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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung über eine Brennkraftmaschine, die über eine Schaltkupplung mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar ist, und eine elektrische Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine verfügt, wobei die während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs bei geöffneter Schaltkupplung im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine durch zumindest teilweises Schließen der Schaltkupplung mit einem bestimmten, an der Schaltkupplung eingestellten Kupplungsmoment zum Starten angeschleppt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine, mittels welcher das Drehmoment entweder allein oder in Zusammenwirkung mit wenigstens einem weiteren Antriebsaggregat erzeugt wird. Die Brennkraftmaschine kann mit dem wenigstens einen Rad des Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einer Radachse des Kraftfahrzeugs, an welcher das Rad vorliegt, wirkverbunden werden. Hierzu dient die Schaltkupplung, die in der Wirkverbindung vorliegt.
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Unter der Schaltkupplung wird ein beliebiges Element verstanden, das in wenigstens zwei Schaltzuständen vorliegen kann, wobei in einem der Schaltzustände die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad vorliegt, während in einem anderen der Schaltzustände die Wirkverbindung unterbrochen ist. Allgemein ausgedrückt ist die Schaltkupplung also eine lösbare Kupplung, insbesondere eine lösbare kraftschlüssige Kupplung. Beispielsweise ist die Schaltkupplung ein Anfahrelement, bevorzugt eine Anfahrkupplung, ein Drehmomentwandler, insbesondere ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, oder dergleichen.
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Ist die Schaltkupplung geöffnet, so ist die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad unterbrochen. Bei wenigstens teilweise geschlossener Schaltkupplung wird dagegen das Drehmoment von der Brennkraftmaschine an das Rad übertragen. Bei vollständig geschlossener Schaltkupplung ist die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad vorzugsweise starr oder zumindest nahezu starr. Bei vollständig geschlossener Schaltkupplung tritt also idealerweise kein Kupplungsschlupf der Schaltkupplung auf.
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Zum Starten der Brennkraftmaschine ist es notwendig, diese zunächst auf eine bestimmte Startdrehzahl zu schleppen. Zu diesem Zweck ist die elektrische Maschine vorgesehen, welche beispielsweise als Starter oder als Startergenerator ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann permanent mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden sein, insbesondere über einen Freilauf, sodass zwar ein dem Starten der Brennkraftmaschine dienendes Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die Brennkraftmaschine übertragen wird, umgekehrt die laufende Brennkraftmaschine jedoch die elektrische Maschine nicht mitschleppt.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2012 022 460 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Bordnetz und einem Verbrennungsmotor, wobei ein kritischer Zustand des elektrischen Bordnetzes bei abgestelltem Verbrennungsmotor und sich bewegendem Fahrzeug erkannt wird und bei erkanntem kritischem Zustand der Verbrennungsmotor automatisch mittels kinetischer Energie des Fahrzeugs gestartet wird.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 10 2011 018 887 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe und einer zwischen diesen wirksamen, automatisierten Reibungskupplung, einem Steuergerät zur Bestimmung und Regelung eines über die Reibungskupplung zu übertragenden Kupplungsmoments und eines anhand von Raddrehzahlen ermittelten Radschlupfs von angetriebenen Rädern gegenüber der Fahrbahn. Um eine schnelle Reaktion auf erhöhten Radschlupf zu ermöglichen und bei geringen Geschwindigkeiten den Radschlupf begrenzen zu können, wird während einer Anfahrt des Kraftfahrzeugs das Kupplungsmoment abhängig von einem vorgegebenen Grenzwert des Radschlupfs eingestellt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein effizientes und kraftstoffsparendes Betreiben der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Kupplungsmoment aus mindestens einem Radschlupfvorgabewert ermittelt wird, der in Abhängigkeit von wenigstens einer Kraftfahrzeugzustandsgröße aus mehreren hinterlegten Radschlupfvorgabewerten ausgewählt und/oder aus der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle ermittelt wird.
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In dem Segelbetrieb ist die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von Null verschieden, beispielsweise aufgrund eines Schwerkrafteinflusses auf das Kraftfahrzeug, welcher einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs bewirkt. Weil in dem genannten Beispielfall der Vortrieb des Kraftfahrzeugs durch den Schwerkrafteinfluss bereitgestellt wird, kann es sinnvoll sein, die Brennkraftmaschine zu deaktivieren, sodass diese nachfolgend im Stillstand vorliegt, also eine Drehzahl von Null aufweist. Entsprechend wird kein Kraftstoff zur Aufrechterhaltung der Drehbewegung der Brennkraftmaschine im Leerlauf benötigt, sodass der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs kraftstoffsparend beziehungsweise energieeffizient durchgeführt werden kann.
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Während des Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs steht die Brennkraftmaschine also vorzugsweise still, während gleichzeitig die Schaltkupplung geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet ist. Die Schaltkupplung ist demnach derart eingestellt, dass während des Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine nicht von dem sich drehenden Rad des Kraftfahrzeugs mitgeschleppt wird.
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Soll aus dem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs gewechselt werden, in welchem die Brennkraftmaschine läuft, also eine Drehzahl aufweist, welche zumindest einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, so muss die während des Segelbetriebs im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine zunächst gestartet werden. Dies ist während eins Umschaltens aus dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb vorgesehen. Das Starten der Brennkraftmaschine kann beispielsweise mithilfe der elektrischen Maschine vorgenommen werden. Hierzu muss jedoch Energie aufgewandt werden, welche beispielsweise einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs entnommen wird.
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Um dies zu vermeiden und insoweit das Starten der Brennkraftmaschine energieeffizient durchzuführen, soll die Schaltkupplung zwischen dem Rad des Kraftfahrzeugs und der Brennkraftmaschine zumindest teilweise geschlossen werden, sodass über die Schaltkupplung das eingestellte Kupplungsmoment an der Brennkraftmaschine anliegt. Bei einer derartigen Vorgehensweise wird die elektrische Maschine nicht benötigt um die Brennkraftmaschine zu starten. Um die Brennkraftmaschine aus dem Stillstand anzuschleppen, ist zumindest ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Schleppmoment auf diese aufzubringen. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn das an der Schaltkupplung eingestellte Kupplungsmoment zumindest dem Schleppmoment entspricht oder größer ist.
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Weil durch das Schließen der Schaltkupplung einerseits zwar das Kupplungsmoment an der Brennkraftmaschine anliegt, andererseits jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen ebenso an dem Rad des Kraftfahrzeugs, kann es zu einer ungewollten Beeinflussung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs kommen, insbesondere falls sich das Rad auf einem Untergrund mit niedrigem Reibwert befindet und/oder eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs vorliegt. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, das Kupplungsmoment variabel auszuwählen, also nicht fest gleich dem Schleppmoment zu setzen oder die Schaltkupplung über dieses hinaus oder sogar vollständig zu schließen.
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Vielmehr soll das Kupplungsmoment aus dem Radschlupfvorgabewert ermittelt werden. Der Radschlupfvorgabewert entspricht einem maximal zulässigen Radschlupf, welcher in Abhängigkeit von der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße erreicht werden darf. Beispielsweise ist der Radschlupfvorgabewert bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs kleiner als bei einer Geradeausfahrt. Zunächst wird die Kraftfahrzeugzustandsgröße ermittelt, welche vorzugsweise einen momentanen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beschreibt. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Radschlupf oder einer äquivalenten Größe die Rede ist, also zum Beispiel der Radschlupfvorgabewert, ein Radschlupfistwert und/oder ein Radschlupf eines oder mehrerer Räder erwähnt werden, so ist beispielsweise der tatsächliche Wert oder bevorzugt der vorzeichenbereinigte Wert, also der Absolutwert, gemeint.
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Anhand der Kraftfahrzeugzustandsgröße wird der Radschlupfvorgabewert aus einer Vielzahl von Radschlupfvorgabewerten ausgewählt. Alternativ kann selbstverständlich der Radschlupfvorgabewert direkt aus der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße ermittelt werden. Dies kann mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle erfolgen. Anschließend wird das Kupplungsmoment anhand des ausgewählten Radschlupfvorgabewerts ermittelt. Auch dies kann mithilfe einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle erfolgen. Beispielsweise ist das Kupplungsmoment proportional zu dem Radschlupfvorgabewert. Das aus dem Radschlupfvorgabewert ermittelte Kupplungsmoment ist derart ausgelegt, dass unter üblichen Randbedingungen beziehungsweise Umgebungsbedingungen der tatsächlich an dem Rad des Kraftfahrzeugs auftretende Radschlupfistwert kleiner als der Radschlupfvorgabewert ist. Entsprechend ist es nicht notwendig einen Radschlupfistwert zur Ermittlung des Kupplungsmoments heranzuziehen. Dies kann jedoch selbstverständlich optional vorgesehen sein.
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Nach dem Ermitteln des Kupplungsmoments aus dem Radschlupfvorgabewert wird das Kupplungsmoment an der Schaltkupplung eingestellt, sodass Drehmoment von dem Rad des Kraftfahrzeugs an der Brennkraftmaschine anliegt. Vorzugsweise wird das Kupplungsmoment lediglich dann an der Schaltkupplung eingestellt, wenn es ausreichend ist, um die Brennkraftmaschine zu starten, also zumindest dem Schleppmoment der Brennkraftmaschine entspricht. Ist das ermittelte Kupplungsmoment kleiner als das Schleppmoment, so kann die Schaltkupplung geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet werden, sodass die Wirkverbindung zwischen dem Rad und der Brennkraftmaschine unterbrochen ist. Auf diese Art und Weise wird ein Kupplungsschleifen der Kupplung in einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verhindert, in welchem das Drehmoment, welches der Brennkraftmaschine von dem Rad über die Schaltkupplung bereitgestellt werden kann, ohnehin nicht ausreicht, um die Brennkraftmaschine zu starten.
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Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben der Antriebseinrichtung hat den Vorteil, dass in den meisten Fällen ein energieeffizientes Starten der Brennkraftmaschine erfolgen kann, eine Reduzierung der Fahrsicherheit, beispielsweise durch zu hohen Schlupf an dem mindestens einen Rad, also nur einem Rad oder mehreren Rädern, jedoch zuverlässig vermieden wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei der Ermittlung des Kupplungsmoments zusätzlich ein Radschlupfistwert berücksichtigt wird, der aus dem gemessenen und/oder geschätzten Radschlupf des wenigstens einen Rads des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der Radschlupfistwert entspricht zumindest näherungsweise dem tatsächlich vorliegenden Radschlupf an dem Rad des Kraftfahrzeugs. Die Ermittlung des Radschlupfistwerts kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise wird er gemessen. Alternativ ist jedoch auch ein Berechnen und/oder Abschätzen des Radschlupfs möglich.
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Der Radschlupfistwert soll zusätzlich zu dem Radschlupfvorgabewert in die Ermittlung des Kupplungsmoments einfließen. Das Kupplungsmoment liegt insoweit als Funktion von wenigstens dem Radschlupfvorgabewert und dem Radschlupfistwert vor. Auf diese Art und Weise kann eine besonders zuverlässige Begrenzung des Kupplungsmoments auf einen Wert vorgenommen werden, bei welchem die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs in jeder Situation aufrechterhalten wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Radschlupfvorgabewert ein Absolutwert, ein Relativwert bezüglich eines Ausgangswerts oder ein Differentialwert verwendet wird. Der Radschlupfvorgabewert ist ein (theoretischer) Grenzwert für einen Radschlupfistwert. Er kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise definiert sein. Beispielsweise wird mithilfe des Radschlupfvorgabewerts der Radschlupfistwert auf den Absolutwert begrenzt.
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Selbstverständlich kann mithilfe des Radschlupfvorgabewerts auch eine Begrenzung des Radschlupfistwerts bezüglich des Ausgangswerts vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann der Radschlupfvorgabewert als Relativwert definiert sein, sodass das Kupplungsmoment derart bestimmt wird, dass ein Ansteigen des Radschlupfistwerts ausgehend von dem Ausgangswert über den Relativwert verhindert werden kann. Der Ausgangswert ist beispielsweise der zu Beginn des Umschaltens von dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb vorliegende Radschlupfistwert, welcher gemessen oder abgeschätzt wird.
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Der Differentialwert schließlich beschreibt die Ableitung des Radschlupfs über der Zeit, also die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Radschlupf verändert. Durch entsprechende Wahl des Radschlupfvorgabewerts kann mithin die Geschwindigkeit der Veränderung, insbesondere des Anstiegs, des Radschlupfistwerts nach oben begrenzt werden, sodass der Anstieg des Radschlupfistwerts stets kleiner ist als der Differentialwert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radschlupfistwert aus dem Radschlupf mehrerer Räder ermittelt wird, insbesondere durch gewichtete Mittelwertbildung, durch Differenzbildung, durch Aufsummierung oder durch Verhältnisbildung. Der Radschlupfistwert beschreibt also nicht lediglich den Schlupf lediglich eines Rads des Kraftfahrzeugs, sondern vielmehr den Schlupf mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mehrerer Räder einer Radachse des Kraftfahrzeugs oder auch von Rädern, die an unterschiedlichen Radachsen vorliegen. Besonders bevorzugt wird der Radschlupfistwert aus dem Radschlupf aller Räder des Kraftfahrzeugs ermittelt.
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Um den Radschlupfistwert zu bestimmen, werden zunächst Werte für den Radschlupf der Räder bestimmt, beispielsweise gemessen und/oder geschätzt. Diese Werte werden in den Radschlupfistwert überführt, beispielsweise durch Mittelwertbildung, insbesondere gewichtete Mittelwertbildung, durch Differenzbildung, durch Aufsummierung oder durch Verhältnisbildung. Selbstverständlich sind auch andere Vorgehensweisen möglich, zum Beispiel Transformation, Integration oder dergleichen.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radschlupf ermittelt wird, während über die Schaltkupplung ein von Null verschiedenes Kupplungsmoment übertragen wird. Insbesondere wenn das Schließen der Schaltkupplung während des Umschaltens von dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb durchgeführt wird, während sich das Rad beziehungsweise die Räder auf einem Untergrund mit geringem Reibwert befinden, provoziert das nunmehr an dem Rad beziehungsweise den Rädern anliegende Kupplungsmoment eine Reaktion, beispielsweise ein Rutschen des wenigstens einen Rads, also des genau einen Rads beziehungsweise der Räder, und/oder einen Drehmomentunterschied zwischen dem Rad und wenigstens einem weiteren Rad, sodass das Rad eine höhere oder eine niedrigere Drehzahl aufweist als das wenigstens eine weitere Rad. Diese Reaktion ist ohne weiteres feststellbar, sodass der Radschlupf, insbesondere der Radschlupfistwert mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann, während die Schaltkupplung wenigstens teilweise geschlossen ist, also ein Kupplungsmoment von den Rädern an die Brennkraftmaschine überträgt, welches von Null verschieden ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsmoment reduziert wird, wenn der Radschlupfistwert größer ist als der Radschlupfvorgabewert. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass durch die Wahl des Kupplungsmoments verhindert werden soll, dass der Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert überschreitet. Sollte dieser Fall eintreten, so wird das Kupplungsmoment reduziert, insbesondere soweit, dass der Radschlupfistwert den Radschlupfvorgabewert wieder unterschreitet.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Radschlupfistwert durch Anpassen des Kupplungsmoments auf den Radschlupfvorgabewert oder in Richtung des Radschlupfvorgabewerts geregelt oder gesteuert wird. Die Differenz zwischen dem Radschlupfvorgabewert und dem Radschlupfistwert dient dabei beispielsweise als Regelgröße, während das Kupplungsmoment die Stellgröße darstellt. Die Regelung des Kupplungsmoments kann grundsätzlich mithilfe eines beliebigen Reglers vorgenommen werden. Besonders bevorzugt weist der Regler wenigstens ein P-Regelglied, wenigstens ein I-Regelglied und/oder ein D-Regelglied auf.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, das Kupplungsmoment umso schneller anzupassen, je größer die Differenz zwischen dem Radschlupfvorgabewert und dem Radschlupfistwert ist. Durch das entsprechende Anpassen des Kupplungsmoments verändert sich der Radschlupfistwert, vorzugsweise in Richtung des Radschlupfvorgabewerts. Die Regelung des Kupplungsmoments wird bevorzugt vorgenommen, bis der Radschlupfistwert dem Radschlupfvorgabewert entspricht oder kleiner ist als dieser. Auch hier kann es vorgesehen sein, die Schaltkupplung vollständig zu öffnen, wenn das einzustellende Kupplungsmoment kleiner ist als das Schleppmoment der Brennkraftmaschine, weil in diesem Fall die Brennkraftmaschine ohnehin nicht gestartet werden kann.
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Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, das Schleppmoment in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine zu bestimmen. So nimmt das Schleppmoment üblicherweise mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Wurde also die Brennkraftmaschine durch das zumindest teilweise Schließen der Schaltkupplung bereits angeschleppt, also auf eine von Null verschiedene Drehzahl gebracht, so ist lediglich ein verringertes Schleppmoment notwendig, um die Brennkraftmaschine endgültig auf eine ausreichende Drehzahl, also die Startdrehzahl, zu bringen.
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Fällt also beispielsweise das Kupplungsmoment während des Startens der Brennkraftmaschine unter das Schleppmoment ab und wird infolgedessen das Starten der Brennkraftmaschine abgebrochen beziehungsweise unterbrochen, so kann während eines kurz darauf erfolgenden erneuten Startens der Brennkraftmaschine der Fall auftreten, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine noch von Null verschieden ist. In diesem Fall ist das Starten der Brennkraftmaschine bereits mit dem verringerten Schleppmoment möglich.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Kraftfahrzeugzustandsgröße eine Istgierrate des Kraftfahrzeugs, eine Sollgierrate, eine Gierratendifferenz zwischen der Istgierrate und der Sollgierrate, eine Rollgeschwindigkeit, eine Beschleunigung, insbesondere eine Längsbeschleunigung und/oder eine Querbeschleunigung, ein Lenkwinkel oder ein Anhängerkupplungszustand verwendet wird. Die Kraftfahrzeugzustandsgröße kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Bevorzugt wird jedoch der Radschlupfvorgabewert in Abhängigkeit von wenigstens einer der genannten Größen ermittelt, vorzugsweise anhand mehrerer Größen, insbesondere anhand aller Größen.
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Die Istgierrate beschreibt die momentane Drehzahl des Kraftfahrzeugs um seine Hochachse, während die Sollgierrate eine theoretisch notwendige Gierrate beschreibt, insbesondere um eine Kurvenfahrt vorzunehmen. Die Sollgierrate wird beispielsweise anhand eines Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs und/oder ähnlicher Größen ermittelt. Die Gierratendifferenz beschreibt insoweit die Abweichung zwischen der theoretisch notwendigen Sollgierrate und der tatsächlich vorliegenden Istgierrate. Normalerweise ist die Gierratendifferenz gleich Null oder zumindest nahezu gleich Null. Ist die Gierratendifferenz von Null verschieden beziehungsweise überschreitet sie einen Grenzwert, so kann darauf geschlossen werden, dass eine Instabilität des Kraftfahrzeugs vorliegt. Je größer die Gierratendifferenz ist, umso kleiner sollte insoweit der Radschlupfvorgabewert und entsprechend das Kupplungsmoment gewählt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Rollgeschwindigkeit als Kraftfahrzeugzustandsgröße verwendet werden. Diese beschreibt eine Drehbewegung des Kraftfahrzeugs um seine Längsachse. Auch hier ist es üblicherweise vorgesehen, dass der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt wird, je größer die Rollgeschwindigkeit ist. Wird die Beschleunigung als Kraftfahrzeugzustandsgröße verwendet, so ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt wird, je größer die Beschleunigung ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Beschleunigung eine Querbeschleunigung ist. Im Falle des Lenkwinkels kann der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt werden, je kleiner der Lenkwinkel ist. Der Anhängerkupplungszustand beschreibt schließlich den Zustand einer Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs, insbesondere gibt er an, ob über die Anhängerkupplung ein Anhänger an das Kraftfahrzeug angekoppelt ist. Ist dies der Fall, so wird der Radschlupfvorgabewert üblicherweise geringer gewählt als wenn kein Anhänger über die Anhängerkupplung mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist.
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Zudem können selbstverständlich zusätzlich oder alternativ weitere Kräftfahrzeugzustandsgrößen Verwendung finden, zum Beispiel ein Scheibenwischerschaltsignal, eine Temperatur, insbesondere eine Außentemperatur, das Durchführen eines Radbremstestbetriebs oder dergleichen. Es kann auch vorgesehen sein, den Radschlupfvorgabewert zuerst anhand der Kraftfahrzeugzustandsgröße zu ermitteln und anschließend in Abhängigkeit von wenigstens einer der weiteren Kraftfahrzeugzustandsgrößen anzupassen. Das Scheibenwischerschaltsignal gibt beispielsweise die Betriebsart einer Scheibenwischeranlage wieder. Weil die Außentemperatur zumindest ein Indikator für einen Straßenzustand sein kann, kann sie ebenfalls zur Ermittlung des Radschlupfvorgabewerts herangezogen werden. Beispielsweise wird der Radschlupfvorgabewert umso kleiner gewählt, je kleiner die Temperatur, insbesondere die Außentemperatur ist. Der Radbremstestbetrieb wird beispielsweise zum Ermitteln eines Reibbeiwerts des Untergrunds beziehungsweise der Straße verwendet. Dabei wird das von dem Rad auf den Untergrund übertragene Drehmoment verändert, insbesondere schlagartig, und die Reaktion ermittelt. Schließlich kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Starten der Brennkraftmaschine durch das zumindest teilweise Schließen der Schaltkupplung abgebrochen wird, insbesondere das Starten der Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine vorgenommen wird, wenn der Radschlupfistwert einen Radschlupfmaximalwert überschreitet, wobei der Radschlupfmaximalwert größer ist als der Radschlupfvorgabewert. Der Radschlupfmaximalwert kann beispielsweise konstant vorgegeben sein. Bevorzugt wird er jedoch analog zu dem Radschlupfvorgabewert in Abhängigkeit von der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße ermittelt, insbesondere aus mehreren hinterlegten Radschlupfmaximalwerten ausgewählt.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Radschlupfmaximalwert in einer festen Beziehung zu dem Radschlupfvorgabewert steht, sodass sich der Radschlupfmaximalwert aus dem Radschlupfvorgabewert multipliziert mit einem konstanten Faktor, welcher größer als eins ist, ergibt. Überschreitet der Radschlupfistwert den Radschlupfmaximalwert, so soll das Starten der Brennkraftmaschine, welches durch das Schließen der Schaltkupplung erfolgte, abgebrochen werden. Entsprechend wird in diesem Fall die Schaltkupplung geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet, sodass die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rad unterbrochen ist. Es kann nachfolgend vorgesehen sein, das Starten der Brennkraftmaschine alternativ mithilfe der elektrischen Maschine durchzuführen, um trotz des zu großen Radschlupfistwerts aus dem Segelbetrieb in den Normalbetrieb zu wechseln, in welchem die Brennkraftmaschine läuft.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einer Brennkraftmaschine, die über eine Schaltkupplung mit wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar ist, und mit einer elektrischen Maschine zum Starten der Brennkraftmaschine. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, die während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs bei geöffneter Schaltkupplung im Stillstand vorliegende Brennkraftmaschine durch zumindest teilweises Schließen der Schaltkupplung mit einem bestimmten, an der Schaltkupplung eingestellten Kupplungsmoment zum Starten anzuschleppen, wobei das Kupplungsmoment aus einem Radschlupfvorgabewert ermittelt wird, der in Abhängigkeit von wenigstens einer Kraftfahrzeugzustandsgröße aus mehreren hinterlegten Radschlupfvorgabewerten ausgewählt und/oder aus der wenigstens einen Kraftfahrzeugzustandsgröße mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle ermittelt wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verweisen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs.
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Die Figur zeigt einen Bereich eines Kraftfahrzeugs 1, insbesondere einen Bereich eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs 1. Das Kraftfahrzeug 1 verfügt über eine Antriebseinrichtung 2 zum Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments für wenigstens eine Radachse 3, an welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Räder 4 vorgesehen sind. Die Räder 4 sind jeweils über eine Teilachse 5 mit einem Differentialgetriebe 6, insbesondere einem Achsdifferentialgetriebe, wirkverbunden. Die Teilachsen 5 stellen also Ausgangswellen des Differentialgetriebes 6 dar. Eine Eingangswelle 7 des Differentialgetriebes 6 ist an ein Schaltgetriebe 8 angeschlossen. Mithilfe des Schaltgetriebes 8 können unterschiedliche Übersetzungen zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Differentialgetriebe 6 beziehungsweise dessen Eingangswelle 7 eingestellt werden.
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Die Antriebseinrichtung 2 weist eine Brennkraftmaschine 9 sowie eine elektrische Maschine 10 auf. Die elektrische Maschine 10 ist beispielsweise als Starter oder als Startergenerator ausgeführt. Sie kann permanent oder über eine Kupplung mit der Brennkraftmaschine 9 wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar sein. Die Brennkraftmaschine 9 ist über eine Schaltkupplung 11 der Antriebseinrichtung 2 mit dem Schaltgetriebe 8 und mithin mit den Rädern 4 wirkverbindbar. Die Räder 4 liegen insoweit als antreibbare oder angetriebene Räder vor beziehungsweise sind an einer antreibbaren oder angetriebenen Achse vorgesehen. Neben den Rädern 4 können selbstverständlich wenigstens ein weiteres Rad, insbesondere mehrere einer weiteren Achse zugeordnete Räder, vorliegen. Diese Räder können als nicht angetriebene Räder beziehungsweise die weitere Achse als nicht angetriebene Achse ausgestaltet sein. Alternativ kann dem wenigstens einen weiteren Rad selbstverständlich ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine elektrische Maschine, zugeordnet sein.
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Liegt die Brennkraftmaschine 9 im Stillstand vor, beispielsweise während eines Segelbetriebs des Kraftfahrzeugs 1, so ist die Schaltkupplung 11 geöffnet, insbesondere vollständig geöffnet, sodass die Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 9 und den Rädern 4 vollständig unterbrochen ist. Um aus dem Segelbetrieb in einen Normalbetrieb umzuschalten, in welchem die Brennkraftmaschine 9 in Betrieb ist und dabei beispielsweise bei einer Drehzahl vorliegt, die zumindest einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 9 entspricht, muss die Brennkraftmaschine 9 aus dem Stillstand auf eine bestimmte Drehzahl geschleppt werden.
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Dies kann zum einen mithilfe der elektrischen Maschine 10 vorgesehen sein. Alternativ kann die Schaltkupplung 11 zumindest teilweise geschlossen werden, um ein Kupplungsmoment von den Rädern 4 über die Schaltkupplung 11 zu der Brennkraftmaschine 9 zu übertragen. Letzteres wird bevorzugt, weil die zum Starten der Brennkraftmaschine 9 notwendige Energie von der kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs 1 abgezweigt wird. Ein Betreiben der elektrischen Maschine 10 unter Entnahme von elektrischer Energie beispielsweise aus einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs 1 ist dagegen nicht notwendig, kann jedoch optional durchgeführt werden.
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An der Schaltkupplung 11 wird ein Kupplungsmoment eingestellt, welches über die Schaltkupplung 11 übertragen werden soll. Entsprechend wird die Schaltkupplung 11 wenigstens teilweise geschlossen, um die Brennkraftmaschine 9 zu starten. Das an der Schaltkupplung 11 eingestellte Kupplungsmoment wird aus einem Radschlupfvorgabewert ermittelt, welches seinerseits in Abhängigkeit von wenigstens einer Kraftfahrzeugzustandsgröße aus mehreren hinterlegten Radschlupfvorgabewerten ausgewählt wird.
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Der Radschlupfvorgabewert ist dabei ein Grenzwert für einen Radschlupfistwert, welcher zwischen wenigstens einem der Räder 4 beziehungsweise beiden Rädern 4 und einem Untergrund des Kraftfahrzeugs 1 vorliegt. Der Radschlupfvorgabewert ist beispielsweise für unterschiedliche Kraftfahrzeugzustandsgrößen verschieden. Als Kraftfahrzeugzustandsgröße wird beispielsweise eine Istgierrate des Kraftfahrzeugs 1, eine Sollgierrate, eine Gierratendifferenz zwischen der Istgierrate und der Sollgierrate, eine Rollgeschwindigkeit, eine Beschleunigung, insbesondere eine Längsbeschleunigung oder eine Querbeschleunigung, oder ein Anhängerkupplungszustand verwendet. Aus dem Radschlupfvorgabewert wird anschließend das Kupplungsmoment derart ermittelt, dass davon ausgegangen werden kann, dass der Radschlupfistwert kleiner als der Radschlupfvorgabewert ist.
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Dies muss jedoch in einer einfachen Ausführungsform nicht tatsächlich der Fall sein. Vielmehr wird die Beziehung zwischen dem Kupplungsmoment und dem Radschlupfvorgabewert derart gewählt, dass sie für übliche Fahrzustände und/oder Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeugs 1 sicherstellt, dass der Radschlupfistwert kleiner ist als der Radschlupfvorgabewert, wenn das ermittelte Kupplungsmoment an der Schaltkupplung 11 eingestellt ist. Entsprechend kann es bei von den üblichen Bedingungen abweichenden Fahrzuständen beziehungsweise Umgebungsbedingungen durchaus ein tatsächlicher Radschlupfistwert auftreten, der den Radschlupfvorgabewert übersteigt.
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Besonders bevorzugt ist es daher vorgesehen, dass neben dem Radschlupfvorgabewert der Radschlupfistwert bei der Ermittlung des Kupplungsmoments berücksichtigt wird. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, den Radschlupfistwert durch Anpassen des Kupplungsmoments auf den Radschlupfvorgabewert oder zumindest in dessen Richtung zu regeln.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 2 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs 1 sowie der erläuterten Vorgehensweise kann ein energieeffizientes Starten der Brennkraftmaschine 9 erreicht werden, wobei gleichzeitig ein sicherer Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 sichergestellt ist. Dieser wird also durch das Starten der Brennkraftmaschine 9 auch dann nicht negativ beeinträchtigt, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 beziehungsweise dessen Räder 4 auf einem Untergrund mit niedrigem Reibwert befinden.
