DE10213475A1 - Verfahren zum Anpassen der Betriebschrakteristik eines Antriebsstrangs sowie Steuersystem für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Ein Steuersystem für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs enthält eine Steuereinrichtung mit wenigstens drei in einem Programmspeicher gespeicherten Programmen, welche Steuereinrichtung wenigstens eine der Komponenten Motor, Kupplung oder Getriebe mittels eines der gespeicherten Programme abhängig von der Betätigung wenigstens eines Fahrpedals, eines Bremspedals und eines Getriebewahlhebels steuert, und eine Eingabeeinrichtung zum Auswählen eines jeweils aktiven Programms.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen der Betriebscharakteristik eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs an eine Bedienperson des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiter ein Steuersystem für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs.

In modernen Fahrzeugen werden aus Komfortgründen, aber auch aus Gründen der Verbrauchssenkung zunehmend Antriebsstränge eingesetzt, d. h. Systeme aus Motor, Kupplung und Getriebe, die weitgehend automatisiert sind. Bei weit­ gehendster Automatisierung betätigt der Fahrer nur ein Fahrpedal, ein Brems­ pedal und einen Wählhebel oder einen Wählschalter für das Getriebe, der eine Neutralstellung, Rückwärtsfahrstufe oder Vorwärtsfahrstufe bestimmt. Das Schalten der jeweiligen Übersetzungen sowie das Betätigen einer Kupplung übernimmt ein in einem Steuergerät gespeichertes Steuerprogramm. Wenn dieses Steuerprogramm herstellerseitig festgelegt ist, ergibt sich häufig das Problem, daß das Steuerprogramm den Wünschen und dem Temperament des Fahrers oder der Fahrerin nicht entspricht, so daß er bzw. sie unzufrieden mit dem Fahrverhalten ist. Um dieses Problem zu mindern, wurden adaptive Steu­ erprogramme geschaffen, die die Fahrweise des Fahrers bzw. der Fahrerin auswerten und das Steuerprogramm an die Fahrweise anpassen. Diese An­ passung erfordert naturgemäß einige Zeit, während der Fahrer nicht zufrieden ist. Außerdem kann es erforderlich sein, daß eine bestimmte Verkehrs- oder Fahrbahnsituation ein rasches Umschalten auf ein anderes Programm erfordert.

Bekannt ist auch, am Wählhebel einen Schalter vorzusehen, zwischen dem von einem sportlichen Programm auf ein komfortables Programm geschaltet werden kann. Damit ist zwar eine gewisse Fahrerbeeinflussung möglich; diese reicht jedoch in der Praxis häufig nicht aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfe für das vorgenannte Problem zu schaffen.

Der Anspruch 1 ist auf ein Verfahren zur Lösung der Erfindungsaufgabe ge­ richtet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind eine Mehrzahl von Pro­ grammen vorgesehen, die von einer Bedienperson unmittelbar ausgewählt werden können.

Der Anspruch 2 kennzeichnet ein Steuersystem zur Lösung der Erfindungsauf­ gabe. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Eingabeeinrichtung kann unmit­ telbar eines aus einer Vielzahl jeweiliger Programme ausgewählt werden.

Gemäß dem Anspruch 3 kann die Eingabeeinrichtung dadurch gebildet werden, daß Bedienelemente, die normalerweise zum Steuern anderer Fahrzeugfunkti­ onen dienen, in einer vorbestimmten Folge betätigt werden.

Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 kann die Auswahl unmittelbar durch Betätigen des Getriebewählhebels erfolgen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 wird erreicht, daß mit Hilfe eines einzigen Tastschalters durch wiederholtes Betätigen ein Programm aus einer Vielzahl von Programmen wählbar ist.

Gemäß dem Anspruch 7 wird das jeweils ausgewählte Programm vorteilhafter­ weise in einem Display angezeigt.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 wird eine besonders hohe Flexibilität der Anpaßbarkeit an die Wünsche einer jeweiligen Bedienperson erzielt.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sind einmal eingestellte Programme au­ tomatisch fahrerspezifisch wieder aufrufbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung bei­ spielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Die einzige Zeichnung stellt einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät sowie unter­ schiedlichen Bedienelementen dar.

Gemäß Fig. 1 ist ein Motor 2 über eine Kupplung 4 mit einem Getriebe 6 ver­ bunden, dessen Ausgangswelle 8 die nicht dargestellten angetriebenen Räder eines Fahrzeugs antreibt.

Der Motor 2 kann jedwelcher bekannten Bauart sein. Zur Lasteinstellung dient ein Laststellorgan 10, beispielsweise eine von einem Elektromotor gesteuerten Drosselklappe oder eine Regelstange.

Die Kupplung 4 ist automatisiert und wird von einem Aktor 12 betätigt. Die Kupplung 4 kann eine Reibscheibenkupplung oder eine hydraulische Kupplung mit verstellbarer Drehmomentübertragung usw. sein.

Das Getriebe 6 wird von einem Aktor 14 gesteuert, der im Fall eines automati­ sierten Schaltgetriebes die Schalt- und Wählfunktionen ausführt, im Falle eines konventionellen, mit Planetensätzen arbeitenden Automaten unterschiedliche Hydraulikventile öffnet oder schließt oder im Falle eines Getriebes mit kontinu­ ierlich variabler Übersetzung die Ansteuerung der Reibscheibenpaare über­ nimmt.

Zur Betätigung des Antriebsstrangs ist ein Fahrpedal 16 vorgesehen, wobei der Lastwunsch einer Bedienperson, d. h. die Stellung des Fahrpedals 16, von ei­ nem Fahrpedalsensor 18 erfaßt wird. Weiter ist ein Bremspedal 20 vorgesehen, dessen Stellung von einem Sensor 22 erfaßt wird.

Zur Vorauswahl der Getriebefunktion ist ein Wählhebel 24 vorgesehen, der in einer ersten Wählgasse 26 zur Anwahl verschiedener Getriebefunktionen, bei­ spielsweise Parkstellung, Rückwärtsfahren, Neutralstellung, Vorwärtsfahren verschiebbar ist und in einer zweiten Wählgasse 28 zwischen zwei Endstellun­ gen "+" und "-" hin- und her bewegbar ist, wobei beim Bewegen in die "+" Stel­ lung das Getriebe in einen höheren Gang und beim Bewegen in die "-" Stellung in einen niedrigeren Gang schaltet. Die Stellung des Wählhebels 24 wird von einem Sensor 30 abgetastet. Das Erreichen der Stellungen "+" und "-" wird von jeweiligen Schaltern erfasst.

Zur Bedienung des Fahrzeugs ist weiter ein Schlüssel 32 vorgesehen, der ei­ nen Informationsträger 34 mit einer vorzugsweise personenspezifischen Code­ information trägt, welcher Informationsträger 34 beispielsweise bei Einschie­ ben in das Türschloß und/oder Zündschloß von einem fahrzeugfesten Sensor 38 auslesbar ist, der Bestandteil eines Fahrzeugzugangskontrollsystems ist, dass eine Fahrzeugfunktion nur freigibt, wenn die auf dem Informationsträger 34 gespeicherte Codeinformation mit einer in einem fahrzeugfesten Speicher gespeicherten Codeinformation übereinstimmt.

Zusätzlich oder alternativ zum Schlüssel 32 kann als Bedienelement für das Fahrzeug ein Datenträger 40, beispielsweise in Form einer Scheckkarte vorge­ sehen sein, die einen Transponder mit einer Antenne 42 aufweist, so daß ein bidirektionaler Datenverkehr mit einer fahrzeugfesten Antenne 44 möglich ist, die an ein fahrzeugfestes Steuergerät 46 angeschlossen ist, welches wiederum Bestandteil eines Zugangskontrollsystems zu dem Fahrzeug ist.

Zum Erfassen des Betriebszustandes des Antriebsstrangs sind weitere Senso­ ren vorgesehen, beispielsweise ein Sensor 48, der die Drehzahl der Aus­ gangswelle 8 erfaßt und dessen Ausgangssignal beispielsweise als Fahrzeug­ geschwindigkeitssignal verwendet werden kann. Weiter ist ein Drehzahlsensor 50 zur Erfassung der Motordrehzahl vorgesehen, ein Temperatursensor 52 zur Erfassung der Motortemperatur und ein Lastsensor 54 zur Erfassung der Last, unter der der Motor gerade läuft, beispielsweise zur Erfassung des Luftdurch­ satzes oder des Drehmoments oder der Stellung eines Laststellorgans. Nicht dargestellt sind Sensoren, die beispielsweise die augenblickliche Stellung der Kupplung, der Handbremse und/oder von Schaltgliedern des Getriebes erfas­ sen.

Alle genannten Sensoren sind mit einem Steuergerät 60 verbunden, das ein Eingangsinterface 62 enthält, über das die Eingänge mit einem Mikroprozessor 64 verbunden sind, der einen Programmspeicher 66 und einen Datenspeicher 68 enthält und der über ein Ausgangsinterface 70 mit den Aktoren 10, 12, 14 und gegebenenfalls weiteren Aktoren verbunden ist.

Die beschriebenen Komponenten sind an sich bekannt und werden daher nicht im einzelnen erläutert.

Erfindungsgemäß ist in dem Programmspeicher 66 des Steuergeräts 60 eine Mehrzahl von Programmen gespeichert, die den Betrieb der Kupplung 4 und des Getriebes 6 sowie vorteilhafterweise auch die Art der Verknüpfung der Stellung des Fahrpedals 16 mit der Stellung des Laststellorgans 10 steuern.

Sportlich orientierte Fahrer wünschen sich im allgemeinen eine feinfühlige Ab­ hängigkeit des Laststellorgans 10 von der des Fahrpedals 16, ein Schalten in den jeweils höheren Gang beim Beschleunigen derart, daß in einem niederen Gang das Leistungspotential des Motors voll genutzt wird und dann in den nächst höheren Gang möglichst ohne Beschleunigungseinbruch geschaltete wird, d. h. gegebenenfalls mit schleifender Kupplung, so daß die Motordrehzahl nicht unnötig weit absinkt. Komfortorientierte Fahrer wünschen sich weiche Schaltvorgänge und ein Fahren in nicht zu hohen Drehzahlbereichen. Verbrauchsorientierte Fahrer wünschen sich ein Fahren jeweils in dem Be­ triebspunkt des Motors, bei dem das Fahrzeug mit möglichst geringem Verbrauch betrieben wird usw. Somit ist in dem Programmspeicher 66 eine Vielzahl von Programmen gespeichert, die in möglichst einfacher Weise von der jeweiligen Bedienperson des Fahrzeugs anwählbar sein müssen.

Dafür gibt es mehrere vorteilhafte Möglichkeiten.

Eine erste Möglichkeit liegt darin, daß beispielsweise bei stehendem Fahrzeug mit angezogener Handbremse, wobei die angezogene Handbremse vom Steu­ ergerät mittels eines nicht dargestellten Sensors erkannt wird, beispielsweise das Bremspedal in einer vorbestimmten Weise betätigt wird, die von dem Steu­ ergerät erkannt wird. Je nach Länge der Bremsbetätigung, der Kraft, mit dem das Bremspedal betätigt wird, und oder der Anzahl von Bremsbetätigungen können unterschiedliche Programme in dem Programmspeicher 66 aktiviert werden, die vorteilhafterweise in einem Display in der Schalttafel als sehr sport­ lich (SS), sportlich (S), komfortabel (K), wirtschaftlich (E), sehr wirtschaftlich (EE) usw. angezeigt werden. Alternativ kann beispielsweise bei mit dem Fuß betätigtem Bremspedal 20 der Wählhebel 24 in vorbestimmter Weise betätigt werden, beispielsweise mehrfach zwischen der Stellung "-" und der Stellung "+" hin- und herbewegt werden. Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Möglich­ keiten der Betätigung von Bedienelementen zur Auswahl eines Steuerpro­ gramms des Antriebsstrangs möglich sind.

Eine weitere Möglichkeit zur Auswahl eines Steuerprogramms besteht bei­ spielsweise darin, bei angeschalteter Zündung, noch nicht laufendem Motor und angezogener Handbremse oder betätigtem Bremspedal den Wählhebel 24 mehrfach in die "+" Stellung zu bewegen, wobei dies eine Änderung des Schaltprogramms in Richtung sportlich bedeutet, oder in die "-" Stellung zu be­ wegen, wobei dies eine Auswahl eines Schaltprogramms mehr in Richtung Komfort bedeutet. Es können auch andere Bedienelemente zur Auswahl eines Steuerprogramms vorgesehen sein, beispielsweise ein Taster eines Bordcom­ puters, ein Bedienelement eines Radios oder das Gaspedal.

Eine weitere Möglichkeit, ein Steuerprogramm auszuwählen, liegt beispielswei­ se darin, daß die Zeitdauer erfaßt wird, innerhalb der der Wählhebel 24 von der "-" Stellung in die "+" Stellung bewegt wird. Dabei kann beispielsweise, wenn diese Dauer unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, ein sportliches Pro­ gramm aktiviert werden, wenn sie innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, ein Mittel komfortables Programm aktiviert werden, oder wenn sie über einem vorbestimmten Schwellwert liegt, ein besonders wirtschaftliches Fahrprogramm aktiviert werden. Es ist auch möglich, nur bestimmte Umfänge des Steuerpro­ gramms von der genannten Zeitdauer abhängig zu machen, beispielsweise die Gangwechselstrategie, wie Momentenabbau, maximale Synchronisierkraft bei einem Schaltgetriebe, der Momentenaufbau usw. Eine in der Figur weiter dargestellte Bedieneinheit 80 stellt eine weitere Mög­ lichkeit zu einer komfortablen und besonders flexiblen Auswahl von Steuerpro­ grammen dar. Die Bedieneinheit 80 enthält ein Display 82, in dem im darge­ stellten Beispiel drei Säulen C (Clutch, Kupplung), G (Getriebe) und G (Getrie­ be) sichtbar sind. Der linken Säule C und der mittleren Säule G sind die Buch­ staben S und K (sportlich und komfortabel) zugeordnet, der rechten Säule G ist der Buchstabe E (Economy, wirtschaftlich) zugeordnet. Unter jeder Säule befin­ det sich ein Taster 84, 86 und 88, mit dem, wie an sich bekannt, das Säulenbild verändert werden kann. Ausgänge der Bedieneinheit 80 sind mit dem Steuerge­ rät 60 verbunden.

Bei Betätigung des Tasters 84 verändert sich der Inhalt der Säule C, wobei die volle Säule eine sportliche Betätigung der Kupplung bedeutet und die leere Säule ein komfortable Betätigung der Kupplung bedeutet. Ähnlich wird mit dem Taster 86 das Getriebe dahingehend verändert, daß es bei voller Säule sport­ lich und bei leerer Säule entsprechend einem komfortablen Programm betätigt wird. Die rechte Säule bedeutet im gefüllten Zustand eine möglichst wirtschaftli­ che Steuerung. Mit der geschilderten Bedieneinheit kann der Betrieb der Kupp­ lung und des Getriebes individuell von der jeweiligen Fahrzeugbedienperson eingestellt werden. Es versteht sich, daß die Taster 84, 86 und 88 auch als Wippen oder Doppeltaster ausgebildet sein können, so daß die Säulen nicht jeweils rollierend gefüllt werden müssen, sondern unmittelbar mehr oder weni­ ger gefüllt werden.

Wenn für das Fahrzeug ein codierter Schlüssel 32 oder eine codierter Daten­ träger 44 vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, beim Abstellen des Fahrzeugs je­ weils das aktivierte Programm zusammen mit dem jeweiligen Code zu spei­ chern, so daß bei einem erneuten Inbetriebnehmen des Fahrzeugs durch den Code unmittelbar das letztgewählte, fahrerspezifische Steuerprogramm aktiviert wird.

Die geschilderte Ausführungsform der Erfindung kann in vielfältiger Weise ab­ geändert werden. Beispielsweise kann nur das Steuerprogramm des Getriebes 6, wie beschrieben, gewählt werden, oder nur das Steuerprogramm der Kupp­ lung 4 gewählt werden, so daß die Erfindung auch bei lediglich mit einer auto­ matisierten Kupplung vorgesehenen Fahrzeugen oder bei Fahrzeugen einsetz­ bar ist, die eine nichtbeeinflußbare Wanderkupplung aufweisen und mit einem automatischen Getriebe ausgerüstet sind. Das Laststellorgan 10 kann unter Umgehung des Steuergeräts 60 mit dem Fahrpedal 16 verbunden sein. Die ge­ schilderten Elemente müssen nicht alle vorhanden sein, sondern können in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert sein. In der Schalttafel kann ein gesonderter Taster vorgesehen sein; die Bedieneinheit 80 kann Bestandteil des Bordcomputers oder des Radios oder auch eines Navigationsgerätes sein, wo­ bei jeweils ein Programm "Auswahl der Antriebstrangsteuerung" anwählbar ist, indem in einem Display die Säulen aufscheinen und bestimmte Bedienelemente die Funktion der Tasten übernehmen.

Das Steuergerät 46 kann in das Steuergerät 60 integriert sein; alternativ kann das Steuergerät 60 in mehrere einzelne Steuergeräte (Motorsteuergerät, Ge­ triebesteuergerät, Kupplungsteuergerät, Fahrzeugsteuergerät usw.) unterteilt sein, die über einen Bus miteinander kommunizieren.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An­ melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil­ dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili­ gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei­ lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun­ gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü­ che unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste­ hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be­ schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit­ ten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Anpassen der Betriebscharakteristik eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs an eine Bedienperson des Fahrzeugs, bei welchem Ver­ fahren wenigstens eine der Komponenten Motor, Kupplung oder Getriebe mittels eines gespeicherten Programms abhängig von der Betätigung we­ nigstens eines Fahrpedals, eines Bremspedals und eines Getriebewählhe­ bels gesteuert wird, wobei mittels wenigstens eines Bedienelements ein je­ weils aktives Programm aus wenigstens drei Programmen wählbar ist.

2. Steuersystem für den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, enthaltend eine Steuereinrichtung mit wenigstens drei in einem Programmspeicher gespei­ cherten Programmen, welche Steuereinrichtung wenigstens eine der Kom­ ponenten Motor, Kupplung oder Getriebe mittels eines der gespeicherten Programme abhängig von der Betätigung wenigstens eines Fahrpedals, ei­ nes Bremspedals und eines Getriebewählhebels steuert, und eine Eingabe­ einrichtung zum Auswählen des jeweils aktiven Programms.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei die Eingabeeinrichtung durch vorbestimmte Bedienelemente des Fahrzeugs gegeben ist und die Auswahl des jeweiligen Programms durch eine Bedienfolge der Bedienelemente er­ folgt, wobei wenigstens ein Bedienelement normalerweise zum Steuern an­ derer Fahrzeugfunktionen dient.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei die Auswahl des jeweiligen Schaltprogramms durch Betätigen des Getriebewählhebels erfolgt.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, wobei der Getriebewählhebel zwischen zwei Betätigungsstellungen hin und her bewegbar ist und das Programm von der Zeitdauer abhängt, innerhalb der Getriebewählhebel von der einen zu der anderen Betätigungsstellung bewegt wird.

6. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei ein Tastschalter vorgesehen ist, bei dessen Betätigung jeweils ein anderes aus einer Vielzahl von Programmen ausgewählt wird.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, wobei ein Display zur Anzeige einer Eigen­ schaft eines jeweils ausgewählten Schaltprogramms vorgesehen ist.

8. Steuersystem nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Getriebesteuer­ programmen und eine Mehrzahl von Kupplungssteuerprogrammen unab­ hängig voneinander anwählbar ist.

9. Steuerprogramm nach Anspruch 2, wobei ein jeweiliges Programm durch einen fahrerspezifischen Code ausgewählt wird, der zur Freigabe vorbe­ stimmter Fahrzeugfunktionen in ein Steuergerät eingelesen werden muß.