DE102013205798A1 - Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, wobei für den Anfahrvorgang eine einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges vorgegeben wird. Zudem wird bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen. Um nun bei unterschiedlichen Höhen ein sicheres Anfahren zu gewährleisten, wird die einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt, in welchen jeweils eine Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und einem jeweiligen Gang eines Getriebes des Kraftfahrzeugs aufgetragen ist. Alternativ oder ergänzend dazu betrifft die Erfindung ein Verfahren, wobei für den Anfahrvorgang eine Schließposition einer Anfahrkupplung vorgegeben wird, und wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen wird. Dabei wird zur Lösung der vorgenannten Aufgabe eine einzustellende Schließgeschwindigkeit (Veinz_Kpl) zum Überführen der Anfahrkupplung in die Schließposition durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen barometrischen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt wird, in welchen jeweils eine Schließgeschwindigkeit der Anfahrkupplung in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und eines Fahrwiderstandes (FW) aufgetragen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wobei für den Anfahrvorgang eine einzustellende Soll-Drehzahl einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges vorgegeben wird, und wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen wird. Alternativ oder ergänzend dazu betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wobei für den Anfahrvorgang eine Schließposition einer Anfahrkupplung vorgegeben wird, und wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen wird.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben werden Anfahrkupplungen zur Darstellung eines Anfahrvorgangs und auch zur Durchführung eines Gangwechsels in dem jeweiligen Schaltgetriebe automatisch betätigt. Eine Steuerung erfolgt hierbei üblicherweise über eine Getriebesteuerung, welche über Sensoren die Absichten des Fahrers und den aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugs erkennt. Zumeist wird dabei aus Komfortgründen und auch zur Absicherung gegen ein Überdrehen einer jeweiligen Brennkraftmaschine durch die Getriebesteuerung auch auf eine Motorsteuerung der Brennkraftmaschine zugegriffen, um die Brennkraftmaschine während des Anfahr- bzw. während des Schaltvorgangs zu führen.
  • Eine Regelung der jeweiligen Anfahrkupplung wird dabei üblicherweise entweder entsprechend einem momentenbasierten Ansatz oder einem drehzahlbasierten Ansatz realisiert. Allerdings besteht generell das Problem, dass ein durch die jeweilige Brennkraftmaschine darstellbares Drehmoment je nach geodätischer Höhe und dem hier wirksamen, barometrischen Umgebungsluftdruck stark variiert. So fällt ein bei einer bestimmten Motordrehzahl darstellbares Drehmoment in höheren Lagen geringer aus als im Flachland, da beim Ladungswechsel aufgrund des niedrigeren Umgebungsluftdrucks eine geringere Luftmenge zugeführt wird. Aus diesem Grund wird bei der Steuerung eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges häufig auch der barometrische Umgebungsdruck mit einbezogen, um den jeweiligen Anfahrvorgang auf diesen Umgebungsdruck abzustimmen.
  • Aus der WO 2008/052872 A1 geht ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeugs hervor, bei welchem bei der Gestaltung des Anfahrvorganges ein aktueller barometrischer Umgebungsluftdruck berücksichtigt wird. Eine Steuerung erfolgt dabei drehzahlbasiert, indem eine bei einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges einzustellende Soll-Drehzahl vorgegeben wird, wobei diese einzustellende Soll-Drehzahl in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken in mehreren Kennlinien hinterlegt ist. Hierbei wird eine umso höhere Soll-Drehzahl für die Antriebsmaschine vorgegeben, je niedriger der erfasste barometrische Umgebungsdruck ist. Des Weiteren hat der barometrische Umgebungsdruck auch Einfluss auf die Regelung einer Anfahrkupplung des Kraftfahrzeugs, indem in Abhängigkeit des Umgebungsluftdrucks ein maximal einzuleitendes Kupplungsmoment begrenzt und dementsprechend auch eine dieses definierende Schließposition der Anfahrkupplung vorgegeben wird.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei welchem auch bei unterschiedlichen geodätischen Höhen problemlos ein sicheres Anfahren gewährleistet werden kann und das insbesondere für die Anwendung bei einem Nutzfahrzeug geeignet ist.
  • Diese Aufgabe wird zum einen ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Alternativ oder auch ergänzend dazu erfolgt eine Lösung der Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 4 in Kombination mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 1 wird bei einem Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeugs für den Anfahrvorgang eine einzustellende Soll-Drehzahl einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges vorgegeben. Dabei wird bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen. Im Sinne der Erfindung greift ein Getriebesteuergerät zu diesem Zweck auf ein Motorsteuergerät zu und gibt über das Motorsteuergerät die entsprechende Soll-Drehzahl vor. Insbesondere sind das Getriebesteuergerät und das Motorsteuergerät dabei in einem Datenbussystem miteinander verknüpft, wobei das Getriebesteuergerät über dieses Datenbussystem zudem mittels eines entsprechenden Sensors den aktuellen barometrischen Umgebungsluftdruck mitgeteilt bekommt.
  • Im Sinne des nebengeordneten Anspruchs 1 umfasst die Erfindung nun die technische Lehre, dass die einzustellende Soll-Drehzahl durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt wird, in welchen jeweils eine Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und einem jeweiligen Gang eines Getriebes des Kraftfahrzeugs aufgetragen ist. Mit anderen Worten wird also die jeweils einzustellende Soll-Drehzahl dadurch ermittelt, dass zunächst in zwei Kennfeldern anhand einer jeweiligen aktuellen Fahrpedalstellung und entsprechend des jeweils aktuell in dem Getriebe des Kraftfahrzeugs gewählten Ganges je eine Soll-Drehzahl bestimmt und anschließend zwischen diesen beiden bestimmten Werten für die Soll-Drehzahl interpoliert wird.
  • Eine derartige Steuerung eines Anfahrvorganges hat dabei den Vorteil, dass durch Wahl der einzustellenden Soll-Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit des barometrischen Umgebungsluftdrucks seitens der Antriebsmaschine eine ausreichend hohe Drehzahl voreingestellt werden kann, so dass diese bei dem jeweils tatsächlich vorherrschenden Umgebungsluftdruck ein jeweils ausreichendes Drehmoment zum Anfahren liefert. Mit Hilfe einer Interpolation zwischen zwei Kennfeldern können dabei problemlos zugehörige Soll-Drehzahlen für unterschiedliche Umgebungsluftdrücke ermittelt werden.
  • Aufgrund der Tatsache, dass die einzustellenden Soll-Drehzahlen neben den Umgebungsluftdrücken und einer Fahrpedalstellung auch von schaltbaren Gängen des Getriebes abhängig sind, ist das erfindungsgemäße Verfahren für Nutzfahrzeuge geeignet, bei welchen ein Anfahren beladungsabhängig und damit in Abhängigkeit eines jeweiligen Fahrwiderstandes aus unterschiedlichen Gängen heraus vollzogen werden kann.
  • Im Unterschied hierzu wird bei dem Verfahren der WO 2008/052872 A1 keine Interpolation zwischen Kennfeldern durchgeführt, in welchen einzustellende Soll-Drehzahlen in Abhängigkeit von Fahrpedalstellungen und schaltbaren Gängen eines Getriebes aufgetragen sind. In der Folge ist eine Anpassbarkeit des Anfahrvorganges an unterschiedliche Betriebszustände, wie beispielsweise unterschiedliche, beim Anfahren geschaltete Gänge, begrenzt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die einzustellende Soll-Drehzahl zusätzlich entsprechend einem erfassten Fahrwiderstand modifiziert. Hierdurch kann auch weiteren und außerplanmäßig auftretenden Anfahrbedingungen Rechnung getragen werden, wie beispielsweise extrem starken Fahrbahnsteigungen. Im Sinne der Erfindung kann ein derartiger Fahrwiderstand beispielsweise durch einen, in dem Getriebe vorgesehenen Neigungssensor oder auch auf rechnerische Art ermittelt werden. In Weiterbildung dieser Ausführungsform wird ein von dem erfassten Fahrwiderstand abhängiger Offset-Wert auf die einzustellende Soll-Drehzahl aufaddiert. Besonders bevorzugt werden dabei sämtliche in den Kennfeldern hinterlegten Soll-Drehzahlen entsprechend vergrößert bzw. bei starken Fahrbahngefällen auch ggf. verringert, so dass dem jeweiligen, besonders auftretenden Fahrwiderstand direkt bei sämtlichen Fahrpedalstellungen und denkbaren, schaltbaren Gängen Rechnung getragen werden kann.
  • Entsprechend dem zu Anspruch 1 alternativen oder auch ergänzenden, nebengeordneten Anspruch 4 wird bei einem Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs für den Anfahrvorgang eine Schließposition einer Anfahrkupplung vorgegeben, wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck mit einbezogen wird. Im Sinne der Erfindung wird dabei durch ein Getriebesteuergerät eines Getriebes des Kraftfahrzeugs eine Einstellung einer Position der Kupplung und damit eines bestimmten Kupplungsweges vorgenommen, wodurch ein bestimmter Schließgrad und in der Folge ein zugehöriges Kupplungsmoment der Anfahrkupplung definiert wird. Insbesondere handelt es sich bei der Anfahrkupplung dabei um eine automatisiert steuerbare Reibungskupplung, welche über einen elektrohydraulischen oder elektromechanischen Aktuator geöffnet werden kann. Mit diesem Aktuator steht dann das Getriebesteuergerät in Verbindung.
  • Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 4 umfasst die Erfindung die technische Lehre, dass eine einzustellende Schließgeschwindigkeit zum Überführen der Anfahrkupplung in die Schließposition durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen barometrischen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt wird, in welchen jeweils eine Schließgeschwindigkeit in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und eines Fahrwiderstands aufgetragen ist. Mit anderen Worten wird also dadurch auf einen einzustellenden Wert für die Schließgeschwindigkeit der Anfahrkupplung geschlossen, indem zunächst in zwei, unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern anhand einer jeweiligen Fahrpedalstellung und eines aktuellen Fahrwiderstands je ein Wert für die Schließgeschwindigkeit ermittelt und anschließend zwischen diesen beiden Werten interpoliert wird.
  • Hierdurch kann eine Schließgeschwindigkeit der Anfahrkupplung in Abhängigkeit des jeweils vorherrschenden Umgebungsluftdrucks eingestellt werden. Denn eine Wahl einer pauschalen, für einen hohen barometrischen Umgebungsluftdrucks geeigneten Schließgeschwindigkeit würde bei einem geringen barometrischen Umgebungsluftdruck dazu führen, dass die Kupplung zu schnell geschlossen und damit die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs zu stark gedrückt und ggf. sogar abgewürgt wird. Im umgekehrten Fall würde hingegen ein Schließen der Kupplung zu langsam vollzogen werden, so dass der Anfahrvorgang einer verhältnismäßig langen Zeit bedarf und zudem die Belastung der Anfahrkupplung aufgrund eines längeren Schlupfbetriebs deutlich erhöht ist. Durch die Anpassung an den tatsächlich vorherrschenden Umgebungsluftdruck kann die Kupplungsschließgeschwindigkeit nun optimal angepasst werden.
  • Im Unterschied zu der technischen Lehre des nebengeordneten Anspruchs 4 erfolgt im Falle der WO 2008/052872 A1 keine Ermittlung einer Kupplungsschließgeschwindigkeit in Abhängigkeit des aktuell erfassten barometrischen Umgebungsluftdrucks. Stattdessen wird bei der WO 2008/052872 A1 lediglich ein maximal einzuleitendes Kupplungsmoment begrenzt. Hierdurch kann zwar verhindert werden, dass ein höheres als durch die Antriebsmaschine aufzubringendes Moment an der Kupplung abgefordert wird, eine Anpassung des Schließvorgangs der Kupplung an den jeweils aktuell erfassten barometrischen Umgebungsluftdruck ist hierbei aber nicht möglich.
  • Als Kennfelder sind dabei sowohl im Falle von Anspruch 1 als auch im Falle von Anspruch 4 jeweils zumindest ein Kennfeld für einen niedrigsten zu erwartenden Umgebungsluftdruck und ein Kennfeld für einen höchsten zu erwartenden Umgebungsluftdruck zu hinterlegen. Es können aber darüber hinaus auch weitere Kennfelder vorgesehen sein, welche jeweils zwischenliegenden Umgebungsluftdrücken zugeordnet sind. Zudem können die minimal und maximal möglichen Grenzen des barometrischen Umgebungsluftdrucks appliziert werden. Im Sinne der Erfindung ist unter einer „Interpolation” die Generierung einer stetigen Funktion zwischen den jeweiligen diskreten Werten der beiden Kennfelder zu verstehen. Dabei umfasst dies zudem, dass genau der der jeweiligen Fahrpedalstellung und dem jeweils gewählten Gang entsprechende Wert für die Soll-Drehzahl eines Kennfeldes gewählt wird, wenn der aktuell erfasste barometrische Umgebungsluftdruck gleich dem diesem Kennfeld zugeordneten Umgebungsluftdruck ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zwischen einem Kennfeld für einen Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe und einem Kennfeld für einen Umgebungsluftdruck interpoliert. Hierdurch kann eine Ermittlung der jeweiligen Werte bei jeglichen denkbaren Luftdruckbedingungen durchgeführt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird bei einem Ausfall der Erfassung des barometrischen Umgebungsluftdrucks das dem niedrigsten Luftdruck zugeordnete Kennfeld zur Ermittlung der einzustellenden Soll-Drehzahl bzw. der einzustellenden Schließgeschwindigkeit herangezogen. Dies hat den Vorteil, dass in der Folge die ansonsten durch Interpolation zu ermittelnden Werte entsprechend dem ungünstigsten Fall gewählt werden und damit auf jeden Fall ein Anfahren gewährleistet wird.
  • Besonders bevorzugt sind im Sinne der Erfindung beide Ausgestaltungen der nebengeordneten Ansprüche gemeinsam verwirklicht, so dass die Vorgabe der einzustellenden Soll-Drehzahl und eine Vorgabe der einzustellenden Schließgeschwindigkeit der Anfahrkupplung parallel zueinander vorgenommen werden. In der Folge kann damit besonders zuverlässig ein Anfahrvorgang des jeweiligen Kraftfahrzeuges realisiert werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Steuersystem eines Kraftfahrzeugs ein Getriebesteuergerät eines Getriebes und ein Motorsteuergerät einer Antriebsmaschine, die untereinander vernetzt sind, wobei das Getriebesteuergerät mit Werten eines aktuellen erfassten barometrischen Umgebungsluftdrucks versorgbar ist und eine Steuerung eines Anfahrvorgangs entsprechend einem der vorgenannten Verfahren vornimmt. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen. Des Weiteren ist das Getriebe dieses Kraftfahrzeuges bevorzugt als automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt, welches antriebsseitig über eine automatisiert schaltbare Reibungskupplung mit einer Abtriebsseite der Antriebsmaschine gekoppelt werden kann, wobei es sich bei der Antriebsmaschine bevorzugt um eine Brennkraftmaschine handelt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Nutzfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Steuersystem;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Anfahrvorgangs entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3 ein Diagramm, in welchem ein Kupplungsweg, eine Motordrehzahl und eine Getriebeeingangsdrehzahl für einen Anfahrvorgang über der Zeit aufgetragen sind.
  • Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs hervor, bei welchem es sich um ein Nutzfahrzeug 1, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen, handelt. Dieses Nutzfahrzeug 1 verfügt dabei über eine Antriebsmaschine 2 in Form einer Brennkraftmaschine, welche an einem Abtrieb über eine zwischenliegende Anfahrkupplung 3 mit einer Antriebsseite 4 eines automatisierten Schaltgetriebes 5 gekoppelt werden kann. Abtriebsseitig steht das automatisierte Schaltgetriebe 5 dann mit weiteren, dem Fachmann hinlänglich bekannten Komponenten 6 eines Antriebsstrangs des Nutzfahrzeuges 1 in Verbindung.
  • Das Nutzfahrzeug 1 umfasst des Weiteren ein Steuersystem 7, in welchem eine Vielzahl unterschiedlicher Steuergeräte über ein Datenbussystem 8 miteinander in Verbindung stehen. Unter anderem sind in dem Datenbussystem 8 ein Getriebesteuergerät 9 und ein Motorsteuergerät 10 vorgesehen, von welchen das Motorsteuergerät 10 eine Regelung der Antriebsmaschine 2 und das Getriebesteuergerät 9 eine Regelung des automatisierten Schaltgetriebes 5, sowie – unter Umständen mittelbar über ein weiteres Steuergerät – auch der Anfahrkupplung 3 vornimmt. Über das Datenbussystem 8 werden die beiden Steuergeräte 9 und 10 mit den für sie relevanten Daten versorgt. Unter anderem wird hierbei die aktuelle Stellung eines Fahrpedals 11, sowie ein aktueller barometrischer Umgebungsluftdruck 12 über entsprechende Sensoren ermittelt und über das Datenbussystem 8 zugeführt.
  • Die Steuerung eines Anfahrvorgangs des Nutzfahrzeugs 1 wird dabei durch das Getriebesteuergerät 9 vorgenommen, wobei dieses zu diesem Zweck auch anleitend auf das Motorsteuergerät 10 zugreift. Eine Steuerung eines Anfahrvorgangs wird dabei motordrehzahlbasiert vorgenommen, indem eine einzustellende Soll-Drehzahl neinz_Soll* der Antriebsmaschine 2 entsprechend einer Stellung des Fahrpedals 11 vorgegeben wird. Zu diesem Zweck sind in dem Getriebesteuergerät 9 Kennfelder für eine Soll-Drehzahl nSoll hinterlegt, in welchen jeweils die Soll-Drehzahl nSoll in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und eines jeweils im Getriebe 5 zum Anfahren geschalteten Gangs aufgetragen ist. Entsprechend dieser Kennfelder gibt das Getriebesteuergerät 9 über das Motorsteuergerät 10 die geeignete, seitens der Antriebsmaschine 2 einzustellende Soll-Drehzahl neinz_Soll* vor.
  • Parallel dazu steuert das Getriebesteuergerät 9 zudem ein Schließen der Anfahrkupplung 3, wobei das Getriebesteuergerät 9 zu diesem Zweck auf einen – vorliegend nicht weiter dargestellten – elektrohydraulischen oder auch elektromechanischen Aktor der Anfahrkupplung 3 zugreifen kann. Hierbei werden Schließpositionen der Anfahrkupplung 3 und damit entsprechende Kupplungsmomente vorgegeben, wobei die Getriebesteuerung 9 dabei über das Motorsteuergerät 10 eine Ist-Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 überwacht und in Relation zu der einzustellenden Soll-Drehzahl neinz_Soll* stellt. Wird hierbei erkannt, dass die tatsächliche Ist-Drehzahl nIst unter die einzustellende Soll-Drehzahl neinz_Soll* fällt, so kann hieraus eine zu hohe Belastung der Antriebsmaschine 2 im Rahmen des Anfahrvorganges erkannt werden, woraufhin die Anfahrkupplung 3 zur Entlastung der Antriebsmaschine 2 wieder entsprechend geöffnet wird.
  • Ein über die Antriebsmaschine 2 darstellbares Anfahrmoment ist jedoch abhängig von der geodätischen Höhe, in welcher das Nutzfahrzeug 1 den jeweiligen Anfahrvorgang zu vollziehen hat, da sich mit der Höhe auch der barometrische Umgebungsluftdruck ändert. Diese Änderung des Umgebungsluftdrucks hätten bei einer vom Umgebungsluftdruck unabhängigen Steuerung des Anfahrvorganges zur Folge, dass in großen Höhen aufgrund einer zu niedrig gewählten, einzustellenden Soll-Drehzahl und einer ungeeigneten Regelung der Anfahrkupplung 3 ein zu starkes Drücken der Antriebsmaschine 2 stattfinden könnte, da diese bei der eingestellten Drehzahl kein ausreichendes Drehmoment liefern kann. Im umgekehrten Fall würde bei einer Verwendung einer pauschalen, für eine große Höhe geeigneten Einstellung der Soll-Drehzahl und einer entsprechenden Regelung der Anfahrkupplung 3 ein Anfahrvorgang zu langsam und bei einer verhältnismäßig hoch drehenden Antriebsmaschine 2 vollzogen werden. Dies wäre entsprechend unkomfortabel.
  • Aus diesem Grunde ist das Steuersystem 7 des Nutzfahrzeuges 1 in der Lage, bei der Steuerung eines Anfahrvorganges den jeweils aktuellen barometrischen Umgebungsluftdruck 12 zu berücksichtigen. Der Ablauf eines derartigen Anfahrvorganges soll nun unter Zuhilfenahme des Ablaufdiagramms in 2 näher beschrieben werden: Der Beginn eines Anfahrvorgangs wird nach einem Halten des Nutzfahrzeuges 1 in einem ersten Schritt S1 anhand einer Betätigung des Fahrpedals 11 durch den jeweiligen Fahrzeugführer erkannt. Die jeweilige Fahrpedalstellung bekommt das Getriebesteuergerät 9 dabei entsprechend über das Datenbussystem 8 mitgeteilt und erkennt daher den Fahrerwunsch, nun einen Anfahrvorgang des Nutzfahrzeugs 1 einzuleiten. In einem Schritt S2, welcher dabei aber auch gleichzeitig oder auch dem Schritt S1 vorgeschaltet stattfinden kann, wird das Getriebesteuergerät 9 zudem über den aktuellen, barometrischen Umgebungsluftdruck 12 informiert.
  • Im Folgenden nimmt das Getriebesteuergerät 9 dann parallel zueinander eine Regelung 13 der Antriebsmaschine 2 und eine Regelung 14 der Anfahrkupplung 3 vor, wobei das Getriebesteuergerät 9 im zweitgenannten Fall hierzu anleitend über das Datenbussystem 8 auf das Motorsteuergerät 10 zugreift. Des Weiteren wird ebenfalls parallel dazu – vorliegend nicht weiter dargestellt – auch eine Schaltung eines jeweils geeigneten Gangs in dem automatisierten Schaltgetriebe 5 durch das Getriebesteuergerät 9 vorgenommen.
  • Im Rahmen der Regelung 13 wird zunächst in einem Schritt S3 ein aktueller Fahrwiderstand FW ermittelt, indem über einen Neigungssensor 15 des automatisierten Schaltgetriebes 5 auf eine Fahrbahnsteigung geschlossen wird. Im Anschluss daran werden in einem Schritt S4 anhand zweier Kennfelder einzustellende Soll-Drehzahlen neinz_Soll1 und neinz_Soll2 ermittelt, wobei die beiden in 2 stark schematisch angedeuteten Kennfelder dabei unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken in Form eines Luftdrucks auf Meereshöhe und eines Luftdrucks auf großer Höhe zugeordnet sind. In jedem Kennfeld ist dabei eine Soll-Drehzahl nsoll in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und eines Ganges des Schaltgetriebes 5 aufgetragen. Im Schritt S4 wird dabei für die dem Getriebesteuergerät 9 aktuell mitgeteilte Stellung des Fahrpedals 11 und dem für den Anfahrvorgang im Getriebe 5 aktuell geschalteten Gang der jeweils zugehörige Wert der Soll-Drehzahl neinz_Soll1 bzw. neinz_Soll2 ausgelesen.
  • In einem auf den Schritt S4 folgenden Schritt S5 wird entsprechend dem tatsächlich vorherrschenden barometrischen Umgebungsluftdruck durch Interpolation ein geeigneter Wert der einzustellenden Soll-Drehzahl neinz_Soll zugeordnet, indem der jeweils tatsächlich vorherrschende Umgebungsluftdruck 12 in Relation zu dem hinterlegten Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe und dem hinterlegten Umgebungsluftdruck auf großer Höhe gesetzt wird. Darauffolgend wird dann in einem Schritt S6 überprüft, ob der in Schritt S3 erfasste Fahrwiderstand FW eine vordefinierte Grenze FWG übersteigt. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt S7 auf die ermittelte Soll-Drehzahl neinz_Soll ein Offset-Wert x aufaddiert und der Wert neinz_Soll* gebildet, ansonsten der Wert neinz_Soll* dem Wert neinz_Soll gleichgesetzt.
  • In einem weiteren Schritt S8 wird die jeweilige Soll-Drehzahl neinz_Soll* dann über das Motorsteuergerät 10 für die Antriebsmaschine 2 vorgegeben. Während des Anfahrvorgangs überwacht das Getriebesteuergerät 9 in der Folge dann in einem Schritt S9 bis zum Abschluss des Anfahrvorganges, ob eine tatsächliche Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 von der vorgegebenen Soll-Drehzahl neinz_Soll* abweicht um ggf., wie vorstehend beschrieben, eine Entlastung der Antriebsmaschine 2 herbeiführen zu können.
  • Parallel dazu wird im Rahmen der Regelung 14 in einem Schritt S10 zunächst eine Ermittlung zweier Werte für einzustellende Schließgeschwindigkeiten veinz_Kpl1 und Veinz_Kpl2 der Anfahrkupplung 3 anhand von für eine Schließgeschwindigkeit in der Getriebesteuerung 9 hinterlegten Kennfeldern durchgeführt. In jedem der in 2 ebenfalls stark schematisch angedeuteten Kennfeldern ist eine Schließgeschwindigkeit vKpl der Anfahrkupplung 3 in Abhängigkeit einer Stellung des Fahrpedals 11 und eines erfassten Fahrwiderstands für je einen barometrischen Umgebungsluftdruck aufgetragen. Auch diese Kennfelder sind dabei einerseits für einen Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe und andererseits für einen Umgebungsluftdruck auf großer Höhe erstellt. Anhand der jeweils aktuellen Fahrpedalstellung und dem aktuell erfassten Fahrwiderstand FW werden dann die beiden zugehörigen Werte für die Schließgeschwindigkeit veinz_Kpl1 und veinz_Kpl2 im Rahmen des Schritts S10 aus den Kennfeldern ausgelesen. Der aktuelle Fahrwiderstand FW wird dabei, wie schon vorstehend beschrieben, mit Hilfe des Neigungssensors 15 des Schaltgetriebes 5 erfasst, welcher in 1 schematisch angedeutet ist.
  • In einem auf den Schritt S10 folgenden Schritt S11 wird dann entsprechend dem tatsächlich erfassten barometrischen Umgebungsluftdruck 12 durch Interpolation zwischen den Werten veinz_Kpl1 und Veinz_Kpl2 ein zugehöriger Wert der einzustellenden Schließgeschwindigkeit veinz_Kpl ermittelt. Das Getriebesteuergerät 9 gibt diesen ermittelten Wert in einem folgenden Schritt S12 bei der Regelung der Anfahrkupplung 3 vor, so dass die Anfahrkupplung 3 mit dieser Geschwindigkeit in die jeweils einzustellende Schließposition überführt wird. Schließlich wird in einem Schritt S13 ein Öffnen der Anfahrkupplung 3 eingeleitet, wenn in dem parallel ablaufenden Schritt S8 ein Abfall der Ist-Drehzahl nIst unter den vorgegebenen Wert der Soll-Drehzahl neinz_Soll erkannt wird.
  • Sollte im Vorfeld vor Beginn des Anfahrvorgangs die Erfassung des aktuellen barometrischen Umgebungsluftdrucks nicht möglich sein, weil beispielsweise der entsprechende Sensor eine Fehlfunktion hat, so wird die einzustellende Soll-Drehzahl neinz_Soll dem Wert der einzustellenden Soll-Drehzahl neinz_Soll2 für die große Höhe und die veinz_Kpl dem Wert der Schließgeschwindigkeit veinz_Kpl2 für die große Höhe in Schritt S5 bzw. S11 pauschal gleichgesetzt, um auf alle Fälle ein Anfahren zu ermöglichen.
  • Schließlich ist in 3 ein Diagramm für einen beispielhaften Anfahrvorgang des Nutzfahrzeugs 1 in großer geodätischer Höhe dargestellt, wobei in diesem Diagramm Verläufe eines Kupplungswegs sKpl, der Ist-Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 und einer Ist-Drehzahl nGet der Antriebsseite 4 des Schaltgetriebes 5 über der Zeit t aufgetragen sind. Hierbei sind bei dem Kupplungsweg sKpl und der Ist-Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 jeweils eine durchgezogene Linie vorgesehen, welche den Anfahrvorgang bei fehlender Berücksichtigung des Umgebungsluftdrucks und Verwendung von Daten für einen Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe zeigen. Die gestrichelten Linien des Kupplungsweges sKpl und der Ist-Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 illustrieren hingegen eine Steuerung des Anfahrvorganges entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem durch Interpolation entsprechende für den aktuellen Umgebungsluftdruck geeignete Werte Verwendung finden.
  • Vor Beginn des Anfahrvorgangs, welcher dabei durch die vertikale gestrichelte Linie angedeutet ist, ist die Anfahrkupplung 3 vollständig geöffnet und die Ist-Drehzahl nIst der Antriebsmaschine 2 entspricht der Motorleerlaufdrehzahl. Wird nun das Fahrpedal 11 des Nutzfahrzeuges 1 durch den Fahrzeugführer betätigt, so nimmt die Getriebesteuerung 9, wie vorstehend beschrieben, die Regelungen 13 und 14 der Anfahrkupplung 3 und der Antriebsmaschine 2 vor. Im Vergleich zu Werten für einen Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe wird dabei hinsichtlich der Anfahrkupplung 3 eine niedrigere Schließgeschwindigkeit vorgegeben, wie anhand der langsameren Änderung des Kupplungsweges sKpl zu erkennen ist. Des Weiteren wird auch eine höhere Soll-Drehzahl nSoll vorgegeben, wodurch im Vergleich zu der durchgezogenen Linie verhindert wird, dass die Ist-Drehzahl nIst durch zu hohe Belastung der Antriebsmaschine 2 zu stark abfällt und unter Umständen sogar unter die Motorleerlaufdrehzahl gedrückt wird. Wie anhand der gestrichelten Linie der Ist-Drehzahl nIst und auch der Getriebeeingangsdrehzahl nGet ersichtlich ist, wird zudem ein nahezu tangentialer Übergang der beiden Linien ineinander dargestellt, was einem besonders komfortablen Anfahren entspricht.
  • Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Anfahrvorgangs ist es möglich, ein Anfahren auch bei unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken zuverlässig zu gestalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Nutzfahrzeug
    2
    Antriebsmaschine
    3
    Anfahrkupplung
    4
    Antriebsseite
    5
    Automatisiertes Schaltgetriebe
    6
    Komponenten
    7
    Steuersystem
    8
    Datenbussystem
    9
    Getriebesteuergerät
    10
    Motorsteuergerät
    11
    Fahrpedal
    12
    Barometrischer Umgebungsluftdruck
    13
    Regelung
    14
    Regelung
    15
    Neigungssensor
    nSoll
    Soll-Drehzahl Antriebsmaschine
    neinz_Soll*
    Wert einzustellende Soll-Drehzahl Antriebsmaschine
    neinz_Soll
    Wert einzustellende Soll-Drehzahl Antriebsmaschine
    nIst
    Ist-Drehzahl Antriebsmaschine
    neinz_Soll1
    Wert einzustellende Soll-Drehzahl Antriebsmaschine
    neinz_Soll2
    Wert einzustellende Soll-Drehzahl Antriebsmaschine
    x
    Offset-Wert
    FW
    Fahrwiderstand
    FWG
    Grenze Fahrwiderstand
    vKpl
    Schließgeschwindigkeit Anfahrkupplung
    veinz_Kpl
    Wert einzustellende Schließgeschwindigkeit Anfahrkupplung
    veinz_Kpl1
    Wert einzustellende Schließgeschwindigkeit Anfahrkupplung
    veinz_Kpl2
    Wert einzustellende Schließgeschwindigkeit Anfahrkupplung
    sKpl
    Kupplungsweg
    nGet
    Ist-Drehzahl Antriebsseite Getriebe
    t
    Zeit
    S1 bis S13
    Einzelschritte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2008/052872 A1 [0004, 0011, 0016, 0016]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (1), wobei für den Anfahrvorgang eine einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) einer Antriebsmaschine (2) des Kraftfahrzeuges vorgegeben wird, und wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck (12) mit einbezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt wird, in welchen jeweils eine Soll-Drehzahl (nSoll) der Antriebsmaschine (2) in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und einem jeweiligen Gang eines Getriebes (5) des Kraftfahrzeugs aufgetragen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) zusätzlich entsprechend einem erfassten Fahrwiderstand (FW) modifiziert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem erfassten Fahrwiderstand (FW) abhängiger Offset-Wert (x) auf eine ansonsten einzustellende Soll-Drehzahl (neinz_Soll) aufaddiert wird.
  4. Verfahren zum Steuern eines Anfahrvorgangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (1), wobei für den Anfahrvorgang eine Schließposition einer Anfahrkupplung (3) vorgegeben wird, und wobei bei dieser Vorgabe ein aktuell erfasster barometrischer Umgebungsluftdruck (12) mit einbezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzustellende Schließgeschwindigkeit (veinz_Kpl) zum Überführen der Anfahrkupplung (3) in die Schließposition durch Interpolation zwischen zwei, unterschiedlichen barometrischen Umgebungsluftdrücken zugeordneten Kennfeldern ermittelt wird, in welchen jeweils eine Schließgeschwindigkeit (vKpl) der Anfahrkupplung (3) in Abhängigkeit einer Fahrpedalstellung und eines Fahrwiderstandes (FW) aufgetragen ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Kennfeld für einen Umgebungsluftdruck auf Meereshöhe und einem Kennfeld für einen Umgebungsluftdruck auf großer Höhe interpoliert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der Erfassung des barometrischen Umgebungsluftdrucks das dem niedrigsten Luftdruck zugeordnete Kennfeld zur Ermittlung der einzustellenden Soll-Drehzahl bzw. der einzustellenden Schließgeschwindigkeit herangezogen wird.
  7. Verfahren nach mehreren der vorhergehenden Ansprüche, jedenfalls aber nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe der einzustellenden Soll-Drehzahl (neinz_Soll*) und eine Vorgabe der einzustellenden Schließgeschwindigkeit (veinz_Kpl) parallel zueinander vorgenommen werden.
  8. Steuersystem (7) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (1), umfassend ein Getriebesteuergerät (9) eines Getriebes (5) und ein Motorsteuergerät (10) einer Antriebsmaschine (2), die untereinander vernetzt sind, wobei das Getriebesteuergerät (9) mit Daten über einen barometrischen Umgebungsluftdruck (12) versorgbar ist und einen Anfahrvorgang entsprechend einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 steuert.
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