DE102017212562A1

DE102017212562A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017212562A1
Application number: DE102017212562.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lemp
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor (1), ein zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (3) geschaltetes Getriebe (2), einen zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschalteten Schwingungsdämpfer (4) zur Schwingungsdämpfung einer vom Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Welle und eine ebenfalls zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschaltete Kupplung (8, 10, 11) aufweist, wobei die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs im Schlupf betrieben wird. Die Kupplung (8, 10, 11) wird abhängig von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von einem Drehmoment des Verbrennungsmotors (1) zur Gewährleistung einer definierten Schwingungsdämpfung durch den Schwingungsdämpfer (4) nicht im Schlupf betrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der Praxis bekannte Kraftfahrzeuge verfügen über ein Antriebsaggregat sowie über ein zwischen das Antriebsaggregat und einem Abtrieb geschaltetes Getriebe. Dann, wenn das Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor umfasst, ist einer vom Verbrennungsmotor angetriebenen Welle, insbesondere einer Kurbelwelle, ein Schwingungsdämpfer zugeordnet, um durch Verbrennungsstöße des Verbrennungsmotors verursachte Drehschwingungen an der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Welle zu dämpfen. Der Schwingungsdämpfer wirkt demnach Schwingungen, die vom Verbrennungsmotor aus auf die vom Verbrennungsmotor angetriebene Welle wirken, entgegen.
Aus der Praxis ist weiterhin bekannt, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und das Getriebe auch eine Kupplung, die abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs im Schlupf betrieben wird. Bei dieser Kupplung kann es sich zum Beispiel um eine Wandlerüberbrückungskupplung oder eine Trennkupplung handeln.
Aus der DE 101 58 890 A1 ist ein Verfahren zur Regelung insbesondere eine Wandlerüberbrückungskupplung bekannt, welche außerhalb einer Schaltung mit einem geregelten Druck angesteuert wird, wobei die Kupplung abhängig von einem Berechnungsmodell angesteuert wird, das als Torsionsschwingungsmodell mit mindestens zwei Drehmassen ausgeführt ist.
Aus der DE 10 2006 009 608 A1 ist ein weiteres Verfahren zum Betreiben einer Wandlerüberbrückungskupplung bekannt. Nach diesem Stand der Technik wird diese Wandlerüberbrückungskupplung im Rahmen ihrer Steuerung bzw. Regelung von einem gesteuerten/geregelten Zustand in einen offenen Zustand, von einem geschlossenen Zustand in dem gesteuerten/geregelten Zustand oder vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand in Abhängigkeit von einer sogenannten Brummerkennung überführt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs und ein Steuergerät zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Kupplung abhängig von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors und abhängig von einem Drehmoment des Verbrennungsmotors zur Gewährleistung einer definierten Schwingungsdämpfung durch den Schwingungsdämpfer nicht im Schlupf betrieben.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Kupplung des Kraftfahrzeugs, die wie der Schwingungsdämpfer zwischen dem Verbrennungsmotor und das Getriebe des Kraftfahrzeugs geschaltet ist, abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors sowie abhängig von dem Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht im Schlupfbetrieb zu betreiben, um so über den Schwingungsdämpfer eine definierte Schwingungsdämpfung an der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Welle bereitzustellen.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die vom Schwingungsdämpfer bereitstellbare Schwingungsdämpfung abnehmen kann, wenn die Kupplung im Schlupf betrieben wird. Dies wird mit der Erfindung abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors sowie abhängig vom Drehmoment desselben vermieden, nämlich in einem sogenannten Auslegungsbereich des Schwingungsdämpfers.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Kupplung abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs in einer Schlupfregelung betrieben, nämlich derart, dass ein Ist-Schlupf einem vorgegeben Soll-Schlupf entspricht. Abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und abhängig von dem Drehmoment des Verbrennungsmotors wird die Schlupfregelung beendet, sodass dann die Kupplung nicht im Schlupf sondern vorzugsweise in Überanpressung betrieben wird.
Die Erfindung findet besonders bevorzugt dann Anwendung, wenn die Kupplung des Kraftfahrzeugs an sich in einer Schlupfregelung betrieben wird, bei welcher ein Ist-Schlupf einem vorgegebenen Soll-Schlupf entsprechen soll. Abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und abhängig vom Drehmoment des Verbrennungsmotors wird die Schlupfregelung beendet und die Kupplung nicht im Schlupf, sondern in Überanpressung betrieben.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als ein Drehzahlgrenzwert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors größer als ein Drehmomentgrenzwert ist, die die Schlupfregelung beendet und die Kupplung nicht im Schlupf betrieben. Dann hingegen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als der Drehzahlgrenzwert und/oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors kleiner als der Drehmomentgrenzwert ist, wird die Kupplung über die Schlupfregelung im Schlupf betrieben. Damit kann die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers besonders vorteilhaft aufrechterhalten und genutzt werden.
Das erfindungsgemäße Steuergerät zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 6 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein erstes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs;
2 ein zweites Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs;
3 ein drittes Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs;
4 ein weiteres Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt stark schematisiert ein Schema eines Kraftfahrzeugs, welches einen Verbrennungsmotor 1 und ein Getriebe 2 umfasst, welches zwischen Verbrennungsmotor 1 und einem Abtrieb 3 des Kraftfahrzeugs geschaltet ist. Das Getriebe 2 wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftfangebot des Verbrennungsmotors 1 am Abtrieb 3 bereit.
Im Ausführungsbeispiel der 1 sind zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und das Getriebe 2 ein Schwingungsdämpfer 4 und ein Wandler 5 mit einer Wandlerüberbrückungskupplung 8 geschaltet. Der Schwingungsdämpfer 4 ist dabei einer vom Verbrennungsmotor 1 aus angetriebenen Welle, insbesondere einer Kurbelwelle, zugeordnet. Der Wandler 5 mit der Wandlerüberbrückungskupplung 8 ist vorzugsweise zwischen den Schwingungsdämpfer 4 und das Getriebe 2 geschaltet. Der Wandler 5 umfasst ein Turbinenrad 6 sowie ein Pumpenrad 7, wobei das Turbinenrad 6 an die Eingangswelle des Getriebes 2 und das Pumpenrad 7 an die vom Verbrennungsmotor 1 angetriebene Welle gekoppelt ist.
Beim Antriebsstrang bzw. Kraftfahrzeug der 1 ist vorgesehen, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 8 abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs im Schlupf betrieben wird. Dabei wird dann die Wandlerüberbrückungskupplung 8 in einer sogenannten Schlupfregelung betrieben, nämlich derart, dass ein Ist-Schlupf einem vorgegebenen Soll-Schlupf entspricht, wobei dieser vorgegebene Soll-Schlupf der Schlupfregelung typischerweise großer 0 U/min maximal 50 U/min beträgt. In diesem Fall spricht man dann von einer Mikroschlupfregelung.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 8 abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 sowie abhängig vom Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 zur Gewährleistung einer definierten Schwingungsdämpfung an der vom Verbrennungsmotor 1 angetriebenen Welle durch den Schwingungsdämpfer 4 nicht im Schlupf betrieben wird, wobei dann, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung 8 nicht im Schlupf betrieben wird, dieselbe vorzugsweise in Überanspressung betrieben wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 kleiner als ein Drehzahlgrenzwert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 größer als ein Drehmomentgrenzwert ist, die Schlupfregelung der Wandlerüberbrückungskupplung 8 beendet und dieselbe nicht im Schlupf betrieben wird, sondern in Überanpressung. Dann hingegen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als der Drehzahlgrenzwert und/oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors kleiner als der Drehmomentgrenzwert ist, wird die Wandlerüberbrückungskupplung 8 im Schlupf, vorzugsweise in der Schlupfregelung, betrieben.
Die Erfindung kann nicht nur beim Antriebsstrang bzw. Kraftfahrzeug der 1 genutzt werden, sondern grundsätzlich bei jedem Kraftfahrzeug mit einem Schwingungsdämpfer 4 und einer vor oder nach dem Schwingungsdämpfer 4 positionierten, in Schlupfregelung betreibbaren Kupplung. So zeigt 2 ein Kraftfahrzeug, welches zusätzlich zum Verbrennungsmotor 1 eine elektrische Maschine 9 umfasst, die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und den Wandler 5, nämlich zwischen dem Schwingungsdämpfer 4 und dem Wandler 5, geschaltet ist, wobei zwischen dem Schwingungsdämpfer 4 und die elektrische Maschine 9 eine Trennkupplung 10 geschaltet ist. Mit der hier vorliegenden Erfindung kann dann die Wandlerüberbrückungskupplung 8 oder auch die Trennkupplung 10 wie oben beschrieben betrieben werden.
Auch beim Antriebsstrang der 3 kann die Erfindung genutzt werden, wobei beim Antriebsstrang der 3 der Wandler 5 durch eine Anfahrkupplung 11 ersetzt ist. Mit der Erfindung kann dann die Trennkupplung 10 oder auch die Anfahrkupplung 11 wie oben beschrieben betrieben werden.
Auch beim Antriebsstrang der 4 kann die Erfindung genutzt werden, bei welchem zwischen das Getriebe 2 und die elektrische Maschine 9 keine Anfahrkupplung 11 geschaltet ist, bei welcher also die Anfahrkupplung 11 integraler Bestandteil des Getriebes 2 ist. Auch in diesem Fall kann die Trennkupplung 10 wie oben beschrieben betrieben werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs. Bei diesem Steuergerät handelt es sich um ein Getriebesteuergerät oder auch um ein Hybridsteuergerät. Das Steuergerät führt das erfindungsgemäße Verfahren steuerungsseitig aus und steuert demnach die entsprechende Kupplung abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und abhängig vom Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 an, um eine definierte Schwingungsdämpfung durch den Schwingungsdämpfer 4 zu gewährleisten.
Dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 kleiner als der Drehzahlgrenzwert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 größer als der Drehmomentgrenzwert ist, steuert das Steuergerät die Kupplung derart an, dass dieselbe nicht im Schlupfbetrieb betrieben wird. Dann hingegen, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 größer als der Drehzahlgrenzwert und/oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 kleiner als der Drehmomentgrenzwert ist, steuert das Steuergerät die Kupplung für einen Schlupfbetrieb in Schlupfregelung ansteuert.
Das Steuergerät führt demnach das Verfahren steuerungsseitig aus und verfügt hierzu über hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Zu den hardwareseitigen Mitteln gehören Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen, so zum Beispiel mit der Kupplung, Daten auszutauschen. Ferner zählen zu den hardwareseitigen Mitteln ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine, die im Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert bzw. gespeichert sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.
Die Erfindung kommt besonders bevorzugt dann zum Einsatz, wenn es sich beim Schwingungsdämpfer 4 um einen fliehkraftgesteuerten Schwingungsdämpfer handelt. Vorzugsweise handelt es sich beim fliehkraftgedämpften Schwingungsdämpfer um einen drehzahladaptiven Schwingungsdämpfer mit Phasenverschiebung, der auch als DAT-Schwingungsdämpfer mit Fliehkraftsteuerung bezeichnet wird.
Ein Schwingungsdämpfer 4 wird im Sinne der oben beschriebenen Erfindung abhängig von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und abhängig von einem Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 in seinem Auslegungsbereich nicht im Schlupf bzw. nicht in Schlupfregelung betrieben.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Getriebe
3: Abtrieb
4: Schwingungsdämpfer
5: Wandler
6: Turbinenrad
7: Pumpenrad
8: Wandlerüberbrückungskupplung
9: elektrische Maschine
10: Trennkupplung
11: Anfahrkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10158890 A1 [0004]
DE 102006009608 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor (1), einen zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (3) geschaltetes Getriebe (2), einen zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschalteten Schwingungsdämpfer (4) zur Schwingungsdämpfung einer vom Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Welle und eine ebenfalls zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschaltete Kupplung (8, 10, 11) aufweist, wobei die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs im Schlupf betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von einem Drehmoment des Verbrennungsmotors (1) zur Gewährleistung einer definierten Schwingungsdämpfung durch den Schwingungsdämpfer (4) nicht im Schlupf betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs in einer Schlupfregelung betrieben wird, nämlich derart, dass ein Ist-Schlupf einem vorgegeben Soll-Schlupf entspricht, abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von dem Drehmoment des Verbrennungsmotors die Schlupfregelung beendet wird, sodass dann die Kupplung (8, 10, 11) nicht im Schlupf betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Soll-Schlupf der Schlupfregelung größer als 0 U/min und maximal 50 U/min beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von dem Drehmoment des Verbrennungsmotors (1) nicht im Schlupf betriebene Kupplung (8, 10, 11) in Überanpressung betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als ein Drehzahlgrenzwert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors größer als ein Drehmomentgrenzwert ist, die Kupplung (8, 10, 11) nicht im Schlupf betrieben wird, dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als der Drehzahlgrenzwert und/oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors kleiner als der Drehmomentgrenzwert ist, die Kupplung (8, 10, 11) im Schlupf betrieben wird.
Steuergerät zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor (1), einen zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (3) geschaltetes Getriebe (2), einen zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschalteten Schwingungsdämpfer (4) zur Schwingungsdämpfung einer vom Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Welle und eine ebenfalls zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschaltete Kupplung (8, 10, 11) aufweist, wobei das Steuergerät die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs für einen Schlupfbetrieb ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Kupplung (8, 10, 11) abhängig von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von einem Drehmoment des Verbrennungsmotors (1) zur Gewährleistung einer definierten Schwingungsdämpfung durch den Schwingungsdämpfer (4) nicht für einen Schlupfbetrieb ansteuert.
Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors kleiner als ein Drehzahlgrenzwert und das Drehmoment des Verbrennungsmotors größer als ein Drehmomentgrenzwert ist, die Kupplung (8, 10, 11) nicht für einen Schlupfbetrieb ansteuert, das Steuergerät dann, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors größer als der Drehzahlgrenzwert und/oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors kleiner als der Drehmomentgrenzwert ist, die Kupplung (8, 10, 11) für einen Schlupfbetrieb ansteuert.
Steuergerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe die abhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und abhängig von dem Drehmoment des Verbrennungsmotors (1) nicht im Schlupf betriebene Kupplung (8, 10, 11) mit Überanpressung ansteuert.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), einem zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (3) geschalteten Getriebe (2), einem zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschalteten Schwingungsdämpfer (4) zur Schwingungsdämpfung einer vom Verbrennungsmotor (1) angetriebenen Welle, einer ebenfalls zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (2) geschalteten Kupplung (8, 10, 11) und einem Steuergerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (4) ein fliehkraftgesteuerter Schwingungsdämpfer, vorzugsweise ein drehzahladaptiver Schwingungsdämpfer, ist.