DE102006038571A1

DE102006038571A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge beim Kriechen und Steuergerät dafür

Info

Publication number: DE102006038571A1
Application number: DE102006038571A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-10
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes für ein Kraftfahrzeug beim Kriechen wird vorgesehen, wobei sich ein berechnetes Motorlastmoment M¶Motor,Last¶ im Motor während des Kriechens aus einem zustandsabhängigen Basismoment M¶Basis¶ und einem zweiten Anteil M¶Korrektur¶ zusammensetzt und der Basismomentenanteil M¶Basis¶ eine Funktion des augenblicklichen Fahrzeugbetriebszustands ist.

Description

Bei einem automatisierten Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge ist es bekannt, eine Kriechfunktion vorzusehen, welche, wenn die Voraussetzungen für das Kriechen erfüllt sind, nämlich beispielsweise der Motor läuft und ein Gang eingelegt und die Bremse gelöst ist, das Fahrzeug in eine Kriechbewegung in Vorwärtsfahrt- oder Rückwärtsfahrtrichtung abhängig vom eingelegten Gang bringt. Das Kupplungsmoment, das an der Kupplung durch das das Kriechen steuernde Gerät eingestellt wird, ist dabei so bemessen, dass das Fahrzeug nur in eine langsame Kriechbewegung und nicht in eine normale Fahrtbewegung gelangt.

Insbesondere damit das Fahrzeug auf Änderungen des Fahrerwunsches entsprechend reagieren kann, wenn beispielsweise die Bremse betätigt wird oder gelöst wird oder vom Fahrer Leistung angefordert wird, ist es ferner bekannt, das Motormoment beim Kriechen vorzusteuern. Darunter soll verstanden werden, dass entweder der Motorsteuerung ein erwartetes Lastmoment – welches durch die Kupplung verursacht wird – mitgeteilt wird und die Motorsteuerung entsprechend darauf reagiert. Oder man direkt ein entsprechendes Motormoment berechnet und an die Motorsteuerung übermittelt. Je nach Art der Motorsteuerung können diese oder zusätzliche Varianten existieren, wobei allen gemeinsam ist, dass letztlich von der Kupplungsteuerung ein zusätzliches Lastmoment berechnet wird und dieses dem Motor mitgeteilt wird. Dieses soll im Folgenden unter Motormomentenvorsteuerung verstanden werden.

Beispielsweise ist bekannt, dass abhängig vom Zustand des Bremspedals ein festes, definiertes Motormoment vorgesteuert wird. Durch eine Gradientenbegrenzung kann der Aufbau des Motorsollmomentes weiter beeinflusst werden. Wenn das Motorsollmoment seinen Zielwert erreicht, wird es auf einem Plateau gehalten und folgt anschließend dem Kupplungsmoment, das von dem Steuergerät eingestellt wird, mit einem negativen Offsetwert.

Problematisch dabei ist, dass die Motormomentenvorsteuerung unabhängig von Fahrerwünschen oder einem augenblicklichen Betriebszustand des Fahrzeugs ist und einem vorgegebenen Verlauf folgt bzw. auf einem festgelegten Wert gehalten wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Motormomentenvorsteuerung u.U. nicht der aktuellen Fahrsituation oder dem Fahrzeugzustand entspricht, so dass bei einer Änderung des Fahrerwunsches stets von einem definierten Vorsteuerzustand ausgegangen werden muss, der der augenblicklichen Situation gegebenenfalls verhältnismäßig wenig entspricht. Dies kann dazu führen, dass beispielsweise die Motorleerlaufregelung unangemessen reagiert und es in der Motorleerlaufdrehzahl zu Schwingungen bzw. unerwarteten Drehzahlen kommt.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verbesserung der Momentenvorsteuerung beim Kriechen vorzusehen, welche insbesondere dazu beiträgt, dass das Fahrzeug auf Änderungen des Fahrerwunsches geeignet reagiert und es für den Fahrer zu keiner unerwarteten Fahrzeugreaktion kommt.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein entsprechendes Schaltgetriebe ist in Anspruch 7 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Insbesondere wird bei dem Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes für ein Kraftfahrzeug beim Kriechen ein Lastmoment für den Motor M_Motor,Lastl während des Kriechens aus zwei Anteilen berechnet. Einem situativen, zustandsabhängigen Basismoment M_Basis und einem weiteren Korrekturmoment M_Korrektur gebildet, wobei das zustandsabhängige Basismoment M_Basis eine Funktion eines augenblicklichen Fahrzeugbetriebszustands ist. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das zustandsabhängige Basismoment M_Basis situativ an den augenblicklichen Fahrzeugzustand anzupassen, da dann einem Wunsch des Fahrers auf eine Veränderung einfacher gefolgt werden kann. Somit wird statt nur eines festen Vorsteueranteils ein zusätzlicher variabler, vom Fahrzeugbetriebszustand oder Fahrerwunsch abhängiger Vorsteueranteil verwendet. Das Korrekturmoment M_Korrektur kann in diesen Fall beispielsweise ein reiner Momentenoffset sein.

Vorzugsweise ist das zustandsabhängige Basismoment M_Basis eine Funktion der Fahrzeugsollbeschleunigung a_soll. Die Sollbeschleunigung kann beispielsweise aus einer Regeldifferenz zwischen einer Sollkriechgeschwindigkeit und einer Istkriechgeschwindigkeit ermittelt werden. Das Steuergerät, das Eingaben von Raddrehzahlsensoren für die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise erhält, kann daraus die Istkriechgeschwindigkeit bestimmen und anhand der Sollkriechgeschwindigkeit diese Regeldifferenz ermitteln.

Alternativ kann der zustandsabhängige Basisanteil M_Basis als eine Funktion des Kupplungssollmoments M_{Kupplung,soll} während des Kriechens bestimmt werden. In diesem Fall wird es weiter bevorzugt, dass das dem Kupplungsmoment folgende Basismoment M_Korrektur eine Funktion der Steigung (dM_Kupplung/dt) des Kupplungsmoments M_Kupplung ist.

In jedem Fall wird es bevorzugt, dass der zustandsabhängige Basisanteil M_Basis mittels eines Wichtungsfaktors k derart gewichtet wird, das einstellbar ist, wie stark der zustandsabhängige Basisanteil M_Basis das Motorsollmoment M_Motor,soll beeinflusst. Der Wichtungfaktor k ist vorzugsweise auf einen Wert zwischen 0 und 2 festgelegt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird somit, wenn der zustandsabhängige Basisanteil M_Basis als Funktion der Fahrzeugbeschleunigung a_soll bestimmt wird, das Motormoment, das von einem Steuergerät des Fahrzeugs eingestellt wird, wie folgt berechnet:

Dabei ist J_Fzg die Fahrzeugträgheit, berechnet auf den Kupplungseingang. Die Sollbeschleunigung wird vorzugsweise in Umdrehungen/Sekunde angegeben.

Es wird in diesem Fall weiter bevorzugt, dass die Berechnung von J_Fzg ebenfalls vom Steuergerät des Fahrzeugs durchgeführt wird und beispielsweise mittels Daten erfolgt, die von einem Triebstrangbeobachter, d.h. entsprechenden Sensoren, erhalten werden.

Somit wird ein Momentenanteil M_Basis für den Motor aus einem Sollwert einer Drehzahlabweichung berechnet, und ist daher zeitlich früh bekannt. Unabhängig davon, ob beispielsweise ein Fahrer eine Bremse tritt und anschließend wieder löst, kann das Vorsteuermoment durchgängig auf diese Weise berechnet werden und ist somit in sich konsistent.

Wenn alternativ das Vorsteuermoment für den Motor abhängig vom Kupplungsmoment berechnet wird, ist eine bevorzugte Berechnungsweise: MMotor,soll – k·MKupplung,soll + MKorrektur,wobei MKorrektur – f(dMKupplung/dt)

Hierdurch wird erreicht, dass bei steigendem Kupplungsmoment das Vorsteuermoment für den Motor größer als das Kupplungsmoment gewählt werden kann. Bei sinkendem Motormoment kann es so gewählt werden, dass es kleiner als das Motormoment ist. Dadurch kann die Motorsteuerung zuverlässig auf die Änderungen am Kupplungsmoment reagieren und das Fahrzeug zeigt für den Fahrer keine unerwarteten Reaktionen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figur erläutert.

Die beigefügte Figur zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Blockschaltbild der Kupplungssteuerungsvorrichtung.
Das Kraftfahrzeug weist einen Motor 2, bspw. eine Brennkraftmaschine, auf, der über eine Kupplung 4 mit einem Getriebe 6, bspw. einen Parallelschaltgetriebe, verbunden ist. Das Getriebe 6 treibt über eine Kardanwelle 8 und ein Differential 10 die Hinterräder 12 des Fahrzeugs an. Zur Abbremsung des Fahrzeugs ist eine Bremsanlage 14 mit einem Bremsgerät 16 vorgesehen, das über ein Bremspedal 18 betätigt wird. Wenngleich nur die Verbindung vom Bremsgerät 16 zum linken Vorrad dargestellt ist, versteht sich, dass das Bremsgerät 16 mit allen Rädern des Kraftfahrzeugs zusammenwirkt.
Zur Steuerung der Last des Motors 2, insbesondere der Brennkraftmaschine, dient ein Fahrpedal 19, das eine Drosselklappe 21 ansteuert. Das Getriebe 6 wird mittels eines Schalthebels 23 geschaltet. Die Kupplung 4 ist automatisiert und wird von einer Betätigungseinheit, wie z. B. von einem Aktor 25, über einen Geberzylinder 27 und Nehmerzylinder 29 betätigt. Der Nehmerzylinder 29 wirkt mit einem Kupplungshebel 48 zusammen, der von einer nicht dargestellten Kupplungsrückstellfeder in seine Ruhelage gedreht ist, in der die Kupplung 4 vollständig geschlossen ist, das heißt maximales Moment übertragen kann.
Der Aktor 25 wird von einer Steuereinheit, wie z. B. einem elektronischen Steuergerät 31, aus angesteuert, das einen Mikroprozessor enthält und Daten von bspw. einem Sensor 32 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, einem Sensor 34 zum Erfassen der Raddrehzahl des Fahrzeugs, einem Sensor 36 zur Erfassung eines Schaltwunschs durch Betätigung des Ganghebels 23, einem Sensor 38 zur Erfassung der Stellung der Kupplung 4, einem Sensor 40 für die Stellung des Aktors 25, einem Sensor 42 zur Erfassung der Kühlwassertemperatur, einem Sensor 44 zur Erfassung der Temperatur der Ansaugluft erhält. Das Steuergerät kann weitere Eingaben von Sensoren erhalten und neben dem Aktor 25 für die Kupplung 4 auch andere Komponenten ansteuern.
Das Steuergerät 31 hat in sich eine Kriechfunktion hinterlegt, die aktiviert wird, sobald das Steuergerät 31 durch entsprechende Signale von dem Sensor 36 das Einlegen eines Gangs nach einer Neutralposition oder nach Stillstand des Fahrzeugs erfasst und durch Signale von einem Sensor 50 für den Motor 2 erfasst, dass der Motor 2 läuft. Außerdem hat zur Aktivierung der Kriechfunktion das Steuergerät 31 zu erfassen, dass das Fahrpedal nicht betätigt ist, was bspw. durch eine Eingabe oder ein Signal von einem Sensor 51 für das Fahrpedal erfolgen kann. Gleichzeitig wird die Kriechfunktion durch das Steuergerät 31 am Aktor 25 für die Kupplung 4 nur dann aktiviert, wenn das Steuergerät 31 von einem Sensor 52 für die Bremsanlage 14 die Informationen erhält, dass die Bremsanlage nicht betätigt ist, das heißt die Bremse gelöst ist. Sind diese Vorraussetzungen erfüllt, wird vom Steuergerät 31 die Kriechfunktion aktiviert.
Bei der Berechnung der Kriechfunktion wird ein zusätzliches Motorlastmoment nach einem der vorstehend erläuterten Verfahren aus einem zustandsabhängigen Basismoment M_Basis und einem weiteren Momentenanteil M_Korrektur bestimmt. Für das zustandsabhängige Basismoment M_Basis wird entweder die Zielbeschleunigung des Kriechens, sollte sie bekannt sein, oder das Kupplungszielmoment verwendet. Der zusätzliche Momentenanteil M_Korrektur wird in diesem Falle durch den Gradienten des Kupplungsmoments beeinflusst. Dies erlaubt es, die Änderungen des Kupplungssollmomentes für die Motorvorsteuerung mit einzubeziehen.

2: Motor
4: Kupplung
6: Getriebe
8: Kardanwelle
10: Differential
12: Hinterrad
14: Bremsanlage
16: Bremsgerät
18: Bremspedal
19: Fahrpedal
21: Drosselklappe
23: Ganghebel/Schalthebel
25: Aktor
27: Geberzylinder
29: Nehmerzylinder
31: Steuergerät
32: Sensor
34: Sensor/Raddrehzahlsensor
36: Sensor
40: Sensor
42: Sensor
44: Sensor
48: Kupplungshebel
50: Sensor
51: Sensor
52: Sensor

Claims

Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes für ein Kraftfahrzeug beim Kriechen, wobei sich ein Motorlastmoment M_Motor,Last während des Kriechens aus einem zustandsabhängigen Basismoment M_Basis und einem Korrekturanteil M_Korrektur zusammensetzt und das zustandsabhängige Basismoment M_Basis eine Funktion eines augenblicklichen Fahrzeugbetriebszustands ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das berechnete Basismoment M_Basis eine Funktion einer Fahrzeugsollbeschleunigung a_soll ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsollbeschleunigung a_soll aus einer Differenz zwischen einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v_akt und einer Sollkriechgeschwindigkeit v_Kriech,soll bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturanteil M_Korrektur einem Momentenoffset entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zustandsabhängige Basismoment M_Basis eine Funktion des Kupplungssollmoments M_{Kupplung,soll} während des Kriechens ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anteil M_Korrektur eine Funktion der Steigung (dM_Kupplung/dt) des Kupplungsmoments M_Kupplung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zustandsabhängige Basismoment M_Basis mittels eines Wichtungsfaktors k derart gewichtet ist, dass einstellbar ist, wie stark das zustandsabhängige Basismoment M_Basis das vorgesteuerte Motorlastmoment M_Motor,Last beeinflusst.
Automatisiertes Schaltgetriebe mit einem Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.