DE102010041409A1

DE102010041409A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102010041409A1
Application number: DE102010041409A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kaltenbach Johannes
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: WO2012041573A1; DE102010041409B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich zur Bestimmung eines Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat (1) und ein zwischen das Antriebsaggregat einen Abtrieb (3) geschaltetes, automatisches bzw. automatisiertes Getriebe (2) aufweist, wobei bei betätigter Radbremse (8) zunächst das Getriebe (2) entlastet und anschließend blockiert wird, wobei darauffolgend bei blockiertem Getriebe (2) die Radbremse (8) gelöst wird und eine sich hierbei im Bereich der Räder (7) ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung im Bereich der Räder (7) eine Hangabtriebskraft errechnet und der Fahrwiderstand bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach dem Obergriff des Anspruchs 1 bzw. 3.
Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst neben einem Antriebsaggregat ein Getriebe, wobei das Getriebe zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Antriebsstrangs geschaltet ist. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb des Antriebsstrangs bereit. Dann, wenn ein Kraftfahrzeug in einer Steigung bzw. in einem Gefälle aus dem Stillstand heraus anfahren soll, ist die Kenntnis des Fahrwiderstands für einen komfortablen Anfahrvorgang von Bedeutung. Bislang sind jedoch keine Verfahren bekannt, mit Hilfe derer ein solcher Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren desselben zuverlässig und einfach ermittelt werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, nämlich zur Bestimmung eines Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren desselben, zu schaffen.
Dieses Problem wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach wird bei betätigter Radbremse zunächst das Getriebe entlastet und anschließend blockiert, wobei darauffolgend bei blockiertem Getriebe die Radbremse gelöst und eine sich hierbei im Bereich der Räder ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung im Bereich der Räder eine Hangabtriebskraft errechnet und der Fahrwiderstand bestimmt wird.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dieses Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 3 gelöst. Hiernach wird bei blockiertem Getriebe zunächst die Radbremse betätigt und anschließend die Blockierung des Getriebes aufgehoben, wobei eine sich hierbei an einem Getriebeabtrieb ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung am Getriebeabtrieb eine Hangabtriebskraft errechnet und ein Fahrwiderstand bestimmt wird.
Die beiden Aspekte der hier vorliegenden Erfindung, die entweder alleine oder in Kombination miteinander, bevorzugt nacheinander, an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, kommen können, um den Fahrwiderstand für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren desselben zu bestimmen, nutzen die Elastizität von Antriebswellen des Kraftfahrzeugs, die zwischen dem Getriebe und den Rädern positioniert sind. Hierzu gehören unter anderem die Kardanwelle sowie Seitenwellen des Kraftfahrzeugs, die eine bekannte Steifigkeit und damit Federwirkung aufweisen. Bei beiden erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gezielte Verdrehung der zwischen dem Getriebe und den Rädern des Kraftfahrzeugs positionierten Antriebswellen in Folge der Hangabtriebskraft bewirkt, wobei aus dieser Verdrehung letztendlich der Fahrwiderstand für das im Gefälle bzw. in der Steigung stehende Kraftfahrzeug bestimmt wird.
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 ein Schema eines Antriebsstrangs zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich zur Bestimmung eines Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren desselben.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 für den dort exemplarisch gezeigten Antriebsstrang beschrieben.
So zeigt 1 schematisiert einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1, einem Getriebe 2 und einem Abtrieb 3, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 das Antriebsaggregat 1 als Hybridantrieb ausgebildet ist, der einen Verbrennungsmotor 4 und eine elektrische Maschine 5 umfasst. Bei dem in 1 gezeigten Parallelhybrid ist zwischen den Verbrennungsmotor 4 des Antriebsaggregats 1 und die elektrische Maschine 5 des Antriebsaggregats 1 eine Kupplung 6 geschaltet, wobei der Verbrennungsmotor 4 dann, wenn die Kupplung 6 geöffnet ist, vom. Abtrieb 3 vollständig abgekoppelt ist. In diesem Fall kann dann ausschließlich über die elektrische Maschine 5 rein elektromotorisch gefahren werden. Vom Abtrieb 3 des Antriebsstrangs der 1 sind zwei Räder 7 gezeigt, wobei jedem Rad 7 eine Radbremse 8 sowie ein Drehzahlsensor 9 zugeordnet ist.
Dem Getriebe 2 ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Getriebebremse 10 zugeordnet. Einem Getriebeabtrieb des Getriebes 2 ist ebenso wie den Rädern 7 ein Drehzahlsensor 9 zugeordnet.
Zwischen dem Getriebe 2 und den Rädern 7 positionierte Antriebswellen des Antriebsstrangs, wie eine Kardanwelle und Seitenwellen, verfügen über eine definierten Steifigkeit und damit Federwirkung, wobei in 1 diese Federwirkung der zwischen dem Getriebe 2 und den Rädern 7 positionierten Antriebswellen des Antriebsstrangs durch ein Federsymbol 11 visualisiert ist.
Beim Getriebe 2 handelt es sich um ein automatisches bzw. automatisiertes Getriebe, so zum Beispiel um ein Doppelkupplungsgetriebe.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, mithilfe dessen für den zum Beispiel in 1 schematisiert dargestellten Antriebsstrang dann, wenn derselbe in einem Gefälle bzw. in einer Steigung stillsteht, vor dem Anfahren des Antriebsstrangs ein Fahrwiderstand automatisch ermittelt werden kann.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird zur automatischen Ermittlung des Fahrwiderstands so vorgegangen, dass bei betätigter Radbremse 8 zunächst das Getriebe 2 entlastet und nachfolgend das Getriebe 2 blockiert wird, wobei darauffolgend beim blockierten Getriebe 2 die Radbremse 8 bzw. die Radbremsen 8 gelöst wird bzw. werden und weiterhin eine sich hierbei im Bereich der Räder 7 ausbildende Verdrehung über die Drehzahlsensoren 9 ermittelt wird, wobei aus der so ermittelten Verdrehung an den Rädern 7 eine Hangabtriebskraft errechnet und der Fahrwiderstand für das Kraftfahrzeug bestimmt wird.
Die Entlastung des Getriebes 2 kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass das Getriebe 2 in eine Neutralstellung überführt wird. Bei dem in 1 gezeigten Antriebsstrang kann das Getriebe 2 weiterhin dadurch entlastet werden, dass bei lastloser elektrischer Maschine 5 die zwischen dem Verbrennungsmotor 4 und die elektrische Maschine 5 geschaltete Kupplung 6 geöffnet wird.
Durch die Entlastung des Getriebes werden auch die zwischen dem Getriebe 2 und den Rädern 3 verlaufenden Antriebswellen des Antriebsstrangs lastlos und sind dann nicht verdreht.
Das nachfolgende Blockieren des Getriebes kann zum Beispiel über die in 1 gezeigte Getriebebremse 10 erfolgen. Diese Getriebebremse 10 kann zum Beispiel in einem Getriebeeingang, einem Getriebeausgang oder intern im Getriebe 2 zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang verbaut sein. Durch Schließen einer solchen Getriebebremse 10 kann das Getriebe 2 blockiert werden.
Alternativ kann das Getriebe 2 auch dadurch blockiert werden, dass eine Parkbremse eingelegt wird. Dann, wenn das Getriebe 2 als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist, wird zum Blockieren des Getriebes 2 vorzugsweise in beiden Getriebeteilen ein Gang eingelegt und es werden beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes geschlossen. Hierdurch wird das Doppelkupplungsgetriebe blockiert. in dem Fall, in dem das Getriebe als Lastschaltgetriebe mit mehreren Schaltelementen ausgebildet ist, kann das Getriebe 2 auch dadurch blockiert werden, dass mehr Schaltelemente des Getriebes 2 geschlossen werden, als für einen Gang erforderlich sind. Sollte dem Verbrennungsmotor 4, nämlich der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 4, eine Bremse zugeordnet sein, so kann durch Schließen dieser Bremse auch ein Blockieren des Getriebes 2 bewirkt werden.
Wird bei blockiertem Getriebe 2 nachfolgend die oder jede Radbremse 8 geöffnet, so rollt das in der Steigung bzw. in dem Gefälle befindliche Kraftfahrzeug in geringem Maß rückwärts, weil die zwischen dem Getriebe 2 und den Rädern 3 positionierten Antriebswellen des Antriebsstrangs durch die Fahrzeugmasse und Hangabtriebskraft unter Last kommen und hier verdreht werden. Diese Verdrehung an den Rädern 3 kann über die Drehzahlsensoren 9 als Verdrehwinkel bestimmt werden, wobei aus dem so bestimmten Verdrehwinkel und der bekannten Federsteifigkeit der Antriebswellen die Hangabtriebskraft automatisch berechnet werden kann. Die Hangabtriebskraft ist ein Maß für den Fahrwiderstand beim nachfolgenden Anfahren, sodass aus der errechneten Hangabtriebskraft der Fahrwiderstand bestimmt werden kann.
Nach dem Lösen der oder jeder Radbremse 8 kann weiterhin die Bremswirkung des Getriebes 2 anhand der von den Drehzahlsensoren 9 der Räder 7 bereitgestellten Messwerte überprüft werden, da in Folge des blockierten Getriebes 2 das Kraftfahrzeug in der Steigung bzw. im Gefälle sich nur in geringem Maß bewegen darf.
Im Zusammenhang mit dem Lösen der oder jeder Radbremse 8 bei blockiertem Getriebe 2 kann vorgesehen werden, die oder jede Radbremse 8 erst dann zu lösen, wenn vom Fahrer ein Bremspedal gelöst wird. Dadurch kann vermieden werden, dass die leichte Bewegung des Kraftfahrzeugs im Gefälle bzw. in der Steigung und die hierdurch bewirkte Verspannung des Antriebsstrangs zur Bestimmung des Verdrehwinkels an den Rädern 7 als unkomfortabel wahrgenommen wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dann, wenn die Masse des Kraftfahrzeugs bekannt ist, weiterhin eine Steigung bzw. das Gefälle zu errechnen. Andererseits kann dann, wenn die Steigung bzw. das Gefälle bekannt ist, die Fahrzeugmasse des Kraftfahrzeugs errechnet werden.
Entweder alternativ oder vorzugsweise zusätzlich zu dem oben beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung kann nach einem zweiten Aspekt der Erfindung der Fahrwiderstand für das im Gefälle bzw. in der Steigung stehende Kraftfahrzeug dadurch ermittelt werden, dass bei blockiertem Getriebe 2 zunächst die oder jede Radbremse 8 betätigt und anschließend die Blockierung des Getriebes 2 aufgehoben wird, wobei eine sich hierbei an dem Getriebeabtrieb ausbildende Verdrehung über den dem Getriebeabtrieb zugeordneten Drehzahlsensor 9 ermittelt wird, um so aus ermittelten Verdrehung am Getriebeabtrieb die Hangabtriebskraft und den Fahrwiderstand zu bestimmen.
Dann, wenn dieser zweite Aspekt in Kombination mit dem ersten Aspekt zum Einsatz kommt, werden beide Aspekte vorzugsweise nacheinander ausgeführt, um so durch nochmalige Bestimmung der Hangabtriebskraft und des Fahrwiderstands eine Plausibilisierung des Fahrwiderstands durch eine nachfolgende zweite Messung vorzunehmen. Da bei der zweiten, nachfolgenden Messung ein eventuelles Spiel im Differenzial oder in sonstigen Baugruppen des Antriebsstrangs nicht mehr vorhanden ist, ist die nachfolgende zweite Messung des Fahrwiderstands genauer als die erste Messung desselben.
Es sei an dieser Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass beide Aspekte der Erfindung auch unabhängig und demnach isoliert voreinander verwendet werden können. Eine kombinatorische, aufeinanderfolgende Verwendung beider Aspekte ist jedoch bevorzugt, wobei dabei entweder der erste Aspekt vor dem zweiten Aspekt oder der zweite Aspekt vor dem ersten Aspekt verwendet werden kann.
Dann, wenn das erfindungsgemäße Verfahren an einem Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb zum Einsatz kommt, kann der ermittelte Fahrwiderstand mit mindestens einem Grenzwert verglichen werden. Dann, wenn der ermittelte Fahrwiderstand größer als ein Grenzwert ist, kann vorgesehen sein, dass ein Anfahren nur unter Verwendung des Verbrennungsmotors 4 zugelassen und demnach zum Anfahren der Verbrennungsmotor 4 automatisch gestartet wird. Dann hingegen, wenn der Fahrwiderstand kleiner als ein Grenzwert ist, kann vorgesehen werden, rein elektromotorisch anzufahren und zum Anfahren den Verbrennungsmotor 4 durch Öffnen der Kupplung 6 vom Abtrieb 3 abzukoppeln.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dann, wenn im Getriebe 2 mehrere Anfahrgänge vorhanden sind, abhängig vom ermittelten Anfahrwiderstand einen Anfahrgang automatisch auszuwählen und damit zu bestimmen.
Dieser Aspekt kann insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben zum Einsatz kommen, die insbesondere bei Lastkraftwagen Verwendung finden. Je höher der Fahrwiderstand, desto kleiner wird dann der Anfahrgang gewählt.
Nach der erfindungsgemäßen Bestimmung des Fahrwiderstands kann gegebenenfalls in eine sogenannte Hill-Holder-Funktion übergegangen werden, wobei über eine Hill-Holder-Funktion ein Rollen des Kraftfahrzeugs in der Steigung bzw. im Gefälle verhindert wird, nämlich so lange, bis ein vom Antriebsaggregat 1 bereitgestelltes Antriebsmoment die Hangabtriebskraft überwiegt, sodass ohne Rollen im Gefälle bzw. in der Steigung angefahren werden kann.
Ferner kann ein Übergang in eine Kriechfunktion oder eine Anfahrfunktion erfolgen. Eine Anfahrfunktion wird vorzugsweise dann aktiviert, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Eine Kriechfunktion kann bei unbetätigtem Fahrpedal aktiviert werden.
Ebenso wie die automatische Aktivierung der Hill-Holder-Funktion setzt die automatische Aktivierung einer Kriechfunktion oder die Aktivierung einer Anfahrfunktion jedoch voraus, dass in der Getriebesteuerungseinrichtung und/oder Motorsteuerungseinrichtung eine derartige Funktion implementiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Getriebe
3: Abtrieb
4: Verbrennungsmotor
5: elektrische Maschine
6: Kupplung
7: Rad
8: Radbremse
9: Drehzahlsensor
10: Getriebebremse
11: Antriebswellenfederwirkung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich zur Bestimmung eines Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat und ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes, automatisches bzw. automatisiertes Getriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei betätigter Radbremse zunächst das Getriebe entlastet und anschließend blockiert wird, wobei darauffolgend bei blockiertem Getriebe die Radbremse gelöst wird und eine sich hierbei im Bereich der Räder ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung im Bereich der Räder eine Hangabtriebskraft errechnet und der Fahrwiderstand bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend hieran bei blockiertem Getriebe zunächst die Radbremse betätigt und anschließend die Blockierung des Getriebes aufgehoben wird, wobei eine sich hierbei an einem Getriebeabtrieb ausbildende Verdrehung ermittelt und aus der so ermittelten Verdrehung am Getriebeabtrieb zur Überprüfung die Hangabtriebskraft erneut errechnet und der Fahrwiderstand erneut bestimmt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, nämlich zur Bestimmung eines Fahrwiderstands für ein in einer Steigung bzw. in einem Gefälle stehendes Kraftfahrzeug vor dem Anfahren, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat und ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes, automatisches bzw. automatisiertes Getriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei blockiertem Getriebe zunächst die Radbremse betätigt und anschließend die Blockierung des Getriebes aufgehoben wird, wobei eine sich hierbei an einem Getriebeabtrieb ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung am Getriebeabtrieb eine Hangabtriebskraft errechnet und ein Fahrwiderstand bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend hieran bei betätigter Radbremse zunächst das Getriebe entlastet und anschließend blockiert wird, wobei darauffolgend bei blockiertem Getriebe die Radbremse gelöst wird und eine sich hierbei im Bereich der Räder ausbildende Verdrehung ermittelt wird, und wobei aus der so ermittelten Verdrehung im Bereich der Räder zur Überprüfung die Hangabtriebskraft erneut errechnet und der Fahrwiderstand erneut bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlastung des Getriebes dasselbe in eine Neutralstellung überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlastung des Getriebes bei einem Antriebsstrang mit einem Parallel-Hybridantrieb, der einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und eine zwischen den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine geschaltete Kupplung aufweist, bei lastloser elektrischer Maschine die zwischen die elektrische Maschine und den Verbrennungsmotor geschaltete Kupplung geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Blockieren des Getriebes eine Getriebebremse geschlossen oder eine Parkbremse eingelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Blockieren eines als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildetes Getriebes in beiden Getriebeteilen desselben ein Gang eingelegt wird und beide Kupplungen desselben geschlossen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei bekannter Fahrzeugmasse weiterhin die Steigung bzw. das Gefälle oder bei bekannter Steigung bzw. bekanntem Gefälle die Fahrzeugmasse ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb dann, wenn der ermittelte Fahrwiderstand größer als ein Grenzwert ist, ein Anfahren unter Verwendung des Verbrennungsmotors automatisch ausgelöst wird, wohingegen dann, wenn der ermittelte Fahrwiderstand kleiner als ein Grenzwert ist, ein rein elektromotorisches Anfahren ohne Verwendung des Verbrennungsmotors automatisch ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem ermittelten Fahrwiderstand ein Anfahrgang für das Getriebe automatisch bestimmt wird.