DE102012211385B4 - Verfahren zur Ermittlung eines Soll-Ganges für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Soll-Ganges (isoll) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor in Form eines elektronisch steuerbaren Verbrennungsmotors und mit einem elektronisch steuerbaren Automatikgetriebe, durch das grundsätzlich ein sollmomentoptimaler Gang (iM; G2) einstellbar ist und das eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, wobei das Kraftfahrzeug in einem ersten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei offenem Automatikgetriebe ausgeschaltet ist, und in einem zweiten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei geschlossenem Automatikgetriebe angeschaltet ist, betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet dass in einer Zuschaltphase des Verbrennungsmotors während des Übergangs vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ein Soll-Getriebegang (isoll) in der Weise bestimmt wird, dass der sollmomentoptimale Gang (iM; G2) nur dann als Soll-Gang (isoll) am Ende der Zuschaltphase zum Zustartzeitpunkt (tzustart) vorgegeben wird, wenn eine definierte Zustartdauer (dtz) für die Zuschaltphase nicht überschritten wird, und dass anderenfalls ein bezogen auf den sollmomentoptimalen Gang (iM; G2) höherer zustartoptimaler Gang (G3; G4) vorgegeben wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung eines Soll-Ganges für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise im Zusammenhang mit einem (Voll-) Hybridfahrzeug aus der DE 10 2010 005 532 A1 bekannt. Hierbei wird die sogenannte „Response“-Problematik bei einem Zustart eines in einem ersten Betriebsmodus abgeschalteten Verbrennungsmotors kurz angesprochen, aber nicht im Detail gelöst. Unter dem Begriff „Response“ ist die für den Fahrer spürbare Rückmeldung der Umsetzung seines Sollradmomenten- bzw. Beschleunigungswunsches zu verstehen. Diese Rückmeldung entsteht durch spürbare Zugkraft des Antriebsmotors über eine kraftschlüssige Verbindung zum Getriebe bzw. zu den Antriebsrädern, insbesondere bei lastbedingtem Zustart basierend auf einem Beschleunigungswunsch. Diese „Response“ sollte also möglichst schnell spürbar sein.
  • Zum weiteren technischen Hintergrund wird ergänzend noch auf die DE 10 2010 008 373 A1 und die DE 10 2010 024 045 A1 hingewiesen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art im Hinblick auf die „Response“-Problematik bei einem Zustart eines während der Fahrt zeitweise abgeschalteten Verbrennungsmotors zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Ermittlung eines Soll-Ganges für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor in Form eines elektronisch steuerbaren Verbrennungsmotors und mit einem elektronisch steuerbaren Automatikgetriebe, durch das grundsätzlich ein sollmomentoptimaler Gang einstellbar ist und das eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist. Bei diesem Verfahren ist das Kraftfahrzeug in einem ersten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei offenem Automatikgetriebe ausgeschaltet ist, und in einem zweiten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei geschlossenem Automatikgetriebe angeschaltet ist, betreibbar. Dabei wird in einer Zuschaltphase des Verbrennungsmotors während des Übergangs vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ein Soll-Getriebegang in folgender Weise bestimmt:
    • Der sollmomentoptimale Gang wird als Soll-Gang am Ende der Zuschaltphase zum Zustartzeitpunkt vorgegeben, wenn dabei eine definierte optimale oder maximale Zustartdauer für die Zuschaltphase nicht überschritten werden würde. Anderenfalls wird ein bezogen auf den sollmomentoptimalen Gang höherer Gang vorgegeben. Dieser höhere Gang kann erfindungsgemäß besonders vorteilhaft auf Basis von zwei Alternativen vorgegeben werden:
      • - einer ersten drehzahlbezogenen Alternative zur Verhinderung eines Abwürgens des Verbrennungsmotors während des Zustarts bei diesbezüglich kürzest möglicher Zustartdauer und
      • - einer zweiten zustartzeitbezogenen Alternative zum Erreichen einer vorgegebenen, insbesondere geschwindigkeitsabhängig empirisch ermittelten, Response-optimierten Zustartdauer.
  • Der Erfindung liegen folgende Überlegungen, Erkenntnisse und Ideen zugrunde:
    • Die Bestimmung eines Soll-Ganges für ein elektronisch steuerbares Automatikgetriebe wird üblicherweise in einem ihm zugeordneten Getriebesteuergerät auf Basis von Fahrzeug-, Fahrer- und Umfelddaten vorgenommen. Dabei stehen insbesondere der Fahrerwunsch, aber auch Sicherheitsaspekte im Vordergrund, die üblicherweise in Form von Sollmomenten (Soll-Radmomenten oder Soll-Fahrzeugbeschleunigungen) umgesetzt werden. Somit wird nach dem Stand der Technik grundsätzlich ein sollmomentoptimaler Gang als Soll-Gang vorgegeben.
  • Bei Hybridfahrzeugen mit Elektromotor und Verbrennungsmotor oder bei Kraftfahrzeugen (Mikrohybride) mit generatorischem und/oder verbrennungsmotorischem Betriebmodus oder bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor, der im sogenannten Segelbetrieb zum Kraftstoffsparen zeitweise auch während der Fahrt abschaltbar ist, ist der Übergang vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand des Verbrennungsmotors zu beachten. Bei einem derartigen sogenannten Zustart des Verbrennungsmotors, bei dem auch ein offenes Getriebe geschlossen werden muss, also eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebeausgang hergestellt werden muss („Ankoppelvorgang“), ist vor einem derartigen Ankoppelvorgang zunächst eine Zieldrehzahl am Getriebeeingang zu erreichen, die beim Ankoppeln etwa der Drehzahl des Verbrennungsmotors entsprechen muss (auch Synchrondrehzahl genannt). Die Zieldrehzahl ergibt sich aus Gang und Fahrzeuggeschwindigkeit. Erst ab Erreichen der Zieldrehzahl (Synchrondrehzahl) kann das Getriebe aus Verschleiß- und Komfortgründen mit dem Schließen der Kupplung(en) beginnen. Abhängig vom Gradienten der Drehzahl des Verbrennungsmotors kann sich dadurch eine Verschlechterung der „Response“ ergeben.
  • Erfindungsgemäß wird daher insbesondere mittels eines entsprechend programmierten Getriebesteuergeräts für die Zuschaltphase bzw. den Zustart ein zustartoptimierter Gang als Soll-Gang ermittelt, der von dem (üblichen) sollmomentoptimierten Gang abweichen kann, aber nicht muss.
  • Folgende Modi der zustartoptimierten Gänge werden vorzugsweise vorgesehen:
    • 1) Wenn möglich, insbesondere bei zu erwartender ausreichend kurzer Zustartdauer, wird als zustartoptimierter Gang der sollmomentoptimierte Gang als Soll-Gang verwendet, anderenfalls wird ein höherer Gang vorgegeben.
    • 2) Wenn ein höherer Gang vorzugeben ist, wird in einer ersten Alternative ein Gang mit maximaler Zustart-Response gewählt; d.h. der höchste Gang, der bei aktueller Fahrzeuggeschwindigkeit beim Zustart zulässig ist, also der zur kürzesten Zustartdauer aber nicht zum Unterschreiten einer minimal zulässigen Drehzahl des Verbrennungsmotors führt.
    • 3) Wenn ein höherer Gang vorzugeben ist, wird in einer zweiten Alternative ein Gang mit vorgegebener optimaler Zustart-Response gewählt; d.h. es wird eine maximale Zustartdauer definiert, die gleich oder kürzer als die in 1) genannte Zustartdauer sein kann; daraus wird die geschwindigkeitsbedingte Zieldrehzahl aus dem Drehzahlgradienten ermittelt; anschließend wird der niedrigste Gang verwendet, mit dem diese Zustartdauer nicht überschritten wird.
  • Durch die Erfindung wird eine Response-Verbesserung - insbesondere bei Hybridfahrzeugen - im Fall eines lastbedingten Zustarts erreicht.
  • Details der Erfindung werden im hier folgenden Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläuter. Es zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Beispiels mit zwei Alternativen und
    • 2 eine für die Erfindung als Werkzeug dienende Drehzahl-Fahrzeuggeschwindigkeits-Gang-Matrix.
  • In 1 ist auf der Abszisse die Zeit t, insbesondere die Zustartzeit tz, aufgetragen. Auf der Ordinate ist die Drehzahl n des Verbrennungsmotors aufgetragen. Im Diagramm ist der Verlauf der Drehzahl n des Verbrennungsmotors ab Beginn einer Zustartphase zum Zeitpunkt t0 als dicke durchgezogene Linie dargestellt. Die Gänge 2 bis 5 sind mit den Bezeichnungen G2 bis G5 abgekürzt.
  • In der Zuschaltphase des Verbrennungsmotors wird ein Soll-Getriebegang isoll in der Weise bestimmt, dass der sollmomentoptimale Gang iM, hier der zweite Gang G2, nur dann als Soll-Gang isoll am Ende der Zuschaltphase zum Zustartzeitpunkt vorgegeben wird, wenn eine definierte maximale Zustartdauer dtz für die Zuschaltphase nicht überschritten werden würde.
  • Zur Überprüfung der Zustartdauer dtz wird zunächst die mit Einlegen des sollmomentoptimalen Gang G2 zu erwartenden Zustartzeit tz mittels des bekannten Gradienten dn/dt der Drehzahl n des Verbrennungsmotors ab Beginn t0 der Zuschaltphase bis zur Zieldrehzahl nzustart vorermittelt. Die Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors wiederum kann durch den Soll-Gang isoll - hier zunächst bestmöglicherweise der sollmomentoptimale Gang G2 - und durch die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit vz vorausberechnet werden.
  • Im vorliegenden Fall gemäß 1 würde die Zustartdauer dtz mit Einlegen des sollmomentoptimalen Gang G2 überschritten werden, daher wird erfindungsgemäß ein bezogen auf den sollmomentoptimaler Gang G2 höherer Gang vorgegeben, der gemäß folgender beiden Alternativen bestimmbar ist:
    • In einer ersten Alternative A1 wird zum Erreichen des Zustartzeitpunktes tzustart(A1 ) als Soll-Gang isoll bzw. als zustartoptimaler Gang der höchstmögliche Gang - hier G4 - bezogen auf die vorgegebene Mindest-Drehzahl nmin des Verbrennungsmotors vorgegeben. Hiermit ist die schnellstmögliche Response erreichbar. Das Einlegen des fünften Ganges G5 könnte zum Abwürgen des Verbrennungsmotors führen.
  • In einer zweiten Alternative A2 wird zum Erreichen des Zustartzeitpunktes tzustart(A2) als Soll-Gang isoll bzw. als zustartoptimaler Gang der dem sollmomentoptimalen Gang G2 nächstliegende Gang - hier G3 - vorgegeben. Hiermit wird die maximale Zustartdauer dtz gerade nicht mehr überschritten. Hiermit ist zwar nicht die schnellstmögliche Response erreichbar, aber der sollmomentoptimierte Gang ist schnellstmöglich nach den Zustart erreichbar. Es ist hierfür nur eine Hochschaltung erforderlich. In Alternative A1 sind zwei Hochschaltungen erforderlich.
  • Bei der Wahl der Alternativen muss also abgewogen werden, ob die Responsezeit oder die Anzahl der Hochschaltvorgänge zum Erreichen des sollmomentoptimierten Ganges nach dem Zustart minimiert werden soll.
  • Die definierte (maximale oder optimale) Zustartdauer dtz kann konstant oder abhängig von verschiedenen Parametern variabel vorgegeben werden.
  • In 2 ist auf der Abszisse die Drehzahl n des Verbrennungsmotors und auf der Ordinate die Fahrzeuggeschwindigkeit v (bzw. vz in der Zustartphase) aufgetragen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist für eine Fahrzeuggeschwindigkeit vz von 100 km/h dargestellt. Durch 2 ist die Geschwindigkeitsabhängigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht dargestellt. Die strichpunktierte Linie zeigt schematisch eine Zustartphase mit einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit vz von beispielsweise 15 km/h, bei der der sollmomentoptimale Gang G2 auch als zustartoptimaler Gang vorgegeben werden kann.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Ermittlung eines Soll-Ganges (isoll) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor in Form eines elektronisch steuerbaren Verbrennungsmotors und mit einem elektronisch steuerbaren Automatikgetriebe, durch das grundsätzlich ein sollmomentoptimaler Gang (iM; G2) einstellbar ist und das eingangsseitig mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist, wobei das Kraftfahrzeug in einem ersten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei offenem Automatikgetriebe ausgeschaltet ist, und in einem zweiten Betriebsmodus, bei dem während der Fahrt der Verbrennungsmotor bei geschlossenem Automatikgetriebe angeschaltet ist, betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet dass in einer Zuschaltphase des Verbrennungsmotors während des Übergangs vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ein Soll-Getriebegang (isoll) in der Weise bestimmt wird, dass der sollmomentoptimale Gang (iM; G2) nur dann als Soll-Gang (isoll) am Ende der Zuschaltphase zum Zustartzeitpunkt (tzustart) vorgegeben wird, wenn eine definierte Zustartdauer (dtz) für die Zuschaltphase nicht überschritten wird, und dass anderenfalls ein bezogen auf den sollmomentoptimalen Gang (iM; G2) höherer zustartoptimaler Gang (G3; G4) vorgegeben wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Alternative (A1) zum Zustartzeitpunkt (tzustart) als höherer zustartoptimaler Gang der höchstmögliche Gang (G4) bezogen auf eine vorgegebene Mindest-Drehzahl (nmin) des Verbrennungsmotors vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Alternative (A2) zum Zustartzeitpunkt (tzustart) als höherer zustartoptimaler Gang der dem sollmomentoptimalen Gang (iM; G2) nächstliegende Gang (G3) vorgegeben wird, mit dem die maximale Zustartzeit (dtz) nicht mehr überschritten wird.
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