DE102015221861A1

DE102015221861A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einkuppeln eines Antriebsstrangs in einem Schubbetrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102015221861A1
Application number: DE102015221861.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hoefle; Timo Lemmke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20180080281A; WO2017076604A1; CN108430845A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1) mit einer Kupplung (5) und einer Antriebseinheit (2) zum Durchführen eines Schubeinkuppelvorgangs, wobei bei dem Schubeinkuppelvorgang ein automatisches Einkuppeln einer Kupplung (5) bei Vorgabe eines Verzögerungsmoments (VM) durchgeführt wird, das nach dem Einkuppeln von einer Antriebseinheit (2) bereitgestellt wird, die alle drehmomentenstellende Komponenten beinhaltet, mit folgenden Schritten:
– Schließen der Kupplung (5) gemäß einem zeitlichen Verlauf eines von der Kupplung (5) übertragenen Kupplungsmoments (M_Kupplung);
– Ansteuern der Antriebseinheit (2), so dass diese ein Antriebsmoment auf einem Antriebsstrang (3) bereitstellt, das während des Einkuppelns größer wird als das vorgegebene Verzögerungsmoment (VM).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verfahren zum automatischen Schließen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zum Bereitstellen eines Schubbetriebs.
Technischer Hintergrund
Je nach in einem Kraftfahrzeug realisierten Funktionen kann es vorkommen, dass ein zuvor geöffneter Antriebsstrang automatisch geschlossen wird, z.B. wenn ein automatischer Segelbetrieb beendet werden soll. Soll zum Zeitpunkt des Schließens des Antriebsstrangs ein negatives Antriebsmoment über das Antriebssystem auf die Räder übertragen werden, so spricht man von einem Schubeinkuppelvorgang.
Aus Komfortgründen wird das Einkuppeln so durchgeführt, dass das negative Antriebsmoment vom Start bis zum Ende des Einkuppelvorgangs nicht sprunghaft übertragen wird, so dass ein sanftes Verzögern erreicht wird und Schwingungen in dem Antriebsstrang vermieden werden. Gleichzeitig ist es wünschenswert, die Zeitdauer, während sich die Kupplung in einem Schlupfzustand befindet, zu reduzieren, um den Verschleiß der Kupplung zu reduzieren.
Die Druckschrift DE 100 40 657 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeuges mit einer elektronischen Getriebesteuerung für ein Automatikgetriebe und einer damit verbundenen elektronischen Motorsteuerung für einen Antriebsmotor. Dabei werden in einem Schubbetrieb des Antriebssystems während eines Übergangs eines Getriebeelementes von einem offenen in einen geschlossenen oder einen schlupfenden Zustand bei einem Schubeinkuppelvorgang des Getriebes oder einem Einregelvorgang des Getriebeelementes rotatorische Massen des Motors derart geregelt und/oder gesteuert beschleunigt, dass eine Fahrzeugverzögerung kleiner als ein vorgebbarer Toleranzwert ist.
Die Druckschrift DE 10 2013 215 101 A1 offenbart ein Verfahren zum Einkuppeln eines Antriebsmotors an einen Antriebsstrang, wobei ein Drehzahlunterschied zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite einer Kupplung ermittelt und die Kupplung durch Vorgabe eines zu übertragenden Soll-Kupplungsmoments angesteuert wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Schließen eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs für einen Schubbetrieb gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung und das Antriebssystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Kupplung und einer Antriebseinheit zum Durchführen eines Schubeinkuppelvorgangs vorgesehen, wobei bei dem Schubeinkuppelvorgang ein automatisches Einkuppeln einer Kupplung bei Vorgabe eines Verzögerungsmoments durchgeführt wird, das nach dem Einkuppeln von einer Antriebseinheit bereitgestellt wird, die alle drehmomentenstellenden Komponenten beinhaltet, mit folgenden Schritten:

– Schließen der Kupplung gemäß einem zeitlichen Verlauf eines von der Kupplung übertragenen Kupplungsmoments;
– Ansteuern der Antriebseinheit, so dass diese ein Antriebsmoment auf einem Antriebsstrang bereitstellt, das während des Einkuppelns größer wird als das vorgegebene Verzögerungsmoment.

Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, einen Schubeinkuppelvorgang für ein Kraftfahrzeug so auszuführen, dass das vorgegebene Verzögerungsmoment des Fahrers bereits während des Einkuppelns von einem Antriebsmotor und einer Kupplung gemeinsam bereitgestellt werden. Durch die kurzzeitige Erhöhung des Antriebsmoments während des Schließens der Kupplung kann das Kupplungsmoment schneller erhöht werden, bis die Kupplung vollständig geschlossen ist. Auf diese Weise kann der Schubeinkuppelvorgang komfortabel und für die Kupplung verschleißreduzierend durchgeführt werden. Insbesondere sieht das obige Verfahren vor, dass die Synchronisierung der Drehzahlen des Antriebsstrangs bzw. das Schließen der Kupplung bzw. die Kopplung über den Antriebsstrang von den übrigen drehmomentenstellenden Komponenten im Antriebsstrang unterstützt bzw. übernommen wird. Als drehmomentenstellende Komponenten können jede Antriebseinheit, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektroantrieb, vorgesehen sein.
Die Kombination der während des Einkuppelns von Drehmomenten-stellenden Komponenten und der Kupplung übertragenen Drehmomente kann anhand verschiedener Kriterien, wie beispielsweise Wirkungsgrad, Akustik, Verfügbarkeit oder Dynamik erfolgen. Bei einem Schubeinkuppelvorgang werden bereits während des Schließens der Kupplung die Drehmomenten-stellenden Komponenten so angesteuert, dass diese ein Drehmoment bereitstellen, das in Summe zunächst größer ist als der durch das negative Antriebsmoment vorgegebene Verzögerungswunsch. Auf diese Weise ist es einerseits möglich, dass der Antriebsstrangs durch das Einkuppeln komfortabel und insbesondere ohne das Auftreten von spürbaren Schwingungen im Antriebsstrang geschlossen werden kann, und andererseits die Zeitdauer, während der sich die Kupplung in einem verschleißintensiven Schlupfzustand befindet, möglichst reduziert werden kann. Insgesamt sieht das obige Verfahren zum Schließen eines Antriebsstrangs vor, dass sich trotz negativem Antriebsmoment keine Übergangssprünge in dem Drehmomentenverlauf bis zum vollständigen Schließen der Kupplung (und auch nicht im Übergang zum Standard-Betrieb) ergeben.
Die Kupplung stellt den Verzögerungswunsch ein und dient als Vorsteuerung für die Antriebseinheit. Wenn die Schlupfregelung abgeschlossen ist, gibt die Vorsteuerung den Antriebseinheiten nur noch das negative Antriebsmoment vor, der nach dem Schließen der Kupplung auf den Antriebsstrang wirken soll. Somit müssen Momente weder verrampt noch an andere drehmomentenstellende Komponenten übergeben werden.
Weiterhin können die Schritte vorgesehen sein:

– Ansteuern der Antriebseinheit gemäß einem Soll-Antriebsmoment, wobei das Soll-Antriebsmoment von einer ersten und einer zweiten Antriebsmomentenkomponente abhängt;
– Bereitstellen der ersten Antriebsmomentenkomponente als Stellgröße einer Drehzahlregelung, um eine Drehzahl der Antriebseinheit auf eine Getriebeeingangsdrehzahl zu regeln;
– Bereitstellen der zweiten Antriebsmomentenkomponente abhängig von einem benötigten Schleppmoment der Antriebseinheit und dem vorgegebenen Verzögerungsmoment.

Weiterhin kann die zweite Antriebsmomentenkomponente Null werden, wenn das Schleppmoment der Antriebseinheit dem vorgegebenen Verzögerungsmoment entspricht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kupplung gemäß einem vorgegebenen Kupplungsmoment geschlossen wird, dessen Verlauf von dem vorgegebenen Verzögerungsmoment und einem I-Regelmoment als Integralanteil der Drehzahlregelung abhängt, insbesondere von der Summe des I-Regelmoments und des Verzögerungsmoments abhängt.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Drehzahlregelung basierend auf einem Differenzdrehzahlgradienten als Führungsgröße durchgeführt werden, wobei insbesondere ein Soll-Differenzdrehzahlgradient gemäß einer vorgegebenen Soll-Differenzdrehzahl-Gradientenfunktion aus einer Differenzdrehzahl zwischen der aktuellen Drehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl ermittelt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass bei Vorgabe eines nicht stellbaren Verzögerungsmoments das Soll-Antriebsmoment als ein angepasstes Soll-Antriebsmoment auf ein stellbares Verzögerungsmoment begrenzt, insbesondere erhöht wird, wobei das Kupplungsmoment mit einem Unterschied zwischen dem Soll-Antriebsmoment und dem angepassten Soll-Antriebsmoment beaufschlagt, insbesondere erhöht wird.
Weiterhin kann das Verzögerungsmoment einem maximalen Motorschleppmoment, einem Nullmoment oder einem variablen vom Fahrer vorgegebenen Verzögerungsmoment entsprechen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;
2 ein Funktionsdiagramm zur Veranschaulichung einer Funktion zum Betreiben einer Kupplung und einer Antriebseinheit mit einer oder mehreren Drehmomenten-stellenden Komponenten zur Durchführung eines Schubeinkuppelvorgangs;
3 eine detaillierte Funktionsdarstellung einer Funktion zum Betreiben einer Kupplung und einer Antriebseinheit mit einer oder mehreren Drehmomenten-stellenden Komponenten zur Durchführung eines Schubeinkuppelvorgangs; und
4 eine detaillierte Funktionsdarstellung einer Funktion zum Betreiben einer Kupplung und einer Antriebseinheit mit einem Bereich nicht stellbarer Verzögerungsmomente; und
5 ein Diagramm zur Darstellung zeitlicher Verläufe des Motormoments, des Kupplungsmoments, des Soll-Antriebsmoments, des Verzögerungsmoments, des I-Regelmoment, der Motordrehzahl, der Getriebeeingangsdrehzahl und des Drehzahldifferenz-Gradienten.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Antriebssystem 1 weist eine Antriebseinheit 2 auf. Die Antriebseinheit 2 kann ausschließlich einen Verbrennungsmotor aufweisen oder als Hybridantriebseinheit vorgesehen sein, bei der ein Verbrennungsmotor mit einem Elektroantrieb gekoppelt sein kann. Selbstverständlich kann die Antriebseinheit 2 auch nur einen Elektroantrieb aufweisen.
Zusätzlich können in der Antriebseinheit 2 weitere drehmomentenaufnehmende Komponenten, wie z.B. ein Kompressor für eine Klimaanlage oder ein Generator vorgesehen sein.
Die Antriebseinheit 2 ist über einen Antriebsstrang 3 mit angetriebenen Rädern 4 des Kraftfahrzeugs verbindbar, so dass ein Antriebsmoment von der Antriebseinheit 2 über eine Kupplung 5, ein Getriebe 6 und die Antriebswelle 7 auf die angetriebenen Räder 4 übertragen werden kann.
Das Getriebe 6 kann als ein herkömmliches Schaltgetriebe mit mehreren Fahrstufen ausgebildet sein. Die Kupplung 5 kann manuell oder – bei einem Automatikgetriebe – automatisch betätigt werden, um den Antriebsstrang 3 zu öffnen, d.h. kein Antriebsmoment von der Antriebseinheit 2 wird übertragen bzw. zu schließen, d.h. das von der Antriebseinheit 2 bereitgestellte Antriebsmoment wird auf die angetriebenen Räder 4 übertragen.
Neben den herkömmlichen Funktionen zum manuellen oder automatischen Öffnen und Schließen der Kupplung 5 bei einer Fahrstufenwahl kann diese auch unabhängig von einer Fahrstufenwahl betrieben werden, um einen Segelbetrieb bzw. ein Start-Stopp-Segeln zu realisieren. Bei einem Segelbetrieb wird ungeachtet, ob es sich bei der Kupplung 5 um einen Teil eines Automatikgetriebes oder um ein manuelles Schaltgetriebe handelt, der Antriebsstrang 3 durch Öffnen der Kupplung 5 geöffnet, so dass das Fahrzeug rollt, ohne dass ein Antriebsmoment über den Antriebsstrang 3 übertragen wird. Dabei kann zudem ein Verbrennungsmotor der Antriebseinheit 2 abgeschaltet werden, um einen Start-Stopp-Segelbetrieb zu realisieren. Zum Beenden des Segelbetriebs bzw. des Start-Stopp-Segelbetriebs wird die Kupplung 5 wieder automatisch geschlossen, um eine Kopplung zwischen der Antriebseinheit 2 und den angetriebenen Rädern 4 über den Antriebsstrang 3 wiederherzustellen.
Je nach Fahrsituation kann der Fall auftreten, dass unmittelbar nach dem Wiedereinkuppeln der Kupplung 5 ein negatives Antriebsmoment in Form eines Verzögerungsmoments gestellt bzw. über den Antriebsstrang 3 auf die Räder 4 übertragen werden soll. In diesem Fall wird durch die kinetische Energie des Kraftfahrzeugs 1 ein Moment über die angetriebenen Räder 4 bei geschlossener Kupplung 5 auf die Antriebseinheit 2 übertragen, die dadurch geschleppt wird. Insgesamt wird dadurch ein negatives Antriebsmoment auf dem Antriebsstrang 3 zur Verfügung gestellt. Dadurch wird das Kraftfahrzeug gebremst. Ein solcher Verzögerungsvorgang des Kraftfahrzeugs, bei dem das negative Antriebsmoment von der Antriebseinheit 2 bereitgestellt wird, wird Schubbetrieb genannt. Ein Einkuppeln der Kupplung 5 zum Bereitstellen eines solchen negativen Antriebsmoments wird weiterhin Schubeinkuppelvorgang genannt.
Mit Hilfe einer Steuereinheit 10 kann der Schubeinkuppelvorgang durchgeführt werden. Die Steuereinheit 10 steht mit der Antriebseinheit 2 bzw. mit einem (nicht gezeigten) Motorsteuergerät der Antriebseinheit 2 in Verbindung, um ein Sollantriebsmoment der Antriebseinheit 2 vorzugeben. Weiterhin steht die Steuereinheit 10 mit der Kupplung 5 in Verbindung, um ein automatisches Schließen der Kupplung 5 in gesteuerter Weise vorzunehmen. Insbesondere kann durch die variable Ansteuerung der Kupplung 5 ein von der Kupplung 5 übertragenes Kupplungsmoment eingestellt werden. Die Steuereinheit 10 kann Teil eines Motorsteuergeräts oder eines Getriebesteuergeräts oder dergleichen sein.
In 2 ist ein schematisches Funktionsdiagramm zur Realisierung eines Schubeinkuppelvorgangs dargestellt, der in der Steuereinheit 10 ausgeführt wird. Mit Hilfe eines Drehzahlanpassungsblocks 11 wird eine erste Antriebsmomentenkomponente M₁ bereitgestellt, die einem Summationsglied 12 zugeführt wird und einem Stellmoment entspricht, das zur Anpassung der Drehzahl der Antriebseinheit 2 an eine Getriebeeingangsdrehzahl n_Getriebe des Getriebes 6 dient. Dem Drehzahlanpassungsblock 11 wird eine aktuelle Drehzahl n_Motor der Antriebseinheit 2 und die Getriebeeingangsdrehzahl n_Getriebe als Eingangsgrößen zugeführt.
Eine zweite Antriebsmomentkomponente M₂ wird von einem Schubeinkuppelfunktionsblock 13 bereitgestellt, dem ein Verzögerungsmoment VM bereitgestellt wird. Der Schubeinkuppelfunktionsblock 13 gibt der Kupplung 5 das Kupplungsmoment M_Kupplung vor, das einem Moment entspricht, das von der Kupplung 5 übertragen werden soll. Das Kupplungsmoment M_Kupplung kann zwischen 0 Nm und dem Differenzmoment zwischen den von den Rädern 4 aufgenommenen Drehmoment und dem von der Antriebseinheit 2 bereitgestellten Antriebsmoment liegen. Das Kupplungsmoment M_Kupplung kann als Momentengröße oder in Form einer Stellgröße für die Kupplung 5 angegeben werden, um einen bestimmten Schlupf oder ein Öffnen oder Schließen der Kupplung 5 vorzugeben.
Die Summe aus der ersten und zweiten Antriebsmomentenkomponente M₁, M₂ stellt das Soll-Antriebsmoment M_Soll dar. Das Soll-Antriebsmoment M_Soll dient als Stellgröße für die Antriebseinheit 2 und wird dort in den Drehmomenten-stellenden Komponenten, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, einem Hybridantriebssystem aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb, einem reinen Elektroantrieb und dergleichen gegebenenfalls unter Berücksichtigung von weiteren drehmomentenaufnehmenden Verbrauchern umgesetzt.
In der zweiten Antriebsmomentenkomponente M₂ wird das von der Kupplung momentan übertragene Kupplungsmoment M_Kupplung berücksichtigt (bzw. das Verzögerungsmoment VM, da M_I herausgerechnet wird). Insbesondere wird der zeitliche Verlauf der zweiten Antriebsmomentenkomponente M₂ so geformt, dass diese zwischen 0 Nm und VM gemäß einem vorbestimmten Verlauf des Schlupfes der Kupplung 5 angelegt wird. Der Verlauf der zweiten Antriebsmomentenkomponente M₂(t) wird zeitlich vorgegeben, so dass das Schließen der Kupplung 5 entsprechend bestimmt ist. Insbesondere entspricht M₂(t) = VM(t) – M_Motor – M_I oder M₂(t) = –M_Kupplung – M_Motor.
In 3 ist eine detailliertere schematische Funktionsdarstellung der Funktion zu einer möglichen Realisierung des Schubeinkuppelvorgangs dargestellt.
Man erkennt für den Drehzahlanpassungsblock 11 eine Reglerstruktur, die mit einem Gradienten einer in einem ersten Subtraktionsglied 111 ermittelten Differenzdrehzahl n_Diff aus der Getriebeeingangsdrehzahl n_Getriebe und der aktuellen Drehzahl n_Motor der Antriebseinheit 2 als Führungsgröße arbeitet. Der Differenzdrehzahl-Gradient dn_Diff/dt wird in einem Gradientenblock 112 als zeitliche Ableitung d(n_Motor – n_Getriebe)/dt der Differenzdrehzahl n_Diff kontinuierlich ermittelt.
Die in dem ersten Subtraktionsglied 111 ermittelte Differenzdrehzahl n_Diff wird weiterhin einem Kennlinienblock 113 zugeführt, der einen Soll-Differenzdrehzahl-Gradienten dn_Diffsoll/dt der Differenzdrehzahl n_Diff gemäß einer Soll-Differenzdrehzahl-Gradientenfunktion bereitstellt. Der Soll-Differenzdrehzahl-Gradient dn_Diffsoll/dt wird von dem Differenzdrehzahlgradienten dn_Diff /dt in einem zweiten Subtraktionsblock 114 subtrahiert, um eine Regeldifferenzgröße RD zu erhalten und diese einem P-Regelungsblock 115 zuzuführen. Ein resultierendes P-Regelmoment M_P wird einem Additionsblock 117 zugeführt.
Weiterhin wird die Regeldifferenz RD einem I-Regelungsblock 116 zugeführt. Ein resultierendes I-Regelmoment M_I wird dem Additionsblock 117 zugeführt.
Weiterhin wird dem Additionsblock 117 ein erwartetes Trägheitsmoment M_Trägheit als in einem Produktglied 118 gebildetes Produkt aus dem Soll-Differenzdrehzahl-Gradienten und einem Massenträgheitsmoment J_Motor als Trägheitsmomentenkompensation hinzuaddiert.
Der Ausgang des Additionsblocks 117 stellt die erste Antriebsmomentenkomponente M1 an das Summationsglied 12 bereit.
Dem Schubeinkuppelfunktionsblock 13 wird das gewünschte Verzögerungsmoment VM zugeführt. Das Verzögerungsmoment VM kann dem Motorschleppmoment entsprechen, wenn der Schub-Einkuppelvorgang als Motorbremse wirken soll, so dass als das Verzögerungsmoment VM das Schleppmoment der Antriebseinheit 2 als Verzögerungsmoment verwendet wird. Soll das Einkuppeln durchgeführt werden, so dass es vom Fahrer nicht wahrgenommen wird, also keinen Verzögerungseinfluss auf das Kraftfahrzeug haben soll, so wird als Verzögerungsmoment VM ein Nullmoment vorgegeben und die Regelung ausschließlich von dem Drehzahlanpassungsblock 11 übernommen. Die zweite Antriebsmomentenkomponente M₂ steuert dann nur das Schleppmoment der Antriebseinheit 2 bei.
Weiterhin kann ein stufenloser Verzögerungswunsch zwischen 0 Nm und einem minimalen Verzögerungsmoment (als negatives Antriebsmoment) vorgegeben werden, der sich z.B. aus einem Einpedalkonzept ergeben könnte. Dabei hat ein segelfähiges Kraftfahrzeug ein Fahrpedal, bei dem ein Stellbereich des Fahrpedals vorgesehen ist, den man ausgehend von einer Stellung des Fahrpedals, bei dem ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs eingenommen wird, durch ein weiteres Zurücknehmen der Betätigung des Fahrpedals erreichen kann.
Dies könnte ein Schubeinkuppeln als Vorgang zum Schließen des Antriebsstrangs bewirken, wenn das in eine Betätigung des Fahrpedals, das sich in einer Stellung befindet, bei der das Kraftfahrzeug im Segelbetrieb rollt, weiter zurückgenommen wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Verzögerungsmoment zwischen 0 Nm und einem maximal von der Antriebseinheit 2 bereitstellbaren Verzögerungsmoment (minimales negatives Antriebsmoment) vorzugeben. Das relevante Verzögerungsmoment VM wird als negativer Wert bereitgestellt.
Die zweite Antriebsmomentenkomponente M₂ erhält man in einem dritten Subtraktionsblock 131, in dem ein aktuelles I-Regelmoment M_I (negativ) von dem Verzögerungsmoment VM subtrahiert wird, da dieses stets mit überwunden werden muss.
Das Kupplungsmoment M_Kupplung erhält man in einem vierten Subtraktionsblock 132, indem von dem I-Regelmoment M_I aus dem I-Regelungsblock 116 das Verzögerungsmoment VM subtrahiert wird.
Durch die Drehzahlgradientenregelung kann mithilfe des Kennlinienblocks 113 der Verlauf des Schlupfabbaus hinsichtlich Verschleiß oder Dynamik eingestellt werden, ohne dass dies Auswirkungen auf den Fahrer hat. Für den Schubeinkuppelvorgang wird die Kupplung 5 so gestellt, dass diese den zusätzlich mit dem I-Regelmoment beaufschlagten Verzögerungswunsch VM des Fahrers überträgt. Da das I-Regelmoment M_I sich langsam verändert kann es von der Kupplung 6 berücksichtigt werden, während das P-Regelmoment sich schnell verändert und daher nicht von der Kupplung übertragen werden sollte. Zum Ende des Schubeinkuppelvorgangs, d.h. nach dem Abbau des Schlupfes, wird nur noch der Verzögerungswunsch VM durch die Antriebseinheit 2 umgesetzt, da die Kupplung (und damit auch der I-Regelmoment M_I) aufgrund synchronisierter Drehzahlen keinen Einfluss mehr haben. Dies hat zur Folge, dass der Schubeinkuppelvorgang sehr komfortabel und an den Fahrerwunsch, d.h. das gewünschte Verzögerungsmoment, angepasst stattfindet. Weiterhin können Drehmomenten-stellende Komponenten der Antriebseinheit 2 in beliebiger Weise verwendet werden.
In 5 sind die zeitlichen Momentenverläufe des Motormoments M_Motor, des Kupplungsmoments M_Kupplung, des Soll-Antriebsmoments M_Soll, des Verzögerungsmoments VM, des I-Regelmoment M_I, der Verläufe der Motordrehzahl n_Motor und der Getriebeeingangsdrehzahl n_Getriebe und des Verlaufs des Drehzahldifferenz-Gradienten n_DiffGrad in einem Diagramm dargestellt.
In 4 ist als weitere Ausführungsform dargestellt, bei der das Antriebssystem 1 eine Antriebseinheit 2 aufweist, die nicht jedes Verzögerungsmoment zwischen 0 Nm und einem minimalen Verzögerungsmoment VM stellen kann. Dies ist beispielsweise bei Ottomotoren als Verbrennungsmotoren der Fall, die anders als Dieselmotoren einen Totbereich bei Verzögerungsmomenten aufweisen, da diese entweder nur im Schubbetrieb (mit VM) oder im Leerlauf (mit 0 Nm) betrieben werden können. Dagegen kann bei Dieselmotor häufig jedes Verzögerungsmoment zwischen 0 Nm und dem minimalen Verzögerungsmoment (VM) durch einfache Reduzierung der Kraftstoffmenge eingestellt werden.
Die Ausführungsform der 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 3 dadurch, dass ein Anpassungsblock 14 vorgesehen ist, der das Soll-Antriebsmoment M_Soll erhält und dahingehend überprüft, ob dieses durch die Antriebseinheit 2 stellbar ist. Wird festgestellt, dass das Soll-Antriebsmoment M_Soll nicht durch die Antriebseinheit 2 gestellt werden kann, weil es sich z.B. in einem Bereich nicht stellbarer Verzögerungsmomente befindet, so wird stattdessen das größte noch stellbare Soll-Antriebsmoment M_Soll als angepasstes Soll-Antriebsmoment M_Soll‘ an die Antriebseinheit 2 kommuniziert und die Differenz zwischen dem nun gestellten angepassten Sollantriebsmoment M_Soll‘ und dem geforderten Sollantriebsmoment M_Soll dem vierten Subtraktionsblock 132 als additive Komponente zugeführt, um auf das I-Regelmoment M_I und das Verzögerungsmoment VM hinzuaddiert zu werden. Auf diese Weise kann die Schubeinkuppelfunktion auch mit Antriebseinheiten 2 verwendet werden, bei denen nicht stellbare Bereiche von negativen Antriebsmomenten vorliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10040657 A1 [0004]
DE 102013215101 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1) mit einer Kupplung (5) und einer Antriebseinheit (2) zum Durchführen eines Schubeinkuppelvorgangs, wobei bei dem Schubeinkuppelvorgang ein automatisches Einkuppeln einer Kupplung (5) bei Vorgabe eines Verzögerungsmoments (VM) durchgeführt wird, das nach dem Einkuppeln von einer Antriebseinheit (2) bereitgestellt wird, die alle drehmomentenstellende Komponenten beinhaltet, mit folgenden Schritten: – Schließen der Kupplung (5) gemäß einem zeitlichen Verlauf eines von der Kupplung (5) übertragenen Kupplungsmoments (M_Kupplung); – Ansteuern der Antriebseinheit (2), so dass diese ein Antriebsmoment auf einem Antriebsstrang (3) bereitstellt, das während des Einkuppelns größer wird als das vorgegebene Verzögerungsmoment (VM).
Verfahren nach Anspruch 1, mit weiteren Schritten: – Ansteuern der Antriebseinheit (2) gemäß einem Soll-Antriebsmoment (M_Soll), wobei das Soll-Antriebsmoment (M_Soll) von einer ersten und einer zweiten Antriebsmomentenkomponente (M₁, M₂) abhängt; – Bereitstellen der ersten Antriebsmomentenkomponente als Stellgröße einer Drehzahlregelung, um eine Drehzahl (n_Motor) der Antriebseinheit (2) auf eine Getriebeeingangsdrehzahl (n_Getriebe) zu regeln; – Bereitstellen der zweiten Antriebsmomentenkomponente (M₂) abhängig von einem Unterschied zwischen einem benötigten Schleppmoment der Antriebseinheit (2) und dem vorgegebenen Verzögerungsmoment (VM).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Antriebsmomentenkomponente (M₂) Null wird, wenn das vorgegebene Verzögerungsmoment (VM) dem Schleppmoment der Antriebseinheit (2) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Kupplung (5) gemäß einem vorgegebenen Kupplungsmoment (M_Kupplung) geschlossen wird, dessen Verlauf von dem vorgegebenen Verzögerungsmoment (VM) und einem I-Regelmoment (M_I) als Integralanteil der Drehzahlregelung abhängt, insbesondere von der Summe des I-Regelmoments (M_I) und des Verzögerungsmoments (VM) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Drehzahlregelung basierend auf einem Differenzdrehzahlgradienten (n_DiffGrad) als Führungsgröße durchgeführt wird, wobei insbesondere ein Soll-Differenzdrehzahlgradienten gemäß einer vorgegebenen Soll-Differenzdrehzahl-Gradientenfunktion aus einer Differenzdrehzahl zwischen der aktuellen Drehzahl (n_Motor) und der Getriebeeingangsdrehzahl (n_Getriebe) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei bei Vorgabe eines nicht stellbaren Verzögerungsmoments (VM) das Soll-Antriebsmoment (M_Soll) als ein angepasstes Soll-Antriebsmoment (M_Soll) auf ein stellbares Verzögerungsmoment (VM) begrenzt, insbesondere erhöht wird, wobei das Kupplungsmoment (M_Kupplung) mit einem Unterschied zwischen dem Soll-Antriebsmoment (M_Soll) und dem angepassten Soll-Antriebsmoment (M_Soll‘) beaufschlagt, insbesondere erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verzögerungsmoment (VM) einem maximalen Motorschleppmoment, einem Nullmoment oder einem variablen vom Fahrer vorgegebenen Verzögerungsmoment (VM) entspricht.
Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebssystems (1) mit einer Kupplung (5) und einer Antriebseinheit (2) zum Durchführen eines Schubeinkuppelvorgangs, wobei bei dem Schubeinkuppelvorgang ein automatisches Einkuppeln einer Kupplung (5) bei Vorgabe eines Verzögerungsmoments (VM) durchgeführt wird, das nach dem Einkuppeln von einer Antriebseinheit (2) bereitgestellt wird, die alle drehmomentenstellende Komponenten beinhaltet, mit folgenden Schritten: – Schließen der Kupplung (5) gemäß einem zeitlichen Verlauf eines von der Kupplung übertragenen Kupplungsmoments (M_Kupplung); – Ansteuern der Antriebseinheit, so dass diese ein Antriebsmoment auf einem Antriebsstrang bereitstellt, das während des Einkuppelns größer wird als das vorgegebene Verzögerungsmoment.
Antriebssystem (1), umfassend: – eine Antriebseinheit (2), die über einen Triebstrang mit angetriebenen Rädern verbunden ist, wobei der Triebstrang eine Kupplung (5) enthält; – eine Vorrichtung nach Anspruch 8.
Antriebssystem (1) nach Anspruch 9, wobei die Antriebseinheit (2) einen oder mehrere Momentensteller, insbesondere einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektroantrieb, aufweist.
Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.