DE102022212628A1

DE102022212628A1 - System und Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102022212628A1
Application number: DE102022212628.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Birk; Steffen Biel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug ein Getriebe (2) mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung (3) aufweist, das Verfahren umfassend die Schritte:(100) Bereitstellen einer externen Prozessoreinheit (6), die dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1) zu kommunizieren,(200) Erfassen aktueller Getriebeparameter mittels der Steuerungseinheit (5) während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs (1),(300) Übermitteln der erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit (5) an die Prozessoreinheit (6),(400) Optimieren der erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit (6) hinterlegten Zielfunktion, wobei durch diese Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierende Getriebestellgröße bestimmt werden, (500) Übermitteln der Getriebestellgrößen von der Prozessoreinheit (6) an die Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug (1) anhand der Getriebestellgrößen betrieben wird,(600) Wiederholen der Schritte (200) bis (500), bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs (1) keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Optimierung von Getriebeparametern des Kraftfahrzeugs (1), eine Prozessoreinheit (6), ein Kraftfahrzeug (1) sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs. Beansprucht werden in diesem Zusammenhang insbesondere eine Prozessoreinheit, ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogramm produkt.
Aktuell werden Getriebeparameter an Kraftfahrzeugen für Kraftfahrzeuge mit Getrieben einer Modellreihe oder einer Klasse vor Beginn des Betriebs des Kraftfahrzeugs pauschal mit Vor- bzw. Standardeinstellungen voreingestellt. Diese Voreinstellungen basieren häufig auf Erfahrungswerten und Versuchen auf Prüfständen. Wenn sich diese Fahrzeuge „im Feld“ betrieben werden, erfolgt eine Überprüfung und Nachjustierung von Getriebeparametern, wenn überhaupt, nur für einzelne Fahrzeuge individuell, um zum Beispiel ein Fahrgefühl und/oder die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs an die individuellen Vorgaben des Nutzers anzupassen. Dies erfordert jedoch einen hohen Arbeits- und Zeiteinsatz, da Monteure bzw. Techniker das jeweilige Kraftfahrzeug vor Ort an die Vorgaben des Nutzers einstellen, insbesondere Parametrierungen von Getriebeparametern vornehmen müssen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin gesehen werden, ein Verfahren und System zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs, das es ermöglicht, auch nach Beginn des Betriebs, insbesondere im Normalbetrieb, des Kraftfahrzeugs Einfluss auf Getriebeparameter zu nehmen, ohne dass dies von einem Monteure bzw. Techniker zu erfolgen hat.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Es soll ein Optimierer bereitgestellt werden, der beispielsweise auf einem externen PC, Laptop, Smartphone oder dergleichen läuft, um Getriebeparameter eines Getriebes des Kraftfahrzeugs kontinuierlich zu optimieren, sodass eine Applikatur entlastet wird. Ein Nutzer des Kraftfahrzeugs kann den PC oder dergleichen, umfassend eine Prozessoreinheit, zur Verfügung gestellt bekommen und eigenständig nutzen, um die gewünschten Parameteränderungen am Getriebe während des Betriebs des Kraftfahrzeugs automatisch vornehmen zu lassen, bis die für den Einsatz des Kraftfahrzeugs optimalen Einstellungen vorliegen. Diese Optimierungen können anschließend ausgewertet werden, um werksseitige Voreinstellungen an Kraftfahrzeugen anpassen zu können.
Nach einem ersten Erfindungsaspekt umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug ein Getriebe mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung aufweist, die Schritte:

(100) Bereitstellen einer externen Prozessoreinheit, die dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs zu kommunizieren,
(200) Erfassen aktueller Getriebeparameter mittels der Steuerungseinheit während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs,
(300) Übermitteln der erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit an die Prozessoreinheit,
(400) Optimieren der erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit hinterlegten Zielfunktion, wobei durch diese Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierende Getriebestellgröße bestimmt werden,
(500) Übermitteln der Getriebestellgrößen von der Prozessoreinheit an die Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug anhand der Getriebestellgrößen betrieben wird,
(600) Wiederholen der Schritte (200) bis (500), bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs erzeugt werden.

Die externe Prozessoreinheit, die in einem PC, Laptop, Smartphone oder dergleichen integriert sein kann, wird bereitgestellt und in Schritt (100) über eine Schnittstelle mit der Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs verbunden. Dies kann kabelgebunden über eine entsprechenden Kabelanschluss oder kabellos (durch Bluetooth, WLAN oder dergleichen) erfolgen. Die Steuerungseinheit ist als CAN (auf Englisch: „Controller Area Network“) des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Die Schnittstelle dient zur Übertragung von Informationen zwischen den einzelnen Komponenten des Systems, insbesondere zwischen der externen Prozessoreinheit und der fahrzeuginternen Steuerungseinheit.
Die Steuerungseinheit ist gemäß Schritt (200) dazu eingerichtet, mit unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten zu kommunizieren, insbesondere mit Getriebeparameter erfassenden Mitteln wie Sensoren oder dergleichen, und insbesondere die von den Erfassungsmitteln während des Betriebs des Kraftfahrzeugs generierten und die Getriebeparameter betreffenden Signale zu empfangen, auszuwerten, gegebenenfalls zusammenzufassen und zur Weiterleitung an die Prozessoreinheit bereitzustellen.
Auf der Prozessoreinheit können entsprechende Mittel zum Abrufen und/oder Empfangen der erfassten aktuellen Getriebeparameter vorgesehen sein, wobei die Prozessoreinheit, dann wenn sie mit der Steuerungseinheit gekoppelt bzw. verbunden ist, dazu eingerichtet ist, die erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit abzurufen bzw. zu empfangen und zur Weiterverarbeitung, insbesondere zur Optimierung der Getriebeparameter, zu verwenden (Schritt (300)). Die Prozessoreinheit hat einen lesenden und schreibenden Zugriff auf den CAN bzw. die Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs.
Auf der Prozessoreinheit ist eine Zielfunktion hinterlegt, wonach die erfassten aktuellen Getriebeparameter in Schritt (400) optimiert werden. Die Prozessoreinheit erzeugt als Ergebnis der Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierende Getriebestellgrößen. Mit anderen Worten werden die erfassten aktuellen Getriebeparameter so analysiert, dass Befehle in Form von Getriebestellgrößen erzeugt und gemäß Schritt (500) zurück an die Steuerungseinheit übermittelt werden, welche den Betrieb des Kraftfahrzeug, insbesondere gemäß den individuellen Wünschen oder Anforderungen des Nutzers, verbessern bzw. optimieren. Mithin umfassend die Befehle Getriebestellgrößen, mittels derer der Betrieb des Kraftfahrzeugs nach dem Optimierungsvorgang verändert wird. Beispielsweise wird die Effizienz des Antriebs gesteigert und/oder das Fahrgefühl wird für den Nutzer verbessert. Insbesondere wird das Fahrgefühl während Schaltvorgängen verbessert, wobei vorzugsweise spürbare, ruckartige Bewegungen des Kraftfahrzeugs während Schaltvorgängen eliminiert werden. Das Kraftfahrzeug wird anschließend mit den veränderten Getriebeeinstellungen weiterbetrieben.
Der Optimierungsvorgang der Getriebeparameter des Getriebes wird durchgeführt, während sich das Kraftfahrzeug in Bewegung befindet, also während des Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten erfolgt das Optimieren der Getriebeparameter kontinuierlich während des Normalbetriebs des Kraftfahrzeus. Als Normalbetrieb ist der Betrieb des Kraftfahrzeugs zu verstehen, in dem normale bzw. häufig vorkommende Fahrsituationen auftreten. Der Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs kann auf einem Prüfstand simuliert werden. Genauere Optimierungen erfolgen jedoch, wenn das Kraftfahrzeug im Feld, also in dem realen Einsatzgebiet betrieben wird.
Die Schritte (200) bis (500) sind gemäß Schritt (600) in der genannten Reihenfolge so oft wiederholbar, bis die aktuell gemessenen Getriebeparameter nicht mehr oder nur noch unwesentlich angepasst werden müssen. In Schritt (600) können die genannten Schritte (200) bis (500) also prinzipiell beliebig oft wiederholt werden, wobei in jeder weiteren Optimierungsschleife neue aktuelle Getriebeparameter, die auf den vorher eingegebenen Getriebestellgrößen basieren, erfasst und von der Prozessoreinheit optimiert werden. Die Schritte (200) bis (500) werden vorteilhafterweise so oft wiederholt, wie auch Optimierungen an den Getriebeparametern vorgenommen werden oder bis eine für den Nutzer gewünschte Optimierungsstufe erreicht sieht. Wenn keine oder keine nennenswerten den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs mehr erzeugt werden, ist der Optimierungsvorgang abgeschlossen und das Kraftfahrzeug ist entsprechend den Anforderungen optimiert. Keine nennenswerten den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierende Getriebestellgrößen sind Stellgrößen, die beispielsweise im Rahmen der Toleranzen liegen. Wenn die Optimierung der Getriebeparameter abgeschlossen ist, erfolgt ein für das jeweilige individuelle Einsatzgebiet des Kraftfahrzeugs optimaler Fahrbetrieb.
Getriebeparameter sind getriebeinterne Größen, die beispielsweise als Signale an die Steuerungseinheit übermittelt und dort ausgewertet werden. Vorzugsweise umfassen die aktuellen Getriebeparameter zumindest eine Befüllungsdauer der jeweiligen Kupplung, einen Befüllungszeitpunkt der jeweiligen Kupplung, ein Schwingungsverlauf der Abtriebsdrehzahl des Getriebes während eines Schaltvorgangs der jeweiligen Kupplung, eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes und/oder ein Abtriebsdrehmoment des Getriebes. Die Optimierung umfasst also z. B. das Verschieben von Schaltzeitpunkten sowie das Ändern von Schaltverläufen, insbesondere das Ändern von Befüllungszeitpunkten und/oder der Befüllungsdauer der jeweiligen Kupplung des Getriebes. Gemäß den vorher beschriebenen Schritten werden also beispielsweise die Kupplungsbefüllungszeitpunkte online auf der Prozessoreinheit kontinuierlich und automatisch optimiert.
Vorzugsweise werden in Schritt (200) die aktuellen Getriebeparameter während und/oder nach einem Schaltvorgang der Kupplung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs erfasst. Der Beginn des Schaltvorgangs der jeweiligen Kupplung kann beispielsweise als der Zeitpunkt betrachtet werden, in dem eine Kraftübertragung mittels der genannten Kupplung beginnt. Dieser Zeitpunkt ist als Optimierungszeitpunkt zur Optimierung der Getriebeparameter zu verstehen.
Bevorzugt wird bzw. werden in Schritt (400) zur Optimierung der Getriebeparameter mindestens eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes und/oder mindestens ein Abtriebsdrehmoment des Getriebes analysiert. Vorzugsweise werden während eines Schaltvorgangs der schaltbaren Kupplung mehrere Abtriebsdrehzahlen des Getriebes mit dazugehörigen Abtriebsdrehmomenten analysiert. Diese können zu einem Kennfeld zusammengefasst und weiterverarbeitet werden, auf Basis dessen die Optimierung erfolgen kann.
In Schritt (400) wird bevorzugt eine maximale Amplitude eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes während eines Schaltvorganges der Kupplung berechnet. Alternativ oder ergänzend wird in Schritt (400) ein Flächeninhalt unter einer Kurve eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes während eines Schaltvorganges der Kupplung berechnet. Diese Betrachtungsweisen zur Optimierung der Getriebeparameter können separat, parallel oder nacheinander erfolgen. Daraus wird eine Zielgröße bestimmt, wobei die Optimierung im Wesentlichen darin besteht, die Zielgröße auf ein Minimum zu reduzieren. Durch die Optimierung werden auf Basis der aktuell erfassten Getriebeparameter also die genannten Stellgrößen für das Getriebe erzeugt, beispielsweise neue Befüllungszeitpunkte und/oder Befüllungsdauern der jeweiligen Kupplung, und an die Steuerungseinheit zur Anpassung des Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs gesendet.
Die Optimierung findet vorzugsweise im Hintergrund des Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs, also als kontinuierlicher Prozess, statt, wobei der auf der Prozessoreinheit eingerichtete Optimierer nach jeder Optimierungsschleife einen neuen (z.B. ersten) Datensatz vorschlägt, der an die Steuerungseinheit übermittelt und von derselben umgesetzt wird. Bei dem auf die Übermittlung nachfolgenden Schaltvorgang erfolgt erneut eine Reaktion, die wiederum über die Zielfunktion bewertet wird, woraufhin der Optimierer einen neuen (entsprechend zweiten) Datensatz mit wiederum neuen Getriebestellgrößen erzeugt, und so weiter.
Nach einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Optimierung der Getriebeparameter mittels der Prozessoreinheit in einem definierten Lösungsraum mit Grenzwerten für die Getriebeparameter. Das Vorgeben eines Lösungsraumes ist insbesondere deshalb von Vorteil, damit kritische Zuständen während des Betriebs des Kraftfahrzeugs vermieden werden, die zu einem technischen Defekt oder sogar Unfall des Kraftfahrzeugs führen können. Mit anderen Worten wird sozusagen ein Suchraum für optimale Getriebestellgrößen bewusst eingeschränkt, so dass nur ein lokales Optimum gefunden werden kann. Im Fall der Betrachtung der maximalen Amplitude eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes während eines Schaltvorganges der Kupplung und/oder des Flächeninhaltes unter einer Kurve eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes während eines Schaltvorganges der Kupplung ist lediglich ein lokales Minimum der Zielgröße für die Optimierung der Getriebeparameter auffindbar.
Während der Vorabparametrierung des Getriebes auf einem Prüfstand können Stützstellen, umfassend jeweils eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes und ein dazugehöriges Abtriebsdrehmoment, für einen jeweiligen Schaltvorgang zwischen zwei Gangstufen vorabdefiniert werden. Diese können beispielsweise auf Erfahrungswerten basieren und sind als Universaleinstellungen zu verstehen. Auf Basis dieser Stützstellen können dann unter Realbedingungen im jeweiligen Gelände, also während des Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs, mittels des Optimierers Anpassungen vorgenommen werden.
Die Stützstellen spannen vorzugsweise ein Kennfeld auf, wobei dem Optimierer Lösungsgrenzen vorgegeben werden, die nach oben und/oder unten entweder prozentual, beispielsweise 10% der Abtriebsdrehzahl bzw. des Motormoments, oder absolut, beispielsweise 50 Nm bzw. 500 Umdrehungen pro Minute, von den vorab definierten Stützstellen nach oben bzw. unten abweichen. Innerhalb dieses Lösungsfensters kann der Optimierer nun die Optimierung der Getriebeparameter gemäß den vorherigen Ausführungen vornehmen, ohne dass die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs während des Optimierungsvorgangs gefährdet ist.
In einem System zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug ein Getriebe mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung aufweist, ist nach einem zweiten Erfindungsaspekt eine in einem Schritt (100) bereitgestellte externe Prozessoreinheit dazu eingerichtet, mit einer Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs zu kommunizieren, wobei in einem Schritt (200) aktuelle Getriebeparameter mittels der Steuerungseinheit während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs erfassbar sind, wobei in einem Schritt (300) die erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit an die Prozessoreinheit übermittelbar sind, wobei in einem Schritt (400) die erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit hinterlegten Zielfunktion optimierbar sind, wobei durch diese Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierende Getriebestellgrößen bestimmbar sind, wobei in einem Schritt (500) die Getriebestellgrößen von der Prozessoreinheit an die Steuerungseinheit des Kraftfahrzeugs übermittelbar sind, wobei das Kraftfahrzeug anhand dieser Getriebestellgrößen betreibbar ist, und wobei die Schritte (100) bis (500) wiederholbar sind, bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs erzeugt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Prozessoreinheit vorgeschlagen, wobei die Prozessoreinheit dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren nach dem ersten Erfindungsaspekt auszuführen.
Das Verfahren ist in einem Kraftfahrzeug anwendbar, das eine Steuerungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit einer Prozessoreinheit nach dem dritten Aspekt der Erfindung verbunden zu werden. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um eine Arbeitsmaschine handeln, z.B. um eine Landmaschine wie einen Traktor, oder um eine Baumaschine wie einen Radlader. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich auch um ein Automobil (z.B. ein Personenkraftfahrwagen mit einem Gewicht von weniger als 3,5 t), Bus oder Lastkraftwagen (Bus und Lastkraftwagen z. B. mit einem Gewicht von über 3,5 t) handeln.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer und/oder auf einer Prozessoreinheit ausgeführt werden, den Computer und/oder die Prozessoreinheit zu einer Bedienungslogik des Systems zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs gemäß dem ersten Erfindungsaspekt auszuführen.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße System gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt, für die erfindungsgemäße Prozessoreinheit gemäß dem dritten Erfindungsaspekt, für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gemäß dem vierten Erfindungsaspekt sowie für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt gemäß dem fünften Erfindungsaspekt, und umgekehrt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine grob schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung von Getriebeparametern des Kraftfahrzeugs nach 1.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, beispielsweise in Form einer Arbeitsmaschine. Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann es sich z. B. um einen Radlader oder dergleichen handeln. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Antriebsvorrichtung 4, beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, wobei eine Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung 4 über ein Getriebe 2 auf wenigstens ein - hier nicht dargestelltes, antreibbares Rad oder dergleichen des Kraftfahrzeugs 1 übertragen wird. Vorliegend umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine erste Achse 7 und eine zweite Achse 8, wobei mittels der Antriebsvorrichtung 4 über das Getriebe 2 die erste Achse 7 antreibbar ist. Dazu kann ein - hier nicht gezeigtes - Differential vorgesehen sein, um die Antriebsleistung auf zwei Abtriebswellen aufzuteilen. Denkbar ist, dass die Antriebsvorrichtung 4 alternativ oder ergänzend auch die zweite Achse 8 bzw. die an der zweiten Achse 8 angeordnete Räder oder dergleichen des Kraftfahrzeugs 1 in geeigneter Weise antreibt. An der jeweiligen Achse 7, 8 können Räder, Ketten oder Ähnliches zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 1 angebracht sein.
Der genaue Aufbau des Getriebes 2 ist hier nicht gezeigt. Jedenfalls umfasst das Getriebe 2 mehrere Kupplungen, wobei hier der Vereinfachung halber lediglich eine einzige schaltbare Kupplung 3 stellvertretend dargestellt ist. Durch eine - hier nicht gezeigte - Sensorik sind Getriebeparameter des Getriebes 2 erfassbar. Diese Getriebeparameter sind hinsichtlich der Kupplung 3 insbesondere eine Befüllungsdauer der Kupplung 3, einen Befüllungszeitpunkt der Kupplung 3 und ein Schwingungsverlauf einer Abtriebsdrehzahl des Getriebes 2 während eines Schaltvorgangs der jeweiligen Kupplung 3. Hinsichtlich des Getriebes 2 im Allgemeinen können weitere Getriebeparameter, wie eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes 2 sowie ein Abtriebsdrehmoment des Getriebes 2, erfasst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des Blockschaltbilds nach 2 näher erläutert. Die in bekannter Weise erfassten Getriebeparameter werden einer Steuerungseinheit 5 des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, mit einer erfindungsgemäßen externen Prozessoreinheit 6 zu kommunizieren. In diesem Sinn wird in einem ersten Verfahrensschritt 100 eine Prozessoreinheit 6 bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinheit 5 des Kraftfahrzeugs 1 zu kommunizieren. Die Prozessoreinheit 6 ist insbesondere dazu eingerichtet, Daten der Steuerungseinheit 5 abzurufen bzw. zu lesen und ebenso auf der Steuerungseinheit 5 hinterlegte Daten zu verändern, insbesondere Getriebestellgrößen zur Beeinflussung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 1 an die Steuerungseinheit 5 zu übermitteln. Vorliegend werden mittels der Getriebestellgrößen eine Befüllungsdauer der Kupplung 3 sowie ein Befüllungszeitpunkt der Kupplung 3 variiert, um den Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 in Abhängigkeit von individuellen Nutzeranforderungen anzupassen.
Die Prozessoreinheit 6 kann als externes Gerät beispielsweise über eine Schnittstelle mit der Steuerungseinheit 5 verbunden sein. Die Prozessoreinheit 6 kann kabelgebunden oder kabellos mit der der Steuerungseinheit 5 verbunden sein. Die Prozessoreinheit 6 kann beispielsweise ein Laptop sein, der sich in einem Fahrerhaus des Kraftfahrzeug 1 befindet, wobei sich die Schnittstelle zur kommunizierenden Anbindung der Prozessoreinheit 6 an die Steuerungseinheit 5 ebenfalls im Fahrerhaus befindet. Die trennbare Verbindung zwischen der Prozessoreinheit 6 und der fahrzeuginternen Steuerungseinheit 5 ist durch den Doppelpfeil mit gestrichelter Verbindungslinie dargestellt.
In einem zweiten Verfahrensschritt 200 werden, wie bereits erwähnt, die Getriebeparameter durch geeignete Mittel erfasst und an die Steuerungseinheit 5 übermittelt. Dies erfolgt während eines Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs 1. Die aktuellen Getriebeparameter werden hier während und nach einem Schaltvorgang der Kupplung 3 erfasst.
In einem dritten Verfahrensschritt 300 werden die erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit 5 so aufbereitet, dass sie an die Prozessoreinheit 6 übermittelt oder von der Prozessoreinheit 6 abgerufen werden können.
Ein vierter Verfahrensschritt 400 sieht vor, dass die erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit 6 hinterlegten Zielfunktion optimiert werden. Die Prozessoreinheit 6 ist demnach als Optimierer zu verstehen. Dazu werden während des Schaltvorgangs der Kupplung 3 mehrere Abtriebsdrehzahlen des Getriebes 2 und dazugehörige Abtriebsdrehmomente analysiert. Hier wird beispielsweise ein für den Nutzer spürbarer Ruck kurz nach dem Schaltvorgang bewertet. Beispielsweise wird dazu eine relevante Frequenz zwischen 2 und 15 Hz aus der Abtriebsdrehzahl herausgefiltert. Die verbleibende Schwingung ist diejenige, die von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 spür- bzw. wahrnehmbar ist.
Zur Optimierung der Getriebeparameter werden im Verfahrensschritt 400 eine maximale Amplitude eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes 2 während eines Schaltvorganges der Kupplung 3 und/oder ein Flächeninhalt unter einer Kurve eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes 2 während eines Schaltvorganges der Kupplung 3 berechnet. Aus diesen Berechnungen wird eine Zielgröße der Zielfunktion generiert, die durch den Optimierungsprozess auf ein Minimum reduziert wird, und zwar insbesondere durch Erzeugung von Getriebestellgrößen, auf Basis derer der weitere Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt. Die Optimierung der Getriebeparameter mittels der Prozessoreinheit 6 erfolgt zudem in definierten Lösungsraum mit Grenzwerten für die Getriebeparameter. So ist hier für jede Abtriebsdrehzahl des Getriebes 2 mit dazugehörigem Abtriebsdrehmoment während des Schaltvorgangs der Kupplung 3 eine prozentuale Abweichung von beispielsweise 10% nach oben und unten festgesetzt, wobei die Optimierung der Getriebeparameter innerhalb dieser definierten Grenzen erfolgt. Damit werden extreme Getriebesituationen und/oder Fahrzustände und letztlich Schäden oder Ausfälle am Getriebe 2 vermieden.
Als Ergebnis des Optimierungsvorgangs werden den Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 optimierende Getriebestellgröße ausgegeben. Insbesondere wird ein korrigierter bzw. verbesserter Befüllungszeitpunkt sowie eine korrigierte bzw. verbesserte Befüllungsdauer der Kupplung 3 bestimmt, die als Stellgrößen an die Steuerungseinheit 5 übermittelt werden (Verfahrensschritt 500). Anhand der optimierten Getriebestellgrößen erfolgt anschließend der weitere Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1.
Ein sechster Verfahrensschritt 600 ist durch einen Pfeil in 2 dargestellt, der vom fünften Verfahrensschritt 500 zum zweiten Verfahrensschritt 200 zurückgeführt ist. Damit soll eine Optimierungsschleife realisiert werden, wobei die Schritte 200 bis 500 gemäß Verfahrensschritt 600 so oft wiederholt werden können, bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs 1 keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels eines Computerprogrammprodukts zur Optimierung von Getriebeparametern des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen, wobei das Computerprogrammprodukt dazu entsprechenden Programmcode enthalten kann. Die Prozessoreinheit 6 kann auf das Computerprogrammprodukt zugreifen und es ausführen. Beispielsweise kann das Computerprogrammprodukt auf einer - hier nicht gezeigten - Speichereinheit der Prozessoreinheit 6 gespeichert sein.
Bezugszeichen

1: Kraftfahrzeug
2: Getriebe
3: Kupplung
4: Antriebsvorrichtung
5: Steuerungseinheit
6: Prozessoreinheit
7: Erste Achse
8: Zweite Achse
100: Erster Verfahrensschritt
200: Zweiter Verfahrensschritt
300: Dritter Verfahrensschritt
400: Vierter Verfahrensschritt
500: Fünfter Verfahrensschritt
600: Sechster Verfahrensschritt

Claims

Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Getriebe (2) mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung (3) aufweist, das Verfahren umfassend die Schritte: (100) Bereitstellen einer externen Prozessoreinheit (6), die dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1) zu kommunizieren, (200) Erfassen aktueller Getriebeparameter mittels der Steuerungseinheit (5) während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs (1), (300) Übermitteln der erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit (5) an die Prozessoreinheit (6), (400) Optimieren der erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit (6) hinterlegten Zielfunktion, wobei durch diese Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierende Getriebestellgröße bestimmt werden, (500) Übermitteln der Getriebestellgrößen von der Prozessoreinheit (6) an die Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug (1) anhand der Getriebestellgrößen betrieben wird, (600) Wiederholen der Schritte (200) bis (500), bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs (1) keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Getriebeparameter zumindest eine Befüllungsdauer der jeweiligen Kupplung (3), einen Befüllungszeitpunkt der jeweiligen Kupplung (3), ein Schwingungsverlauf der Abtriebsdrehzahl des Getriebes (2) während eines Schaltvorgangs der jeweiligen Kupplung (3), eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes (2) und/oder ein Abtriebsdrehmoment des Getriebes (2) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei in Schritt (200) die aktuellen Getriebeparameter während und/oder nach einem Schaltvorgang der Kupplung (3) während des Betriebs des Kraftfahrzeugs (1) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Schritt (400) zur Optimierung der Getriebeparameter mindestens eine Abtriebsdrehzahl des Getriebes (2) und/oder mindestens ein Abtriebsdrehmoment des Getriebes (2) analysiert wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Schritt (400) eine maximale Amplitude eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes (2) während eines Schaltvorganges der Kupplung (3) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in Schritt (400) ein Flächeninhalt unter einer Kurve eines erfassten Schwingungsverlaufes der Abtriebsdrehzahl des Getriebes (2) während eines Schaltvorganges der Kupplung (3) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optimierung der Getriebeparameter mittels der Prozessoreinheit (6) in einem definierten Lösungsraum mit Grenzwerten für die Getriebeparameter erfolgt.
System zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Getriebe (2) mit wenigstens einer schaltbaren Kupplung (3) aufweist, wobei eine in einem Schritt (100) bereitgestellte externe Prozessoreinheit (6) dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1) zu kommunizieren, wobei in einem Schritt (200) aktuelle Getriebeparameter mittels der Steuerungseinheit (5) während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs (1) erfassbar sind, wobei in einem Schritt (300) die erfassten aktuellen Getriebeparameter von der Steuerungseinheit (5) an die Prozessoreinheit (6) übermittelbar sind, wobei in einem Schritt (400) die erfassten aktuellen Getriebeparameter anhand einer auf der Prozessoreinheit (6) hinterlegten Zielfunktion optimierbar sind, wobei durch diese Optimierung den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierende Getriebestellgrößen bestimmbar sind, wobei in einem Schritt (500) die Getriebestellgrößen von der Prozessoreinheit (6) an die Steuerungseinheit (5) des Kraftfahrzeugs (1) übermittelbar sind, wobei das Kraftfahrzeug (1) anhand dieser Getriebestellgrößen betreibbar ist, und wobei die Schritte (100) bis (500) wiederholbar sind, bis anhand der erfassten aktuellen Getriebeparameter des Kraftfahrzeugs (1) keine den Betrieb des Kraftfahrzeugs (1) optimierenden Getriebestellgrößen zur Optimierung des Betriebs des Kraftfahrzeugs (1) erzeugt werden.
Prozessoreinheit (6), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Kraftfahrzeug (1), umfassend eine Steuerungseinheit (5), die dazu eingerichtet ist, mit einer externen Prozessoreinheit (6) gemäß Anspruch 9 zu kommunizieren.
Computerprogrammprodukt, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem Computer und/oder auf einer Prozessoreinheit (6) ausgeführt werden, den Computer und/oder die Prozessoreinheit (6) zu einer Bedienungslogik des Systems zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs (1) nach Anspruch 8 aufwerten, und/oder dazu veranlassen, ein Verfahren zur Optimierung von Getriebeparametern eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.