DE102007056886A1

DE102007056886A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrverhaltens

Info

Publication number: DE102007056886A1
Application number: DE102007056886A
Authority: DE
Inventors: Fabio Iacona
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2008-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (Mmot) aufweisenden Motor und eine Anfahrkupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, wobei dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (Mmot,vorg) vorgebbar ist. Dem Motor wird bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (Mmot) ein zweites Motordrehmoment (Mmot,korr) vorgegeben, das gegenüber dem durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Motordrehmoment (Mmot,vorg) um einen Betrag reduziert ist, der dem Moment (Mselbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigen würde. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (Mmot) aufweisenden Motor und eine Anfahrkupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, wobei dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (Mmot,vorg) vorgebbar ist, wobei weiterhin Mittel umfasst sind, durch die ein dem Motor bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (Mmot) vorgebbares zweites Motordrehmoment (Mmot,korr) gegenüber dem vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebenen ...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrverhaltens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Bei manuell betätigten Anfahrkupplungen wird der Anfahrvorgang durch den Fahrer eines Kraftfahrzeuges insbesondere durch die Betätigung des Kupplungspedals gesteuert. Zur Verbesserung des Anfahrkomforts und der Rangierfähigkeit des Kraftfahrzeugs erfolgt im Allgemeinen eine Unterstützung durch gezielte Steuerungsstrategien des Motors. Demgegenüber werden bei automatisierten Antriebssträngen, zum Beispiel automatisierten Schaltgetrieben, Doppelkupplungsgetrieben oder auch Automatikgetrieben, automatisierte Anfahrkupplungen eingesetzt. Diese werden durch hydraulische oder elektromechanische Aktoren gesteuert. Ziel der Anfahrkupplungen und damit verbundenen Anfahrfunktionen sind ein hohes Anfahrkomfort und niedrige Energieverluste im Anfahrelement.
Bei automatisierten Anfahrkupplungen werden die Anfahrfunktionen gemäß dem Stand der Technik durch verschiedene Steuerungsstrategien des Kupplungsaktors und gegebenenfalls des Motors realisiert. Abhängig von der Anfahrfunktion werden die Verläufe der Fahrzeugbeschleunigung und der Motordrehzahl unterschiedlich bestimmt. Nachteil der bekannten Anfahrfunktionen ist es jedoch, dass nicht gewährleistet ist, dass bei vom Fahrer des Kraftfahrzeugs gewünschter konstanter Beschleunigung, das heißt bei konstanter Position des Fahrpedals, die Fahrzeugbeschleunigung konstant gehalten wird. Das heißt, dass der Verlauf der Fahrzeugbeschleunigung generell nicht dem Fahrerwunsch entspricht. So bricht zum Beispiel die Beschleunigung am Ende des Anfahrvorganges ein. Auch kann es zu einem „Gummibandeffekt" kommen. Das heißt, das Fahrzeug wird beschleunigt, bremst ab und wird anschließend wieder beschleunigt.
Bei manuell betätigter Anfahrkupplung ist der Beschleunigungseinbruch am Ende der Anfahrphase, der vom Fahrer als Ruck wahrgenommen wird, eine typische Komforteinbuße.
Dieser Ruck ergibt sich durch den Übergang von der Phase, in der die Kupplung mit Schlupf betrieben wird, zu der Phase, in der ein Betrieb ohne Schlupf erfolgt.
Ursache für dieses Verhalten ist, dass zunächst am Getriebeeingang für die Fahrzeugbeschleunigung das Kupplungsmoment, d.h. das an der Kupplung maximal übertragbare Moment bei der jeweiligen Anpresskraft der Kupplungsscheibe, zur Verfügung steht. Dieses ist von der Anpresskraft und dem Reibwert an der Kupplung abhängig. Bei manuell betätigter Anfahrkupplung ergibt sich die Anpresskraft in erster Linie aus der Position des Kupplungspedals. So steht zum Beispiel am Getriebeeingang, sobald die Kupplung haftet, für die Fahrzeugbeschleunigung ein Motormoment zur Verfügung, welches um den Betrag kleiner ist, den der Motor benötigt, um sich selbst zu beschleunigen. Dieses Moment ist jedoch niedriger als das übertragbare Kupplungsmoment. Dies führt im Allgemeinen zu einem Sprung beim Verlauf des Momentes am Getriebeeingang. Dieser wird vom Fahrer als Ruck, nämlich als Beschleunigungseinbruch am Ende der Anfahrtsphase gespürt.
Bei automatisierten Anfahrkupplungen tritt eine Änderung in der Fahrzeugbeschleunigung immer dann auf, wenn das Motormoment konstant gehalten wird und sich die Verläufe der Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit unterscheiden. In diesem Fall entspricht der Fahrerwunsch nicht dem Verlauf des Getriebeeingangsmomentes.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (M_mot) aufweisenden Motor und eine Anfahrkupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, ist dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (M_mot,vorg) vorgebbar. Dem Motor wird bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) ein zweites Motordrehmoment (M_mot,korr) vorgegeben, das gegenüber dem durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Motordrehmoment (M_mot,vorg) um einen Betrag reduziert ist, der dem Moment (M_selbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigen würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei einer manuell betätigten Anfahrkupplung als auch bei einer automatisierten Anfahrkupplung zum Einsatz kommen. Bei einer manuell betätigten Anfahrkupplung erfolgt die Betätigung der Kupplung üblicherweise über ein im Kraftfahrzeug angeordnetes Kupplungspedal, das vom Fahrer des Kraftfahrzeugs bedient wird. Das Verhalten eines automatisierten Anfahrkupplungssystems kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst das Anfahrkupplungssystem alle Vorrichtungen, die zur Steuerung und/oder Regelung des Anfahrvorganges benötigt werden. Diese umfassen üblicherweise ein Motorsteuergerät und bei automatisierten Anfahrkupplungssystemen auch ein Kupplungssteuergerät.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die unerwünschte Änderung des Getriebeeingangsmomentes – und damit der Fahrzeugbeschleunigung – am ende der Anfahrtphase zu reduzieren. Bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem ist es zudem möglich, ein konstantes Getriebeeingangsmoment bei konstantem Fahrerwunsch zu erzeugen.
Das Moment (M_selbst), das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigt, entspricht im Allgemeinen der Differenz aus dem Motordrehmoment (M_mot) und dem Moment am Getriebeeingang (M_getr).
Um dem Fahrerwunsch zu entsprechen, wird am Ende des Anfahrvorganges, das heißt sobald die Kupplung haftet, das Motordrehmoment (M_mot) auf das vom Fahrer über das Fahr pedal gewünschte Drehmoment (M_mot,vorg) erhöht. Hierdurch wird erzielt, dass nach Abschluss des Anfahrvorganges tatsächlich das Motordrehmoment zur Verfügung gestellt wird, welches vom Fahrer gewünscht wird und nicht ein reduziertes Motordrehmoment.
Bei automatisierten Anfahrkupplungssystemen umfasst der Begriff „Haftende Kupplung" im Sinne der vorliegenden Erfindung auch eine Schlupfregelung wie sie zum Beispiel zur Vermeidung von Drehzahlschlägen eingesetzt wird.
Um zu vermeiden, dass ruckartige Bewegungen des Kraftfahrzeuges auftreten, erfolgt die Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) am Ende des Anfahrvorganges vorzugsweise stetig. Eine dem Fahrerwunsch entsprechende Beschleunigung des Fahrzeuges wird dadurch erzielt, dass vorzugsweise die Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) beginnt, sobald der Schlupf der Kupplung auf einen vorgegebenen Wert gesunken ist. Hierdurch lässt sich eine dynamische Angleichung des reduzierten Motordrehmomentes an das vorgegebene Motordrehmoment (M_mot,vorg) erzielen.
Bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem muss mit Beginn der Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) das Kupplungsmoment (M_kupp) noch dem Fahrerwunsch entsprechen. Dies wird zum Beispiel dadurch erzielt, dass in der Kupplungssteuerung ein Reglerpfad eingeschaltet wird, der die Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) erlaubt, ohne das Kupplungsmoment (M_kupp) zu erhöhen.
Der Reglerpfad für die Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) basiert bei automatisiertem Anfahrkupplungssystem vorzugsweise auf einer Motorsolldrehzahl (n_mot,soll), wobei die Motorsolldrehzahl einen Verlauf aufweist, der bei der am Anfang dieser Phase aktuellen Motordrehzahl (n_mot) initialisiert wird und kontinuierlich an eine steigende Getriebeeingangsdrehzahl (n_getr) angeglichen wird. Die Getriebeeingangsdrehzahl (n_getr) ist zunächst kleiner als die Motordrehzahl (n_mot). Durch diesen Verlauf der Motorsolldrehzahl (n_mot,soll) bleibt das Kupplungsmoment im idealisierten Fall, dass heißt, dass die Motordrehzahl (n_mot) ohne Abweichung der Motorsolldrehzahl (n_mot,soll) folgt, im Wesentlichen konstant. Auch in nicht idealen Fällen ist zu erwarten, dass eventuelle von diesem Reglerpfad nicht komplett ausgeglichene Änderungen des Kupplungsmomentes (M_kupp) so klein sind, dass keine spürbaren Änderungen der Fahrzeugbeschleunigung hierdurch generiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt sowohl bei manuell betätigter Anfahrkupplung als auch bei automatisiertem Anfahrkupplungssystem bei vollständig durchgedrücktem Fahrpedal keine Korrektur des Motordrehmomentes (M_mot). Das vollständig durchgedrückte Fahrpedal bedeutet, dass seitens des Fahrers die maximale Beschleunigung und damit keine Verminderung des Motordrehmoments (M_mot) gewünscht ist.
Um zu realisieren, dass bei vollständig durchgedrücktem Fahrpedal keine Korrektur des Motordrehmomentes (M_mot) erfolgt, wird zur Korrektur des Motordrehmomentes (M_mot) der Betrag, der dem Moment (M_selbst) entspricht, dass der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigt, mit einem Korrekturfaktor multipliziert. Der Korrekturfaktor nimmt bei vollständig durchgedrücktem Fahrpedal den Wert 0 ein und bei nicht vollständig durchgedrücktem Fahrpedal den Wert 1.
Um zu vermeiden, dass ein abrupter Wechsel des übertragenen Momentes generiert wird, nimmt der Korrekturfaktor vorzugsweise einen stetigen Verlauf zwischen dem Wert 1 und dem Wert 0 in Abhängigkeit vom Weg des Fahrpedals ein.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (M_mot) aufweisenden Motor und eine Anfahrkupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, vorgesehen, wobei dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (M_mot,vorg) direkt oder indirekt vorgebbar ist. Die Vorrichtung weist weiterhin Mittel auf, durch die ein dem Motor bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgebbares zweites Motordrehmoment (M_mot,korr) gegenüber dem vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebenen Motordrehmoment (M_mot,vorg) um einen Betrag reduziert wird, der dem Moment (M_selbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigt.
Vorzugsweise sind weiterhin Mittel umfasst, durch die das dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebene zweite Motordrehmoment (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgebbare Motordrehmoment (M_mot,vorg) erhöht werden kann. Die Mittel sind dabei vorzugsweise von einem Motorsteuerungssystem umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 einen möglichen Verlauf des vom Fahrer vorgegebenen Motordrehmomentes (M_mot,vorg) und des Momentes am Getriebeeingang (M_getr) in Abhängigkeit von der Zeit,
2 die Regelung des Kupplungsmomentes bei einem automatisierten Anfahrkupplungssytem,
3.1 den Verlauf der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit,
3.2 den Verlauf des Motordrehmomentes, des Kupplungsdrehmomentes und des Momentes am Getriebeeingang in Abhängigkeit von der Zeit,
4 die Angleichung des Motordrehmomentes am Ende des Anfahrvorgangs,
5 den Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Weg des Fahrpedals.
Ausführungsformen der Erfindung
Die in den Figuren dargestellten Kurven zeigen jeweils idealisierte Momenten- bzw. Drehzahlverläufe. Es wird jeweils davon ausgegangen, dass das vom Motor generierte Moment unabhängig von der Motordrehzahl ist. In der Regel verhält es sich jedoch so, dass das Motordrehmoment eine von der Motordrehzahl abhängige Größe darstellt. Da sich jedoch das Prinzip des Anfahrverhaltens unter realen Bedingungen vom Prinzip bei den hier dargestellten idealisierten Bedingungen nicht unterscheidet, sondern nur die Kurvenverläufe komplexer würden, kann die Erfindung anhand der idealisierten Verläufe erläutert werden.
1 zeigt einen möglichen Verlauf des vom Fahrer gewünschten Drehmomentes und des Momentes am Getriebeeingang in Abhängigkeit von der Zeit.
In dem in 1 dargestellten Schaubild sind auf der x-Achse die Zeit t und auf der y-Achse das Moment M aufgetragen. Um ein Kraftfahrzeug in Gang zu setzen wird das Fahrpedal des Kraftfahrzeuges vom Fahrer betätigt und gleichzeitig das Kupplungspedal gelöst. Durch die Bewegung des Fahrpedals wird vom Fahrer ein gewünschtes Motordrehmoment M_mot,vorg vorgegeben. Durch die Bewegung des Fahrpedals aus der Null-Stellung zu Beginn des Anfahrvorganges in eine zweite Position, die sich von der Null-Stellung unterscheidet, nimmt das gewünschte, vorgegebene Motordrehmoment zunächst zu. Dies ist in 1 mit Bezugszeichen 1 bezeichnet. Mit dem vom Fahrer vorgegebenen gewünschten Motordrehmoment M_mot,vorg wird nach einer kurzen Reaktionszeit auch das Motordrehmoment erhöht. Durch die Bewegung des Kupplungspedals erhöht sich auch das Getriebeeingangsmoment M_getr. Zur vereinfachten Darstellung wird angenommen, dass der Fahrer das Kupplungspedal so löst, dass das Getriebeeingangsmoment M_getr einen konstanten Wert erreicht. Dies ist in 1 mit Bezugszeichen 3 schematisch ohne Verzug dargestellt. Nach dieser Startphase hält der Fahrer für den weiteren Anfahrvorgang das Fahrpedal und das Kupplungspedal zunächst in einer konstanten Position. Sobald er das Ende des Anfahrvorgangs erkennt schließt der Fahrer die Kupplung vollständig. Das vom Fahrer vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg bleibt konstant. Dies ist mit Bezugszeichen 5 bezeichnet. Auch das an den Getriebeeingang übertragene Moment M_getr bleibt konstant, Dies ist mit Bezugszeichen 7 bezeichnet. Erfindungsgemäß ist während der Anfahrphase das Moment am Getriebeeingang M_getr kleiner als das vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg. In 1 ist das Ende der Anfahrphase durch eine senkrechte Linie 9 dargestellt.
Bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem erhöht sich im Allgemeinen das Getriebeeingangsmoment M_getr in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, bis dieses einen konstanten Wert erreicht. Während des weiteren Anfahrvorganges bleibt das an den Getriebeeingang übertragene Moment bei konstantem vorgegebenen Motordrehmoment M_mot,vorg ebenfalls konstant. Das konstante Motordrehmoment M_mot,vorg ergibt sich dadurch, dass der Fahrer des Fahrzeugs mit automatisiertem Anfahrkupplungssystem das Fahrpedal in einer konstanten Position hält.
Erfindungsgemäß ist das Moment am Getriebeeingang M_getr um den Betrag kleiner als das vom Fahrer vorgegebene gewünschte Motordrehmoment M_mot,vorg, der dem Moment entspricht, den der Motor bei haftender Kupplung benötigen würde, um sich selbst zu beschleunigen. Das Moment, das der Motor benötigt, um sich selbst zu beschleunigen ist mit M_selbst bezeichnet. Das Moment M_selbst kann beispielsweise aus dem Motorträgheitsmoment J_m, dem Motordrehmoment M_mot, dem Widerstandsmoment M_wid und dem Trägheitsmoment des Fahrzeugs, wobei das Widerstandsmoment M_wid und das Trägheitsmoment des Fahrzeugs auf den Getriebeeingang umgerechnet werden, jeweils in Abhängigkeit der gesamten Triebstrangsübersetzung J_v, berechnet werden. So erfolgt die Berechnung beispielsweise nach folgender Formel:
Hierin bedeuten J_m das Massenträgheitsmoment des Motors, n_mot die Motordrehzahl bei haftender Kupplung und t die Zeit.
Die Beschleunigung des Motors
bei haftender Kupplung kann jederzeit im Voraus berechnet werden, solange die Fahrzeugmasse und Antriebsstrang-Massenträgheitsmomente modelliert sind und alle Widerstände des Fahrzeugs durch Schätzmodelle berechnet werden. Diese sind dem Fachmann bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Basierend auf dem Modell des Antriebsstranges ergibt sich zum Beispiel die Bewegungsgleichung für das Moment am Getriebeeingang
mit dem auf den Getriebeeingang umgerechneten Widerstandsmoment M_wid und dem ebenfalls auf den Getriebeeingang umgerechneten Trägheitsmoment des Fahrzeugs J_v, jeweils in Abhängigkeit der gesamten Triebstrangsübersetzung, sowie dem Motorträgheitsmoment J_m.
Alternativ können selbstverständlich auch andere Modelle, die dem Fachmann bekannt sind, zur Berechnung des Momentes an Getriebeeingang M_getr bei haftender Kupplung verwendet werden.
Das Moment M_selbst steht bei haftender Kupplung am Getriebeeingang nicht zur Verfügung. Wenn somit während des Anfahrvorganges das vom Fahrer vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg vom Motor am Getriebeeingang durch die Kupplung bereitgestellt werden würde, würde dies dazu führen, dass mit Eintreten des Haftens der Kupplung das an den Getriebeeingang übertragene Moment M_getr abfallen würde. Der Fahrer würde dies als einen Ruck wahrnehmen. Dies liegt daran, dass während des Anfahrvorganges, solange die Kupplung nicht haftet, das Moment am Getriebeeingang M_getr, welches für die Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung steht, dem Kupplungsmoment entspricht. Nach der Anfahrphase entspricht das Moment am Getriebeeingang M_getr dann dem Motordrehmoment minus dem Moment, welches der Motor braucht, um sich selbst zu beschleunigen.
Um zu vermeiden, dass der Fahrer einen Ruck verspürt, ist es notwendig, dass nach der Anfahrphase am Getriebeeingang das gleiche Moment zur Verfügung steht, das auch während der Anfahrphase zur Verfügung steht. In 1 ist das Ende der Anfahrphase durch eine senkrechte Linie 9 dargestellt.
In 2 ist die Regelung des Kupplungsmomentes für ein automatisiertes Anfahrkupplungssystem als Blockschaltbild dargestellt.
Der Regelpfad 11 wird nur am Ende der Anfahrphase aktiv. Er wird gestartet sobald die Differenz Δn zwischen Motordrehzahl n_mot und Getriebeeingangsdrehzahl n_getr einen vorgegebenen Wert Δn₁ einnimmt.
In einem Steuerglied 13, dem als Eingangsdrehzahl die Motordrehzahl n_mot zugeführt wird, wird anhand einer Anfahrkennlinie 15 ein Sollkupplungsmoment M_kupp,soll vorgegeben. Das Sollkupplungsmoment M_kupp,soll ist das Kupplungsmoment, das von der Kupplungsaktorik durch die Kupplung einzustellen ist. Die Anfahrkennlinie 15 gibt ein Sollkupplungsmoment M_kupp,soll in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n_mot wieder. Das Sollkupplungsmoment M_kupp,soll ist die Ausgangsgröße 17 des Steuergliedes 13. Von dem Sollkupplungsmoment M_kupp,soll als Ausgangsgröße 17 des Steuergliedes 13 wird eine Korrektur ΔM_kupp,soll _, die die Ausgangsgröße 19 des Regelpfades 11 ist, subtrahiert.
Zur Regelung wird dem Reglerpfad 11 als erste Eingangsgröße eine Motordrehzahl n_mot zugeführt. Die Motordrehzahl n_mot wird von einer Motorsolldrehzahl n_mot,soll die als zweite Emn gangsgröße zugeführt wird, subtrahiert. Die Motorsolldrehzahl n_mot,soll wird bei der am Anfang dieser Phase aktuellen Motordrehzahl n_mot initialisiert und wird danach so berechnet, dass der Winkel α zwischen der Motorsolldrehzahl n_mot,soll und der Getriebeeingangsdrehzahl n_getr linear reduziert wird. Die Differenz Δn aus Motorsolldrehzahl n_mot,soll und Motordrehzahl n_mot wird einem Regler 18 zugeführt. Durch den Reglerpfad 11 wird ermöglicht, das Motordrehmoment zu erhöhen, ohne dass gleichzeitig das Kupplungsmoment erhöht wird. Die Erhöhung des Kupplungsmomentes ergibt sich durch das Nachregeln der Anfahrkennlinie 15 durch die Kupplungssteuerung. Durch die Erhöhung des Motormomentes ohne gleichzeitige Erhöhung des Kupplungsmomentes wird ermöglicht, dass das Motormoment dem vom Fahrer gewünschten, vorgegebenen Moment M_mot,vorg angeglichen wird. Diese Angleichung erfolgt dynamisch. Der Regler 18 ist zum Beispiel ein PID-Regler, der als Eingang die Abweichung Δn_F zwischen Motordrehzahl n_mot und Motorsolldrehzahl n_mot,soll hat und eine Korrektur ΔM_kupp,soll für das Sollkupplungsmoment liefert.
Ausgangsgröße des in 2 dargestellten Regelkreises ist das gewünschte Sollkupplungsmoment M_kupp,soll, das von der Kupplungsaktorik durch die Kupplung einzustellen ist.
3.1 zeigt den Verlauf der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit. In 3.2 sind die zu diesen Drehzahlen gehörigen Verläufe des Motordrehmomentes, des Kupplungsdrehmomentes und des Momentes am Getriebeeingang in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
In 3.1 ist auf der x-Achse die Zeit t und auf der y-Achse die Drehzahl n aufgetragen.
Nach dem Starten des Fahrzeuges entspricht die Motordrehzahl n_mot der Leerlaufdrehzahl 21. Durch Betätigen des Fahrpedals nimmt die Motordrehzahl n_mot zu. Mit Erhöhung der Motordrehzahl n_mot beginnt die Kupplung zu schließen. Bei einer manuellen Anfahrkupplung erfolgt das Schließen der Kupplung dadurch, dass der Fahrer das Kupplungspedal löst. Zunächst haftet die Kupplung noch nicht. Über die schleifende Kupplung beginnt sich das Getriebe zu drehen. Die Getriebeeingangsdrehzahl n_getr nimmt zu. Die Getriebeeingangsdrehzahl n_getr steigt bei konstanter Motordrehzahl n_mot.
Bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem bildet sich zwischen der Motordrehzahl n_mot und der Getriebeeingangsdrehzahl n_getr sich ein Winkel α aus. Für den Beginn der Regelung des Regelpfades 11 wird die Differenz Δn aus Motordrehzahl n_mot und Getriebeeingangsdrehzahl n_getr gebildet. Sobald die Differenz Δn aus Motordrehzahl n_mot und n_getr einen vorgegebenen Wert Δn₁ unterschreitet setzt der in 2 dargestellte Regelpfad 11 ein. Zu diesem Zeitpunkt t₁ beginnt die Phase, zu der das Sollkupplungsmoment M_kupp,soll so korri giert wird, dass dieses konstant bleibt. Diese Phase endet, sobald eine vorgegebene Differenz zwischen der Motordrehzahl n_mot und der Getriebeeingangsdrehzahl n_getr erreicht ist. Im Idealfall ist die Differenz gleich Null. Die Motorsolldrehzahl n_mot,soll wird zum Zeitpunkt t₁ bei der aktuellen Motordrehzahl n_mot initialisiert und danach so berechnet, dass der Winkel α zwischen der Motordrehzahl n_mot und der Getriebeeingangsdrehzahl n_getr linear reduziert wird. In 3.1 ist ein idealisierter Fall dargestellt, bei dem die Motordrehzahl n_mot ohne Abweichung der Motorsolldrehzahl n_mot,soll folgt. Sobald die Anfahrphase beendet ist, dies ist zum Zeitpunkt t₂ der Fall, wird die Kupplung vollständig geschlossen. Die geregelte Phase wird zu diesem Zeitpunkt beendet.
In 3.2 sind die Momentenverläufe zu den in 3.1 dargestellten Drehzahlen aufgezeigt. Mit Betätigung des Fahrpedales nimmt das vom Fahrer gewünschte vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg zu. Das vom Fahrergewünschte vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg wird auf einen Wert korrigiert, der um das für die Selbstbeschleunigung des Motors bei haftender Kupplung erforderliche Moment M_selbst verringert ist. Dieses korrigierte Motordrehmoment M_mot,korr ist in 3.2 gestrichelt dargestellt. Das tatsächlich vom Motor abgegebene Drehmoment M_mot entspricht dem korrigierten Drehmoment M_mot,korr. Sobald die Angleich-Phase zum Zeitpunkt t₁ beginnt, wird die Differenz zwischen dem korrigierten Motordrehmoment M_mot,korr und dem vom Fahrer gewünschten vorgegebenen Motordrehmoment M_mot,vorg linear abgebaut. Diese Erhöhung ist in 3.2 mit Bezugszeichen 23 bezeichnet. Leicht zeitversetzt zu dem korrigierten Motordrehmoment M_mot,korr erhöht sich auch das tatsächliche Motordrehmoment M_mot.
Die Angleich-Phase lässt sich zum Beispiel dadurch realisieren, dass ein vom Schlupf, das heißt der Differenz Δn der Motordrehzahl n_mot und der Getriebeeingangsdrehzahl n_Getr, abhängiger Korrekturfaktor K(Δn) für die Korrektur des vom Fahrer gewünschten Drehmomentes M_mot,korr verwendet wird. Dieser Korrekturfaktor K(Δn) ist in 4 dargestellt.
Der Korrekturfaktor K(Δn) nimmt zunächst den Wert „1" ein. Sobald der Schlupf Δn der Kupplung auf einen vorgegebenen Wert Δn_vorg gesunken ist, beginnt die Erhöhung des Motordrehmomentes M_mot. Dies wird durch eine Verkleinerung des Korrekturfaktors K(Δn) erzielt. Hierdurch lässt sich eine dynamische Angleichung des reduzierten Motordrehmomentes an das vom Fahrer vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg erzielen. Sobald das vom Fahrer vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg erreicht wurde, wird der Korrekturfaktor K(Δn) zu „0". Die Abnahme des Korrekturfaktors K(Δn) vom Wert „1" auf den Wert „0" erfolgt dabei zum Beispiel linear.
Während des Anfahrvorganges entspricht das Kupplungsdrehmoment M_kupp dem Drehmoment am Getriebeeingang M_getr. Bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem erhöht sich dieses entsprechend dem Verlauf der Motordrehzahl n_mot auf den Wert des korrigierten Motordrehmomentes M_mot,korr. Sobald der Regler 18 zum Zeitpunkt t₁ eingreift, bleiben jedoch das Kupplungsdrehmoment und auch das Getriebedrehmoment M_getr konstant. Bei einer manuell betätigten Anfahrkupplung erhöht sich das Drehmoment am Getriebeeingang M_getr entsprechend der vom Fahrer vorgegebenen Position des Kupplungspedals.
Durch die Erhöhung des Motordrehmomentes M_mot auf das vom Fahrer gewünschte vorgegebene Motordrehmoment M_mot,vorg und das konstante Kupplungsdrehmoment M_kupp und damit konstante Getriebedrehmoment M_getr bleibt der Verlauf des Drehmomentes am Getriebeeingang M_getr am Ende des Anfahrvorganges zum Zeitpunkt t₂ konstant.
Im Falle einer manuellen Anfahrkupplung entspricht das in den Figuren dargestellte Verhalten einem idealisierten Fall, nämlich einem sehr guten Fahrer bei einer sehr guten Anfahrt. Im Allgemeinen gilt jedoch bei jedem Fahrer und jeder Anfahrt nur, dass der Momenten-Sprung am Ende der Anfahrphase bei manuellen Anfahrkupplungen reduziert wird und nicht zu „0" wird, wie dies hier dargestellt ist und üblicherweise für automatisierte Anfahrkupplungssysteme gilt.
In 5 ist der Korrekturfaktor K(s_ped) in Abhängigkeit vom Weg des Fahrpedals dargestellt.
Da der Fahrer bei vollständig durchgetretenem Fahrpedal eine maximale Beschleunigung wünscht, soll in diesem Fall keine Korrektur des vom Fahrer gewünschten vorgegebenen Drehmomentes erfolgen. Dies lässt sich zum Beispiel dadurch realisieren, dass ein vom Weg des Fahrpedals abhängiger Koeffizient für die Korrektur des vom Fahrer gewünschten Drehmomentes M_mot,korr verwendet wird.
Der Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Weg des Fahrpedals ist dabei in 5 dargestellt. Hierbei ist auf der x-Achse der Weg des Fahrpedals und auf der y-Achse der Korrekturfaktor aufgetragen. Der Korrekturfaktor K(s_ped) nimmt zunächst den Wert 1 ein. Ab einer vorgegebenen Position des Fahrpedals 23 nimmt der Korrekturfaktor ab, Sobald das Fahrpedal vollständig durchgetreten ist, also 100% seines Weges zurückgelegt hat, beträgt der Korrekturfaktor K Null. Durch die lineare Abnahme des Korrekturfaktors K wird vermieden, dass eine plötzliche Zunahme des Beschleunigungsmomentes einsetzt, sobald das Fahrpedal vollständig durchgetreten ist.
Das korrigierte Motordrehmoment M_mot,korr berechnet sich dabei nach folgender Gleichung: Mmot,korr = Mmot,vorg – K(Δn)·K(Sped)·Jm·(Mmot,vorg – Mwid)/(Jm + Jv)(3)wobei K(Δn) der vom Schlupf der Kupplung abhängige Korrekturfaktur, K(s_ped) der vom Weg des Fahrpedals abhängige Korrekturfaktor, J_m das Massenträgheitsmoment des Motors, M_wid das auf den Getriebeeingang umgerechnete Widerstandsmoment des Fahrzeugs als Funktion des eingelegten Ganges und J_v das auf den Getriebeeingang umgerechnete Massenträgheitsmoment des Fahrzeuges als Funktion des eingelegten Ganges ist.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (M_mot) aufweisenden Motor und eine Anfahrkupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, wobei dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (M_mot,vorg) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Motor bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) ein zweites Motordrehmoment (M_mot,korr) vorgegeben wird, das gegenüber dem durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Motordrehmoment (M_mot) um einen Betrag reduziert ist, der dem Moment (M_selbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigen würde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zum Ende des Anfahrvorganges, insbesondere bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Kupplung haftet, das dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebene zweite Motordrehmoment (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges vorgebbare Drehmoment (M_mot,vorg) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebenen zweiten Motordrehmoments (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges vorgebbare Drehmoment (M_mot,vorg) stetig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebenen zweiten Motordrehmoments (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges vorgebbare Drehmoment (M_mot,vorg) beginnt, sobald der Schlupf der Kupplung auf einen vorgegebenen Wert gesunken ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem mit Beginn der Erhöhung des dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebenen zweiten Motordrehmoments (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges vorgebbare Drehmoment (M_mot,vorg) das Kupplungsmoment (M_kupp) weiterhin dem Fahrerwunsch entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung, um das Getriebeeingangsmoment bei einem automatisierten Anfahrkupplungssystem bei der Erhöhung des Motordrehmomentes (M_mot) konstant zu halten, auf einer Motorsolldrehzahl (n_mot,soll) basiert, wobei die Motorsolldrehzahl (n_mot,soll) einen Verlauf aufweist, der bei der aktuellen Motordrehzahl (n_mot) initialisiert wird und kontinuierlich an eine steigende Getriebeeingangsdrehzahl (n_getr) angeglichen wird, wobei die Getriebeeingangsdrehzahl (n_getr) zunächst kleiner ist als die Motordrehzahl (n_mot).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig durchgedrücktem Fahrpedal keine Korrektur des Motordrehmomentes (M_mot) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Korrektur des Motordrehmomentes (M_mot) der Betrag, der dem Moment (M_selbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigt, mit einem Korrekturfaktor multipliziert wird, wobei der Korrekturfaktor bei vollständig durchgedrücktem Fahrpedal den Wert 0 einnimmt und bei nicht vollständig durchgedrücktem Fahrpedal den Wert 1.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor einen stetigen Verlauf zwischen dem Wert 1 und dem Wert 0 in Abhängigkeit vom Weg des Fahrpedals aufweist.
Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang, der zumindest einen ein Motordrehmoment (M_mot) aufweisenden Motor und eine Kupplung umfasst und dessen Getriebeeingangsdrehzahl direkt oder indirekt erfassbar ist, wobei dem Motor durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Fahrpedal ein erstes Motordrehmoment (M_mot,vorg) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das weiterhin Mittel umfasst sind, durch die ein dem Motor bei nicht haftender Kupplung als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgebbares zweites Motordrehmoment (M_mot,korr) gegenüber dem vom Fahrer über das Fahrpedal vorgegebenen Motordrehmoment (M_mot,vorg) um einen Betrag reduziert wird, der dem Moment (M_selbst) entspricht, das der Motor zur Selbstbeschleunigung bei haftender Kupplung benötigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Mittel umfasst sind, durch die das dem Motor als einzustellendes Motordrehmoment (M_mot) vorgegebene zweite Motordrehmoment (M_mot,korr) auf das durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgebbare Motordrehmoment (M_mot,vorg) erhöht werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Reduzierung und zur Erhöhung des zweiten Motordrehmoments (M_mot,korr) von einem Motorsteuerungssytem umfasst sind.