WO2011134704A1 - Verfahren zur bestimmung eines anfahrgangs bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

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Roland Mair
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining a starting gear in a motor vehicle whose drive train comprises a drive motor designed as an internal combustion engine, designed as an automated friction clutch starting element, and designed as an automated step transmission drive, wherein a starting gear for starting from standstill while maintaining a load limit of Friction clutch is determined.
  • a starting gear In a multistage stepped gearbox, several gears are basically suitable as a starting gear for starting from standstill. Such a starting situation is especially in the case of a journey in the plane and on a slope.
  • the motor torque that can be generated by the drive motor and can be output as the starting torque on the friction clutch must be sufficiently high in order to determine the stationary running resistance of the motor vehicle in this situation by the rolling resistance and the gradient resistance at the overall transmission ratio and the drivetrain efficiency determined by the respective starting gear is formed to compensate and additionally to provide an excess torque for a starting acceleration of the motor vehicle.
  • active output side that is arranged on the drive gear and / or the axle transmission power take-offs reduce usable for starting engine torque, which can be considered as a notional additional resistance in determining the starting gear.
  • active drive side directly from the drive motor-driven auxiliary units such as an electric generator, a power steering pump, and an air conditioning compressor of an air conditioner, as well as active drive side, ie arranged directly on the drive motor PTOs reduce that of the drive motor at the friction clutch releasable and thus available for starting engine torque already at the source of rotational energy.
  • the starting acceleration should correspond to the driver's power demand given by the accelerator pedal position, increasing with increasing accelerator pedal deflection, and decreasing with increasing road grade.
  • the driver expects with increasing accelerator pedal deflection at a constant road gradient a higher acceleration acceleration, with increasing road gradient at a constant accelerator pedal position, however, a lower acceleration acceleration.
  • a determination of the starting gear that depends only on the starting situation usually takes place via characteristic curves or characteristic maps which are adapted to the respective vehicle configuration via complex application methods and contain at least the vehicle mass, the road gradient and the accelerator pedal position as parameters.
  • the friction clutch which may be a passively closable single or multi-plate dry clutch or an actively closable multi-plate clutch, is operated to lock the speed difference between the engine speed and the transmission input speed in slip, until the motor vehicle so has accelerated far that there is a synchronous operation of the input and output side of the friction clutch, so that it can be completely closed.
  • the drive-related slip mode represents a high mechanical and thermal load for the friction clutch, which increases with the height of the starting torque, the amount of slip speed and the duration of the slip operation and forms an essential parameter for determining the starting gear. If the starting gear is determined too low, although a high starting acceleration and a correspondingly short slip operation of the friction clutch is possible. Due to the high gear ratio of the starting gear, the noise development and fuel consumption of the internal combustion engine is unfavorably high due to the high starting speed.
  • the high starting acceleration relatively quickly reaches a switching speed and triggered a circuit in a higher gear. This is considered to be uncomfortable and can be particularly at high driving resistance, such as. on a steep slope or in heavy terrain, lead to a strong deceleration of the motor vehicle during the circuit-induced interruption of traction and consequently to a termination of the approach.
  • the starting gear due to the low gear ratio of the starting gear is a relatively high slip speed at the friction clutch. Because of the low starting acceleration, the duration of the slip operation can be so high that the friction clutch is thermally overloaded.
  • US Pat. No. 7,220,215 B2 describes a commercial vehicle with a control device with which the highest possible starting gear is determined in such a way is that the maximum torque generated by the drive motor at the idling speed sufficient engine torque for starting, and thereby recorded in the friction clutch heat energy does not exceed a predetermined limit.
  • turbocharged diesel engines which have a special load-bearing characteristic.
  • a turbocharged internal combustion engine may spontaneously, i. With high torque gradient, only reach a below the full load torque lying suction torque.
  • a further increase in the engine torque is possible, albeit with a smaller torque gradient, in the short term only above a supercharging limit speed, from which the turbocharger causes a significant increase in the boost pressure and thus the engine torque.
  • the dynamic behavior of a turbocharged internal combustion engine is thus determined not only by the idling speed, the Abregelnaviere and the full load torque curve by the charging limit speed and the Saugmoment characteristic and the region present momentary gradients.
  • the dynamic operating characteristics of a drive motor designed as a turbocharged internal combustion engine are significant since, starting from the idling speed, only the maximum intake torque is built up spontaneously and thus usable as a starting torque. If the intake torque is insufficient as the starting torque, the engine speed must be increased above the charging limit speed in order to increase the engine torque via the intake torque by increasing the boost pressure. Due to the thereby increased slip speed and the Slowing down of the torque build-up increases the mechanical and thermal load of the friction clutch in this case but clearly.
  • the present invention is therefore based on the object to propose a method for determining a starting gear for starting from a standstill in a motor vehicle of the type mentioned, with the current operating condition and the operating characteristics of the friction clutch and the drive motor are taken into account, and thus overloading the Friction clutch can be reliably avoided.
  • the invention is based on a motor vehicle known per se, for example a commercial vehicle whose drive train comprises a drive motor embodied as an internal combustion engine, a starting element embodied as an automated friction clutch, and a drive transmission designed as an automated multi-step transmission.
  • a motor vehicle known per se, for example a commercial vehicle whose drive train comprises a drive motor embodied as an internal combustion engine, a starting element embodied as an automated friction clutch, and a drive transmission designed as an automated multi-step transmission.
  • the starting gear GAnf provided for this purpose is inventively determined in a minimum selection from at least two determined starting gears.
  • a first starting gear GAn yp is independent of load, ie determined without taking into account the current load state of the friction clutch and compliance with a load limit of the friction clutch, only in dependence on the current starting conditions, which are given by the current driving resistance of the motor vehicle and the driver's power requirement. While the driving resistance is essentially determined by the vehicle mass m Fz g and the road gradient a FB , the driver's power demand is largely given by the accelerator pedal deflection X F P.
  • This load-independent starting gear GAn yp can be calculated by means of the starting parameters m Fz g, (XFB, XFP) determined by the sensor or determined in a preceding driving cycle or determined from corresponding characteristic curves and characteristic maps in a manner known per se.
  • At least one further starting gear G An f_Maxi, G An f_MaxN, G An f_Lim, G An f_Def is determined as load-specific as the highest starting gear, with which, when driving under the current starting conditions, a predetermined starting position is determined. ne load limit of the friction clutch would be observed taking into account the current load condition of the friction clutch. The occurring during the respective starting process mechanical and thermal load of the friction clutch can be calculated relatively accurately from the proposed speed and torque curves.
  • the drive motor is often designed as a turbocharged internal combustion engine, which identifies a special load-bearing characteristic.
  • a turbocharged internal combustion engine below the charging limit speed n L _ m in spontaneously, ie with a high torque gradient achieve only one below the full-load torque M V L (I 'IM) lying suction torque Ms. Therefore, it is useful in one embodiment of the drive motor as a turbocharged internal combustion engine additionally determines a turbospecific starting gear GAHLMS as the highest starting gear, with which the starting torque M s of the drive motor is sufficient as a starting moment when driving under the current starting conditions, and the turbospecific starting gear G An f_Ms considered in the minimum selection of starting gears.
  • the relevant data representing the dynamic operating characteristics of the internal combustion engine can either be taken directly from the engine control unit or from a data memory of the transmission control unit. be men. As already described in DE 10 2008 054 802 A1, these data can be transmitted to the data memory of the transmission control unit at the end of the production line of the motor vehicle and adapted during the later driving operation by comparison with current operating data, in particular of the drive motor, ie to changed Operating characteristics are adjusted. By accessing the data thus updated, the present method for determining a starting gear automatically adapts to changed operating characteristics of the motor vehicle or of the drive motor.
  • a load-specific limit starting gear GAnf_Maxi can be determined as the highest starting gear, with which a single approach is possible when driving under the current starting conditions (m Fz g, ⁇ FB, XFP), without exceeding a failure-specific load limit of the friction clutch. Since the maximum permissible load of the friction clutch would occur when approaching with this limit starting gear GAnf_Maxi, this represents the highest possible starting gear under the current starting conditions (m Fz g, ⁇ FB, XFP).
  • An f_MaxN can be determined as the highest starting gear with which an expected number without significant cooling phases of successive starts is possible for a journey under the current starting conditions (m Fz g, CIFB, x F p), without the failure-specific Exceeding the load limit of the friction clutch. Due to the immediately consecutive approaches and the corresponding load of the friction clutch is this starting gear
  • GAnt_MaxN mostly well below the limit approach GaNf_Maxi and the number of successive possible approaches is preferably relatively low.
  • the expected number of consecutive starts without significant cooling phases can be derived from the operational profile of the Motor vehicle and / or determined from the current driving situation of the motor vehicle.
  • a motor vehicle such as in a garbage truck or in a delivery vehicle of a postal or parcel service, door to door, or, as in a city bus, from stop to stop drives, the expected number of consecutive journeys fixed or fixed be determined adaptively from past operating phases.
  • each load of the friction clutch depends not only on the vehicle mass m Fz g substantially from the present on the roadway slope a F B, ie corresponding topographic data, which determined in conjunction with a navigation device in past driving phases or in a provided with appropriate data digital road map can be included.
  • a spontaneous failure of a friction clutch is essentially due to thermal overload, i. too much frictional slip caused by heat, caused.
  • the failure-specific load limit of the friction clutch may be defined as a temperature limit T K m ax of the friction clutch to be maintained to avoid spontaneous failure of the friction clutch.
  • the current load state of the friction clutch before starting in this case is determined by the current clutch temperature T K of the friction clutch.
  • the current clutch temperature T K of the friction clutch can be detected, for example, by means of a temperature sensor arranged on the friction clutch or calculated accordingly.
  • the load of the friction clutch by a starting process is therefore as the expected increase in temperature ⁇ ⁇ determined by which the currently present clutch temperature T K is increased by the starting process.
  • the failure-specific load limit of the friction clutch may also be defined as a heat content limit C> K_max of the friction clutch that is to be maintained to avoid spontaneous failure of the friction clutch.
  • the current load state of the friction clutch before starting in this case is determined by the actual heat content QK of the friction clutch, which is given by the calculable heat input at past starts and the estimated heat loss in intermediate cooling phases.
  • the load of the friction clutch by a starting process is then determined as the expected increase in the heat content AQ K , by which the current heat content Q K is increased by the starting process.
  • a mileage-oriented load-specific starting gear G A nf_um can be determined as the highest starting gear with which the driving performance requirement of the driver largely complies with a journey under the current starting conditions (m Fz g, a F B, XFP) and a life-specific load limit of the friction clutch maximum is exceeded by a specified tolerance threshold.
  • This driving-performance-oriented starting gear G A nf_um forms expediently also the highest starting gear to which the driver selected in the minimum selection G
  • An f of the driver manually, ie by a corresponding intervention of the driver in the control of the gear selection, such as the deflection of a in a manual shift gate located shift lever in an upshift or a switchback direction can be corrected.
  • Another load-specific starting gear GAnt_Def can be determined as the highest starting gear, with which the service life-specific load limit of the friction clutch is not exceeded when driving under the current starting conditions (m Fz g, ⁇ FB, XFP).
  • the life-specific load limit of the friction clutch may alternatively be defined as the increment limit of the clutch temperature AT K m ax of the friction clutch to the current clutch temperature T K during the intended start-up to achieve a predetermined life target of Friction clutch should be increased maximally.
  • the temperature increase ⁇ ⁇ of the friction clutch is thus used in this case as the equivalent of the mechanical wear of the friction linings during a journey.
  • the life-time specific load limit of the friction clutch may also be defined as the incremental limit of the heat content AQ K _max of the friction clutch by which the current heat content Q K of the friction clutch during the intended start-up operation to reach the predetermined life target of the friction clutch should be maximally increased. In this case, thus increasing the heat content AQ K of Friction clutch used as an equivalent to the mechanical wear of the friction linings during a journey.
  • a speed-specific starting gear GAnf_vziei can additionally be determined as the highest starting gear, with which a given target speed can be achieved without a downshift with the friction clutch closed when driving under the current starting conditions (m Fz g, CIFB, XFP), and this speed-specific starting gear GAnf_vziei can be taken into account in the mentioned minimum selection of the starting gears.
  • the starting gear must not be so large that the target speed is already exceeded at engine idling speed and closed friction clutch, so that in the consequence of a downshifting and driving with slipping friction clutch would be required.
  • the consideration of the speed-specific starting gear GAnf_vziei is particularly important for certain emergency vehicles, such as collection vehicles, which are to travel from charging station to charging station, or concrete mixing vehicles, which are to lay a concrete caterpillar, in which the target speed Vziei the respective approaches is relatively low.
  • the target speed should v Z iei as possible at the idle speed n id i e of the drive motor reaches, that is, the present driving resistance in a naturally aspirated engine by the corresponding full-load torque M V i_ (nM) of the drive motor and of a turbocharged internal combustion engine through the suction torque M s of the drive motor can be compensated.
  • the search can be continued to the next lower gear until the first gear of the stepped gearbox is reached.
  • starting gear G An f + i lying above the load-specific limit starting gear G An f_Maxi can be permitted in emergency operation if emergency maneuvering is requested by a specific driver activity.
  • An emergency approach can be requested by the driver, for example, by the simultaneous operation of the accelerator pedal and an emergency switch or by a longer hold the accelerator pedal in its maximum position.
  • Such emergency approach is required, for example, when the vehicle is at a danger point, such as on a road intersection or on a railroad crossing.
  • a danger point such as on a road intersection or on a railroad crossing.
  • an emergency approach assuming an overload or destruction of the friction clutch to avoid greater damage, as it would be caused by a collision with another motor vehicle or a train to view as beneficial.
  • a maneuver-specific starting gear GAnf_Rang can be determined as the highest starting gear, with which the friction power generated in the friction clutch in the continuous starting conditions (m Fz g, a F B, XFP) corresponds approximately to the available cooling power of the friction clutch ,
  • This gear-specific starting gear GAnf_Rang is also taken into account in the minimum selection of the starting gears in this case.
  • Fig. 4a shows the torque structure of an internal combustion engine according to FIG.
  • a drive train of a heavy commercial vehicle shown schematically in FIG. 2, comprises a drive motor embodied as a turbocharged internal combustion engine VM, a starting element designed as an automated friction clutch K, and a drive transmission designed as an automated step shift transmission G.
  • the stepped gearbox G is the input side via the friction clutch K with the drive shaft (crankshaft) of the engine VM connectable and is the output side via a propeller shaft with the axle gear GA (axle differential) of a drive axle in combination.
  • At least one auxiliary unit NA and a drive-side take-off PTO is arranged to reduce the driven state in the dispensable by the combustion engine VM at the friction clutch and available for a starting motor torque M M.
  • At least two further output side PTO PTO are arranged on the stepped gearbox G and the axle drive GA and further reduce the introduced via the friction clutch K in the multi-step transmission engine torque M M , so that in a starting operation on the drive wheels of the drive axle, a correspondingly reduced torque for overcoming the Driving resistance and achieving an at least minimum starting acceleration is effective.
  • the internal combustion engine VM thus has to briefly generate an engine torque M M during a starting operation and release it at the friction clutch K, which minus the drive torques for the ancillary units NA and the PTOs on the drive side is sufficient to be able to approach with an acceptable starting acceleration.
  • the transmitted from the friction clutch K engine torque M M must be so high that it minus the drive torque for the output side PTO PTO off resulting in the current driving resistance, ie reduced with the overall ratio and the efficiency of the powertrain on the input shaft of the stepped transmission G driving resistance torque M F w so far exceeds that the excess torque is sufficient at least for a minimum starting acceleration.
  • Fig. 1 is now in a diagram in which the reciprocal of the gear ratio i G is generally shown on the roadway slope a F B simplifies the determination of a starting gear GAn yp illustrated, which for starting from a standstill only in dependence on the current starting conditions how the vehicle mass m Fz g, the road gradient a FB and the accelerator pedal position X F P is determined, ie without the consideration of a predetermined failure or life-specific load limit of the friction clutch.
  • a dash-dotted characteristic curve is shown, which for a certain vehicle mass m Fzg the reciprocal of that translation i FW as a function of the road gradient a FB reproduces that for a given, spontaneously generated by the drive motor maximum engine torque M max to compensate required in this situation from the sum of the pitch resistance and the rolling resistance formed driving resistance.
  • the third gear G3 as starting GaN yp determined (point c), which has a correspondingly higher translation.
  • a load-specific starting gear GAnf_MaxN can be determined as the highest starting gear with which an expected number without significant cooling phases of successive starts is possible when driving under the current starting conditions (m Fz g, a FB , XFP), without a failure-specific load limit of To exceed friction clutch.
  • a load-specific starting gear GAnt_Def can be determined as the highest starting gear with which a life-time-specific load limit of the friction clutch is not exceeded when driving under the current starting conditions (m Fz g, ⁇ FB, XFP).
  • a turbospecific starting gear GA H LMS is also preferably determined to be the highest starting gear, with which the starting torque M s of the vehicle at a start under the current starting conditions (m Fzg , a F e, x F p) Drive motor is sufficient as starting torque, whereby a very low, near the idle speed n id ie lying starting speed n An t is possible.
  • the starting gear G An f provided for the current approach is determined in a minimum selection, ie the lowest of these starting gears is selected.
  • An f_Ms can be obtained directly from the engine control unit of the Drive motor read or a known from DE 1 0 2009 054 802 A1 engine dynamics map are taken, which can be stored in a data memory of the transmission control unit and is exemplified in Fig. 3.
  • the engine dynamics map shown in Fig. 3 in a torque-speed diagram contains the spontaneously retrievable maximum torque M max of the engine and the maximum torque gradient
  • the engine dynamics map is also divided into four operating areas A, B, C, D.
  • the very high maximum moment gradient (dM M / c / t) max in operating range A which is very high in this range, can also be represented by a single value.
  • the spontaneously retrievable maximum torque M ma x (n M ) of the internal combustion engine is also each by the corresponding Value of the suction torque M s formed.
  • a short range immediately below the full-load torque curve ⁇ ⁇ ⁇ _ ( ⁇ ⁇ / ⁇ ) can be defined as an additional operating range V in which the engine under full load, ie along the full load torque curve M V i_ (nM) on a lower engine speed n M can be pressed or controlled to a higher engine speed n M.
  • the drive motor to the spontaneous setting one above the suction torque M s lying engine torque M M via the charging limit speed n L _ m in accelerated that must be controlled from the operating range A to the operating range B, as only above the charging limit speed n L _ m i n , although with a lower momentum gradient dM M / c / t, a further rapid increase of the engine torque M M is possible.
  • This relationship is strongly in the moment characteristic M M (t) in partial image (b) of FIG. 3 and in the time course of FIG. 4 b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs bei einem Kraftfahrzeug, dessen Antriebsstrang einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor, ein als automatisierte Reibungskupplung ausgebildetes Anfahrelement, und ein als automatisiertes Stufenschaltgetriebe ausgebildetes Fahrgetriebe umfasst, wobei ein Anfahrgang (GAnf)zum Anfahren aus dem Stillstand unter Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung bestimmt wird. Zur Vermeidung einer Überlastung der Reibungskupplung sieht das Verfahren gemäß der Erfindung vor, dass ein belastungsunabhängiger Anfahrgang (GAnf_Typ) ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen ohne die Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung und ohne die Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung angefahren würde, dass mindestens ein belastungsspezifischer Anfahrgang als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen eine vorgegebene Belastungsgrenze der Reibungskupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung eingehalten würde, und dass der für die aktuelle Anfahrt vorgesehene Anfahrgang (GAnf) in einer Minimumauswahl als der niedrigste Anfahrgang aus dem belastungsunabhängigen Anfahrgang und dem mindestens einen belastungsspezifischen Anfahrgang bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrqanqs bei einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs bei einem Kraftfahrzeug, dessen Antriebsstrang einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor, ein als automatisierte Reibungskupplung ausgebildetes Anfahrelement, und ein als automatisiertes Stufenschaltgetriebe ausgebildetes Fahrgetriebe umfasst, wobei ein Anfahrgang zum Anfahren aus dem Stillstand unter Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung bestimmt wird.
Bei einem mehrstufigen Stufenschaltgetriebe kommen grundsätzlich mehrere Gänge als Anfahrgang für ein Anfahren aus dem Stillstand in Frage. Eine derartige Anfahrsituation liegt insbesondere bei einer Anfahrt in der Ebene und an einer Steigung vor. Beim Anfahren muss das von dem Antriebsmotor erzeugbare und als Anfahrmoment an der Reibungskupplung abgebbare Motormoment ausreichend hoch sein, um bei der durch den jeweiligen Anfahrgang bestimmten Gesamtübersetzung und dem Wirkungsgrad des Antriebsstrangs den stationären Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs, der in dieser Situation durch den Rollwiderstand und den Steigungswiderstand gebildet wird, zu kompensieren und zusätzlich ein Überschussmoment für eine Anfahrbeschleunigung des Kraftfahrzeugs zu liefern.
Hierbei ist zu beachten, dass aktive abtriebsseitige, d.h. an dem Fahrgetriebe und/oder dem Achsgetriebe angeordnete Nebenabtriebe das für das Anfahren nutzbare Motormoment reduzieren, was bei der Ermittlung des Anfahrgangs als fiktiver Zusatzwiderstand berücksichtigt werden kann. Dagegen reduzieren von dem Antriebsmotor unmittelbar angetriebene Nebenaggregate wie ein elektrischer Generator, eine Servopumpe einer Servolenkung, und ein Klimakompressor einer Klimaanlage, sowie aktive antriebsseitige, d.h. unmittelbar an dem Antriebsmotor angeordnete Nebenabtriebe das von dem Antriebsmotor an der Reibungskupplung abgebbare und somit für das Anfahren verfügbare Motormoment schon an der Quelle der Rotationsenergie.
Außerdem sollte die Anfahrbeschleunigung derjenigen Leistungsanforderung des Fahrers entsprechen, die durch die Fahrpedalauslenkung bzw. die Fahrpedalstellung gegeben ist, mit zunehmender Fahrpedalauslenkung zunimmt, und mit zunehmender Fahrbahnsteigung abnimmt. Der Fahrer erwartet demnach mit zunehmender Fahrpedalauslenkung bei konstanter Fahrbahnsteigung eine höhere Anfahrbeschleunigung, mit zunehmender Fahrbahnsteigung bei konstanter Fahrpedalstellung dagegen eine geringere Anfahrbeschleunigung.
Eine nur von der Anfahrsituation abhängige Bestimmung des Anfahrgangs erfolgt üblicherweise über Kennlinien oder Kennfelder, die über aufwendige Applikationsverfahren an die jeweilige Fahrzeugkonfiguration angepasst sind und zumindest die Fahrzeugmasse, die Fahrbahnsteigung und die Fahrpedalstellung als Parameter enthalten.
Beim Anfahren aus dem Stillstand wird die Reibungskupplung, bei der es sich um eine passiv schließbare Ein- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung oder um eine aktiv schließbare Lamellenkupplung handeln kann, zur Überbrückung der Drehzahldifferenz zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl im Schlupf betrieben, bis das Kraftfahrzeug so weit beschleunigt hat, dass an der Reibungskupplung ein Synchronlauf von deren Eingangs- und Ausgangsseite vorliegt, so dass diese vollständig geschlossen werden kann.
Der anfahrbedingte Schlupfbetrieb stellt für die Reibungskupplung eine hohe mechanische und thermische Belastung dar, die mit der Höhe des Anfahrmomentes, der Höhe der Schlupfdrehzahl und der Dauer des Schlupfbetriebs zunimmt sowie einen wesentlichen Parameter zur Bestimmung des Anfahrgangs bildet. Wird der Anfahrgang zu niedrig bestimmt, ist zwar eine hohe Anfahrbeschleunigung und ein entsprechend kurzer Schlupfbetrieb der Reibungskupplung möglich. Aufgrund der hohen Übersetzung des Anfahrgangs ist die Lärmentwicklung und der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors aufgrund der hohen Anfahrdrehzahl ungünstig hoch.
Zudem wird durch die hohe Anfahrbeschleunigung relativ schnell eine Schaltdrehzahl erreicht und eine Schaltung in einen höheren Gang ausgelöst. Dies ist als unkomfortabel anzusehen und kann besonders bei hohem Fahrwiderstand, wie z.B. an einer steilen Steigung oder in schwerem Gelände, zu einer starken Verzögerung des Kraftfahrzeugs während der schaltungsbedingten Zugkraftunterbrechung und demzufolge zu einem Abbruch der Anfahrt führen.
Wird der Anfahrgang dagegen zu hoch bestimmt, liegt aufgrund der niedrigen Übersetzung des Anfahrgangs eine relativ hohe Schlupfdrehzahl an der Reibungskupplung vor. Wegen der geringen Anfahrbeschleunigung kann die Dauer des Schlupfbetriebs derart hoch sein, dass die Reibungskupplung thermisch überlastet wird.
Es wird daher allgemein angestrebt, das Anfahren eines Kraftfahrzeugs in einem möglichst hohen Gang durchzuführen, ohne dabei jedoch die Reibungskupplung mechanisch und thermisch zu überlasten. So sind aus der DE 198 39 837 A1 und der US 6 953 410 B2 Verfahren zur Ermittlung eines Anfahrgangs bekannt, bei denen aus dem aktuellen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs und dem verfügbaren Motormoment des Antriebsmotors der höchstmögliche Anfahrgang derart bestimmt wird, wobei die während des Anfahrens zu erwartende Schlupfdauer der Reibungskupplung und/oder die im Schlupfbetrieb in die Reibungskupplung eingetragene Wärmeenergie vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigt.
In der US 7 220 215 B2 ist ein Nutzfahrzeug mit einer Steuerungseinrichtung beschrieben, mit welcher der höchstmögliche Anfahrgang derart bestimmt wird, dass das von dem Antriebsmotor bei der Leerlaufdrehzahl maximal erzeugbare Motordrehmoment für das Anfahren ausreicht, und die dabei in die Reibungskupplung eingetragene Wärmeenergie einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
Bei Nutzfahrzeugen sind die Antriebsmotoren zumeist als turboaufgeladene Dieselmotoren ausgebildet, die eine spezielle Lastaufbaucharakteristik aufweisen. Gemäß der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 054 802 A1 , in der ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes in Abhängigkeit von den dynamischen Betriebseigenschaften eines turboaufgeladenen Verbrennungsmotors beschrieben ist, kann ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor spontan, d.h. mit hohem Drehmomentgradienten, nur ein unterhalb des Volllastmomentes liegendes Saugmoment erreichen.
Eine weitere Erhöhung des Motormomentes ist, wenn auch mit geringerem Drehmomentgradienten, kurzfristig nur oberhalb einer Ladegrenzdrehzahl möglich, ab der der Turbolader eine deutliche Erhöhung des Ladedrucks und damit des Motormomentes bewirkt. Das dynamische Verhalten eines turboaufgeladenen Verbrennungsmotors ist somit außer durch die Leerlaufdrehzahl, die Abregeldrehzahl und die Volllastmoment-Kennlinie auch durch die Ladegrenzdrehzahl und die Saugmoment-Kennlinie sowie die bereichsweise vorliegenden Momentengradienten bestimmt.
Für die Bestimmung eines Anfahrgangs sind daher auch die dynamischen Betriebseigenschaften eines als turboaufgeladener Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors bedeutend, da ausgehend von der Leerlaufdrehzahl nur maximal das Saugmoment spontan aufgebaut und somit als Anfahrmoment nutzbar ist. Reicht das Saugmoment als Anfahrmoment nicht aus, muss die Motordrehzahl bis über die Ladegrenzdrehzahl erhöht werden, um unter Erhöhung des Ladedrucks das Motormoment über das Saugmoment erhöhen zu können. Aufgrund der hierdurch erhöhten Schlupfdrehzahl und der Verlangsamung des Drehmomentaufbaus steigt die mechanische und thermische Belastung der Reibungskupplung in diesem Fall aber deutlich an.
Bei den bislang bekannten Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs werden der aktuelle Belastungszustand der Reibungskupplung, ein mehrfaches Anfahren ohne eine wesentliche Abkühlung der Reibungskupplung dazwischen, und die dynamischen Betriebseigenschaften des Antriebsmotors nicht oder nur unzureichend berücksichtigt. Dies kann zur Folge haben, dass die Reibungskupplung trotz der nominellen Einhaltung einer vorgegebenen Belastungsgrenze mechanisch und/oder thermisch überlastet wird, und demzufolge ein vorgegebenes Lebensdauerziel nicht erreicht oder während eines Anfahrvorgangs zerstört wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs zum Anfahren aus dem Stillstand bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem der aktuelle Betriebszustand und die Betriebseigenschaften der Reibungskupplung sowie des Antriebsmotors berücksichtigt werden, und somit eine Überlastung der Reibungskupplung zuverlässig vermieden werden kann.
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein belastungsunabhängiger Anfahrgang GAnf_TyP ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, QFBJ XFP) ohne die Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung und ohne die Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung angefahren würde, dass mindestens ein belastungsspezifischer Anfahrgang (GAHL Maxi , GAnf MaxN, GAnf Lim, GAnf Def) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen eine vorgegebene Belastungsgrenze der Reibungskupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung eingehalten würde, und dass der für die aktuelle Anfahrt vorgesehene Anfahrgang (GAnf) in einer Minimumauswahl als der niedrigste Anfahr- gang aus dem belastungsunabhängigen Anfahrgang und dem mindestens einen belastungsspezifischen Anfahrgang bestimmt wird (GAnf = min(GAnf_Typ,
GAnf_Max1 , GAnf_MaxN, GAnf_Lim, GAnf_Def))-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht demnach von einem an sich bekannten Kraftfahrzeug aus, beispielsweise einem Nutzfahrzeug, dessen Antriebsstrang einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor, ein als automatisierte Reibungskupplung ausgebildetes Anfahrelement, und ein als automatisiertes Stufenschaltgetriebe ausgebildetes Fahrgetriebe umfasst. Zum Anfahren aus dem Stillstand wird der hierzu vorgesehene Anfahrgang GAnf erfindungsgemäß in einer Minimumauswahl aus mindestens zwei ermittelten Anfahrgängen bestimmt.
Ein erster Anfahrgang GAn yp wird belastungsunabhängig, d.h. ohne die Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung und ohne die Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung, nur in Abhängigkeit von den aktuellen Anfahrbedingungen ermittelt, die durch den aktuellen Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs und die Leistungsanforderung des Fahrers gegeben sind. Während der Fahrwiderstand im Wesentlichen durch die Fahrzeugmasse mFzg und die Fahrbahnsteigung aFB bestimmt wird, ist die Leistungsanforderung des Fahrers weitgehend durch die Fahrpedalauslenkung XFP gegeben. Dieser belastungsunabhängige Anfahrgang GAn yp kann mittels der sensorisch erfassten oder in einem vorhergehenden Fahrzyklus bestimmten Anfahrparametern mFzg, (XFB, XFP aktuell berechnet oder in an sich bekannter Weise aus entsprechenden Kennlinien und Kennfeldern bestimmt werden.
Mindestens ein weiterer Anfahrgang GAnf_Maxi , GAnf_MaxN, GAnf_Lim, GAnf_Def wird dagegen belastungsspezifisch als der höchste Anfahrgang ermittelt, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen eine vorgegebe- ne Belastungsgrenze der Reibungskupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung eingehalten würde. Die bei dem jeweiligen Anfahrvorgang auftretende mechanische und thermische Belastung der Reibungskupplung kann aus den vorgesehenen Drehzahl- und Drehmomentverläufen relativ genau berechnet werden.
Durch die vorgeschlagene Minimumauswahl des belastungsunabhängigen Anfahrgangs GAnf_Typ und des mindestens einen belastungsspezifischen Anfahrgangs GAHL Maxi , ^Anf MaxN, ^Anf Lim, GAnf_Def ist sichergestellt, dass eine vorgegebene Belastungsgrenze der Reibungskupplung tatsächlich eingehalten wird. Wenn die vorgegebene Belastungsgrenze der Reibungskupplung mit dem typischerweise verwendeten belastungsunabhängigen Anfahrgang GAnf_Typ eingehalten wird, so erfolgt die Anfahrt mit diesem von dem Fahrer erwarteten Anfahrgang (GAnf = GAnf_Typ)- Andernfalls erfolgt die Anfahrt mit dem entsprechend niedrigeren belastungsspezifischen Anfahrgang GAHL Maxi , ^Anf MaxN, ^Anf Lim,
Besonders bei Nutzfahrzeugen ist der Antriebsmotor häufig als ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor ausgebildet, der eine spezielle Lastaufbaucharakteristik ausweist. So kann ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor unterhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min spontan, d.h. mit hohem Drehmomentgradienten, nur ein unterhalb des Volllastmomentes MVL(I"IM) liegendes Saugmoment Ms erreichen. Daher wird bei einer Ausbildung des Antriebsmotors als ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor zweckmäßig zusätzlich ein turbospezifischer Anfahrgang GAHLMS als der höchste Anfahrgang ermittelt, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen das Saugmoment Ms des Antriebsmotors als Anfahrmoment ausreicht, und der turbospezifische Anfahrgang GAnf_Ms bei der Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt.
Die betreffenden, die dynamischen Betriebseigenschaften des Verbrennungsmotors repräsentierenden Daten können entweder unmittelbar dem Motorsteuergerät oder einem Datenspeicher des Getriebesteuergerätes entnom- men werden. Wie schon in der DE 10 2008 054 802 A1 beschrieben ist, können diese Daten am Ende der Fertigungsstrecke des Kraftfahrzeugs entsprechend der Fahrzeugkonfiguration auf den Datenspeicher des Getriebesteuergerätes übertragen und während des späteren Fahrbetriebs durch den Abgleich mit aktuellen Betriebsdaten insbesondere des Antriebsmotors adaptiert, d.h. an geänderte Betriebseigenschaften angepasst werden. Durch den Zugriff auf die derart aktualisierten Daten passt sich auch das vorliegende Verfahren zur Ermittlung eines Anfahrgangs selbsttätig an geänderte Betriebseigenschaften des Kraftfahrzeugs bzw. des Antriebsmotors an.
Ein belastungsspezifischer Grenz-Anfahrgang GAnf_Maxi kann als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, ÖFB, XFP) eine einzige Anfahrt möglich ist, ohne dabei eine versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung zu überschreiten. Da bei einer Anfahrt mit diesem Grenz-Anfahrgang GAnf_Maxi die höchstzulässige Belastung der Reibungskupplung auftreten würde, stellt dieser den unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, ÖFB, XFP) höchstmöglichen Anfahrgang dar.
Ein weiterer belastungsspezifischer Anfahrgang GAnf_MaxN kann als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, CIFB, xFp) eine erwartete Anzahl ohne wesentliche Abkühlphasen aufeinanderfolgender Anfahrten möglich ist, ohne dabei die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung zu überschreiten. Aufgrund der unmittelbar aufeinanderfolgenden Anfahrten und der entsprechenden Belastung der Reibungskupplung liegt dieser Anfahrgang
GAnt_MaxN zumeist deutlich unter dem Grenz-Anfahrgang GAnf_Maxi und die Anzahl der nacheinander möglichen Anfahrten ist vorzugsweise vergleichsweise gering.
Die hierbei zu Grunde gelegte erwartete Anzahl der ohne wesentliche Abkühlphasen aufeinanderfolgenden Anfahrten kann aus dem Einsatzprofil des Kraftfahrzeugs und/oder aus der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Bei einem Kraftfahrzeug, das, wie z.B. bei einem Müllfahrzeug oder bei einem Auslieferungsfahrzeug eines Post- oder Paketdienstes, von Haus zu Haus fährt, oder, wie bei einem Stadtbus, von Haltestelle zu Haltestelle fährt, kann die erwartete Anzahl der aufeinanderfolgenden Anfahrten fest vorgegeben oder aus zurückliegenden Betriebsphasen adaptiv ermittelt werden.
Ebenso kann die erwartete Anzahl der aufeinanderfolgenden Anfahrten aus der aktuellen Verkehrssituation, wie z.B. einem Stop-and-Go-Betrieb in einem Verkehrsstau oder im innerstädtischen Berufsverkehr, bestimmt werden. Die dabei jeweils auftretende Belastung der Reibungskupplung hängt außer von der Fahrzeugmasse mFzg im Wesentlichen von der im Mittel vorliegenden Fahrbahnsteigung aFB, d.h. entsprechenden topografischen Daten ab, die in Verbindung mit einem Navigationsgerät in zurückliegenden Fahrbetriebsphasen ermittelt oder in einer mit entsprechenden Daten versehenen digitalen Straßenkarte enthalten sein können.
Ein spontanes Versagen einer Reibungskupplung wird im Wesentlichen durch eine thermische Überlastung, d.h. einen zu großen reibschlupfbedingten Wärmeeintrag, hervorgerufen.
Demzufolge kann die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung als ein Temperaturgrenzwert TK max der Reibungskupplung definiert sein, der zur Vermeidung eines spontanen Versagens der Reibungskupplung eingehalten werden soll. Analog dazu ist der aktuelle Belastungszustand der Reibungskupplung vor dem Anfahren in diesem Fall durch die aktuelle Kupplungstemperatur TK der Reibungskupplung bestimmt. Die aktuelle Kupplungstemperatur TK der Reibungskupplung kann beispielsweise mittels eines an der Reibungskupplung angeordneten Temperatursensors erfasst oder entsprechend berechnet werden. Die Belastung der Reibungskupplung durch einen Anfahrvorgang wird demnach als die voraussichtliche Temperaturerhöhung ΔΤΚ ermittelt, um welche die aktuell vorliegende Kupplungstemperatur TK durch den Anfahrvorgang erhöht wird.
Die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung kann jedoch auch als ein Wärmeinhaltsgrenzwert C>K_max der Reibungskupplung definiert sein, der zur Vermeidung eines spontanen Versagens der Reibungskupplung eingehalten werden soll. Demzufolge ist der aktuelle Belastungszustand der Reibungskupplung vor dem Anfahren in diesem Fall durch den aktuellen Wärmeinhalt QK der Reibungskupplung bestimmt, der durch den berechenbaren Wärmeeintrag bei zurückliegenden Anfahrten und den abschätzbaren Wärmeverlust in dazwischen liegenden Abkühlphasen gegeben ist. Die Belastung der Reibungskupplung durch einen Anfahrvorgang wird dann als die voraussichtliche Erhöhung des Wärmeinhalts AQK ermittelt, um die der aktuell vorliegende Wärmeinhalt QK durch den Anfahrvorgang erhöht wird.
Ein fahrleistungsorientierter belastungsspezifischer Anfahrgang GAnf_um kann als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, aFB, XFP) die Fahrleistungsanfor- derung des Fahrers weitgehend erfüllt und eine lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung maximal um eine festgelegte Toleranzschwelle überschritten wird.
Die Lebensdauer einer Reibungskupplung wird, sofern zwischenzeitlich keine thermische Überlastung aufgetreten ist, durch die mechanische Abnutzung der Reibbeläge bestimmt. Wenn zum Erreichen einer vorgesehenen Lebensdauer der Reibungskupplung eine bestimmte Abnutzung pro Anfahrt als lebensdauerspezifische Belastungsgrenze vorgegeben wird, so handelt es sich dabei um einen Durchschnittswert, der nur im Mittel, d.h. gemittelt über mehrere Anfahrten, eingehalten werden muss. Demzufolge kann dieser Belastungsgrenzwert, wie es hier bei dem fahrleistungsorientierten Anfahrgang GAnf_um zur Erfüllung der Leistungsanforderung des Fahrers vorgesehen ist, sporadisch moderat überschritten werden, ohne die Einhaltung der Lebensdauer der Reibungskupplung zu gefährden.
Dieser fahrleistungsorientierte Anfahrgang GAnf_um bildet zweckmäßig auch den höchsten Anfahrgang, auf den der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnf von dem Fahrer manuell, d.h. durch einen entsprechenden Eingriff des Fahrers in die Steuerung der Gangsauswahl, wie z.B. die Auslenkung eines in einer Manuellschaltgasse befindlichen Schalthebels in eine Hochschalt- oder eine Rückschaltrichtung, korrigiert werden kann.
Ein weiterer belastungsspezifischer Anfahrgang GAnt_Def kann als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, ÖFB, XFP) die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung nicht überschritten wird.
Da die mechanische Abnutzung der Reibbeläge pro Anfahrt sensorisch kaum erfassbar ist, kann die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung ersatzweise als Inkrementgrenzwert der Kupplungstemperatur ATK max der Reibungskupplung definiert sein, um den die aktuelle Kupplungstemperatur TK während des vorgesehenen Anfahrvorgangs zum Erreichen eines vorgegebenen Lebensdauerziels der Reibungskupplung maximal erhöht werden soll. Die Temperaturerhöhung ΔΤΚ der Reibungskupplung wird also in diesem Fall als Äquivalent zur mechanischen Abnutzung der Reibbeläge während einer Anfahrt verwendet.
Alternativ dazu kann die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung auch als Inkrementgrenzwert des Wärmeinhalts AQK_max der Reibungskupplung definiert sein, um den der aktuelle Wärmeinhalt QK der Reibungskupplung während des vorgesehenen Anfahrvorgangs zum Erreichen des vorgegebenen Lebensdauerziels der Reibungskupplung maximal erhöht werden soll. In diesem Fall wird somit die Erhöhung des Wärmeinhalts AQK der Reibungskupplung als Äquivalent zur mechanischen Abnutzung der Reibbeläge während einer Anfahrt verwendet.
Bedarfsweise kann zusätzlich ein geschwindigkeitsspezifischer Anfahrgang GAnf_vziei als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, CIFB, XFP) eine vorgegebene Zielgeschwindigkeit ohne eine Rückschaltung bei geschlossener Reibungskupplung erreichbar ist, und dieser geschwindigkeitsspezifische Anfahrgang GAnf_vziei kann bei der genannten Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt werden. Der Anfahrgang darf hierbei nicht so groß gewählt werden, dass die Zielgeschwindigkeit bereits bei Motorleerlaufdrehzahl und geschlossener Reibungskupplung überschritten wird, so dass in der Folge eine Rückschaltung und ein Fahren mit schlupfender Reibungskupplung erforderlich werden würde.
Die Berücksichtigung des geschwindigkeitsspezifischen Anfahrgangs GAnf_vziei ist besonders bei bestimmten Einsatzfahrzeugen, wie Sammelfahrzeugen, die von Ladestation zu Ladestation fahren sollen, oder Betonmischfahrzeugen, die eine Betonraupe legen sollen, von Bedeutung, bei denen die Zielgeschwindigkeit Vziei der jeweiligen Anfahrten relativ niedrig liegt. Bei derartigen Einsätzen sollte die Zielgeschwindigkeit vZiei möglichst bei der Leerlaufdrehzahl nidie des Antriebsmotors erreicht, d.h. der vorliegende Fahrwiderstand bei einem Saugmotor durch das entsprechende Volllastmoment MVi_(nM) des Antriebsmotors und bei einem turboaufgeladenen Verbrennungsmotor durch das Saugmoment Ms des Antriebsmotors kompensiert werden können.
Wenn der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnt nicht verfügbar ist, wird zweckmäßig der nächst niedrigere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt verwendet (GAnt = GAHM), da mit diesem Anfahrgang eine Überlastung der Reibungskupplung sicher ausgeschlossen ist. Wenn der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnt und der nächst niedrigere Anfahrgang GAnf-i aber nicht verfügbar sind, kann auch der nächst höhere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt verwendet werden (GAnt = GAnf+i ), mit dem unter ungünstigen Betriebsbedingungen jedoch eine Überlastung der Reibungskupplung verbunden sein kann.
Wenn weder der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnt noch der nächst niedrigere Anfahrgang GAnf-i für die vorgesehene Anfahrt verwendbar sind, kann die Suche zum nächst niedrigeren Gang hin solange fortgesetzt werden, bis der erste Gang des Stufenschaltgetriebes erreicht ist. Der nächst höhere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt (GAnt = GAnf+i ) wird somit erst dann verwendet, wenn weder der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnt noch die nächst niedrigeren Anfahrgänge bis hin zum Erreichen des ersten Ganges des Stufenschaltgetriebes als Anfahrgang verfügbar sind.
Von einer insbesondere thermischen Überlastung der Reibungskupplung ist dann auszugehen, wenn der nächst höhere Anfahrgang GAnf+i über dem belastungsspezifischen Grenz-Anfahrgang GAnf_Maxi liegt. Daher wird in diesem Fall das Anfahren normalerweise verhindert und dies dem Fahrer durch die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals signalisiert.
Das Anfahren mit dem über dem belastungsspezifischen Grenz- Anfahrgang GAnf_Maxi liegenden Anfahrgang GAnf+i kann jedoch im Notbetrieb zugelassen werden, wenn durch eine bestimmte Fahreraktivität eine Notanfahrt angefordert wird. Eine Notanfahrt kann von dem Fahrer z.B. durch die gleichzeitige Betätigung des Fahrpedals und eines Notschalters oder durch ein längeres Halten des Fahrpedals in seiner Maximalstellung angefordert werden.
Eine solche Notanfahrt ist beispielsweise dann erforderlich, wenn sich das Kraftfahrzeug an einer Gefahrenstelle, wie z.B. auf einer Straßenkreuzung oder auf einem Bahnübergang, befindet. In einer derartigen Betriebssituation ist eine Notanfahrt unter Inkaufnahme einer Überlastung oder Zerstörung der Reibungskupplung zur Vermeidung eines größeren Schadens, wie er durch eine Kollision mit einem anderen Kraftfahrzeug oder mit einem Zug verursacht würde, als vorteilhaft anzusehen.
Bei einer erkannten Rangiersituation kann zusätzlich ein rangierspezifischer Anfahrgang GAnf_Rang als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, aFB, XFP) die im Dauerschlupfbetrieb an der Reibungskupplung erzeugte Reibleistung in etwa der verfügbaren Kühlleistung der Reibungskupplung entspricht. Dieser rangierspezifische Anfahrgang GAnf_Rang wird in diesem Fall ebenfalls bei der Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In diesen zeigt
Fig. 1 die Ermittlung eines belastungsunabhängigen Anfahrgangs zum Anfahren aus dem Stillstand in einem Übersetzungs- Steigungs-Diagramm,
Fig. 2 einen Antriebsstrang eines schweren Nutzfahrzeugs in sche- matischer Form,
Fig. 3 ein Motordynamik-Kennfeld eines turboaufgeladenen Verbrennungsmotors,
Fig. 4a den Drehmomentaufbau eines Verbrennungsmotors nach Fig.
3 bei einer unterhalb der Ladegrenzdrehzahl geführten Motordrehzahl (nM < nL_min), und Fig. 4b den Drehmomentaufbau eines Verbrennungsmotors nach Fig.
3 bei einer über die Ladegrenzdrehzahl geführten Motordreh
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Ein in Fig. 2 schematisch abgebildeter Antriebsstrang eines schweren Nutzfahrzeugs umfasst einen als turboaufgeladener Verbrennungsmotor VM ausgebildeten Antriebsmotor, ein als automatisierte Reibungskupplung K ausgebildetes Anfahrelement, und ein als automatisiertes Stufenschaltgetriebe G ausgebildetes Fahrgetriebe. Das Stufenschaltgetriebe G ist eingangsseitig über die Reibungskupplung K mit der Triebwelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors VM verbindbar und steht ausgangsseitig über eine Kardanwelle mit dem Achsgetriebe GA (Achsdifferenzial) einer Antriebsachse in Verbindung.
An dem Verbrennungsmotor VM ist mindestens ein Nebenaggregat NA und ein antriebsseitiger Nebenabtrieb PTO angeordnet, die im angetriebenen Zustand das von dem Verbrennungsmotor VM an der Reibungskupplung abgebbare und für einen Anfahrvorgang verfügbare Motormoment MM reduzieren. Mindestens zwei weitere abtriebsseitige Nebenabtriebe PTO sind an dem Stufenschaltgetriebe G und dem Achsgetriebe GA angeordnet und reduzieren das über die Reibungskupplung K in das Stufenschaltgetriebe eingeleitete Motormoment MM weiter, so dass bei einem Anfahrvorgang an den Antriebsrädern der Antriebsachse ein entsprechend reduziertes Drehmoment für die Überwindung des Fahrwiderstands und die Erzielung einer zumindest minimalen Anfahrbeschleunigung wirksam ist.
Der Verbrennungsmotor VM muss somit bei einem Anfahrvorgang kurzfristig ein Motormoment MM erzeugen und an der Reibungskupplung K abgeben können, das abzüglich der Antriebsmomente für die Nebenaggregate NA und die antriebsseitigen Nebenabtriebe PTO ausreicht, um mit einer akzeptablen Anfahrbeschleunigung anfahren zu können. Hierzu muss das von der Reibungskupplung K übertragene Motormoment MM so hoch sein, dass es abzüglich der Antriebsmomente für die abtriebsseitigen Nebenabtriebe PTO das aus dem aktuellen Fahrwiderstand resultierende, d.h. mit der Gesamtübersetzung und dem Wirkungsgrad des Antriebsstrangs auf die Eingangswelle des Stufenschaltgetriebes G reduzierte Fahrwiderstandsmoment MFw so weit übertrifft, dass das überschüssige Drehmoment zumindest für eine minimale Anfahrbeschleunigung ausreicht.
In Fig. 1 ist nun in einem Diagramm, in dem allgemein der Kehrwert der Getriebeübersetzung iG über der Fahrbahnsteigung aFB dargestellt ist, vereinfacht die Ermittlung eines Anfahrgangs GAn yp veranschaulicht, der zum Anfahren aus dem Stillstand nur in Abhängigkeit von den aktuellen Anfahrbedingungen, wie der Fahrzeugmasse mFzg, der Fahrbahnsteigung aFB und der Fahrpedalstellung XFP ermittelt wird, also ohne die Berücksichtigung einer vorgegebenen versagens- oder lebensdauerspezifischen Belastungsgrenze der Reibungskupplung.
In Fig. 1 ist hierzu eine strichpunktierte Kennlinie eingezeichnet, welche für eine bestimmte Fahrzeugmasse mFzg den Kehrwert derjenigen Übersetzung iFW in Abhängigkeit von der Fahrbahnsteigung aFB wiedergibt, die für ein bestimmtes, von dem Antriebsmotor spontan maximal erzeugbares Motormoment Mmax zur Kompensation des in dieser Situation aus der Summe des Steigungswiderstands und des Rollwiderstands gebildeten Fahrwiderstands erforderlich ist.
Da für die zusätzliche Erzeugung einer hinreichenden Anfahrbeschleunigung ein höheres Antriebsmoment an den Antriebsrädern erforderlich ist, muss der betreffende Anfahrgang GAnf_Typ eine entsprechend höhere Übersetzung aufweisen. Hierzu sind in Fig. 1 die Kehrwerte der Übersetzungen der möglichen Anfahrgänge G1 - G5 in einer abgestuften Kennlinie entsprechend eingezeichnet. Bei Vorliegen einer bestimmten Fahrbahnneigung aFe* (Punkt a) ergibt sich aus der strichpunktierten Kennlinie eine Getriebeübersetzung iFW (Punkt b), mit der mit dem maximal verfügbaren Motormoment Mmax gerade der aktuelle Fahrwiderstand kompensiert wird. Zur Erzielung einer zumindest mini- malen und in seiner Höhe von dem Fahrer über die Fahrpedalstellung xFp beeinflussbaren Anfahrbeschleunigung wird daher vorliegend beispielhaft der dritte Gang G3 als Anfahrgang GAn yp bestimmt (Punkt c), der eine entsprechend höhere Übersetzung aufweist.
In dem vorliegenden Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs werden jedoch weitere, insbesondere belastungsspezifische Anfahrgänge nach unterschiedlichen Kriterien bestimmt. So kann z.B. ein belastungsspezifischer Anfahrgang GAnf_MaxN als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, aFB, XFP) eine erwartete Anzahl ohne wesentliche Abkühlphasen aufeinanderfolgender Anfahrten möglich ist, ohne dabei eine versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung zu überschreiten.
Ebenso kann ein belastungsspezifischer Anfahrgang GAnt_Def als der höchste Anfahrgang ermittelt werden, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, ÖFB, XFP) eine lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung nicht überschritten wird.
Bei einer Ausbildung des Antriebsmotors als ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor wird bevorzugt auch ein turbospezifischer Anfahrgang GAHLMS als der höchste Anfahrgang ermittelt, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, aFe, xFp) das Saugmoment Ms des Antriebsmotors als Anfahrmoment ausreicht, wodurch eine sehr niedrige, nahe der Leerlaufdrehzahl nidie liegende Anfahrdrehzahl nAnt möglich ist.
Aus der Anzahl der bestimmten Anfahrgänge GAn yp, GAnf_MaxN, GAnf_Def, GAHLMS wird der für die aktuelle Anfahrt vorgesehene Anfahrgang GAnf in einer Minimumauswahl bestimmt, d.h. der niedrigste dieser Anfahrgänge ausgewählt.
Das für die Bestimmung des turbospezifischen Anfahrgangs MAnf_Ms erforderliche Saugmoment Ms kann unmittelbar aus dem Motorsteuergerät des Antriebsmotors ausgelesen oder einem aus der DE 1 0 2009 054 802 A1 bekannten Motordynamik-Kennfeld entnommen werden, das in einem Datenspeicher des Getriebesteuergerätes abgelegt sein kann und beispielhaft in Fig. 3 abgebildet ist.
Das in Fig. 3 in einem Drehmoment-Drehzahl-Diagramm dargestellte Motordynamik-Kennfeld enthält das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax des Verbrennungsmotors und den maximalen Momentengradienten
(dMM/c/t)max, mit dem das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax des
Verbrennungsmotors schnellstmöglich erreichbar ist, jeweils als Funktion des aktuellen Motormomentes MM und der aktuellen Motordrehzahl nM (Mmax = f(MM, nM), (dMM/c/t)max = f(MM, nM)).
Das Motordynamik-Kennfeld ist begrenzt durch die stationäre Volllast- Drehmomentkennlinie MvL(nivi), die Nullmomentlinie (MM = 0), die Leerlaufdrehzahl nidie und die Abregeldrehzahl nNm des Verbrennungsmotors. Durch die Saugmomentkennlinie Ms(nM) des hier vereinfacht als konstant angenommenen Saugmomentes Ms = const. und die Ladegrenzdrehzahl nL_min des
Verbrennungsmotors ist das Motordynamik-Kennfeld zudem in vier Betriebsbereiche A, B, C, D unterteilt.
In dem unterhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const. und unterhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min liegenden ersten Betriebsbereich A (0 < MM < Ms, nidie ^ nM < nL_min) wird das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax(nM) des Verbrennungsmotors jeweils durch den entsprechenden Wert des Saugmomentes Ms gebildet (Mmax(nM) = Ms). Da das Saugmoment Ms in diesem Bereich konstant ist (Ms = const.), wird das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax des Verbrennungsmotors durch einen einzigen Wert repräsentiert (Mmax = Ms = const.). Unabhängig davon kann auch der in diesem Bereich sehr hohe maximale Momentengradient (dMM/c/t)max im Betriebsbereich A durch einen einzigen Wert wiedergegeben werden. In dem unterhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const. und oberhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min liegenden zweiten Betriebsbereich B (0 < MM < Ms, nL_min ^ nM < nNm) wird das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax(nM) des Verbrennungsmotors jeweils ebenfalls durch den entsprechenden Wert des Saugmomentes Ms gebildet. Da das Saugmoment Ms auch in diesem Betriebsbereich einen konstanten Verlauf aufweist (Ms = const.), wird das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax des Verbrennungsmotors in Betriebsbereich B ebenfalls durch einen einzigen Wert repräsentiert (Mmax = Ms = const.). Wie schon in Betriebsbereich A kann auch in Betriebsbereich B der unterhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const. sehr hohe maximale Momentengradient (dMM/c/t)max durch einen einzigen Wert wiedergegeben werden.
In dem an den Betriebsbereich B angrenzenden, oberhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const. und oberhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min liegenden dritten Betriebsbereich C (Ms < MM < MVi_(nM), nL_min ^ nM < niim) ist eine weitere Erhöhung des Motormomentes MM bis zu dem jeweiligen Wert der stationären Volllast-Drehmomentkennlinie MVL(I"IM) möglich, jedoch mit einem deutlich geringeren maximalen Momentengradienten (dMM/c/t)max als in den Betriebsbereichen A und B, d.h. unterhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const..
In dem an den Betriebsbereich A angrenzenden, oberhalb der Saugmomentkennlinie Ms = const. und unterhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min liegenden vierten Betriebsbereich D (Ms < MM < MVi_(riM), nidie < nM < nL_min) ist ohne eine Erhöhung der Motordrehzahl nM über die Ladegrenzdrehzahl nL_min eine weitere Erhöhung des Motormomentes MM kurzfristig nicht möglich. Demzufolge sind im Betriebsbereich D das spontan abrufbare Maximalmoment Mmax(nM) des Verbrennungsmotors gleich dem entsprechenden Wert des Saugmomentes Ms (Mmax(nM) = Ms = const.) und der maximale Momentengradient
(dMM/cA)max gleich Null ((dMM/cA)max = 0). Oberhalb der Volllast-Drehmomentkennlinie
Figure imgf000022_0001
kann ein Betriebsbereich E definiert werden, der im normalen Fahrbetrieb nicht erreichbar und somit an sich irrelevant ist. Unterhalb der Volllast-Drehmomentkennlinie Mvi_(nM) und der Leerlaufdrehzahl nidie liegt ein an sich unerwünschter, aber technisch erreichbarer Betriebsbereich F, in den der Verbrennungsmotor von einer nahe der Leerlaufdrehzahl nidie liegenden Motordrehzahl nM aus, beispielsweise durch ein schnelles Schließen der Reibungskupplung, dynamisch hineingedrückt werden kann, und in dem die Gefahr eines Absterbens des Verbrennungsmotors besteht. Des weiteren kann ein unmittelbar unterhalb der Volllast-Drehmomentkennlinie Μνι_(ηι\/ι) liegender Nahbereich als zusätzlicher Betriebsbereich V definiert werden, in dem der Verbrennungsmotor unter Volllast, d.h. entlang der Volllast-Drehmomentkennlinie MVi_(nM), auf eine niedrigere Motordrehzahl nM gedrückt oder auf eine höhere Motordrehzahl nM gesteuert werden kann.
Für einen hier betrachteten Anfahrvorgang, bei dem der Antriebsmotor von der Leerlaufdrehzahl nidie auf die Anfahrdrehzahl nAnt und von dem Leerlaufmoment Midie ~ 0 auf das Anfahrmoment MAnt geführt wird, ist demnach festzuhalten, dass der Antriebsmotor spontan, d.h. mit hohem Momentengradienten dMM/c/t, nur bis an das Saugmoment Ms belastet werden kann, wenn die Motordrehzahl nM unter der Ladegrenzdrehzahl nL_min bleibt. Dieser Zusammenhang ist stark vereinfacht in dem Momentenverlauf MM(t) in Teilbild (a) von Fig. 3 und in dem Zeitverlauf von Fig. 4a dargestellt.
Ebenso ist für die vorliegende Ermittlung eines Anfahrgangs festzuhalten, dass der Antriebsmotor zur spontanen Einstellung eines über dem Saugmoment Ms liegenden Motormomentes MM über die Ladegrenzdrehzahl nL_min beschleunigt, d.h. von dem Betriebsbereich A in den Betriebsbereich B gesteuert werden muss, da erst oberhalb der Ladegrenzdrehzahl nL_min, wenn auch mit niedrigerem Momentengradienten dMM/c/t, eine weitere schnelle Erhöhung des Motormomentes MM möglich ist. Dieser Zusammenhang ist stark verein- facht in dem Momentenverlauf MM(t) in Teilbild (b) von Fig. 3 und in dem Zeitverlauf von Fig. 4b veranschaulicht.
Bezuqszeichen
a Punkt in Fig. 1
b Punkt in Fig. 1
c Punkt in Fig. 1
A Betriebsbereich
B Betriebsbereich
C Betriebsbereich
D Betriebsbereich
E Betriebsbereich
F Betriebsbereich
G Stufenschaltgetriebe, Fahrgetriebe
GAnf Anfahrgang
GAnf+1 Nächsthöherer Anfahrgang
GAnf-i Nächstniedrigerer Anfahrgang
GAnf_Def Belastungsspezifischer Anfahrgang
GAnfjjm Belastungsspezifischer Anfahrgang
GAnf_max Höchstmöglicher Anfahrgang
GAnt_MaxN Belastungsspezifischer Anfahrgang
GAnt_Maxi Belastungsspezifischer Grenz-Anfahrgang
GAnf_min Niedrigstmöglicher Anfahrgang
GAHLMS Turbospezifischer Anfahrgang
GAnf_Rang Rangierpezifischer Anfahrgang
GAnf_TyP Belastungsunabhängiger Anfahrgang
GAnf_vziei Geschwindigkeitsspezifischer Anfahrgang
GA Achsgetriebe, Achsdifferenzial
G1 - G5 Mögliche Anfahrgänge
IFW Getriebeübersetzung zum Ausgleich des Fahrwiderstands iG Getriebeübersetzung
K Reibungskupplung, Anfahrelement
MAnf Anfahrmoment MFW Fahrwiderstandsmoment
mFzg Fahrzeugmasse
Midie Leerlaufmoment
MM Motormoment
Mmax Maximalmoment
Ms Saugmoment
MVL Volllastmoment
l"lAnf Anfahrdrehzahl
riidle Leerlaufdrehzahl
Γ"Ι|__Γηίη Ladegrenzdrehzahl
niim Abregeldrehzahl
nM Motordrehzahl
NA Nebenaggregat
PTO Nebenabtrieb, Power Take-Off
QK Wärmeinhalt der Reibungskupplung
QK_max Wärmeinhaltsgrenzwert der Reibungskupplung t Zeit
to Zeitpunkt
TK Kupplungstemperatur
TK_max Temperaturgrenzwert der Reibungskupplung
V Betriebsbereich
VM Verbrennungsmotor, Antriebsmotor
XFP Fahrpedalauslenkung, Fahrpedalstellung
ÖFB Fahrbahnsteigung
OFB* Aktuelle Fahrbahnsteigung
AQK_max Inkrementgrenzwert des Wärmeinhalts (von K)
AT«_max Inkrementgrenzwert der Kupplungstemperatur
ΔΤΚ Temperaturerhöhung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bestimmung eines Anfahrgangs bei einem Kraftfahrzeug, dessen Antriebsstrang einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor, ein als automatisierte Reibungskupplung ausgebildetes Anfahrelement, und ein als automatisiertes Stufenschaltgetriebe ausgebildetes Fahrgetriebe umfasst, wobei ein Anfahrgang (GAnf) zum Anfahren aus dem Stillstand unter Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein belastungsunabhängiger Anfahrgang (GAnf_TyP) ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, CIFB, XFP) ohne die Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung und ohne die Einhaltung einer Belastungsgrenze der Reibungskupplung angefahren würde, dass mindestens ein belastungsspezifischer Anfahrgang (GAHL Maxi , GAnf MaxN, GAnf Lim, GAnf Def) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, ÖFB, XFP) eine vorgegebene Belastungsgrenze der Reibungskupplung unter Berücksichtigung des aktuellen Belastungszustands der Reibungskupplung eingehalten würde, und dass der für die aktuelle Anfahrt vorgesehene Anfahrgang (GAnf) in einer Minimumauswahl als der niedrigste Anfahrgang aus dem belastungsunabhängigen Anfahrgang und dem mindestens einen belastungsspezifischen Anfahrgang bestimmt wird (GAnf = min(GAnf_Typ, GAnf_Max1 , GAnf_MaxN, GAnfJJm, GAnf_Def))-
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung des Antriebsmotors als ein turboaufgeladener Verbrennungsmotor zusätzlich ein turbospezifischer Anfahrgang (GAnf_Ms) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (rriFzg, QFBJ XFP) das Saugmoment (Ms) des Antriebsmotors als Anfahrmoment ausreicht, und dass der turbospezifische Anfahrgang (GAnf_Ms) bei der Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein belastungsspezifischer Grenz-Anfahrgang (GAnf_Maxi ) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, QFBJ XFP) eine einzige Anfahrt möglich ist, ohne dabei eine versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung zu überschreiten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein belastungsspezifischer Anfahrgang
Figure imgf000027_0001
als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (rriFzg, QFBJ XFP) eine erwartete Anzahl ohne wesentliche Abkühlphasen aufeinanderfolgender Anfahrten möglich ist, ohne dabei die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung zu überschreiten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Anzahl der ohne wesentliche Abkühlphasen aufeinanderfolgenden Anfahrten aus dem Einsatzprofil des Kraftfahrzeugs und/oder aus der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung als ein Temperaturgrenzwert (TK_max) der Reibungskupplung definiert ist, der zur Vermeidung eines spontanen Versagens der Reibungskupplung eingehalten werden soll, und dass der aktuelle Belastungszustand der Reibungskupplung vor dem Anfahren durch die aktuelle Kupplungstemperatur (TK) der Reibungskupplung bestimmt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die versagensspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung als Wärmeinhaltsgrenzwert (C>K_max) der Reibungskupplung definiert ist, der zur Vermeidung eines spontanen Versagens der Reibungskupplung eingehalten werden soll, und dass der aktuelle Belastungszustand der Reibungskupplung vor dem Anfahren durch den aktuellen Wärmeinhalt (QK) der Reibungskupplung bestimmt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein fahrleistungsorientierter belastungsspezifischer Anfahrgang (GAnfjjm) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, aFB, XFP) die Fahrleistungsanfor- derung des Fahrers weitgehend erfüllt und eine lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung maximal um eine festgelegte Toleranzschwelle überschritten wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrleistungsorientierte Anfahrgang (GAnf_um) den höchsten Anfahrgang bildet, auf den der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang von dem Fahrer manuell korrigiert werden kann.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein belastungsspezifischer Anfahrgang (GAnf_Def) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (rriFzg, QFBJ XFP) die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung nicht überschritten wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungskupplung als Inkrementgrenzwert der Kupplungstemperatur (ATK_max) der Reibungskupplung definiert ist, um den die aktuelle Kupplungstemperatur (TK) während des vorgesehenen Anfahrvorgangs zum Erreichen eines vorgegebenen Lebensdauerziels der Reibungskupplung maximal erhöht werden soll.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lebensdauerspezifische Belastungsgrenze der Reibungs- kupplung als Inkrementgrenzwert des Wärmeinhalts (AQK_max) der Reibungskupplung definiert ist, um den der aktuelle Wärmeinhalt (QK) der Reibungskupplung während des vorgesehenen Anfahrvorgangs zum Erreichen des vorgegebenen Lebensdauerziels der Reibungskupplung maximal erhöht werden soll.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bedarfsweise zusätzlich ein geschwindigkeitsspezifischer Anfahrgang (GAnf_vziei) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem bei einer Anfahrt unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, CIFB, XFP) eine vorgegebene Zielgeschwindigkeit ohne eine Rückschaltung bei geschlossener Reibungskupplung erreichbar ist, und dass der geschwindigkeitsspezifische Anfahrgang (GAnf_vziei) bei der Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der nächstniedrigere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt verwendet wird (GAnf = GAnf-i ), wenn der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang GAnt nicht verfügbar ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der nächsthöhere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt verwendet wird (GAnf = GAnf+i ), wenn der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang (GAnf) und der nächstniedrigere Anfahrgang (GAnf-i ) nicht verfügbar sind.
1 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenn weder der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang (GAnf) noch der nächst niedrigere Anfahrgang (GAnf-i ) für die vorgesehene Anfahrt verwendbar ist, die Suche zum nächst niedrigeren Gang hin solange fortgesetzt wird, bis der erste Gang des Stufenschaltgetriebes erreicht ist und der nächst höhere Anfahrgang für die vorgesehene Anfahrt verwendet wird (GAnf = GAnf+i ), wenn weder der in der Minimumauswahl bestimmte Anfahrgang (GAnf) noch die nächst niedrigeren Anfahrgänge bis hin zum Erreichen des ersten Ganges des Stufenschaltgetriebes als Anfahrgang verfügbar sind.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren verhindert und dies dem Fahrer durch die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals signalisiert wird, wenn der nächsthöhere Anfahrgang (GAnf+i ) über dem belastungsspezifischen Grenz-Anfahrgang
Figure imgf000030_0001
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren mit dem über dem belastungsspezifischen Grenz- Anfahrgang (GAnf_Maxi ) liegenden Anfahrgang (GAnf+i ) im Notbetrieb zugelassen wird, wenn durch eine bestimmte Fahreraktivität eine Notanfahrt angefordert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Rangiersituation zusätzlich ein rangierspezifischer Anfahrgang (GAnf_Rang) als der höchste Anfahrgang ermittelt wird, mit dem unter den aktuellen Anfahrbedingungen (mFzg, (XFB, XFP) die im Dauerschlupfbetrieb an der Reibungskupplung erzeugte Reibleistung in etwa der verfügbaren Kühlleistung der Reibungskupplung entspricht, und dass der rangierspezifische Anfahrgang (GAnf_Rang) bei der Minimumauswahl der Anfahrgänge berücksichtigt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150129321A (ko) * 2013-03-14 2015-11-19 알리손 트랜스미션, 인크. 하이브리드 자동차에서 터보 래그의 보상을 위한 시스템 및 방법
EP3742026A1 (de) * 2019-05-21 2020-11-25 CLAAS Tractor S.A.S. Antriebsstrang eines fahrzeugs sowie verfahren zum betreiben eines antriebsstranges eines fahrzeugs

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010028072A1 (de) * 2010-04-22 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Anfahrsteuerung eines Kraftfahrzeugs
GB2527510B (en) 2014-06-23 2016-12-14 Jaguar Land Rover Ltd Launch speed ratio selection in an automatic transmission
CN106438983A (zh) * 2016-10-27 2017-02-22 张洪泉 一种以涡轮增压发动机为动力的机动车自动换档方法
CN108869721B (zh) * 2017-05-08 2020-07-03 上海汽车集团股份有限公司 车辆起步的控制方法、装置及系统
DE102017217323A1 (de) * 2017-09-28 2019-03-28 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Nebenabtriebs
CN112728069B (zh) * 2020-12-25 2022-07-08 采埃孚商用车系统(青岛)有限公司 一种选择合适起步档的方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19839837A1 (de) 1998-09-02 2000-03-09 Zahnradfabrik Friedrichshafen Verfahren zur Ermittlung einer Anfahr-Gangstufe
US6953410B2 (en) 2000-07-26 2005-10-11 Eaton Corporation Automatic selection of start gear
US7220215B2 (en) 2002-01-10 2007-05-22 Volvo Lastvagnar Ab Motorized truck
DE102007031725A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-08 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes
DE102008054802A1 (de) 2008-12-17 2010-06-24 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes
DE102009054802A1 (de) 2009-12-16 2011-06-22 Holmenkol Ag, 71254 Verwendung von Fettalkoholen und Fettethern als Gleitmittel für Sportgeräte

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5984828A (en) * 1998-03-16 1999-11-16 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Control methods for a shift by wire vehicle transmission
US6126569A (en) 1999-07-19 2000-10-03 Eaton Corporation Starting and driveline shock protection control method and system
US6394931B1 (en) * 1999-07-19 2002-05-28 Eaton Corporation Starting and driveline shock protection control method and system
DE10016582A1 (de) * 2000-04-04 2001-10-11 Zahnradfabrik Friedrichshafen Rangiermodus bei Fahrzeugen mit automatisierter Kupplung
DE10139122A1 (de) 2000-09-08 2002-03-21 Luk Lamellen & Kupplungsbau Steuergeräteanordnung und Verfahren zur Steuerung von Antriebsstrangbauteilen
US6692406B2 (en) 2001-08-29 2004-02-17 Eaton Corporation Shift control strategy for use with an automated manual transmission coupled to a turbocharged internal combustion engine
EP1354751B1 (de) 2002-04-15 2013-03-06 Continental Automotive GmbH Vorrichtung zum Steuern des Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebe
DE10234428A1 (de) 2002-07-29 2004-02-12 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Automatikgetriebes eines Turbolader-aufgeladenen Verbrennungsmotors
DE10330951A1 (de) 2003-07-08 2005-01-27 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
DE10335259A1 (de) 2003-08-01 2005-02-17 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betreiben eins Antriebssystems
DE102006027865A1 (de) 2006-06-16 2007-12-20 Zf Friedrichshafen Ag Verbrennungsmotor und Verfahren zur Ladedruckregelung eines Verbrennungsmotors
DE102007019729A1 (de) 2007-04-26 2008-10-30 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
DE102007045366A1 (de) * 2007-09-22 2009-04-02 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
JP5254366B2 (ja) * 2008-02-28 2013-08-07 ボルボ ラストバグナー アーベー 車両の良好な始動ギヤの自動的または半自動的選択のための方法および装置
DE102010028072A1 (de) * 2010-04-22 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Anfahrsteuerung eines Kraftfahrzeugs
DE102010028069A1 (de) * 2010-04-22 2011-10-27 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Schaltsteuerung eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19839837A1 (de) 1998-09-02 2000-03-09 Zahnradfabrik Friedrichshafen Verfahren zur Ermittlung einer Anfahr-Gangstufe
US6953410B2 (en) 2000-07-26 2005-10-11 Eaton Corporation Automatic selection of start gear
US7220215B2 (en) 2002-01-10 2007-05-22 Volvo Lastvagnar Ab Motorized truck
DE102007031725A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-08 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes
DE102008054802A1 (de) 2008-12-17 2010-06-24 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Stufenschaltgetriebes
DE102009054802A1 (de) 2009-12-16 2011-06-22 Holmenkol Ag, 71254 Verwendung von Fettalkoholen und Fettethern als Gleitmittel für Sportgeräte

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150129321A (ko) * 2013-03-14 2015-11-19 알리손 트랜스미션, 인크. 하이브리드 자동차에서 터보 래그의 보상을 위한 시스템 및 방법
EP2969684A4 (de) * 2013-03-14 2017-02-15 Allison Transmission, Inc. System und verfahren zur kompensation eines turboloches bei hybridfahrzeugen
US9714021B2 (en) 2013-03-14 2017-07-25 Allison Transmission, Inc. System and method for compensation of turbo lag in hybrid vehicles
US10501067B2 (en) 2013-03-14 2019-12-10 Allison Transmission, Inc. System and method for compensation of turbo lag in hybrid vehicles
KR102139452B1 (ko) 2013-03-14 2020-07-30 알리손 트랜스미션, 인크. 하이브리드 자동차에서 터보 래그의 보상을 위한 시스템 및 방법
US11254298B2 (en) 2013-03-14 2022-02-22 Allison Transmission, Inc. System and method for compensation of turbo lag in hybrid vehicles
EP3742026A1 (de) * 2019-05-21 2020-11-25 CLAAS Tractor S.A.S. Antriebsstrang eines fahrzeugs sowie verfahren zum betreiben eines antriebsstranges eines fahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010028282A1 (de) 2011-12-01
CN102869905A (zh) 2013-01-09
US20130040781A1 (en) 2013-02-14
US8672806B2 (en) 2014-03-18
EP2564090A1 (de) 2013-03-06

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