DE102017002929B4 - Verfahren und System zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand, umfassend das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs (130), der in dem Fahrzeug (100) enthalten ist; umfassend:- Steuern (210), wenn das Fahrzeug (100) stillsteht, einer Kupplung (106), die in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip, in welcher Schlupfposition Cslipdie Kupplung (106) ein Totgangdrehmoment Tbacklashüberträgt, das kleiner als ein Drehmoment Tclosedist, das in einer geschlossenen Position Cclosedfür die Kupplung (106) übertragen wird, wobei das Totgangdrehmoment Tbarklasheinen gesteuerten Wert zum Beseitigen des Totgangs aufweist;- Anwenden (230), wenn der Totgang beseitigt wurde, eines Bremsdrehmoments Tbrakeauf eine Welle (109, 702, 705) eines Getriebes (103), das in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, damit der Totgang dadurch weiter beseitigt wird, und zwar auch wenn die Kupplung (106) offen ist;- Öffnen (240) der Kupplung (106) in eine offene Position Copenfür die Kupplung (106); und- Ingangsetzen (250) des Fahrzeugs (100), basierend auf mindestens einer Angabe, unter Verwendung eines Startgangs Gstart, wobei der Totgang weiter beseitigt wird, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird (250).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand, welches das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs umfasst, der in dem Fahrzeug enthalten ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein System, das zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand eingerichtet ist und das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs umfasst, der in dem Fahrzeug enthalten ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das Verfahren gemäß der Erfindung umsetzen.
  • HINTERGRUND
  • Die folgende Hintergrundbeschreibung ist eine Beschreibung des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung, wobei es sich jedoch nicht unbedingt um den Stand der Technik handelt.
  • Fahrzeuge, wie beispielsweise Autos, Busse und Lastwagen, werden durch ein Motordrehmoment angetrieben, das durch einen Motor in dem Fahrzeug erzeugt wird. Dieses Motordrehmoment wird den Antriebsrädern des Fahrzeugs über einen Antriebsstrang/ eine Antriebswelle/Antriebsanlage in dem Fahrzeug bereitgestellt. Der Antriebsstrang umfasst eine gewisse Anzahl von Bauteilen, wie beispielsweise eine Kupplung, ein Getriebe/ eine Kraftübertragungsvorrichtung, Wellen und ein Differenzialgetriebe. Der Antriebsstrang kann auch andere Bauteile umfassen und wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • Eines oder mehrere der Bauteile, das bzw. die in dem Antriebsstrang enthalten ist bzw. sind, kann bzw. können Spiel/Totgang umfassen, d.h. sie sind mit Spiel/Totgang gekoppelt. Beispielsweise können verschiedene Einzelteile eines Bauteils, wie etwa kämmende Zahnräder, die beispielsweise in dem Getriebe und/oder dem Differenzialgetriebe enthalten sind, Spiel/Totgang dazwischen aufweisen. Mit anderen Worten können sich die Zähne von zwei interagierenden Zahnrädern mindestens eines Antriebsstrangbauteils gelegentlich außer Kontakt miteinander befinden, so dass kein Drehmoment vom Motor auf die Antriebsräder übertragen wird, was in der vorliegenden Druckschrift als Spiel/Totgang bezeichnet wird. Das Spiel in dem Antriebsstrang kann Schwankungen des Drehmoments und/oder der Umdrehungen, so genannte Antriebsstrangschwankungen, in dem Fahrzeug verursachen, wenn das Fahrzeug beispielsweise losfährt, nachdem ein Drehmoment vom Motor angefragt wurde. Falls das Spiel/ der Totgang groß/beachtlich ist, hat eine Differenz Δω zwischen einer Drehzahl ωshaft einer Antriebswelle eines Getriebes und einer Drehzahl ωwheel eines Antriebsrads des Fahrzeugs Zeit, ebenfalls groß/beachtlich zu werden, bevor das Spiel/ der Totgang durch ein Drehmoment aufgelöst werden kann, das an die Antriebswelle angelegt wird, wenn das Fahrzeug losfährt. Falls die Differenz Δω groß/beachtlich ist, wenn das Spiel/ der Totgang aufgehoben/beseitigt ist, führt die Differenz Δω zu großen/beachtlichen Antriebsstrangschwankungen. Antriebsstrangschwankungen können Variationen der Fahrzeuggeschwindigkeit verursachen, die das Fahrzeug in Längsrichtung ins Schwanken bringen. Diese schwankenden Bewegungen in dem Fahrzeug sind für den Fahrer des Fahrzeugs sehr störend.
  • Daher wurden bei einigen Lösungen aus dem Stand der Technik diverse Strategien in Verbindung mit der Anfrage eines Motordrehmoments verwendet, um diese Antriebsstrangschwankungen zu reduzieren. Derartige Strategien können begrenzende Drehmomentrampen verwenden, wenn das Motordrehmoment angefragt wird. Diese Drehmomentrampen wurden derart gewählt, dass das angefragte Motordrehmoment begrenzt ist, so dass das Spiel/ der Totgang beseitigt/aufgelöst wird und die Antriebsstrangschwankungen reduziert werden. Beispielsweise sollte die Drehmomentrampe gemäß einigen Lösungen aus dem Stand der Technik anfänglich begrenzt sein, so dass sie relativ flach ist, um nicht zu viel Energie pro Zeiteinheit auf den Antriebsstrang anzuwenden, was dann zu Antriebsstrangschwankungen führen würde.
  • EP 1 590 576 B1 offenbart eine Kupplungseinrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Betriebsmodus so weit geschlossen wird, dass ein vorgegebenes erstes Kupplungsmoment übertragen wird und die Kupplungseinrichtung bei einer anliegenden Motorlast schlupft. Das Kupplungsmoment ist dabei derart groß, dass es nicht ausreicht, um das Fahrzeug aus dem Stillstand in Bewegung zu setzen. Durch diesen Betriebsmodus der Kupplungseinrichtung kann ein Spiel von Antriebsstrangbauteilen geschlossen werden. Eine Betriebsbremse wird dabei dazu eingesetzt, neben dem allgemeinen Anfahrwiderstand des Fahrzeugs ein zusätzliches Bremsmoment zu erzeugen, das dem Kupplungsmoment entgegenwirkt.
  • DE 100 35 521 A1 betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Lastwechselschwingungen, die sich durch eine Änderung des Motormoments im Antriebsstrang eines Fahrzeugs ergeben können. Dabei wird mit einem zusätzlichen Momentenimpuls motornah eine zur Lastwechselschwingung gegenphasige Schwingung mit einem schnell steuerbaren Elektromotor erzeugt.
  • DE 100 65 589 A1 betrifft eine Anfahrsteuerung für ein Fahrzeug, wobei die Anfahrsteuerung dazu eingerichtet ist, beim Anfahren des Fahrzeugs ein Vorspanndrehmoment auf den Antriebsstrang auszuüben. Dabei erzeugt eine ABS-Steuerung an den Rädern des Fahrzeugs ein Bremsmoment, gegen das das Vorspanndrehmoment wirkt, sodass eine Bewegung des Fahrzeugs unterbunden wird.
  • US 2011 / 0 048 552 A1 offenbart eine Steuerungsvorrichtung für ein automatisches Getriebe, wobei eine Sperre des Getriebes bei einem schnellen Schaltvorgang verhindert werden kann, auch wenn ein Getriebeöl eine niedrige Flussrate aufgrund niedriger Temperatur aufweist.
  • DE 10 2013 220 626 A1 offenbart ein Verfahren zum Ansteuern einer automatischen Anfahrkupplung, wobei die Anfahrkupplung vor dem eigentlichen Anfahrvorgang derart gesteuert wird, dass ein erstes Drehmoment übertragen wird, um Zahnflankenspiele zu überwinden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Wie zuvor beschrieben, würde das Zulassen, dass der Fahrer und/oder beispielsweise ein Fahrtregler ein Drehmoment frei anfragt bzw. anfragen, bei Lösungen aus dem Stand der Technik häufig zu erheblichen und störenden Antriebsstrangschwankungen führen. Daher werden bei Systemen aus dem Stand der Technik häufig begrenzende Drehmomentrampen, die eine erste relativ flache Rampe gefolgt von einer zweiten steileren Rampe umfassen, verwendet. Die Verwendung von begrenzenden Drehmomentrampen verzögert natürlich den Aufbau des Drehmoments, da dies ja gerade der Zweck der begrenzenden Rampen ist, was auch das Anfahren mit dem Fahrzeug verzögert, d.h. es verzögert das Ingangsetzen des Fahrzeugs aus dem Stillstand. Somit führt die Verwendung von begrenzenden Drehmomentrampen gemäß den Lösungen aus dem Stand der Technik zu einem verzögerten/verlängerten Aufbau des Antriebsstrangdrehmoments, was der Fahrer als schwaches und/oder langsames Fahrzeug empfinden kann.
  • Um die Verzögerung bei den Anfahrvorgängen zu reduzieren, müssten die Kupplungsscheiben, d.h. die Reibflächen, die in der Kupplung zusammenwirken, möglichst nahe aneinander gebracht werden, ohne ein Drehmoment zu übertragen, wenn die Kupplung geöffnet ist, da Kupplungsscheiben, die weiter auseinander positioniert sind, eine zusätzliche Verzögerung verursachen, wenn die Kupplung geschlossen wird. Die Position und die Steuerung der Kupplungsscheiben, d.h. der Reibflächen, die in der Kupplung zusammenwirken, sind jedoch normalerweise weder sehr genau noch sehr zuverlässig. Es besteht daher ein Risiko, dass das Fahrzeug unerwünscht in Gang gesetzt wird, falls die ungenaue Steuerung der Kupplungsscheiben die Kupplungsscheiben zu nahe aneinander positioniert, so dass ein unerwartet hohes Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird, wenn die Kupplung hätte offen sein sollen. Mit anderen Worten besteht bei Lösungen aus dem Stand der Technik, die darauf abzielen, die Anfahrvorgänge zu beschleunigen, das Risiko, dass die Kupplungsscheiben für eine offene Kupplung so nahe aneinander positioniert sind, dass das Fahrzeug losfährt.
  • Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und ein System zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand bereitzustellen, die das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug enthalten ist, umfassen und diese Problem mindestens teilweise lösen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch das zuvor erwähnte Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • - Steuern, wenn das Fahrzeug stillsteht, einer Kupplung, die in dem Antriebsstrang enthalten ist, in eine Schlupfposition CSlip, in welcher Schlupfposition Cslip die Kupplung ein Totgangdrehmoment Tbacklash überträgt, das kleiner als ein Drehmoment Tclosed ist, das in einer geschlossenen Position Cclosed für die Kupplung übertragen wird, wobei das Totgangdrehmoment Tbarklash einen gesteuerten Wert zum Beseitigen des Totgangs aufweist;
    • - Anwenden, wenn der Totgang beseitigt wurde, eines Bremsdrehmoments Tbrake auf eine Welle eines Getriebes, das in dem Antriebsstrang enthalten ist, wodurch das Spiel weiter beseitigt wird, und zwar auch wenn die Kupplung offen ist;
    • - Öffnen der Kupplung in eine offene Position Copen für die Kupplung; und
    • - Ingangsetzen des Fahrzeugs basierend auf mindestens einer Angabe unter Verwendung eines Startgangs Gstart, wobei der Totgang weiterhin beseitigt wird, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein im Wesentlichen gleichmäßiges und nicht schwankendes Drehmomentprofil oder mindestens ein Drehmomentprofil, das Schwankungen mit wesentlich geringen Amplituden als bei den Lösungen aus dem Stand der Technik aufweist, bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung führt nicht zu Schwankungen, die sich negativ auf den Komfort in dem Fahrzeug auswirken. Wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, können die Anzahl und/oder das Ausmaß der Antriebsstrangschwankungen für Anfahrvorgänge reduziert werden, wenn zuvor bekannte Steuerverfahren zu einem problematischen Schwanken des Fahrzeugs geführt hätten. Der Fahrer wünscht ein sanftes und komfortables Fahrerlebnis, und wenn ein derartiges komfortables Fahrerlebnis erreicht wird, verleiht dies den Eindruck, dass das Kraftfahrzeug ein raffiniertes und wohldurchdachtes Produkt ist.
  • Wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, wird der Totgang bereits beseitigt, wenn das Fahrzeug stillsteht, d.h. vor dem Anfahren, und wird weiterhin bis zum Anfahren und während desselben durch das Bremsdrehmoment Tbrake, das auf die Getriebeantriebswelle angewendet wird, beseitigt. Daher ist es kaum oder gar nicht notwendig, sich um möglichen Totgang zu kümmern, wenn das Fahrzeug anfährt, da der Totgang bereits während des Stillstands beseitigt wurde. Somit können die Zeiträume, in denen das Fahrzeug stillsteht und sowieso abgebremst ist, wie beispielsweise die Zeiträume, in denen ein Bus an Bushaltestellen stillsteht, oder die Zeiträume, in denen ein Fahrzeug an Ampeln stillsteht, hier verwendet werden, um den Totgang zu beseitigen. Da der Totgang dann beseitigt ist, wenn das Fahrzeug später nach dem Stillstand anfährt, kann die Kupplung dann viel schneller geschlossen werden als wenn noch immer Totgang im Antriebsstrang vorhanden wäre. Daher können die Begrenzungen/Drosselungen des Drehmoments, die bei Anfahrvorgängen bei Lösungen aus dem Stand der Technik verwendet wurden, hier entfallen.
  • Auch werden, da das Bremsdrehmoment Tbrake auf die Getriebewelle während des Stillstands angewendet wird, um ein gut definiertes und gut gesteuertes Drehmoment Tslip_free auf den Antriebsstrang anzuwenden, die Probleme der Ungenauigkeit und Unzuverlässigkeit der Kupplung bezüglich der Position und Steuerung der Kupplungsscheiben gemindert. Wenn das Bremsdrehmoment Tbrake auf die Getriebewelle angewendet wird, d.h. wenn das steuerbare Drehmoment Tslip_free auf den Antriebsstrang angewendet wird, kann das Drehmoment Tslip_free ohne Weiteres auf einen Wert gesteuert werden, bei dem das Fahrzeug nicht losfährt. Somit wird das Risiko, dass das Fahrzeug auf Grund einer ungenauen und unzuverlässigen Steuerung der Kupplungsscheiben unerwünscht in Gang gesetzt wird, beseitigt. Folglich können die Kupplungsscheiben für eine offene Kupplung auch sicher näher aneinander positioniert werden, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird, als es bei Lösungen aus dem Stand der Technik möglich wäre. Die Tatsache, dass die Kupplungsscheiben für die offene Kupplung näher aneinander positioniert sind, ermöglicht ein schnelleres Schließen der Kupplung und somit auch schnellere Anfahrvorgänge für das Fahrzeug, wodurch der Fahrer das Fahrzeug als leistungsstark empfindet.
  • Somit beseitigt die Anwendung des Bremsdrehmoments Tbrake auf die Getriebeantriebswelle das Risiko einer unerwünschten Bewegung des Fahrzeugs, da nur das gut definierte Drehmoment Tslip_free dann an dem Antriebsstrang durch eine Antriebswellen-Bremsanordnung gehalten wird, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird. Somit wird ein positives und totgangfreies Drehmoment durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt, das zu schnellen Anfahrvorgängen führt, die frei von Antriebsstrangschwankungen sind.
  • Ferner reduziert die Fähigkeit, den Totgang/ das Spiel geregelt zu beseitigen, auch den Verschleiß der Bauteile in dem Antriebsstrang, wie beispielsweise den Verschleiß der Zahnräder.
  • Auch kann die vorliegende Erfindung umgesetzt werden, ohne zusätzliche materielle Bauteile in dem Fahrzeug zu benötigen. Somit fügt die vorliegende Erfindung auch keine Materialkosten oder Materialaufwand für das Fahrzeug hinzu.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Anwenden des Bremsdrehmoments Tbrake durch das Aktivieren mindestens einer Wellenbremsanordnung, die auf die Welle des Getriebes, das in dem Antriebsstrang enthalten ist, einwirkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free für die Kupplung bestimmt, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ingangsetzen des Fahrzeugs folgende Schritte:
    • - Steuern der Kupplung in die totgangfreie Position Cslip_free;
    • - Deaktivieren der mindestens einen Wellenbremsanordnung, die das Bremsdrehmoment Tbrake an der Welle bereitstellt; und
    • - Steuern der Kupplung von der totgangfreien Position Cslip_free in die geschlossene Position Cclosed.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake_input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle angewendet wird, gleich oder größer als ein Drehmoment Tslip_free, das die Kupplung in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free überträgt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Bestimmung, ob das Fahrzeug stillsteht, basierend auf einem oder mehreren Signalen aus der Gruppe von:
    • - einem Signal der Anzahl von Wellenumdrehungen, das durch einen Sensor an einer Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellt wird;
    • - einem Beschleunigungssignal, das durch einen Beschleunigungsmesser in dem Fahrzeug bereitgestellt wird;
    • - einem Signal der Anzahl von Radumdrehungen, das durch einen Sensor an einem Rad in dem Fahrzeug bereitgestellt wird;
    • - einem Bremspedalsignal, das von einer Bremsanlage in dem Fahrzeug bereitgestellt wird; und
    • - einem Positionsbestimmungssignal.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle angewendet wird, derart gesteuert, dass es hoch genug ist, damit der Totgang weiter beseitigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der steuerbare Wert des Totgangdrehmoments Tbacklash in einem Bereich von 10 bis 50 Nm oder in einem Bereich von 15 bis 25 Nm oder beträgt ungefähr 20 Nm.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Bestimmen, ob der Totgang beseitigt wurde, mindestens eines aus der Gruppe von:
    • - Analysieren einer Zunahme eines Motordrehmoments Tengine während des Steuerns der Kupplung;
    • - Analysieren einer Dauer eines Zeitraums, in dem das Totgangdrehmoment Tbacklash durch die Kupplung angewendet wurde; und
    • - Analysieren einer Differenz Δω zwischen einer Drehzahl ωshaft einer Antriebswelle des Getriebes und einer Drehzahl ωwheel eines Antriebsrads des Fahrzeugs.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Hochtreiben eines Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain nach dem Ingangsetzen des Fahrzeugs ausgeführt, wobei der Totgang während des Hochtreibens weiterhin beseitigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Steuern der Kupplung in die Schlupfposition Cslip und das Ingangsetzen des Fahrzeugs zeitlich durch einen Stillstandzeitraum tstandstill getrennt, wobei tstandstill > 0 s.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ziel durch das zuvor erwähnte System gemäß Anspruch 14 erreicht. Das System umfasst:
    • - eine Kupplungssteuereinheit, die eingerichtet ist, wenn das Fahrzeug stillsteht, um eine Kupplung, die in dem Antriebsstrang enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip zu steuern, in welcher Schlupfposition Cslip die Kupplung ein Totgangdrehmoment Tbacklash überträgt, das kleiner als ein Drehmoment Tclosed ist, das in einer geschlossenen Position Cclosed für die Kupplung übertragen wird, wobei das Totgangdrehmoment Tbacklash einen gesteuert Wert aufweist, um den Totgang zu beseitigen;
    • - eine Bremssteuereinheit, die eingerichtet ist, wenn der Totgang beseitigt wurde, um ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle eines Getriebes, das in dem Antriebsstrang enthalten ist, anzuwenden, wodurch der Totgang weiter beseitigt wird, und zwar auch wenn die Kupplung offen ist;
    • - die Kupplungssteuereinheit, die eingerichtet ist, um die Kupplung in eine offene Position Copen für die Kupplung zu öffnen; und
    • - eine Fahrzeugbewegungssteuereinheit, die eingerichtet, um das Fahrzeug basierend auf mindestens einer Angabe unter Verwendung eines Startgangs Gstart in Gang zu setzen, wobei der Totgang weiterhin beseitigt wird, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das System ferner:
    • - eine Bestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip free für die Kupplung zu bestimmen, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde;
    • - die Kupplungssteuereinheit, die eingerichtet ist, um die Kupplung in die totgangfreie Position Cslip_free zu steuern;
    • - die Bremssteuereinheit, die eingerichtet ist, um die mindestens eine Wellenbremsanordnung, die das Bremsdrehmoment Tbrake an der Welle bereitstellt, zu deaktivieren; und
    • - die Kupplungssteuereinheit, die eingerichtet ist, um die Kupplung von der totgangfreien Position Cslip_free in die geschlossene Position Cclosed zu steuern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bremssteuereinheit eingerichtet, um das Bremsdrehmoment Tbrake durch Aktivieren mindestens einer Wellenbremsanordnung, die auf die Welle des Getriebes einwirkt, das in dem Antriebsstrang enthalten ist, anzuwenden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake _input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle angewendet wird, gleich oder größer als ein Drehmoment Tslip_free, das die Kupplung in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free überträgt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Stillstandbestimmungseinheit eingerichtet, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug stillsteht, basierend auf einem oder mehreren Signalen aus der Gruppe von:
    • - einem Signal der Anzahl von Wellenumdrehungen, das durch einen Sensor an einer Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellt wird;
    • - einem Beschleunigungssignal, das durch einen Beschleunigungsmesser in dem Fahrzeug bereitgestellt wird;
    • - einem Signal der Anzahl von Radumdrehungen, das durch einen Sensor an einem Rad in dem Fahrzeug bereitgestellt wird;
    • - einem Bremspedalsignal, das von einer Bremsanlage in dem Fahrzeug bereitgestellt wird; und
    • - einem Positionsbestimmungssignal.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bremssteuereinheit eingerichtet, um ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle angewendet wird, derart zu steuern, dass es hoch genug ist, damit der Totgang weiter beseitigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der steuerbare Wert des Totgangdrehmoments Tbacklash in einem Bereich von 10 bis 50 Nm oder in einem Bereich von 15 bis 25 Nm oder beträgt ungefähr 20 Nm.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bestimmungseinheit eingerichtet, um zu bestimmen, ob der Totgang beseitigt wurde, unter Verwendung mindestens eines aus der Gruppe von:
    • - Analysieren einer Zunahme eines Motordrehmoments Tengine während des Steuerns der Kupplung;
    • - Analysieren einer Dauer eines Zeitraums, in dem das Totgangdrehmoment Tbacklash von der Kupplung angewendet wurde; und
    • - Analysieren einer Differenz Δω zwischen einer Drehzahl ωshaft einer Antriebswelle des Getriebes und einer Drehzahl ωwhee1 eines Antriebsrads des Fahrzeugs.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Drehmomentanfrageeinheit eingerichtet, um ein Hochtreibens eines Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain nach dem Ingangsetzen des Fahrzeugs anzufragen, wobei der Totgang während des Hochtreibens weiterhin beseitigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Steuern der Kupplung in die Schlupfposition Cslip und das Ingangsetzen des Fahrzeugs zeitlich durch einen Stillstandzeitraum tstandstill getrennt, wobei tstandstill > 0 S.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind das zuvor erwähnte Computerprogramm und das Computerprogramm eingerichtet, um das hier beschriebenen Verfahren umzusetzen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug präsentiert, das ein System umfasst, wie es hier beschrieben und eingerichtet ist, um einen Totgang eines Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug enthalten ist, in Verbindung mit einem Start aus dem Stillstand zu steuern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen ähnliche Bezugszeichen für ähnliche Teile verwendet werden, ausführlicher erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein beispielhaftes Fahrzeug, in dem die vorliegende Erfindung umgesetzt werden kann,
    • 2a-b Ablaufschemata für Verfahren gemäß diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
    • 3a-c schematisch das Spiel in dem Antriebsstrang,
    • 4a-c eine Abbildung eines nicht einschränkenden Starts aus dem Stillstand, die verwendet wird, um diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erklären,
    • 5a-c eine Abbildung eines Starts aus dem Stillstand gemäß einer Lösung aus dem Stand der Technik,
    • 6 eine Steuervorrichtung, in der ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden kann,
    • 7 schematisch eine Antriebswellen-Bremsanordnung gemäß einer Ausführungsform.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt schematisch ein schweres beispielhaftes Fahrzeug 100, wie etwa einen Lastwagen, einen Bus oder dergleichen, das verwendet wird, um die vorliegende Erfindung zu erklären. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung in Lastkraftwagen wie der in 1 gezeigte eingeschränkt, sondern kann auch in leichteren Fahrzeugen, wie etwa Personenkraftwagen, verwendet werden. Das Fahrzeug 100, das in 1 schematisch gezeigt wird, umfasst ein Paar Antriebsräder 110, 111. Das Fahrzeug umfasst ferner einen Antriebsstrang 130 mit einem Motor 101, bei dem es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder eine Kombination derselben, einem so genannten Hybridantrieb, handeln kann. Der Motor 101 kann beispielsweise wie gewohnt über eine Abtriebswelle 102 des Motors 101 mit einem Getriebe 103 über eine Kupplung 106 und eine Antriebswelle 109, die mit dem Getriebe 103 verbunden ist, verbunden sein. Eine Gelenkwelle 107, die mit einer Abtriebswelle des Getriebes 103 verbunden ist, treibt die Antriebsräder 110, 111 anhand eines mittleren Zahnrads 108, wie beispielsweise ein herkömmliches Differenzialgetriebe, und Antriebswellen 104, 105, die mit dem mittleren Zahnrad 108 verbunden sind, an.
  • Eine Steuereinheit 120 ist in 1 schematisch abgebildet, wie sie Signale und/oder Steuersignale von dem Motor 101, der Kupplung 106 und/oder dem Getriebe 103 empfängt und/oder diesen bereitstellt. Wie es nachstehend beschrieben wird, kann die Steuereinheit 120 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Kupplungssteuereinheit 121, eine Bestimmungseinheit 122, eine Bremssteuereinheit 123, eine Fahrzeugbewegungssteuereinheit 124 und andere hier erwähnte Steuereinheiten umfassen. Diese Einheiten werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • 2a zeigt ein Ablaufschema für ein Verfahren zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs 100 aus dem Stillstand, welches das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug enthalten ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • In einem ersten Schritt 210 wird die Kupplung 106, die in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip gesteuert, wenn das Fahrzeug 100 stillsteht. Wie zuvor erwähnt, wird die Kupplung 106 dabei gesteuert, um ein Totgangdrehmoment Tbacklash zu übertragen, das einen gesteuerten Wert aufweist, um den Totgang zu beseitigen. Das Totgangdrehmoment Tbacklash ist kleiner als ein Drehmoment Tclosed, das in einer geschlossenen Position Cclosed für die Kupplung 106 übertragen wird, und ist offensichtlich höher als ein Drehmoment Topen (im Wesentlichen gleich 0 Nm), das in einer offenen Position Copen für die Kupplung 106 übertragen wird.
  • In einem dritten Schritt 230 wird ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle, wie etwa eine Antriebswelle 109, eines Getriebes 103, das in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, angewendet, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde. Durch dieses angewendete Bremsdrehmoment Tbrake wird der Totgang weiter beseitigt, d.h. es entsteht kein Totgang mehr, da die Welle durch das Bremsdrehmoment Tbrake in einer totgangfreien Position gehalten wird.
  • In einem vierten Schritt 240 wird die Kupplung 103 in eine offene Position Copen geöffnet. Somit wird die Kupplung in eine Kupplungsposition geöffnet, für die im Wesentlichen kein Drehmoment durch die Kupplung übertragen wird. Das Verfahren, und somit auch das Fahrzeug 100, wartet dann, d.h. es führt während eines Zeitraums topen > 0 s keine weiteren Aktionen aus, bis es eine Angabe empfängt, dass das Fahrzeug in Gang gesetzt werden soll. Diese Warteperiode topen kann im Wesentlichen eine beliebige Länge aufweisen, d.h. sie kann eher kurz oder eher lang sein, beispielsweise je nach der Fahrsituation für das Fahrzeug. Beispielsweise kann die Warteperiode in Verbindung mit dem Anhalten an einer Ampel, einem Verkehrsstau oder einer Bushaltestelle vorkommen.
  • In einem fünften Schritt 250 wird das Fahrzeug 100 in Gang gesetzt 250, basierend auf mindestens einer Angabe, wie etwa einer Angabe von einem Fahrer und/oder von einem Fahrtregelsystem. Somit kann der Fahrer beispielsweise unter Verwendung eines Gas- und/oder Bremseingabemittels, wie etwa eines oder mehrerer Pedale, eine Angabe bereitstellen, die als eine Angabe dafür ausgelegt werden kann, dass das Fahrzeug in Gang zu setzen ist. Auch kann eine derartige Angabe durch eine Art von Fahrerunterstützungsanordnung bereitgestellt werden, wie etwa durch ein Fahrtregelsystem. Das Fahrzeug wird dann basierend auf dieser Angabe durch die Verwendung eines Startgangs Gstart in dem Getriebe in Gang gesetzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Totgang weiter beseitigt, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird. Mit anderen Worten wird das Bremsdrehmoment Tbrake weiterhin angewendet, bis das Fahrzeug 100 losfährt.
  • Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung Totgang in dem Antriebsstrang beseitigt, indem die Kupplung 106 gesteuert wird, um ein Totgangdrehmoment Tbacklash zu übertragen, das einen Wert aufweist, der zum Beseitigen von Totgang geeignet ist. Sobald der Totgang beseitigt wurde, wird ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle, wie etwa eine Antriebswelle 109 des Getriebes, angewendet, wodurch der Antriebsstrang durch das angewendete Bremsdrehmoment Tbrake gezwungenermaßen totgangfrei bleibt. Das Bremsdrehmoment Tbrake wird somit auf die Welle während des Stillstands tstandstill des Fahrzeugs angewendet, und zwar auch wenn die Kupplung offen ist, bis es an der Zeit ist, das Fahrzeug in Gang zu setzen. Wenn eine Startangabe bereitgestellt wird, beispielsweise durch einen Fahrer oder einen Fahrtregelsystem, wird ein Startgang Gstart in dem Getriebe verwendet, und das Fahrzeug wird in Gang gesetzt. Das Bremsdrehmoment Tbrake wird auf eine Welle angewendet, bis das Fahrzeug losfährt, wodurch beim Anfahren kein Spiel im Antriebsstrang vorliegt.
  • Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung wird eine effiziente und wirksame Beseitigung von möglichem Totgang/Spiel in dem Antriebsstrang erreicht. Auch wird das Risiko einer unerwünschten Bewegung des Fahrzeugs, wenn die Kupplung offen sein soll, beseitigt. Daher werden auch schnelle und zuverlässige Starts aus dem Stillstand, die auch als Anfahrvorgänge bezeichnet werden, erreicht. Somit kann ein schneller und sicherer Start aus einem Stillstand ohne Antriebswellenschwankungen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden. Dies ist möglich, da der Totgang bereits im Stillstand beseitigt wurde, wodurch spielbedingte Begrenzungen des Drehmomentaufbaus entfallen können, und da die Kupplungsscheiben für die offene Kupplung nahe aneinander positioniert werden können, wodurch sich die Kupplung schneller schließt.
  • Wie zuvor beschrieben, kann das Spiel/ der Totgang in dem Antriebsstrang beispielsweise entstehen, wenn zwei Zähne im Antriebsstrang, wie beispielsweise die Zähne an zwei Zahnrädern im Getriebe, nicht ineinandergreifen/kämmen.
  • Die Position der Zahnräder im Verhältnis zueinander innerhalb und außerhalb des Spiels ist in 3a-c schematisch abgebildet. Die Zähne der Zahnräder berühren sich in einer ersten Wellenposition während einer Drehung in eine erste Richtung, wie in 3a abgebildet, in einer Position, die einer maximalen Rückwärtsdrehung entspricht. Die Zähne an den Zahnrädern berühren sich auch in einer dritten Wellenposition während einer Drehung in eine zweite Richtung, wie in 3c abgebildet, in einer Position, die einer maximalen Vorwärtsdrehung entspricht. Daher greifen die Zähne ineinander/kämmen in diesen beiden Positionen (die jeweils in 3a und 3c abgebildet sind), was auch bedeutet, dass das Spiel jeweils nach hinten und nach vorne gedreht wird. Das Spiel in dem Antriebsstrang besteht aus dem Drehwinkel, wenn die Zähne nicht ineinandergreifen/kämmen, d.h. der Winkelbereich zwischen den ersten und dritten Wellenpositionen, der einer zweiten Position/ einem zweiten Winkel innerhalb des Spiels entspricht, wie in 3b abgebildet. Somit wird kein Drehmoment innerhalb des Spiels übertragen, da die Zähne in diesem zweiten Gang/ dieser zweiten Position nicht ineinander greifen. Es sei zu beachten, dass 3a-c schematisch und vereinfacht das Spiel zwischen nur zwei Zahnrädern abbilden, und dass ein Antriebsstrang Verbindungen zwischen mehr als zwei Zahnrädern umfassen kann, wie zuvor beschrieben. 3a-c können jedoch verwendet werden, um im Prinzip die Entstehung von Spiel zu erklären.
  • Totgang/Spiel kann somit beispielsweise an einem Übergang zwischen einem Widerstand des Motors und einer Beschleunigungs-/Drehmomentanfrage vorkommen, wenn die Kupplung eingerückt wird, z.B. in Verbindung mit dem Anfahren/Starten aus dem Stillstand. Da eine effiziente Beseitigung/Auflösung eines derartigen Spiels durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann, kann ein schneller Drehmomentaufbau bei Anfahrvorgängen erzielt werden.
  • 2b zeigt ein Ablaufschema für ein Verfahren zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs 100 aus dem Stillstand, welches das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug enthalten ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • In einem ersten Schritt 210, der dem zuvor beschriebenen Schritt 210 entspricht, wird die Kupplung 106, die in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip gesteuert, wenn das Fahrzeug 100 stillsteht, wodurch die Kupplung 106 dabei gesteuert wird, um ein Totgangdrehmoment Tbacklash, das einen gesteuerten Wert aufweist, zu übertragen, um den Totgang zu beseitigen.
  • In einem zweiten Schritt 220 wird eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free für die Kupplung 106 bestimmt, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde. Diese Bestimmung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, wie es nachstehend beschrieben wird.
  • In einem dritten Schritt 230, der dem zuvor beschriebenen Schritt 230 entspricht, wird ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle eines Getriebes 103 angewendet, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde, wodurch der Totgang durch das Bremsdrehmoment Tbrake weiter beseitigt wird.
  • In einem vierten Schritt 240, der dem zuvor beschriebenen Schritt 240 entspricht, wird die Kupplung 103 in eine offene Position Copen geöffnet.
  • In einem fünften Schritt 250 wird das Fahrzeug 100 in Gang gesetzt 250, basierend auf mindestens einer Angabe, wie etwa einer Angabe von einem Fahrer und/oder von einem Fahrtregelsystem, wie zuvor beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ingangsetzen des Fahrzeugs das Steuern 251 der Kupplung 106 in die totgangfreie Position Cslip_free, die im zweiten Schritt 220 bestimmt wurde, als der Totgang beseitigt wurde. Dann wird die mindestens eine Wellenbremsanordnung 701 deaktiviert 252, wenn die Kupplung wieder die totgangfreie Position Cslip_free erreicht, wonach das Bremsdrehmoment Tbrake nicht mehr auf die Welle 109 angewendet wird. Anschließend wird die Kupplung 106 gesteuert 253, um sich von ihrer totgangfreien Position Cslip_free in eine geschlossene Cclosed zu bewegen, und das Anfahren des Fahrzeugs wird erreicht.
  • Somit wird gemäß der Ausführungsform der Totgang beseitigt, und die Kupplungsposition, für die es keinen Totgang mehr gibt, wird bestimmt und gespeichert. Das Bremsdrehmoment Tbrake wird auf die Welle angewendet, und die Kupplung ist dann geöffnet. Wenn das Fahrzeug in Gang gesetzt wird, wird die Kupplung allmählich geschlossen, bis die totgangfreie Position Cslip_free für die Kupplung erreicht ist. Wenn die totgangfreie Position Cslip_free erreicht ist, wird das Bremsdrehmoment Tbrake deaktiviert, und die Kupplung wird weiter geschlossen, bis sie ihre geschlossene Position Cclosed erreicht und das Fahrzeug losfährt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Bremsdrehmoment Tbrake angewendet 230 durch Aktivieren mindestens einer Wellenbremsanordnung 701, die auf eine Welle 109 des Getriebes 103, das in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, einwirkt. Im Wesentlichen kann eine beliebige Art von Bremsanordnung 701, die direkt oder indirekt auf eine Welle einwirkt, die in dem Getriebe enthalten ist, wie beispielsweise auf eine Welle 109, die mit der Kupplung 106 verbunden ist, verwendet werden, um dieses Bremsmoment Tbrake bereitzustellen. Die Wellenbremsanordnung 701 ist konfiguriert, um in der Lage zu sein, ein höheres/größeres maximales Bremsmoment Tbrake_max, z.B. 200 Nm als nicht einschränkendes Beispiel, als das Bremsdrehmoment Tbrake, z.B. 100 Nm als nicht einschränkendes Beispiel, bereitzustellen, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf die Welle angewendet wird, um den Antriebsstrang 130 totgangfrei zu halten.
  • Ein nicht einschränkendes Beispiel einer derartigen Wellenbremsanordnung 701 ist in 7 schematisch abgebildet. Eine Wellenbremsanordnung kann auf verschiedene Art und Weise eingerichtet sein, solange ein Bremsdrehmoment Tbrake auf mindestens eine Welle angewendet wird, die in dem Getriebe 103 enthalten ist. Das Bremsdrehmoment Tbrake kann gemäß diversen Ausführungsformen auf die Antriebswelle 109, auf die Haupt-/ Kraftübertragungswelle 705 und/oder auf eine andere Welle, die mit der Antriebswelle über mindestens einen Zahnradeingriff verbunden ist, wie etwa eine Vorlegewelle 702, angewendet werden. 7 bildet schematisch ein nicht einschränkendes Beispiel eines Getriebes 103 ab, das eine Antriebswelle 109, eine Vorlegewelle 702 und eine Haupt-/Kraftübertragungswelle 705, die an der Antriebswelle 109 in den Lagern 706 gelagert ist, umfasst. Es ist auch eine Vorlegewellenbremse 701, die konfiguriert ist, um ein Bremsdrehmoment auf eine Vorlegewelle 702 anzuwenden, schematisch abgebildet. Die Vorlegewelle 702 wird hier durch die Vorlegewellenbremse 701 gebremst, und die Bremskraft Tbrake wird dann der Antriebswelle 109 des Getriebes 103 über einen oder mehrere Zahnradeingriffe 703, 704 bereitgestellt. Die Wellenbremsanordnung kann auf verschiedene Art und Weise aufgebaut sein und ist nicht auf die schematische Abbildung aus 7 eingeschränkt. Beispielsweise kann eine Antriebswellen-Bremsanordnung eingerichtet sein, um die Antriebswelle 109 mit einer Bremskraft Tbrake zu bremsen, und/oder eine Hauptwellen-Bremsanordnung kann eingerichtet sein, um die Hauptwelle 705 mit einer Bremskraft, die der Antriebswellen-Bremskraft Tbrake entspricht, zu bremsen.
  • Wie in der vorliegenden Druckschrift beschrieben, kann die Wellenbremsanordnung, wie etwa eine Antriebswellen-Bremsanordnung, eine Vorlegewellenbremsanordnung und/oder eine Hauptwellenbremsanordnung, durch eine Bremssteuereinheit 124 gesteuert werden, die in einer Steuereinheit 120 enthalten ist. Die Steuereinheit 120 kann auch eine Getriebesteuereinheit 125 umfassen.
  • Ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake_input, das gemäß einer Ausführungsform gleich dem Bremsdrehmoment Tbrake ist, das auf die Antriebswelle 109 angewendet wird, ist gemäß einer Ausführungsform gleich oder größer als ein Drehmoment Tslip_free, das die Kupplung 106 in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free überträgt, die bestimmt wurde, als der Totgang/ das Spiel durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde, wie zuvor beschrieben. Entsprechend ist ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake_input, das eventuell einschließlich der Übersetzungsverhältnisse einem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Vorlegewelle 702 und/oder auf die Hauptwelle 705 angewendet wird, ebenfalls unter Berücksichtigung der möglichen Übersetzungsverhältnisse gleich oder größer als das Drehmoment Tslip_free.
  • Das Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle angewendet wird, d.h. auf die Antriebswelle 109, auf die Vorlegewelle 702 und/oder auf die Hauptwelle 705, wird gemäß einer Ausführungsform derart gesteuert, dass es hoch genug ist, damit der Totgang weiter beseitigt wird, d.h. damit der Totgang weiter beseitigt wird, wenn die Welle, d.h. eine oder mehrere der Antriebs-, Haupt- und Vorlegewellen, stillsteht.
  • Auch muss das Totgangdrehmoment Tbacklash, und demnach auch das Drehmoment Tslip_free, die von der Kupplung in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free übertragen werden, derart gesteuert werden, so dass sie niedrig genug sind, um das Fahrzeug 100 nicht in Gang zu setzen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug nicht unerwünscht anfährt. Somit löst das Totgangdrehmoment Tbacklash, das angewendet wird, wenn die Wellenbremsanordnung 701 aktiviert wird, den Antriebsstrang auf, um den Totgang zu beseitigen. Wenn die Wellenbremsanordnung 701 aktiviert ist, bleibt der Antriebsstrang 130 in diesem aufgelösten Zustand, und das Totgangdrehmoment Tslip_free wird bewahrt und weiter auf den Antriebsstrang angewendet, jedoch nun stattdessen durch die Wellenbremsanordnung 701. Da somit das Totgangdrehmoment Tbacklash derart gesteuert wird, dass es niedrig genug ist, um das Fahrzeug 100 nicht in Gang zu setzen, kann ein unerwünschtes Anfahren verhindert werden.
  • Die Wellenbremsanordnung 701 hält/bewahrt somit das Drehmoment Tslip_free an der Welle 701 durch das Bremsdrehmoment Tbrake, das auf die Welle angewendet wird. Das Drehmoment Tslip_free wirkt somit wie ein Antriebsdrehmoment auf die Antriebsräder, und könnte möglicherweise ein unerwünschtes Anfahren verursachen, falls das Drehmoment zu hoch wäre.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss das Drehmoment Tslip_free, das durch die Kupplung in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free übertragen wird, derart gesteuert/gedrosselt werden, dass es niedrig genug ist, um das Fahrzeug 100 im Stillstand zu halten.
  • Somit kann ein schneller und sicherer Start aus dem Stillstand ohne Antriebswellenschwankungen durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, da der Totgang bereits während des Stillstands beseitigt wurde, und da die Kupplungsscheiben für die offene Kupplung nahe aneinander positioniert werden können, ohne unerwünschte Anfahrvorgänge zu riskieren.
  • Wie in 1 abgebildet, weisen die verschiedenen Teile des Antriebsstrangs 130 verschiedene Massenträgheiten auf, wozu eine Massenträgheit Je für den Motor 101, eine Massenträgheit Jg für das Getriebe 103, eine Massenträgheit Jc für die Kupplung 106, eine Massenträgheit Jp für die Gelenkwelle 107 und Massenträgheiten Jd für jede Triebwelle 104, 105 gehören. Generell weisen alle Drehkörper eine Massenträgheit J auf, die von der Masse des Körpers und dem Abstand der Masse vom Drehzentrum abhängig ist. Der Übersichtlichkeit halber wurden in 1 nur die zuvor erwähnten Massenträgheiten hinzugefügt, und ihre Bedeutung für die vorliegende Erfindung kann nachstehend beschrieben werden. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass weitere Massenträgheiten als die hier aufgeführten in einem Antriebsstrang vorkommen können.
  • Im Allgemeinen hängen das Drehmoment T und die Änderung ω̇ der Drehzahl für die drehenden Wellen/Teile miteinander und mit einer Massenträgheit J gemäß T = Jω̇ zusammen. Für den Antriebsstrang, oder mindestens für Teile des Antriebsstrangs, ist die Massenträgheit J bekannt oder kann berechnet werden. Somit ist ein Wert ω̇ für die Änderung der Drehzahl mindestens von einer Massenträgheit J eines oder mehrerer Teile der Kupplung 106 und des Getriebes 103 abhängig. Ein nicht einschränkender beispielhafter Wert für die Trägheit J für die drehenden Teile der Kupplung 106 und des Getriebes 103 kann beispielsweise 0,5 kg*m2 sein. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der steuerbare Wert des Totgangdrehmoments Tbacklash, der geeignet ist, um den Totgang/ das Spiel zu beseitigen, empirisch bestimmt werden, und kann einen Wert aufweisen, der mindestens die Reibmomente des Getriebes und der Triebwellen 104, 105 überschreitet, beispielsweise in einem Bereich von 10 bis 50 Nm oder in einem Bereich von 15 bis 25 Nm liegt oder ungefähr 20 Nm für die Antriebswelle 109 beträgt.
  • Durch die Verwendung eines derartigen steuerbaren Wertes für das Totgangdrehmoment Tbacklash kann ein schneller und sicherer Start aus dem Stillstand durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, ohne unerwünschte Anfahrvorgänge zu riskieren.
  • Wie zuvor beschrieben, erfolgt die Beseitigung des Totgangs während des Stillstands des Fahrzeugs 100. Dies kann auch als der zuvor beschriebene erste Verfahrensschritt des Steuerns 210 der Kupplung 106 in die Schlupfposition Cslip und der zuvor beschriebene fünfte Verfahrensschritt 250 des Ingangsetzens des Fahrzeugs, die zeitlich durch einen Stillstandzeitraum tstandstill getrennt sind, wobei tstandstill > 0 s, ausgedrückt werden. Somit erfolgt die Beseitigung des Totgangs gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Fahrzeug stillsteht, wodurch die Beseitigung des Totgangs die Fahrleistung des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt. Für viele Fahrzeuge, beispielsweise Busse und auch andere Fahrzeuge, ist das Stillstehen beispielsweise an Bushaltestellen und/oder Ampeln ein normaler Teil der Verwendung der Fahrzeuge. Die Möglichkeit, nach einem derartigen Anhalten mit einem Antriebsstrang ohne Totgang/Spiel anfahren zu können, ist sehr vorteilhaft.
  • Um wissen zu können, ob das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung aktiviert werden kann, wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt, ob das Fahrzeug stillsteht. Diese Stillstandbestimmung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Die Stillstandbestimmung kann beispielsweise basierend darauf, ob sich eine Abtriebswelle 107 von dem Getriebe dreht oder nicht, beispielsweise basierend auf einem Signal der Anzahl von Wellenumdrehungen, das durch einen Sensor bereitgestellt wird, der an der Abtriebswelle 107 angeordnet ist, erfolgen. Die Stillstandbestimmung kann auch basierend auf einer bestimmten Beschleunigung des Fahrzeugs, beispielsweise basierend auf einem Beschleunigungssignal, das durch einen Beschleunigungsmesser in dem Fahrzeug 100 bereitgestellt wird, erfolgen. Die Stillstandbestimmung kann auch basierend auf einer bestimmten Drehung oder Nicht-Drehung eines oder mehrerer Räder in dem Fahrzeug, beispielsweise basierend auf einem Signal der Anzahl von Radumdrehungen, das durch einen Sensor an einem Rad in dem Fahrzeug 100 bereitgestellt wird, erfolgen. Die Stillstandbestimmung kann auch basierend auf einer Bestimmung, ob die Bremsen, wie beispielsweise Betriebs-/ Fußbremsen, in dem Fahrzeug aktiviert sind, z.B. basierend auf einem Bremspedalsignal, das durch eine Bremsanlage in dem Fahrzeug 100 bereitgestellt wird, erfolgen. Die Stillstandbestimmung kann auch basierend auf einer geografischen Bewegung des Fahrzeugs, z.B. basierend auf GPS-Signalen (Signalen des globalen Positionsbestimmungssystems), die in einer GPS-Vorrichtung in dem Fahrzeug verwendet werden, erfolgen.
  • Die Signale, die für die zuvor beschriebenen Verfahren verwendet werden, um zu bestimmen, dass das Fahrzeug stillsteht, sind normalerweise bereits im Fahrzeug vorhanden. Diese Ausführungsformen können somit umgesetzt werden, ohne die Materialkomplexität des Fahrzeugs 100 zu erhöhen.
  • Der zweite Verfahrensschritt 220, der eine Bestimmung umfasst, ob der Totgang beseitigt wurde, kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform kann die Beseitigung des Totgangs durch eine Analyse einer Zunahme eines Motordrehmoments Tengine, wenn die Kupplung 106 in die Schlupfposition Cslip in dem ersten Verfahrensschritt 210 gesteuert wird, bestimmt werden. Somit kann das Motordrehmoment Tengine während der Steuerung der Kupplung 106 in dem ersten Schritt 210 analysiert werden. Falls das Motordrehmoment Tengine zunimmt, wenn die Kupplung ein wenig in die Schlupfposition Cslip geschlossen wird, und falls die Zunahme des Motordrehmoments Tengine mit dem Schließen der Kupplung in die Schlupfposition Cslip korreliert, kann bestimmt werden, dass der Totgang beseitigt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Beseitigung des Totgangs durch eine Analyse einer Dauer eines Zeitraums, in dem das Totgangdrehmoment Tbacklash von der Kupplung 106 angewendet wurde, bestimmt werden. Falls das Totgangdrehmoment Tbacklash während eines Zeitraums tbacklash angewendet wurde, der länger als ein vorbestimmter Wert tbacklash_predet ist; tbacklash > tbacklash_predet; wobei der vorbestimmte Wert tbacklash_predet beispielsweise 0,5 s sein kann, wird bestimmt, dass der Totgang in dem Antriebsstrang beseitigt wurde.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Beseitigung des Totgangs durch eine Analyse einer Differenz Δω zwischen einer Drehzahl ωshaft einer Antriebswelle 109 des Getriebes und einer Drehzahl ωwheel eines Antriebsrads 110, 111 des Fahrzeugs 100 bestimmt werden. Falls im Wesentlichen keine Differenz zwischen diesen Drehzahlen besteht, nachdem eine kleine Differenz geschaffen wurde, wenn die Kupplung in dem ersten Schritt 210 gesteuert wird; falls Δω = ωshaft - ωwheel = 0; kann bestimmt werden, dass der Totgang im Antriebsstrang beseitigt wurde.
  • Die zuvor beschriebenen Verfahren zum Bestimmen, dass der Totgang beseitigt wurde, können basierend auf Informationen und/oder Signalen erfolgen, die normalerweise bereits im Fahrzeug vorhanden sind, und können somit umgesetzt werden, ohne die Materialkomplexität für das Fahrzeug 100 zu erhöhen.
  • 4a-c und 5a-c zeigen ein Beispiel einer Anfahrsituation, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird (4a-c) und wenn eine Lösung aus dem Stand der Technik verwendet wird (5a-c).
  • 4a zeigt die Kupplungsposition, d.h. die Positionen für die Kupplungsscheiben der Kupplung 106. In der vorliegenden Druckschrift kann die geschlossene Kupplungsposition Cclosed derart definiert sein, dass die Kupplung geschlossen ist und kein Schlupf mehr vorhanden ist, was auch bedeutet, dass die Drehzahlen für die Antriebs- 102 und Abtriebs- 109 Wellen der Kupplung im Wesentlichen gleich sind. Dies kann auch so ausgedrückt werden, dass die Kupplung in dieser Kupplungsposition Cclosed in der Lage ist, ein höheres Drehmoment zu übertragen als ein tatsächliches/ augenblickliches Drehmoment, das auf die Antriebswelle 109 und/oder die Antriebsräder zu einem gewissen Zeitpunkt übertragen werden soll. Wenn sich die Kupplung 106 in der Schlupfkupplungsposition Cslip befindet, überträgt die Kupplung ein Totgangdrehmoment Tbacklash, d.h. ein Schlupfdrehmoment, das einen erlaubten und geeigneten Wert aufweist, um das Spiel des Antriebsstrangs aufzulösen, und/oder um den Antriebsstrang auf die zukünftige Drehmomentzunahme/Rampe vorzubereiten. Dies kann auch so ausgedrückt werden, dass der Antriebsstrang aufgelöst wird, wenn sich die Kupplung 106 in der Schlupfkupplungsposition Cslip befindet. Wie in 4a abgebildet, umfasst die Schlupfkupplungsposition Cslip einen Bereich von Kupplungsscheibenpostionen, in denen sich die Kupplungsscheiben immer näher kommen, bis die Kupplung in der geschlossenen Endposition Cclosed vollständig geschlossen ist.
  • Auch umfasst die offene Position Copen für die Kupplung einen Bereich von Kupplungsscheibenpositionen, für die im Wesentlichen kein Drehmoment durch die Kupplung übertragen werden soll. Somit werden die Kupplungsscheiben immer weiter voneinander bewegt, je mehr die Kupplung geöffnet ist, bis eine offene Endposition Copen_end erreicht ist.
  • Die Steuerung/Aktivierung der Kupplung 106 erfolgt gewöhnlich durch die Verwendung eines oder mehrerer Stellglieder. Diese Stellglieder können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch angetrieben/ aktiviert/ gesteuert werden. Somit entsprechen die Kupplungspositionen und/oder die Kupplungsscheibenpositionen, die in der vorliegenden Druckschrift besprochen werden, den Positionen für derartige Kupplungsstellglieder.
  • 4b zeigt die Aktivierung/Deaktivierung einer Angabe, wie etwa eines Signals, das angibt, dass ein Gaspedal betätigt wird, und/oder ein Signal, das durch einen Fahrtregler bereitgestellt wird. 4c zeigt die Aktivierung/ Deaktivierung einer Wellenbremsanordnung.
  • 4a-c zeigen eine nicht einschränkende beispielhafte Situation, in dem das Fahrzeug stillsteht, bis es zu einem Anfahrzeitpunkt 407 in Gang gesetzt wird. Es sei zu beachten, dass ein nicht einschränkendes Beispiel des Anfahrzeitpunktes 407 und der Kupplungsbewegung in Verbindung mit dem Anfahrzeitpunkt 407 in 4a nur schematisch abgebildet ist. Wie es für den Fachmann ersichtlich ist, ist der tatsächliche Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug in Gang gesetzt wird, von einer Anzahl von Parametern abhängig, wie beispielsweise den Straßenverhältnissen, den Windverhältnissen und/oder einem Gefälle/ einer Neigung der Straße.
  • Zuerst steht das Fahrzeug still und die Kupplung 106 befindet sich in einer ganz offenen Position Copen_end 401. Dann wird die Kupplung 106 allmählich geschlossen 402, d.h. die Kupplungsscheiben werden näher aneinander bewegt, bis sich die Kupplung 106 in einer Schlupfposition Cslip befindet. Die Kupplung 106 wird dadurch gesteuert 210, um ein Totgangdrehmoment Tbacklash zu übertragen, das einen gesteuerten Wert aufweist, um den Totgang zu beseitigen.
  • Dann wird an einem totgangfreien Zeitpunkt 403 bestimmt 220, dass der Totgang durch das angewendete Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde. Eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free, d.h. die Positionen, welche die Kupplungsscheiben aufweisen, wenn der Totgang beseitigt wurde, wird dadurch bestimmt und gespeichert.
  • Wenn der Totgang beseitigt wurde, d.h. wenn die totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free bestimmt wurde, wird die Wellenbremsanordnung an einem Aktivierungszeitpunkt 421 aktiviert. Dadurch wird das Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle eines Getriebes 103, wie etwa eine Antriebswelle 109, angewendet. Dadurch kann der Totgang durch das Bremsdrehmoment Tbrake weiterhin beseitigt werden, und die Kupplung 106 kann gesteuert werden, um sich allmählich wieder zu öffnen 404. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kupplung 106 nun in eine offene Position geöffnet werden, genauer gesagt in eine mittlere offene Position Copen_int 405, wobei es sich um eine weiter geschlossene Position handelt als die offene Endposition Copen_end, und muss nicht in die offene Endposition Copen_end zurückkehren. Dies kann auch so beschrieben werden, dass es eine Kupplungsschließpositionsdifferenz Cpos_diff zwischen der offenen Endposition Copen_end 401 und der mittleren offenen Position Copen_int 405 gibt; Cpos_diff > 0. Wie zuvor beschrieben, ist das Drehmoment Tslip_free, das durch die Kupplung in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free übertragen wird, und somit auch festgelegt und dem Antriebsstrang und den Antriebsrädern bereitgestellt wird, wenn die Wellenbremse aktiviert wird, niedrig genug, um das Fahrzeug 100 im Stillstand zu halten, d.h. so dass das Fahrzeug nicht fährt.
  • Dann wird mindestens eine Angabe, wie etwa eine Angabe von einem Fahrer und/oder von einem Fahrtregelsystem, an einem Angabezeitpunkt Copen_int 411 aktiviert/bereitgestellt.
  • Wenn die Angabe bereitgestellt wird, wird die Kupplung 106 gesteuert, um sich von der mittleren offenen Position Copen_int allmählich zu schließen. Wenn die Kupplung 106 wieder die totgangfreie Position Cslip_free erreicht, die in dem zweiten Schritt 220 bestimmt wurde, als der Totgang beseitigt wurde, wird die mindestens eine Wellenbremsanordnung 701 an dem Deaktivierungszeitpunkt 422 deaktiviert. Anschließend kann die Kupplung 106 gesteuert werden, um sich von ihrer totgangfreien Position Cslip_free in die geschlossene Position Cclosed zu bewegen, falls der Fahrer und/oder das Fahrtregelsystem ein höheres Drehmoment anfragt. An einem Anfahrzeitpunkt 407 wird das Fahrzeug unter Verwendung des Startgangs Cstart des Getriebes in Gang gesetzt.
  • Wenn das Verfahren zum Ingangsetzen des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gibt es ein Zeitintervall tinv zwischen dem Angabezeitpunkt 411 und dem Anfahrzeitpunkt 407, das im Vergleich zu entsprechenden Zeitintervallen für Lösungen aus dem Stand der Technik recht kurz ist, wie es nachstehend beschrieben wird.
  • Nachdem das Fahrzeug in Gang gesetzt wurde, erfolgt ein Hochtreiben eines Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Hochtreiben des Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain derart gesteuert, dass der Totgang während des Hochtreibens des Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain weiterhin beseitigt wird. Dies wird durch eine Steuerung des Motors 101 und der Kupplung 106 erreicht, so dass ein Antriebsstrangdrehmoment generiert wird, so dass der Totgang/ das Spiel zwangsläufig ständig beseitigt/aufgelöst bleibt.
  • Somit wird gemäß der Ausführungsform der Totgang während des Stillstands beseitigt 403. Das Bremsdrehmoment Tbrake wird auf die Welle angewendet 421, damit der Totgang zwangsläufig beseitigt bleibt. Die Kupplungsposition Cslip_free, für die es keinen Totgang mehr gibt, wird bestimmt und gespeichert 403. Die Kupplung wird dann gesteuert, um bei Copen_int 405 offen zu sein, bis eine Angabe bereitgestellt/aktiviert 411 wird. Nachdem die Angabe bereitgestellt/aktiviert 411 wurde, wird die Kupplung gesteuert, um sich allmählich zu schließen 406. Wenn die totgangfreie Position Cslip_free erreicht ist, wird die Bremsanordnung deaktiviert 422, wenn die totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free erreicht ist, und die Kupplung wird weiter in Richtung auf ihre geschlossene Position Cclosed gesteuert 407, wenn das Fahrzeug losfährt.
  • 5a-c zeigen Figuren für eine Lösung aus dem Stand der Technik für die gleiche beispielhafte Situation wie diejenige, die für die vorliegende Erfindung in 4a-c gezeigt wird.
  • 5a zeigt die Kupplungsposition, d.h. die Positionen für die Kupplungsscheiben der Kupplung 106. 5b zeigt die Aktivierung/Deaktivierung einer Angabe, wie etwa eines Signals, das angibt, dass ein Gaspedal betätigt wird, und/oder eines Signals, das durch ein Fahrtregelsystem bereitgestellt wird. 5c zeigt die Aktivierung/Deaktivierung einer Wellenbremsanordnung.
  • Zuerst steht das Fahrzeug still, und die Kupplung 106 befindet sich in einer ganz offenen Position Copen_end 501. Wenn dann die Angabe an einem Angabezeitpunkt 511 aktiviert wird, schließt sich die Kupplung 106 allmählich, d.h. die Kupplungsscheiben werden näher aneinander bewegt, anfänglich steiler 502 und dann weniger steil 503, bis sich die Kupplung 106 in einer geschlossenen Position Cclosed befindet, und das Fahrzeug wird an einem Anfahrzeitpunkt 507 in Gang gesetzt. Wie in 5c gezeigt, wird keine Aktivierung einer Wellenbremsanordnung für Lösungen aus dem Stand der Technik verwendet. Einige Fahrzeuge verfügen auch nicht über eine Wellenbremsanordnung, die in dem Fahrzeug umgesetzt ist.
  • Wenn das Verfahren zum Ingangsetzen des Fahrzeugs gemäß der Lösung aus dem Stand der Technik verwendet wird, gibt es ein Zeitintervall tprior_art zwischen dem Angabezeitpunkt 511 und dem Anfahrzeitpunkt 507, das viel länger als das entsprechende Zeitintervall tinv für die vorliegende Erfindung ist, wie zuvor beschrieben. Ein Grund dafür besteht darin, dass die Kupplung beginnt, sich von der offenen Endposition Copen_end aus zu schließen, wenn die Angabe für die Lösungen aus dem Stand der Technik aktiviert wird, wohingegen die Kupplung beginnt, sich von der mittleren offenen Position Copen_int aus zu schließen, wenn die Angabe für die vorliegende Erfindung aktiviert wird. Auch ist für die vorliegende Erfindung gewährleistet, dass der Antriebsstrang totgangfrei ist, wenn die Angabe aktiviert wird, was die Notwendigkeit reduziert, dass totgangbedingte Drosselungen für das Drehmoment beim Anfahren angefragt werden. Für die Lösung aus dem Stand der Technik muss der Drehmomentaufbau derart gedrosselt werden, dass der Totgang nach der Anfahrangabe 511 auf gesteuerte Art und Weise beseitigt wird, wohingegen der Totgang bereits während des Stillstands beseitigt wird, d.h. bereits vor der Anfahrangabe, wenn die vorliegende Erfindung verwendet wird.
  • Mit anderen Worten bietet das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung viel schnellere Anfahrvorgänge des Fahrzeugs, was der Fahrer so empfindet, als ob das Fahrzeug eine schnelle Drehmomentreaktion aufweist und leistungsstark ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand präsentiert, welches das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs 130, der in einem Fahrzeug 100 enthalten ist, umfasst.
  • Mit Bezug auf 1 und 7 umfasst das System eine Kupplungssteuereinheit 121, die eingerichtet ist, um eine Kupplung 106, die in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip zu steuern 210, wenn das Fahrzeug 100 stillsteht. Wie zuvor beschrieben, überträgt die Kupplung 106 ein Totgangdrehmoment Tbacklash, das kleiner als ein Drehmoment Tclosed ist, das in eine geschlossene Position Cclosed für die Kupplung 106 in der Schlupfposition Cslip übertragen wird. Das Totgangdrehmoment Tbacklash weist einen gesteuerten Wert auf, der geeignet ist, um das Spiel/ den Totgang zu beseitigen.
  • Das System umfasst ferner eine Bremssteuereinheit 123, die eingerichtet ist, um ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle 109 eines Getriebes 103, das in dem Antriebsstrang 130 enthalten ist, anzuwenden 230, wenn der Totgang beseitigt wurde. Dadurch wird der Totgang zwangsläufig weiter beseitigt, d.h. dass der Antriebsstrang wird weiter so gehalten, dass er totgangfrei bleibt.
  • Das System umfasst auch die Kupplungssteuereinheit 121, die eingerichtet ist, um die Kupplung 106 in eine offene Position Copen zu öffnen 240.
  • Das System umfasst ferner eine Fahrzeugbewegungssteuereinheit 124, die eingerichtet ist, um das Fahrzeug 250 basierend auf mindestens einer Angabe unter Verwendung eines Startgangs Gstart in Gang zu setzen. Dabei wird der Totgang weiterhin beseitigt, bis und während das Fahrzeug in Gang gesetzt wird 250.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System ferner eine Bestimmungseinheit 122, die eingerichtet ist, um eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip_free für die Kupplung 106 zu bestimmen, wenn der Totgang durch Anwenden des Totgangdrehmoments Tbacklash beseitigt wurde. Auch umfasst das System die Kupplungssteuereinheit 121, die eingerichtet ist, um die Kupplung 106 in die totgangfreie Position Cslip_free zu steuern 251. Das System umfasst ferner die Bremssteuereinheit 123, die eingerichtet ist, um die mindestens eine Wellenbremsanordnung 701, die das Bremsdrehmoment Tbrake an der Welle 109 bereitstellt, zu deaktivieren 252, wenn die Kupplung wieder die totgangfreie Position Cslip_free erreicht. Auch umfasst das System die Kupplungssteuereinheit 121, die eingerichtet ist, um die Kupplung 106 von der totgangfreien Position Cslip_free in die geschlossene Position Cclosed zu steuern 253.
  • Das System gemäß der vorliegenden Erfindung kann eingerichtet sein, um alles Vorstehende in den Ansprüchen und in den hier beschriebenen Verfahrensschritten der Ausführungsformen auszuführen. Das System verfügt dadurch über die zuvor beschriebenen Vorteile für jede jeweilige Ausführungsform. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug 100, wie etwa einen Lastwagen, einen Bus oder einen Personenkraftwagen, welches das hier beschriebene System zum Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs umfasst.
  • Der Fachmann wird verstehen, dass ein Verfahren zum Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung auch in einem Computerprogramm umgesetzt werden kann, das, wenn es in einem Computer ausgeführt wird, den Computer anweist, das Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm besteht gewöhnlich aus einem Computerprogrammprodukt 603, das auf einem nicht vorübergehenden/ nicht flüchtigen digitalen Speichermedium gespeichert ist, bei dem das Computerprogramm in das computerlesbare Medium des Computerprogrammprodukts integriert ist. Das computerlesbare Medium umfasst einen geeigneten Speicher, wie beispielsweise: einen ROM (Festspeicher), einen PROM (programmierbaren Festspeicher), einen EPROM (löschbaren PROM), einen Flash-Speicher, einen EEPROM (elektrisch löschbaren PROM), eine Festplatteneinheit usw.
  • 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Steuereinheit 600. Die Steuereinheit 600 umfasst eine Recheneinheit 601, die im Wesentlichen aus einem beliebigen geeigneten Typ von Prozessor oder Mikrocomputer bestehen kann, beispielsweise aus einer Schaltung zur digitalen Signalverarbeitung (einem digitalen Signalprozessor, DSP) oder einer Schaltung, die eine vorbestimmte spezifische Funktion aufweist (einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC). Die Recheneinheit 601 ist mit einer Speichereinheit 602 verbunden, die in der Steuereinheit 600 angeordnet ist, wobei die Speichereinheit der Recheneinheit 601 beispielsweise den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten bereitstellt, welche die Recheneinheit 601 benötigt, um Berechnungen vornehmen zu können. Die Recheneinheit 601 ist auch angeordnet, um unvollständige oder endgültige Ergebnisse von Berechnungen in der Speichereinheit 602 zu speichern.
  • Zudem ist die Steuereinheit 600 mit den Vorrichtungen 611, 612, 613, 614 versehen, um Ein- und Ausgangssignale zu empfangen und zu senden. Diese Ein- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute umfassen, die von den Vorrichtungen 611, 613 für den Empfang von Eingangssignalen als Informationen detektiert werden können und in Signale umgewandelt werden können, die von der Recheneinheit 601 verarbeitet werden können. Diese Signale werden dann der Recheneinheit 601 zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtungen 612, 614 zum Senden von Ausgangssignalen sind eingerichtet, um Signale, die von der Recheneinheit 601 empfangen werden, umzuwandeln, um Ausgangssignale zu erstellen, indem die Signale beispielsweise moduliert werden, die an andere Teile und/oder Systeme in dem Fahrzeug gesendet werden können.
  • Jede der Verbindungen mit den Vorrichtungen zum Empfangen und Senden von Ein- und Ausgangssignalen kann aus einem oder mehreren bestehen von einem Kabel, einem Datenbus, wie etwa einem CAN-Bus (Steuergerätenetzbus), einem MOST-Bus (medienorientierten Systemtransportbus), oder einer gewissen anderen Buskonfiguration, oder einer drahtlosen Verbindung. Der Fachmann wird verstehen, dass der zuvor angegebene Computer aus der Recheneinheit 601 bestehen kann, und dass der zuvor angegebene Speicher aus der Speichereinheit 602 bestehen kann.
  • Steuersysteme in modernen Fahrzeugen umfassen gewöhnlich Kommunikationsbussysteme, die aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen zum Verlinken einer gewissen Anzahl von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) oder Controllern und diversen Bauteilen, die sich in dem Fahrzeug befinden, bestehen. Ein derartiges Steuersystem kann eine große Anzahl von Steuereinheiten umfassen, und die Verantwortung für eine spezifische Funktion kann auf mehr als eine Steuereinheit verteilt sein. Fahrzeuge der gezeigten Art umfassen somit oft erheblich mehr Steuereinheiten als z.B. in 1, 6 und 7 gezeigt sind, was dem Fachmann auf diesem technischen Gebiet wohlbekannt ist.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung in der Steuereinheit 700 umgesetzt. Die Erfindung kann jedoch auch ganz oder teilweise in einer oder mehreren anderen Steuereinheiten, die bereits in dem Fahrzeug vorhanden ist bzw. sind, oder in einer gewissen Steuereinheit, die der vorliegenden Erfindung gewidmet ist, umgesetzt werden.
  • Dabei und in der vorliegenden Druckschrift werden die Einheiten häufig beschrieben, wie sie zum Ausführen von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sind. Dies umfasst auch die Tatsache, dass die Einheiten ausgelegt und/oder konfiguriert sind, um diese Verfahrensschritte auszuführen.
  • Die mindestens eine Steuereinheit 120 ist in 1 abgebildet, wie sie die getrennt abgebildeten Einheiten 121, 122, 123, 124, 125 umfasst. Diese Einheiten 121, 122, 123, 124, 125 können jedoch logisch getrennt aber räumlich in der gleichen Einheit umgesetzt sein oder können sowohl logisch als auch räumlich zusammen angeordnet sein. Diese Einheiten 121, 122, 123, 124, 125 können beispielsweise Gruppen von Anweisungen entsprechen, die in Form von Programmiercode vorliegen können und in einen Prozessor eingegeben und von einem Prozessor einer Recheneinheit 601 verwendet werden, wenn die Einheiten aktiv sind und/oder jeweils zum Ausführen ihres Verfahrensschritts verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Vielmehr betrifft und umfasst die vorliegende Erfindung alle verschiedenen Ausführungsformen, die im Umfang der unabhängigen Ansprüche enthalten sind.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand, umfassend das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs (130), der in dem Fahrzeug (100) enthalten ist; umfassend: - Steuern (210), wenn das Fahrzeug (100) stillsteht, einer Kupplung (106), die in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip, in welcher Schlupfposition Cslip die Kupplung (106) ein Totgangdrehmoment Tbacklash überträgt, das kleiner als ein Drehmoment Tclosed ist, das in einer geschlossenen Position Cclosed für die Kupplung (106) übertragen wird, wobei das Totgangdrehmoment Tbarklash einen gesteuerten Wert zum Beseitigen des Totgangs aufweist; - Anwenden (230), wenn der Totgang beseitigt wurde, eines Bremsdrehmoments Tbrake auf eine Welle (109, 702, 705) eines Getriebes (103), das in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, damit der Totgang dadurch weiter beseitigt wird, und zwar auch wenn die Kupplung (106) offen ist; - Öffnen (240) der Kupplung (106) in eine offene Position Copen für die Kupplung (106); und - Ingangsetzen (250) des Fahrzeugs (100), basierend auf mindestens einer Angabe, unter Verwendung eines Startgangs Gstart, wobei der Totgang weiter beseitigt wird, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird (250).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anwenden (230) des Bremsdrehmoments Tbrake durch Aktivieren mindestens einer Wellenbremsanordnung (701) erfolgt, die auf die Welle (109, 702, 705) des Getriebes (103) einwirkt, das in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip free für die Kupplung (106) bestimmt (220) wird, wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbacklash beseitigt wurde.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ingangsetzen (250) des Fahrzeugs (100) umfasst: - Steuern (251) der Kupplung (106) in die totgangfreie Position Cslip_free; - Deaktivieren (252) der mindestens einen Wellenbremsanordnung (701), die der Welle (109, 702, 705) das Bremsdrehmoment Tbrake bereitstellt, wenn die Kupplung die totgangfreie Position Cslip_free erreicht; und - Steuern (253) der Kupplung (106) von der totgangfreien Position Cslip free in Richtung auf die geschlossene Position Cclosed.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake_input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle (109, 702, 705) angewendet wird, gleich oder größer als ein Drehmoment Tslip_free ist, das die Kupplung (106) in der totgangfreien Kupplungsposition Cslip_free überträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Bestimmung, ob das Fahrzeug stillsteht, basierend auf einem oder mehreren Signalen erfolgt aus der Gruppe von: - einem Signal der Anzahl von Wellenumdrehungen, das durch einen Sensor an einer Abtriebswelle (107) des Getriebes (103) bereitgestellt wird; - einem Beschleunigungssignal, das durch einen Beschleunigungsmesser in dem Fahrzeug (100) bereitgestellt wird; - einem Signal der Anzahl von Radumdrehungen, das durch einen Sensor an einem Rad in dem Fahrzeug (100) bereitgestellt wird; - einem Bremspedalsignal, das durch ein Bremssystem in dem Fahrzeug (100) bereitgestellt wird; und - einem Positionsbestimmungssignal.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Antriebswellen-Bremsdrehmoment Tbrake_input, das dem Bremsdrehmoment Tbrake entspricht, das auf die Welle (109, 702, 705) angewendet wird, derart gesteuert wird, dass es hoch genug ist, damit der Totgang beseitigt bleibt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der steuerbare Wert des Totgangdrehmoments Tbacklash in einem Bereich von 10 bis 50 Nm oder in einem Bereich von 15 bis 25 Nm liegt oder ungefähr 20 Nm beträgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bestimmen (220), ob der Totgang beseitigt wurde, mindestens eines umfasst aus der Gruppe von: - Analysieren einer Zunahme eines Motordrehmoments Tengine während des Steuerns (210) der Kupplung (106); - Analysieren einer Dauer eines Zeitraums, in dem das Totgangdrehmoment Tbacklash durch die Kupplung (106) angewendet wurde; und - Analysieren einer Differenz Δω, zwischen einer Drehzahl ωshaft einer Antriebswelle (109) des Getriebes (103) und einer Drehzahl ωwheel eines Antriebsrads (110, 111) des Fahrzeugs (100).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Hochtreiben eines Antriebsstrangdrehmoments Tpowertrain nach dem Ingangsetzen (250) des Fahrzeugs erfolgt, wobei der Totgang während des Hochtreibens weiter beseitigt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Steuern (210) der Kupplung (106) in die Schlupfposition Cslip und das Ingangsetzen (250) des Fahrzeugs zeitlich durch einen Stillstandzeitraum tstandstill getrennt sind, wobei tstandstill > 0 S.
  12. Computerprogramm, gekennzeichnet durch Codemittel, die, wenn sie auf einem Computer ausgeführt werden, bewirken, dass der Computer das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.
  13. Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium und ein Computerprogramm nach Anspruch 12, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Medium enthalten ist.
  14. System, eingerichtet zum Ingangsetzen eines Fahrzeugs aus dem Stillstand, umfassend das Steuern des Totgangs eines Antriebsstrangs (130), der in einem Fahrzeug (100) enthalten ist; umfassend: - eine Kupplungssteuereinheit (121), die eingerichtet ist, wenn das Fahrzeug (100) stillsteht, um eine Kupplung (106), die in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, in eine Schlupfposition Cslip zu steuern (210), in welcher Schlupfposition Cslip die Kupplung (106) ein Totgangdrehmoment Tbarklash überträgt, das kleiner als ein Drehmoment Tclosed ist, das in einer geschlossenen Position Cclosed für die Kupplung (106) übertragen wird, wobei das Totgangdrehmoment Tbarklash einen gesteuerten Wert zum Beseitigen des Totgangs aufweist; - eine Bremssteuereinheit (123), die eingerichtet ist, wenn der Totgang beseitigt wurde, um ein Bremsdrehmoment Tbrake auf eine Welle (109, 702, 705) eines Getriebes (103), das in dem Antriebsstrang (130) enthalten ist, anzuwenden (230), damit der Totgang dadurch weiter beseitigt wird, und zwar auch wenn die Kupplung (106) offen ist; - die Kupplungssteuereinheit (121), die eingerichtet ist, um die Kupplung (106) in eine offene Position Copen für die Kupplung (106) zu öffnen (240); und - eine Fahrzeugbewegungssteuereinheit (124), die eingerichtet ist, um das Fahrzeug basierend auf mindestens einer Angabe unter Verwendung eines Startgangs Gstart in Gang zu setzen (250), wobei der Totgang weiter beseitigt wird, bis das Fahrzeug in Gang gesetzt wird (250).
  15. System nach Anspruch 14, ferner umfassend: - eine Bestimmungseinheit (122), die eingerichtet ist, um eine totgangfreie Kupplungsposition Cslip free für die Kupplung (106) zu bestimmen (220), wenn der Totgang durch das Totgangdrehmoment Tbarklash beseitigt wurde; - die Kupplungssteuereinheit (121), die eingerichtet ist, um die Kupplung (106) in die totgangfreie Position Cslip_free zu steuern (251); - die Bremssteuereinheit (123), die eingerichtet ist, um die mindestens eine Wellenbremsanordnung (701), die das Bremsdrehmoment Tbrake an der Welle (109, 702, 705) bereitstellt, zu deaktivieren (252), wenn die Kupplung die totgangfreie Position Cslip_free erreicht; und - die Kupplungssteuereinheit (121), die eingerichtet ist, um die Kupplung (106) aus der totgangfreien Position Cslip free in die geschlossene Position Cclosed zu steuern (253).
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