DE102010040455A1

DE102010040455A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102010040455A1
Application number: DE102010040455A
Authority: DE
Inventors: Norbert Wiencek; Bernd Döbele
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-03-15
Also published as: CN103097700A; WO2012031836A1; US20130172148A1; EP2614243A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Antriebsaggregat, mit einem zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschalteten Stufenwechselgetriebe, welches eine Vielzahl von fahrerseitig manuell einlegbaren Gängen aufweist, und mit einer fahrerseitig manuell betätigbaren Kupplung, wobei abhängig von einer fahrerseitigen Betätigung eines Fahrpedals des Antriebsstrangs ein Fahrerwunschdrehmoment, auf Grundlage dessen das Antriebsaggregat betreibbar ist, ermittelt wird, wobei dann, wenn die Kupplung fahrerseitig geöffnet ist und wenn weiterhin fahrseitig ein Gangwechsel ausgeführt wird, nicht das Fahrerwunschdrehmoment zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendet wird, vielmehr wird das Antriebsaggregat automatisch in einer Drehzahlregelung betreiben, wobei ein Sollwert für die Drehzahlregelung derart automatisch ermittelt wird, dass in einer ersten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl unabhängiger Sollwert und in einer zweiten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl abhängiger Sollwert zur Drehzahlregelung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2008 042 385 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs mit einem Antriebsaggregat und mit einem zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschalteten Handschaltgetriebe bekannt. Bei einem Handschaltgetriebe handelt es sich um ein Stufenwechselgetriebe, welches eine Vielzahl von fahrerseitig manuell einlegbaren Gängen aufweist. Nach dem dort offenbarten Verfahren wird zur Schaltunterstützung vorgeschlagen, eine in Wirkverbindung mit einer Getriebeeingangswelle stehende oder bringbare Getriebebremse zu nutzen, um eine schaltungsbedingt an einer Gangkupplung des Zielgangs auftretende Drehzahldifferenz automatisch abzubauen. Mit diesem Verfahren gemäß der DE 10 2008 042 385 A1 kann bereits in gewissem Umfang eine Schaltunterstützung für einen Antriebsstrang mit einem Handschaltgetriebe bereit gestellt werden.
Obwohl bereits aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt sind, mithilfe derer eine Schaltunterstützung an einem Antriebsstrang mit einem Handschaltgetriebe gewährleistet werden kann, besteht Bedarf an neuartigen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, mithilfe derer eine Schaltunterstützung an einem Antriebsstrang mit einem Handschaltgetriebe weiter verbessert werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dann, wenn die Kupplung fahrerseitig geöffnet ist und wenn weiterhin fahrseitig ein Gangwechsel ausgeführt wird, nicht das Fahrerwunschdrehmoment zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendet.
Vielmehr wird erfindungsgemäß in dieser Betriebssituation des Antriebsstrangs das Antriebsaggregat automatisch in einer Drehzahlregelung betreiben, wobei ein Sollwert für die Drehzahlregelung derart automatisch ermittelt wird, dass in einer ersten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl unabhängiger Sollwert und in einer zweiten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl abhängiger Sollwert zur Drehzahlregelung des Antriebsaggregats verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird demnach vorgeschlagen, dass dann, wenn eine fahrerseitig betätigte Kupplung des Antriebsstrangs geöffnet ist und wenn fahrerseitig ein Gangwechsel ausgeführt wird, das Antriebsaggregat automatisch in einer Drehzahlregelung zu betreiben, wobei sich die Drehzahlregelung in zwei Phasen untergliedert, nämlich in eine erste Phase, in welcher ein Sollwert für die Drehzahlregelung unabhängig von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl bestimmt wird, und in eine zweite Phase, in welcher der Sollwert für die Drehzahlregelung abhängig von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl bestimmt wird. Hierdurch ist es möglich, auf besonders bevorzugte Art und Weise die Drehzahl des Antriebsaggregats an eine Getriebeeingangsdrehzahl anzupassen, um nach Ausführung eines Gangwechsels beim nachfolgenden Schließen der Kupplung eine möglichst geringe Drehzahldifferenz zwischen der Antriebsaggregatdrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl zu gewährleisten und so den Verschleiß der Kupplung zu minimieren.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in der ersten Phase der Drehzahlregelung automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet, der von einer Getriebeausgangsdrehzahl und einer Getriebeübersetzung des vor dem Gangwechsel eingelegten Gangs abhängig ist, wobei in der zweiten Phase der Drehzahlregelung automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, welcher der gefilterten, aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl entspricht.
Spätestens in einer Synchronisierphase des Getriebes wird automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet, welcher der gefilterten, aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl entspricht.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Anordnung eines Antriebsstrangs;
2 einen Zustandsgraph zur Verdeutlichung der Erfindung;
3 ein erstes Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung für eine Hochschaltung; und
4 ein zweites Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Erfindung für eine Rückschaltung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, wobei 1 ein stark schematisiertes Antriebsstrangschema eines exemplarischen Antriebstrangs zeigt, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann.
So verfügt der Antriebstrang der 1 über ein Antriebsaggregat 1, einen Abtrieb 2 sowie ein zwischen das Antriebsaggregat 1 und den Abtrieb 2 geschaltetes Stufenwechselgetriebe 3, welches eine Vielzahl von fahrerseitig manuell einlegbaren Gängen aufweist. Ein solches Stufenwechselgetriebe mit manuell einlegbaren Gängen wird auch als Handschaltgetriebe bezeichnet.
Weiterhin umfasst der Antriebsstrang der 1 eine fahrerseitig manuell betätigbare Kupplung 4, die zwischen das Antriebsaggregat 1 und das Stufenwechselgetriebe 3 geschaltet ist.
Ferner zeigt 1 ein Kupplungspedal 5 zur manuellen Betätigung der Kupplung 4, ein Fahrpedal 6, welches auch als Gaspedal bezeichnet wird, sowie ein Bremspedal 7. Kupplungspedal 5, Fahrpedal 6 und Bremspedal 7 sind fahrerseitig betätigbar.
Ferner umfasst der Antriebsstrang der 1 eine dem Stufenwechselgetriebe 3 zugeordnete Getriebebremse 8. Die Getriebebremse 8 ist mit einer Getriebeeingangswelle 9 koppelbar bzw. gekoppelt, wobei an der Getriebeeingangswelle 9 auch die Kupplung 4 angreift, über welche die Getriebeeingangswelle 9 mit einer Antriebsaggregatwelle 10 koppelbar ist. Eine Getriebeausgangswelle 11 steht mit dem Abtrieb 2 in Wirkverbindung.
Gemäß den in 1 gestrichelten Pfeilen tauschen die oben erwähnten Baugruppen des Antriebsstrangs mit einer Steuerungseinrichtung 12 steuerungsseitige Daten zum Betrieb des Antriebsstrangs aus. So werden der Steuerungseinrichtung 12 als Eingangsdaten eine Drehzahl n1 des Antriebsaggregats 1, eine Drehzahl n9 einer Getriebeeingangswelle, eine Drehzahl n11 einer Getriebeausgangswelle, eine Fahrgeschwindigkeit v2 des Antriebsstrangs, eine Kupplungspedalstellung α5, eine Fahrpedalstellung α6, eine Bremspedalstellung α7 und ein von einem nicht gezeigten Kupplungssensor bereit gestelltes Kupplungspositionssignal x4 bereit gestellt.
Aus dem Kupplungspositionssignal x4 und/oder der Kupplungspedalstellung α5 kann die Steuerungseinrichtung 12 schließen, ob die Kupplung 4 vollständig geschlossen, vollständig geöffnet oder teilweise geschlossen bzw. teilweise geöffnet ist. Vorzugsweise wird hinsichtlich der Position bzw. Stellung der Kupplung 4 zwischen drei Betätigungspositionen bzw. drei Betätigungsbereichen unterschieden, nämlich zwischen einer vollständig geöffneten Kupplung 4, einer vollständig geschlossenen Kupplung 4 und einer teilweise geschlossenen Kupplung 4.
Aus der Fahrpedalstellung α6 und/oder Bremspedalstellung α7 kann die Steuerungseinrichtung 12 ein Fahrerwunschdrehmoment ableiten. Alternativ kann der Steuerungseinrichtung 12 ein Fahrerwunschdrehmoment auch von einer anderen Steuerungseinrichtung bereitgestellt werden. Bei einem Fahrerwunschdrehmoment handelt es sich um ein Drehmoment, auf Grundlage dessen das Antriebsaggregat 1 derart betrieben werden kann, dass dasselbe ein dem Fahrerwunschdrehmoment entsprechendes Ist-Motordrehmoment bereitstellt, wobei hierzu abhängig vom Fahrerwunschdrehmoment typischerweise eine dem Antriebsaggregat 1 zugeführte Kraftstoffmenge bestimmt wird.
Als weitere Eingangsgröße wird der Getriebesteuerung 12 ein Signal x3 des Getriebes 3 bereitgestellt, wobei es sich beim Signal x3 des Getriebes 3 um eine Ausgangsgröße eines sogenannten Neutralschalters 13 des Getriebes 3 handelt. Das Signal x3 gibt demnach Aufschluss darüber, ob sich das Stufenwechselgetriebe 3 bzw. das Handschaltgetriebe in einer Neutralposition befindet oder nicht.
Abhängig von den obigen Eingangsgrößen, nämlich abhängig von einer weiter unten beschriebenen, definierten Auswertung einer oder mehrerer der Eingangsgrößen, wird der Antriebsstrang betrieben, wobei die Steuerungseinrichtung 12 gemäß 1 zwei Ausgangsgrößen Y1 und Y8 bereitstellt, nämlich eine Ausgangsgröße Y1 zum Betrieb des Antriebsaggregats 1 und eine Ausgangsgröße Y8 zum Betrieb der Getriebebremse 8.
Nachfolgend soll davon ausgegangen werden, dass beim Betrieb des in 1 gezeigten Antriebsstrangs zwischen den im Zustandsgraph der 2 gezeigten fünf Betriebszuständen 14, 15, 16, 17 und 18 unterschieden wird, wobei im Betriebszustand 14 im Stufenwechselgetriebe 3 keine Schaltung aktiv ist und demnach keine Schaltung ausgeführt wird, ebenso ist im Betriebszustand 14 die Kupplung 4 vollständig geschlossen.
Ebenso ist im Betriebszustand 18 im Stufenwechselgetriebe 3 keine Schaltung aktiv und die Kupplung 4 ist geschlossen. Die Betriebszustände 14 und 18 unterscheiden sich jedoch hinsichtlich eines von der Steuerungseinrichtung 12 bereit gestellten Motoreingriffs, wobei im Betriebszustand 14 der von der Motorsteuerungseinrichtung 12 bereit gestellte Motoreingriff nicht aktiv ist, wohingegen in Betriebszustand 18 der von der Steuerungseinrichtung 12 bereit gestellte Motoreingriff aktiv ist.
Unter diesem Motoreingriff der Steuerungseinrichtung 12 soll verstanden werden, dass bei nicht aktivem Motoreingriff das Antriebsaggregat 1 auf Basis des oben erwähnten Fahrerwunschdrehmoments betrieben wird. Bei aktivem Motoreingriff wird das Antriebsaggregat 1 hingegen nicht auf Basis des oben erwähnten Fahrerwunschdrehmoments betrieben, sondern vielmehr anderweitig wie weiter unten im Detail beschrieben wird.
In den Betriebszuständen 15, 16 und 17 wird im Stufenwechselgetriebe 3 jeweils eine Schaltung ausgeführt, in diesen drei Betriebszuständen 15, 16 und 17 ist demnach eine Schaltung im Stufenwechselgetriebe 3 aktiv, wobei im Betriebszustand 15 die Kupplung 4 geöffnet wird bzw. teilweise geöffnet/geschlossen ist und der von der Steuerungseinrichtung 12 bereitgestellte Motoreingriff nicht aktiv ist, wobei im Betriebszustand 16 die Kupplung 4 vollständig geöffnet ist und der von der Steuerungseinrichtung 12 bereitgestellte Motoreingriff aktiv ist, und wobei im Betriebszustand 17 die Kupplung 4 geschlossen wird bzw. teilweise geöffnet/geschlossen ist und der von der Steuerungseinrichtung 12 bereitgestellte Motoreingriff aktiv ist.
Bei Ausführung einer Schaltung im Stufenwechselgetriebe 3 werden typischerweise nacheinander die Betriebszustände 14, 15, 16, 17 und 14 durchlaufen.
Ferner ist es möglich, dass nacheinander die Betriebszustände 14, 15, 17 und 14 durchlaufen werden, nämlich dann, wenn fahrerseitig die Kupplung 4 nur angetippt und dann wieder losgelassen wird.
Ebenso ist es möglich, dass die Betriebszustände 14, 18 und 14 durchlaufen werden, nämlich insbesondere bei einem Schub-Zug-Wechsel im Antriebsstrang außerhalb von Gangwechseln und Schaltungen.
Ferner können auch die Betriebszustände 14, 15, 14 oder 14, 15, 16, 14 durchlaufen werden, nämlich dann, wenn in den Betriebszuständen 15 und/oder 16 Signale ausfallen.
Der Übergang zwischen den Betriebszuständen 14 bis 18 wird gemäß 2 über sogenannte Übergangsbedingungen 19, 20, 21, 22, 23 und 24 definiert. So ist ein Übergang vom Betriebszustand 14 in den Betriebszustand 15 dann möglich, wenn die Übergangsbedingung 19 erfüllt ist. Vom Betriebszustand 15 auf den Betriebszustand 16 kann dann gewechselt werden, wenn die Übergangsbedingung 20 erfüllt ist. Dann, wenn die Übergangsbedingung 21 erfüllt ist, kann entweder vom Betriebszustand 15 auf den Betriebszustand 17 oder vom Betriebszustand 16 auf den Betriebszustand 17 übergegangen werden. Dann, wenn die Übergangsbedingung 22 erfüllt ist, kann vom Betriebszustand 17 auf den Betriebszustand 14 oder vom Betriebszustand 18 auf den Betriebszustand 14 gewechselt werden. Die Übergangsbedingung 23 definiert den Übergang von dem Betriebszustand 14 in den Betriebszustand 18, wohingegen die Übergangsbedingung 24 den Wechsel vom Betriebszustand 16 in den Betriebszustand 17 definiert.
Auf die einzelnen Betriebszustände 14 bis 18 sowie die Übergangsbedingungen 19 bis 24 wird nachfolgend im Detail eingegangen.
Wie bereits ausgeführt, ist im Betriebszustand 14 im Stufenwechselgetriebe 3 keine Schaltung aktiv, weiterhin ist die Kupplung 4 vollständig geschlossen. Beim Betriebszustand 14 handelt es sich um einen Ruhezustand zwischen zwei Schaltungen. Im Betriebszustand 14 ist der oben erwähnte Motoreingriff der Steuerungseinrichtung 12 nicht aktiv, vielmehr wird im Betriebszustand 14 das Antriebsaggregat 1 abhängig von einem Fahrerwunschdrehmoment betrieben, welches entweder die Steuerungseinrichtung 12 ermittelt oder von einer anderen Steuerungseinrichtung bereitgestellt wird. Wie bereits ausgeführt, ist das Fahrerwunschdrehmoment von der Fahrpedalstellung α6 abhängig. Im Betriebszustand 14 entspricht die Ausgangsgröße Y1, auf Grundlage derer das Antriebsaggregat 1 betrieben wird, dem Fahrerwunschdrehmoment. Im Betriebszustand 14 ist über die Ausgangsgröße Y8 die Getriebebremse 8 abgeschaltet. Ferner wird im Betriebszustand 14 aus einem Verhältnis der Getriebeeingangsdrehzahl n9 und der Getriebeausgangsdrehzahl n11 die aktuelle Getriebeübersetzung berechnet, wobei abhängig von dieser Getriebeübersetzung ein im Stufenwechselgetriebe 3 aktuell eingelegter Ist-Gang ermittelt bzw. berechnet werden kann. Die Getriebeübersetzung und der Ist-Gang können in der Steuerungseinrichtung 12 gespeichert werden.
Im Betriebszustand 15, bei welchem im Stufenwechselgetriebe 3 eine Schaltung aktiv ist, wird die Kupplung 4 geöffnet, sodass demnach im Betriebszustand 15 die Kupplung 4 teilweise geöffnet bzw. teilweise geschlossen ist. Auch im Betriebszustand 15 erfolgt kein Eingriff der Steuerungseinrichtung 12 auf das Motormoment, vielmehr wird auch im Betriebszustand 15 das Antriebsaggregat 1 abhängig vom Fahrerwunschdrehmoment betrieben. Im Betriebszustand 15 beeinflusst demnach der Fahrer durch seine Fahrpedalbetätigung α6 selbst eine Drehmomentrücknahme des Antriebsaggregats 1. Auch im Betriebszustand 15 entspricht demnach das von der Steuerungseinrichtung 12 ausgegebene Ausgangssignal Y1 dem Fahrerwunschdrehmoment. Im Betriebszustand 15 ist ferner über die Ausgangsgröße Y8 die Getriebebremse 8 deaktiviert.
Im Betriebszustand 16, in welchem ebenfalls im Stufenwechselgetriebe 3 eine Schaltung aktiv ist, ist die Kupplung 4 vollständig geöffnet. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass dann, wenn die Kupplung 4 fahrerseitig vollständig geöffnet ist und wenn weiterhin fahrerseitig im Stufenwechselgetriebe 3 ein Gang ausgeführt wird, wenn also der Betriebszustand 16 vorliegt, zum Betreiben des Antriebsaggregats 1 nicht das Fahrerwunschdrehmoment zu verwenden, vielmehr wird das Antriebsaggregat 1 abhängig von einem Eingriff der Steuerungseinrichtung 12 betrieben, nämlich derart, dass das Antriebsaggregat im Betriebszustand 16 automatisch in einer Drehzahlregelung betrieben wird.
Diese Drehzahlregelung, die von der Steuerungseinrichtung 12 vorgegeben wird, erfolgt derart automatisch, dass in einer ersten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl n9 unabhängiger Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, wobei in einer sich an die erste Phase anschließenden Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl abhängiger Sollwert zur Drehzahlregelung des Antriebsaggregats 1 verwendet wird.
Der in der ersten Phase der Drehzahlregelung im Betriebszustand 16 verwendete Sollwert wird vorzugsweise abhängig von einer Getriebeausgangsdrehzahl n11 sowie abhängig von einer Übersetzung des Getriebes 3 des vor dem Gangwechsel im Getriebe 3 eingelegten Gangs bestimmt. Die vor Ausführung eines Gangwechsels gültige Getriebeabtriebsdrehzahl n11 wird mit der vor dem Gangwechsel gültigen Getriebeübersetzung des zuletzt eingelegten Gangs multipliziert, um auf diese Art und Weise den Sollwert für die erste Phase der Drehzahlregelung im Betriebszustand 16 bereitzustellen. Die hierzu benötigte Übersetzung wurde im Betriebszustand 14 berechnet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird in der ersten Phase der Drehzahlregelung im Betriebszustand 16 die Solldrehzahl für die Drehzahlregelung der Fahrzeuggeschwindigkeit v2 nachgeführt.
Ferner wird vorzugsweise in der ersten Phase der Drehzahlreglung die aktuelle Getriebeeingangsdrehzahl 9 gefiltert und aus der gefilterten, aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl n9 des Getriebes 3 ein theoretischer Sollwert für die Drehzahlregelung berechnet, dieser wird jedoch in der ersten Phase zur Drehzahlregelung nicht verwendet. Vielmehr erfolgt die Drehzahlregelung in der ersten Phase auf Grundlage des Sollwerts, der von der vor dem Gangwechsel gültigen Getriebeabtriebsdrehzahl sowie von dem vor dem Gangwechsel eingelegten Gang abhängig ist.
Nach Ablauf der ersten Phase der Drehzahlregelung, die vorzugsweise durch eine konstante, applizierbare Zeitspanne definiert wird, wird in der sich anschließenden, zweiten Phase der Drehzahlregelung die gefilterte, aktuelle Getriebeeingangsdrehzahl n9 als Solldrehzahl für die Drehzahlregelung verwendet, wobei mit zunehmender Zeit die Filterwirkung der Filterung der Getriebeeingangsdrehzahl n9 bei der Sollwertbildung für die Drehzahlregelung abgeschwächt wird. Spätestens in und nach einer Synchronisierphase des Getriebes 3 wird die aktuelle ungefilterte Getriebeeingangsdrehzahl als Solldrehzahl für die Drehzahlregelung verwendet.
Die obige Drehzahlregelung, nämlich die Dauer der zweiten Phase der Drehzahlregelung oder die Gesamtdauer der ersten Phase und der zweiten Phase der Drehzahlregelung, wird durch eine applizierbare, maximale Zeit begrenzt, nach deren Ablauf die Drehzahlregelung automatisch abgebrochen. Nach Überschreiten dieser Maximalzeit wird die obige Drehzahlregelung bis zur nächsten Schaltung nicht mehr zugelassen.
Die obige Drehzahlregelung wird auch dann unmittelbar abgebrochen, wenn die Kupplung 4 nicht mehr vollständig geöffnet ist. Wird demnach die Kupplung 4 fahrerseitig geschlossen, so wird automatisch die obige Drehzahlregelung abgebrochen, und zwar sowohl aus der ersten Phase der Drehzahlregelung als auch aus der zweiten Phase der Drehzahlregelung heraus.
Die Filterung der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl n9 zur Ermittlung des Sollwerts für die Drehzahlregelung in der zweiten Phase derselben kann über eine gleitende Mittelwertbildung erfolgen. Die Filterwirkung dieser Filterung nimmt mit zunehmender Zeit der Drehzahlregelung ab.
Zur Drehzahlregelung wird der entsprechende Sollwert für die Drehzahlregelung mit einem messtechnisch erfassten Istwert der Drehzahl n1 des Antriebsaggregats 1 verglichen, wobei abhängig von einer Regelabweichung ein Regler eine Stellgröße generiert, sodass die Ist-Drehzahl der Soll-Drehzahl angenähert wird bzw. folgt. Dies kann über einen PID-Regler realisiert werden. Alternativ kann diese Regelung auch kennfeldabhängig erfolgen. Bei der Stellgröße des Reglers, die derselbe ausgibt, um die Ist-Drehzahl der Soll-Drehzahl anzunähern, handelt es sich typischerweise um ein Solldrehmoment für das Antriebsaggregat 1. Das vom Regler hierbei bestimmte Solldrehmoment kann zur Kompensation von Reibungsverlusten des Antriebsaggregats 1 mit einem Offsetwert korrigiert werden.
Die Untergliederung der obigen Drehzahlregelung in die erste Phase und die zweite Phase verfügt über den Vorteil, dass zu Beginn der ersten Phase, in welcher die aktuelle Getriebeeingangsdrehzahl noch starken Schwingungen unterliegen kann, ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl unabhängiger Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird. Erst in der zweiten Phase wird dann ein der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl abhängiger Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet, wobei gegebenenfalls vorhandene Schwingen der Getriebeeingangsdrehzahl gefiltert werden.
Dann, wenn die Drehzahlregelung in Betriebszustand 16 beendet wird und der Betriebszustand 16 noch aktiv ist oder dann, wenn durch Schließen der Kupplung auf den Betriebszustand 17 übergegangen wird, erfolgt ebenfalls ein Eingriff über die Steuerungseinrichtung 12, nämlich derart, dass das Antriebsaggregat 1 abhängig von einem Drehmomentsollwert betrieben wird, der grundsätzlich vom Fahrerwunschdrehmoment entkoppelt ist, jedoch durch das Fahrerwunschdrehmoment begrenzt wird.
Im Betriebszustand 17 sowie im Betriebszustand 16 bei beendeter Drehzahlregelung gibt demnach die Steuerungseinrichtung 12 zum Betrieb des Antriebsaggregats keinen Drehzahlsollwert vor, sondern vielmehr einen Drehmomentsollwert, der grundsätzlich vom Fahrerwunschdrehmoment entkoppelt ist, jedoch durch das Fahrerwunschdrehmoment begrenzt wird. Als Ausgangswert für diesen Drehmomentsollwert dient das letzte im Betriebszustand 16 auf Grundlage der Drehzahlregelung gültige Motorsolldrehmoment, wobei dann, wenn der Drehmomentsollwert kleiner als das Fahrerwunschdrehmoment ist, der Drehmomentsollwert ausgehend von dem bei der Drehzahlregelung zuletzt gültigen Motorsolldrehmoment auf das Fahrerwunschdrehmoment angehoben wird. Die Anhebung des Drehmomentsollwerts auf das von der Fahrpedalbetätigung abhängige Fahrerwunschdrehmoment kann kontinuierlich oder in mehreren. Schritten erfolgen.
Dann, wenn die Kupplung 4 teilweise geschlossen ist und der Drehmomentsollwert dem Fahrerwunschdrehmoment entspricht, wird der Motoreingriff durch die Steuerungseinrichtung 12 nicht deaktiviert. Hingegen dann, wenn die Kupplung 4 vollständig geschlossen ist und Gleichheit zwischen dem Fahrerwunschdrehmoment und dem Drehmomentsollwert besteht, wird der Motoreingriff durch die Steuerungseinrichtung 12 deaktiviert und das Antriebsaggregat 1 nachfolgend auf Grundlage des Fahrerwunschdrehmoments betrieben.
Wie bereits ausgeführt, handelt es sich beim Betriebszustand 18 um einen Betriebszustand außerhalb einer Schaltung, in welchem also im Getriebe 3 keine Schaltung aktiv ist und in welchem weiterhin die Kupplung 4 vollständig geschlossen ist.
Der Betriebszustand 18 entspricht vorzugsweise einem Schub-Zug-Wechsel im Antriebsstrang, wobei bei einem Schub-Zug-Wechsel im Antriebsstrang das Antriebsaggregat 1 über einen Motoreingriff durch die Steuerungseinrichtung 12 derart abhängig von einem Drehmomentsollwert betrieben wird, dass der Drehmomentsollwert verzögert an das von der Fahrpedalbetätigung abhängige Fahrerwunschdrehmoment angepasst wird.
Dieser Motoreingriff beim Schub-Zug-Wechsel erfolgt vorzugsweise nur dann, wenn das Fahrpedal 6 aus einer Schubposition, die zum Beispiel durch eine Fahrpedalbetätigung α6 von weniger als 3% definiert ist, fahrerseitig heraus bewegt wird. Bei einer Fahrpedalbestellung α6 unterhalb dieser Schubposition wird der Drehmomentsollwert auf in etwa Null gesetzt, jedoch noch nicht zum Betrieb des Antriebsaggregats 1 verwendet. Erst dann, wenn das Fahrpedal aus der Schubposition heraus bewegt wurde, wenn der Fahrpedalwinkel α6 also beispielsweise größer oder gleich 3% ist, wird ein Drehmomentsollwert vorgegeben, der verzögert an das Fahrerwunschdrehmoment angepasst wird. Dabei dient das Fahrerwunschdrehmoment als Maximalwert, woraus folgt, dass dann, wenn das Fahrerwunschdrehmoment kleiner ist als der Drehmomentsollwert, das Fahrerwunschdrehmoment zum Betrieb des Antriebsaggregats 1 verwendet wird, und dass dann, wenn das Fahrerwunschdrehmoment größer als der Drehmomentsollwert ist, der Drehmomentsollwert verzögert an das Fahrerwunschmoment angenähert wird. Dann, wenn der Drehmomentsollwert das Fahrerwunschmoment erreicht, wird der Betriebszustand 18 verlassen, in den Betriebszustand 14 gewechselt und dieser Motoreingriff, der nur einmal je Schub-Zug-Wechsel zugelassen wird, beendet.
Die Übergangsbedingung 19 zum Wechsel von dem Betriebszustand 14 auf den Betriebszustand 15 ist dann erfüllt, wenn der Kupplungszustand der Kupplung 4 von einer vollständig geschlossenen in eine teilweise geschlossene Kupplung wechselt, wenn die Eingangssignale der Steuerungseinrichtung 12 gültig sind, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit v2 größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, und wenn eine Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet ist.
Die Übergangsbedingung 20 zum Wechsel vom Betriebszustand 15 auf den Betriebszustand 16 ist dann erfüllt, wenn der Kupplungszustand von einem teilweise geschlossenen in einen vollständig geöffneten Zustand gewechselt hat, wenn weiterhin die Eingangssignale der Steuerungseinrichtung 12 gültig sind, wenn darüber hinaus die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der bereits erwähnte Grenzwert ist, und wenn die Zündung eingeschaltet ist.
Die Übergangsbedingung 21 zum Wechsel vom Betriebszustand 16 auf den Betriebszustand 17 oder zum Wechsel vom Betriebszustand 15 auf den Betriebszustand 17 ist dann erfüllt, wenn die Kupplung 4 geschlossen wird und demnach der Kupplungszustand teilweise geschlossen ist, wenn weiterhin die Eingangssignale der Steuerungseinrichtung 12 gültig sind, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der bereits erwähnte Grenzwert ist, und wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet ist.
Ein Wechsel vom Betriebszustand 17 in den Betriebszustand 14 sowie ein Wechsel vom Betriebszustand 18 in den Betriebszustand 14 im Sinne der Übergangsbedingung 22 erfolgt dann, wenn die Kupplung 4 vollständig geschlossen wird und wenn weiterhin ein Drehmomentsollwert zum Betrieb des Antriebsaggregats 1 größer oder gleich dem Fahrerwunschmoment ist. Alternativ ist die Übergangsbedingung 22 dann erfüllt, wenn eines oder mehrere der Eingangssignale der Steuerungseinrichtung 12 untergültig sind oder wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet ist oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert ist.
Die Übergangsbedingung 23 zum Wechsel vom Betriebszustand 14 auf den Betriebszustand 18 ist dann erfüllt, wenn die Kupplung 4 geschlossen ist, wenn weiterhin das Fahrpedal von der Schubposition in eine Zugposition überführt wird, und wenn darüber hinaus Eingangssignale der Steuerungseinrichtung 12 gültig sind, die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein Grenzwert und die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet ist.
Ein Wechsel vom Betriebszustand 15 auf den Betriebszustand 14 im Sinne der Übergangsbedingung 24 erfolgt dann, wenn entweder mindestens ein Eingangssignal der Steuerungseinrichtung 12 ungültig wird oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein Grenzwert wird oder wenn die Zündung des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei vollständig geöffneter Kupplung 4 und bei Ausführung einer Schaltung, also dann, wenn der Betriebszustand 16 vorliegt und wenn weiterhin für das Getriebe 3 der Neutralschalter 13 gemäß dem Signal x3 anzeigt, dass eine Neutralposition des Getriebes 3 vorliegt, die Getriebebremse 8 über das Ausgangssignal Y8 der Steuerungseinrichtung 12 automatisch aktiviert werden, nämlich dann, wenn eine Differenz zwischen einer Motordrehzahl n1 des Antriebsaggregats und einer vorzugsweise gefilterten Getriebeeingangsdrehzahl n9 größer als ein applizierbarer, erster oberer Grenzwert ist. Dann, wenn nachfolgend diese Differenz zwischen der Motordrehzahl n1 und der Getriebeeingangsdrehzahl n9 einen zweiten unteren Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet, wird nachfolgend die Getriebebremse 8 über das Ausgangssignal Y8 wieder automatisch deaktiviert. Ferner wird die Getriebebremse 8 dann deaktiviert, wenn eine Übergangsbedingung vom Betriebszustand 16 in einen anderen Betriebszustand erfüllt ist, wenn also der Betriebszustand 16 nicht mehr gültig ist.
Ferner wird die Getriebebremse 8 automatisch deaktiviert, wenn die Kupplung 4 nicht mehr vollständig geöffnet ist und/oder wenn der Neutralschalter 13 des Getriebes 3 signalisiert, dass das Getriebe 3 nicht mehr in Neutral steht.
3 und 4 zeigen über der Zeit t mehrere zeitliche Signalverläufe, die sich unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausbilden können, nämlich in 3 für eine Hochschaltung und in 4 für eine Rückschaltung, wobei in 3 und 4 über der Zeit t jeweils eine Fahrpedalbetätigung α6, eine Kupplungspedalbetätigung α5, eine Motordrehzahl n1, eine Getriebeeingangsdrehzahl n9, ein von der Fahrpedalbetätigung abhängiges Fahrerwunschmoment MFW, ein Istdrehmoment M1-IST des Antriebsaggregats 1, ein Drehmomentsollwert M1-SOLL für das Antriebsaggregat 1, ein. Betätigungssignal Y8 für die Getriebebremse 8 sowie ein Signal Z aufgetragen sind. Das Signal Z gibt Auskunft über den Zustand der Kupplung 4, also Auskunft darüber, ob die Kupplung 4 vollständig geschlossen, vollständig geöffnet oder teilweise geschlossen bzw. teilweise geöffnet ist.
Im Falle der Hochschaltung der 3 nimmt der Fahrer im Zeitpunkt t0 die Fahrpedalbetätigung α6 zurück, wobei zum Zeitpunkt t1 die Kupplung betätigt wird und der Kupplungszustand von vollständig geschlossen nach teilweise geschlossen wechselt. Zum Zeitpunkt t2 ist dann die Kupplung 4 vollständig geöffnet, wobei dann der Betriebszustand 16 vorliegt, in welchem zunächst eine Drehzahlregelung erfolgt. Die erste Phase der Drehzahlregelung, in welcher ein von der Getriebeeingangsdrehzahl n9 unabhängiger Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, erstreckt sich zwischen den Zeitpunkten t2 und t4, die erste Phase der Drehzahlregelung ist also durch Δt gekennzeichnet. 3 kann weiterhin entnommen werden, dass zum Zeitpunkt t3 über das Signal Y8 die Getriebebremse 8 bis zum Zeitpunkt t4 aktiviert wird, um die Getriebeeingangsdrehzahl n9 abzubremsen.
Zum Zeitpunkt t5 beginnt die Synchronisierung im Getriebe und der neue Gang wird geschaltet, wobei zum Zeitpunkt t6 die Synchronisierung beendet und der Gang eingelegt ist. Zum Zeitpunkt t7 beginnt der Fahrer durch Betätigung des Fahrpedals 6 wieder Gas zu geben, wobei zum Zeitpunkt t8 die zweite Phase der Drehzahlregelung endet. Anschließend an den Zeitpunkt t8 wird also keine Drehzahlregelung mehr zum Betrieb des Antriebsaggregats 1 vorgenommen, vielmehr wird ein Drehmomentsollwert M1-SOLL vorgegeben, der vom Fahrerwunschmoment MFW prinzipiell entkoppelt, jedoch durch das Fahrerwunschmoment MFW maximal begrenzt wird. Das Motor-Ist-Moment M1-IST folgt dem Drehmomentsollwert M1-SOLL. Zum Zeitpunkt t9 wechselt die Kupplung von teilgeschlossen in vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt t10 liegt Gleichheit zwischen dem Fahrerwunschdrehmoment MFW und dem Drehmomentsollwert M1-SOLL vor, sodass dann der Motoreingriff beendet wird und der Betrieb des Antriebsaggregats 1 auf Basis des Fahrerwunschmoments MFW durchgeführt wird. Mit Δn1 bzw. Δn2 sind in 3 die Grenzwerte für die Drehzahldifferenz zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl n9 und der Motordrehzahl n1 visualisiert, bei welchen die Getriebebremse 8 aktiviert bzw. deaktiviert wird.
Im Fall der Rückschaltung der 4 beginnt ebenfalls zum Zeitpunkt t0 der Fahrer mit einer Rücknahme der Fahrpedalposition α6 und damit mit einer Gaswegnahme, wobei zum Zeitpunkt t1 vom Kupplungszustand vollständig geschlossen in den Zustand teilgeschlossen gewechselt wird. Im Zeitpunkt t2 wechselt der Zustand von teilgeschlossen auf vollständig geöffnet, wobei dann beginnend mit dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4 die erste Phase der Drehzahlregelung erfolgt. Mit dem Zeitpunkt t4 wird auf die zweite Phase der Drehzahlregelung umgeschaltet, wobei zuvor zum Zeitpunkt t3 der Synchronisiervorgang im Getriebe beginnt und ein Gang im Getriebe eingeschaltet wird. Zum Zeitpunkt t5 ist der Synchronisiervorgang im Getriebe beendet und der neue Gang ist im Getriebe 3 eingelegt.
Zum Zeitpunkt t6 beginnt der Fahrer durch Betätigung des Fahrpedals 6 wieder Gas zu geben, wobei zum Zeitpunkt t7 die zweite Phase der Drehzahlregelung endet und ein Drehmomentsollwert M1-SOLL zum Betrieb des Antriebsaggregats vorgegeben wird, der grundsätzlich vom Fahrerwunschmoment MFW entkoppelt ist, jedoch durch denselben begrenzt wird. Zum Zeitpunkt t8 wechselt der Kupplungszustand von teilweise geschlossen in vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt t9 liegt Gleichheit zwischen dem Fahrerwunschdrehmoment MFW und dem Sollmoment M1-SOLL vor, sodass dann der Motoreingriff wieder beendet wird und der Betrieb des Antriebsaggregats 1 auf Grundlage des Fahrerwunschmoments erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Stufenwechselgetriebe/Handschaltgetriebe
4: Kupplung
5: Kupplungspedal
6: Fahrpedal
7: Bremspedal
8: Getriebebremse
9: Getriebeeingangswelle
10: Antriebsaggregatwelle
11: Getriebeausgangswelle
12: Steuerungseinrichtung
13: Neutralschalter
14: Betriebszustand
15: Betriebszustand
16: Betriebszustand
17: Betriebszustand
18: Betriebszustand
19: Übergangsbedingung
20: Übergangsbedingung
21: Übergangsbedingung
22: Übergangsbedingung
23: Übergangsbedingung
24: Übergangsbedingung

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 102008042385 A1 [0002, 0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Antriebsaggregat, mit einem zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschalteten Stufenwechselgetriebe, welches eine Vielzahl von fahrerseitig manuell einlegbaren Gängen aufweist, und mit einer fahrerseitig manuell betätigbaren, zwischen das Antriebsaggregat und das Stufenwechselgetriebe geschalteten Kupplung, wobei abhängig von einer fahrerseitigen Betätigung eines Fahrpedals des Antriebsstrangs ein Fahrerwunschdrehmoment, auf Grundlage dessen das Antriebsaggregat betreibbar ist, ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Kupplung fahrerseitig geöffnet ist und wenn weiterhin fahrseitig ein Gangwechsel ausgeführt wird, nicht das Fahrerwunschdrehmoment zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendet wird, vielmehr wird das Antriebsaggregat automatisch in einer Drehzahlregelung betreiben, wobei ein Sollwert für die Drehzahlregelung derart automatisch ermittelt wird, dass in einer ersten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl unabhängiger Sollwert und in einer zweiten Phase der Drehzahlregelung ein von der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl abhängiger Sollwert zur Drehzahlregelung des Antriebsaggregats verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Phase der Drehzahlregelung automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, der von einer Getriebeausgangsdrehzahl und einer Getriebeübersetzung des vor dem Gangwechsel eingelegten Gangs abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Phase der Drehzahlregelung automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, welcher der gefilterten Getriebeeingangsdrehzahl entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filterwirkung der Filterung der Getriebeeingangsdrehzahl mit zunehmender Zeit automatisch abgeschwächt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens in einer Synchronisierphase des Getriebes automatisch ein Sollwert für die Drehzahlregelung verwendet wird, welcher der gefilterten Getriebeeingangsdrehzahl entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge bzw. Dauer der ersten Phase der Drehzahlregelung über eine konstante, applizierbare Zeit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge bzw. Dauer der zweiten Phase der Drehzahlregelung oder die Gesamtdauer der ersten Phase und der zweiten Phase der Drehzahlregelung über eine applizierbare Maximalzeit begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlregelung dann automatisch abgebrochen wird, wenn die Kupplung fahrerseitig geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an die Drehzahlregelung das Antriebsaggregat abhängig von einem Drehmomentsollwert, der vom Fahrerwunschdrehmoment entkoppelt ist, betrieben wird, wobei das Fahrerwunschdrehmoment den Drehmomentsollwert begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsollwert dann, wenn das Fahrerwunschdrehmoment größer ist, ausgehend von einem bei der Drehzahlregelung zuletzt gültigen Motormoment auf das Fahrerwunschdrehmoment angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei teilweise geschlossener Kupplung diese Entkopplung des Drehmomentsollwerts vom Fahrerwunschdrehmoment aufrechterhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig geschlossener Kupplung diese Entkopplung des Drehmomentsollwerts vom Fahrerwunschdrehmoment beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig geöffneter Kupplung und bei einem Getriebe in Neutral und dann, wenn eine Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl größer als ein erster, oberer Grenzwert ist, eine Getriebebremse automatisch aktiviert wird, um die Getriebeeingangsdrehzahl zu verringern, wobei dann, wenn die Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl einen zweiten, unteren Grenzwert erreicht bzw. unterschreitet, die Getriebebremse automatisch deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig geschlossener Kupplung außerhalb eines Gangwechsels bei einem Schub-Zug-Wechsel im Antriebsstrang das Antriebsaggregat abhängig von einem Drehmomentsollwert derart betrieben wird, dass der Drehmomentsollwert verzögert an das Fahrerwunschdrehmoment angepasst wird.