DE102015220805A1 - Antriebssteuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges - Google Patents

Antriebssteuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges Download PDF

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Abstract

Die erfindungsgemäße Antriebssteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstranges besteht aus einem Antriebsmotor mit einem elektronischen Motorsteuergerät und aus einem Automatikgetriebe mit einem elektronischen Getriebesteuergerät, in dem eine Funktion zur Kriechverminderung implementiert ist. Die Kriechverminderung wird bei oder nahe einem Stillstand des Fahrzeugs aktiviert, indem eine Kupplung oder Bremse im Automatikgetriebe derart in Schlupfeingriff oder in Offenstellung gebracht wird, dass ein Kraftschluss im Antriebsstrang des Fahrzeugs reduziert oder aufgehoben wird. Erfindungsgemäß ist das Getriebesteuergerät bzw. ein Funktionsmodul im Getriebesteuergerät derart ausgestaltet bzw. programmiert, dass während der Deaktivierung einer aktivierten Kriechverminderung bei im Wesentlichen nicht betätigtem Fahrpedal und bei im Wesentlichen nicht betätigter Bremse das Auftreten definierter Störschwingungen überprüft wird und nach Erkennung der definierten Störschwingungen die Kriechverminderung grundsätzlich deaktiviert bleibt. Die Störschwingungen sind insbesondere derart definiert, dass durch sie ein bauteiltoleranzbedingtes Schlechtgetriebe erkannt wird. Die Kriechverminderung-/Kriechverhinderungsfunktion kann aufgrund einer möglichen Verbesserung der Bauteiltoleranzen des erkannten Schlechtgetriebes durch Einlaufeffekte nach Laufleistungsabhängiger erneuter Prüfung wieder aktiviert werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebssteuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges mit der Funktion einer Kriechverminderung.
  • Ein derartiges Verfahren Ist beispielsweise aus der DE 44 46077 C2 bekannt. Dieses Verfahren bezieht sich insbesondere auf automatische Getriebe, die über einen Drehmomentwandler mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verbunden sind. Der Drehmomentwandler weist eine motorseitige Pumpe und eine getriebeseitige Turbine auf. Die Pumpe ist mit der Brennkraftmaschine derart gekoppelt, dass ihre Drehzahl der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges treibt somit die Pumpe mit einer der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Drehzahl die getriebeseitige Turbine derart an, dass ohne eine Kriechverminderungs-Funktion ein sogenanntes Kriechen des Kraftfahrzeuges auftreten würde. Hierbei wird bei der Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck proportionaler Wert erfasst und die Kriechverminderung in Abhängigkeit von diesem erfassten Wert gesteuert. Bei dem hieraus bekannten Verfahren wird zur Steuerung der Kriechverminderung nicht nur festgestellt, ob, sondern auch, wie stark das Fahrzeug-Bremssystem betätigt wird. Somit kann ein pendelndes Ein- und Ausschalten der Kriechverminderung verhindert werden, wenn das Fahrzeug-Bremssystem nur mit geringem Druck intermittierend betätigt wird, woraus geschlossen werden kann, dass gerade ein Kriechen des Kraftfahrzeuges, z. B. im Stau, gewünscht wird. Wird jedoch ein nicht unerheblicher Bremsdruck, vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters, erfasst, wird der Wunsch des Fahrers zum tatsächlichen Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt und diesem Wunsch durch Einschalten der Kriechverminderung entgegengekommen.
  • Die Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung wird durch Reduzierung des Druckes in einer der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung (Anfahrgang) realisiert.
  • Auch aus der DE 10 2009 030 605 A1 ist eine Kriechverhinderung bekannt, die auch Standabkoppelung genannt wird. Die DE 10 2009 030 605 A1 beschäftigt sich insbesondere mit dem Übergang von der Standabkoppelung in den erneuten Fahrbetrieb. Dabei steht das gesteuerte Schließen der für die Kriechverhinderung oder Standabkoppelung teilweise oder vollständig geöffneten Anfahrkupplung in Abhängigkeit von der Dynamik des Fahrerwunsches im Vordergrund, wobei damit auch eine entsprechende Anpassung der Motormomentsteuerung verbunden ist.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art derart zu verbessern, dass beim Ausschalten der Standabkoppelung oder Kriechverminderung als unkomfortabel empfundene Schwingungen vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Antriebssteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstranges besteht aus einem Antriebsmotor mit einem elektronischen Motorsteuergerät und aus einem Automatikgetriebe mit einem elektronischen Getriebesteuergerät, in dem eine Funktion zur Kriechverminderung implementiert ist. Die Kriechverminderung wird bei oder nahe einem Stillstand des Fahrzeugs aktiviert, indem eine Kupplung oder Bremse im Automatikgetriebe derart in Schlupfeingriff oder in Offenstellung gebracht wird, dass ein Kraftschluss im Antriebsstrang des Fahrzeugs reduziert oder aufgehoben wird.
  • Erfindungsgemäß ist das Getriebesteuergerät bzw. ein Funktionsmodul im Getriebesteuergerät derart ausgestaltet bzw. programmiert, dass während der Deaktivierung einer aktivierten Kriechverminderung bei im Wesentlichen nicht betätigtem Fahrpedal und bei im Wesentlichen nicht betätigter Bremse das Auftreten definierter Störschwingungen überprüft wird und nach Erkennung der definierten Störschwingungen die Kriechverminderung grundsätzlich deaktiviert bleibt. Die Störschwingungen sind insbesondere derart definiert, dass durch sie ein bauteiltoleranzbedingtes Schlechtgetriebe erkannt wird. Somit könnte die grundsätzliche Deaktivierung für die gesamte Getriebelebenszeit erforderlich sein und vorgenommen werden. Vorzugsweise wird aber regelmäßig beispielsweise nach einer vorgegebenen Zeit oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern nach einer Erkennung der definierten Störschwingungen eine erneute Prüfung auf Vorliegen dieser Störschwingungen vorgenommen, da sich durch empirische Studien gezeigt hat, dass eine Heilung über Einlaufeffekte der Getriebemechanik ergeben kann.
  • Die definierten Störschwingungen werden vorzugsweise durch Auswertung der Fahrzeuglängsbeschleunigung oder einer zur Fahrzeuglängsbeschleunigung analogen Größe (z. B. Radmoment) erkannt. Dabei wird überprüft, ob Schwingungs-Amplituden der Fahrzeuglängsbeschleunigung größer als eine vorgegebene Mindestamplitude sind und/oder ob die Schwingungen der Fahrzeuglängsbeschleunigung ein vorgegebenes Frequenzspektrum aufweisen. Diese Störschwingungen werden gezählt. Wenn die Anzahl der Störschwingungen zumindest größer als eins (vorzugsweise auch größer als zwei) ist, wird und bleibt die Kriechverminderung dann grundsätzlich – bis auf bestimmte Ausnahmen – deaktiviert. Ausnahmen können die neue Auswertung definierter Störschwingungen nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern sein oder wenn die Getriebetemperatur kleiner als ein vorgegebener Temperaturschwellwert ist, bei dem die definierten Störschwingungen erfahrungsgemäß gar nicht auftreten.
  • Durch die Erfindung werden insbesondere bauteiltoleranzbedingte Störschwingungen erkannt und anschließend durch entsprechende Steuermaßnahmen verhindert.
  • Die Kriechverminderung-/Kriechverhinderungsfunktion kann aufgrund einer möglichen Verbesserung der Bauteiltoleranzen des erkannten Schlechtgetriebes durch Einlaufeffekte nach Laufleistungsabhängiger erneuter Prüfung wieder aktiviert werden.
  • Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:
    Empirisch wurde festgestellt, dass durch Toleranzen in Automatikgetrieben, insbesondere bei einem ungebremsten Fahrzeug und bei vergleichsweise niedrigen Lasten (insbesondere bei Nulllast) sowie bei höheren Getriebetemperaturen während des Ausstiegs aus einer Kriechverhinderung (also beim Schließen der geöffneten Kupplung) ein sogenanntes „Shuddern”, also ein unkomfortables Schwingen oder Ruckeln, auftritt.
  • Durch die Erfindung soll eine Kriechverhinderung nur dann eingeschaltet werden, wenn dieses Shuddern nicht auftritt, also beispielsweise bei niedrigen Getriebetemperaturen und/oder bei ausreichender Bremskraft und/oder bei ausreichender Last, oder wenn das Problem des Shudderns nochmal überprüft werden soll.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
  • 1 die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 2 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines entsprechend programmierten Funktionsmoduls im Getriebesteuergerät.
  • In 1 ist ein Antriebsmotor, beispielsweise eine Brennkraftmaschine 1, mit einem Automatikgetriebe 2 über einen Drehmomentwandler 3 verbunden, Die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 wird durch die Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Bei eingeschalteter Brennkraftmaschine 1 wird durch die Pumpe P Ölstrom über das Leitrad L des Drehmomentwandlers 3 auf die Schaufeln der Turbine T gefördert. Die Turbine T des Drehmomentwandlers 3 ist mit dem Eingangsstrang des Getriebes 2 drehfest verbunden. Mit Block 4 werden schematisch ergänzend weitere Kupplungen und Radsätze des Getriebes 2 angedeutet.
  • Die Brennkraftmaschine 1 wird grundsätzlich von einem elektronischen Motorsteuergerät 6 gesteuert. Das Automatikgetriebe 2 wird grundsätzlich von einem elektronischen Getriebesteuergerät 7 gesteuert. Das Motorsteuergerät 6 und das Getriebesteuergerät 7 sind beispielsweise über einen CAN-Datenbus miteinander verbunden. Das Motorsteuergerät 6 überträgt beispielsweise über diese Datenverbindung dem Getriebesteuergerät 7 die Stellung des Fahrpedals mittels eines Fahrpedalwinkelsignals FP (als ein der Motorlast oder dem Motormoment entsprechendes Sensorsignal) und die Motordrehzahl n_M. Das Getriebesteuergerät 7 erhält zusätzlich als Eingangssignale beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Fahrzeuglängsbeschleunigung a, den vom Fahrer ausgelösten Bremsdruck p der Fahrzeugbremse und die Getriebetemperatur T. Im Getriebesteuergerät 7 ist ein Funktionsmodul 8 insbesondere in Form eines entsprechenden Software-Programms zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten.
  • Zum Einlegen eines momentan vorgewählten Ganges wird vom Getriebesteuergerät 7 eine diesem Gang zugeordnete Kupplung, hier beispielsweise die Kupplung 5 eines Anfahrganges, geschlossen, um das über den Eingangsstrang wirkende Drehmoment auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 zu übertragen. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges ist die Drehzahl des Abtriebsstanges n_A gleich 0. Läuft jedoch bei Stillstand des Kraftfahrzeuges die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl (n_M = n_LL) erfolgt über die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 eine Drehmomentübertragung auf die Turbine T, die jedoch bei abgebremstem Kraftfahrzeug und geschlossener Kupplung 5 nicht für den Antrieb des Kraftfahrzeuges ausgenützt werden kann. Diese Verlustleistung der Brennkraftmaschine 1 führt zu unnötigem Kraftstoffverbrauch. Bei bekannten Verfahren wird zur Lösung dieses Problems während des Stillstands des Kraftfahrzeuges, d. h. n_A = 0, die Kupplung 5 vollständig oder nahezu vollständig geöffnet, so dass auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 kein oder nur ein minimales Moment übertragen wird (Kriechverhinderung bzw. Kriechverminderung). Insbesondere ein vollständiges Öffnen der Kupplung 5 zur Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung führt zwar zur Optimierung der Kraftstoffverbrauchsreduzierung, kann aber den Komfort beim Ausschalten der Kriechverminderung und beim Übergang zum Anfahrvorgang verschlechtern oder die Anfahrresponse reduzieren.
  • Grundsätzlich wird die Kriechverminderung beispielsweise eingeschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v Null ist und/oder schon wenn der vom Fahrer ausgelöste Bremsdruck p grösser als eine erste vorgegebene Schwelle ist. Die Kriechverminderung wird vorzugsweise ausgeschaltet, wenn der erfasste Bremsdurch p kleiner als eine zweite vorgegebene Schwelle ist. Die zweite vorgegebene Schwelle kann auch gleich der ersten vorgegebenen Schwelle sein. Dadurch wird das Ausschalten der Kriechverminderung bereits während des Lösens der Bremse vorgenommen, so dass bis zur Betätigung des Fahrpedals die Kriechverminderung bereits ausgeschaltet ist und somit ein komfortables aber reaktionsschnelles Anfahren ermöglicht wird. Bei automatischen Feststellbremsfunktionen kann das Ausschalten der Kriechverminderung bei Betätigung des Fahrpedals vorgenommen werden.
  • Zur Optimierung der Verbrauchsreduzierung ist ein vollständiges Öffnen der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung vorteilhaft, da in diesem Fall keine Momentübertragung zum Getriebeabtrieb erfolgt und für den Motor somit keine zusätzliche Last existiert (Kriechverhinderung). Wird jedoch die Kupplung vollständig geöffnet, muss zu Beginn des Schließvorganges beim Ausschalten der Kriechverhinderung das Kupplungslüftspiel überwunden werden, um dann erst die Kupplungslamellen zum Anliegen zu bringen. Während der Phase der Drehzahlsynchronisierung, also dem Zeitbereich in dem die Lamellenkupplung Schlupf abbaut (Schleifzeit) kann es zu einem unkomfortablen Schwingen (auch Shudder genannt) kommen.
  • Durch das erfindungsgemäße Funktionsmodul 8, das anhand von 2 näher erläutert wird, wird gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel während der Deaktivierung einer aktivierten Kriechverminderung ab dem Zeitpunkt t0 bei im Wesentlichen nicht betätigtem Fahrpedal – z. B. hier Fahrpedalwinkel FP = 0 oder FP < 10% – und bei im Wesentlichen nicht betätigter Bremse – z. B. hier Bremsdruck p > –100 Nm – das Auftreten definierter Störschwingungen im Verlauf der Fahrzeuglängsbeschleunigung a überprüft. Nach Erkennung der definierten Störschwingungen bleibt die Kriechverminderung grundsätzlich deaktiviert. In 2 ist dieses Kriechverminderungsverbot schematisch dadurch angedeutet, dass ein Verbotssignal V zum Zeitpunkt t1 von 0 auf 1 wechselt.
  • Die Kriechverminderung bleibt grundsätzlich dann deaktiviert, wenn die Anzahl Z der Schwingungen S1, S2, S3 und S4, deren Amplituden größer als eine Mindestamplitude A sind und deren Frequenzspektrum gleichzeitig einem entsprechenden Vergleichsspektrum (z. B. das Auftreten einer 2. Ordnung) entsprechen, zumindest größer als eins (hier Z = 2) ist.
  • Die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung kann für eine neue Auswertung definierter Störschwingungen nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern ausgeschaltet werden; z. B. nach 350, 750, 1300, 3000 und 12000 [km].
  • Die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung kann ausnahmsweise unterbrochen werden, wenn die Getriebetemperatur T kleiner als ein vorgegebener Temperaturschwellwert (z. B. 55°C) ist. Auch dieser Schwellwert ist empirisch derart zu ermitteln, dass hierbei grundsätzlich kein Shuddern auftritt.
  • Ebenso wurde herausgefunden, dass bei höherer Last bzw. bei einem Motormoment, das einem Fahrpedalwinkel FP oberhalb einer Schwelle von ca. 10% entspricht, kein Shuddern auftritt. Die Erfindung ist somit insbesondere für sogenannte Nulllastausstiege bzw. für Ausstiege aus der Kriechverminderung bei FP < 10% relevant. Ein im Wesentlichen nicht betätigtes Fahrpedal bedeutet also im weiteren Sinne beispielsweise ein Fahrpedalbetätigungswinkel FP unter 10% oder auch das Vorliegen eines entsprechend niedrigen Motormoments oder einer entsprechend niedrigen Last.
  • Ebenso wurde herausgefunden, dass bei einem gebremsten Fahrzeug kein Shuddern auftritt. Eine im Wesentlichen nicht betätigte Bremse bedeutet beispielsweise ein nicht betätigtes Bremspedal, ein Vorsteuerdruck unterhalb einer vergleichsweise niedrigen Schwelle oder ein Bremsdruck p in den Radbremsen unterhalb einer bestimmten Schwelle; z. B. p > –100 Nm.
  • 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
    • DE 4446077 C2 [0002]
    • DE 102009030605 A1 [0004, 0004]

Claims (10)

  1. Antriebssteuervorrichtung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang bestehend aus einem Antriebsmotor (1) mit einem elektronischen Motorsteuergerät (6) und aus einem Automatikgetriebe (2) mit einem elektronischen Getriebesteuergerät (7), in dem eine Funktion zur Kriechverminderung implementiert ist, wobei die Kriechverminderung bei oder nahe einem Stillstand des Fahrzeugs aktiviert wird, indem eine Kupplung oder Bremse im Automatikgetriebe (2) derart in Schlupfeingriff oder in Offenstellung gebracht wird, dass ein Kraftschluss im Antriebsstrang des Fahrzeugs reduziert oder aufgehoben wird, wobei das Getriebesteuergerät (7) derart ausgestaltet ist, dass während der Deaktivierung einer aktivierten Kriechverminderung bei im Wesentlichen nicht betätigtem Fahrpedal und bei im Wesentlichen nicht betätigter Bremse ein entsprechend ausgestaltetes Funktionsmodul (8) aktivierbar ist, durch das das Auftreten definierter Störschwingungen überprüft wird und durch das nach der Erkennung der definierten Störschwingungen die Kriechverminderung grundsätzlich deaktiviert bleibt.
  2. Antriebssteuervorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ausgestaltung des Funktionsmoduls (8) die Fahrzeuglängsbeschleunigung (a) im Hinblick auf die Erkennung von Störschwingungen, deren Amplituden größer als eine vorgegebene Mindestamplitude sind und/oder die ein vorgegebenes Frequenzspektrum aufweisen, auswertbar ist und durch das die Störschwingungen zählbar sind.
  3. Antriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriechverminderung durch entsprechende Ausgestaltung des Funktionsmoduls (8) grundsätzlich dann deaktiviert bleibt, wenn die Anzahl (Z) der erkannten definierten Störschwingungen zumindest größer als eins ist.
  4. Antriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung durch entsprechende Ausgestaltung des Funktionsmoduls (8) für eine neue Auswertung definierter Störschwingungen nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern ausschaltbar ist.
  5. Antriebssteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Ausgestaltung des Funktionsmoduls (8) ausnahmsweise die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung unterbrochen wird und/oder die Auswertung der Störschwingungen nicht vorgenommen wird, wenn die Getriebetemperatur (T) kleiner als ein vorgegebener Temperaturschwellwert (55°C) ist.
  6. Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs bestehend aus einem Antriebsmotor (1) mit einem elektronischen Motorsteuergerät (6) und aus einem Automatikgetriebe (2) mit einem elektronischen Getriebesteuergerät (7), in dem eine Funktion zur Kriechverminderung implementiert ist, wobei die Kriechverminderung bei oder nahe einem Stillstand des Fahrzeugs aktiviert wird, indem eine Kupplung oder Bremse im Automatikgetriebe (2) derart in Schlupfeingriff oder in Offenstellung gebracht wird, dass ein Kraftschluss im Antriebsstrang des Fahrzeugs reduziert oder aufgehoben wird, wobei mittels des Getriebesteuergeräts (7) während der Deaktivierung einer aktivierten Kriechverminderung bei im Wesentlichen nicht betätigtem Fahrpedal und bei im Wesentlichen nicht betätigter Bremse das Auftreten definierter Störschwingungen überprüft wird und nach Erkennung der definierten Störschwingungen die Kriechverminderung grundsätzlich deaktiviert bleibt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuglängsbeschleunigung (a) im Hinblick auf die Erkennung von Störschwingungen, deren Amplituden größer als eine vorgegebene Mindestamplitude (A) sind und/oder die ein vorgegebenes Frequenzspektrum aufweisen, ausgewertet wird und dass die derart definierten und erkannten Störschwingungen gezählt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriechverminderung grundsätzlich dann deaktiviert bleibt, wenn die Anzahl (Z) der Störschwingungen zumindest größer als eins ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung für eine neue Auswertung definierter Störschwingungen nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern ausgeschaltet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grundsätzliche Deaktivierung der Kriechverminderung ausnahmsweise unterbrochen wird und/oder die Auswertung der Störschwingungen nicht vorgenommen wird, wenn die Getriebetemperatur (T) kleiner als ein vorgegebener Temperaturschwellwert (55°C) ist.
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