DE102011081005B4

DE102011081005B4 - Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011081005B4
Application number: DE102011081005.6A
Authority: DE
Inventors: Jens Weller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2022-12-22
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: CN102951155B; DE102011081005A1; CN102951155A; US20130045836A1; US8574124B2

Abstract

Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Ansteuerung eines formschlüssigen Schaltelements eines Getriebes des Kraftfahrzeugs, nämlich derart, dass zum Schließen des formschlüssigen Schaltelements zwischen einer antriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements und einer abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements eine definierte Differenzdrehzahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ab einem Ansteuerzeitpunkt des formschlüssigen Schaltelements, mit welchem ein Schließvorgang desselben beginnt, einen Drehzahlgradienten einer Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements überwacht, wobei die Steuerungseinrichtung dann, wenn dieselbe feststellt, dass der überwachte Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert unterschreitet, ein Ansteuersignal für ein Antriebsaggregat zur Momenterhöhung an einem Antriebsaggregat generiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der Praxis sind Kraftfahrzeuge mit Getrieben bekannt, die über formschlüssige Schaltelemente und/oder reibschlüssige Schaltelemente verfügen. Bei reibschlüssigen Schaltelementen kann beim Schließen derselben eine relativ große Drehzahldifferenz zwischen einer antriebsseitigen Komponente und einer abtriebsseitigen Komponente des reibschlüssigen Schaltelements bestehen, wobei diese Drehzahldifferenz durch Reibleistung am reibschlüssigen Schaltelement abgebaut werden kann. Das Schließen eines formschlüssigen Schaltelements erfordert hingegen das Einhalten einer definierten, relativ geringen Differenzdrehzahl zwischen einer antriebsseitigen Komponente und einer abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements. Diese definierte Differenzdrehzahl bewegt sich typischerweise zwischen +400rpm und -400rpm. Innerhalb dieses Differenzdrehzahlbereichs kann ein sicheres Schließen bzw. Einspuren eines formschlüssigen Schaltelements gewährleistet werden. Größere Drehzahldifferenzen hingegen können zu einer Beschädigung am formschlüssigen Schaltelement führen. Dies muss vermieden werden.
Für einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebseinrichtung einer Getriebeeinrichtung, zu deren Übersetzungswechsel ein reibschlüssiges oder ein formschlüssiges Schaltelement in den Kraftfluss zuzuschalten und ein reibschlüssiges oder ein formschlüssiges Schaltelement aus dem Kraftfluss abzuschalten ist, ist aus der DE 10 2008 001 566 A1 ein Verfahren bekannt, bei welchem eine Ist-Drehzahl, die äquivalent zur Getriebeeingangsdrehzahl ist, überwacht wird. Außerdem wird ein Betätigungsdruck eines an der angeforderten Schaltung beteiligten reibschlüssigen Schaltelements und/oder ein Drehmoment der Antriebseinrichtung zum Führen der Ist-Drehzahl in Richtung einer Soll-Drehzahl variiert.
Aus der DE 10 2009 028 305 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs bekannt, welches mehrere reibschlüssige Schaltelemente und mindestens ein formschlüssiges Schaltelement umfasst, wobei nach diesem Stand der Technik eine Drehzahldifferenz im Bereich des formschlüssigen Schaltelements ermittelt wird und ein Antriebsmoment des Antriebsaggregats auf ein die Drehzahldifferenz im Bereich des formschlüssigen Schaltelements innerhalb eines vordefinierten Drehzahlbereichs führendes Niveau eingestellt wird, innerhalb dessen das formschlüssige Schaltelement in etwa einen Synchronzustand aufweist und geschlossen werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß überwacht die Steuerungseinrichtung ab einem Ansteuerzeitpunkt des formschlüssigen Schaltelements, mit welchem ein Schließvorgang desselben beginnt, einen Drehzahlgradienten einer Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements, wobei die Steuerungseinrichtung dann, wenn dieselbe feststellt, dass der überwachte Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert unterschreitet, ein Ansteuersignal für ein Antriebsaggregat zur Momenterhöhung an einem Antriebsaggregat generiert.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung überwacht die Steuerungseinrichtung ab dem Ansteuerzeitpunkt des formschlüssigen Schaltelements, mit welchem der Schließvorgang desselben beginnt, den Drehzahlgradienten der Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements. Dann, wenn die Steuerungseinrichtung hierbei feststellt, dass der überwachte abtriebsseitige Drehzahlgradient des Schaltelements den unteren Grenzwert unterschreitet, generiert die Steuerungseinrichtung ein Ansteuersignal, auf Grundlage dessen am Antriebsaggregat eine Momenterhöhung durchgeführt wird.
Stellt die Steuerungseinrichtung demnach fest, dass nach dem Ansteuern des formschlüssigen Schaltelements zum Schließen desselben zum Beispiel aufgrund eines fahrerseitigen Bremseingriffs oder einer fahrerseitigen Lastrücknahme am Fahrpedal bzw. Gaspedal des Kraftfahrzeugs der abtriebsseitige Drehzahlgradient des formschlüssigen Schaltelements zu stark abfällt, so wird aktiv am Antriebsaggregat ein Moment aufgebaut, um zum Schließen des formschlüssigen Schaltelements die definierte Differenzdrehzahl zwischen der abtriebsseitigen Komponente und der antriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements zu gewährleisten. Hierdurch kann eine Beschädigung des formschlüssigen Schaltelements beim Schließen desselben vermieden werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung generiert die Steuerungseinrichtung dann, wenn dieselbe feststellt, dass der überwachte abtriebsseitige Drehzahlgradient einen oberen Grenzwert überschreitet, ein Ansteuersignal für das Antriebsaggregat zur Momentverringerung am Antriebsaggregat. Stellt demnach die Steuerungseinrichtung fest, dass der überwachte Drehzahlgradient des formschlüssigen Schaltelements zum Beispiel in Folge eines fahrerseitigen Lastaufbaus am Fahrpedal bzw. Gaspedal des Kraftfahrzeugs zu groß wird, begrenzt die Steuerungseinrichtung aktiv das Moment des Antriebsaggregats, um so zu gewährleisten, dass beim Schließen des formschlüssigen Schaltelements die definierte Differenzdrehzahl zwischen der antriebsseitigen Komponente und der abtriebsseitigen Komponente des Schaltelements vorliegt. Auch dies dient dem sicheren Schließen des formschlüssigen Schaltelements unter Vermeidung einer Beschädigung desselben.
Vorzugsweise generiert die Steuerungseinrichtung hierzu jeweils ein Signal zur Anpassung eines Momentgradienten des Antriebsaggregats. Die Anpassung des Momentengradienten des Antriebsaggregats ist besonders bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 6 definiert.
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 exemplarisches Schema eines Kraftfahrzeugs; und
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.

1 zeigt stark schematisiert ein Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs. So verfügt das Kraftfahrzeug gemäß 1 über ein Antriebsaggregat 1, ein Getriebe 2 und einen Abtrieb 3, wobei das Getriebe 2 zwischen das Antriebsaggregat 1 und den Abtrieb 3 geschaltet ist.
Das Getriebe 2 umfasst mindestens ein formschlüssiges Schaltelement 4, welches zum Beispiel als Klaue ausgeführt sein kann und eine antriebsseitige Komponente sowie eine abtriebsseitige Komponente aufweist.
Weiterhin zeigt 1 eine Motorsteuerungseinrichtung 5 zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs des Antriebsaggregats 1 sowie eine Getriebesteuerungseinrichtung 6 zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebs des Getriebes 2. Die Motorsteuerungseinrichtung 5 tauscht mit dem Antriebsaggregat 1 im Sinne des Doppelpfeils Daten aus. Ebenso tauscht die Getriebesteuerungseinrichtung 6 mit dem Getriebe 2 Daten aus. Ferner erfolgt ein Datenaustausch zwischen der Motorsteuerungseinrichtung 5 und der Getriebesteuerungseinrichtung 6.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, wobei es sich bei der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung insbesondere um die Getriebesteuerungseinrichtung 6 handelt. Die hier vorliegende Erfindung betrifft solche Details, mithilfe derer ein sicheres Schließen eines formschlüssigen Schaltelements 4 des Getriebes 2 des Kraftfahrzeugs geleistet werden kann, nämlich ohne eine Beschädigungsgefahr für das formschlüssige Schaltelement 4.
Zum sicheren und beschädigungsfreien Schließen eines formschlüssigen Schaltelements 4 des Getriebes 2 muss zwischen der antriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 und der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 eine definierte Differenzdrehzahl eingehalten werden.
2 zeigt ein Diagramm, in welchem über der Zeit t eine Differenzdrehzahl Δn an einem formschlüssigen Schaltelement 4 aufgetragen ist, wobei zum Zeitpunkt t1 die Ansteuerung des formschlüssigen Schaltelements 4 erfolgt. Zum Zeitpunkt t1 beginnt demnach ein Schließvorgang des formschlüssigen Schaltelements 4. Zum Zeitpunkt t2 wird das formschlüssige Schaltelement 4 tatsächlich geschlossen, nämlich durch Einspuren der antriebsseitigen Komponente und der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4.
Zum sicheren und beschädigungsfreien Schließen des formschlüssigen Schaltelements 4 zum Zeitpunkt t2 soll die Differenzdrehzahl Δn innerhalb eines durch einen oberen Grenzwert GO und einen unteren Grenzwert GU definierten Bereichs liegen. Ist die Differenzdrehzahl Δn zum Zeitpunkt t2 größer als der obere Grenzwert GO oder kleiner als der untere Grenzwert GU, so besteht die Gefahr, dass das formschlüssige Schaltelement 4 beim Schließen, also beim Einspuren der beiden Komponenten desselben, beschädigt wird.
Erfindungsgemäß wird beginnend mit der Ansteuerung des formschlüssigen Schaltelements zum Ansteuerzeitpunkt t1 ein Drehzahlgradient a einer Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 überwacht. 2 visualisiert dabei mit dem Gradienten a-SOLL einen idealen Drehzahlgradienten für die Drehzahl der abtriebsseitigen Komponenten des formschlüssigen Schaltelements 4, welcher dafür sorgen würde, dass zum Zeitpunkt t2 eine optimale Drehzahldifferenz zwischen der antriebsseitigen Komponente und der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 besteht.
Stellt die Steuerungseinrichtung 6 bei der Überwachung des Drehzahlgradient a der Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 fest, dass der überwachte Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert b2 unterschreitet, wie es für einen exemplarischen Drehzahlgradienten a2 gezeigt ist, so generiert die Steuerungseinrichtung 6 automatisch ein Ansteuersignal für das Antriebsaggregat 1 zur Momenterhöhung am Antriebsaggregat 1, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 die Steuerungseinrichtung 6 dieses Ansteuersignal der Steuerungseinrichtung 5 bereitstellt, um am Antriebsaggregat 1 die Momenterhöhung zu bewirken.
Stellt demnach die Steuerungseinrichtung 6 fest, dass nach dem Ansteuern des formschlüssigen Schaltelements zum Schließen desselben im Zeitpunkt t1 zum Beispiel aufgrund eines fahrerseitigen Bremseingriffs oder einer fahrerseitigen Lastrücknahme am Fahrpedal bzw. Gaspedal des Kraftfahrzeugs der abtriebsseitige Drehzahlgradient a des formschlüssigen Schaltelements 4 zu stark abfällt, so wird aktiv am Antriebsaggregat 1 ein Moment aufgebaut, um zum Schließen des formschlüssigen Schaltelements 4 die definierte Differenzdrehzahl zwischen der abtriebsseitigen Komponente und der antriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 zu gewährleisten. Hierdurch kann eine Beschädigung des formschlüssigen Schaltelements 4 beim Schließen desselben vermieden werden.
Der aktive Momentaufbau bzw. Lastaufbau durch die Steuerungseinrichtung 6 erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Steuerungseinrichtung 6 ein Signal zur Erhöhung des Momentgradienten des Antriebsaggregats 1 vorgibt.
Dann, wenn die Steuerungseinrichtung 6 hingegen feststellt, dass der Drehzahlgradient a der Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements 4 einen oberen Grenzwert b1 überschreitet, wie dies in 2 für den Gradienten a1 exemplarisch gezeigt ist, so generiert die Steuerungseinrichtung 6 ein Ansteuersignal für das Antriebsaggregat 1, welches eine Momentverringerung am Antriebsaggregat 1 bewirkt, insbesondere durch eine Verringerung des Momentgradienten des Antriebsaggregats 1.
Stellt demnach die Steuerungseinrichtung 6 fest, dass nach dem Ansteuerzeitpunkt t1 der überwachte abtriebsseitige Drehzahlgradient a des formschlüssigen Schaltelements zum Beispiel in Folge eines fahrerseitigen Lastaufbaus am Fahrpedal bzw. Gaspedal des Kraftfahrzeugs zu groß wird, begrenzt die Steuerungseinrichtung 6 aktiv das Moment des Antriebsaggregats 1, um so zu gewährleisten, dass beim Schließen des formschlüssigen Schaltelements 4 die definierte Differenzdrehzahl zwischen der antriebsseitigen Komponente und der abtriebsseitigen Komponente des Schaltelements 4 vorliegt.
Mit der hier vorliegenden Erfindung kann auf einfache Art und Weise zum Zeitpunkt t2, zu welchem die beiden Komponenten des formschlüssigen Schaltelements 4 einspuren, eine relativ geringe Drehzahldifferenz zwischen diesen Komponenten gewährleistet werden, sodass keine Beschädigungsgefahr für das formschlüssige Schaltelement 4 besteht.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Getriebe
3: Abtrieb
4: Schaltelement
5: Motorsteuerungseinrichtung
6: Getriebesteuerungseinrichtung

Claims

Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Ansteuerung eines formschlüssigen Schaltelements eines Getriebes des Kraftfahrzeugs, nämlich derart, dass zum Schließen des formschlüssigen Schaltelements zwischen einer antriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements und einer abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements eine definierte Differenzdrehzahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ab einem Ansteuerzeitpunkt des formschlüssigen Schaltelements, mit welchem ein Schließvorgang desselben beginnt, einen Drehzahlgradienten einer Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements überwacht, wobei die Steuerungseinrichtung dann, wenn dieselbe feststellt, dass der überwachte Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert unterschreitet, ein Ansteuersignal für ein Antriebsaggregat zur Momenterhöhung an einem Antriebsaggregat generiert.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung hierzu ein Signal zur Erhöhung eines Momentgradienten des Antriebsaggregats generiert.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dann, wenn dieselbe feststellt, dass der überwachte Drehzahlgradient einen oberen Grenzwert überschreitet, ein Ansteuersignal für das Antriebsaggregat zur Momentverringerung am Antriebsaggregat generiert.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung hierzu ein Signal zur Verringerung eines Momentgradienten des Antriebsaggregats generiert.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung als Getriebesteuerungseinrichtung ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat und einem mindestens ein formschlüssiges Schaltelement aufweisenden Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem Ansteuerzeitpunkt des formschlüssigen Schaltelements, mit welchem ein Schließvorgang desselben beginnt, ein Drehzahlgradient einer Drehzahl der abtriebsseitigen Komponente des formschlüssigen Schaltelements überwacht wird, wobei dann, wenn feststellt wird, dass der überwachte Drehzahlgradient einen unteren Grenzwert unterschreitet, ein Ansteuersignal für ein Antriebsaggregat zur Momenterhöhung an einem Antriebsaggregat generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn feststellt wird, dass der überwachte Drehzahlgradient einen oberen Grenzwert überschreitet, ein Ansteuersignal für das Antriebsaggregat zur Momentverringerung am Antriebsaggregat generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu ein Signal zur Anpassung eines Momentgradienten des Antriebsaggregats generiert wird.