DE102005041854A1

DE102005041854A1 - Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102005041854A1
Application number: DE200510041854
Authority: DE
Inventors: Georg Hommes
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2006-12-28

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Motor und ein Automatikgetriebe, für einen Lastwechsel vom Schubbetrieb auf Antriebsbetrieb mit Getrieberückschaltung, wobei im Bereich des Lastwechselpunkts eine Lastwechseldämpfung durchgeführt wird, bei der das Drehmoment des Motors langsamer erhöht wird als entfernt von diesem Punkt, wobei ein positives Drehmoment des Motors vor Durchführen des Lastwechsels teilweise oder vollständig zur Vornahme einer durch die Rückschaltung bedingten Drehzahlerhöhung genutzt wird, so dass der Lastwechselpunkt um das Zieldrehmoment verschoben wird, das zur Vornahme der Drehzahlerhöhung bei einem vom Getriebe bestimmten Drehzahlgradienten, der angibt, um wie viel die Drehzahl pro Zeiteinheit erhöht werden soll, erforderlich ist und der Lastwechsel dann erfolgt, wenn das Drehmoment des Motors dem Zieldrehmoment entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Motor und ein Automatikgetriebe, für einen Lastwechsel von Schubbetrieb auf Antriebsbetrieb mit Getrieberückschaltung, wobei im Bereich des Lastwechselpunktes eine Lastwechseldämpfung durchgeführt wird, bei der das Drehmoment des Motors langsamer erhöht wird als entfernt von diesem Punkt.

Bei einem Lastwechsel ohne Rückschaltung bei einem Automatikgetriebe wird die Änderung des Motordrehmoments bei einem Lastwechsel von Schub auf Antrieb meist auf charakteristische Art und Weise vorgenommen. Dabei ist zunächst eine starke Zunahme des Motordrehmoments vorgesehen, bis die Nähe des sogenannten Nulldurchgangs, des eigentlichen Lastwechsels, erreicht wird, bei dem letztendlich ein Antrieb erreicht wird. In diesem Bereich wird das Drehmoment langsamer erhöht, da hier die Spiele im Triebstrang ihre Anlageseite wechseln. Der Zahnflankenwechsel findet statt. Bei einer schnelleren Erhöhung könnte hier aufgrund dieser Bewegungen das so genannte Schlagen auftreten, also Geräusche, die durch zu schnellen Aufprall auf die andere Anlageseite zustande kommen. Die kleinere Steigung der Zunahme des vom Motor erzeugten Drehmoments um den Nulldurchgang nennt man auch Lastwechseldämpfung. Ist der Bereich des Lastwechsels durchschritten, wird das Drehmoment wieder schnell bis auf den Zielwert erhöht.

Das Gaspedal ist das zentrale Element, mit dem der Fahrer seinen Zugkraftwunsch von maximal negativ (Schub) bis maximal positiv (= Nennleistung) dosiert. Üblicherweise werden die ca. ersten 50% Gaspedal zur Dosierung des Motordrehmoments von 0–100% genutzt, die zweiten 50% werden genutzt, um die Zugkraftabstufung der Getriebeübersetzungsstufen zu dosieren. Das Schalten in einen niedrigeren Gang bedingt eine Erhöhung der Drehzahl. Um die Drehzahl zu erhöhen, wird der direkte Kraftschluss Motor-Getriebe entkoppelt und das Drehmoment des Motors wird teilweise für die Drehzahlerhöhung verbraucht, der verbleibende Anteil dient auch während der Schaltung dem Antrieb.

Bei einer Rückschaltung aus dem Schubbetrieb steht wegen des langsamen Momentenaufbaus der Lastwechselfunktion das für oben beabsichtigten Drehzahlanstieg erforderliche Drehmoment nicht zur Verfügung, so dass der Drehzahlhochlauf verspätet stattfindet. Bis die vom Fahrer gewünschte Zugkraft letztendlich erbracht wird, ist eine längere Zeit vergangen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuerung zu schaffen, mit der den Fahrerwünschen schneller entsprochen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein positives Drehmoment des Motors vor Durchführen des Lastwechsels vollständig zur Vornahme einer durch die Rückschaltung bedingten Drehzahlerhöhung genutzt wird, so dass der Lastwechselpunkt um das Drehmoment verschoben wird, das zur Vornahme der Drehzahlerhöhung erforderlich ist und der Lastwechsel dann erfolgt, wenn die Drehzahlerhöhung abgeschlossen ist.

Im Rahmen der Erfindung wird vorteilhafterweise baldmöglichst geschaltet, das bedeutet, sobald der Motor ein positives Nettodrehmoment erzeugt, wird dieses für die Anpassung der Drehzahl verwendet. Da das Massenträgheitsmoment des Motors grundsätzlich bekannt ist, kann berechnet werden, wie viel Drehmoment benötigt wird, um die Drehzahl anzupassen. Ist dieser Wert aber bekannt, so muss trotz des früheren Anpassens der Drehzahl nicht auf die Lastwechseldämpfung verzichtet werden. Diese wird lediglich um das entsprechende aufgewandte Drehmoment verschoben. Damit wird dem Fahrerwunsch schneller entsprochen und ein Schlagen wird weiterhin effektiv verhindert. Das Fahrgefühl des Fahrers verbessert sich durch das erfindungsgemäße Verfahren, da seinen Wünschen schneller entsprochen wird, das heißt, nach Treten des Gaspedals spürt der Fahrer die beschleunigende Wirkung schneller als bei der herkömmlichen Vorgehensweise.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Getriebe mit einer Getriebesteuereinheit und einen Motor mit einer Motorsteuereinheit, wobei die Steuereinheiten miteinander kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinheit im Falle eines ihr gegebenen Signals, dass ein Lastwechsel mit Rückschaltung erfolgen soll, zur Übermittlung einer ersten Information betreffend die Rückschaltung und einer zweiten Information betreffend eine durch die Rückschaltung bedingten Drehzahlerhöhung an die Motorsteuereinheit ausgebildet ist, die Motorsteuereinheit zum Berechnen des für die Überwindung des Drehzahlgradienten notwendigen Drehmoments ausgebildet ist und der Motor dieses Drehmoment vor Durchführung des Lastwechsels zur Vornahme der Drehzahlerhöhung zur Verfügung stellt.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Dazu erhält die Motorsteuereinheit von der Getriebesteuereinheit nicht nur die Information, dass eine Rückschaltung läuft, sondern auch die zu erwartende Veränderung in der Drehzahl. Diese Information kann die Motorsteuereinheit, in deren Speicher ein Wert für das Massenträgheitsmoment des Motors abgelegt ist, verwenden, um das für die Drehzahlerhöhung notwendige Drehmoment zu bestimmen. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass das Drehmoment schon durch die Getriebesteuereinheit berechnet wurde. Die zweite Information kann beispielsweise über ein Bussystem, insbesondere einen CAN-Bus übertragen werden. Letztendlich weiß also die Motorsteuereinheit nun, wie viel Drehmoment zur Drehzahlerhöhung benötigt wird. Dieses Drehmoment des Motors wird dann zur Drehzahlerhöhung verwendet. Da die Motorsteuereinheit aufgrund der zweiten Information zusammen mit dem Massenträgheitsmoment des Motors berechnet hat, wann Drehmoment für den eigentlichen Antrieb verwendet werden kann, kennt sie auch den Lastwechsepunkt und kann dementsprechend die Lastwechseldämpfung genauso durchführen wie zuvor, nur um den berechneten Drehmomentswert verschoben. Das Schalten findet also auch im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ohne ein Schlagen statt, der Fahrer verspürt jedoch schneller den Erfolg seiner Gaspedalbetätigung.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
2 die Veränderung des Drehmoments des Motors beim erfindungsgemäßen Verfahren, und
3 die Veränderung der Drehzahl bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 in schematischer Darstellung. Es umfasst einen Motor 2 und ein Automatikgetriebe 3, dem jeweils eine Motorsteuereinheit 4 bzw. eine Getriebesteuereinheit 5 zugeordnet sind. Der Leistungszustand des Motors wird vom Fahrer über ein Gaspedal 6 bestimmt. Diesem ist eine Steuer- oder Signalerzeugungseinheit 7 zugeordnet, die über einen CAN-Bus 8 mit der Motorsteuereinheit 4 bzw. der Getriebesteuereinheit 5 kommunizieren kann. Zusätzlich ist auch ein Fahrstufenwählhebel 9 vorgesehen, der im beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Stellung „D" verweilt.
Es sei nun angenommen, das Kraftfahrzeug 1 befinde sich in einem Schubzustand, das heißt, der Motor 2 wird von den Rädern her betrieben und bremst damit das Kraftfahrzeug 1 (so genannte Motorbremse). Wenn der Fahrer das Gaspedal 6 nun bis zu ca. 50% der möglichen Strecke bewegt, so ist keine Rückschaltung nötig, um das gewünschte Drehmoment zu liefern. Die Motorsteuereinheit 4 steuert den Motor 2 dann so an, dass zunächst das Drehmoment schnell erhöht wird, dann eine Lastwechseldämp fung um den Lastwechselpunkt stattfindet, und das Drehmoment dann wieder schnell erhöht wird, um den vom Fahrer gewünschten Zielwert zu erreichen. Anders ist dies in dem Fall, dass das Gaspedal 6 weiter bewegt wird. Dann ist eine Rückschaltung erforderlich und die Getriebesteuereinheit 5 sendet neben einer ersten Information, dass eine Rückschaltung läuft, auch eine zweite Information, die die erforderliche Drehzahlerhöhung umfasst, über das Bussystem 8 an die Motorsteuereinheit 4. Zur Ansteuerung des Motors wird diese, zusammen mit dem Massenträgheitsmoment des Motors, nun verwendet, das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt.
Dieses soll nun mit Hilfe der Graphen in 2 und 3 näher erläutert werden. 2 zeigt den Verlauf des Drehmoments des Motors 2, wie er von der Motorsteuereinheit 4 im Falle eines Lastwechsels von Schub auf Antrieb mit Rückschaltung vorgesehen ist. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Drehzahl. Im hier gezeichneten Beispiel habe der Motor 2 ein gewisses Massenträgheitsmoment, wobei z.B. 35 Nm an Drehmoment benötigt werden, um die Drehzahl in einer Sekunde um 1000 U/min zu erhöhen. Ferner soll im Beispiel ein Wechsel vom sechsten Gang in den zweiten Gang stattfinden, wobei eine Drehzahlerhöhung von 2000 U/min auf 6000 U/min, also um 4000 U/min, stattfinden muss. Die Getriebesteuereinheit 5 hat nun neben der ersten Information, dass eine Schaltung läuft, die Information mitgesendet, dass die Drehzahlerhöhung von 4000 U/min in 1 Sekunde erreicht werden soll, was einem Drehzahlgradient von 4000 U/min/sec entspricht. Daraus berechnet nun die Motorsteuereinheit 4, zusammen mit obigem Wert, ein zur Erhöhung der Drehzahl notwendiges Moment von z.B. 140 Nm.
Der Punkt 10 in 2 und 3 entspricht dem Punkt, an dem das Gaspedal nicht getreten ist. Der Motor wird also sozusagen von den Rädern her angetrieben, wodurch gewisse Geschwindigkeitsverluste entstehen (sog. Motorbremse). Das Nettodrehmoment ist also negativ, da der Motor von außen getrieben wird. Es handelt sich um einen Schubzustand. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 führt nun den sogenannten „Kickdown" durch, er tritt das Gaspedal 6 also relativ weit, beispielsweise um ein anderes Fahrzeug überholen zu können. Es ist ein Lastwechsel mit Rückschaltung erforderlich. Das Drehmoment des Motors wird nun nach dem Punkt 10 maximal schnell erhöht. Am Punkt 11 ist das Nettodrehmoment von 0 Nm erreicht. Nach Überschreiten dieses Punktes wird also ein positives Drehmoment vom Motor 2 zur Verfügung gestellt. Dieses Drehmoment fließt jedoch nicht direkt in den Antrieb, sondern wird, wie aus 3 zu ersehen ist, zunächst zur Erhöhung der Drehzahl verwendet, und zwar vollständig. Am Punkt 12 hat das Drehmoment einen Wert von 130 Nm erreicht. Die Motorsteuereinheit 4 weiß nun, dass der Momentenbedarf für den geforderten Gradient erreicht ist und der eigentliche Lastwechselpunkt bevorsteht. Das Drehmoment des Motors 2 wird nun langsamer erhöht. Der Lastwechsel findet am Punkt 13 statt. Es kann Drehmoment verwendet werden, um anzutreiben. Da die Steigung des Drehmoments aufgrund der Lastwechseldämpfung hier niedrig ist, tritt kein Schlagen auf. Nachdem am Punkt 14 eindeutig Antrieb erreicht ist, wird das Drehmoment wieder schnell bis zum gewünschten Zielwert erhöht, der am Punkt 15 erreicht ist. Parallel dazu wird weiterhin Drehmoment verwendet, die Drehzahl weiter zu erhöhen. Der Anstieg der Drehzahl verläuft nun also linear, bis am Punkt 16 die Zieldrehzahl erreicht und der Schaltvorgang beendet ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also sozusagen die Lastwechseldämpfung um das Drehmoment verschoben, das zur Erhöhung der Drehzahl bei dem gewünschten Drehzahlgradienten benötigt wird. Das positive Drehmoment des Motors wird bis zu diesem verschobenen Lastwechselpunkt voll und ganz zur Erhöhung der Drehzahl aufgebraucht. Das heißt, das Drehmoment des Motors wird, sobald es verfügbar ist, zum Beenden des Schaltvorgangs verwendet.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Motor und ein Automatikgetriebe, für einen Lastwechsel vom Schubbetrieb auf Antriebsbetrieb mit Getrieberückschaltung, wobei im Bereich des Lastwechselpunkts eine Lastwechseldämpfung durchgeführt wird, bei der das Drehmoment des Motors langsamer erhöht wird als entfernt von diesem Punkt, dadurch gekennzeichnet, dass ein positives Drehmoment des Motors vor Durchführen des Lastwechsels teilweise oder vollständig zur Vornahme einer durch die Rückschaltung bedingten Drehzahlerhöhung genutzt wird, so dass der Lastwechselpunkt um das Zieldrehmoment verschoben wird, das zur Vornahme der Drehzahlerhöhung beim einem vom Getriebe bestimmten Drehzahlgradienten, der angibt, um wie viel die Drehzahl pro Zeiteinheit erhöht werden soll, erforderlich ist und der Lastwechsel dann erfolgt, wenn das Drehmoment des Motors dem Zieldrehmoment entspricht.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Getriebe mit einer Getriebesteuereinheit und einen Motor mit einer Motorsteuereinheit, wobei die Steuereinheiten miteinander kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinheit (5) im Falle eines ihr gegebenen Signals, dass ein Lastwechsel mit Rückschaltung erfolgen soll, zur Übermittlung einer ersten Information betreffend die Rückschaltung und einer zweiten Information betreffend einer durch die Rückschaltung bedingten Drehzahlerhöhung, die einen bestimmten Drehzahlgradienten umfasst, an die Motorsteuereinheit (4) ausgebildet ist, die Motorsteuereinheit (4) zum Berechnen des für die Überwindung des Drehzahlgradienten notwendigen Zieldrehmoments ausgebildet ist und der Motor (2) unter Vornahme des Lastwechsels an einem Lastwechselzeitpunkt, bei welchem das Drehmoment des Motors (2) dem Zieldrehmoment entspricht, sein Drehmoment zur Vornahme der Drehzahlerhöhung zur Verfügung stellt.