DE102010034003A1

DE102010034003A1 - Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug und Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Getriebeeinheit eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102010034003A1
Application number: DE102010034003A
Authority: DE
Inventors: Christian Brennecke; Stefan Brinkmann; Konrad Feyerabend
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16
Also published as: WO2012019661A1; US20130138287A1; EP2603409A1; CN103068652A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1), das aufweist: einen Verbrennungsmotor (6), eine Abtriebswelle (3), eine zwischen dem Verbrennungsmotor (6) und der Abtriebswelle (3) vorgesehene Getriebeeinheit (13; 8, 12) zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse und/oder Abkupplung des Verbrennungsmotors (6) von der Abtriebswelle (3), und ein Druckluftsystem (5) mit einem auf einer Motorwelle (7) des Verbrennungsmotors (6) angeordneten ung (18). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Druckluft-Steuereinrichtung (18) ein Bedarfssignal (S4) für eine Getriebeeinstellung ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, und ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Getriebeeinheit eines Fahrzeugs.
Druckluftsysteme in Fahrzeugen werden unter anderem für pneumatische Bremsen sowie Niveau-Regulierungen (über Luftbälge), ggf. auch für weitere Verbraucher eingesetzt. Die Druckluft wird über einen Kompressor gefördert, der insbesondere bei Nutzfahrzeugen direkt auf der Motorwelle des Verbrennungsmotors angeordnet und ggf. über eine Kompressor-Kupplung auch abkoppelbar ist.
Der Druckluftbedarf wird im Allgemeinen über eine Druckluft-Steuereinrichtung des Druckluftsystems ermittelt, wobei diese Druckluft-Steuereinrichtung insbesondere die Druckluftzufuhr vom Kompressor furch Ansteuerung einer Kompressor-Kupplung oder einer Leerlaufschaltung des Kompressors und weiterhin auch Ventile des Druckluftsystems zur Einstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Druckluftsystems einstellt.
Indem der Kompressor direkt auf der Motorwelle und nicht z. B. auf einer hinter dem Getriebe angeordneten Abtriebswelle angeordnet ist, kann der Kompressor somit z. B. auch im Leerlauf des Motors bei ausgekuppeltem Getriebe betrieben werden. Die Förderleistung des Kompressors ist durch die direkte Ankoppelung jedoch auch von der Motordrehzahl abhängig, die ggf. im Leerlauf bei erhöhtem Luftbedarf zu gering sein kann.
Hierbei ist es z. B. aus der DE 10 2007 032 963 A1 bekannt, in Schubphasen, bei denen das vom Motor ausgegebene Nutzmoment bzw. Motor-Drehmoment geringer als das durch die kinetische Energie des Fahrzeugs bei eingekuppeltem Getriebe zur Verfügung gestellte Antriebsdrehmoment ist, diese kinetische Energie des Fahrzeugs zum Betreiben des Kompressors zu nutzen. Somit kann die kinetische Energie des Fahrzeugs genutzt werden, um hierdurch Druckluft zu fördern und entsprechend den Treibstoffverbrauch des Fahrzeugs zu senken.
Schubphasen mit hoher Gangwahl und niedriger Motordrehzahl sind möglicherweise jedoch zu kurz, um alleine hierdurch die Druckluftbehälter im Druckluftsystem hinreichend zu füllen. Außerdem wird bei einigen Fahrzeugen in Schubphasen automatisch durch Betätigung der Kupplung der Verbrennungsmotor und damit der Kompressor vom Antriebsstrang getrennt, um in einem Rollbetrieb die kinetische Energie vollständig zum Weiterrollen des Fahrzeugs ohne Motorbremse nutzen zu können.
Grundsätzlich ist weiterhin eine Anhebung der Motordrehzahl im Leerlauf möglich, um die Förderleistung des Kompressors zu erhöhen; eine derartige Maßnahme ist jedoch nicht während der Fahrt möglich.
Eine Nachförderung verbrauchter Luft ist möglicherweise in kritischen Phasen zu langsam, daher muss eine größere Menge Luft in den Luftbehältern des Druckluftsystems vorgehalten werden, was zu entsprechend größeren Ausbildungen führt.
Hybridfahrzeuge weisen ein Hybrid-Aggregat auf, bei dem zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor ein oder mehrere Elektromotoren vorgesehen sind. Insbesondere bei Parallel-Hybrid-Fahrzeugen kann der Antrieb wahlweise über den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor oder eine Kombination von beiden erfolgen, wobei in Schubphasen ein Rekuperationsbetrieb mit einer Energie-Rückgewinnung durch den Elektromotor bzw. einen zusätzlich vorgesehen Generator ermöglicht ist. Zur Einstellung des Rekuperationsbetriebes sowie eines rein elektrischen Antriebs kann z. B. der Verbrennungsmotor abgekoppelt werden, damit er nicht unter unnötiger Belastung mitläuft. Nachteilhaft ist jedoch, dass ein auf der Motorwelle angeordneter Kompressor dann nicht mehr mit angetrieben werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen effektiven Betrieb der Luftaufbereitungsanlage, insbesondere auch in verschiedenen Fahrzuständen des Fahrzeugs, zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Erfindungsgemäß werden somit von der Steuereinrichtung der Luftaufbereitungsanlage bzw. des Druckluftsystems ein oder mehrere Bedarfssignale ausgegeben, die einen erhöhten Bedarf an Druckluft anzeigen.
Hierbei können fortlaufend Bedarfssignale ausgegeben werden, die gegebenenfalls anzeigen, dass kein Bedarf vorliegt; weiterhin ist auch möglich, dass nur bei auftretendem Druckluftbedarf ein entsprechendes Bedarfssignal ausgegeben wird.
Das Bedarfssignal kann z. B. lediglich Anzeigesignal sein bzw. zur weiteren Ausbildung von Anzeigesignalen für den Fahrer dienen, damit dieser die Aufforderung erhält, ggf. die Gangwahl zu ändern und z. B. einen niedrigeren Gang bzw. eine niedrigere Übersetzung einzulegen, damit die Motorsteuereinrichtung entsprechend die Motordrehzahl und somit die Förderleistung des Kompressors erhöht. Diese Ausbildung ist insbesondere bei einem Handschaltgetriebe möglich.
Eine bevorzugte Ausbildung ist jedoch bei einem automatisierten Getriebe bzw. automatischen Getriebesteller möglich, da hier die Druckluft-Steuereinrichtung die Bedarfssignale an den Getriebesteller bzw. die Steuereinrichtung für die Getriebeeinheit aus Getriebe und ggf. Kupplung ausgeben kann.
Somit kann der Getriebesteller z. B. bei einem höheren Druckluftbedarf einen möglichen niedrigeren Gang bzw. niedrigere Übersetzung einstellen, so dass die Motorsteuereinrichtung wiederum die Motordrehzahl und somit die Förderleistung des Kompressors erhöhen wird.
Erfindungsgemäß sind auch weitere bzw. alternative Ausbildungen möglich. Insbesondere kann die Gangwahl komplexer eingestellt werden; so kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausbildung lediglich eine Gangwahl angefordert werden, die eine höhere Kompressorförderleistung bei gleicher oder annähernd gleicher Energieausnutzung ermöglicht; somit kann die Übersetzung heruntergeschaltet werden, wenn hierdurch keine zusätzlichen Kosten auftreten. Hierbei sind Ausnutzungen von Kennfeld-Bereichen der Energieausnutzung möglich, bei denen zwischen unterschiedlichen Gängen und entsprechenden Motordrehzahlen keine bzw. keine wesentlichen Unterschiede in der Energieausnutzung vorliegen; in diesen Fällen kann z. B. durch Einstellung eines niedrigeren Gangs und somit höherer Motordrehzahl ohne größeren Mehrverbrauch des Fahrtbetriebs eine höhere Kompressorförderleistung ermöglicht werden.
Diese Möglichkeit kann erfindungsgemäß auch dahingehend erweitert werden, dass auch bei einer schlechteren Energieausnutzung bewusst eine höhere Kompressorförderleistung ermöglicht wird; somit kann z. B. der Gang bzw. die Untersetzung herunter gesteuert werden, auch wenn hierdurch zusätzliche Kosten auftreten.
Die Bewertung, ob z. B. trotz höheren Energieverbrauchs eine Gangänderung erfolgt, kann z. B. in Abhängigkeit von Prioritäts-Angaben in dem Bedarfssignal erfolgen, ggf. unter Bewertung des zusätzlichen Energieaufwandes.
Die Auswertungen oder Bewertungen können direkt in dem Getriebesteller bzw. der Steuereinrichtung der Getriebeeinheit erfolgen; die hierfür erforderliche Logik kann jedoch auch auf die Steuereinrichtung des Getriebes und die Steuereinrichtung der Luftaufbereitungsanlage verteilt werden. Erfindungsgemäß sind insbesondere auch kombinierte bzw. integrierte Ausbildungen der Druckluft-Steuereinrichtung und der Steuereinrichtung des Getriebes möglich, gegebenenfalls auch unter Einbeziehung von Funktionalitäten der Motorsteuerung, die diesen komplexeren Bewertungen Rechnung tragen.
Insbesondere bei Einsatz in einem Hybridfahrzeug sind darüber hinaus auch Berücksichtigungen der verschiedenen Betriebsmodi eines Hybridfahrzeugs, insbesondere Parallel-Hybrid-Fahrzeugs möglich, wo z. B. ein Rekuperationsbetrieb oder rein elektrischer Antrieb möglich ist. Erfindungsgemäß kann durch das Bedarfssignal somit insbesondere der Ein- oder Auskupplungszustand des Verbrennungsmotors geändert werden.
Somit bestehen insbesondere für ein Hybridfahrzeug zusätzlich zu der Anforderung oder Änderung einer Gangwahl folgende weitere Möglichkeiten für Eingriffe in Abhängigkeit vom Bedarfssignal:

– ein Auskuppeln des Verbrennungsmotors vom Abtriebsstrang in Schubphasen kann erlaubt werden, wenn kein größerer Druckluftbedarf besteht. Somit kann die in der Schubphase vorliegende kinetische Energie vollständig am elektrischen Generator genutzt werden oder vollständig für einen Rollbetreib des Fahrzeugs ohne Motorbremse des Verbrennungsmotors genutzt werden.
– ein Auskuppeln in Schubphasen kann unterbunden oder als unerwünscht signalisiert werden, d. h. es wird eine feste Einkupplung des Verbrennungsmotors in den Abtriebsstrang vorgegeben. Somit wird der Kompressor über die Motorwelle mitbetätigt, so dass in der Schubphase eine Rückgewinnung der kinetischen Energie auch durch Förderung von Druckluft ermöglicht wird und ggf. die Energiegewinnung durch den Elektromotor bzw. den Generator im Rekuperationsbetrieb zumindest begrenzt wird.
– Weiterhin kann die Einkupplung in der Schubphase angefordert werden, wenn wieder Luft zu fördern ist.

Die Erfindung ermöglicht mehrere Vorteile. So ist eine Kraftstoffersparnis durch Förderung komprimierter Luft während der Fahrt möglich. Insbesondere kann erfindungsgemäß die Motordrehzahl nicht nur im Leerlauf verändert werden, sondern durch Änderung der Gangwahl auch während der Fahrt. Hierbei sind Ausnutzungen von Kennfeld-Bereichen der Energieerzeugung und Motorauslastung möglich, um ohne oder mit geringem Mehrverbrauch Druckluft zu fördern.
Ein weiterer Vorteil ist eine schnellere Reaktion auf den Luftbedarf während der Fahrt. Falls während der Fahrt und somit bei eingekuppeltem Verbrennungsmotor ein höherer Luftbedarf auftritt, kann durch die Änderung der Getriebeeinstellung auch die Motordrehzahl in gewünschter Weise beeinflusst werden, um die Luftfördermenge zu ändern, insbesondere zu erhöhen.
Ein weiterer Vorteil liegt bei Einsatz in einem Hybridfahrzeug in der erhöhten Gewinnung elektrischer Energie durch Auskuppeln des Verbrennungsmotors in Schubphasen, wenn die Luftaufbereitung eine zusätzliche Druckluftmenge erfordert.
Somit ist im normalen Betrieb bereits eine Treibstoffersparnis und somit auch eine Verringerung der CO2-Ausschussmenge möglich. Weiterhin können die im Fahrzeug einzusetzenden Luftbehälter und/oder die Kompressorförderleistung verkleinert werden, da erfindungsgemäß schneller nachgefördert werden kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Nutzfahrzeug mit seinen wesentlichen Baugruppen gemäß einer ersten Ausführungsform mit Hybridantrieb und automatischem Getriebesteller;
2 ein Nutzfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform mit Verbrennungsmotor und automatischem Getriebesteller;
3 ein Nutzfahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform mit Verbrennungsmotor und Handschalt-Getriebe.
1 zeigt ein Hybrid-Nutzfahrzeug 1, das ein Hybrid-Aggregat 2 und eine zu angetriebenen Rädern 4 führende Abtriebswelle 3 aufweist. Weiterhin ist ein Druckluftsystem 5 vorgesehen, das insbesondere zur Versorgung pneumatischer Bremsen, vorzugsweise auch zur Niveauregulierung und ggf. für weitere Druckluftverbraucher vorgesehen ist.
Das Hybrid-Aggregat 2 weist einen Verbrennungsmotor 6, eine Kupplungs-Getriebe-Einheit 13 sowie einen Elektromotor 10 auf, von dem die Abtriebswelle 3 abgeht. Die Kupplungs-Getriebe-Einheit 13 weist eine Kupplung 8 und ein Getriebe 12 auf und wird durch einen automatischen Getriebesteller 11 angesteuert. Das Hybrid-Aggregat 2 stellt hierbei einen Parallel-Hybrid dar, da der Verbrennungsmotor 6 über die Kupplungs-Getriebe-Einheit 13 von dem restlichen Antriebsstrang abgekoppelt werden kann und somit bei geöffneter Kupplung 8 oder in Leerlaufstellung des Getriebes 12 lediglich der Elektromotor 10 an die Abtriebswelle 3 angekoppelt ist, so dass ein elektrischer Fahrbetrieb alleine über den Elektromotor 10 möglich ist und weiterhin auch ein Rekuperationsbetrieb bzw. Nutzbetrieb in einer Schubphase ermöglicht ist, bei dem der Elektromotor 10 als Generator wirkt und über eine Wandlerelektronik 14 eine Fahrzeugbatterie (Akkumulator) 15 auflädt.
Weiterhin ist – wie an sich bekannt – ein rein konventioneller Antrieb über den Verbrennungsmotor 6 bei ausgeschaltetem bzw. nicht aktiviertem Elektromotor 10 und eingekuppelter Kupplung 8, sowie ein Parallelbetrieb durch sowohl den Verbrennungsmotor 6 als auch den Elektromotor 10 möglich.
In 1 sind gestrichelt Naben-Elektromotoren 10a eingezeichnet, die alternativ oder auch ergänzend zu dem Elektromotor 10 vorgesehen sein können. Falls derartige Naben-Elektromotoren 10a vorgesehen sind, kann der Block 10 für einen reinen Generator stehen, um den Rekuperationsbetrieb zu ermöglichen oder ganz entfallen, wenn die Naben-E-Montoren als Generatoren genutzt werden können.
Auf einer Motorwelle 7 des Verbrennungsmotors 6 ist ein Kompressor 16 entweder fest oder über eine Kompressor-Kupplung 17 angeschlossen. Bei einer Ausführung ohne Kompressor-Kupplung 17 läuft der Kompressor 16 gegebenenfalls im Leerlauf-Modus mit, wenn kein Druckluftbedarf ist; bei der gezeigten Ausführungsform kann der Kompressor 16 über die Kompressor-Kupplung 17 abgekoppelt werden. Das Druckluftsystem 5 weist zusätzlich zu dem Kompressor 16 eine Druckluft-Steuereinrichtung 18 sowie hier nicht gezeigte Komponenten wie z. B. Lufttrockner und entsprechende elektropneumatische Ventilanordnungen zur Einstellung unterschiedlicher Betriebsmodi des Druckluftsystems 5 auf. Weiterhin kann das Druckluftsystem 5 einen Feuchtesensor 20 aufweisen, der z. B. am Ausgang eines Lufttrockners vorgesehen ist, und weist Drucksensoren 21 auf, die z. B. in Betriebsbremskreisen des Druckluftsystems 5 vorgesehen sind. Auch können nicht gezeigte Druckluftverbraucher wie beispielsweise die Luftfederung oder Bremsen einen erhöhten Druckluftbedarf über Signale an die Steuereinrichtung 18 senden. Die Steuereinrichtung 18 nimmt von den Sensoren 20, 21 Messsignale S1, S2 auf, um auf Grundlage dieser Messsignale S1, S2 und weiterer gespeicherter Parameter den Druckluftbedarf und die Einleitung der verschiedenen Betriebsphasen des Druckluftsystems 5 zu ermitteln. Zur Einleitung der verschiedenen Betriebsmodi, die insbesondere eine Förderphase, Regenerationsphase und Leerlaufphase umfassen können, gibt die Druckluft-Steuereinrichtung 18 zunächst ein Schaltsignal S3 an die Kompressor-Kupplung 17 oder einen Kompressor-Leerlaufschalter und hier nicht weiter gezeigte Schaltsignale an die Ventilanordnung des Druckluftsystems 5.
Weiterhin gibt die Druckluft-Steuereinrichtung 18 erfindungsgemäß ein Bedarfssignal S4 an den Getriebesteller 11 (Getriebesteuerung) aus. Der Getriebesteller 11 stellt die verschiedenen Gänge bzw. Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 11 ein. Hierzu erhält der Getriebesteller 12 in an sich bekannter Weise bidirektional Signale S5 von einer Motorsteuereinrichtung 9. Weiterhin kann die der Getriebesteller 11 die Kupplung 8 betätigen. Die Kupplung 8 kann in dem Getriebe 12 integriert sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Druckluft-Steuereinrichtung 18 Bedarfssignale S4 an den Getriebesteller 11 ausgibt, um einen Bedarf bzw. eine Anforderung für eine Änderung der Getriebeeinstellung anzuzeigen. Die Bedarfssignale S4 sind allgemein eine Anforderung. Sie können gemäß unterschiedlichen erfindungsgemäßen Ausbildungen als Wunsch oder als Befehl ausgelegt sein. Somit ist es gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung möglich, dass die Bedarfssignale S4 höchste Priorität haben und umgehend zu einer entsprechenden Änderung der Getriebeeinstellung, d. h. insbesondere dem Einlegen eines anderen Gangs führen. Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform haben die Bedarfssignale S4 eine geringere Priorität, insbesondere gegenüber den Anforderungen bzw. weiteren Bedarfssignalen S5 von der Motorsteuereinrichtung 9, so dass zunächst ein optimaler Fahrbetrieb gewährleistet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Bedarfssignale S4 unterschiedliche Prioritäten anzeigen, so dass sie z. B. eine geringere Priorität als die Bedarfssignale S5 anzeigen, wenn kein erhöhter Luftbedarf ist, hingegen bei hohem bzw. dringendem Luftbedarf eine höhere Priorität als S5 anzeigen.
Die Bedarfssignale S4 können insbesondere folgende Stellvorgänge anfordern, die dann von der Getriebesteuerung 11 über die Stellsignale S6 durchzuführen sind:

a) Zulassen, in Schubphasen auszukuppeln, insbesondere für einen rein elektrischen Antrieb oder einen Rekuperationsbetrieb, so dass sämtliche kinetische Energie in der Schubphase am elektrischen Generator bzw. dem im Generatorbetrieb wirkenden Elektromotor 10 verfügbar ist. Bei geringem oder fehlendem Druckluftbedarf kann der Hybridantrieb somit frei arbeiten und seine Vorteile ausspielen, insbesondere diese beiden zusätzlichen Betriebsarten durchführen.
b) Verhinderung des Auskuppelns in Schubphasen. Somit wird der Verbrennungsmotor 6 immer über die Motorwelle 17 mit gedreht und hierdurch der Kompressor 16 mit kinetischer Energie versorgt. Somit wird eine Energierückgewinnung der Schubenergie nicht alleine durch den Generator bzw. den im Generatorbetrieb wirkenden Elektromotor 10 erfolgen, sondern die Schubenergie steht auch dem Verbrennungsmotor 6 zur Verfügung, der somit über die Motorwelle 7 den Kompressor 16 antreibt. Somit kann ein Teil der in einer Schubphase zur Verfügung stehenden Schubenergie zur Luftförderung genutzt werden.
c) Anforderung, in Schubphasen einzukuppeln. Ergänzend zu b) wird auch eine aktive Einkupplung durchgeführt, zur Erhöhung der Förderleistung des Kompressors 16.
d) Anforderung einer Änderung des jeweiligen Gangs oder Übersetzungsverhältnisses. Somit kann aktiv eine Änderung angefordert werden. Insbesondere kann eine Gangwahl angefordert werden, die eine höhere Förderleistung des Kompressors 16 ermöglicht.

Hierzu kann ein niedrigerer Gang angefordert werden, so dass in Folge hiervon die Motorsteuerung 9 die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 6 erhöhen wird. Hierdurch wird auch der Kompressor mit mehr kinetischer Energie versorgt. Dies kann beispielsweise durch Anforderung eines bestimmten Gangs, eine allgemeine Aufforderung die Drehzahl zu erhöhen oder die Anforderung einer Wunschdrehzahl oder eines Wunschdrehzahlbereiches geschehen. Da der Kompressor 16 direkt auf der Motorwelle 7 angeordnet ist, kann durch Änderung der Getriebeeinstellung indirekt entsprechend der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 6 geändert werden. Indem das Übersetzungsverhältnis bzw. der Gang verringert wird (z. B. vom vierten Gang in den dritten Gang), wird die Motorsteuereinrichtung 9 entsprechend die Drehzahl des Verbrennungsmotors 6 erhöhen, so dass über die Motorwelle 7 auch für den Kompressor 16 eine höhere Drehzahl zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise kann eine derartige Änderung des Gangs bzw. der Getriebeeinstellung erfolgen, wenn zwischen den unterschiedlichen Gängen kein oder allenfalls ein geringer Unterschied in der Energieausnutzung vorliegt, wie es entsprechend den Kennlinienfeldern bei einigen Motor- und Getriebeauslegung der Fall ist.
Weiterhin kann aber eine Änderung der Gangwahl auch durchgeführt werden, um auch bei schlechterer Energieausnutzung eine höhere Kompressorförderleistung zu ermöglichen; somit wird z. B. heruntergeschaltet, auch wenn es zusätzlichen Verbrauch bedeutet, da ein hoher Luftbedarf vorliegt.
Erfindungsgemäß kann die Druckluft-Steuereinrichtung 18 des Druckluftsystems 5 jeweils die Bedarfssignale S4 mit einer Bedarfsanzeige und/oder einer Priorität senden, wobei die weitere Berücksichtigung durch den Getriebesteller 11 erfolgt. Der Getriebesteller 11 kann hierbei diese Bedarfsanzeige koordiniert und abhängig von der Fahrsituation verbrauchsoptimiert durchführen, insbesondere unter Berücksichtigung der weiteren Bedarfssignale S5 der Motorsteuereinrichtung und weiterer Daten über den Fahrzeugstand. Hierzu können insbesondere auf dem CAN-Bus oder anderer Bussysteme vorliegenden Daten wie Motordrehzahl usw., verarbeitet werden und in Abhängigkeit hiervon über die Stellsignale S6 jeweils ein Gang bzw. Leerlauf eingestellt werden.
Diese Beurteilung bzw. die Logik für die Berücksichtigung und Priorität der Bedarfssignale S4 kann vollständig bei der Getriebesteuerung 11 liegen, oder auf die Druckluft-Steuereinrichtung 18 und die Getriebesteuerung 11 verteilt sein. Somit kann grundsätzlich eine Berücksichtigung der Motordrehzahl auch in der Druckluft-Steuereinrichtung 18 vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß können die Druckluft-Steuereinrichtung 18 und der Getriebesteller 11 auch in einer gemeinsamen Steuereinrichtung bzw. ECU vereint werden; sie können jedoch auch auf zwei bis vier Steuereinrichtungen verteilt werden, z. B. die Druckluft-Steuereinrichtung 18, den Getriebesteller 11, die Steuereinrichtung der Kupplung, und ggf. eine zusätzliche Steuereinrichtung für eine Koordinierende Logik. Auch können, insbesondere bei Hybridfahrzeugen, die Motorsteuereinrichtung für Verbrennungs- und Elektromotoren in die Steuerung einbezogen werden, um eine Abstimmung aller Systeme sicherzustellen. Damit kann beispielsweise vermieden werden, dass in einem reinen Elektrofahrbetrieb der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist oder abgeschaltet wird, wenn die Druckluft-Steuereinrichtung Bedarf an Druckluft erkannt hat.
Das Bedarfssignal S4 kann insbesondere über ein fahrzeuginternes Netzwerkprotokoll, z. B. den CAN-Bus oder auch den LIN-Bus oder ein Flex-Ray-Bus, oder aber auch über diskrete elektrische Leitungen ausgegeben werden. Bei Nutzung des CAN-Busses können standardisierte SAE J1939-Botschaften oder optimierte proprietäre Botschaftsformate benutzt werden.
Der Getriebesteller 11 kann eine Rückmeldung an die Druckluft-Steuereinrichtung 18 ausgeben, z. B. über ein Bus-Protokoll oder die diskreten Leitungen.
Die Ausführungsform der 2 zeigt ein Nutzfahrzeug 100 mit konventionellem Antrieb, d. h. lediglich einem Verbrennungsmotor 6, der über die Kupplung 8 und das Getriebe 12 die Abtriebswelle 3 antreibt. Bei dieser Ausführungsform ist grundsätzlich gleiche Funktionalität wie in 1 möglich; in der jeweiligen Logik ist jedoch nicht zu berücksichtigen, dass in einer Schubphase ein Rekuperationsbetrieb unter Ausnutzung der kinetischen Energie zur Rückgewinnung elektrischer Energie möglich ist. Somit können die Bedarfssignale S4 z. B. höher gewichtet werden und schon bei Anzeige eines geringen Bedarfs ein Einkoppeln der Kupplung 8 im Schubbetrieb gefordert werden, um die kinetische Energie zum Betreiben des Kompressors 16 auszunutzen.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Nutzfahrzeugs 200 mit Verbrennungsmotor 6 und Handschaltgetriebe 212 sowie Kupplung 208. Bei dieser Ausführungsform können somit keine selbsttätigen Änderungen der Getriebeeinstellung in Abhängigkeit von Bedarfssignalen S4 erfolgen, wie es in 1 und 2 möglich ist. Die Druckluft-Steuereinrichtung 18 kann die Bedarfssignale S4 jedoch direkt oder indirekt an eine Anzeigeeinrichtung 211 ausgeben, die dem Fahrer im Cockpit vorteilhafte Änderungen der Getriebeeinstellung bzw. der Gangwahl anzeigt, d. h. z. B. durch Anzeige eines Pfeils die Aufforderung, herunter zu schalten oder herauf zu schalten. Diese Anzeigeeinrichtung 211 kann insbesondere mit einer Steuereinrichtung 209 versehen sein, die die Bedarfssignale S4 und gegebenenfalls auch entsprechende Anzeigesignale S5 von der Motorsteuereinrichtung 9 erhält, so dass hier eine Gewichtung in der Steuereinrichtung 209 erfolgen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007032963 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE J1939-Botschaften [0045]

Claims

Fahrzeug (1, 100, 200), das aufweist: einen Verbrennungsmotor (6), eine Abtriebswelle (3), eine zwischen dem Verbrennungsmotor (6) und der Abtriebswelle (3) vorgesehene Getriebeeinheit (13, 8, 12, 212, 208) zur Einstellung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse und/oder Abkupplung des Verbrennungsmotors (6) von der Abtriebswelle (3), und ein Druckluftsystem (5) mit einem auf einer Motorwelle (7) des Verbrennungsmotors (6) angeordneten Kompressor (16) und einer Druckluft-Steuereinrichtung (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-Steuereinrichtung (18) ein Bedarfssignal (S4) für eine Getriebeeinstellung ausgibt.
Fahrzeug (1, 100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen automatischen Getriebesteller (11) zur Einstellung eines automatisierten Getriebes (12) und/oder einer automatisierten Kupplung (8) zum Ein- und Auskuppeln des Verbrennungsmotors (6) aufweist und die Druckluft-Steuereinrichtung (18) das Bedarfssignal (S4) direkt oder indirekt an den automatischen Getriebesteller (11) ausgibt.
Fahrzeug (1, 100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedarfssignal (S4) ein Prioritätssignal aufweist, z. B. mit einer hohen Priorität als Befehlssignal oder einer niedrigeren Priorität als Aufforderungssignal oder Wunschsignal zur bevorzugten oder niederrangigen Berücksichtigung.
Fahrzeug (1, 100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebesteller (11) oder eine vorgeschaltete Logikeinrichtung sowohl das Bedarfssignal (S4) der Druckluft-Steuereinrichtung (18) als auch ein zweites Bedarfssignal (S5) einer Motorsteuereinrichtung (9) des Verbrennungsmotors (6) aufnimmt und in Abhängigkeit hiervon Stellsignale (S6) zur Einstellung der Getriebeeinheit (12, 9) ausbildet.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Hybrid-Fahrzeug (1) mit einem Hybrid-Aggregat (2) ist, wobei das Hybrid-Aggregat (2) den Verbrennungsmotor (6) und mindestens einen Elektromotor (10, 10a) aufweist, und wobei das Hybrid-Fahrzeug (1) unter anderem in einem Rekuperationsbetrieb unter Rückgewinnung kinetischer Energie in elektrische Energie betreibbar ist.
Fahrzeug (1, 100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Bedarfssignale (S4) ein oder mehrere der folgenden Getriebeeinstellungen ausführbar sind: a) Zulassen, in Schubphasen auszukuppeln, insbesondere für einen reinen elektrischen Antrieb oder einen Rekuperationsbetrieb; b) Verhinderung des Auskuppelns in Schubphasen zur Erhöhung der Förderleistung des Kompressors (16), c) Anforderung, in Schubphasen einzukuppeln, zur Erhöhung der Drehzahl und hierdurch der Förderleistung des Kompressors (16), d) Anforderung einer Einstellung oder Änderung des Gangs oder Übersetzungsverhältnisses.
Fahrzeug (1, 100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Druckluft-Steuereinrichtung (18) bei Feststellen eines Druckluftbedarfs in einem Bedarfssignal (S4) eine Einstellung eines niedrigeren Ganges mit niedrigerer Übersetzung anfordert, zur Erhöhung der Motordrehzahl bei entsprechender Erhöhung der Förderleistung des Kompressors (16).
Fahrzeug (1, 100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) eine Einstellung oder Änderung des Gangs oder Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit einer Energieausnutzung als Funktion der Getriebeeinstellung und Motorauslastung erfolgt.
Fahrzeug (1, 100) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft-Steuereinrichtung (18) und der Getriebesteller (11) in einer gemeinsamen Steuereinrichtung integriert sind.
Fahrzeug (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedarfssignal (S4) ein Anzeigesignal ist, das die Druckluft-Steuereinrichtung (18) an eine Anzeigeeinrichtung (211) zur Anzeige einer Gangänderungsaufforderung an den Fahrer und/oder eine Steuereinrichtung (209) der Anzeigeeinrichtung (211) ausgibt.
Verfahren zum Steuern eines automatisierten Getriebes (12) eines Fahrzeugs (1, 100), das ein Druckluftsystem (5) mit einem auf einer Motorwelle (7) eines Verbrennungsmotors (6) angeordneten Kompressor (16) aufweist, bei dem eine Druckluft-Steuereinrichtung (18) einen Druckluft-Bedarf des Druckluftsystems (5) ermittelt und in Abhängigkeit hiervon Bedarfssignale (S4) ausgibt.