DE10235387A1 - Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einer ASG-Steuerung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, insbesondere mit einer ASG-Steuerung, vorgeschlagen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, insbesondere mit einer ASG-Steuerung.
• Gemäß Fig. 1 weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
• Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken kann das Getriebe auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
• Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
• Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.
• Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.
• Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung können der Aktor 13b und die Steuerelektronik 13a auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie z. B. Gehäusen, angeordnet sein.
• Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, dass das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor 13b mit Elektronik benötigt. Der Aktor 13b besteht aus dem Antriebsmotor 12, wie z. B. einem Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie z. B. ein Schneckengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Kurbelgetriebe oder ein Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder 11 kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.
• Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors 13b, wie z. B. des Geberzylinderkolbens 11a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine Druckmittelleitung 9, wie z. B. eine Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückmittel 20, z. B. einem Ausrückhebel, wirkverbunden, so dass eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, dass das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.
• Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., er kann einen Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder aufweisen. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch erfolgen, wobei der als Antriebselement 12 vorgesehene Elektromotor elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement 12 des Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
• Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, dass die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20, wie z. B. einer Ausrückgabel oder eines Zentralausrückers, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte 3b respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte 3b dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment-Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.
• Zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Messwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
• Die Fig. 1 zeigt, dass ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16 sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden können und Messwerte bzw. Informationen an das Steuergerät 13 weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie z. B. eine Computereinheit, der Steuerelektronik 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.
• Das Getriebe ist als z. B. Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels 18 gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels 18 betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Schalthebel 18 des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät 13 weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, dass der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel 18 wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.
• Das Steuergerät 13 steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor 13b ausgibt. Der Antriebsmotor 12 des Aktors 13b, z. B. ein Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Messwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät 13 ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.
• Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder es steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so dass mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystems 3 herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges 1 bestimmt werden können. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 19a, 19b am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie z. B. an einem Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Lasthebel 30 bzw. Gaspedal ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei nicht betätigtem Lasthebel 30 ist er ausgeschaltet, so dass durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel 30 betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels 30.
• Die Fig. 1 zeigt neben dem Lasthebel 30 und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie z. B. ein Bremspedal, einen Handbremshebel oder ein hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie z. B. als Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, dass das Bremsenbetätigungselement 40 betätigt oder nicht betätigt ist. Mit dem Sensor 41 kann eine Signaleinrichtung, wie z. B. eine Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, dass die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor 41 kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Bremsenbetätigungselementes 41 ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.
• Es hat sich gezeigt, dass der Getriebeaktor z. B. bei einem Einschaltvorgang bei der Inbetriebnahme und/oder nach einem irregulären Abschaltvorgang, wie z. B. bei einem Reset, geschützt werden sollte.
• Erfindungsgemäß kann dazu vorgesehen sein, dass eine Kraft- und/oder Geschwindigkeitsreduktion beim Einschalten eines ASG-Steuergerätes durchgeführt wird.
• Bei Vorliegen einer im sogenannten E2PROM abgelegten Information "Inbetriebnahme" oder einer Information "irregulärer Abschaltvorgang" wird nach dem Einschalten des Steuergerätes die Getriebeaktorik mit einer erheblich reduzierten Maximalkraft und/oder Maximalgeschwindigkeit angesteuert. Bei dieser Ansteuerung kann ein Algorithmus verfolgt werden, der es z. B. durch das Erkennen von Kulissenanschlägen erlaubt, die Absolutposition der Getriebeaktorik zu bestimmen. Dies wird auch als Inbetriebnahmeprozedur bezeichnet. Selbstverständlich können auch andere Maßnahmen vorgesehen sein.
• Ein "irregulärer Abschaltvorgang" kann jeder Abschaltorgang sein, der nicht durch die aktive Selbstabschaltung des Steuergerätes bewirkt wird. Dadurch ist die Erkennung, dass der letzte Abschaltvorgang irregulär war, relativ einfach. Die Information "irregulärer Abschaltvorgang" wird bei eingeschaltetem Steuergerät einfach immer im E2PROM gespeichert und erst kurz vor der bewussten Selbstabschaltung durch die Information "regulärer Abschaltvorgang" ersetzt. Als Ergänzung kann die Getriebeposition und/oder der Gang, die bzw. der beim Abschalten vorlag, mit abgespeichert werden. Die Information "Inbetriebnahme" kann schon vor der Erstinbetriebnahme im E2PROM abgespeichert sein oder kann bei bevorstehender Demontage mit Hilfe eines Testgerätes beispielsweise in einer Werkstatt abgespeichert werden. Nach erfolgter Inbetriebnahme wird die Information gelöscht.
• Beim ersten Einschalten des Steuergerätes vorzugsweise nach der Montage des Aktors oder nach einem irregulären Abschaltvorgang kann erfindungsgemäß verhindert werden, dass der Aktor sich an einer falschen Getriebeposition befindet und beim Verfahren gegen Anschläge oder dergleichen stößt und insbesondere mechanische Schäden verursacht.
• Die vorliegende Erfindung kann insbesondere bei Fahrzeugen mit einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) und/oder mit einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der hier vorgestellten Erfindung bei Fahrzeugen, die keine Absolutweg- Sensoren zur Bestimmung der Getriebeposition des Getriebeaktors aufweisen. Bei diesen Fahrzeugen ist z. B. der Einsatz von preisgünstigen Inkremental- Wegsensoren denkbar.
• Beispielsweise ist es auch möglich, dass die Kraft- und/oder Geschwindigkeitsreduktion beim ASG-Steuergerät bei jedem Einschalten durchgeführt wird. Somit ist die Kraft- und/oder Geschwindigkeitsreduktion nicht nur bei der Erstinbetriebnahme oder nach irregulären Abschaltvorgängen, wie z. B. einem Reset, vorgesehen. Es ist auch denkbar, dass bei der Erstinbetriebnahme der Getriebeaktor mechanisch und/oder elektrisch angeschlossen wird und wenn das Gerät bereits eingeschaltet war und beispielsweise durch entsprechende Kommunikation in den Erstinbetriebnahme-Modus versetzt wird.
• Eine andere Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zur Erkennung und/oder Korrektur einer fehlerhaften Drehrichtung der Getriebemotoren eines elektromotorischen automatisierten Schaltgetriebes (ASG) vorsehen.
• Es hat sich gezeigt, dass die automatische Erkennung der Drehrichtung der Elektromotoren insbesondere bei der Inbetriebnahme eines automatisierten Schaltgetriebes und geeignete Maßnahmen zur Behebung einer inkorrekten Drehrichtung erforderlich sind, um ein Abbrechen der Inbetriebnahme in vorteilhafter Weise zu verhindern.
• Vorzugsweise beim Einsatz eines elektromotorischen automatisierten Schaltgetriebe (ASG) kann die rotatorische Bewegung von mindestens einem Elektromotor über wenigstens ein Reduktionsgetriebe oder dergleichen in eine translatorische Bewegung des Schaltfingers umgesetzt werden. Zur Steuerung der Position des Schaltfingers im Getriebe kann ein geeignetes Verfahren benutzt werden, welches die Position des Schaltfingers oder zumindest die Position der Ausgangswellen der Elektromotoren erfasst.
• Durch die Auslegung des Systems ist der Zusammenhang zwischen der Stellgröße der Elektromotoren, welche bei Gleichstrommaschinen die Ankerspannung ist, und der Bewegung des Schaltfingers bekannt. So kann z. B. ein derartiges System dadurch gekennzeichnet sein, dass eine positive Ankerspannung bei einem der Elektromotoren eine Bewegung des Schaltfingers und/oder der Motorausgangswelle in eine bestimmte Richtung zur Folge hat.
• Bei einer derartigen Ansteuerung der Position des Schaltfingers kann eine automatische Inbetriebnahme des automatisierten Schaltgetriebes (ASG) in folgenden Fällen eventuell nur eingeschränkt stattfinden:
  
• - Wenn ein Fehler bei der Verbindung zwischen der Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors und dem Elektromotor selbst besteht, beispielsweise durch ein Vertauschen der Zuleitung, sodass der Schaltfinger sich in die falsche Richtung bewegen kann.
• - Wenn ein Fehler zwischen der Verbindung des Steuergeräts und der Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors vorliegt, beispielsweise durch ein Vertauschen der Zuleitung, sodass der Schaltfinger ebenfalls in eine falsche Richtung bewegt werden kann.
• - Ein mit einer Inkremental-Wegmessung ausgestatteter Elektromotor kann ein falsches Drehrichtungssignal liefern, sodass dem Steueralgorithmus eine falsche Drehrichtung vorgeben wird.
• - Das Drehrichtungssignal des Drehmotors wird vom Steueralgorithmus zur Ansteuerung des Schaltfingers falsch ausgewertet.
• Es hat sich deshalb gezeigt, das es besonders vorteilhaft gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn vorzugsweise zu Beginn der automatischen Inbetriebnahme ein Test der Elektromotoren durchgeführt wird, bei dem der Zusammenhang zwischen dem vom Steuergerät ausgegebenen Stellsignal und dem erfassten Positionssignal ermittelt wird.
• Es ist z. B. möglich, dass dies dadurch vorgesehen wird, dass eine Folge definierter Stellsignale ausgegeben und die Auswirkung auf die erfasste Position aufgenommen wird. In vorteilhafter Weise kann dann ein Fehler in der Ansteuerung des Schaltfingers erkannt werden, wenn die aufgenommen Reaktionen des Positionssignals nicht mit der abgespeicherten erwarteten Reaktion übereinstimmen. Beispielsweise kann ein auf diese Weise erkannter Fehler dann zum Abbruch der Inbetriebnahme und zur Ausgabe der Art des Fehlers an den Bedienenden bzw. an den Fahrer führen.
• Eine andere Möglichkeit kann darin bestehen, das ein erkannter Fehler durch ein Steuergerät oder dergleichen korrigiert wird. Vorzugsweise kann der oben beschriebene Fehler erkannt und entsprechend ausgewertet werden, sodass z. B. das Steuergerät die Ansteuerung der Motoren z. B. durch ein Verdrehen des Vorzeichens der ausgegebenen Stellsignale ändert und die oben beschriebene Überprüfung erneut durchführt. Wenn nun kein Fehler mehr erkannt wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn die notwendige Korrektur in dem Speicher des Steuergerätes oder dgl. für den zukünftigen Betrieb abgelegt wird. Beispielsweise kann das Durchführen dieser Korrektur dem Fahrer angezeigt und/oder im Fehlerspeicher des Steuergerätes abgelegt werden.
• Erfindungsgemäß kann es auch zweckmäßig sein, eine maximale Kraft zur Anschlagserkennung bei Tastvorgängen mit einem ASG-Getriebeaktor vorzusehen. Bei der Wahl der maximalen Kraft in Schalt- und/oder Wählrichtung während Tastvorgängen ist es besonders vorteilhaft, dass einerseits die Aktorbelastung hinsichtlich der Festigkeit, der Aufheizung oder dgl. gering gehalten wird und andererseits die Tastergebnisse quantitativ besonders aussagekräftig sind.
• Bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) ohne Absolutwegmessung im Getriebeaktor kann die genaue Position bzw. die Stellung des Getriebeaktors zur Verstellung der Getriebestufen in bestimmten Fahrsituationen z. B. durch entsprechende Abgleiche ermittelt werden. Zu diesem Zweck können die Getriebeaktor-Stellglieder bewusst mit einem geeigneten Verfahren angesteuert werden, beispielsweise durch Tasten oder dergleichen, sodass einerseits durch eine Anschlagserkennung Rückschlüsse auf die ordnungsgemäße Funktion des Aktors möglich sind und andererseits ein Abgleich der Inkremental- Wegmessung ermöglicht wird.
• Bei diesen Tastvorgängen kann der Aktor z. B. geschwindigkeitsgeregelt verstellt werden, wobei die Stellgröße des Aktors derart gewählt wird, dass die vom Aktor ausgeübte Kraft bzw. Tastkraft nicht überschritten wird. Für die Ermittlung der momentan ausgeübten Kraft ist zum einen z. B. die direkte Messung der Kraft möglich und zum anderen kann z. B. die Kraft auf Grund bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vorzugsweise aus der Drehzahl und der Stellgröße des Aktors berechnet werden. Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen denkbar, um die Kraft zu ermitteln.
• Bei der Wahl der maximalen Tastkraft kann grundsätzlich ein Kompromiss zwischen einer hohen Tastkraft, bei der die mechanische und thermische Belastung des Aktors entsprechend hoch sind und die Tastergebnisse jedoch sehr aussagekräftig sind und einer tiefen Tastkraft gefunden werden, bei der geringe Belastungen des Aktors vorliegen, jedoch die Aussagekraft der Ergebnisse entsprechend gering sind.
• Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass das Ergebnis der Tastvorgänge stark von äußeren Einflussgrößen abhängig ist. Diese Einflussgrößen können z. B. die Temperatur oder auch andere Einflussgrößen sein.
• Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, das zum Durchführen von Tastvorgängen die maximal einzustellende Tastkraft in Abhängigkeit mehrerer Einflussgrößen gewählt wird.
• Es ist dazu z. B. möglich, dass die Wahl der maximal einzustellende Tastkraft F_Tast in Abhängigkeit einer Temperatur oder einer Größe, die einer Temperatur zugeordnet werden kann, durchgeführt wird. Beispielsweise kommen hier als Temperaturen z. B. die Außentemperatur, die Getriebeöltemperatur, die Kühlwassertemperatur, und/oder die Aktortemperatur in Frage. Selbstverständlich können auch noch andere geeignete Temperaturen bei der Wahl der einzustellenden Tastkraft eingesetzt werden. Die Temperaturen können z. B. direkt gemessen oder auch über andere Größen ermittelt werden. Beispielsweise kann die Getriebeöltemperatur aus der Kühlwassertemperatur über ein geeignetes Temperaturmodell ermittelt werden.
• Die Abhängigkeit zwischen der einzustellenden Tastkraft und der Temperatur kann beispielsweise über eine Funktion und/oder auch über ein Kennfeld ermittelt werden. Bei der Verwendung eines Kennfeldes kann die Tastkraft durch z. B. lineare Interpolation ermittelt werden. In Fig. 2 ist die einzustellende Tastkraft F_Tast in N und die Getriebeöltemperaturen T_Getriebe in Grad Celsius tabellarisch gegenübergestellt. Bei kleinen Temperaturen ist eine z. B. große Tastkraft notwendig, da hier eine große Reibung der Innenschalung überwunden werden muss.
• Es ist auch gemäß der vorliegenden Erfindung denkbar, dass die Wahl der maximal einzustellenden Tastkraft z. B. in Abhängigkeit eines eingelegten Ganges gewählt wird. Selbstverständlich können auch noch andere Abhängigkeiten bei dieser erfindungsgemäßen Alternative vorgesehen werden.
• Eine andere Möglichkeit kann darin bestehen, dass die Wahl der maximal einzustellenden Tastkraft F_Tast in Abhängigkeit einer vorliegenden Fahrsituation gewählt wird. Beispielsweise kann bei einer derartigen Abhängigkeit über eine Zuordnungstabelle oder dgl. vorgegangen werden. Fahrsituationen können z. B. eine Erstinbetriebnahme, eine neutrale Referenzfahrt, Tasten in einer Ganggasse oder eine der im weiteren beschriebenen Adaptionsroutinen sein. Selbstverständlich können auch noch andere Fahrsituationen für die Wahl der einzustellenden Tastkraft verwendet werden.
• Die vorgenannten Möglichkeiten zur Wahl der maximal einzustellenden Tastkraft bei Tastvorgängen mit einem ASG-Getriebeaktor können auch geeignet miteinander kombiniert werden.
• Es ist z. B. auch möglich, dass die einzustellende Tastkraft während des Betriebs ermittelt wird und dann gegebenenfalls adaptiert wird.
• Bei einer ersten Variante kann nach einem Tastvorgang das Tastergebnis, wie z. B. die Breite einer Gasse, zusammen mit den Umgebungsbedingungen während der Ermittlung, wie z. B. der Temperaturen, dem Gang, und/oder der Situation, abgespeichert werden. Sobald ein erneuter Tastvorgang durchgeführt wird, kann die aktuell vorliegende Situation einer der bereits bekannten Situationen zugeordnet werden und das damals erhaltene Ergebnis, wie z. B. der sogenannte Default Wert beim ersten Durchlaufen der Situation, aus dem Speicher z. B. entnommen werden. Dieses Ergebnis kann mit dem aktuell ermittelten Wert verglichen werden.
• Wenn eine Diskrepanz zwischen dem neuen und dem gespeicherten Wert zu erkennen ist, kann die einzustellende Tastkraft für die vorliegende Situation geeignet verändert werden. Es ist möglich, wenn das Ergebnis nicht aussagekräftig ist, wie z. B. durch starke Abweichungen zum Vorgängerwert, dass z. B. die Tastkraft für die folgenden Tastvorgänge erhöht wird. Wenn das Ergebnis dann korrekt ist, kann die Kraft wieder verringert werden. Diese Variante ist durch ein geeignetes Ablaufdiagramm in Fig. 3 dargestellt ist.
• Eine andere Alternative kann darin bestehen, dass bei Inbetriebnahme, beispielsweise im Werk oder in einer Werkstatt, durch die Steuerung des Aktors gezielt mehrere Tastvorgänge ausgelöst werden, wobei z. B. neben einem Mittelwert auch die Varianz der Ergebnisse ermittelt wird. Diese Kennwerte können dann ebenfalls zur Wahl der Tastkraft dienen. Selbstverständlich können bei dieser Möglichkeit auch noch andere geeignete Werte zum Ermitteln der Kennwerte verwendet werden.
• Bei definierten Fahrsituationen kann nun ebenfalls ein wiederholtes Tasten angefordert werden, wobei wiederum die Varianz oder dgl. berechnet wird. Wenn die aktuell ermittelte Varianz deutlich über dem gespeicherten Wert liegt, kann bei dieser Variante die Tastkraft für die zukünftigen Tastvorgänge in vorteilhafter Weise erhöht werden. Wenn die ermittelte Varianz im Rahmen oder unter einem abgespeicherten Wert liegt, kann die Tastkraft z. B. verkleinert werden. Zur Ermittlung der neuen einzustellenden Tastkraft kann folgende Gleichung herangezogen werden:
  
  F_Tast,neu = F_Tast,alt ± ΔF_Tast
  
• Selbstverständlich sind auch geeignete Kombinationen der vorgenannten Maßnahmen möglich. Diese vorbeschriebene Variante ist durch ein geeignetes Ablaufdiagramm in Fig. 4 dargestellt.
• Eine andere Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Steuern des Betriebs wenigstens eines Nebenaggregates einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges betreffen.
• Es hat sich gezeigt, das auf Grund der erheblichen Stückzahlen produzierter Brennkraftmaschinen, insbesondere Verbrennungsmotoren, ein zusätzlicher Sensor ein erheblicher Kostenfaktor ist. Somit bietet sich an ein Steueralgorithmus oder dgl. zu verwenden, der auf bereits vorhandene Signale aufbaut, sodass auf eine zusätzliche Sensorik, wie z. B. zur Erfassung der Stellung der Verstelleinheit, in vorteilhafter Weise verzichtet werden kann.
• Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine gewünschte Drehzahl eines Nebenaggregat durch ein Übersetzungsregler und/oder einen Drehzahlregler oder dgl. eingestellt wird. Neben der Drehzahl des Verbrennungsmotors kann als zweite Drehzahl eine Drehzahl eines beliebigen Nebenaggregats verwendet werden. Hierbei bietet sich das Drehzahlsignal des Generators an, da dieses üblicherweise bereits gemessen wird. Selbstverständlich kann aber auch die Drehzahl jedes anderen Nebenaggregats verwendet werden.
• Es konnte festgestellt werden, dass der Verstelleinheit bei einer Übersetzung keine feste Stellung zugeordnet werden kann, da diese Zuordnung üblicherweise von einem Betriebspunkt abhängt. Dieser Betriebspunkt kann z. B. die Drehzahl, die Last, oder eine aktuelle Übersetzung sein.
• Die Zuordnung wird jedoch unerheblich, wenn der Verstellbereich der Verstelleinheit z. B. nach folgenden Gesichtspunkten ausgelegt wird:
  
• - Der Verstellbereich der Verstelleinheit wird weiter ausgelegt, als zum Halten der minimalen und maximalen Übersetzung notwendig ist.
• - Der maximale Verstellbereich der Verstelleinheit kann aus der Extremübersetzung, der maximalen Verstellkraft, der maximalen Trumkraft im Riemenantrieb und der Längssteifigkeit des Zugmittels (Riemen) bestimmt werden.
• Wenn diese vorgenannten Gesichtspunkte bei der Bestimmung des Verstellbereiches der Verstelleinheit berücksichtigt werden, ist die Zuordnung zu einem Betriebspunkt unerheblich. In vorteilhafter Weise kann diese erfindungsgemäße Ansteuerung in die Motorsteuerung des Fahrzeuges integriert werden, um insgesamt eine höhere Effizienz zu erzielen.
• Nachstehend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche eine Realisierung eines geeigneten Abgleichs einer automatisierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes mit einer inkrementellen Wegmessung betrifft.
• Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass zusätzliche Elemente einen signifikanten Kraftverlauf erzeugen. An Hand dieser Kraft kann über die Bewegungsgröße (BG) eine Position bestimmt werden. Dieser Kraftverlauf kann durch zusätzliche Elemente, wie z. B. Steifigkeit im Kraftfluss und/oder Rastierprofil oder dgl., erreicht werden. Somit ist eine Positionserkennung während der Bewegung möglich.
• Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Bestimmung der Position innerhalb des signifikanten Kraftverlaufs während der Bewegung erfolgen kann.
• Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen können vorzugsweise bei einem Fahrzeug mit einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) und/oder mit einem automatisierten Getriebe (ASG) zum Einsatz kommen. Selbstverständlich können die Maßnahmen auch bei anderen Fahrzeugen verwendet werden.
• Die Grundidee, die dieser Erweiterung der Erfindung zugrunde liegt, ist die Verwendung von zusätzlichen Elementen, die einen signifikanten Kraftverlauf verursachen. Dieser kann durch die Bewegungsgröße bestimmt werden.
• Derartige Elemente können z. B. eine definierte Steifigkeit an den Anschlägen und/oder ein definiertes Rastierprofil sein. Somit kann während der Bewegung, also kurz vor Erreichen des Anschlages, die Position noch in der Bewegung in vorteilhafter Weise bestimmt und abgeglichen werden.
• Zur Erfassung von Wegpositionen werden immer häufiger Sensoren verwendet, die ein Signal (Inkrement) pro Änderung eines gewissen Weges liefern. Da das Inkremerttalmeßsystem nur relative Wege aufsummiert, können sich z. B. folgende Anforderungen an die Auswertung der Signale ergeben:
  
• - Initialisierung der Inkrementalzähler beim Start.
• - Fehlererkennung und -behebung, da sich ein Fehler (fehlende/zu viele Inkremente) nicht nur während des Fehlerereignisses auswirkt, sondern sich auch auf alle weiteren Zählerstände auswirkt. Fehlerbilder oder fehlerhafte Auswertungen sind:
• - Drift: Über längere Zeit immer wieder einige Fehlerpulse in eine Richtung,
• - Burst: viele Pulse innerhalb kurzer Zeit,
• - Systematisch, z. B. abhängig von der Bestromung der Aktoren.
• - Veränderungen der Position, ohne dass Signale geliefert werden (z. B. im ausgeschalteten Zustand)
• Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dass zur Erkennung und Behebung dieser Fehler ein genau definierter Zustand erreicht werden sollte, in dem die Parameter in Übereinstimmung gebracht werden können.
• Es ist z. B. möglich, dass eine bestimmte Position angefahren und der aktuelle Zählerstand mit den vorher bekannten Parametern der Position ausgewertet wird. Dazu kann diese "bestimmte Position" z. B. ein Anschlag sein. Wenn eine Energiezufuhr am Antrieb keine Stellungswegänderung am Inkrementalweggeber ergibt, kann z. B. der Anschlag erkannt werden, d. h. die Position wird im Stillstand erkannt und abgeglichen.
• Eine andere Möglichkeit kann darin bestehen, dass zunächst die Bewegungsgröße bestimmt wird:
  
  BG = f (I_elektrisch,U)
  
• Durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen kann eine Position schon vor dem Stillstand, also noch während der Bewegung, der Aktorik bestimmt werden. Es kann vorgesehen sein, dass zusätzliche Elemente einen signifikanten Kraftanstieg kurz vor dem Endanschlag verursachen. Durch diesen Kraftanstieg wird auch die Bewegungsgröße (BG) erhöht.
• Durch eine Zuordnung der Bewegungsgröße zu einer Position kann die Position innerhalb des Bereiches mit einem Kraftanstieg bestimmt und mit den hinterlegten Parametern verglichen sowie ggf. korrigiert werden.
• Eine mögliche Variante kann darin gesehen werden, dass eine zusätzliche Elastizität im Kraftfluss der Kupplungsaktorik verwendet wird. Diese Elastizität kann vorzugsweise durch eine vorgespannte Feder oder dergleichen aufgebracht werden, wie dies in Fig. 5 verdeutlicht ist.
• Die zusätzliche Elastizität kann beispielsweise durch ein Federelement innerhalb des Kraftflusses erreicht werden. Dabei ist die Federrate derart zu wählen, dass der zusätzliche Verfahrweg möglichst gering ist.
• In Fig. 6 wird der Verlauf der Bewegungsgröße über den Aktorweg dargestellt. Zunächst kann ein konstanter Verlauf verzeichnet werden. Im Bereich des Endanschlages kann eine zusätzliche Elastizität beobachtet werden.
• Eine weitere Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann eine Verwendung einer Rastierung vorsehen, die z. B. ein Profil abtastet und kurz vor dem Endanschlag eine Erhöhung der Kraft verursacht. Kurz vor dem Endanschlag kann sich ein Profil befinden, welches die Feder der Rastierung staucht. Dabei erhöht sich die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung. Dieser Kraftanstieg kann über die Bewegungsgröße erfasst werden und dadurch kann die Position entsprechend abgeglichen werden. Dies geschieht vor dem Endanschlag, wie dies auch in Fig. 7 angedeutet ist.
• Eine andere Variante der vorliegenden Erfindung mit einer Rastiererkennung kann der Fig. 8 entnommen werden. Gemäß dieser Variante kann die Rastierstellung angefahren werden um die Position in vorteilhafter Weise sehr genau einzustellen. Es ist möglich, dass darüber eine konstante Spannung gehalten wird. Beim Überfahren des Rastierprofils kann z. B. zuerst die Geschwindigkeit verringert, und sobald der Rastierberg überwunden ist, die Geschwindigkeit erhöht werden. In diesem Moment kann die Spannung derart reduziert werden, dass der Rastierberg nicht mehr überwunden werden kann. Durch kurze Spannungsstöße in die jeweiligen Verfahrrichtungen wird der Rastierpunkt in vorteilhafter Weise genau erreicht. Somit kann die Position optimal abgeglichen werden.
• In Fig. 9 ist ein Signalverlauf bei der Bewegung in eine Rastierposition angedeutet, wobei die Rastierposition in diesem Fall bei Null liegt. Selbstverständlich sind auch andere Rastierpositionen möglich.
• Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft das Erkennen von fehlerhaft eingebauten Aktoren in Fahrzeuge und entsprechende Reaktionen.
• Es hat sich gezeigt, das verschiedene Aktoren äußerlich lediglich durch ein entsprechendes Typenschild zu unterscheiden sind. Wenn ein falscher Aktor in ein Fahrzeug eingebaut wurde, kann dies im Extremfall zu einem unkontrollierten Verhalten, insbesondere bei der Steuerung des elektronischen Kupplungsmanagement, führen. Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn eine Fehlverbauung erkannt wird und entsprechende Schutzmaßnahmen eingeleitet werden können.
• Erfindungsgemäß können z. B. folgende Möglichkeiten durchgeführt werden, um zu erkennen, ob ein Aktor in ein falsches Fahrzeug eingebaut wurde:
  
• - Überprüfung des jeweiligen Fahrzeugcodes. Sobald der Fahrzeugcode
• - nicht mit dem erwarteten Typ übereinstimmt, kann der Aktoreinbau verhindert werden.
• - Wenn in einen Fahrzeugtyp unterschiedliche Getriebe eingebaut werden, so kann bei erkanntem Schlupf trotz geschlossener Kupplung und eingelegtem Gang, ebenfalls eine Fehlverbauung erkannt werden.
• - Plausibilisierung an Hand von vorbestimmten Eingangssignalen:
  • a) Es kann überprüft werden, ob die erwarteten Signale überhaupt in die Steuerung eingehen.
  • b) Es kann auch überprüft werden, ob die Signale in erwarteten Grenzen liegen. Beispielsweise kann das maximale Motormoment bei Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Maximalmomenten geprüft werden.
• Demzufolge kann auf eine der dargestellten Arten eine Fehlverbauung erkannt werden. Als Folge daraus kann wenigstens eine der folgenden Reaktionen ausgelöst werden:
  
• - Herbeiführen eines Shutdowns, d. h., die Kupplung wird weder geschlossen noch geöffnet. Demzufolge kann das Fahrzeug nicht mehr bewegt werden:
• - Die Aktivierung eines Notlaufprogrammes, d. h., dass das Fahrzeug ist mit verminderten Komfort, beispielsweise innerhalb eines Werkes, bewegbar.
• - Die Aktivierung eines visuellen Hinweises beispielsweise durch:
  • a) Blinken der Ganganzeige
  • b) ein entsprechendes Symbol im Display oder in einer Anzeige des Fahrzeuges
  • c) Aktivieren einer Warnlampe, welche entweder blinkt oder kontinuierlich aufleuchtet
• - Aktivieren eines Pipers, der entweder ständig oder für ein gewisses Zeitintervall nach der Zündung aktiviert wird.
• - Generelles Ruckeln beim Anfahren in jedem Gang.
• - Fahren nur in bestimmten Gängen, beispielsweise im 1. und im Rückwärtsgang. In den anderen Gängen bleibt die Kupplung offen, wenn es sich um ein elektronisches Kupplungsmanagement handelt und wenn ein automatisches Schaltgetriebe verwendet wird, können die anderen Gänge erst gar nicht geschaltet werden.
• Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen und Reaktionen bei einer Fehlverbauung eines Aktors denkbar. Vorzugsweise können die vorgeschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zum Erkennen einer Fehlverbauung bei Fahrzeugen mit einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) und/oder mit einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) eingesetzt werden. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch bei anderen Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Insbesondere natürlich bei Fahrzeugen, in die unterschiedliche Aktoren eingebaut werden.
• Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin 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 Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination 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 Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüchen unabhängige Gestaltung aufweisen.
• Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen 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 Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten 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.
• Im folgenden werden Erläuterungen zu in der obigen Beschreibung gegebenenfalls verwendeten Abkürzungen beziehungsweise Begriffen gegeben:
  
  
  

Claims (1)

1. Verfahren, Vorrichtung und/oder deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang sowie insbesondere mit einer ASG-Steuerung, gekennzeichnet durch mindestens eines der nachfolgenden in den Anmeldungsunterlagen enthaltenen Merkmale oder der Kombination von mindestens zwei dieser Merkmale.