DE102011080850A1

DE102011080850A1 - Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes

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Publication number: DE102011080850A1
Application number: DE102011080850A
Authority: DE
Inventors: Dr. Würthner Maik; Joachim Staudinger; Rupert Kramer; Peter Herter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: DE102011080850B4

Abstract

Ein Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, das in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Nutzfahrzeugs, angeordnet ist, und dessen Eingangswelle über eine automatisierte Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist, wobei die Schaltdynamik (SD), mit der bei einem Schaltvorgang der Antriebsmotor zum Lastabbau und Lastaufbau, ein Kupplungssteller zum Aus- und Einrücken der Reibungskupplung sowie die Gangsteller zum Aus- und Einlegen der Gänge in dem Schaltgetriebe ansteuerbar sind, in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern bestimmt wird. Zur Reduzierung des Berechnungs- und Applikationsaufwands ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schaltdynamik (SD) des Schaltvorgangs in Abhängigkeit eines korrigierten Fahrwiderstands (FFW_kor) bestimmt wird, wobei die Schaltdynamik (SD) mit zunehmendem nominellen Fahrwiderstand (FFW_nom) ansteigt, und der nominelle Fahrwiderstand (FFW_nom) in Abhängigkeit mindestens eines weiteren Betriebsparameters (RK, μR) korrigiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, das in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Nutzfahrzeugs, angeordnet ist, und dessen Eingangswelle über eine automatisierte Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist, wobei die Schaltdynamik, mit der bei einem Schaltvorgang der Antriebsmotor zum Lastabbau und Lastaufbau, ein Kupplungssteller zum Aus- und Einrücken der Reibungskupplung sowie die Gangsteller zum Aus- und Einlegen der Gänge in dem Schaltgetriebe ansteuerbar sind, in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern bestimmt wird.
In Kraftfahrzeugen kommen immer häufiger automatisierte Schaltgetriebe zur Anwendung, bei denen die Gangwahl, die Auslösung von Schaltvorgängen sowie das Ein- und Auslegen der Gänge automatisiert, d. h. durch die Auswertung von Betriebsparametern in einem Getriebesteuergerät und die Ansteuerung zugeordneter Stellantriebe, erfolgen. Häufig besteht bei derartigen Schaltgetrieben auch die Möglichkeit, dass der Fahrer Schaltungen manuell auslösen kann, wobei diese üblicherweise auf ihre Zulässigkeit überprüft und nur bei Einhaltung vorgegebener Betriebsgrenzen, wie z. B. vorgegebener Mindest- und Höchstdrehzahlen des Antriebsmotors ausgeführt werden.
Ein Schaltvorgang läuft bekanntlich derart ab, dass zunächst in einem Lastabbau das von dem Antriebsmotor im Zugbetrieb abgegebene bzw. im Schubbetrieb aufgenommene Drehmoment reduziert wird, dann die als Anfahr- und Schaltkupplung wirksame Reibungskupplung geöffnet wird, und daraufhin der eingelegte Lastgang ausgelegt wird. Anschließend wird der einzulegende Zielgang durch eine entsprechende Verzögerung oder Beschleunigung der Getriebeeingangswelle synchronisiert, bevor der Zielgang eingelegt und daraufhin die Reibungskupplung wieder geschlossen wird. Abschließend erfolgt in einem Lastaufbau die Erhöhung des von dem Antriebsmotor abgegebenen bzw. aufgenommenen Drehmomentes auf einen geeigneten Wert.
Die Geschwindigkeit und damit die auftretenden Drehmomentgradienten und Drehmomentspitzen, mit denen diese Teilvorgänge eines Schaltvorgangs ablaufen, bestimmen einerseits die Schaltdauer und insbesondere auch die Dauer der zug- bzw. schubkraftfreien Phase, sowie andererseits den Schaltkomfort und die mechanische Belastung der an dem Schaltvorgang beteiligten Bauteile. Während ein Fahrer in einem Personenkraftwagen die Schaltdynamik häufig durch die Betätigung von Programmwahltasten, z. B. einer Eco-Taste und einer Sport-Taste, oder bei Vorhandensein einer Fahrertyperkennung alleine durch sein Fahrverhalten beeinflussen kann, steht bei Nutzfahrzeugen der Transport von Personen und Gütern mit hoher Fahrsicherheit, geringem Kraftstoffverbrauch und hoher Durchschnittsgeschwindigkeit im Vordergrund. Demzufolge wird die Schaltdynamik bei Nutzfahrzeugen alleine durch die Auswertung relevanter Betriebsparameter bestimmt, was durch den Fahrer über die Betätigung des Fahrpedals (Leistungsanforderung), des Bremspedals (Bremsanforderung) und gegebenenfalls des Lenkrades (Lenkeinschlagwinkel) nur geringfügig beeinflusst werden kann.
In der DE 102 42 567 A1 ist ein entsprechendes Verfahren zur Bestimmung der Schaltdynamik eines automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei dem mehrere sensorisch erfasste oder berechnete Betriebsparameter mit abgespeicherten Werten verglichen und daraus eine aktuell vorliegende Betriebssituation bestimmt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des bekannten Verfahrens ergibt die Auswertung der Betriebsparameter eine Kennzahl zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors (Lastfaktor LF) sowie eine Kennzahl zur Ansteuerung des Kupplungsstellers der Reibungskupplung und der Gangsteller des Schaltgetriebes (Synchronfaktor SF) zur Erzielung eines Schaltungsablaufs im Bereich zwischen einer extrem schnellen Schaltung und einer extrem komfortablen Schaltung.
Aus der WO 2002/026 519 A2 ist ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Schaltdynamik eines automatisierten Schaltgetriebes bekannt, bei dem durch die Auswertung mehrerer Fahrparameter eine Kennzahl, insbesondere ein Sportmaß, bestimmt wird, mit dem den Schaltungsablauf bestimmende Schaltparameter vorzugsweise durch Interpolation zwischen abgespeicherten minimalen und maximalen Werten der betreffenden Schaltparameter errechnet werden.
Schließlich ist in der DE 10 2004 021 801 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Schaltdynamik eines automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei dem mehrere einen Schaltvorgang beeinflussende Betriebsparameter erfasst, normiert, gewichtet und additiv und/oder multiplikativ zu einer Zwischengröße (Kennwert) verknüpft werden. Die Zwischengröße wird entweder durch einen Vergleich mit abgespeicherten Werten zur Identifikation des Schaltungstyps (Schaltdynamik) oder direkt als Veränderungsfaktor von parametrischen Steuerungsalgorithmen zur Erzielung der entsprechenden Schaltdynamik verwendet.
Bei den vorgenannten Verfahren werden relativ viele Betriebsparameter erfasst, jeweils auf unterschiedliche Art und Weise ausgewertet, und jeweils auf eine Kennzahl verdichtet, die den vorgesehenen Schaltungstyp bzw. die vorgesehene Schaltdynamik bestimmt. Diese Kennzahl wird dann zur Auswahl entsprechender Steuerungskennlinien zur Ansteuerung der an dem Schaltvorgang beteiligten Stellantriebe (Leistungsstellglied des Verbrennungsmotors, Kupplungssteller der Reibungskupplung, Gangsteller des Schaltgetriebes) aus mehreren abgespeicherten Steuerungskennlinien, oder zur Interpolation neuer Steuerungskennlinien aus jeweils zwei Kennlinien für extrem niedrige und hohe Schaltdynamik, oder zur Änderung parametrischer Steuerungskennlinien durch Multiplikation bestimmter Parameter mit der Kennzahl verwendet. Durch diese Vorgehensweise, insbesondere bei den beiden letztgenannten Verfahrensvarianten, wird zwar der Umfang der abzuspeichernden Steuerungskennlinien deutlich reduziert. Dennoch ist der Berechnungsaufwand für die Auswertung der Betriebsparameter bis zur Bestimmung der jeweiligen Kennzahl noch recht hoch. Dies führt auch zu einem hohen Applikationsaufwand, mit dem das betreffende Verfahren an die jeweilige Fahrzeugkonfiguration angepasst werden muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes vorzuschlagen, mit dem die Schaltdynamik eines Schaltvorgangs mit geringerem Berechnungsaufwand bestimmt werden kann, und das einen geringeren Applikationsaufwand verursacht.
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Schaltdynamik des Schaltvorgangs in Abhängigkeit von einem korrigierten Fahrwiderstandswert bestimmt wird, wobei die Schaltdynamik mit absolut zunehmendem nominellen Fahrwiderstand ansteigt, und der nominelle Fahrwiderstand in Abhängigkeit mindestens eines weiteren Betriebsparameters korrigiert, nämlich erhöht oder verringert wird. Der nominelle Fahrwiderstand stellt einen anhand von relevanten Betriebsparametern, wie beispielsweise der Fahrzeugmasse, der Fahrbahnneigung, der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung, etc., ermittelten bzw. berechneten Fahrwiderstand dar.
Die Erfindung geht demnach aus von einem automatisierten Schaltgetriebe, das in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Nutzfahrzeugs, angeordnet ist, und dessen Eingangswelle über eine automatisierte Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist. Die Schaltdynamik, mit der bei einem Schaltvorgang der Antriebsmotor zum Lastabbau und Lastaufbau, ein Kupplungssteller zum Aus- und Einrücken der Reibungskupplung sowie die Gangsteller zum Aus- und Einlegen der Gänge in dem Schaltgetriebe ansteuerbar sind, soll in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern bestimmt werden.
Um hierbei im Gegensatz zu den bekannten Verfahren den Berechnungsaufwand und den Applikationsaufwand zu reduzieren, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Schaltdynamik eines Schaltvorgangs im Wesentlichen in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwiderstand bestimmt wird.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass insbesondere bei einem Nutzfahrzeug, bei dem eine sportliche Fahrweise üblicherweise nicht erwünscht ist, der aktuelle Fahrwiderstand den entscheidenden Betriebsparameter zur Bestimmung der Schaltdynamik eines Schaltvorgangs bildet.
Im Zugbetrieb mit hohem positiven Fahrwiderstand, der z. B. beim Befahren eines Streckenabschnitts mit hoher Fahrbahnsteigung vorliegt, sollte ein Schaltvorgang schnell erfolgen, um eine lange Zugkraftunterbrechung und eine damit verbundene unerwünschte Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Ebenso sollte im Schubbetrieb mit einem hohen negativen Fahrwiderstand, der z. B. beim Befahren eines Streckenabschnitts mit großem Fahrbahngefälle vorliegt, sollte ein Schaltvorgang ebenfalls schnell erfolgen, um eine lange Schubkraftunterbrechung und eine damit verbundene unerwünschte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. In einer derartigen Fahrsituation werden die durch die hohen Momentengradienten und Lastspitzen des schnell durchgeführten Schaltvorgangs verursachten Komforteinbußen und Belastungen von Bauteilen des Antriebsstrangs in Kauf genommen, da in diesem Fall die Fahrsicherheit gegenüber dem Schaltkomfort und Verschleißaspekten als vorrangig betrachtet wird.
Wenn ein Kraftfahrzeug jedoch mit geringer Zug- oder Schublast in der Ebene rollt, kann ein Schaltvorgang dagegen relativ langsam, d. h. mit geringer Schaltdynamik, und entsprechend komfortabel sowie materialschonend ablaufen. Zudem ist für die Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstands keine zusätzliche Sensorik oder Berechnung erforderlich, da dieser Wert bei Kraftfahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben ohnehin permanent ermittelt wird und somit schon im Getriebesteuergerät vorliegt. Entsprechende Verfahren zur Ermittlung des Fahrwiderstands eines Kraftfahrzeugs sind beispielsweise aus der EP 1 215 071 B1 und der DE 10 2006 022 170 A1 bekannt.
Da es aber grundsätzlich als sinnvoll angesehen wird, die Schaltdynamik eines Schaltvorgangs auch in Abhängigkeit von wenigen weiteren relevanten Betriebsparametern festzulegen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Schaltdynamik in Abhängigkeit eines korrigierten Fahrwiderstands zu bestimmen. Demzufolge wird der nominelle Fahrwiderstand in Abhängigkeit mindestens eines weiteren Betriebsparameters, wie z. B. des Kurvenradius einer aktuell befahrenen Kurve oder der wirksamen Haftreibungszahl des aktuell befahrenen Streckenabschnitts, korrigiert, und die Schaltdynamik dann in Abhängigkeit dieses korrigierten Fahrwiderstands ermittelt.
Nach der Ermittlung der Schaltdynamik kann der weitere Ablauf des jeweiligen Schaltvorgangs in beliebiger Weise gesteuert werden, z. B. auch derart, wie dies in den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Schaltdynamik eines automatisierten Schaltgetriebes vorgesehen ist. Gegenüber diesen bekannten Verfahren weist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch einen wesentlich geringeren Berechnungs- und Applikationsaufwand zur Bestimmung der Schaltdynamik auf, da hierzu nur eine Kennlinie für die Bestimmung der Schaltdynamik als Funktion des korrigierten Fahrwiderstands und für jeden weiteren zu berücksichtigenden Betriebsparameter jeweils eine weitere Kennlinie zur Ermittlung des betreffenden Korrekturwertes erforderlich ist.
Zur Korrektur des nominellen Fahrwiderstands kann vorgesehen sein, dass dieser mittels eines von dem weiteren Betriebsparameter abhängigen Korrekturoffsetwertes derart korrigiert wird, dass der Korrekturoffsetwert bei positivem Fahrwiderstand von dem nominellen Fahrwiderstand subtrahiert und bei negativem Fahrwiderstand zu dem nominellen Fahrwiderstand addiert wird.
Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der nominelle Fahrwiderstand mittels eines von dem weiteren Betriebsparameter abhängigen Korrekturfaktors multiplikativ korrigiert wird.
Der verfügbare Bereich der Schaltdynamik kann in mehrere Schaltdynamikstufen eingeteilt sein. In diesem Fall wird die in Abhängigkeit des korrigierten Fahrwiderstands ermittelte Schaltdynamik auf eine zwischen der Stufe mit geringer Schaltdynamik für einen absolut niedrigen Fahrwiderstand und der Stufe mit höchster Schaltdynamik für einen absolut hohen Fahrwiderstand liegende Schaltdynamikstufe festgelegt.
Es ist jedoch auch möglich, dass der verfügbare Bereich der Schaltdynamik kontinuierlich zwischen einer Mindest-Schaltdynamik und einer maximalen Schaltdynamik verläuft. In diesem Fall wird die in Abhängigkeit des korrigierten Fahrwiderstands ermittelte Schaltdynamik auf einen zwischen der Mindest-Schaltdynamik für einen absolut niedrigen Fahrwiderstand und der maximalen Schaltdynamik für einen absolut hohen Fahrwiderstand liegenden Schaltdynamikwert festgelegt.
Gemäß einer Weiterbildung wird der Kurvenradius des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts als ein relevanter Betriebsparameter angesehen, in dessen Abhängigkeit der nominelle Fahrwiderstand zur Bestimmung der Schaltdynamik korrigiert werden sollte. Dies ist damit zu begründen, dass der Fahrwiderstand beim Befahren einer Kurve ansteigt, die Schaltdynamik jedoch abnehmen sollte, um einen Traktionsverlust an den Antriebsrädern zu vermeiden, der insbesondere durch ein schnelles Einrücken der Reibungskupplung und einen schnellen Lastaufbau des Antriebsmotors am Ende eines Schaltvorgangs verursacht werden kann. Demzufolge ist vorgesehen, dass der nominelle Fahrwiderstand in Abhängigkeit des Kurvenradius des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts korrigiert wird, wobei der korrigierte Fahrwiderstand gegenüber dem nominellen Fahrwiderstand mit abnehmendem Kurvenradius absolut reduziert wird. Dies führt beim Befahren von Kurven wunschgemäß zu einer mit abnehmendem Kurvenradius zunehmend reduzierten Schaltdynamik.
Bei Verwendung eines Korrekturoffsetwertes ist demzufolge vorgesehen, dass der betreffende Korrekturoffset bei einem geraden Fahrstreckenabschnitt, d. h. bei unendlich großem Kurvenradius gleich Null ist, und mit abnehmendem Kurvenradius stetig ansteigt.
Bei Verwendung eines Korrekturfaktors ist in diesem Fall vorgesehen, dass der betreffende Korrekturfaktor bei einem geraden Fahrstreckenabschnitt, d. h. bei unendlich großem Kurvenradius gleich Eins ist, und mit abnehmendem Kurvenradius stetig abfällt.
Der Kurvenradius des aktuell befahrenen oder vorausliegenden Fahrstreckenabschnitts kann mittels eines Navigationssystems und einer digitalen Straßenkarte durch die Identifikation der aktuellen Fahrzeugposition, der aktuellen Fahrtrichtung und des Fahrstreckenabschnitts als Attribut des betreffenden Fahrstreckenabschnitts ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Kurvenradius und damit die Schaltdynamik einer innerhalb der Kurve durchgeführten Schaltung schon vor der Einfahrt in die Kurve bestimmt werden können. Nachteilig daran kann jedoch sein, dass eine Kurve üblicherweise keinen einheitlichen Radius aufweist, sondern eingangsseitige und ausgangsseitige Übergangsbögen aufweist, in denen die Kurvenkrümmung kontinuierlich zu- bzw. abnimmt. Zudem wird ein Fahrer eines schweren Nutzfahrzeugs, sofern dies die Verkehrsverhältnisse zulassen (keine durchgezogene Mittellinie, kein Gegenverkehr), bemüht sein, bei der Durchquerung einer Kurve eine Art Ideallinie zu fahren, so dass der tatsächlich gefahrene Kurvenradius größer als der in der digitalen Straßenkarte als Attribut abgelegte Kurvenradius sein kann.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung des tatsächlich gefahrenen Kurvenradius des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts besteht darin, diesen mittels eines an der Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeugs angeordneten Lenkwinkelsensors zu bestimmen. Nachteilig daran kann jedoch sein, dass sich das Kraftfahrzeug dann schon in der Kurve befindet und somit die Bestimmung der entsprechenden Schaltdynamik sehr schnell erfolgen muss.
Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des tatsächlich gefahrenen Kurvenradius R_K des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts besteht darin, dass dieser aus der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v_F des Kraftfahrzeugs und der mittels eines Beschleunigungssensors erfassten Querbeschleunigung a_Y des Kraftfahrzeugs nach der an sich bekannten Gleichung R_K = v_F ²/a_Y berechnet wird.
Als weiterer relevanter Betriebsparameter, in dessen Abhängigkeit der nominelle Fahrwiderstand zur Bestimmung der Schaltdynamik korrigiert werden kann, wird die zwischen den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts wirksame Haftreibung bzw. Haftreibungszahl angesehen. Dies ist damit zu begründen, dass eine rutschige Fahrbahn unabhängig von dem aktuellen Fahrwiderstand und dem aktuell befahrenen Kurvenradius im Vergleich zu einer griffigen Fahrbahn eine niedrigere Schaltdynamik erfordert, um einen Traktionsverlust an den Antriebsrädern zu vermeiden, der insbesondere durch ein schnelles Einrücken der Reibungskupplung und einen schnellen Lastaufbau des Antriebsmotors am Ende eines Schaltvorgangs verursacht werden kann. Demzufolge kann vorgesehen sein, dass der nominelle Fahrwiderstand in Abhängigkeit der zwischen den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts wirksamen Haftreibungszahl korrigiert wird, wobei der korrigierte Fahrwiderstand gegenüber dem nominellen Fahrwiderstand mit abnehmender Haftreibungszahl absolut reduziert wird. Dies führt beim Befahren von Streckenabschnitten mit rutschiger Fahrbahn wunschgemäß zu einer mit abnehmender Haftreibungszahl zunehmend reduzierten Schaltdynamik.
Bei Verwendung eines Korrekturoffsets ist demzufolge vorgesehen, dass der Korrekturoffset ΔF_K2 bei einer wirksamen Haftreibungszahl, die größer oder gleich Eins ist, gleich Null ist, und mit abnehmender Haftreibungszahl absolut stetig ansteigt.
Bei Verwendung eines Korrekturfaktors ist in diesem Fall vorgesehen, dass der Korrekturfaktor bei einer wirksamen Haftreibungszahl, die größer oder gleich Eins ist, gleich Eins ist und mit abnehmender Haftreibungszahl stetig abfällt.
Die aktuell wirksame Haftreibungszahl kann aus der mittels zugeordneter Raddrehzahlsensoren erfassten Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen und den nichtangetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Da moderne Kraftfahrzeuge durchweg mit einem ABS-System ausgerüstet sind, in dem der aktuelle Wert der Haftreibungszahl schon ermittelt wird, ist zu dessen Bestimmung kein zusätzlicher Aufwand erforderlich, sondern der betreffende Wert kann einfach aus dem vorhandenen Datenbus (z. B. CAN-Bus) ausgelesen werden.
Die zuvor beschriebenen Korrekturen des nominellen Fahrwiderstands können in Abhängigkeit des Kurvenradius und in Abhängigkeit der Haftreibungszahl miteinander und gegebenenfalls auch mit der Korrektur in Abhängigkeit weiterer relevanter Betriebsparameter kombiniert werden. Hierbei sollten zur Korrektur des nominellen Fahrwiderstands zweckmäßig nur einheitlich entweder Korrekturoffsets oder Korrekturfaktoren verwendet werden.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen zeigt
1 ein Diagramm mit einer Kennlinie zur stufenweisen Ermittlung der Schaltdynamik eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit eines korrigierten Fahrwiderstands,
2 ein Diagramm mit einer Kennlinie zur Bestimmung eines Korrekturoffsetwertes zur Korrektur des Fahrwiderstands in Abhängigkeit des Kurvenradius eines aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts,
3 ein Diagramm mit einer Kennlinie zur kontinuierlichen Ermittlung der Schaltdynamik eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit eines korrigierten Fahrwiderstands, und
4 ein Diagramm mit einer Kennlinie zur Bestimmung eines Korrekturfaktors zur Korrektur des Fahrwiderstands in Abhängigkeit der Haftreibungszahl eines aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts.
In dem Diagramm der 1 ist eine applizierbare, d. h. an die vorhandene Fahrzeugkonfiguration angepasste Kennlinie abgebildet, welche die angestrebte Schaltdynamik SD eines Schaltvorgangs eines automatisierten Schaltgetriebes in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrwiderstand F_FW des betreffenden Kraftfahrzeugs wiedergibt. Dieser Kennlinie, die vorliegend auf einen positiven Fahrwiderstand beschränkt ist (F_FW > 0), ist der allgemein bekannte Zusammenhang zu entnehmen, dass die angestrebte Schaltdynamik SD eines Schaltvorgangs mit zunehmendem Fahrwiderstand F_FW zunimmt, um die Dauer einer schaltungsbedingten Zugkraftunterbrechung zu verkürzen. Der verfügbare Bereich der Schaltdynamik SD ist vorliegend beispielhaft in vier Bereiche unterteilt, denen jeweils eine Schaltdynamikstufe SD I, SD II, SD III, SD IV zugeordnet ist. Hierbei weist die Schaltdynamikstufe SD I eine geringe Schaltdynamik, die Schaltdynamikstufe SD II eine mittlere Schaltdynamik, die Schaltdynamikstufe SD III eine hohe Schaltdynamik, und die Schaltdynamik SD IV die höchste Schaltdynamik auf.
Nachfolgend wird nun anhand der Diagramme von 1 und 2 erläutert, wie die Schaltdynamik SD eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit des Kurvenradius R_K eines aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts mittels eines Korrekturoffsetwertes ΔF_K1 korrigiert wird. Hierzu ist in dem Diagramm der 2 eine applizierbare Kennlinie abgebildet, welche den Korrekturoffset ΔF_K1 des betreffenden Kraftfahrzeugs als Funktion des Kurvenradius R_K einer Fahrwegkurve wiedergibt. Vorliegend wurde der Kurvenradius R_K des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts beispielhaft mit 30 m bestimmt (R_K = 30 m). Demzufolge ergibt sich aus der Kennlinie von 2 der zugeordnete Wert des Korrekturoffsets ΔF_K1 (30), der beispielsweise 4000 N betragen kann (ΔF_K1 = 4000 N).
Ohne eine Korrektur des über die Auswertung von Betriebsparametern ermittelten nominellen Fahrwiderstands F_{FW_nom}, der z. B. 13300 N betragen kann (F_{FW_nom} = 13300 N), würde sich aus der Kennlinie von 1 eine Schaltdynamik SD ergeben, die im Bereich der Schaltdynamikstufe SD IV liegt. Demzufolge würde ein aktuell erfolgender Schaltvorgang mit der höchsten Schaltdynamik durchgeführt, obwohl das Kraftfahrzeug gerade eine relativ enge Kurve mit einem Kurvenradius von R_K = 30 m durchfährt. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer derartigen Betriebssituation der nominelle Fahrwiderstand F_{FW_nom} durch eine Korrektur reduziert wird, was zu einer Ausführung des Schaltvorgangs mit geringerer Schaltdynamik SD führt. Die Korrektur des nominellen Fahrwiderstands F_{FW_nom} erfolgt vorliegend dadurch, dass dieser um den mittels der Kennlinie von 2 ermittelten Korrekturoffset ΔF_K1 subtraktiv reduziert wird (F_{FW_kor} = F_{FW_nom} – ΔF_K1). In dem vorliegenden Zahlenbeispiel ergibt dies einen korrigierten Fahrwiderstand von F_{FW_kor} = 13,3 kN – 4,0 kN = 9,3 kN. Mit diesem derart korrigierten Fahrwiderstand F_{FW_kor} ergibt die Kennlinie von 1 nunmehr eine Schaltdynamik SD, die im Bereich der Schaltdynamikstufe SD III liegt. Demzufolge würde ein aktuell erfolgender Schaltvorgang nur noch mit der hohen Schaltdynamik, d. h. einer niedrigeren Schaltdynamik durchgeführt, wodurch die Gefahr eines Traktionsverlustes beim Durchfahren der Kurve verringert ist.
In dem Diagramm von 3 ist dieselbe applizierbare Kennlinie wie in 1 abgebildet, welche die angestrebte Schaltdynamik SD eines Schaltvorgangs eines automatisierten Schaltgetriebes in Abhängigkeit des aktuellen Fahrwiderstands F_FW des betreffenden Kraftfahrzeugs wiedergibt. Der verfügbare Bereich der Schaltdynamik SD ist vorliegend beispielhaft durch eine Mindest-Schaltdynamik SD_min und eine maximale Schaltdynamik SD_max begrenzt, die sich im wesentlichen aus der Steuerbarkeit der an einem Schaltvorgang beteiligten Stellantriebe ergeben. Zwischen diesen Schaltdynamik-Grenzwerten SD_min, SD_max kann die Schaltdynamik SD vorliegend kontinuierlich verändert werden.
Nachfolgend wird nun anhand der Diagramme von 3 und 4 erläutert, wie die Schaltdynamik SD eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit der zwischen den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts wirksamen Haftreibungszahl μ_R mittels eines Korrekturfaktors F_K2 korrigiert wird. Hierzu ist in dem Diagramm von 4 eine applizierbare Kennlinie abgebildet, welche den Korrekturfaktor F_K2 des betreffenden Kraftfahrzeugs als Funktion der Haftreibungszahl μ_R wiedergibt. Vorliegend wurde die Haftreibungszahl μ_R des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts beispielhaft mit 0,5 bestimmt (μ_R = 0,5), was den Fahrbedingungen mit neuwertigen Reifen auf nasser Straße mit einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 70 km/h entspricht. Demzufolge ergibt sich aus der Kennlinie von 4 ein zugeordnete Wert des Korrekturfaktors F_K2(0,5) von etwa 0,7 (F_K2 = 0,7).
Ohne eine Korrektur des über die Auswertung von Betriebsparametern ermittelten nominellen Fahrwiderstands F_{FW_nom}, der z. B. 13,3 kN betragen kann (F_{FW_nom} = 13,3 kN), würde sich aus der Kennlinie von 3 ein relativ hoher Wert der Schaltdynamik SD₁ ergeben. Demzufolge würde ein aktuell erfolgender Schaltvorgang mit relativ hoher Schaltdynamik durchgeführt, obwohl die Traktionsbedingungen des Kraftfahrzeugs aufgrund der nassen Fahrbahn relativ schlecht sind. Daher ist vorgesehen, dass in einer derartigen Betriebssituation der nominelle Fahrwiderstand F_{FW_nom} durch eine Korrektur reduziert wird, was zu einer Ausführung des Schaltvorgangs mit geringerer Schaltdynamik SD führt. Die Korrektur des nominellen Fahrwiderstands F_{FW_nom} erfolgt vorliegend dadurch, dass dieser mit dem mittels der Kennlinie von 4 ermittelten Korrekturfaktor F_K2 multiplikativ reduziert wird (F_{FW_kor} = F_{FW_nom}·F_K2). In dem vorliegenden Zahlenbeispiel ergibt dies einen korrigierten Fahrwiderstand von F_{FW_kor} = 13,3 kN·0,7 = 9,3 kN. Mit diesem derart korrigierten Fahrwiderstand F_{FW_kor} ergibt die Kennlinie von 3 nunmehr eine Schaltdynamik SD₂, die deutlich niedriger als die ohne Korrektur ermittelte Schaltdynamik SD₁ ist. Demzufolge würde ein aktuell erfolgender Schaltvorgang mit der niedrigeren Schaltdynamik SD₂ durchgeführt, wodurch die Gefahr eines Traktionsverlustes beim Befahren des nassen Fahrstreckenabschnitts verringert ist.
Bezugszeichen

a_Y

Querbeschleunigung

F_FW

Fahrwiderstand

F_{FW_kor}

Korrigierter Fahrwiderstand

F_{FW_nom}

Nomineller Fahrwiderstand

F_K

Korrekturfaktor (allgemein)

F_K1

Erster Korrekturfaktor

F_K2

Zweiter Korrekturfaktor

F_K3

Dritter Korrekturfaktor

R_K

Kurvenradius

SD

Schaltdynamik, Schaltdynamikwert

SD₁

Erster Schaltdynamikwert

SD₂

Zweiter Schaltdynamikwert

SD_max

Maximale Schaltdynamik

SD_min

Mindest-Schaltdynamik

SD I

Erste Schaltdynamikstufe

SD II

Zweite Schaltdynamikstufe

SD III

Dritte Schaltdynamikstufe

SD IV

Vierte Schaltdynamikstufe

v_F

Fahrgeschwindigkeit

ΔF_K

Korrekturoffset (allgemein)

ΔF_K1

Erster Korrekturoffset

ΔF_K2

Zweiter Korrekturoffset

ΔF_K3

Dritter Korrekturoffset

μ_R

Haftreibungszahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10242567 A1 [0005]
WO 2002/026519 A2 [0006]
DE 102004021801 A1 [0007]
EP 1215071 B1 [0015]
DE 102006022170 A1 [0015]

Claims

Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, das in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Nutzfahrzeugs, angeordnet ist, und dessen Eingangswelle über eine automatisierte Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist, wobei die Schaltdynamik (SD), mit der bei einem Schaltvorgang der Antriebsmotor zum Lastabbau und Lastaufbau, ein Kupplungssteller zum Aus- und Einrücken der Reibungskupplung, sowie die Gangsteller zum Aus- und Einlegen der Gänge in dem Schaltgetriebe ansteuerbar sind, in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltdynamik (SD) des Schaltvorgangs in Abhängigkeit eines korrigierten Fahrwiderstands (F_{FW_kor}) bestimmt wird, wobei die Schaltdynamik (SD) mit zunehmendem nominellen Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) ansteigt, und der nominelle Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) in Abhängigkeit mindestens eines weiteren Betriebsparameters (R_K, μ_R) korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) mittels eines von dem weiteren Betriebsparameter (R_K, μ_R) abhängigen Korrekturoffsets (ΔF_K) derart korrigiert wird, dass der Korrekturoffsetwert (ΔF_K) bei positivem Fahrwiderstand von dem nominellen Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) subtrahiert und bei negativem Fahrwiderstand zu dem nominellen Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) addiert wird (F_{FW_kor} = F_{FW_nom} – ΔF_K bei F_{FW_nom} > 0; F_{FW_kor} = F_{FW_nom} + ΔF_K bei F_{FW_nom} < 0).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) mittels eines von dem weiteren Betriebsparameter (R_K, μ_R) abhängigen Korrekturfaktors (F_K) multiplikativ korrigiert wird (F_{FW_kor} = F_{FW_nom}·F_K).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verfügbare Bereich der Schaltdynamik (SD) in mehrere Schaltdynamikstufen (SD I, SD II, SD III, SD IV) eingeteilt ist, und dass die ermittelte Schaltdynamik (SD) auf eine zwischen der Stufe mit geringer Schaltdynamik (SD I) für einen niedrigen Fahrwiderstand und der Stufe mit höchster Schaltdynamik (SD IV) für einen hohen Fahrwiderstand liegende Schaltdynamikstufe (SD I, SD II, SD III, SD IV) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verfügbare Bereich der Schaltdynamik (SD) kontinuierlich zwischen einer Mindest-Schaltdynamik (SD_min) und einer maximalen Schaltdynamik (SD_max) verläuft, und dass die ermittelte Schaltdynamik (SD) auf einen zwischen der Mindest-Schaltdynamik (SD_min) für einen niedrigen Fahrwiderstand und der maximalen Schaltdynamik (SD_max) für einen hohen Fahrwiderstand liegenden Schaltdynamikwert (SD_min ≤ SD ≤ SD_max) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) in Abhängigkeit des Kurvenradius (R_K) des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts korrigiert wird, wobei der korrigierte Fahrwiderstand (F_{FW_kor}) gegenüber dem nominellen Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) mit abnehmendem Kurvenradius R_K reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturoffset (ΔF_K1) bei einem geraden Fahrstreckenabschnitt (R_K = ∞) gleich Null ist (ΔF_K1 = 0) und mit abnehmendem Kurvenradius (0 < R_K < ∞) stetig ansteigt (ΔF_K1 > 0).
Verfahren nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor (F_K1) bei einem geraden Fahrstreckenabschnitt (R_K = ∞) gleich Eins ist (F_K1 = 1) und mit abnehmendem Kurvenradius (0 < R_K < ∞) stetig abfällt (0 < F_K1 < 1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius (R_K) des aktuell befahrenen oder vorausliegenden Fahrstreckenabschnitts mittels eines Navigationssystems und einer digitalen Straßenkarte durch die Identifikation der aktuellen Fahrzeugposition, der aktuellen Fahrtrichtung, und des betreffenden Fahrstreckenabschnitt als Attribut des Fahrstreckenabschnitts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius (R_K) des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts mittels eines an der Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeugs angeordneten Lenkwinkelsensors bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius (R_K) des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts aus der aktuellen Fahrgeschwindigkeit (v_F) des Kraftfahrzeugs und der mittels eines Beschleunigungssensors erfassten Querbeschleunigung (a_Y) des Kraftfahrzeugs nach der Gleichung R_K = V_F ²/a_Y berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) in Abhängigkeit von der zwischen den Reifen des Kraftfahrzeugs und der Fahrbahn des aktuell befahrenen Fahrstreckenabschnitts wirksamen Haftreibungszahl (μ_R) korrigiert wird, wobei der korrigierte Fahrwiderstand (F_{FW_kor}) gegenüber dem nominellen Fahrwiderstand (F_{FW_nom}) mit abnehmender Haftreibungszahl (μ_R) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturoffset (ΔF_K2) bei einer wirksamen Haftreibungszahl (μ_R), die größer oder gleich Eins ist (μ_R ≥ 1), gleich Null ist (ΔF_K2 = 0), und mit abnehmender Haftreibungszahl (0 < μ_R < 1) stetig ansteigt (ΔF_K2 > 0).
Verfahren nach Anspruch 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor (F_K2) bei einer wirksamen Haftreibungszahl (μ_R), die größer oder gleich Eins ist (μ_R ≥ 1), gleich Eins ist (F_K2 = 1), und mit abnehmender Haftreibungszahl (0 < μ_R < 1) stetig abfällt (0 < F_K2 < 1).
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Haftreibungszahl (μ_R) aus der mittels zugeordneter Raddrehzahlsensoren erfassten Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen und den nichtangetriebenen Rädern des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.