DE102016115534A1 - Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zumindest zeitweise in einem Kriechmodus mit schlupfender Kupplung betrieben wird, bei dem eine Abtriebsdrehzahl (n2) auf der Kupplungsabtriebsseite bei schlupfender Kupplung unterschiedlich zu einer Antriebsdrehzahl (n1) auf der Kupplungsantriebsseite, und wobei – wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen definierten Schwellwert überschreitet – das Kupplungsschlupfmoment (trq) zumindest zeitweise verändert wird. Um den Fahrkomfort zu erhöhen, ist vorgesehen, dass ein Regler zur Einstellung einer Soll-Schlupfdrehzahl aktiv geschaltet wird, wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) eine Synchrondrehzahl (ns) der Kupplung erreicht oder überschreitet, wobei die Kupplung auch beim Übertragen negativer Motormomente schlupft und der Übergang von negativem Motormoment zu positivem Motormoment bei minimal übertragenem Kupplungsmoment (trq0) erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zumindest zeitweise in einem Kriechmodus mit schlupfender Kupplung betrieben wird, bei dem eine Abtriebsdrehzahl auf der Kupplungsabtriebsseite bei schlupfender Kupplung unterschiedlich zu einer Antriebsdrehzahl auf der Kupplungsantriebsseite ist, und wobei – wenn die Abtriebsdrehzahl oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen definierten Schwellwert überschreitet – das Kupplungsmoment zumindest zeitweise verändert wird.
  • Während eines Kriechmodus kann es insbesondere bei abschüssiger Straße dazu kommen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die definierte Zielgeschwindigkeit für Kriechen, typischerweise liegt die Zielgeschwindigkeit für Kriechen unter der Geschwindigkeit bei welcher die Kupplung synchronisiert wäre, überschreitet. Dieses Überschreiten der Zielkriechgeschwindigkeit ist nicht erwünscht, wodurch Gegenmaßnahmen ergriffen werden müssen. Die erste Gegenmaßnahme ist bei dieser Erfindung gleich dem Stand der Technik – bei Überschreiten der Zielkriechgeschwindigkeit wird das Kupplungsmoment reduziert (eventuell bis auf 0) um das Fahrzeug nicht weiter aktiv zu beschleunigen. Erreicht die Abtriebsdrehzahl der Kupplung in diesem Zustand aufgrund des Gefälles trotzdem eine Drehzahl nahe der Antriebsdrehzahl, wird dies typischerweise als "Run Away" bezeichnet und die Art der Gegenmaßnahme ändert sich.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Kupplung zu schließen, wenn ein "Run Away" des Fahrzeuges erkannt wird, um eine Motorbremswirkung zu erzielen und den Ausstieg aus der Kriechfunktion hin zu einem Fahrmodus mit geschlossener Kupplung vorzubereiten.
  • Typischerweise schließt die Kupplung nahe der synchronen Drehzahl und so kann es vorkommen, dass die Motordrehzahl über der Abtriebsdrehzahl rückgerechnet auf die Eingangswelle liegt, wenn die Kupplung schließt. Ist dies der Fall, so wird Moment vom Motor zu den Antriebsrädern übertragen, wobei die Leerlaufdrehzahlregelung des Motors dieses Moment liefert. Dies ist jedoch unerwünscht, da dies bedeutet, dass das Fahrzeug durch dieses zusätzliche Moment beschleunigt wird. Sobald die Abtriebsdrehzahl rückgerechnet auf den Eingangsschaft die Leerlaufdrehzahl des Motors überschreitet, reduziert der Leerlaufregler des Motors das Moment auf ein negatives Moment an der Kupplungseingangsseite, welches auf die Räder übertragen wird. Dies ist die zweite Gegenmaßnahme gegen die Fahrzeugbeschleunigung und so wird versucht das Fahrzeug durch die Motorbremswirkung zu verlangsamen.
  • Wenn die Kupplung geschlossen ist und sich das Vorzeichen der Drehmomentenanforderung von einem positiven Motormoment zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl zu einem negativen Moment zum Verringern der Leerlaufdrehzahl ändert, so ist dieser Lastwechsel im Fahrverhalten, abhängig von der Leerlaufreglerabstimmung, als Ruck bemerkbar. Ändert sich nach diesem Ereignis das Gefälle wieder und wird eventuell sogar zu einer leichten Steigung, ist die tatsächlich erreichte Geschwindigkeit während des Kriechens ungleich der Ziel-Kriechgeschwindigkeit, weil die Kupplung in diesem Fall bereits geschlossen und der Kriechzustand verlassen wurde. Die Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht dann der Leerlaufdrehzahl des Motors auf welche dieser einregelt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und den Fahrkomfort zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Regler zur Einstellung einer Soll-Schlupfdrehzahl aktiv geschaltet wird, wenn die Abtriebsdrehzahl eine Synchrondrehzahl der Kupplung erreicht oder überschreitet, wobei die Kupplung auch beim Übertragen negativer Motormomente schlupft und der Übergang von negativem Motormoment zu positivem Motormoment bei minimal übertragenem Kupplungsmoment erfolgt.
  • Durch Messung der Abtriebsdrehzahl auf der Kupplungsabtriebsseite oder der Fahrzeuggeschwindigkeit wird festgestellt, ob ein Sollwert für die Abtriebsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit im Kriechmodus überschritten wird. Ein Erhöhen der Abtriebsdrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit kann beispielsweise durch eine abschüssige Fahrbahn oder andere auf das Fahrzeug einwirkende äußere Einflüsse erfolgen.
  • Genau wie im Stand der Technik wird als erste Gegenmaßnahme das Kupplungsmoment verringert um das Fahrzeug nicht weiter zu beschleunigen. Zur Verringerung des Kupplungsmomentes wird der Kupplungsdruck reduziert, die Kupplung also geöffnet.
  • Durch die Verringerung des Kupplungsmomentes wird das von der Antriebsmaschine an die Antriebsräder des Fahrzeuges übertragene Antriebsmoment reduziert.
  • Wenn die Abtriebsdrehzahl und somit die Fahrzeuggeschwindigkeit nun trotz des auf den Minimalwert verringerten Kupplungsmoments (eventuell 0) weiter zunimmt, bleibt die Kupplung in diesem Zustand, bis die Abtriebsdrehzahl der Synchrondrehzahl bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit der Synchronfahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Die Synchrondrehzahl ist jene Drehzahl auf der Abtriebsseite der Kupplung, welche gleich der Drehzahl auf der Eintriebsseite der Kupplung ist und wodurch ein momentenfreies Einkuppeln ermöglicht wird. Analoges gilt für die Synchronfahrzeuggeschwindigkeit.
  • Als zweite Gegenmaßnahme wird bei Erreichen der Synchrondrehzahl der Kupplung, bzw. bei Überschreiten der Synchrondrehzahl plus Offset, was bei minimalem Kupplungsmoment erfolgt, ein Regler aktiv geschalten, welcher eine Soll-Schlupfdrehzahl einstellen soll. Diese Soll-Schlupfdrehzahl ist so definiert, dass die Drehzahl der Kupplungseingangsseite, also die Motordrehzahl, geringer ist als die Drehzahl der Kupplungsabtriebsseite proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit – dies wird als negativer Schlupf bezeichnet. Da dieser Schlupf bei Erreichen der Synchrondrehzahl noch nicht erreicht ist, hält der Regler die Kupplung auf dem minimal möglichen Kupplungsmoment. Ein besonders hoher Fahrkomfort wird dadurch erreicht, dass die Kupplung auch beim Übertragen negativer Motormomente schlupft und der Übergang von negativem Motormoment zu positivem Motormoment immer bei minimal übertragenem Kupplungsmoment erfolgt.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Soll-Schlupfdrehzahl mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, denn dadurch kommt es, falls es nicht möglich ist das Fahrzeug durch das negative Motormoment zu verlangsamen, zu einem sanften Einkuppeln und somit zu einem sanften Übergang zum normalen Fahrbetrieb. Reicht das Kupplungsmoment, welches der Regler einstellt, für eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das negative Motormoment aus, so wird das Kupplungsmoment durch den Regler wieder reduziert und es kommt zu einem Durchgang der Synchrondrehzahl mit minimalem Kupplungsmoment. Erst wenn die Abtriebsdrehzahl bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit auf bzw. unter die definierte Zielkriechgeschwindigkeit sinkt, erhöht sich das Kupplungsmoment wieder und der reguläre Kriechregler versucht auf diese Geschwindigkeit einzuregeln.
  • Reicht das negative Kupplungsmoment zur Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit jedoch nicht aus, dann wird die Abtriebsdrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zunehmen. In diesem Fall erhöht der Regler typischerweise das Kupplungsmoment, um die Soll-Schlupfdrehzahl einzustellen. Die Begrenzung des maximalen über die Kupplung übertragenen Bremsmoments ist durch das maximal mögliche negative Moment des Motors gegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Drehzahlverlauf; und
  • 2 einen Drehmomentverlauf des Antriebsstranges des Fahrzeuges bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist die Drehzahl n über der Zeit t aufgetragen, wobei mit n1L die Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine, mit n1 die aktuelle Drehzahl der Antriebsmaschine und mit n2 die Abtriebsdrehzahl auf der Abtriebsseite der Kupplung, bezeichnet sind. Weiters sind ein erster Grenzwert nG1 für den Beginn der Run Away-Funktion und ein zweiter Grenzwert nG2 für endende Run Away-Funktion eingezeichnet. Der Anfang der Run Away Funktion ist mit RA1, das Ende der Run Away-Funktion mit RA2 bezeichnet.
  • 2 zeigt den Verlauf des Kupplungsmomentes trq während des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Funktion Kriechen versucht generell einen Zielwert n2z für die Abtriebsdrehzahl n2 während des Kriechmodus zu erreichen, welche unter der der Leerlaufdrehzahl n1L entsprechenden Synchrondrehzahl ns liegt.
  • Während eines Kriechmodus kann es insbesondere bei abschüssiger Straße dazu kommen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt und die Abtriebsdrehzahl n2 die Zieldrehzahl n2z bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit die Zielkriechgeschwindigkeit überschreitet.
  • Wenn die Abtriebsdrehzahl n2 den definierten Zielwert n2z für die Abtriebsdrehzahl überschreitet und sich der Synchrondrehzahl ns nähert, so wird im Schritt A das Kupplungsmoment trq verringert. Damit soll erreicht werden, dass das Fahrzeug nicht weiter durch die Antriebsmaschine beschleunigt wird. Wird dennoch die Synchrondrehzahl ns erreicht (in den Fig. mit B bezeichnet), so ist das angeforderte Kupplungsmoment, welches der Regler einstellt, spätestens zu diesem Zeitpunkt auf einem minimalen Wert (trq0) – siehe Phase C.
  • Sobald die Abtriebsdrehzahl n2 den ersten Grenzwert nG1 erreicht, welcher über der Synchrondrehzahl ns liegt, wird "RunAway" erkannt und das Kupplungsmoment geregelt, um die Kupplung auf einem definierten negativen Schlupf zu halten, wobei die Antriebsdrehzahl n1 der Antriebsmaschine kleiner ist als die Abtriebsdrehzahl n2. Somit wird in der in den 1 und 2 mit D bezeichneten Phase Drehmoment von den Antriebsrädern des Fahrzeugs an die Antriebsmaschine übertragen. Die Antriebsmaschine konsumiert Drehmoment, wodurch versucht wird, das Fahrzeug zu verzögern. Durch diese Methode wird der Vorzeichenwechsel der Leerlaufregelung des Motors für die Fahrzeuginsassen nicht spürbar, da zum Zeitpunkt, an welchem sich der Kraftfluss umkehrt, kein nennenswertes Drehmoment über die Kupplung übertragen wird.
  • Wird durch das Bremsmoment der Antriebsmaschine das Fahrzeug ausreichend verzögert bzw. ändert sich danach der Fahrbahngradient, so wird das Verfahren zur Unterbindung des "Run Away" beendet, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 unterhalb eines zweiten Grenzwertes nG2 fällt, welches über der Leerlaufdrehzahl n1L der Antriebsmaschine liegt.
  • Wenn das Bremsmoment der Antriebsmaschine während der Regelung auf negativen Schlupf der Kupplung nicht ausreicht, um das Fahrzeug zu verzögern und die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter ansteigt, so wird der Zielschlupf trqz an der Kupplung mit ansteigender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert. An einem parametrierbaren Schwellwert wird der Zielschlupf auf 0 verringert, wodurch die Kupplung durch die Regelung völlig geschlossen wird. Anschließend wird der Kriechmodus verlassen und ein Fahrmodus mit vollständig geschlossener Kupplung aktiviert.
  • In dem in den 1 und 2 gezeigten Fall ist das Bremsmoment der Antriebsmaschine ausreichend, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern und der Kriechmodus wird nicht beendet. Zuerst steigt in Phase A die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 über den Zielwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2z an, das Kupplungsmoment wird durch die Regelung auf die Zieldrehzahl n2z spätestens bei Erreichen der Synchrondrehzahl ns auf ein minimales Drehmoment trq0 (welches nicht unbedingt bei 0 Nm liegen muss) reduziert. Anschließend steigt in Phase C die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 über die Synchronfahrzeuggeschwindigkeit bzw. Synchrondrehzahl ns, die Kupplung bleibt aber geöffnet. Sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 den ersten Grenzwert nG1 überschreitet, wird die Funktionalität des Abbremsens des Antriebsstranges durch die Antriebsmaschine aktiviert und versucht die Kupplung auf einen negativen Schlupf zu regeln. Dafür wird der Kupplungsdruck allmählich erhöht, wodurch mehr Drehmoment zur Antriebsmaschine übertragen wird und deren Drehzahl n1 ansteigt, sodass der geforderte Schlupf erreicht werden kann. Anschließend sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 und die Antriebsmaschine erreicht seine Leerlaufdrehzahl n1L (Phase D). Die Kupplung wird durch die Regelung nun wieder geöffnet, damit sie beim Durchgang der Abtriebsdrehzahl n2 durch n1L (Leerlaufdrehzahl) geöffnet ist bzw. nur ein minimales Moment trq0 überträgt (Phase E). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Abtriebsdrehzahl n2 unter den zweiten Grenzwert nG2 fällt, wird die Funktionalität des Abbremsens des Antriebsstranges durch die Antriebsmaschine beendet und der Kriechmodus wird fortgesetzt (Phase F). Im Kriechmodus wird versucht, die Zielkriechgeschwindigkeit bzw. Zieldrehzahl n2z zu halten.
  • Kein Ruck ist spürbar, wenn sich das Vorzeichen der Drehmomentenregelung der Antriebsmaschine verändert, da zu diesem Zeitpunkt kein bzw. nur ein minimales Drehmoment über die Kupplung übertragen wird.
  • Die Funktionalität des Abbremsens des Antriebsstranges durch die Antriebsmaschine wird erst aktiviert, nachdem die Synchrondrehzahl ns überschritten wurde, daher ist die Kupplung zu diesem Zeitpunkt geöffnet. Durch das Erhöhen des Drehmoments der Kupplung erst nach Überschreiten der Synchrondrehzahl ns, wird kein Drehmoment von der Antriebsmaschine an die Räder geliefert. In diesem Fall wird die Kupplung erst später als in herkömmlichen Kriech-Funktionalitäten geschlossen und zuvor über einen gewissen Geschwindigkeitsbereich auf negativen Schlupf geregelt betrieben. Der Vorteil gegenüber Funktionen des Standes der Technik ist, dass aber kein Drehmoment durch das Schließen der Kupplung bei n2 nahe n1L von der Antriebsmaschine zu den Rädern übertragen wird.
  • Aufgrund der Regelung auf einen negativen Schlupf an der Kupplung bleibt diese schlupfend, bis entweder der Zielschlupf auf 0 reduziert wird (hohe Fahrzeuggeschwindigkeit, Verlassen des Kriechmodus) oder die Funktionalität des Abbremsens des Antriebsstranges durch die Antriebsmaschine verlassen wird und der Kriechmodus mit der Regelung auf die Zielkriechgeschwindigkeit fortgesetzt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Antriebsstränge mit automatisierten Getrieben mit Anfahrkupplung, welche einen Kriechmodus aufweisen.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug zumindest zeitweise in einem Kriechmodus mit schlupfender Kupplung betrieben wird, bei dem eine Abtriebsdrehzahl (n2) auf der Kupplungsabtriebsseite bei schlupfender Kupplung unterschiedlich zu einer Antriebsdrehzahl (n1) auf der Kupplungsantriebsseite, und wobei – wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) oder die Fahrzeuggeschwindigkeit einen definierten Schwellwert überschreitet – das Kupplungsschlupfmoment (trq) zumindest zeitweise verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler zur Einstellung einer Soll-Schlupfdrehzahl aktiv geschaltet wird, wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) eine Synchrondrehzahl (ns) der Kupplung erreicht oder überschreitet, wobei die Kupplung auch beim Übertragen negativer Motormomente schlupft und der Übergang von negativem Motormoment zu positivem Motormoment in beide Richtungen bei minimal übertragenem Kupplungsmoment (trq0) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Schlupfdrehzahl mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Schlupfdrehzahl so gewählt wird, dass die Kupplungsabtriebsseite eine höhere Drehzahl aufweist als die Kupplungsantriebsseite.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit a absinkt – der Betrag des Kupplungsmomentes (trq) verringert wird, wobei vorzugsweise das Kupplungsmoment (trq) bei Durchgang der Synchrondrehzahl (ns) minimal wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn die Abtriebsdrehzahl (n2) bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit auf bzw. unter die definierte Zieldrehzahl (n2z) bzw. Zielkriechgeschwindigkeit sinkt – der Betrag des Kupplungsmoments (trq) erhöht wird, wobei vorzugsweise mittels des Reglers die Abtriebsdrehzahl (n2) bzw. die Fahrgeschwindigkeit auf die Zieldrehzahl (n2z) bzw. Zielkriechgeschwindigkeit eingeregelt wird.
DE102016115534.9A 2015-09-01 2016-08-22 Verfahren zum Betreiben eines über eine Antriebsmaschine und einem Antriebsstrang mit zumindest einer Kupplung betreibbaren Fahrzeuges Withdrawn DE102016115534A1 (de)

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