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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein Steuergerät zum Ausführen eines derartigen Verfahrens.
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Aus dem Stand der Technik sind Kupplungen bekannt, die in Fahrzeugen eingesetzt werden. Solche Kupplungen dienen zum Unterbrechen oder Herstellen einer Verbindung zwischen Motor und Getriebe, über die Drehmoment übertragbar ist. Soll ein Gang des Getriebes gewechselt werden, so ist die Kupplung auszurücken, der Gang zu wechseln und die Kupplung anschließend einzurücken. Wird der Einrückvorgang jedoch zu schnell ausgeführt, so ergibt sich ein plötzlicher Ausgleich der Drehzahl des Motors und der Drehzahl des Getriebes, was sich innerhalb des Fahrzeugs mit einem Schaltruck bemerkbar macht. Ein solcher Ruck ist für die Insassen des Fahrzeugs unkomfortabel und daher zu vermeiden.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, Schaltunterstützungsassistenten einzusetzen, durch die das Auftreten des besagten Schaltrucks verhindert werden soll. Dazu wird die Drehzahl des Motors auf die Drehzahl des Getriebes geregelt, sobald ein neuer Gang eingelegt ist. Die Drehzahl des Motors wird daher möglichst an die Drehzahl des Getriebes angepasst, bevor die Kupplung durch Loslassen eines Kupplungspedals einrückt. Dies sorgt jedoch nicht für eine zufriedenstellende Reduktion des besagten Schaltrucks in allen Fahrsituationen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung erlaubt vorteilhafterweise das Auftreten eines Schaltrucks in allen Fahrsituationen zu vermeiden. Außerdem stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein sicheres und zuverlässiges Übertragen von Drehmoment durch die Kupplung sicher, sodass alle Fahrerwünsche trotz der Vermeidung des Schaltrucks ausgeführt werden können. Somit ist einerseits der Komfort innerhalb des Fahrzeugs erhöht, andererseits ist insbesondere auch ein Beschleunigungswunsch des Fahrers des Fahrzeugs unmittelbar umsetzbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu zum Ansteuern einer Kupplung ausgelegt, die zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe anordenbar ist, um eine Übertragung von Rotationsenergie wahlweise zu ermöglichen oder zu verhindern. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, die insbesondere in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden: Zunächst erfolgt ein Erkennen, dass die Kupplung ausgerückt wurde. Insbesondere kann dieser Schritt auch ein Ausrücken selbst der Kupplung umfassen, bevorzugt dann, wenn die Kupplung eine elektrisch ansteuerbare Kupplung, eine "Clutch-by-Wire" ist. Ist die Kupplung ausgerückt, so ist davon auszugehen, dass ein Gang des Getriebes gewechselt werden soll. Somit erfolgt als nächster Schritt ein Vorhersagen eines neuen Gangs, in den das Getriebe geschalten werden wird. Ist die Kupplung in einem Fahrzeug angebracht, so erfolgt das Vorhersagen insbesondere anhand einer Fahrdynamik des Fahrzeugs. Insbesondere lässt sich ein Wahrscheinlichkeitswert ermitteln, mit dem das Getriebe in einen nächsthöheren Gang oder einen nächstniedrigeren Gang geschaltet werden wird. Anhand dieses Wahrscheinlichkeitswertes ist der neue Gang vorhersagbar. Danach erfolgt ein Abschätzen einer Drehzahl des Getriebes mit eingelegtem vorhergesagtem neuem Gang. Befindet sich das Getriebe in einem Fahrzeug, so ist dies insbesondere anhand der Rotationsgeschwindigkeit der Räder des Fahrzeugs sowie der Übersetzung des vorhergesagten neuen Gangs ermittelbar. Somit ist die Drehzahl bekannt, die an der Kupplung auf der Seite des Getriebes anliegt. Anschließend erfolgt das Einstellen einer Drehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit der abgeschätzten Drehzahl des Getriebes. Insbesondere erfolgt ein, zumindest näherungsweises, Angleichen der Drehzahlen des Antriebsmotors und des Getriebes Somit sind vorteilhafterweise die jeweils an der Kupplung anliegenden Drehzahlen seitens des Antriebsmotors und seitens des Getriebes gleich oder annähernd gleich. Schließlich erfolgt als letzter Schritt ein Verzögern eines Einrückens der Kupplung zum Ausgleich der Drehzahlen des Antriebsmotors und des Getriebes. Durch das verzögerte Einrücken ist sichergestellt, dass vorhandene Abweichungen zwischen der Drehzahl des Getriebes und der Drehzahl des Antriebsmotors allmählich abgebaut werden, wobei durch einen Schlupf der Kupplung ein plötzliches Angleichen verhindert ist. Somit ist das Auftreten eines Schaltrucks verhindert, wobei gleichzeitig durch den vorhandenen Schlupf eine Drehmomentübertragung zwischen Antriebsmotor und Getriebe ermöglicht ist. Somit lassen sich insbesondere Beschleunigungswünsche eines Bedieners des Antriebsmotors umsetzen, wobei gleichzeitig der Komfort erhöht ist. Durch das verzögerte Einrücken findet außerdem ein kontrollierter Schließvorgang der Kupplung statt, wodurch eine Abnutzung der Kupplung über die gesamte Lebensdauer minimiert wird. Somit ist ein vorzeitiger Ausfall der Kupplung aufgrund von erhöhtem Verschleiß ausgeschlossen.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass im Schritt des Verzögerns das Motormoment an ein eingestelltes Schlupfmoment der Kupplung angepasst wird. Das Motormoment ist dabei dasjenige Drehmoment, welches seitens des Antriebsmotors im Falle einer Trockenkupplung an eine Schwungscheibe der Kupplung übertragen wird. Im eingerückten Zustand der Kupplung ist eine Kupplungsscheibe der Kupplung drehfest mit der Schwungscheibe verbunden und überträgt somit das Motormoment an das Getriebe. Das Motormoment wird z.B. durch Betätigen eines Gaspedals durch einen Fahrer vorgegeben. Der Fahrer wählt somit mittels des Gaspedals ein „Motormoment“ aus. Um einen möglichst ruckfreien Schaltvorgang zu ermöglichen kann das gewünschte Motormoment durch das Verfahren an das Drehmoment angepasst werden, welches im Schritt des Verzögerns in einem Schlupfzustand der Kupplung von der Kupplung übertragen werden soll. Auf diese Weise kann das Motormoment kurzfristig vom gewünschten Motormoment abweichen. Dadurch lässt sich vorteilhaft auch der Verschleiß der Kupplung verringern, da der Schlupfzustand nur kurz und mit wenig Drehmomentunterschied zwischen Getriebeseite und Motorseite besteht.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Verzögern derart ausgeführt wird, dass die Drehzahl des Antriebsmotors und des Getriebes asymptotisch angeglichen werden. Durch das asymptomatische Angleichen ist insbesondere ein Sprung in dem Drehzahlverlauf des Antriebsmotors und/oder des Getriebes verhindert, wodurch ein als unangenehm und unkomfortabel empfundener Schaltruck nicht auftreten kann. Somit ist ein Komfort erhöht.
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Nach dem Schritt des Erkennens wird vorteilhafterweise der folgende Schritt ausgeführt: Es erfolgt ein Halten der Drehzahl des Antriebsmotors auf einem vordefinierten Wert oberhalb der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors. So ist bei einer ausgerückten Kupplung die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht. Von diesem erhöhten Niveau aus lässt sich bevorzugt die Drehzahl des Antriebsmotors in einer kürzeren Zeitspanne an die Drehzahl des Getriebes mit dem vorhergesagten neuen Gang anpassen, als dies von der Leerlaufdrehzahl aus möglich wäre. Außerdem lässt sich aufgrund der erhöhten Drehzahl eine geforderte Beschleunigung schneller umsetzen. Somit ist sichergestellt, dass auch bei kurzen Schaltvorgängen ein sicheres und zuverlässiges Einstellen der Drehzahl des Antriebsmotors erfolgt.
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Nach dem Halten der Drehzahl des Antriebsmotors erfolgt vorteilhafterweise ein Verringern der Drehzahl des Antriebsmotors auf die Leerlaufdrehzahl, wenn die Drehzahl über eine vordefinierte Zeitspanne auf dem vordefinierten Wert gehalten wurde. So ist insbesondere der Fall möglich, dass die Kupplung nur ausgerückt werden soll, um einen Antrieb zu unterbrechen, nicht jedoch um zu schalten. Dies ist insbesondere in einem Fahrzeug dann sinnvoll, wenn das Fahrzeug selbstständig rollt und, um Kraftstoff zu sparen, der Antriebsmotor von den Rädern abgekoppelt werden soll. Um zu verhindern, dass in dieser Phase der Antriebsmotor auf einer Drehzahl mit dem vordefinierten Wert gehalten wird, die Drehzahl somit oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, wird die Drehzahl des Antriebsmotors nach der vordefinierten Zeitspanne wieder auf die Leerlaufdrehzahl gesenkt. Bei der vordefinierten Zeitspanne handelt es sich bevorzugt um eine solche Zeitspanne, die länger als ein üblicher Schaltvorgang ist. Insbesondere kann es sich bei der Zeitspanne um einen Wert zwischen 200 ms und 400 ms, vorteilhafterweise um 300 ms, handeln. Somit lässt sich Kraftstoff sparen, indem unnötig hohe Drehzahlen des Antriebsmotors vermieden werden. Das Einstellen der Drehzahl des Antriebsmotors auf die abgeschätzte Drehzahl des Getriebes nach dem Schaltvorgang erfolgt dann ausgehend von der Leerlaufdrehzahl.
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Das Verzögern erfolgt insbesondere mittels einer Strategie, wobei die Strategie aus einer Anzahl von vordefinierten Strategien ausgewählt wird. Das Auswählen basiert auf einer geforderten Leistung des Antriebsmotors und der Drehzahl des Antriebsmotors sowie der Drehzahl des Getriebes. So ist insbesondere zu unterscheiden, ob während oder nach dem Schaltvorgang von dem Bediener des Antriebsmotors, insbesondere von einem Fahrer des mit dem Antriebsmotor ausgerüsteten Fahrzeugs, eine Beschleunigung erwünscht wird. In diesem Fall ist zusätzlich zu dem Vermeiden des Schaltrucks eine Drehmomentübertragung wichtig, um dem Wunsch des Bedieners nach Beschleunigung nachzukommen. Wird hingegen keine solche Beschleunigung gefordert, so ist eine Drehmomentübertragung bei der Wahl der Strategie nachrangig.
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Bevorzugt weist eine vordefinierte Strategie ein stufenweises Einrücken der Kupplung auf. Das stufenweise Einrücken umfasst vorteilhafterweise das Einrücken der Kupplung auf ein erstes Niveau, wobei das erste Niveau eine Drehmomentübertragung über die Kupplung ermöglicht. Dabei ist insbesondere der Wert des maximalen Drehmoments, der in dem ersten Niveau über die Kupplung übertragbar ist, von der gewählten Strategie abhängig. Durch die Drehmomentübertragung ist ein Angleichen, insbesondere ein asymptotisches Angleichen, der Drehzahl des Antriebsmotors und der Drehzahl des Getriebes ermöglicht. Sobald sich die Drehzahlen von Getriebe und Antriebsmotor angeglichen haben, wird die Kupplung auf ein zweites Niveau eingerückt. Das zweite Niveau ermöglicht ein höheres Drehmoment zu übertragen, als das erste Niveau. In dem zweiten Niveau ist die Kupplung bevorzugt vollständig eingerückt.
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Soll zusätzlich zu dem Angleichen der Drehzahlen eine Drehmomentübertragung zum Beschleunigen erfolgen, so ist ein anderes erstes Niveau zu wählen als in dem Fall, in dem lediglich eine Angleichung der Drehzahlen erfolgen soll. Das andere erste Niveau muss dann einen höheren maximalen Wert des zu übertragenden Drehmoments ermöglichen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das stufenweise Einrücken ein Festhalten der Kupplung in einem Schlupfbereich umfasst, wobei nach dem Angleichen der Drehzahl des Antriebsmotors und der Drehzahl des Getriebes die Kupplung vollständig geschlossen wird. Somit lässt sich vorteilhafterweise ein Komfort während eines Schaltvorgangs erhöhen, indem ein Schaltruck vermieden ist, wobei gleichzeitig eine Drehmomentübertragung über die Kupplung zu Beschleunigungszwecken ermöglicht wird.
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Vorteilhafterweise umfasst eine vordefinierte Strategie das Anheben der Drehzahl des Antriebsmotors über die Drehzahl des Getriebes und das anschließende Einrücken der Kupplung. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass eine Beschleunigung gewünscht wird. Somit soll zusätzlich zu dem Verhindern des Schaltrucks ein Drehmoment zu Beschleunigungszwecken übertragen werden. Um dies zu ermöglichen, wird vor dem verzögerten Einrücken der Kupplung die Drehzahl des Antriebsmotors über die Drehzahl des Getriebes geregelt. Somit kann mit der erhöhten Drehzahl des Antriebsmotors die Drehzahl des Getriebes ebenfalls erhöht werden. Auf diese Weise lässt sich eine Beschleunigung realisieren. Werden die Kupplung sowie das Getriebe und der Antriebsmotor in einem Fahrzeug eingesetzt, so erfährt der Fahrer des Fahrzeugs neben einem erhöhten Komfort bei dem Schaltvorgang auch eine unmittelbare Beschleunigung, wodurch die Akzeptanz des erfindungsgemäßen Verfahrens als Assistenzverfahren innerhalb eines Fahrzeugs steigt.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichertem Programmcode. Der Programmcode dient zum Ausführen des zuvor beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Unter Computer ist insbesondere auch ein Steuergerät, vorteilhafterweise ein Steuergerät eines Fahrzeugs zu verstehen. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt erlaubt somit vorteilhafterweise ein Erhöhen eines Fahrkomforts während eines Schaltvorgangs sowie ein Verbessern einer Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs nach einem Schaltvorgang, wenn das Computerprogrammprodukt in einem Fahrzeug eingesetzt wird.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Ausführen des zuvor beschriebenen Verfahrens. Bevorzugt ist das Steuergerät in einem Fahrzeug einsetzbar und erlaubt somit in vorteilhafter Weise die Erhöhung eines Fahrkomforts sowie einer Beschleunigungsfähigkeit nach und/oder während eines Schaltvorgangs.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine schematische Abbildung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Abbildung eines Flussdiagramms des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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3 eine schematische Abbildung diverser Drehzahlverläufe sowie diverser Drehmomentverläufe während des Ausführens des Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Steuergerät 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Das Steuergerät 4 wirkt auf eine Kupplung 1 ein, wobei die Kupplung 1 zwischen einem Antriebsmotor 2 und einem Getriebe 3 angeordnet ist, um wahlweise eine Drehmomentübertragung zwischen Antriebsmotor 2 und Getriebe 3 zu ermöglichen oder zu verhindern. Die Kupplung 1 umfasst somit einen getriebeseitigen Teil und einen motorseitigen Teil, die jeweils fest mit dem Getriebe 3 oder dem Antriebsmotor 2 verbunden sind und wahlweise verbunden und getrennt werden können. Das Getriebe 3 ist mit Rädern 5 des Fahrzeugs verbunden, um das Fahrzeug über die Räder 5 anzutreiben.
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Bei der Kupplung 1 handelt es sich insbesondere um eine elektronisch betriebene Kupplung, die über ein Kupplungspedal von einem Fahrer des Fahrzeugs bedienbar ist. Insbesondere ist das Kupplungspedal eingerichtet, Steuerbefehle an das Steuergerät 4 zum Bedienen der Kupplung 1 abzugeben. Dem Steuergerät 1 ist vorteilhafterweise außerdem eine aktuelle Drehzahl des Getriebes 3 sowie eine aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors 2 bekannt.
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2 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Steuergerät 4, das in 1 gezeigt ist, ist vorteilhafterweise eingerichtet, die in 2 gezeigten Schritte, auszuführen. Die einzelnen Schritte des Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel werden nachfolgend erklärt:
Zunächst erfolgt ein Erkennen 100, dass die Kupplung 1 ausgerückt worden ist. Dies kann bei Kupplungssystemen, bei denen der Fahrer des Fahrzeugs unmittelbar auf die Kupplung 1 einwirkt, durch ein Überwachen des Zustands der Kupplung 1 geschehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in dem die Kupplung 1 eine elektronische Kupplung ist, erfolgt das Erkennen 100 durch das Ansteuern der Kupplung 1 durch das Steuergerät 4, wodurch die Kupplung 1 ausgerückt wird. Nach dem Schritt des Erkennens 100 folgt der Schritt des Haltens 200 der Drehzahl des Antriebsmotors 2 auf einem vordefinierten Wert oberhalb der Leerlaufdrehzahl. Aufgrund der erhöhten Drehzahl des Antriebsmotors 2 ist ein späteres Angleichen einer Drehzahl des Antriebsmotors 2 und Drehzahl des Getriebes 3 vereinfacht. Sollte die Drehzahl über einen vordefinierten Zeitraum, insbesondere über einen Zeitraum von 300 ms, auf dem erhöhten Wert gehalten werden, so wird der Schritt des Verringerns 300 der Drehzahl des Antriebsmotors 2 auf die Leerlaufdrehzahl durchgeführt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Fahrer des Fahrzeugs längerfristig eine Unterbrechung des Antriebsstrangs zwischen Antriebsmotor 2 und Getriebe 3 wünscht, beispielsweise, um durch das Auskuppeln Kraftstoff zu sparen. Um dies zu erfüllen, wird die Drehzahl des Antriebsmotors 2 auf die Leerlaufdrehzahl gesenkt, um einen unnötigen Kraftstoffverbrauch durch das Halten der erhöhten Drehzahl zu vermeiden.
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Will der Fahrer hingegen einen Schaltvorgang durchführen, so erfolgt ein Vorhersagen 400 eines neuen Gangs, in den das Getriebe 3 geschalten werden wird. Das Erkennen eines Schaltvorgangs erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass der Fahrer von dem aktuellen Gang, der innerhalb des Getriebes 3 wirkt, in den Leerlauf schaltet. Dies ist notwendig, um in einen neuen Gang wechseln zu können. Wird erkannt, dass ein Schaltvorgang stattfindet, so erfolgt das Vorhersagen 400 des neuen Gangs, wodurch eine Eingangsdrehzahl des Getriebes 3, das bedeutet, eine Drehzahl der Kupplung 1 auf der Seite des Getriebes 3, abschätzbar ist. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da eine Rotationsgeschwindigkeit der Räder 5 des Fahrzeugs sowie eine Übersetzung des neuen Gangs innerhalb des Getriebes 3 bekannt sind. Basierend auf diesen Daten erfolgt somit das Abschätzen 500 der Drehzahl des Getriebes 3 mit dem vorhergesagten neuen Gang. Danach erfolgt ein Einstellen 600 der Drehzahl des Antriebsmotors 2 in Abhängigkeit der abgeschätzten Drehzahl des Getriebes 3. Dies wird durchgeführt, um die Drehzahlen der Kupplung 1 auf der Seite des Antriebsmotors 2 sowie auf der Seite des Getriebes 3 anzugleichen. Schließlich erfolgt ein Verzögern 700 eines Einrückens der Kupplung 1 zum Angleichen der Drehzahlen von Antriebsmotor 2 und Getriebe 3. Das Einrücken der Kupplung 1 wird insbesondere von einem Fahrer des Fahrzeugs initiiert, indem dieser das Kupplungspedal loslässt. Durch das Verzögern 700 des Einrückens ist dabei das Auftreten eines Schaltrucks verhindert, da sichergestellt ist, dass sich die Drehzahl des Antriebsmotors 2 und die Drehzahl des Getriebes 3 allmählich und nicht schlagartig angleichen. Das Angleichen erfolgt vorteilhafterweise asymptotisch.
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Das Verzögern 700 kann mittels verschiedener Strategien durchgeführt werden. Die Auswahl der Strategie aus einer Vielzahl von vordefinierten Strategien basiert insbesondere auf einer geforderten Leistung des Antriebsmotors 2 und der Drehzahl des Antriebsmotors 2 sowie der Drehzahl des Getriebes 3. Eine geforderte Leistung des Antriebsmotors 2 ist besonders vorteilhaft anhand einer Stellung eines Gaspedals des Fahrzeugs zu erkennen. Auf diese Weise sind insbesondere drei verschiedene Strategien möglich, die für das Verzögern 700 gewählt werden können. Eine erste Strategie wird insbesondere dann ausgewählt, wenn die Drehzahl des Getriebes 3 geringer ist als die Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors 2. In diesem Fall ist ein Angleichen der Drehzahl zwischen Antriebsmotor 2 und Getriebe 3 langsam auszuführen, um ein Abwürgen des Antriebsmotors 2 zu vermeiden. Daher erfolgt das Verzögern 700 des Einrückens der Kupplung 1, wodurch die Kupplung 1 in einen Schlupfbereich überführt wird. Somit ist die Kupplung 1 nur teilweise eingerückt, wodurch eine Drehzahl des Getriebes 3 allmählich erhöht wird. Durch den Schlupfbereich ist dabei ein Abwürgen des Antriebsmotors 2 ausgeschlossen. Sobald die Drehzahl des Getriebes 3 die Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors 2 erreicht hat, erfolgt das vollständige Einrücken der Kupplung 1. Dies geschieht insbesondere unabhängig von einem schnelleren Loslassen des Kupplungspedals durch den Fahrer. Sollte der Fahrer ein Einrücken der Kupplung 1 vorgeben, das schneller als das verzögerte Einrücken der Kupplung 1 durch den Schritt des Verzögerns 700 wäre, so wird der Wunsch des Fahrers nicht beachtet, um das Auftreten eines Schaltrucks zu vermeiden. Somit ist der Fahrkomfort erhöht.
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Eine alternative zweite Strategie zum Verzögern 700 des Einrückens der Kupplung 1 wird durchgeführt, wenn die Drehzahl des Getriebes 3 geringer als die Drehzahl des Antriebsmotors 2 ist oder der Fahrer das Gaspedal betätigt, sobald er das Kupplungspedal loszulassen beginnt. In diesem Fall ist eine Beschleunigung notwendig, wobei weiterhin keinerlei Schaltruck auftreten soll. In der zweiten Strategie wird zunächst sichergestellt, dass die Drehzahl des Antriebsmotors 2 oberhalb der Drehzahl des Getriebes 3 liegt. Anschließend erfolgt das stufenweise Einrücken der Kupplung 1, wobei zunächst auf eine Stufe eingerückt wird, in der die Kupplung 1 einen Schlupfbereich aufweist. Somit ist einerseits der Drehmoment zum Angleichen der Drehzahl des Antriebsmotors 2 und des Getriebes 3 übertragbar, wobei andererseits ein Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs über die Räder 5 ermöglicht ist. Der Schlupfbereich in der zweiten Strategie erlaubt insbesondere die Übertragung eines höheren Drehmoments als in der ersten Strategie. Daher ist einerseits ein Fahrkomfort für den Fahrer erhöht, da das Auftreten eines Schaltrucks vermieden ist, andererseits ist ein unmittelbares Beschleunigen nach Beginn des Einrückens der Kupplung 1 ermöglicht. Sobald sich die Drehzahl des Antriebsmotors 2 und die Drehzahl des Getriebes 3 angeglichen haben, erfolgt ein vollständiges Einrücken der Kupplung 1.
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In einer dritten Strategie erfolgt ein Angleichen der Drehzahlen von Antriebsmotor 2 und Getriebe 3, wobei die Drehzahl des Getriebes 3 höher als die Drehzahl des Antriebsmotors 2 ist. Zusätzlich ist Voraussetzung für diese Strategie, dass der Fahrer das Gaspedal nicht betätigt, wenn er das Kupplungspedal loszulassen beginnt. Wiederum erfolgt das Einrücken der Kupplung 1 in einen Schlupfbereich, in dem die Trägheit des Fahrzeugs den Antriebsmotor 2 antreibt. Dazu wird ein Drehmoment von dem Getriebe 3 an den Antriebsmotor 2 übertragen, sodass die Drehzahl des Antriebsmotors 2 über dieses Drehmoment an die Drehzahl des Getriebes 3 angepasst wird. Das übertragbare Drehmoment ist dabei höher als in der ersten Strategie aber geringer als in der zweiten Strategie.
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In allen genannten Strategien ist identisch, dass die Kupplung 1 dann vollständig eingerückt wird, wenn keinerlei Schlupf mehr an der Kupplung 1 vorhanden ist.
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In 3 ist schematisch ein Verlauf verschiedener Drehmomente und Drehzahlen, die auf der Ordinatenachse abgetragen sind, über die Zeit, die auf der Abszissenachse abgetragen ist, schematisch dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass zum Zeitpunkt des Erkennens 100 das gewünschte Kupplungsmoment 10 sowie das tatsächliche Kupplungsmoment 20 auf den Wert 0 absinken. Bei dem gewünschten Kupplungsmoment 10 handelt es sich um das Kupplungsmoment, das der Fahrer durch Betätigen des Kupplungspedals einstellen möchte. Bei dem tatsächlichen Kupplungsmoment 20 handelt es sich um dasjenige Kupplungsmoment, das von dem Steuergerät 4 durch Ansteuern der Kupplung 1 tatsächlich eingestellt wird. Zum Zeitpunkt des Erkennens 100 sind das gewünschte Kupplungsmoment 10 und das tatsächliche Kupplungsmoment 20 identisch. Das Absinken auf den Wert 0 ist eine Folge des Ausrückens der Kupplung 1.
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Nach dem Erkennen 100 ist noch keinerlei Aussage möglich, welche weiteren Aktionen der Fahrer ausführen wird. So gibt es die Möglichkeit, dass der Fahrer einen Gang des Getriebes 3 wechseln möchte oder lediglich den Antriebsmotor 2 von den Rädern 5 trennen möchte. Um für einen möglichen Gangwechsel vorbereitet zu sein, erfolgt ein Halten 200 der Motordrehzahl 30 des Antriebsmotors 2 auf einem vordefinierten Wert 50 oberhalb der Leerlaufdrehzahl 60 des Antriebsmotors 2. Dazu wird die Motordrehzahl 30 bis auf diesen vordefinierten Wert 50 herabgesenkt oder erhöht und anschließend auf dem vordefinierten Wert 50 gehalten. Die Motordrehzahl 30 ist insbesondere eine Drehzahl, mit der der motorseitige Teil der Kupplung 1 rotiert.
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Anhand einer Getriebedrehzahl 40 lässt sich erkennen, ob der Fahrer einen Schaltvorgang beabsichtigt oder nicht. Die Getriebedrehzahl 40 entspricht der Drehzahl, mit der der getriebeseitige Teil der Kupplung 1 rotiert. In dem in 3 gezeigten Diagramm erfolgt ein Abfallen der Getriebedrehzahl 40 auf den Wert 0, woraus sich schließen lässt, dass der Fahrer das Getriebe 3 in den Leerlauf geschaltet hat. Der Abfall auf den Wert 0 ist idealisiert dargestellt, so dass im Rahmen der Erfindung auch ein Abfall auf einen Wert höher als 0 möglich ist, um ein Schalten in den Leerlauf zu erkennen. Somit stehen unterschiedliche Möglichkeiten offen, wie sich die Motordrehzahl 30 und die Getriebedrehzahl 40 weiter verhalten werden.
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Erfolgt das Halten 200 der Motordrehzahl 30 auf dem vordefinierten Wert 50 länger als ein vordefinierter Zeitraum, insbesondere länger als 300 ms, so wird die Motordrehzahl 30 auf die Leerlaufdrehzahl 60 gesenkt. Dies ist anhand der ersten alternativen Motordrehzahl 31 erkennbar. In diesem Fall will der Fahrer das Fahrzeug weiterhin in dem Zustand belassen, in dem der Antriebsmotor 2 von dem Getriebe 3 und damit von den Rädern 5 getrennt ist. Dies kann beispielsweise seitens des Fahrers deshalb ausgeführt werden, um Kraftstoff zu sparen, weshalb das Halten der Motordrehzahl 30 auf dem vordefinierten Wert 50 und damit oberhalb der Leerlaufdrehzahl 60 kontraproduktiv wäre. Durch die erste alternative Motordrehzahl 31 erfolgt daher ein Absenken auf der Motordrehzahl 30 auf die Leerlaufdrehzahl 60, um Kraftstoff einzusparen.
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Soll hingegen ein neuer Gang eingelegt werden, so erfolgt das Vorhersagen 400 des neuen Gangs. Hier sind insbesondere zwei neue Gänge möglich, da der Fahrer einen Gang herauf- oder einen Gang herunterschalten kann. Dazu ist in 3 eine erste alternative Getriebedrehzahl 41 sowie eine zweite alternative Getriebedrehzahl 42 gezeigt, die wiederum Drehzahlen repräsentieren, mit der der getriebeseitige Teil der Kupplung 1 rotiert. In der ersten alternativen Getriebedrehzahl 41 erfolgt ein Heraufschalten des Getriebes 3 um einen Gang, während bei der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42 ein Herunterschalten des Getriebes 3 um einen Gang erfolgt. Das Vorhersagen 400, ob das Getriebe 3 der ersten alternativen Getriebedrehzahl 41 oder der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42 erfolgen wird, basiert bevorzugt auf Wahrscheinlichkeitswerten. Diese Wahrscheinlichkeitswerte werden insbesondere aus einer Fahrdynamik des Fahrzeugs und der Ganghebelbewegung gewonnen, sodass beispielsweise bei einer aktuellen Beschleunigung des Fahrzeugs davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrer das Getriebe 3 um einen Gang heraufschalten möchte.
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Nach dem Schritt des Vorhersagens 400, in welchen Gang das Getriebe 3 geschalten werden wird, erfolgt das Abschätzen der Drehzahl des Getriebes 3. Somit erfolgt insbesondere die Wahl zwischen der ersten alternativen Getriebedrehzahl 41 und der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42. Anschließend erfolgt das Einstellen 600 der Motordrehzahl 30 entweder in Abhängigkeit der ersten alternativen Getriebedrehzahl 41 oder der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42. Sollte die Motordrehzahl 30 in Abhängigkeit der ersten alternativen Getriebedrehzahl 41 eingestellt werden, so ergibt sich die in 3 gezeigte zweite alternative Motordrehzahl 32. Sollte hingegen die Motordrehzahl 30 in Abhängigkeit der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42 eingestellt werden, so folgt die Motordrehzahl 30 der dritten alternativen Motordrehzahl 33.
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Bei der zweiten alternativen Motordrehzahl 32 erfolgt ein Absenken der Drehzahl bis auf die erste alternative Getriebedrehzahl 41. Wird hingegen die Motordrehzahl 30 in Abhängigkeit der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42 eingestellt, so erfolgt ein Anheben der Motordrehzahl 30 bis auf einen Wert unterhalb der zweiten alternativen Getriebedrehzahl 42. Dies wird deshalb ausgeführt, um eine kurze Beschleunigungsphase oder eine kurze Feedbackphase zu ermöglichen, die ein Fahrer nach einem Gangwechsel gewohnt ist.
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Nach dem Einstellen der Motordrehzahl 30 entweder auf die zweite alternative Motordrehzahl 32 oder auf die dritte alternative Motordrehzahl 33 erfolgt das Verzögern 700 des Einrückens der Kupplung 1. Dies wird insbesondere durch den Fahrer des Fahrzeugs initiiert, indem dieser das Kupplungspedal loslässt. Somit ergibt sich der in 3 gezeigte Verlauf des gewünschten Kupplungsmoments 10, der rasch auf den ursprünglichen Wert vor dem Ausrücken der Kupplung 1 anwächst. Ein solches rasches Anwachsen würde jedoch zu einem Schaltruck führen, der von dem Fahrer als unangenehm wahrgenommen wird. Um einen derartigen Schaltdruck zu vermeiden, erfolgt während des Schritts des Verzögerns 700 ein stufenweises Einrücken der Kupplung 1. Somit ergibt sich der in 3 gezeigte Verlauf des tatsächlichen Kupplungsmoments 20. Durch das Halten des Kupplungsmoments auf einem Schlupfbereich, in dem ein Schlupf der Kupplung 1 ermöglicht ist, erfolgt ein asymptotisches Angleichen der Motordrehzahl 30 und der Getriebedrehzahl 40. Ein Schaltruck ist somit vermieden. Sobald die Kupplung 1 vollständig eingerückt ist, erfolgt ein normaler Fahrmodus 800.
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Zusätzlich kann die Angleichung von Motordrehzahl 30 und Getriebedrehzahl 40 beispielsweise auch durch das Regeln des Schlupfes mittels des Motormoments erfolgen. Dazu kann während der Durchführung des Verfahrens von der z.B. mit dem Gaspedal eingestellten Drehmomentanforderung an den Motor abgewichen werden, um ein ruckfreies Schalten zu ermöglichen. Beispielsweise kann bei einer Motormomentanforderung mittels Gaspedal von z.B. 100Nm und einer getriebeseitig vorhergesagten Drehmomentanforderung von 50Nm zunächst während des Verfahrensablaufes im Schlupfzustand der Kupplung das Motormoment auf einen Wert von ungefähr 50Nm eingestellt werden, bis die Kupplung vollständig eingerückt wird.
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In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Motordrehzahl 30 auf die vordefinierte Drehzahl während der Phase des Haltens 200 derart abgesenkt wird, dass die Kupplung 1 bis in den Schlupfbereich eingerückt wird. In diesem Fall wird eine hohe Motordrehzahl 30 rasch auf die vordefinierte Drehzahl abgesenkt, da ein Drehmoment von dem Getriebe 3 auf den Antriebsmotor 2 übertragen wird. Auf diese Weise lässt sich ein Absenken der Motordrehzahl 30 auf den vordefinierten Wert 50 beschleunigen, was ansonsten aufgrund der Trägheit des Antriebsmotors 2 eine längere Zeitspanne benötigen würde. Auf diese Weise kann die benötigte Zeitdauer für das Einstellen 600 sowie das Verzögern 700 verringert werden. Dies ermöglicht insbesondere ein schnelleres Beschleunigen nach einem Wechsel eines Gangs des Getriebes 3.
