DE102012212230B4

DE102012212230B4 - Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb

Info

Publication number: DE102012212230B4
Application number: DE102012212230.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Krämer; Carsten Erbguth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: DE102012212230A1

Abstract

Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugsvon einem Segelbetrieb, in dem eine automatisierte Kupplung, mit der ein Momentenfluss zwischen einer Ausgangswelle eines Antriebsaggregats und einer Ausgangswelle eines Getriebes schaltbar ist, während des Fahrbetriebs geöffnet ist,in einen Normalbetrieb, in dem die automatisierte Kupplung während des Fahrbetriebs geschlossen ist,wobei die automatisierte Kupplung von einer Steuereinheit angesteuert wird, die automatisierte Kupplung zu schließen, wenn aufgrund einer Betätigung eines Fahrpedals die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats in etwa die Synchronisationsdrehzahl der Eingangswelle des Getriebes erreicht hat,dadurch gekennzeichnet, dasswährend des Segelbetriebs die von dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird und dass während Schließens der Kupplung mittels einer Regelungseinheit die vom dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den heute erhältlichen Hybridfahrzeugen wird zumindest teilweise der Verbrennungsmotor bei bestimmten Betriebsbedingungen bei fahrendem Fahrzeug abgekoppelt oder sogar ausgeschaltet und das Fahrzeug lediglich mit einem Elektromotor angetrieben. Diese Betriebsart wird bei Hybridfahrzeugen als Segeln mit abgekoppeltem bzw. ausgeschaltetem Verbrennungsmotor bezeichnet und soll in analoger Weise zukünftig auch bei konventionellen Fahrzeugen ohne elektrischen Hybridantrieb zum Einsatz kommen.
So ist bereits aus der WO 02 / 094 601 A2 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug in einem Segelmodus bekannt, bei dem in Schiebebetriebsphasen, bei denen weder das Gaspedal noch das Bremspedal betätigt wird, der Verbrennungsmotor von den Antriebsrädern abgekoppelt wird. Hierbei fällt die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors auf eine Leerlaufdrehzahl ab. Dadurch werden die Schleppmomente reduziert, wodurch Kraftstoffeinsparungen zu erwarten sind.
Weiter ist aus der gattungsbildenden DE 10 2009 055 922 A1 ein Verfahren zum Überführen eines Kraftfahrzeugs von einem Segelzustand in einen Normalzustand bekannt, wobei die die Ausgangswelle des Antriebsaggregats mit der Eingangswelle des Getriebes verbindbare Kupplung dann geschlossen und somit der Segelbetrieb beendet wird, wenn aufgrund einer Betätigung des Fahrpedals die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes erreicht hat. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Segelbetrieb auch dann noch aufrechterhalten bleibt, wenn der Fahrer das Fahrpedal vielleicht nur leicht betätigt und gar keinen Ausstieg aus dem Segelbetrieb wünscht.
Weiter offenbart die genannte Schrift, dass während des Segelbetriebs das von dem Antriebsaggregat abgegebene Motormoment auf ein vorgegebenes Maximalmoment begrenzt wird und dieses Maximalmoment mit Beginn des Schließvorgangs der Kupplung graduell erhöht wird. Damit soll ein ansonsten bei schneller Betätigung des Fahrpedals auftretender Ruck beim Einkuppeln vermieden werden.
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die Drehzahl des Antriebsaggregats bei einer entsprechenden Betätigung des Fahrpedals während des Schließens weiter hochläuft und dann durch den Schließvorgang aufgrund der geringeren Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes reduziert wird. Dies kann sich unkomfortabel auf das Fahrverhalten auswirken.
Schließlich offenbart die DE 33 11 537 A1 ein Fahrzeug mit einer in Schubbetriebszuständen lösenden Freilaufvorrichtung, wobei der Freilauf sofort beendet wird, wenn eine Gaspedalbetätigung erkannt wird, Bei Beendigung des Freilaufs kann die Drehzahl oder das Drehmoment nach einem vorgegebenen Verlauf bis zum Erreichen der Drehzahl der Getriebewelle gesteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren zur komfortablen Überführung eines Antriebsstrangs von einem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb, in dem eine automatisierte Kupplung, mit der ein Momentenfluss zwischen einer Ausgangswelle eines Antriebsaggregats und einer Ausgangswelle eines Getriebes schaltbar ist, während des Fahrbetriebs geöffnet ist, in einen Normalbetrieb, in dem die automatisierte Kupplung während des Fahrbetriebs geschlossen ist, ist in bekannter Weise derart ausgestaltet, dass die automatisierte Kupplung von einer Steuereinheit angesteuert wird, die automatisierte Kupplung zu schließen, wenn aufgrund einer Betätigung eines Fahrpedals die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats in etwa die Synchronisationsdrehzahl der Eingangswelle des Getriebes erreicht hat. Der Ausstieg aus dem Segelbetrieb wird demnach erst dann durchgeführt, wenn die Synchrondrehzahl über die angeforderte Drehzahlerhöhung aufgrund der Fahrpedalbetätigung erreicht wird.
Als automatisierte Kupplung sind hier alle Kupplungen (bzw. Schaltübertragungsmechanismen) des (Automatik-)getriebes zu verstehen, die zum Einlegen der einzelnen Gänge erforderlich sind und das Antriebsaggregat mit dem Getriebeausgang derart verbinden, dass ein Kraftschluss zwischen Antriebsaggregat und Antriebsrädern vorliegt.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass der Übergang vom Segelbetrieb in den Normalbetrieb dann äußerst komfortabel erfolgen kann, wenn während des Übergangs die Drehzahlen vor und nach der entsprechenden Kupplung zumindest nahezu identisch sind. Demnach zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass während des Segelzustands die von dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird. Idealerweise wird die Drehzahl auf die Synchrondrehzahl des aktuell anliegenden, aber nicht eingekuppelten Gangs begrenzt.
Durch die Begrenzung der Drehzahl im Vergleich zur Begrenzung des Motormoments ergibt sich der Vorteil, dass eine möglicherweise angeforderte Maximalleistung des Fahrers (Durchtreten des Fahrpedals) durch einen schnellen zunächst unbegrenzten Hochlauf des Motors wesentlich schneller bereitgestellt werden kann.
Da das Schließen der Kupplung eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt (ca. 300 - 700ms), kann dies dazu führen, dass bei schneller Betätigung des Fahrpedals zum Ende des Schließvorgangs der Kupplung das Antriebsaggregat eine bereits wesentlich höhere Drehzahl als die aktuelle Synchrondrehzahl der Getriebeeingangswelle abgeben würde. Um dies zu verhindern, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch während des Schließens der Kupplung die von dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl zumindest begrenzt, so dass die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats zumindest nicht wesentlich die Synchrondrehzahl der Getriebeeingangswelle überschreitet.
Weiter kann das Verfahren derart weitergebildet sein, dass während des Schließens der Kupplung die vom Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl auf die aktuelle Synchrondrehzahl geregelt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass selbst dann, wenn der Fahrer das Fahrpedal anfangs soweit betätigt, dass die Drehzahl des Antriebsaggregats die Synchrondrehzahl der Getriebeeingangswelle erreicht und somit der Übergang vom Segelbetrieb in den Normalbetrieb durch Schließen der Kupplung eingeleitet wird, anschließend aber das Fahrpedal in Richtung lösen betätigt, trotzdem die Drehzahl des Antriebsaggregat auf der Synchrondrehzahl gehalten wird und somit das Schließen der Kupplung komfortabel vorgenommen werden kann.
Zur Begrenzung und/oder zum Regeln der Drehzahl des Antriebsaggregats während des Schließens der Kupplung ist vorteilhafterweise eine Regelungseinheit vorgesehen, die einen bereits bekannten Drehzahlregler des Antriebsaggregats einsetzt. Die Begrenzung der Drehzahl auf die Synchronisationsdrehzahl kann mittels dieser Regelungseinheit derart erfolgen, dass die Regelungseinheit die über die Synchrondrehzahl hinausgehende angeforderte Drehzahl aufgrund der Betätigung des Fahrpedals ausblendet bzw. nicht berücksichtigt, d. h. der über die Synchrondrehzahl hinausgehende Drehzahlanteil wird quasi abgeschnitten. Soll während des Schließens der Kupplung nicht nur eine Begrenzung der Drehzahl auf die Synchronisationsdrehzahl erfolgen, sondern prinzipiell die Drehzahl auf die Synchrondrehzahl geregelt werden, kann die Regelungseinheit auch derart ausgestaltet sein, dass trotz einer nach dem Einleiten des Schließvorgang der Kupplung reduzierten Betätigung des Fahrpedals ein Moment auf Basis der Synchrondrehzahl angefordert wird, was wiederum zu einer Erhöhung der Drehzahl des Antriebsaggregats auf die Synchrondrehzahl führt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei zeigt

1 ein Diagramm zur Darstellung eines Verlaufs der Drehzahl eines Antriebsaggregats während eines Übergangs vom einem Segelbetrieb in den Normalbetrieb, und
2 eine Regelungseinheit zur Regelung der Drehzahl des Antriebsaggregats während des Übergangs von einem Segelbetrieb in den Normalbetrieb.

Die 1 zeigt einen beispielhaften Verlauf einer Fahrpedalstellung FP und der Drehzahl DZ eines Antriebsaggregats während eines Übergangs vom Segelbetrieb in einen Normalbetrieb des Fahrzeugs. Dabei kennzeichnet die Linie LL-DZ die Leerlauf-Drehzahl des Fahrzeugs, welche sich einstellt, wenn sich das Getriebe des Fahrzeugs im Leerlauf befindet. Mit SDZ ist die aktuelle Synchrondrehzahl des aufgrund des aktuell angewählten Getriebegangs, mit der sich die Eingangswelle des Getriebes im aktuellen Gang dreht oder drehen würde, gekennzeichnet. Die Linie FP kennzeichnet die Stellung des Fahrpedals und DZ die aktuelle Drehzahl des Antriebsaggregats, welches beispielsweise ein Verbrennungsmotors ein kann.
Während der Phase I befindet sich das Fahrzeug im Segelbetrieb, d. h. die die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors mit der Ausgangswelle des Getriebe verbindende Kupplung ist geöffnet und der Kraftschluss somit unterbrochen. Anhand der Fahrpedalkennline FP ist erkennbar, dass der Fahrer beginnt, das Fahrpedal zu betätigen. Einhergehend mit der Fahrpedalbetätigung steigt die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats von der Leerlaufdrehzahl LL-DZ an, bis kurz vor Ende der Phase I die Synchrondrehzahl SDZ des Getriebes erreicht.
Sobald die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats die Synchrondrehzahl SDZ erreicht hat, wird diese trotz einer stärkeren Betätigung des Fahrpedals FP auf diese Synchrondrehzahl SDZ begrenzt. Gleichzeitig wird nun der Übergang vom Segelbetrieb in den Normalbetrieb durch Schließen der entsprechenden Kupplung eingeleitet.
Das Schließen der Kupplung erfolgt während der Phase II. Während dieser Phase II wird unabhängig von der Fahrpedalstellung die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats auf die Synchrondrehzahl SDZ geregelt, so dass beim Schließen der Kupplung während des gesamten Schließvorgangs am Eingang und Ausgang der Kupplung jeweils die gleiche Drehzahl vorherrscht.
Sobald die Kupplung vollständig geschlossen und der Antriebsstrang zwischen Antriebsaggregat und Antriebsrädern verbunden ist, wird in der Phase 3 bzw. zu Beginn der Phase III die Drehzahlbegrenzung (hier die Drehzahlregelung auf die Synchrondrehzahl SDZ) beendet. Die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats wird nun durch eine bekannte sog. Lastschlagdämpfung an die aufgrund der Stellung des Fahrpedals FP angeforderte Drehzahl DZ bzw. an das vom Fahrer geforderte Moment angenähert.
Die während des Schließens der Kupplung vorgenommene Drehzahlregelung wird nun anhand der in 2 dargestellten Regelungseinheit näher erläutert. Diese Regelungseinheit ist idealerweise in der Steuereinheit des Antriebsaggregats integriert.
Die 2 zeigt einen bereits bekannten Drehzahlregler DR, der ein Moment M berechnet, welches bei Leerlauf, also im Segelbetrieb notwendig ist um die Synchrondrehzahl zu erreichen. In der ersten Phase I, in der die Drehzahl begrenzt wird, ist der Schalter S geöffnet, Durch das Öffnen des Schalters können nur die drehzahlbegrenzenden Eingriffe des Drehzahlreglers durchkommen. Durch die geöffnete Stellung des Schalters S wird mittels einer Einheit MX eine Begrenzung des vom Fahrpedal angeforderten Moments Md auf einen maximal zulässigen Wert, welcher auf der Synchrondrehzahl SDZ basiert, vorgenommen. Durch Einstellen dieses Maximalwerts kann maximal die erlaubte Synchrondrehzahl erreicht werden. Sobald das Fahrpedal F soweit betätigt wurde, dass die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats die Synchrondrehzahl SDZ erreicht hat, beginnt das Schließen der Kupplung. Solange sich die Kupplung im Schließvorgang befindet, kann der dargestellte Schalter S durch ein entsprechendes Signal a einer hier nicht dargestellten Getriebesteuereinheit geschlossen werden. Hierdurch wird die anfängliche Begrenzung zu einem Drehzahlregler umgeschaltet. Dabei wird die Drehzahl des Antriebsaggregats mittels der Einheit MN durch eine entsprechende Momentenvorgabe ggf. zumindest auf die Synchrondrehzahl SDZ angehoben, falls die aktuelle Drehzahl DZ wieder geringer als die Synchrondrehzahl SDZ des Getriebes ist. Somit wird sichergestellt, dass während des gesamten Schließvorgangs der Kupplung die Drehzahl DZ des Antriebsaggregats auf die Synchrondrehzahl SDZ eingestellt wird.
Sobald die Kupplung geschlossen ist, sendet die hier nicht dargestellte Getriebesteuereinheit ein Signal a zum Öffnen des Schalters S an die Regelungseinheit und zum Abschalten des Reglers.
Durch die hier beschriebene Drehzahlbegrenzung auf die Synchrondrehzahl kann der Fahrer bei entsprechender Fahrpedalstellung sanft und komfortabel oder schnell und spontan das Segeln unterbrechen um eine Beschleunigung durzuführen. Der Drehzahlhochlauf vordem Unterbrechen des Segelbetriebs wird dabei direkt vom Fahrer bestimmt. Durch die Verwendung des ohnehin vorhandenen Drehzahlreglers auch als Drehzahlbegrenzer ist auch der Applikationsaufwand sehr gering, was sich positiv auf die Kosten auswirkt.
Wird die Segelphase ohne Fahrpedalbetätigung beendet, z.B. durch Treten des Bremspedals, wird die Motordrehzahl durch Umschaltung des Reglers vom Begrenzungsbetrieb auf den Betrieb als Drehzahlregler, durch eine Drehzahlvorgabe auf die Synchrondrehzahl angehoben.

Claims

Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb, in dem eine automatisierte Kupplung, mit der ein Momentenfluss zwischen einer Ausgangswelle eines Antriebsaggregats und einer Ausgangswelle eines Getriebes schaltbar ist, während des Fahrbetriebs geöffnet ist, in einen Normalbetrieb, in dem die automatisierte Kupplung während des Fahrbetriebs geschlossen ist, wobei die automatisierte Kupplung von einer Steuereinheit angesteuert wird, die automatisierte Kupplung zu schließen, wenn aufgrund einer Betätigung eines Fahrpedals die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats in etwa die Synchronisationsdrehzahl der Eingangswelle des Getriebes erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass während des Segelbetriebs die von dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird und dass während Schließens der Kupplung mittels einer Regelungseinheit die vom dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird.
Verfahren zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb, in dem eine automatisierte Kupplung, mit der ein Momentenfluss zwischen einer Ausgangswelle eines Antriebsaggregats und einer Ausgangswelle eines Getriebes schaltbar ist, während des Fahrbetriebs geöffnet ist, in einen Normalbetrieb, in dem die automatisierte Kupplung während des Fahrbetriebs geschlossen ist, wobei die automatisierte Kupplung von einer Steuereinheit angesteuert wird, die automatisierte Kupplung zu schließen, wenn aufgrund einer Betätigung eines Fahrpedals die Drehzahl der Ausgangswelle des Antriebsaggregats in etwa die Synchronisationsdrehzahl der Eingangswelle des Getriebes erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass während des Segelbetriebs die von dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl begrenzt wird und dass während Schließens der Kupplung mittels einer Regelungseinheit die vom dem Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl auf die Synchrondrehzahl geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Antriebsaggregats während des Segelbetriebs auf die Synchrondrehzahl des aktuell angewählten Gangs begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schließens der Kupplung die vom Antriebsaggregat abgegebene Drehzahl durch eine Regelungseinheit derart begrenzt wird, dass die Regelungseinheit die über die Synchrondrehzahl hinausgehende angeforderte Drehzahl aufgrund der Betätigung des Fahrpedals nicht berücksichtigt.
Verwendung des Drehzahlreglers zur Überführung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs von einem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleicher Bedatung und Reglerstruktur der Drehzahlregler sowohl als Drehzahlregler als auch als Drehzahlbegrenzer durch Umschaltung der Ausgänge verwendet wird.