DE102022206929A1

DE102022206929A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem Nebenabtrieb

Info

Publication number: DE102022206929A1
Application number: DE102022206929.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hess; Jörg Arnold; Jens Weller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines zwischen ein Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (2) eines Kraftfahrzeugs geschalteten Getriebes (3), wobei das Kraftfahrzeug einen Nebenabtrieb (10) aufweist, wobei das Getriebe (3) reibschlüssige Elemente (9, 11) zur Drehmomentüber-tragung umfasst, und wobei der Nebenabtrieb (10) dann, wenn derselbe zugeschaltet oder aktiv ist, von einem Antriebsaggregat (1) des Kraftfahrzeugs bereitgestelltes Drehmoment aufnimmt und hierdurch das Drehmoment an einer Eingangswelle (12) des Getriebes (3) und/oder an einer getriebeinternen Getriebewelle (14) des Getriebes (3) reduziert. Es wird ein Ist-Schlupf an mindestens einem reibschlüssigen Element (9, 11) des Getriebes ermittelt, wobei der ermittelte Ist-Schlupf mit einem Soll-Schlupf des jeweiligen reibschlüssigen Elements (9, 11), der von dem vom Antriebsaggregat (1) bereitgestellten Drehmoment abhängig ist, verglichen wird. Dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf ist, und wenn weiterhin der Nebenabtrieb (10) zugeschaltet oder aktiv ist, wird abhängig von einer Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von einer diese Differenz minimierenden Stellgröße eines Reglers eine Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) reduziertes, eingangsseitige Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element (9, 11) ermittelt, um abhängig hiervon den Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements (9, 11) des Getriebes (3) zu steuern und/oder zu regeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zwischen ein Antriebsaggregat und einen Abtrieb eines Kraftfahrzeugs geschalteten Getriebes, wobei das Kraftfahrzeug einen Nebenabtrieb aufweist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem Nebenabtrieb.
Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über ein zwischen ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs und einen Abtrieb des Kraftfahrzeugs geschaltetes Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb bereit.
Es sind Kraftfahrzeuge bekannt, die neben dem eigentlichen Abtrieb einen Nebenabtrieb aufweisen. Bei einem solchen Nebenabtrieb kann es sich zum Beispiel um ein Kühlaggregat eines Kühlfahrzeugs, eine Pumpe eines Löschfahrzeugs, eine Mischtrommel eines Betonmischers oder dergleichen handeln. Das Nebenaggregat nimmt Drehmoment und damit Antriebsleistung, welche das Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs bereitstellt, auf, wobei hierdurch das Drehmoment an einer Getriebeeingangswelle des Getriebes und/oder an einer getriebeinternen Getriebewelle des Getriebes reduziert wird.
Bei Kraftfahrzeugen mit einem Nebenabtrieb liegen nur unzureichende Informationen darüber vor, wie viel Drehmoment vom Nebenaggregat aufgenommen wird. Daher ist bei aktivem Nebenaggregat das am Getriebe anliegende, vom Antriebsaggregat bereitgestellte Drehmoment nur unzureichend bekannt, sodass dann Vorgänge im Getriebe mit falschen Eckdaten bzw. Betriebspunktdaten oder Parametern gesteuert und/oder geregelt werden. Dies kann dazu führen, dass Schaltungen im Getriebe mit einer schlechten Schaltqualität ausgeführt werden, und/oder dass das Getriebe einem erhöhten Verschleiß unterliegt.
DE 10 2018 207 097 A1 schlägt bereits vor, das Drehmoment eines Nebenabtriebs zu ermitteln. Ein Getriebesteuergerät bildet Drehzahlen des Antriebsaggregats auf ein bei der jeweiligen Drehzahl am Nebenabtrieb anliegendes Drehmoment ab.
Obwohl es bereits grundsätzlich bekannt ist, das von einem Nebenabtrieb aufgenommene Drehmoment zu ermitteln, besteht Bedarf daran, bei einem Kraftfahrzeug mit einem Nebenabtrieb den Betrieb des Getriebes mit höherer Genauigkeit und damit Qualität zu steuern und/oder zu regeln.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren und Steuergerät zum Betreiben Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit einem Nebenabtrieb zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Ist-Schlupf an mindestens einem reibschlüssigen Element des Getriebes ermittelt. Der ermittelte Ist-Schlupf wird mit einem Soll-Schlupf des jeweiligen reibschlüssigen Elements verglichen, wobei der Soll-Schlupf von dem vom Antriebsaggregat bereitgestellten Drehmoment abhängig ist.
Dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf ist, und wenn weiterhin der Nebenabtrieb zugeschaltet oder aktiv ist, wird abhängig von einer Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von einer diese Differenz minimierenden Stellgröße eines Reglers eine Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs reduziertes, eingangsseitige Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element ermittelt, um abhängig hiervon den Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements des Getriebes zu steuern und/oder zu regeln.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, an einem reibschlüssigen Element eines Getriebes, welches der Drehmomentübertragung dient, einen Ist-Schlupf zu ermitteln und diesen mit einem Soll-Schlupf zu vergleichen.
Dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf ist und der Nebenabtrieb zugeschaltet oder aktiv ist, wird abhängig von der Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von einer Stellgröße eines Reglers, welche versucht, diese Differenz zwischen dem Ist-Schlupf und dem Soll-Schlupf zu minimieren, die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs reduziertes, eingangsseitiges Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element des Getriebes ermittelt. Hiervon abhängig wird der Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements des Getriebes nachfolgend gesteuert und/oder geregelt. Hiermit kann ein Getriebe mit noch höherer Qualität und damit Genauigkeit betrieben werden.
Vorzugsweise ist das jeweilige reibschlüssige Element des Getriebes eine Wandler-Überbrückungskupplung eines hydrodynamisches Anfahrelement des Getriebes. Es ist auch möglich, dass das jeweilige reibschlüssige Element des Getriebes ein Schaltelement einer Schalteinheit des Getriebes ist, wobei der Ist-Schlupf bei Ausführung eines Gangwechsels, an welchem das jeweilige Schaltelement beteiligt ist, ermittelt wird. Dann, wenn es sich bei dem jeweiligen reibschlüssigen Element des Getriebes um die Wandler-Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Anfahrelements des Getriebes handelt, kann die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs bei fest eingelegtem Gang und/oder bei Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe ermittelt werden. Handelt es sich bei dem jeweiligen reibschlüssigen Element um ein reibschlüssiges Schaltelement einer Schalteinheit des Getriebes, so wird die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs während der Ausführung einer Schaltung bzw. eines Gangwechsels im Getriebe erfasst.
Vorzugsweise wird die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs und/oder das um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs reduzierte eingangsseitige Drehmoment für jedes reibschlüssige Element des Getriebes individuell ermittelt, und zwar abhängig vom Drehmoment des Antriebsaggregats, um hiervon abhängig jedes reibschlüssige Element individuell zu steuern und/oder zu regeln. Dies erlaubt einen besonders genauen Betrieb eines Getriebes.
Es ist auch möglich, dass abhängig von der ermittelten Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs und/oder abhängig von dem um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs reduzierten, eingangsseitigen Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element ein Systemdruck eines Hydrauliksystems des Getriebes reduziert wird. Dann, wenn abhängig von der ermittelten Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs und/oder abhängig von dem um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs reduzierten, eingangsseitigen Drehmoment der Systemdruck des Hydrauliksystems des Getriebes reduziert wird, kann der Energieverbrauch des Hydrauliksystems reduziert werden. Ein reduzierter Systemdruck hat Auswirkungen auf den Betrieb des Gesamtgetriebes, also auf alle drehmomentübertragenden Elemente desselben.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 7 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe und mit einem Nebenabtrieb.

1 zeigt ein Schema eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug verfügt über ein Antriebsaggregat 1 und ein zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 2 geschaltetes Getriebe 3. Das Getriebe 3 wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt ein Zugkraftangebot des Antriebsaggregats 1 am Abtrieb 3 bereit. Beim Getriebe 3 handelt es sich um ein automatisches oder automatisiertes Schaltgetriebe.
Das Getriebe 3 des gezeigten Ausführungsbeispiels verfügt über eine Schaltelementeinheit 4 sowie über ein hydrodynamisches Anfahrelement 5, wobei das hydrodynamische Anfahrelement 5 zwischen das Antriebsaggregat 1 und die Schaltelementeinheit 4 geschaltet ist. Das hydrodynamische Anfahrelement 5 verfügt über einen Wandler 6 mit einem Pumpenrad 7 und einem Turbinenrad 8, sowie über eine parallel zum Wandler 6 angeordnete Wandler-Überbrückungskupplung 9.
Die Schaltelementeinheit 4 verfügt über mehrere Schaltelemente 11, insbesondere über mehrere reibschlüssige Schaltelemente 11, die als Kupplungen oder Bremsen ausgeführt sein können. Zusätzlich zu den reibschlüssigen Schaltelementen 11 kann die Schaltelementeinheit 4 auch mindestens ein formschlüssiges Schaltelement, wie zum Beispiel eine Klaue, aufweisen.
Das Kraftfahrzeug der 1 verfügt weiterhin über einen Nebenabtrieb 10. In 1 ist der Nebenabtrieb 10 zwischen Antriebsaggregat 1 und Getriebe 3 geschaltet, wobei dann, wenn der Nebenabtrieb 10 Drehmoment aufnimmt, hierdurch das an einer Getriebeeingangswelle 12 des Getriebes 3 anliegende Drehmoment reduziert wird. An die Getriebeeingangswelle 12 des Getriebes 3 ist in 1 sowohl das Antriebsaggregat 1 als auch der Nebenabtrieb 10 gekoppelt. Der Abtrieb 2 ist an eine Getriebeausgangswelle 13 gekoppelt. Ferner zeigt 1 eine Getriebewelle 14, die sich zwischen der Schaltelementeinheit 4 und dem hydrodynamischen Anfahrelement 5 erstreckt.
Der Betrieb des Getriebes 3 wird von einem Getriebesteuergerät 15 gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb des Antriebsaggregats 1 wird von einem Motorsteuergerät 16 gesteuert und/oder geregelt. Gemäß den gestrichelten Doppelpfeilen der 1 tauscht das Getriebesteuergerät 15 sowohl mit der Schaltelementeinheit 4 als auch mit dem hydrodynamischen Anfahrelement 5 Daten aus. Ferner tauscht das Getriebesteuergerät 15 mit dem Motorsteuergerät 16 Daten aus, welches seinerseits mit dem Antriebsaggregat 1 Daten austauscht.
Um nun den Betrieb des Getriebes 3 mit höherer Präzision und damit höherer Qualität zu steuern und/oder zu regeln, werden erfindungsgemäß ein Verfahren sowie ein Steuergerät vorgeschlagen, um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 reduziertes, eingangsseitiges Drehmoment an einem reibschlüssigen Element 9, 11 des Getriebes 3 zu ermitteln. Bei diesem reibschlüssigen Element des Getriebes kann es sich zum Beispiel um die Wandler-Überbrückungskupplung 9 und/oder um ein reibschlüssiges Schaltelement 11 der Schaltelementeinheit 4 handeln.
Im Sinne der Erfindung wird ein Ist-Schlupf an mindestens einem reibschlüssigen Element 9, 11 des Getriebes 3 ermittelt. Der ermittelte Ist-Schlupf wird mit einem Soll-Schlupf für das jeweilige reibschlüssige Element 9, 11 verglichen, wobei der Soll-Schlupf von dem vom Antriebsaggregat 1 bereitgestellten Drehmoment abhängig ist. Das vom Antriebsaggregat 1 bereitgestellte Drehmoment kann dem Getriebesteuergerät 15 ausgehend vom Motorsteuergerät 16 zur Verfügung gestellt werden.
Dann, wenn der Ist-Schlupf am jeweiligen reibschlüssigen Element 9, 11 kleiner als der entsprechende Soll-Schlupf ist, und wenn weiterhin der Nebenabtrieb 10 zugeschaltet oder aktiv ist, wird abhängig von einer Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von einer diese Differenz minimierenden Stellgröße eines Reglers des Getriebesteuergeräts 15 eine Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 reduziertes, eingangsseitiges Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element 9, 11 des Getriebes 3 ermittelt, um abhängig hiervon den Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements 9, 11 des Getriebes 3 zu steuern und/oder zu regeln. Hierzu kann im Getriebesteuergerät 15 eine Kennlinie hinterlegt sein, in der abhängig von der Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von der diese Differenz minimierenden Stellgröße des Reglers die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 hinterlegt ist, insbesondere abhängig von dem vom Antriebsaggregat 1 bereitgestellten Drehmoment.
Dann, wenn es sich beim jeweiligen reibschlüssigen Element 9, 11 um die Wandler-Überbrückungskupplung 9 handelt, kann das Verfahren sowohl dann ausgeführt werden, wenn in der Schaltelementeinheit 4 ein fester Gang eingelegt ist, als auch dann, wenn in der Schaltelementeinheit 4 ein Gangwechsel ausgeführt wird. Handelt es sich beim jeweiligen reibschlüssigen Element 9, 11 des Getriebes 3 hingegen um ein reibschlüssiges Schaltelement 11 der Schaltelementeinheit 4 des Getriebes 3, so wird das Verfahren dann ausgeführt, wenn das jeweilige reibschlüssige Schaltelement 4 an der Ausführung eines Gangwechsels beteiligt ist, insbesondere als zu schließendes Schaltelement, welches zuvor geöffnet war.
Vorzugsweise wird für das jeweilige reibschlüssige Element 9, 11 des Getriebes 3 abhängig von dem vom Antriebsaggregat 1 bereitgestellten Moment die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 und/oder das um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 reduzierte, eingangsseitige Drehmoment individuell ermittelt, um abhängig hiervon das jeweilige reibschlüssige Schaltelement 9, 11 des Getriebes 3 individuell zu steuern und/oder zu regeln. So ist es möglich, das jeweilige reibschlüssige Schaltelement 9, 11 und damit letztendlich das Getriebe 3 hochgenau zu betreiben.
Auch ist es möglich, abhängig von der ermittelten Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 und/oder abhängig von dem um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs 10 reduzierten eingangsseitigen Drehmoment einen Systemdruck eines Hydrauliksystems des Getriebes 3 zu reduzieren. Dies hat dann Auswirkungen für den Betrieb sämtlicher drehmomentübertragender Elemente des Getriebes 3, insbesondere ist es hierdurch möglich, den Energieverbrauch des Getriebes 3 zu reduzieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen. Bei dem Steuergerät handelt es sich um das Getriebesteuergerät 15, welches vorzugsweise als elektronisches Steuergerät ausgeführt ist. Dieses verfügt über hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit der Wandler-Überbrückungskupplung 9, reibschlüssigen Schaltelementen 11 und dem Motorsteuergerät 16. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen weiterhin ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine, die im Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens implementiert sind.
Bezugszeichen

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Getriebe
4.: Schalteinheit
5: hydrodynamisches Anfahrelement
6: Wandler
7: Pumpenrad
8: Turbinenrad
9: reibschlüssiges Element / Wandler-Überbrückungskupplung
10: Nebenabtrieb
11: reibschlüssiges Element / Schaltelement
12: Eingangswelle
13: Ausgangswelle
14: Getriebewelle
15: Getriebesteuergerät
16: Motorsteuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018207097 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines zwischen ein Antriebsaggregat (1) und einen Abtrieb (2) eines Kraftfahrzeugs geschalteten Getriebes (3), wobei das Kraftfahrzeug einen Nebenabtrieb (10) aufweist, wobei das Getriebe (3) reibschlüssige Elemente (9, 11) zur Drehmomentübertragung umfasst, wobei der Nebenabtrieb (10) dann, wenn derselbe zugeschaltet oder aktiv ist, von einem Antriebsaggregat (1) des Kraftfahrzeugs bereitgestelltes Drehmoment aufnimmt und hierdurch das Drehmoment an einer Eingangswelle (12) des Getriebes (3) und/oder an einer getriebeinternen Getriebewelle (14) des Getriebes (3) reduziert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Schlupf an mindestens einem reibschlüssigen Element (9, 11) des Getriebes (3) ermittelt wird, der ermittelte Ist-Schlupf mit einem Soll-Schlupf des jeweiligen reibschlüssigen Elements (9, 11) verglichen wird, wobei der Soll-Schlupf von dem vom Antriebsaggregat (1) bereitgestellten Drehmoment abhängig ist, dann, wenn der Ist-Schlupf kleiner als der Soll-Schlupf ist, und wenn weiterhin der Nebenabtrieb (10) zugeschaltet oder aktiv ist, abhängig von einer Differenz zwischen dem Soll-Schlupf und dem Ist-Schlupf und/oder abhängig von einer diese Differenz minimierenden Stellgröße eines Reglers eine Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) und/oder ein um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) reduziertes, eingangsseitige Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element (9, 11) ermittelt wird, um abhängig hiervon den Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements (9, 11) des Getriebes (3) zu steuern und/oder zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige reibschlüssige Element (11) des Getriebes (3) ein Schaltelement (11) einer Schalteinheit (4) des Getriebes (3) ist, wobei der Ist-Schlupf bei Ausführung eines Gangwechsels, an welchem das jeweilige Schaltelement (11) beteiligt ist, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige reibschlüssige Element (9) des Getriebes (3) eine Wandler-Überbrückungskupplung (9) eines hydrodynamisches Anfahrelement (5) des Getriebes (3) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das jeweilige reibschlüssige Element (9, 11) individuell abhängig von dem vom Antriebsaggregat (1) bereitgestellten Drehmoment die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) und/oder das um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) reduzierte, eingangsseitige Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element (9, 11) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des jeweiligen reibschlüssigen Elements (9, 11) abhängig von der für dasselbe individuell ermittelten Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) und/oder abhängig von dem um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) reduzierten, eingangsseitigen Drehmoment individuell gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der ermittelten Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) und/oder abhängig von dem um die Drehmomentaufnahme des Nebenabtriebs (10) reduzierten, eingangsseitigen Drehmoment an dem jeweiligen reibschlüssigen Element (9, 11) ein Systemdruck eines Hydrauliksystems des Getriebes (3) reduziert wird.
Steuergerät eines Getriebes (1), welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 automatisch auszuführen.