补偿它的牵引虚弱而通过电气式的增压驱动装置来驱动，由此各更快地提升内燃机的马达转速并且缩短摩擦离合器的滑差阶段。

最后，在DE102006027865A1中公开了用于涡轮增压的内燃机的增压压力调整的方法，依据该方法，在牵拉加档的情况下在负载构建期间将压缩空气由在废气涡轮增压器的涡轮机前的压缩空气供给装置导入到内燃机的废气部分中，由此，废气涡轮增压器的压缩器由涡轮机更强烈地加速并且由此产生升高的增压压力。

但这种附加装置相对地耗费和昂贵，升高了结构空间需求并且显示出针对内燃机运行的升高的干扰潜势，从而经常被放弃。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出用于开头提到的类型的机动车辆的换档控制的方法，利用该方法可以避免驱动马达在负载构建的情况下在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱，而为此不必动用用于支持驱动马达的或者用于升高增压压力的额外的设备。

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：在摩擦离合器的滑差运行结束前，最早在挂出负载档位后和最迟在挂入目标档位后负载构建开始时将驱动马达加速直至增压边界转速n_{L_min}或者略处于增压边界转速n_{L_min}之上的马达转速n_M（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）并且在负载构建期间在尽可能恒定的马达转速（n_M≈n_{L_min}）的情况下将该驱动马达超出驱动马达的进气力矩M_S地至邻近满负载力矩M_VL(n_{L_min})地负载。

这种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。

本发明相应地由自身公知的机动车辆、例如商用车辆出发，它的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达、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。在这种机动车辆中，在负载构建的情况下在牵拉加档的最后会出现驱动马达的牵引虚弱，如下地表述该牵引虚弱，即：可由驱动马达即刻产生的最大力矩M_max不够继续伴随相应于驾驶员的通过行驶踏板位置预先给定的功率需求的行驶加速度的或者至少伴随恒定的行驶速度的在已挂入的目标档位中的行驶。

为了在没有减档或者由静止状态的起动的情况下避免驱动马达的这种转矩虚弱，依据本发明的方法设置如下，即：在换档造成的牵引力中断期间，也就是说最早在挂出负载档位后和最迟在挂入目标档位后负载构建开始时将驱动马达首先加速直至增压边界转速n_{L_min}或者略处于增压边界转速n_{L_min}之上的马达转速n_M（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M），从该马达转速起，废气涡轮增压器可以构建更高的增压压力并且驱动马达可以由此构建更高的、处于进气力矩M_S之上的马达力矩M_M。在摩擦离合器的滑差运行结束前，于是通过摩擦离合器的经协调的闭合和驱动马达的马达功率的升高，在尽可能恒定的马达转速的情况下（n_M≈n_{L_min}），超出驱动马达的进气力矩M_S至邻近满负载力矩M_VL(n_{L_min})地进行接下来的负载构建。

在这种情况中，可选地设置的超出增压边界转速n_{L_min}的大约50min^-1至100min^-1的转速升高Δn_M用作控制余量来均衡信号不准确性和干扰，通过该控制余量可以避免马达转速n_M下降到增压边界转速n_{L_min}之下并且避免由此造成的马达力矩M_M回落到进气力矩M_S。

由此，依赖于驱动马达的动态运行特征提供了升高的马达力矩（M_M=M_VL(n_{L_min})），利用该升高的马达力矩来避免驱动马达的转矩虚弱，并且该升高的马达力矩大多足够在没有减档或者由静止状态的起动的情况下继续行驶。

然而，因为依据本发明的方法过程具有磨擦离合器的相对于正常加档过程的延长的滑差阶段，在此，磨擦离合器经受升高的机械负载和热力负载。因此，依据本发明的用于换档控制的方法应该仅在确定的运行条件下，也就是说作为特殊方法来实施。

表现内燃机动态运行特征的数据可以要么直接由马达控制器要么由变速器控制器的数据存储器来提取。如已经在DE102008054802.2中描述的那样，有关的数据可以在机动车辆的生产线的最后相应于车辆配置被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例如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。通过存取以这种方式更新的数据，用于行驶控制的本方法也自行地适配于机动车辆的或者说驱动马达的经改变的运行特征。

关于摩擦离合器的滑差运行的结束，三种变体基本上是可能的，所述三种变体在行驶舒适度、摩擦离合器的机械负载与热力负载以及在最后可达到的马达转矩M_M上相互区别。

在第一方法变体中设置如下，即：使驱动马达保持当前的马达转速，即增压边界转速或者例如处于增压边界转速之上的转速（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M），并且保持当前的马达力矩（M_M≈M_VL(n_{L_min})），以及使摩擦离合器保持当前的开度，直到在摩擦离合器上已出现同步运转（n_M=n_GE），并且于是将摩擦离合器完全闭合。这种方法变体具有简单的可控制性的优点和尽可能无顿挫的进而舒适的转矩分布的优点。然而，摩擦离合器的滑差阶段比较长并且由此摩擦离合器的负载相对地高。

当当前的马达力矩M_VL(n_{L_min})尽可能地相应于驱动马达的当前的期望力矩M_soll时（M_VL(n_{L_min})≈M_soll），那么优选应用这种方法变体，在该方法变体的情况下驱动马达保持当前的马达转速（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）和当前的马达力矩（M_M≈M_VL(n_{L_min})）直至摩擦离合器的完全闭合。

由驾驶员经由行驶踏板位置来预先给定驱动马达的期望力矩M_soll并且其至少相应于行驶阻力力矩M_FW，该行驶阻力力矩由机动车辆的行驶阻力、如滚动阻力、斜坡阻力和空气阻力的总和，通过利用总传动比和动力总成系统效率逆运算到多级换档变速器的输入轴上而得出。如果驾驶员想保持当前的行驶速度，那么该期望力矩M_soll由此精确地相应于行驶阻力力矩MF_W（M_soll=M_FW）。与之相反，如果驾驶员想加速，那么期望力矩M_soll以相应的加速力矩M_Acc超出行驶阻力力矩M_FW（M_soll=M_FW+M_Acc）。

与之相反，依据第二方法变体设置如下，即：通过摩擦离合器的进一步闭合和/或通过对马达控制的干预，使马达转速n_M下降到变速器输入转速n_GE（n_M=n_GE，n_M＜n_{L_min}），并且于是将摩擦离合器完全闭合。这种方法变体具有经缩短的滑差阶段的优点进而摩擦离合器的负载的减小。但是，摩擦离合器的由滑差运行到附着运行中的过渡可作为不舒适的顿挫察觉到。

当驱动马达的增压压力pL已超过针对增压压力构建由废气涡轮增压器标定的增压压力边界值p_{L_min}时（p_L＞p_{L_min}），并且当升高的马达力矩（M_M=M_VL(n_{L_min})）稳定地提供时，才应该于是进行马达转速n_M到增压边界转速n_{L_min}之下的在这种情况中设置的降低，因为否则会出现马达力矩M_M到进气力矩M_S的不希望的回落。

一般地，当当前的马达力矩M_VL(n_{L_min})明显处于驱动马达的期望力矩M_soll之上时（M_VL(n_{L_min})＞＞M_soll），并且当马达力矩M_VL(n_M)在降低的马达转速的情况下（n_M＜n_{L_min}）至少不低于行驶阻力力矩M_FW时（M_VL(n_M)≥M_FW），才应该应用伴随着马达转速n_M到增压边界转速n_{L_min}之下的降低的最后阐释的方法变体。

在第三种方法变体中设置如下，即：通过马达功率的升高和摩擦离合器的进一步闭合使驱动马达调整到较高的马达转速（n_M＞n_{L_min}）以及较高的马达力矩（M_M＞M_VL(n_{L_min})）并且保持在那里，直到在摩擦离合器上已出现同步运转（n_M=n_GE），并且于是将摩擦离合器完全闭合。除了尽可能无顿挫的进而舒适的转矩分布的优点，这种方法变体具有明显延长的滑差阶段进而摩擦离合器的升高的负载。

因此，优选当当前的马达力矩M_VL(n_{L_min})明显处于驱动马达的期望力矩M_soll之下时（M_VL(n_{L_min})＜＜M_soll），并且当马达力矩M_VL(n_M)在升高的马达转速的情况下（n_M＜n_{L_min}）至少不低于行驶阻力力矩M_FW时（M_VL(n_M)≥M_FW），才应用这种方法变体，在该方法变体的情况下将马达转速n_M升高超出增压边界转速n_{L_min}。

为了识别驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱并且由此为了触发依据本发明的方法，可以单独地或者相互组合地来检验各种判断标准。

因此可以由如下情况识别出驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：马达转速n_M在换档造成的牵引力中断期间下降到驱动马达的增压边界转速n_{L_min}之下（n_M＜n_{L_min}），并且行驶阻力力矩M_FW在加档结束后处于驱动马达的进气力矩M_S之上（M_FW＞M_S）。那么驱动马达即不再有能力即刻产生处于进气力矩M_S之上的马达力矩M_M，该马达力矩为了继续至少带有恒定的行驶速度的行驶而是必需的。

同样可以由如下情况识别出驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：当前的加档的联接转速n_Ziel处于驱动马达的增压边界转速n_{L_min}之下（n_Ziel＜n_{L_min}），并且行驶阻力力矩M_FW在加档结束后处于驱动马达的进气力矩M_S之上（M_soll＞M_S）。当该加档的联接转速n_Ziel处于增压边界转速n_{L_min}之下时，通过摩擦离合器的闭合，将驱动马达伴随着高的可能性压制到增压边界转速n_{L_min}之下，即使马达转速n_M在负载构建前处于其之上。

也可以由如下情况识别出驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：驱动马达的增压压力p_L在换档造成的牵引力中断期间下降到增压压力边界值p_{L_min}之下（p_L＜p_{L_min}），并且行驶阻力力矩M_FW在加档结束后处于驱动马达的进气力矩M_S之上（M_FW＞M_S）。

此外有意义的是，依赖于确定的特定运行、特定车辆、特定环境和/或特定使用的判断标准地执行本方法。

因此适宜的是，长期地获知驱动马达的当前的期望力矩M_soll，并且当当前的目标力矩M_soll已达到或者低于驱动马达的进气力矩M_S时（M_soll≤M_S），然后提前地向正常的换档控制或者行驶控制过渡，也就是说中止依据本发明的控制方法。期望力矩M_soll的降低可以例如通过如下方式进行，即：驾驶员在所述方法过程期间，也就是说在牵拉加档期间减少行驶踏板位置，因为他想使机动车辆减速，或者因为行驶阻力通过过渡到带有较低的行驶道路坡度的路段中而降低，但驾驶员不想加速机动车辆。

特别是在第一和第三方法变体的情况下，基于长的滑差阶段，摩擦离合器的机械负载和热力负载相对地高并且因此会超过所允许的负载边界。因此有意义的是，长期地获知摩擦离合器的热力负载和/或机械负载，并且当摩擦离合器的当前的负载已达到或者超过预先给定的负载边界值时，然后提前地向正常的换档控制或者行驶控制过渡，也就是说中止依据本发明的控制方法。摩擦离合器的热力负载状态能够例如以传感器式检测的离合器温度的方式来获知，为了决定而将该离合器温度与预先给定的温度边界值比较。但优选计算在滑差运行中载入到摩擦离合器中的热能，为了决定而将它的量值与预先给定的热能边界值进行比较。

然而，为了避免摩擦离合器的过载和损坏，如下还是更好的，即：事先、即在控制方法的起动前获知通过依据本发明的换档控制而造成的摩擦离合器的热力负载和/或机械负载，并且当摩擦离合器的负载预计没达到或者超出预先给定的负载边界值时，才执行依据本发明的方法。借助驱动马达的经设置的转速分布和转矩分布以及多级换档变速器的输入轴在加档期间的转速分布可以相对精确地来预告各自的滑差转速以及摩擦功率并且由此摩擦离合器的热力的和机械的总负载。

如下同样是有意义的，即：事先获知驱动马达的通过依据本发明的换档控制可达到的最大力矩M_max，并且当可达到的最大力矩M_max至少不低于当前的行驶阻力力矩M_FW时（M_max≥M_FW），才执行依据本发明的方法。如果这个条件换句话说不满足，那么该控制方法的执行是没有意义的，因为于是会出现机动车辆的减速，并且因此减档或者由静止状态的起动无论如何是不可避免的。

用于激活依据本发明的方法的其它的判断标准可以在于如下，即：当行驶踏板位置已达到或者超过事先规定的边界位置时，才执行依据本发明的行驶控制。行驶踏板的这个边界位置可以例如涉及通常触发减档的强制降档位置（Kickdown-Stellung）。利用这个判断标准确保仅在驾驶员的高的功率需求的情况下来激活依据本发明的行驶控制。

除此之外可以设置，当该依据本发明的行驶控制作为特定车辆的或者特定使用的特殊功能来释放或者说解锁时，才执行该行驶控制。因此例如如下是可能的，即：依据本发明的行驶控制仅在确定的使用车辆、如消防车辆、救援车辆和军用车辆中可利用或者说解锁，或者仅可以针对特殊用途、例如道路以外的行驶而被解锁，但在标准车辆中或者说在正常行驶运行中不可供支配或者说关闭。

附图说明

为了阐释本发明，给说明书附加了带有实施例的图示。其中，

图1示出带有为了避免在牵拉加档的情况下出现的涡轮增压的内燃机的牵引虚弱的转矩分布的马达特性曲线族；

图2示出在应用依据本发明的换档控制的条件下的、在加档的情况下的重要的转速分布和转矩分布；

图3示出在不应用依据本发明的换档控制的条件下的、在加档的情况下的重要的转速分布和转矩分布；

图4示出涡轮增压的内燃机的马达动态特性曲线族；

图5a示出在马达转速在增压边界转速下方引导时根据图4的内燃机的转矩构建；

图5b示出在马达转速在增压边界转速上方引导时根据图4的内燃机的转矩构建。

具体实施方式

商用车辆的当前假定的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动与换档离合器和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器。多级换档变速器在输入侧可经由摩擦离合器与内燃机的传动轴（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（车桥差速器）连接。

在内燃机上布置有至少一个附属机组和必要时至少一个在驱动侧的取力装置，它们在经驱动的状态中减少可由内燃机给出到摩擦离合器上的和可用于驱动机动车辆的马达力矩M_M。此外，在多级换档变速器或车桥变速器上可以布置有其它在从动侧的取力装置，这些取力装置在经激活的状态中进一步减少经由摩擦离合器导入到多级换档变速器中的马达力矩M_M，从而使得在行驶运行中提供针对克服行驶阻力和获得至少最小的行驶加速度的相应减少的转矩。

由此，内燃机必须在行驶运行中产生如下马达力矩M_M并且可以在摩擦离合器上给出该马达力矩，该马达力矩扣除针对附属机组和在从动侧的取力装置的驱动力矩后是足够的，以便能够达到可接受的行驶加速度。为此，由摩擦离合器传递的马达力矩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的驱动力矩后如下程度地超过由当前的行驶阻力得出的、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行驶加速度。

利用本发明提出一种方法，用该方法来避免在负载构建的情况下驱动马达在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱，而对此不必动用用于支持驱动马达的或者用于升高增压压力的额外的设备。

为此，构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达的动态运行特征是有意义的，这些动态运行特征可由DE102008054802.2所公知的马达动态特性曲线族获知，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4中画出。

在图4中于转矩转速图表中示出的马达动态特性曲线族含有内燃机的可即刻调用的最大力矩M_max和最大的力矩梯度(dM_M/dt)_max，利用该力矩梯度，可最快可能地达到内燃机的可即刻调用的最大力矩M_max，各作为当前的马达力矩M_M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)）。马达动态特性曲线族通过内燃机的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}），内燃机的可即刻调用的最大力矩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），所以内燃机的可即刻调用的最大力矩M_max通过唯一的值表示（M_max=M_S=常数）。不依赖于此地，在这个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），内燃机的可即刻调用的最大力矩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在这个运行区域中也具有恒定的分布（M_S=常数），所以内燃机的可即刻调用的最大力矩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来描述。

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=常数之上和处于增压边界转速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MM的进一步提高短时间地是不可能的。因此，在运行区域D中，内燃机的可即刻调用的最大力矩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）。

在满负载转矩特性曲线M_VL(n_M)的上方可以限定在正常行驶运行中不可达到的和由此本身不重要的运行区域E。不希望的、但技术上可实现的运行区域F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，内燃机可以由位于空转转速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，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转矩特性曲线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，即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。

针对这里观察的牵拉加档，其中，应引导驱动马达由处于增压边界转速n_{L_min}之下的马达转速n_M到处于增压边界转速n_{L_min}之上的马达转速n_M并且由处于进气力矩M_S之下的马达力矩M_M到处于进气力矩M_S之上的马达力矩M_M，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，该驱动马达即刻地，也就是说，伴随着高的力矩梯度dM_M/dt，仅可以被负载到进气力矩M_S为止。

在图4的部分图（a）中的力矩分布M_M(t)中和在图5a的时间分布中极为简化地示出这种关系。针对该行驶控制同样地可以确定，为了即刻调整出处在进气力矩M_S之上的马达力矩M_M，必须将驱动马达加速超过增压边界转速n_{L_min}，也就是说必须由运行区域A控制到运行区域B中，因为只有在增压边界转速n_{L_min}之上，即使还带有较低的力矩梯度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4的部分图（b）中的力矩分布M_M(t)中和在图5b的时间分布中极为简化地示出这种关系。

在用于换档控制的本方法中依据本发明地如下设置，即：在负载构建的情况下在牵拉加档的最后依赖驱动马达的动态运行特征通过如下方式来避免驱动马达的可能的牵引虚弱，即，在摩擦离合器的滑差运行结束之前，最早在挂出负载档位后和最迟在挂入目标档位后负载构建开始时将驱动马达加速直至增压边界转速n_{L_min}或者略处于增压边界转速n_{L_min}之上的马达转速n_M（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）并且在负载构建期间在尽可能恒定的马达转速（n_M≈n_{L_min}）的情况下将驱动马达超出驱动马达的进气力矩M_S地负载至邻近满负载力矩M_VL(n_{L_min})。

在图1中在依据图4的马达动态特性曲线族中示出内燃机的相应的转速引导和转矩引导的三种变体。针对依据本发明的换档控制的第一种变体，在图2中画出了马达转速n_M的、变速器输入转速n_GE的和马达力矩M_M的各自的时间分布。与之相反在图3中画出了用于牵拉加档的相应的转速分布和转矩分布，在该牵拉加档的情况下没有应用依据本发明的控制方法。

如在图2的时间分布上可辨识的那样，经触发的牵拉加档在时间点t0伴随着时间上重叠地打开摩擦离合器和减少由驱动马达给出的马达力矩M_M而开始。由此，直至时间点t0’，马达转速n_M当前地、示例性地下降至邻近空转转速n_idle并且马达力矩M_M下降到空转力矩（M_idle≈0）。此后，尽可能无负载地挂出负载档位并且接下来同步化和挂入较高的目标档位。接着，从时间点t1起（运行点P₁），通过马达功率的升高和摩擦离合器的经协调的闭合来进行驱动马达的也在图1中示出的负载构建。

因为当前的变速器输入转速n_GE处于增压边界转速n_{L_min}之下并且当前的行驶阻力力矩M_FW处于驱动马达的进气力矩M_S之上，所以起动用于换档控制的依据本发明的方法。因此，从时间点t2起，将驱动马达加速直至略处于增压边界转速n_{L_min}之上的马达转速n_M（n_M=n_{L_min}+Δn_M），从而使得该驱动马达可以构建处于在时间点t1’（运行点P₂）达到的进气力矩M_S之上的马达力矩M_M。

在尽可能恒定的马达转速的情况下（n_M≈n_{L_min}），超出驱动马达的进气力矩M_S至邻近满负载力矩M_VL(n_{L_min})地进行进一步的负载构建，满负载力矩在时间点t1”（运行点P₃）达到。伴随之前进行的超出行驶阻力力矩M_FW，将机动车辆进而多级换档变速器的输入轴加速（参见变速器输入转速n_GE）。

如果在这种情况中没有应用依据本发明的方法，而是在挂入目标档位后完全地闭合摩擦离合器，那么驱动马达会即刻地仅达到它的进气力矩M_S并且会首先保持该进气力矩（参见图2b中的转矩分布M_M’）。后果会是机动车辆的会导致减档或者由静止状态的起动的滞迟（参见图2a中的转速分布n_GE’）。

通过在图1中在运行点P₁和P₂之间画入的三条曲线分布应阐明如下，即：在这个区域中，转速引导和转矩引导本身可以任意地进行。然而为了加速换档过程，优选带有最快可能到达运行点P₂的引导分布。

在图1和图2中示出的第一方法变体中设置如下，即：在摩擦离合器完全闭合前（时间点t2’），使驱动马达保持当前的马达转速（n_M=n_{L_min}+Δn_M）和当前的马达力矩（M_M≈M_VL(n_{L_min})）以及使摩擦离合器保持当前的开度，直到通过加速机动车辆而在摩擦离合器上已出现同步运转（n_M=n_GE）。

在仅在图1中示出的、相对不舒适的、但少量强烈负载摩擦离合器的第二方法变体中，在摩擦离合器完全闭合前（运行点P₃’），通过摩擦离合器的进一步闭合和/或通过对马达控制的干预使马达转速n_M下降到变速器输入转速n_GE（n_M=n_GE，n_M＜n_{L_min}）。由此来略减少马达力矩M_M（M_M＜M_VL(n_{L_min})）并且降低马达转速n_M到增压边界转速n_{L_min}之下（n_M＜n_{L_min}）。然而不存在马达力矩M_M回落到进气力矩M_S的危险。

在同样仅在图1中示出的、相对舒适的、但较高负载摩擦离合器的第三方法变体中，在摩擦离合器完全闭合前，通过马达功率的升高和摩擦离合器的进一步闭合将驱动马达调整到较高的马达转速（n_M＞n_{L_min}）和较高的马达力矩（M_M＞M_VL(n_{L_min})）（运行点P₃”）并且保持在那里，直到通过加速机动车辆而在摩擦离合器上已调整出同步运转（n_M=n_GE）。

因为依据本发明的方法在所有的方法变体中造成摩擦离合器的相对正常换档过程的升高的负载，所以该依据本发明的方法应该仅在紧急需求时作为特殊功能应用，例如在驾驶员的极高的功率需求的情况下，在特定的使用车辆、例如消防车辆或救援车辆的情况下，或者在机动车辆的紧急使用的情况下。

然而，如果在牵拉加档的情况下当前的行驶阻力力矩M_FW处于驱动马达的进气力矩M_S之下，也就是说至少最小的行驶加速度无论如何是可能的，那么不应该应用本方法，即使驾驶员经由行驶踏板位置要求更高的马达力矩M_M或者说更高的行驶加速度。

相应的牵拉加档的转速分布和转矩分布在图3中示例性地画出。在这种情况中，从时间点t1起，首先仅直至达到进气力矩M_S地（时间点t1^*）进行驱动马达的负载构建。但因为机动车辆伴随着之前超越行驶阻力力矩M_FW已经加速，所以相对快速地达到增压边界转速n_{L_min}（时间点t2^*）。因为马达力矩M_M基于提高的增压压力p_L而超出进气力矩M_S地提高，于是伴随着增加的加速度进行机动车辆的进一步行驶。由此，在这种情况中，依据本发明的方法的应用不是强制必需的并且因此应该为了保护摩擦离合器而停止。

附图标记列表

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

M        转矩

M_Acc     加速力矩

M_FW      行驶阻力力矩

M_M       马达力矩

M_M’     马达力矩

M_idle    空转力矩

M_max     最大力矩

M_S       进气力矩

M_soll    期望力矩

M_VL      满负载力矩

n        转速

n_GE      变速器输入转速

n_GE’    变速器输入转速

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

n_Ziel    联接转速

p        压力

p_L        增压压力

p_{L_min}    增压压力边界值

P₁        运行点

P₂        运行点

P₃        运行点

P₃’      运行点

P₃”      运行点

t         时间

t0        时间点

t0’      时间点

t1        时间点

t1’      时间点

t1”      时间点

t1^*       时间点

t2        时间点

t2’      时间点

t2^*       时间点

V         运行区域

Δn_M      转速升高量

Claims (17)

1.用于机动车辆的换档控制的方法，所述机动车辆的动力总成系统包括构造为涡轮增压的内燃机的驱动马达、构造为自动化摩擦离合器的起动与换档离合器和构造为自动化多级换档变速器的行驶变速器，其中，避免所述驱动马达在负载构建的情况下在牵拉加档的最后出现的牵引虚弱，其特征在于，在所述摩擦离合器的滑差运行结束前，最早在挂出负载档位后和最迟在挂入目标档位后负载构建开始时将所述驱动马达加速直至增压边界转速（n_{L_min}）或者略处于增压边界转速（n_{L_min}）之上的马达转速（n_M）（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）并且在负载构建期间在尽可能恒定的马达转速（n_M≈n_{L_min}）的情况下将所述驱动马达超出所述驱动马达的进气力矩（M_S）至邻近满负载力矩（M_VL(n_{L_min})）地负载。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述驱动马达保持当前的马达转速（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）和当前的马达力矩（M_M≈M_VL(n_{L_min})）以及将所述摩擦离合器保持当前的开度，直到在所述摩擦离合器上已出现同步运转（n_M=n_GE），并且于是将所述摩擦离合器完全闭合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当当前的马达力矩（M_VL(n_{L_min})）尽可能地相应于所述驱动马达的当前的期望力矩（M_soll）时（M_VL(n_{L_min})≈M_soll），于是将所述驱动马达保持当前的马达转速（n_M=n_{L_min}；n_M=n_{L_min}+Δn_M）和当前的马达力矩（M_M≈M_VL(n_{L_min})）直至所述摩擦离合器完全闭合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述摩擦离合器的进一步闭合和/或通过对马达控制的干预，将马达转速（n_M）下降到变速器输入转速（n_GE）（n_M=n_GE，n_M＜n_{L_min}），并且于是将所述摩擦离合器完全闭合。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述驱动马达的增压压力（p_L）已超过针对增压压力构建由废气涡轮增压器标定的增压压力边界值（p_{L_min}）时（p_L＞p_{L_min}），并且当升高的马达力矩（M_M=M_VL(n_{L_min})）稳定地提供时，才将马达转速（n_M）降低到增压边界转速（n_{L_min}）之下。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当当前的马达力矩（M_VL(n_{L_min})）明显处于所述驱动马达的期望力矩（M_soll）之上时（M_VL(n_{L_min})＞M_soll），并且当马达力矩（M_VL(n_M)）在降低的马达转速（n_M＜n_{L_min}）的情况下至少不低于行驶阻力力矩（M_FW）时（M_VL(n_M)≥M_FW），才将马达转速（n_M）降低到增压边界转速（n_{L_min}）之下。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过马达功率的升高和所述摩擦离合器的进一步闭合将所述驱动马达调整到较高的马达转速（n_M＞n_{L_min}）和较高的马达力矩（M_M＞M_VL(n_{L_min})）并且保持在那里，直到在所述摩擦离合器上已出现同步运转（n_M=n_GE），并且于是将所述摩擦离合器完全闭合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当当前的马达力矩（M_VL(n_{L_min})）明显处于所述驱动马达的期望力矩（M_soll）之下时（M_VL(n_{L_min})＜M_soll），并且当马达力矩（M_VL(n_M)）在升高的马达转速（n_M＜n_{L_min}）的情况下至少不低于行驶阻力力矩（M_FW）时（M_VL(n_M)≥M_FW），才将马达转速（n_M）升高超出增压边界转速（n_{L_min}）。

9.根据权利要求1至8其中之一所述的方法，其特征在于，由如下情况识别出所述驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：马达转速（n_M）在换档造成的牵引力中断期间下降到所述驱动马达的增压边界转速（n_{L_min}）之下（n_M＜n_{L_min}），并且行驶阻力力矩（M_FW）在加档结束后处于所述驱动马达的进气力矩（M_S）之上（M_FW＞M_S）。

10.根据权利要求1至9其中之一所述的方法，其特征在于，由如下情况识别出所述驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：当前加档的联接转速（n_Ziel）处于所述驱动马达的增压边界转速（n_{L_min}）之下（n_Ziel＜n_{L_min}），并且行驶阻力力矩（M_FW）在加档结束后处于所述驱动马达的进气力矩（M_S）之上（M_FW＞M_S）。

11.根据权利要求1至10其中之一所述的方法，其特征在于，由如下情况识别出所述驱动马达的存在的或直接即将来临的牵引虚弱，即：所述驱动马达的增压压力（p_L）在换档造成的牵引力中断期间下降到增压压力边界值（p_{L_min}）之下（p_L＜p_{L_min}），并且行驶阻力力矩（M_FW）在加档结束后处于所述驱动马达的进气力矩（M_S）之上（M_FW＞M_S）。

12.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，其特征在于，长期地获知所述驱动马达的当前的期望力矩（M_soll），并且当当前的期望力矩（M_soll）已达到或者低于所述驱动马达的进气力矩（M_S）时（M_soll≤M_S），提前地向正常的换档控制或者行驶控制过渡。

13.根据权利要求1至12其中之一所述的方法，其特征在于，长期地获知所述摩擦离合器的热力负载和/或机械负载，并且当所述摩擦离合器的当前的负载已达到或者超过预先给定的负载边界值时，提前地向正常的换档控制或者行驶控制过渡。

14.根据权利要求1至13其中之一所述的方法，其特征在于，事先获知所述摩擦离合器通过依据本发明的换档控制而造成的热力负载和/或机械负载，并且当所述摩擦离合器的负载预计没达到或者超出预先给定的负载边界值时，才执行根据权利要求1至8中的至少一个所述的换档控制。

15.根据权利要求1至14其中之一所述的方法，其特征在于，事先获知所述驱动马达的通过依据本发明的所述换档控制能达到的最大力矩（M_max），并且当能达到的最大力矩至少不低于当前的行驶阻力力矩（M_FW）时（M_max≥M_FW），才执行根据权利要求1至8中的至少一个所述的换档控制。

16.根据权利要求1至15其中之一所述的方法，其特征在于，当行驶踏板位置已达到或者超过事先规定的边界位置时，才执行根据权利要求1至8中的至少一个所述的行驶控制。

17.根据权利要求1至16其中之一所述的方法，其特征在于，当根据权利要求1至8中的至少一个所述的行驶控制作为特定车辆的或者特定使用的特殊功能来释放时，才执行所述行驶控制。

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