DE102008040889A1

DE102008040889A1 - Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges

Info

Publication number: DE102008040889A1
Application number: DE200810040889
Authority: DE
Inventors: Bernd Döbele; Norbert Wiencek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (1), der einen als Verbrennungsmotor mit ansteuerbarer Motorsteuerung (3) ausgebildeten Antriebsmotor (2), ein automatisiertes Fahrgetriebe (4) mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Übersetzung, und eine als automatisierte Reibungskupplung ausgebildete sowie zwischen einer Triebwelle (5) des Antriebsmotors (2) und einer Eingangswelle (6) des Fahrgetriebes (4) angeordnete Anfahrkupplung (7) aufweist. Um in einer Anfahrkonfiguration des Antriebsstrangs (1) nach dem Lösen der Betriebsbremse die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs beschleunigt zu ermitteln, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach dem Erreichen oder Überschreiten einer oberhalb der Leerlaufdrehzahl (nM_idle) des Antriebsmotors (2) liegenden Drehzahlschwelle (nGr1) durch die Eingangsdrehzahl (nGE >= nGr1 > nM) die Motordrehzahl (nM) der Eingangsdrehzahl (nGE) aktiv nachgeführt wird (nM_soll = nGE), dass mit Erreichen des Synchronlaufs (nM = nGE) an der Anfahrkupplung (7) diese Anfahrkupplung (7) bis auf den Wert des Schleppmomentes des Antriebsmotors (2) eingerückt (MK = MM_Schlepp) und die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors (2) abgeschaltet wird (nM_soll = nM_idle), und dass gleiche Drehrichtungen an der Anfahrkupplung (7) erkannt werden, wenn nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit (DeltatW) ein Synchronlauf an der Anfahrkupplung (7) vorliegt (nM = nGE), wogegen ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, der einen als Verbrennungsmotor mit ansteuerbarer Motorsteuerung ausgebildeten Antriebsmotor, ein automatisiertes Fahrgetriebe mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Übersetzung, und eine als automatisierte Reibungskupplung ausgebildete und zwischen einer Triebwelle des Antriebsmotors und einer Eingangswelle des Fahrgetriebes angeordnete Anfahrkupplung umfasst, wobei in einer Anfahrkonfiguration des Antriebsstrangs nach dem Lösen der Betriebsbremse über zugeordnete nicht-drehrichtungserfassende Drehzahlsensoren die Motordrehzahl des Antriebsmotors und die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes erfasst werden, nach dem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle durch die Eingangsdrehzahl die Anfahrkupplung teilweise eingerückt wird, und aus dem nachfolgenden Verlauf zumindest einer der erfassten Drehzahlen die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
Zum Anfahren eines Kraftfahrzeuges wird der zugeordnete Antriebsstrang zunächst in eine Anfahrkonfiguration gebracht, wobei der Antriebsmotor, sofern dieser abgestellt ist, gestartet, die Anfahrkupplung ausgerückt und ein Anfahrgang eingelegt wird, wenn das Fahrgetriebe als ein Stufenschaltgetriebe ausgebildet ist, bzw. eine Anfahrübersetzung eingestellt, wenn das Fahrgetriebe als ein stufenlos verstellbares Getriebe ausgebildet ist. Der eigentliche Anfahrvorgang erfolgt im Idealfall derart, dass nach dem Lösen der Betriebsbremse das von dem Antriebsmotor abgegebene Drehmoment entsprechend der Betätigung eines zugeordneten Fahrpedals durch den Fahrer erhöht und gleichzeitig die Anfahrkupplung automatisiert eingerückt wird, so dass das Kraftfahrzeug unter der Wirkung des ansteigenden Drehmomentes an der Eingangswelle des Fahrgetriebes in Richtung der durch die gewählte Fahrstufe (Vorwärts = D, Rückwärts = R) bzw. der durch den eingelegten Gang vorgegebenen Fahrtrichtung weitgehend ruckfrei anrollt und kontinuierlich beschleunigt.
Dieser ideale Verlauf eines Anfahrvorgangs kann sich jedoch nur dann einstellen, wenn sich das Kraftfahrzeug auf einem nahezu horizontalen Fahrbahnabschnitt befindet und es nach dem Lösen der Betriebsbremse nicht selbsttätig anrollt. Befindet sich das Kraftfahrzeug jedoch an einer Steigungs- oder Gefällstrecke, so kommt es nach dem Lösen der Betriebsbremse unter der Wirkung der Hangabtriebskraft zwangsläufig zu einem selbsttätigen, bergab gerichteten Anrollen des Kraftfahrzeugs, wobei sich die Beschleunigung der Anrollbewegung proportional zu der Fahrbahnneigung und der Fahrzeugmasse verhält.
Das selbsttätige Anrollen des Kraftfahrzeugs ist an sich unerwünscht, da es die koordinierte Steuerung des Anfahrvorgangs über das Einrücken der Anfahrkupplung erschwert und aufgrund der unkontrollierten Beschleunigung zu gefährlichen Fahrsituationen führen kann. Als besonders kritisch wird das selbsttätige Anrollen entgegen der durch die gewählte Fahrstufe (D, R) bzw. der durch den eingelegten Anfahrgang vorgegebenen Fahrtrichtung angesehen, da dieses, allgemein als Zurückrollen bezeichnete Anrollen für den Fahrer unerwartet auftreten kann und auch ohne ein aktives Eingreifen des Fahrers, wie z. B. eine Betätigung der Betriebsbremse oder eine Betätigung des Fahrpedals, automatisch abgefangen werden muss. Es besteht somit ein Bedarf, das selbsttätige Anrollen eines mit einem automatisierten Antriebsstrang versehenen Kraftfahrzeugs hinsichtlich der Anrollgeschwindigkeit sowie der Anrollrichtung zu erfassen und in geeigneter Weise darauf zu reagieren, so dass eine unkontrollierte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zumindest verzögert wird.
Hierzu sind bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, die darauf beruhen, die der Primärdrehzahl der Anfahrkupplung entsprechende Motordrehzahl des Antriebsmotors und die der Sekundärdrehzahl der Anfahrkupp lung entsprechende Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes mit ohnehin vorhandenen Drehzahlsensoren zu erfassen, nach dem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle durch die Eingangsdrehzahl die Anfahrkupplung teilweise einzurücken, und aus dem nachfolgenden Verlauf der Motordrehzahl und/oder der Eingangsdrehzahl die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.
In der DE 42 29 024 C2 ist ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung eines in einer Anfahrkonfiguration befindlichen Antriebsstrangs beschrieben, gemäß dem die Reibungskupplung teilweise eingerückt wird, sobald die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes eine erste Drehzahlschwelle überschritten hat, und ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs dann erkannt wird, wenn die Motordrehzahl danach unter eine zweite Drehzahlschwelle fällt. Die erste Drehzahlschwelle liegt bevorzugt etwa 250 U/min über der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors, und die zweite Drehzahlschwelle ist auf einen Drehzahlwert festgelegt, der etwa 200 U/min unter der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors liegt. Bei einem erkannten Zurückrollen des Kraftfahrzeugs wird ein gesonderter, nicht näher beschriebener Ein- und Ausrückmodus der Kupplungssteuerung aktiviert.
In einem ähnlichen Verfahren nach der DE 199 37 052 A1 wird aus dem Verhalten der Motordrehzahl und der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes nach einer Vergrößerung des Kupplungsmomentes, d. h. nach einem teilweisen Einrücken oder einem weiteren Einrücken der Anfahrkupplung, auf eine gleichsinnige oder gegensinnige Drehung der Triebwelle des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Fahrgetriebes und damit auf ein Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung oder ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs geschlossen. Wenn die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes zum Zeitpunkt des Einrückens der Anfahrkupplung unterhalb der Motordrehzahl liegt, und nach dem Einrücken der Anfahrkupplung die Motordrehzahl absinkt und die Eingangsdrehzahl ansteigt, so wird dies als eine gleichsinnige Drehung der beiden Wellen und somit als ein Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert. Wenn die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes zum Zeitpunkt des Einrückens der Anfahrkupplung oberhalb der Motordrehzahl liegt, und nach dem Einrücken der Anfahrkupplung die Motordrehzahl absinkt und die Eingangsdrehzahl ansteigt, so wird dies ebenfalls als eine gleichsinnige Drehung der beiden Wellen und somit als ein Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert. Wenn aber beide Drehzahlen nach dem Einrücken der Anfahrkupplung absinken, so wird dies, unabhängig von der Relation der Motordrehzahl und der Eingangsdrehzahl zum Zeitpunkt des Einrückens der Anfahrkupplung, als eine gegensinnige Drehung der beiden Wellen und somit als ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs interpretiert.
In einem weiteren derartigen Verfahren gemäß der EP 1 186 792 A1 wird die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes vor und nach einem teilweisen Einrücken der Anfahrkupplung erfasst. Wenn die Änderung der Eingangsdrehzahl positiv ist, d. h. die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes unter der Wirkung des Kupplungsmomentes ansteigt, wird dies als eine gleichsinnige Drehung beider Wellen und somit als ein Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert. Wenn die Änderung der Eingangsdrehzahl negativ ist, d. h. die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes unter der Wirkung des Kupplungsmomentes absinkt, wird dies als eine gegensinnige Drehung beider Wellen und somit als ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs interpretiert. Das Verfahren ist in dieser Form jedoch nur bei einer relativ niedrigen Fahr- oder Rollgeschwindigkeit durchführbar, die in Verbindung mit dem eingelegten Anfahrgang vor dem Einrücken der Anfahrkupplung zu einer unterhalb der Motordrehzahl liegenden Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes führt.
Der Vorteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, dass zu deren Durchführung nur auf die Signale von zwei ohnehin vorhandenen Drehzahlsensoren zurückgegriffen wird, und dass diese beiden Drehzahlsensoren, ein an der Triebwelle des Antriebsmotors angeordneter Drehzahlsensor zur Erfassung der Motordrehzahl und ein an der Eingangswelle des Fahrgetriebes angeordneter Drehzahlsensor zur Erfassung der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes, in der üblichen kostengünstigen Bauart nicht-drehrichtungserfassend ausgeführt sein können. Für die vorbeschriebenen Funktionen kann sich jedoch nachteilig, insbesondere verzögernd, auswirken, dass für eine eindeutige Auswertung der Signale derartiger, zumeist als Hallsensoren ausgebildeter Drehzahlsensoren eine bestimmte Mindestdrehzahl und ein bestimmter Mindestdrehzahlunterschied erforderlich ist, was mit einer Mindestgeschwindigkeit und einer Mindestbeschleunigung des Kraftfahrzeugs gleichzusetzen ist.
In einem anderen aus der DE 199 32 052 A1 bekannten Verfahren ist dagegen vorgesehen, die Drehrichtung der Ausgangswelle eines automatisierten Fahrgetriebes und damit die Anrollrichtung des betreffenden Kraftfahrzeuges durch einen Vergleich eines nach der Erkennung eines Anfahrwunschsignals erfassten zeitlichen Verlaufs der Ausgangsdrehzahl des Fahrgetriebes mit mehreren abgespeicherten fahrzustandsspezifischen Drehzahlverläufen zu bestimmen. Für dieses Verfahren kann zwar ein für die Steuerung des Fahrgetriebes und die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit ohnehin vorhandener, an der Ausgangswelle des Fahrgetriebes angeordneter nicht-drehrichtungserfassender Drehzahlsensor verwendet werden. Da der aktuell erfasste Drehzahlverlauf aber jeweils mit der aktuellen Fahrzeugmasse bzw. der aktuellen Zuladung bewertet und mit den abgespeicherten Drehzahlverläufen verglichen werden muss, erfordert dieses Verfahren jedoch eine hohe Speicher- und Rechenkapazität in einem diesbezüglichen Steuergerät. Zudem muss schon eine vergleichsweise hohe Fahr- bzw. Rollgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorliegen, damit an der Ausgangswelle eine über den zugeordneten Drehzahlsensor erfassbare Drehzahl anliegt.
In einem weiteren Verfahren zur Ermittlung der Anrollrichtung eines Kraftfahrzeugs nach der DE 10 2006 030 157 A1 wird der Druckverlauf der Druckkammer einer mit der Eingangswelle des Fahrgetriebes in Triebverbin dung stehenden Ölpumpe erfasst und ausgewertet. Steigt bei einem Anrollen des Kraftfahrzeugs, d. h. einem Drehzahlanstieg an der Eingangswelle des Fahrgetriebes, der Förderdruck der Ölpumpe über einen Mindestdruck an, so wird dies als gleichsinnige Drehung der Eingangswelle und damit als Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert. Wenn bei einem entsprechenden Drehzahlanstieg an der Eingangswelle des Fahrgetriebes dagegen kein Anstieg des Förderdruckes der Ölpumpe feststellbar ist, wird dies als gegensinnige Drehung der Eingangswelle und damit als Zurückrollen des Kraftfahrzeugs verstanden. Nachteilig erfordert dieses bekannte Verfahren jedoch einen zusätzlichen, an die Druckkammer der Ölpumpe angeschlossenen Drucksensor.
Verfahren, die ohne zusätzlichen apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand eine beschleunigte Ermittlung der Anrollrichtung eines Kraftfahrzeugs ermöglichen, nutzen außer den Signalen vorhandener nicht-drehrichtungserfassender Drehzahlsensoren zur Ermittlung der Motordrehzahl und der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes auch die Steuerungseigenschaften moderner, mit einer elektronischen Motorsteuerung versehener Verbrennungsmotoren.
So ist aus der EP 1 297 991 B1 ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges bekannt, bei dem bei teilweise eingerückter Anfahrkupplung zusätzlich das von dem Antriebsmotor bei aktiver Leerlaufregelung abgegebene oder aufgenommene Motormoment erfasst und ausgewertet wird. Spätestens wenn die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes die Motordrehzahl übersteigt, wird das aus der Motorsteuerung auslesbare Motormoment ausgewertet, und das Vorliegen eines Motorschubmomentes als Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert, wogegen das Vorliegen eines Motorzugmomentes als Zurückrollen des Kraftfahrzeugs interpretiert wird. Dieses bekannte Verfahren nutzt zwar die Zusatzinformation der Wirkrichtung des Motormomentes, das sich bei aktiver Leerlaufregelung abhängig von der Anrollrichtung einstellt. Der steuerungstechnische Verfahrensablauf wird dadurch jedoch nur unwesentlich beschleunigt, da, ähnlich wie bei der Auswertung der Drehzahlverläufe, erst eine gewisse Zeitspanne zur Einstellung eines stabilen Schub- oder Zugmomentes des Antriebsmotors abgewartet werden muss.
Eine wesentliche Beschleunigung des Verfahrensablaufs kann jedoch dadurch erzielt werden, dass durch einen äußeren Eingriff in die Motorsteuerung die Motordrehzahl zeitweise der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes aktiv nachgeführt wird. In einem entsprechenden Verfahren zur Ermittlung der Anrollrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß der DE 10 2004 057 122 A1 ist vorgesehen, dass die Anfahrkupplung teilweise eingerückt wird, sobald die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes die Motordrehzahl übersteigt, wobei der Schließgrad der Anfahrkupplung mit zunehmender Beschleunigung der Eingangswelle des Fahrgetriebes erhöht wird. Anschließend wird die Motordrehzahl der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes aktiv nachgeführt.
Wird nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums ein Angleichen der Motordrehzahl und der Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes ermittelt, so wird dies als gleichsinnige Drehrichtung der Triebwelle des Antriebsmotors sowie der Eingangswelle des Fahrgetriebes und somit als ein Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung interpretiert. Wenn nach Ablauf dieses Zeitraums die Motordrehzahl aber unter die Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors gefallen ist, wird dies als gegensinnige Drehrichtungen beider Wellen und somit als ein Zurückrollen des Kraftfahrzeugs gewertet.
Nachteilig an diesem Verfahrensablauf ist jedoch, dass die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors bei einem Zurückrollen des Kraftfahrzeugs unter Last, d. h. entgegen der Wirkrichtung des Kupplungsmomentes, erfolgt. Hierdurch ergibt sich eine Verzögerung des Verfahrensablaufs, da das Motormoment zur Erhöhung der Motordrehzahl zunächst bis auf ein für die aktive Motorsteuerung vorgegebenes, unterhalb des Kupplungsmomentes liegendes Grenzmoment erhöht und die Motordrehzahl dadurch verzögert unter die Leerlaufdrehzahl gedrückt wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem die Anrollrichtung eines Kraftfahrzeuges unter Nutzung einer zeitweisen Drehzahlführung des Antriebsmotors einfacher und vor allem schneller ermittelt werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 darin, dass nach dem Erreichen oder Überschreiten einer oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors liegenden Drehzahlschwelle durch die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes die Motordrehzahl dieser Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes aktiv nachgeführt wird, dass mit Erreichen des Synchronlaufs an der Anfahrkupplung die Anfahrkupplung bis auf den Wert des Schleppmomentes des Antriebsmotors eingerückt und die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors abgeschaltet wird, und dass gleiche Drehrichtungen an der Anfahrkupplung erkannt werden, wenn nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit ein Synchronlauf an der Anfahrkupplung vorliegt, wogegen entgegengesetzte Drehrichtungen an der Anfahrkupplung erkannt werden, wenn nach Ablauf der Wartezeit kein Synchronlauf an der Anfahrkupplung vorliegt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht demnach aus von einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, der einen als Verbrennungsmotor mit ansteuerbarer Motorsteuerung ausgebildeten Antriebsmotor, ein automatisiertes Fahrgetriebe mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Übersetzung, und eine als automa tisierte Reibungskupplung ausgebildete sowie zwischen einer Triebwelle des Antriebsmotors und einer Eingangswelle des Fahrgetriebes angeordnete Anfahrkupplung aufweist. Wie bei vielen diesbezüglichen Verfahren ist auch vorliegend vorgesehen, dass bei Vorliegen einer Anfahrkonfiguration, d. h. bei laufendem Antriebsmotor, ausgerückter Anfahrkupplung und eingelegtem Anfahrgang bzw. eingestellter Anfahrübersetzung, nach dem Lösen der Betriebsbremse über zugeordnete nicht-drehrichtungserfassende Drehzahlsensoren die der Primärdrehzahl der Anfahrkupplung entsprechende Motordrehzahl des Antriebsmotors und die der Sekundärdrehzahl der Anfahrkupplung entsprechende Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes erfasst werden, dass nach dem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle durch die Eingangsdrehzahl die Anfahrkupplung teilweise eingerückt wird, und dass aus dem nachfolgenden Verlauf zumindest einer der erfassten Drehzahlen die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
Im Unterschied zu den bekannten Verfahren ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch vorgesehen, dass nach dem Erreichen oder Überschreiten einer oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors liegenden Drehzahlschwelle durch die Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes die Motordrehzahl der Eingangsdrehzahl aktiv nachgeführt wird.
Da die Nachführung der Motordrehzahl bei noch vollständig ausgerückter Anfahrkupplung und somit lastfrei erfolgt, wird an der Anfahrkupplung relativ schnell Synchronlauf erreicht, und dies bei einer Motordrehzahl, die entsprechend der angestiegenen Eingangsdrehzahl oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors liegt. Mit dem Erreichen des Synchronlaufs an der Anfahrkupplung wird die Anfahrkupplung bis auf den Wert des Schleppmomentes des Antriebsmotors eingerückt und die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors abgeschaltet, die Leerlaufregelung des Antriebsmotors demnach wieder aktiviert. Liegen an der Anfahrkupplung primärseitig und sekundärseitig gleiche Drehrichtungen vor, d. h. rollt das Kraftfahrzeug in die durch die gewählte Fahr stufe (D, R) bzw. den eingelegten Anfahrgang vorgegebene Fahrtrichtung, geht der Antriebsmotor aufgrund der erhöhten Motordrehzahl unter weitgehender Beibehaltung der aktuellen Drehzahl unter der Wirkung des eingestellten Kupplungsmomentes in den Schleppbetrieb über.
Bei Vorliegen entgegengesetzter Drehrichtungen an der Anfahrkupplung verbleibt der Antriebsmotor dagegen im Zugbetrieb und wird unter der Wirkung der Leerlaufregelung auf seine Leerlaufdrehzahl zurück geregelt. Liegt das eingestellte Kupplungsmoment unter dem aus der Hangabtriebskraft auf die Anfahrkupplung rückgerechneten Abtriebsmoment, so wird das Kraftfahrzeug weiter entgegen der gewünschten Fahrtrichtung bergab beschleunigt. Wenn das eingestellte Kupplungsmoment über dem aktuellen Abtriebsmoment des Kraftfahrzeugs liegt, wird die bergab gerichtete Rollbewegung des Kraftfahrzeugs zunächst verzögert.
Wenn das eingestellte Kupplungsmoment zufällig dem aktuellen Abtriebsmoment des Kraftfahrzeugs entspricht, behält das Kraftfahrzeug seine Rollgeschwindigkeit bei, die Motordrehzahl wird jedoch unter der Wirkung der Leerlaufregelung auf die Leerlaufdrehzahl abgesenkt. Demzufolge laufen die nur im Betrag erfassten Drehzahlen bei Vorliegen entgegengesetzter Drehrichtungen an der Anfahrkupplung relativ schnell auseinander, wogegen sie bei Vorliegen gleicher Drehrichtungen an der Anfahrkupplung weitgehend synchron bleiben.
Dieser Effekt wird in dem Verfahren gemäß der Erfindung ausgenutzt, indem gleiche Drehrichtungen an der Anfahrkupplung dadurch erkannt werden, dass nach Ablauf der vorgegebenen Wartezeit Synchronlauf an der Anfahrkupplung vorliegt, und indem entgegengesetzte Drehrichtungen an der Anfahrkupplung dadurch erkannt werden, dass nach Ablauf der Wartezeit kein Synchronlauf, d. h. unterschiedliche Drehzahlen, an der Anfahrkupplung vorliegt.
Da mit diesem Verfahren die Relation der Drehrichtungen an der Anfahrkupplung und damit die Rollrichtung des Kraftfahrzeuges schneller als nach den bekannten Verfahren ermittelbar ist, kann, insbesondere bei Vorliegen eines Zurückrollens, früher reagiert und eine unkontrollierte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs im Anfangsstadium unterbunden werden.
Die Drehzahlschwelle n_Gr1 zur Auslösung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs ist zweckmäßig auf einen Wert zwischen 100 U/min und 400 U/min, bevorzugt auf einen Wert von Δn_GE = 250 U/min, oberhalb der aktuellen Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} des Antriebsmotors festgelegt (n_Gr1 = n_{M_idle} + Δn_GE). Hierdurch ist zum einen ein hinreichend großer, trotz in der Praxis auftretender Drehzahlschwankungen und Signalstörungen sicher messbarer Drehzahlunterschied Δn_GE garantiert und zum anderen eine automatische Anpassung der Drehzahlschwelle n_Gr1 an eine temperaturabhängig veränderliche Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} des Antriebsmotors gewährleistet.
Die nach dem Einrücken der Anfahrkupplung und dem Abschalten der aktiven Drehzahlführung des Antriebsmotors abzuwartende Wartezeit Δt_W zur Erkennung der relativen Drehrichtungen an der Anfahrkupplung ist zweckmäßig auf einen Wert zwischen 0,8 Sekunden und 2,4 Sekunden, bevorzugt auf einen Wert von 1,6 Sekunden, festgelegt. Erfahrungsgemäß reicht eine derartige Wartezeit Δt_W aus, damit bei gleichen Drehrichtungen an der Anfahrkupplung nach dem Übergang des Antriebsmotors in den Schubbetrieb an der Anfahrkupplung Synchronlauf vorliegt, und damit sich bei entgegengesetzten Drehrichtungen an der Anfahrkupplung ein hinreichend großer, über die betreffenden Drehzahlsensoren sicher erfassbarer Drehzahlunterschied einstellt.
Für die weitere Steuerung des Verfahrensablaufs kann ein Zustandsmerker Z_gegenläufig genutzt werden, der bei einer Erkennung entgegengesetzter Drehrichtungen an der Anfahrkupplung auf einen vorbestimmten Wert gesetzt wird, d. h. diesem beispielsweise der Wert Eins zugewiesen wird (Z_gegenläufig = 1). Solange der Zustandsmerker gesetzt ist, geht die Steuerung des Antriebsstrangs von entgegengesetzten Drehrichtungen an der Anfahrkupplung und damit von einem Zurückrollen des Kraftfahrzeugs aus. Bei nicht gesetztem bzw. zurückgesetztem, d. h. gleich Null gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 0) wird dagegen von gleichen Drehrichtungen an der Anfahrkupplung und damit von einem Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung oder von einer nicht sensierbaren Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes, also von einem Fahrzeugstillstand, ausgegangen.
Um eine thermische Überlastung der Anfahrkupplung zu vermeiden, wird bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) das Kupplungsmoment M_K der Anfahrkupplung vorteilhaft auf ein Maximalmoment M_{K_max} begrenzt (M_K ≤ M_{K_max}). Dies bedeutet, dass die Anfahrkupplung bei einem über dem Maximalmoment M_{K_max} liegenden Kupplungsmoment M_K (M_K > M_{K_max}) wieder entsprechend weit ausgerückt wird, auch wenn das Kraftfahrzeug dadurch schneller zurückrollen kann. In diesem Fall ist beispielsweise die Betriebsbremse automatisch zu betätigen.
Um ein unerwünschtes Abwürgen des Antriebsmotors zu vermeiden, ist es zudem sinnvoll, dass bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) die Anfahrkupplung automatisiert vollständig ausgerückt und das Fahrgetriebe in seine Neutralstellung N geschaltet wird, sobald die Motordrehzahl n_M eine unterhalb der Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} des Antriebsmotors liegende zweite Drehzahlschwelle n_Gr2 erreicht oder unterschritten hat (n_M ≤ n_Gr2 < n_{M_idle}).
Die zweite Drehzahlschwelle n_Gr2 ist zweckmäßig auf einen Wert zwischen 100 U/min und 300 U/min, bevorzugt auf einen Wert von Δn_M = 200 U/min, unterhalb der aktuellen Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} des Antriebsmotors festgelegt (n_Gr2 = n_{M_idle} – Δn_M).
Um eine fliehkraftbedingte mechanische Beschädigung oder Zerstörung der Anfahrkupplung zu vermeiden, wird bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) ebenfalls dann automatisiert die Anfahrkupplung vollständig ausgerückt und das Fahrgetriebe in seine Neutralstellung N geschaltet, sobald die Eingangsdrehzahl n_GE des Fahrgetriebes eine für die Sekundärseite der Anfahrkupplung kritische Drehzahlgrenze n_{K_max} erreicht oder überschritten hat (n_GE ≥ n_{K_max}).
Um eine Überraschung des Fahrers über die Aufhebung der Bremswirkung auf das Zurückrollen zu vermeiden und eine schnelle Reaktion des Fahrers zu ermöglichen, wird das automatisierte Ausrücken der Anfahrkupplung und Schalten des Fahrgetriebes in seine Neutralstellung dem Fahrer zweckmäßig durch die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals angezeigt.
Bei einer automatisierten Schaltung des Fahrgetriebes in den Leerlauf N kann der zugeordnete Wählhebel automatisiert in seine Neutralstellung geschwenkt werden, was jedoch einen entsprechenden Stellantrieb erfordert.
Alternativ dazu kann daher, z. B. durch eine entsprechende Sicherheitsschaltung, auch vorgesehen sein, dass bei einer automatisierten Schaltung des Fahrgetriebes in seine Neutralstellung vor der Aktivierung einer Fahrstufe (D, R) zunächst eine manuelle Schwenkung des zugeordneten Wählhebels in die Neutralstellung erforderlich ist.
Der Zustandsmerker wird bevorzugt dann zurückgesetzt (Z_gegenläufig = 0), sobald ein Fahrzeugstillstand festgestellt wird (n_GE = 0), da ein Fahrzeugstillstand einen normalen Anfahrvorgang ermöglicht.
Der Zustandsmerker wird zudem zweckmäßig auch dann zurückgesetzt (Z_gegenläufig = 0), sobald eine durch eine entsprechende Betätigung des Wählhebels bedingte Änderung der gewählten Fahrtrichtung festgestellt wird (D → R oder R → D), da die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs dann mit der von dem Fahrer gewünschten Fahrtrichtung übereinstimmt.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
1 einen schematischen Ablaufplan zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Ermittlung der Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs,
2 einen Ablaufplan zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei erkanntem Zurückrollen des Kraftfahrzeugs, und
3 einen schematischen Aufbau eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 3 ist in vereinfachter schematischer Form der Aufbau eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 1 dargestellt, der die Mindestanforderungen zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfüllt. Der Antriebsstrang 1 umfasst einen als Verbrennungsmotor mit ansteuerbarer Motorsteuerung 3 ausgebildeten Antriebsmotor 2, ein automatisiertes Fahrgetriebe 4 mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Übersetzung, und eine als automatisierte Reibungskupplung ausgebildete sowie zwischen einer Triebwelle 5 des Antriebsmotors 2 und einer Eingangswelle 6 des Fahrgetriebes 4 angeordnete Anfahrkupplung 7. Abtriebsseitig steht das Fahrgetriebe 4 über eine Ausgangswelle 8 mit dem Achsgetriebe 9 einer antreibbaren Fahrzeugachse 10 mit zwei Antriebsrädern 11 in Triebverbindung.
Zur Steuerung des Fahrgetriebes 4 und der Anfahrkupplung 7 ist eine vorzugsweise als elektronisches Steuergerät ausgebildete Getriebesteuerung 12 vorgesehen, die über Sensor- und Steuerleitungen mit nicht näher dargestellten Sensoren und Stellantrieben des Fahrgetriebes 4 in Verbindung steht.
Unter anderem ist die Getriebesteuerung 12 über eine zugeordnete Sensorleitung mit einem nicht-drehrichtungserfassenden Drehzahlsensor 13 verbunden, der im Bereich eines drehfest mit der Eingangswelle 6 des Fahrgetriebes 4 verbundenen Geberrad 14 angeordnet ist, und mittels dem die mit der Sekundärdrehzahl der Anfahrkupplung 7 identische Eingangsdrehzahl n_GE des Fahrgetriebes 4 ermittelbar ist.
Zur Steuerung der Anfahrkupplung 7 steht die Getriebesteuerung 12 zudem über zugeordnete Steuer- und Sensorleitungen mit einem Kupplungssteller 15 der Anfahrkupplung 7 und mit einem nicht näher dargestellten Kupplungssensor zur Erfassung des Einrückungsgrades der Anfahrkupplung 7 in Verbindung.
Die bevorzugt als elektronisches Steuergerät ausgebildete Motorsteuerung 3 des Antriebsmotors 2 steht über Sensor- und Steuerleitungen mit nicht näher dargestellten Sensoren und Stellantrieben des Antriebsmotors 2 in Verbindung. Unter anderem ist die Motorsteuerung 3 über eine zugeordnete Sensorleitung auch mit einem nicht-drehrichtungserfassenden Drehzahlsensor 16 verbunden, der im Bereich eines drehfest mit der Triebwelle 5 des Antriebsmotors 2 verbundenen Geberrades 17 angeordnet ist, und mittels dem die mit der Primärdrehzahl der Anfahrkupplung 7 identische Motordrehzahl n_M des Antriebsmotors 2 ermittelbar ist.
Zum Austausch von Steuer- und Sensordaten stehen die Motorsteuerung 3 und die Getriebesteuerung 12 über Steuer- und Datenleitungen, die Bestandteil eines Datenbussystems sein können, miteinander in Verbindung. Hierdurch steht der Getriebesteuerung 12 beispielsweise auch die für die Steuerung der Anfahrkupplung 7 erforderliche, mittels des motorseitigen Drehzahlsensors 16 erfasste Motordrehzahl n_M zur Verfügung. Ebenso ist hierdurch ein aktiver Eingriff der Getriebesteuerung 12 in die Motorsteuerung 3, wie z. B. eine zeitweise aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors 2, möglich.
Die angesprochenen Steuer-, Sensor-, und Datenleitungen sind in 3 als strichpunktierte Linien dargestellt und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht einzeln bezeichnet.
Nachfolgend wird anhand der schematischen Ablaufpläne von 1 und 2 erläutert, wie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei vorliegender Anfahrkonfiguration, d. h. bei laufendem Antriebsmotor, ausgerückter Anfahrkupplung und eingelegtem Anfahrgang bzw. eingestellter Anfahrübersetzung, nach dem Lösen der Betriebsbremse über die Erfassung der beiden Drehzahlwerte n_M und n_GE mittels der beiden nicht-drehrichtungserfassenden Drehzahlsensoren 13, 16 in Verbindung mit einer zeitweisen Drehzahlführung des Antriebsmotors 2 die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, und wie auf ein erkanntes Zurückrollen des Kraftfahrzeugs reagiert wird.
Entsprechend dem Ablaufplan von 1 beginnt die Ermittlung der Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs dann, wenn die Eingangsdrehzahl n_GE des Fahrgetriebes 4 eine festgelegte, oberhalb der Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} des Antriebsmotors 2 liegende erste Drehzahlschwelle n_GR1 erreicht oder überschritten hat, was in Verfahrensschritt S1 geprüft wird. Danach wird die Motordrehzahl n_M durch einen Eingriff der Getriebesteuerung 12 in die Motorsteuerung 3 aktiv der Eingangsdrehzahl n_GE nachgeführt bzw. auf diese eingestellt, was in Verfahrensschritt S2 durch die Vorgabe der Eingangsdrehzahl n_GE als Solldrehzahl n_{M_soll} des Antriebsmotors 2 und in Verfahrensschritt S3 durch die Überprüfung des Erreichens der Solldrehzahl n_{M_soll} erfolgt.
Da die Nachführung der Motordrehzahl n_M bei geöffneter Anfahrkupplung 7 und somit ohne Last erfolgt, wird an der Anfahrkupplung 7 sehr schnell ein Synchronlauf zwischen deren Primärseite und Sekundärseite erreicht (n_M = n_{M_soll} bzw. n_M = n_GE). Nach Erreichen des Synchronlaufs an der Anfahrkupp lung 7 wird diese soweit eingerückt, dass das Kupplungsmoment M_K dem Schleppmoment M_{M_Schlepp} des Antriebsmotors 2 bei der aktuellen Drehzahl n_M = n_GE entspricht. Dies wird durch die Vorgabe des entsprechenden Schleppmomentwertes M_{M_Schlepp} als Sollmoment M_{K_soll} der Anfahrkupplung 7 in Verfahrensschritt S4 und die anschließende Überprüfung in Verfahrensschritt S5 erreicht. Danach wird die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors 2 abgeschaltet, wodurch die Leerlaufregelung des Antriebsmotors 2 wieder aktiviert wird. Hierzu wird in Verfahrensschritt S6 die Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} dem Antriebsmotor 2 als neue Solldrehzahl n_{M_soll} vorgegeben.
Wenn an der Anfahrkupplung 7 gleiche Drehrichtungen der Triebwelle 5 des Antriebsmotors 2 und der Eingangswelle 6 des Fahrgetriebes 4 vorliegen, d. h. das Kraftfahrzeug in die durch die eingelegte Fahrstufe (D, R) vorgegebene Fahrtrichtung anrollt, bleibt der Synchronlauf weitgehend erhalten. Beim Übergang des Antriebsmotors 2 vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb auftretende Störungen werden relativ schnell ausgeglichen, da die Anfahrkupplung 7 auf das Schleppmoment M_{M_Schlepp} des Antriebsmotors eingestellt ist (M_K = M_{M_Schlepp}).
Wenn an der Anfahrkupplung 7 jedoch entgegengesetzte Drehrichtungen der Triebwelle 5 des Antriebsmotors 2 und der Eingangswelle 6 des Fahrgetriebes 4 vorliegen, d. h. das Kraftfahrzeug entgegen der durch die eingelegte Fahrstufe (D, R) vorgegebenen Fahrtrichtung anrollt (also zurückrollt), laufen die beiden Drehzahlen n_M, n_GE relativ schnell auseinander, da der Antriebsmotor 2 unter der Belastung durch das Kupplungsmoment M_K im Zugbetrieb auf die Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} zurück geregelt wird, und das Kraftfahrzeug aufgrund des vorübergehend reduzierten Motormomentes MM weiter bergab beschleunigt, was zu einer Erhöhung der Eingangsdrehzahl n_GE des Fahrgetriebes 4 führt.
Da diese alternativen Entwicklungen der Drehzahlen n_M, n_GE erst hinreichend signifikant sein müssen, um mittels der Drehzahlsensoren 14, 17 eindeutig erfasst werden zu können, ist zunächst eine Wartezeit Δt_W vorgesehen, die derart bemessen ist, dass sich eindeutige Drehzahlverhältnisse an der Anfahrkupplung 7 eingestellt haben. Hierzu wird in Verfahrenschritt S7 ein Zeitzähler t_ZZ initialisiert, d. h. gleich Null gesetzt, in Verfahrensschritt S8 der Zeitzähler t_ZZ um jeweils ein Zeitinkrement Δt_ZZ erhöht, und in Verfahrensschritt S9 geprüft, ob die Wartezeit Δt_W erreicht oder überschritten ist. Wenn dies der Fall ist, werden die beiden Drehzahlen n_M, n_GE in Verfahrensschritt S10 miteinander verglichen. Bei festgestelltem Synchronlauf (n_M = n_GE), der einem Anrollen des Kraftfahrzeugs in die gewünschte Fahrtrichtung entspricht, wird ein für weitere Steuerungszwecke vorgesehener Zustandsmerker Z_gegenläufig in Verfahrensschritt S11 gleich Null gesetzt, während der Zustandsmerker Z_gegenläufig bei einem festgestellten Drehzahlunterschied (n_M ≠ n_GE), der einem Zurückrollen des Kraftfahrzeugs entspricht, in Verfahrensschritt S12 auf den Wert Eins gesetzt wird.
In dem Ablaufplan von 2 sind nun beispielhaft Steuerungsabläufe angegeben, die bei einem erkannten Zurückrollen des Kraftfahrzeugs und demzufolge auf den Wert Eins gesetztem Zustandsmerker Z_gegenläufig bevorzugt durchgeführt werden. Zunächst wird in Verfahrensschritt S13 geprüft, ob das aktuelle Kupplungsmoment M_K der Anfahrkupplung 7 ein für eine längere Schlupfphase festgelegtes Maximalmoment M_{K_max} überschreitet. Falls dies zutrifft, wird die Anfahrkupplung 7 zum Schutz vor thermischer Überlastung in Verfahrensschritt S14 bis auf das Maximalmoment M_{K_max} ausgerückt, auch wenn dadurch das Kraftfahrzeug schneller zurückrollen kann. Falls das Kupplungsmoment M_K nicht zu hoch ist, wird Verfahrensschritt S14 übersprungen.
Anschließend wird in Verfahrensschritt S15 geprüft, ob aktuell, d. h. seit der Ermittlung der Anrollrichtung, ein Wechsel der Fahrtrichtungswahl, d. h. ein von dem Fahrer z. B. durch das Verschwenken eines Wählhebels durchgeführ ter Wechsel von der Vorwärtsfahrstufe D in die Rückwärtsfahrstufe R oder umgekehrt von der Rückwärtsfahrstufe R in die Vorwärtsfahrstufe D, stattgefunden hat.
Falls dies zutreffend ist, d. h. die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs mit der gewünschten Fahrtrichtung übereinstimmt, wird zu Verfahrensschritt S22 verzweigt, in dem der Zustandsmerker Z_gegenläufig auf den Wert Null gesetzt wird. Andernfalls wird in dem nachfolgenden Verfahrensschritt S16 anhand der Eingangsdrehzahl n_GE geprüft, ob das Kraftfahrzeug inzwischen zum Stillstand gekommen ist. Falls dies zutrifft, d. h. ein Fahrzeugstillstand vorliegt, wird ebenfalls zu Verfahrensschritt S22 verzweigt und der Zustandsmerker Z_gegenläufig auf den Wert Null gesetzt, da dann ebenfalls ein vereinfachtes Verfahren zur Anfahrsteuerung zur Anwendung kommt.
Andernfalls wird in dem nachfolgenden Verfahrensschritt S17 geprüft, ob die Motordrehzahl n_M des Antriebsmotors 2 eine festgelegte, unterhalb der Leerlaufdrehzahl n_{M_idle} liegende zweite Drehzahlschwelle n_Gr2 erreicht oder unterschritten hat. Wenn dies zutrifft, wird in den Verfahrensschritten S19, S20 und S21 die Anfahrkupplung 7 ausgerückt (M_{K_soll} = 0), um ein Abwürgen des Antriebsmotors 2 zu vermeiden, das Fahrgetriebe 4 in seine Neutralstellung N geschaltet (F.r.w._soll = N), zur Warnung des Fahrers ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgegeben, und anschließend in Verfahrensschritt S22 der Zustandsmerker Z_gegenläufig zurückgesetzt, d. h. auf den Wert Null gesetzt.
Falls ein Abwürgen des Antriebsmotors 2 nicht zu befürchten ist, d. h. die Motordrehzahl n_M über der zweiten Drehzahlschwelle n_Gr2 liegt, wird in Verfahrensschritt S18 geprüft, ob die mit der Sekundärdrehzahl der Anfahrkupplung 7 identische Eingangsdrehzahl n_GE des Fahrgetriebes 4 eine für die Sekundärseite der Anfahrkupplung 7 kritische Drehzahlgrenze n_{K_max} erreicht oder überschritten hat (n_GE ≥ n_{K_max}). Wenn dies der Fall ist, werden zur Vermeidung einer durch hohe Fliehkräfte bedingten Beschädigung oder Zerstörung der Anfahrkupplung ebenfalls die Verfahrensschritte S19 bis S22 durchgeführt, d. h. die Anfahrkupplung 7 ausgerückt (M_{K_soll} = 0), das Fahrgetriebe 4 in seine Neutralstellung N geschaltet (F.r.w._soll = N), ein Warnsignal ausgegeben und der Zustandsmerker Z_gegenläufig zurück auf den Wert Null gesetzt. Andernfalls wird vor die Prüfung des Kupplungsmomentes M_K in Verfahrensschritt S13 zurück verzweigt.

1: Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
2: Antriebsmotor
3: Motorsteuerung
4: Fahrgetriebe
5: Triebwelle
6: Eingangswelle
7: Anfahrkupplung
8: Ausgangswelle
9: Achsgetriebe
10: Fahrzeugachse
11: Antriebsrad
12: Getriebesteuerung
13: Drehzahlsensor
14: Geberrad
15: Kupplungssteller
16: Drehzahlsensor
17: Geberrad
D: Vorwärtsfahrstufe
F.r.w.: Fahrtrichtungswahl des Fahrgetriebes
F.r.w._alt: Vorhergehende Fahrtrichtungswahl des Fahrgetriebes
F.r.w._neu: Aktuelle Fahrtrichtungswahl des Fahrgetriebes
F.r.w._soll: Vorgegebene Fahrtrichtungswahl des Fahrgetriebes
M: Drehmoment
M_K: Kupplungsmoment der Anfahrkupplung
M_{K_max}: Maximalmoment der Anfahrkupplung
M_{K_soll}: Sollmoment der Anfahrkupplung
M_M: Motormoment des Antriebsmotors
M_{M_Schlepp}: Schleppmoment des Antriebsmotors
n: Drehzahl
GE: Eingangsdrehzahl des Fahrgetriebes
n_Gr1: Erste Drehzahlschwelle
n_Gr2: Zweite Drehzahlschwelle
n_K: Sekundärdrehzahl der Anfahrkupplung
n_{K_max}: Drehzahlgrenze der Anfahrkupplung
n_M: Drehzahl des Antriebsmotors
n_{M_idle}: Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors
n_{M_soll}: Solldrehzahl des Antriebsmotors
N: Neutralstellung des Fahrgetriebes
R: Rückwärtsfahrstufe
S1–S22: Verfahrensschritte
t: Zeit
t_ZZ: Zeitzähler
Δt: Zeitspanne
Δt_ZZ: Zeitinkrement des Zeitzählers
Δt_W: Wartezeit
Z_gegenläufig: Zustandsmerker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4229024 C2 [0006]
- DE 19937052 A1 [0007]
- EP 1186792 A1 [0008]
- DE 19932052 A1 [0010]
- DE 102006030157 A1 [0011]
- EP 1297991 B1 [0013]
- DE 102004057122 A1 [0014]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (1), der einen als Verbrennungsmotor mit ansteuerbarer Motorsteuerung (3) ausgebildeten Antriebsmotor (2), ein automatisiertes Fahrgetriebe (4) mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Übersetzung, und eine als automatisierte Reibungskupplung ausgebildete sowie zwischen einer Triebwelle (5) des Antriebsmotors (2) und einer Eingangswelle (6) des Fahrgetriebes (4) angeordnete Anfahrkupplung (7) aufweist, wobei in einer Anfahrkonfiguration des Antriebsstrangs (1) nach dem Lösen der Betriebsbremse über zugeordnete nicht-drehrichtungserfassende Drehzahlsensoren (13, 16) die Motordrehzahl (n_M) des Antriebsmotors (2) und die Eingangsdrehzahl (n_GE) des Fahrgetriebes (4) erfasst werden, nach dem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahlschwelle (n_Gr1) durch die Eingangsdrehzahl (n_GE) die Anfahrkupplung (7) teilweise eingerückt wird, und aus dem nachfolgenden Verlauf zumindest einer der erfassten Drehzahlen (n_M, n_GE) die Anrollrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen oder Überschreiten einer oberhalb der Leerlaufdrehzahl (n_{M_idle}) des Antriebsmotors (2) liegenden Drehzahlschwelle (n_Gr1) durch die Eingangsdrehzahl (n_GE) des Fahrgetriebes (4) (n_GE ≥ n_Gr1 > n_M) die Motordrehzahl (n_M) der Eingangsdrehzahl (n_GE) aktiv nachgeführt wird (n_{M_soll} = n_GE), dass mit Erreichen des Synchronlaufs (n_M = n_GE) an der Anfahrkupplung (7) die Anfahrkupplung (7) bis auf den Wert des Schleppmomentes des Antriebsmotors (2) eingerückt (M_K = M_{M_Schlepp}) und die aktive Drehzahlführung des Antriebsmotors (2) abgeschaltet wird (n_{M_soll} = n_{M_idle}), und dass gleiche Drehrichtungen an der Anfahrkupplung (7) erkannt werden, wenn nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit (Δt_W) ein Synchronlauf an der Anfahrkupplung (7) vorliegt (n_M = n_GE), wogegen entgegengesetzte Drehrichtungen an der Anfahrkupplung (7) erkannt werden, wenn nach Ablauf der Wartezeit (Δt_W) kein Synchronlauf an der Anfahrkupplung (7) vorliegt (n_M ≠ n_GE).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlschwelle (n_Gr1) auf einen Wert zwischen 100 U/min und 400 U/min oberhalb der aktuellen Leerlaufdrehzahl (n_{M_idle}) des Antriebsmotors (2) festgelegt ist (n_Gr1 = n_{M_idle} + Δn_GE).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartezeit (Δt_W) zur Erkennung der relativen Drehrichtungen an der Anfahrkupplung (7) auf einen Wert zwischen 0,8 Sekunden und 2,4 Sekunden festgelegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erkennung entgegengesetzter Drehrichtungen an der Anfahrkupplung (7) ein für Steuerungszwecke vorgesehener Zustandsmerker auf einen vorbestimmten Wert gesetzt wird (Z_gegenläufig = 1).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) das Kupplungsmoment (M_K) der Anfahrkupplung (7) auf ein Maximalmoment (M_{K_max}) begrenzt wird (M_K ≤ M_{K_max}).
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) automatisiert die Anfahrkupplung (7) vollständig ausgerückt (M_K = 0) und das Fahrgetriebe (4) in seine Neutralstellung (N) geschaltet wird, sobald die Motordrehzahl (n_M) eine unterhalb der Leerlaufdrehzahl (n_{M_idle}) des Antriebsmotors (2) liegende zweite Drehzahlschwelle (n_Gr2) erreicht oder unterschritten hat (n_M ≤ n_Gr2 < n_{M_idle}).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehzahlschwelle (n_Gr2) auf einen Wert zwischen 100 U/min und 300 U/min unterhalb der aktuellen Leerlaufdrehzahl (n_{M_idle}) des Antriebsmotors (2) festgelegt ist (n_Gr2 = n_{M_idle} – Δn_M).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei gesetztem Zustandsmerker (Z_gegenläufig = 1) automatisiert die Anfahrkupplung (7) vollständig ausgerückt (M_K = 0) und das Fahrgetriebe (4) in seine Neutralstellung (N) geschaltet wird, sobald die Eingangsdrehzahl (n_GE) des Fahrgetriebes (4) eine für die Sekundärseite der Anfahrkupplung (7) kritische Drehzahlgrenze (n_{K_max}) erreicht oder überschritten hat (n_GE ≥ n_{K_max}).
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte Ausrücken der Anfahrkupplung (7) und Schalten des Fahrgetriebes (4) in seine Neutralstellung (N) dem Fahrer durch die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer automatisierten Schaltung des Fahrgetriebes (4) in seine Neutralstellung (N) ein zugeordneter Wählhebel automatisiert in seine Neutralposition (N) geschwenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer automatisierten Schaltung des Fahrgetriebes (4) in seine Neutralstellung (N) vor der Aktivierung einer Fahrstufe (D, R) zunächst eine manuelle Schwenkung des Wählhebels in seine Neutralstellung (N) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsmerker zurückgesetzt wird (Z_gegenläufig = 0), sobald ein Fahrzeugstillstand festgestellt wird (n_GE = 0).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandsmerker zurückgesetzt wird (Z_gegenläufig = 0), sobald eine durch eine entsprechende Betätigung des Wählhebels bedingte Änderung der gewählten Fahrtrichtung festgestellt wird (D → R oder R → D).