DE102015203622A1

DE102015203622A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verfahren zum Ermitteln eines Schaltwunsches eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015203622A1
Application number: DE102015203622.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hoefle; Josef Kovacs
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-08
Also published as: CN105936279A; KR20160106512A

Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines Motors (10) eines Kraftfahzeugs (1) mit einer aktuierbaren Kupplung (20), die ein vom Motor (10) generiertes und kupplungseingangsseitig anliegendes Drehmoment auf eine kupplungsausgangsseitige Welle (22) überträgt, wobei dann, wenn erkannt wird, dass ein Schaltwunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (1) vorliegt, das vom Motor (10) generierte Drehmoment reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuerparameter des Motors so variiert werden, dass das auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragene Drehmoment (M_ga) um eine Nulllage oszilliert, wobei die Nulllage dem Zustand entspricht, in dem auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) kein Drehmoment übertragen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Schaltwunsches eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, das eingerichtet ist, dieses Verfahren durchzuführen.
Aus der DE 199 63 746 A1 ist ein Verfahren ein Verfahren zur koordinierten Steuerung der im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges angeordneten Komponenten Fahrzeugmotor mit elektronischer Motorleistungssteuerung und Servokupplung mit elektronischer Kupplungssteuerung während einer Momentenreduktion im Zuge eines Gangwechsels in einem Getriebe des Antriebsstrangs bekannt. Hier wird vorgeschlagen, dass mittels einer Triebstrangsteuerung der Servokupplung ein Soll-Verlauf für ein Kupplungsausgangsmoment vorgegeben und ein Soll-Verlauf für ein Motorausgangsmoment entsprechend dem Soll-Verlauf des Kupplungsa'usgangsmomentes festgelegt wird.
Offenbarung der Erfindung
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines Motors eines Kraftfahzeugs mit einer durch einen Kupplungsaktuator aktuierbaren Kupplung, die ein vom Motor generiertes und kupplungseingangsseitig anliegendes Drehmoment auf eine kupplungsausgangsseitige Welle überträgt. Wenn erkannt wird, dass ein Schaltwunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs vorliegt, d.h. wenn ermittelt wird, dass der Fahrer einen eingelegten Gang eines mit der Welle verbundenen Schaltgetriebes wechseln will, wird das vom Motor generierte Drehmoment reduziert. Hierbei ist vorgesehen, dass Ansteuerparameter des Motors so variiert werden, dass das auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragene Drehmoment um eine Nulllage oszilliert, wobei die Nulllage dem Zustand entspricht, in dem das auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragene Drehmoment den Wert null annimmt.
Wenn das Drehmoment, das auf die getriebeausgansseitige und mit dem Schaltgetriebe gekoppelte Welle übertragen wird, den Wert null annimmt, so kann der Gang ohne großen Krafteinsatz, also für den Fahrer komfortabel, ausgelegt werden. Der Kupplungsaktuator weist eine charakteristische Totzeit auf, bis er beginnt, die Kupplung zu öffnen. Motoreingriffe sind in der Regel schneller umsetzbar. Daher lässt sich mit diesem Verfahren der Gang schneller auslegen bzw. es kann ein kostengünstiger und leichter Kupplungsaktuator eingesetzt werden, der nicht so hohe Anforderungen an die Zeit bis zum Öffnen der Kupplung erfüllen muss.
Durch die Reduzierung des Drehmoments ergibt sich ferner, dass das Schatgetriebe und die Kupplung geschont werden. Die Reduzierung des vom Motor generierten Drehmoments bewirkt während es Öffnens der Kupplung, dass Schlupf an der Kupplung reduziert und die Flächenpressung an den Verzahnungen gesenkt wird. Dies verlängert die Lebensdauer der Komponenten.
Die Nulllage des auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments kann nur annähernd ermittelt werden. Durch die Oszillation kann erreicht werden, dass die Nulllage tatsächlich getroffen wird, auch wenn sie nicht exakt ermittelt ist. Daher ist das Verfahren besonders robust.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, das die Amplitude der Oszillation des auf die getriebeaustangsseitige Welle übertragenen Drehmoments größer ist als eine Grundamplitude einer Oszillation des auf die getriebeaustangsseitige Welle übertragenen Drehmoments, die sich bei konstant gehaltenen Ansteuerparametern ergeben.
Bedingt durch die nicht stetige Generierung von Drehmoment sowohl in einerm Verbrennungsmotor als auch in einem Elektromotor oszilliert das vom Motor generierte Drehmoment und damit auch das auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragene Drehmoment mit einer Grundschwingung, auch wenn die Ansteuerparameter nicht verändert werden. Dadurch, dass durch Variation der Ansteuerparameter diese Amplitude erhöht wird, wird das Verfahren robuster, auch wenn die Nulllage nicht exakt bestimmt werden kann.
Wenn der Motor ein Verbrennungsmotor ist, kann gemäß eines weiteren Aspekts vorgesehen sein dass die Ansteuerparameter einen Zündwinkel und/oder eine Einspritzmenge und/oder einen Einspritzwinkel umfassen. Durch diese Ansteuerparameter lässt sich das vom Motor generierte Drehmoment besonders schnell variieren.
Wenn der Motor eine motorisch betreibbare elektrische Maschine ist, können die Ansteuerparameter einen Stromfluss durch eine Erregerspule (sofern die motorisch betreibbare elektrische Maschine vom fremderregten Typ ist) und/oder einen Kommutierungswinkel umfassen.
Selbstverständlich ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei Hybridtopologien denkbar, in denen sowohl ein Verbrennungsmotor als auch eine motorisch betreibbare elektrische Maschine vorgesehen ist.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Variation der Ansteuerparameter beendet wird, sobald ein zu Beginn der Variation eingelegter Gang ausgelegt ist. Dies bedeutet, dass der erkannte Schaltwunsch tatsächlich umgesetzt wurde, und die Variation der Ansteuerparameter beendet werden kann, ohne die Robustheit des Verfahrens zu beeinflussen. Da sich das vom Motor abgegebene Drehmoment somit schon sehr schnell nicht mehr ändert, wird das Verfahren komfortabler.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass der die Kupplung aktuierender Kupplungsaktuator zum Öffnen der Kupplung angesteuert wird, wenn der Schaltwunsch erkannt wird, damit möglichst bald ein neuer Gang eingelegt werden kann.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Variation der Ansteuerparameter beendet wird, wenn die Kupplung soweit geöffnet ist, dass die Kupplung auf die kupplungsausgangsseitige Welle kein Drehmoment mehr übertragen kann. Da die Variation des vom Motor generierten Drehmoments nun keinen Einfluss mehr auf das auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments hat, ergeben sich keine Einbußen bei der Robustheit des Verfahrens. Da sich das vom Motor abgegebene Drehmoment schon sehr schnell nicht mehr ändert, wird das Verfahren gleichzeitig komfortabler.
Ferner kann in einem weiteren Aspekt vorgesehen sein, dass der die Kupplung aktuierende Kupplungsaktuator zum Schließen der Kupplung angesteuert wird, wenn erkannt wird, dass ein neuer Gang eingelegt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass während der Reduzierung des vom Motor generierten Drehmoments das auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragene Drehmoment parabelförmig abfällt. Eine solche parabelförmige Reduktion fürht auch zu einer parabelförmigen Reduktion des auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments, reduziert dort Schwingungen im Antriebsstrang und ist daher besonders komfortabel. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der dadurch entstehende lineare Ruck vom Fahrer als besonders komfortabel empfunden wird.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments eine Amplitude von mindestens 5Nm hat. Dies ist ein besonders vorteilhafter Wert, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass das tatsächliche Nullmoment erreicht wird und gleichzeitig die Wahrnehmbarkeit durch den Fahrer während eines Schaltvorgangs zu minimieren.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments eine Frequenz aufweist, die größer als 70Hz ist. Hiermit wird die Nulllage häufig erreicht, und es wird verhindert, dass der Antriebsstrang mit seiner ersten Eigenfrequenz, die typischerweise etwas bei 10Hz liegt, angeregt iwrd.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle übertragenen Drehmoments eine Frequenz aufweist, die größer als 80Hz ist.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem vorhergenannten Aspekte auszuführen, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der vorhergenannten Aspekte auszuführen.
Die Figuren zeigen beispielhaft besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:
1 eine Topologie eines Antriebsstrangs;
2 Verläufe von charakteristischen Drehmomenten an der Kupplung
3 ein Flussdiagramm zum Ablauf eines Verfahrens beim Schalten
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Topologie eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs 1, in dem das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen kann. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Verbrennungsmotor 10 auf, der über eine Kupplung 20 trennbar mit einem Schaltgetriebe 30 verbunden ist. Hier dargestellt ist ein halbautomatisches Getriebe. Die Kupplung 20 ist von einem Kupplungsaktuator 40 aktuierbar. Das Schaltgetriebe 30 ist ein manuelles Schaltgetriebe. Der Verbrennungsmotor ist über eine Kurbelwelle 21 als kupplungseingangsseitiger Welle mit der Kupplung 20 gekoppelt. Kupplungsausgangsseitig ist die Kupplung über eine kupplungsausgangsseitige Welle 22 mit dem Schaltgetriebe 30 verbunden.
Die Gangwahl erfolgt über einen Schalthebel 50, der in einem Schaltbaum 51 in Schaltgassen gR, g1, g2, g3, g4, g5, g6 bewegt werden kann, welche jeweils der Auswahl eines Ganges des Schaltgetriebes 30 entsprechen. Schaltgasse gR entspricht dem Rückwärtsgang, Schaltgasse g1 dem ersten Gang, Schaltgasse g2 dem zweiten Gang, Schaltgasse g3 dem dritten Gang, Schaltgasse g4 dem vierten Gang, Schaltgasse g5 dem fünften Gang und Schaltgasse g6 dem sechsten Gang. Der Schalthebel 50 ist zur Umsetzung des Schaltwunsches über eine mechanische Verbindung 60 mit dem Schalgetriebe 30 gekoppelt.
Der Schalthebel 50 ist in diesem Beispiel auf einer (nicht dargestellten) Welle gelagert. Wenn der Schalthebel 50 in eine der oberen Schaltgassen gR, g1, g3, g5 eingeführt wird, rotiert die Welle vorwärts. Wenn der Schalthebel 50 in eine der unteren Schaltgassen g2, g4, g6 eingeführt wird, rotiert die Welle rückwärts. Ein Drehwinkelsensor 80 ist auf dieser Welle montiert, um den Drehwinkel der Welle zu ermitteln.
Ein Absolutgangsensor 70 kann in Wirkverbindung mit der mechanischen Verbindung 70 vorgesehen sein, um den im Schaltgetriebe 30 eingelegten Gang zu ermitteln. Dieser ermittelte Gang wird dann an ein Steuergerät 15 übermittelt. Das Steuergerät 15 ist beispielsweise das Motorsteuergerät.
Ebenso übermittelt der Drehwinkelsensor 80 ein Signal, das den Rotationswinkel der Welle charakterisiert, an das Steuergerät 15. Auf dem Steuergerät 15 kann das erfindungsgemäße Verfahren ablaufen. Hierzu kann im Steuergerät 15 ein elektronisches Speichermedium 16 vorgesehen sein, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, und das so programmiert ist, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, wenn es auf dem Steuergerät 15 abläuft.
Desweiteren kann das Kraftfahrzeug 1 ein Kupplungspedal (nicht dargestellt) aufweisen, dessen Aktuierungsgrad von einem Kupplungssensor 90 ermittelt und an das Steuergerät 15 übermittelt werden kann. In einem solchen Fall kann zum einen der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 durch Betätigung des Kupplungspedals die Kupplung 20 öffnen. Zum anderen ist aber auch eine automatische Öffnung der Kupplung 20 möglich.
2 zeigt zeitiliche Verläufe eines Maximal von der Kupplung 20 übertragbaren Drehmoments M_max und eines von der Kupplung 20 auf die kupplungsausgangsseitige Welle 22 übertragenen Drehmeoments M_ga.
Zu einem Zeitpunkt t1 wird (beispielsweise durch Auswert eines Signals des Drehwinkelsensors 80) ermittelt, dass ein Schaltwunsch des Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 vorliegt. Das Steuergerät 15 ermittelt nun (beispielsweise über ein Kennfeld und dem Signal des Absolutgangsensors 70) ein nominelles Nullmoment M_nom, das der Verbrennungsmotor 10 generieren muss, damit das auf die kupplungsausgangsseitige Welle 22 übertragene Drehmoment M_ga den Wert null annimmt.
Das Steuergerät 15 steuert den Verbrennungsmotor 10 nun derart an, dass das von ihm generierte Drehmoment auf das nominelle Nullmomoment M_nom absinkt. Dieses Absinken erfolgt in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform parabelförmig, sodass das kupplungsausgangsseitige Drehmoment M_ga zu einem zweiten Zeitpunkt t2 näherungsweise auf den Wert null abgesunken ist.
Das vom Verbrennungsmotor 10 generierte Drehmoment wird nun derart moduliert, dass das kupplungsausgangsseitige Drehmoment M_ga eine Oszillation mit einer Amplitude von vorteilhafterweise 5Nm und einer Frequenz von 83 Hz oszilliert. Die Oszillation kann beispielsweise als Dreiecks- oder als Sinusoszillation ausgeprägt sein. Wichtig ist nur, dass der Verlauf im Wesentlichen kontinuierlich erfolgt um sicherzustellen, dass das tatsächliche Nullmoment der kupplungsausgangsseitigen Welle 22 getroffen wird, Eine Dreieckswelle ist besonders vorteilhaft, da unabhängig davon, wann im Verlauf der Dreieckswelle dieses Nullmoment getroffen wird, das auf die kupplungsausgangsseitige Welle 22 übertragene Drehmoment M_ga gleich lang in einem Toleranzbereich um das Nullmoment verbleibt. Mit jeder Halbwelle der Oszillation wird das Nullmoment getroffen, und ein Auslegen des Gangs durch den Fahrer ist möglich, also bereits ab einem Zeitpunkt in unmittelgarer Nähe des zweiten Zeitpunkts t2.
Ebenfalls ist in 2 der Verlauf des maximal von der Kupplung 20 übertragbaren Drehmoments M_max aufgetragen. Zum ersten Zeitpunkt t1 steuert das Steuergerät 15 den Aktuator 40 so an, dass die Kupplung 20 geöffnet wird. Bedingt durch eine Totzeit T_tot des Aktuators bleibt die Kupplung zunächst vollständig geschlossen, und erst zu einem späteren Zeitpunkt beginnt das maximal übertragbare Drehmoment M_max zu sinken, bis es zu einem dritten Zeitpunkt t3 schließlich auf den Wert Null abgesunken ist. D.h. mit diesem Verfahren ist kann der Gang ohne Krafteinsatz erst zum dritten Zeitpunkt t3 ausgelegt werden.
Durch Reduktion und Variation des vom Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments kann das Auslegen also bereits um einen Zeitgewinn ΔT früher erfolgen.
3 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung. Dieses Verfahren läuft beispielsweise im Steuergerät 15 ab.
In einem Schritt 1000 beginnt das Verfahren. Ein erster Gang ist eingelegt. Es folgt Schritt 1010, in dem z.B. durch Auswerten des Drehwinkelsensors 80 darauf erkannt wird, ob ein Schaltwunsch des Fahrers vorliegt. Wird erkannt, dass ein Schaltwunsch vorliegt, beispielsweise weil sich der Schalthebel 50 bewegt, folgt Schritt 1020.
In Schritt 1020 wird der Kupplungsaktuator 40 angesteuert, die Kupplung 20 zu öffnen. Es folgt Schritt 1030, in dem das vom Verbrennungsmotor 10 erzeugte Drehmoment wie in 2 illustriert reduziert und im Anschluss daran variiert wird.
Parallel wird Schritt 1040 ausgelegt, in dem überprüft wird, ob die Kupplung 20 geöffnet ist oder ob der erste Gang ausgelegt wurde. Ist eine dieser beiden Bedingungen erfüllt, wird die vom Verbrennungsmotor 10 erzeugte Variation abgebrochen und so angesteuert, dass er das nominelle Nullmoment erzeugt.
Es folgt Schritt 1050, in dem überprüft wird, ob ein neuer Gang eingelegt wurde, beispielsweise durch Auswertung des Drehwinkelsensors 80. Ist dies der Fall folgt Schritt 1060, in dem der Kupplungsaktuator 40 so angesteuert wird, dass die Kupplung 20 schließt, und das Verfahren endet.
Es versteht sich für den Fachmann, dass das Verfahren in Software implementiert sein, oder in Hardware, oder in einer Mischform aus Hardware und Software.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19963746 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Motors (10) eines Kraftfahzeugs (1) mit einer aktuierbaren Kupplung (20), die ein vom Motor (10) generiertes und kupplungseingangsseitig anliegendes Drehmoment auf eine kupplungsausgangsseitige Welle (22) überträgt, wobei dann, wenn erkannt wird, dass ein Schaltwunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs (1) vorliegt, das vom Motor (10) generierte Drehmoment reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuerparameter des Motors so variiert werden, dass das auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragene Drehmoment (M_ga) um eine Nulllage oszilliert, wobei die Nulllage dem Zustand entspricht, in dem auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) kein Drehmoment übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Amplitude der Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragenen Drehmoments (M_ga) größer ist als eine Grundamplitude einer Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragenen Drehmoments (M_ga), die sich bei konstant gehaltenen Ansteuerparametern ergeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Motor (10) ein Verbrennungsmotor ist und die Ansteuerparameter einen Zündwinkel und/oder eine Einspritzmenge und/oder einen Einspritzwinkel umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Motor (10) eine motorisch betreibbare elektrische Maschine ist, und die Ansteuerparameter einen Stromfluss durch eine Erregerspule und/oder einen Kommutierungswinkel umfassen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Variation der Ansteuerparameter beendet wird, sobald ein zu Beginn der Variation eingelegter Gang ausgelegt ist.
Verfahren nach nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein die Kupplung (20) aktuierender Kupplungsaktuator (40) zum Öffnen der Kupplung (20) angesteuert wird, wenn der Schaltwunsch erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Variation der Ansteuerparameter beendet wird, wenn die Kupplung (20) so weit geöffnet ist, dass die Kupplung (20) auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) kein Drehmoment (M_max) mehr übertragen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei der die Kupplung (20) aktuierende Kupplungsaktuator (40) zum Schließen der Kupplung (20) angesteuert wird, wenn erkannt wird, dass ein neuer Gang eingelegt ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während der Reduzierung des vom Motor (10) generierten Drehmoments das auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragene Drehmoment (M_ga) parabelförmig abfällt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragenen Drehmoments (M_ga) eine Amplitude von mindestens 5 Nm hat.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragenen Drehmoments (M_ga) eine Frequenz aufweist, die größer als 70 Hz ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oszillation des auf die kupplungsausgangsseitige Welle (22) übertragenen Drehmoments (40) eine Frequenz aufweist, die größer als 80 Hz ist.
Computerprogramm, das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium (16), auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
Steuergerät (15), das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.