DE102019200125A1

DE102019200125A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019200125A1
Application number: DE102019200125.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Stöbich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-09
Also published as: US11560054B2; CN111486228B; US20200255015A1; CN111486228A; US20200215910A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit wenigstens einer Antriebsmaschine (2), einem Fahrzeuggetriebe (3) mit zumindest zwei Gängen, zumindest einer Antriebsachse (8) sowie zumindest einem Nebenabtrieb (10), wobei von der Antriebsmaschine (2) eine Normalleistung bereitgestellt wird, welche in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie (18) gesteuert oder geregelt wird, wobei betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse (8) und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb (10) bereitgestellt wird, wobei die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien (18, 19a bis 19d, 20a bis 20d) gesteuert oder geregelt wird, die in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Gang abgerufen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit wenigstens einer Antriebsmaschine, einem Fahrzeuggetriebe mit zumindest zwei Gängen, zumindest einer Antriebsachse sowie zumindest einem Nebenabtrieb, wobei von der Antriebsmaschine eine Normalleistung bereitgestellt wird, welche in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt wird, wobei betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb bereitgestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogramm-Produkt.
In einem Antriebstrang von Fahrzeugen, insbesondere von kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen, stellt das Fahrzeuggetriebe eine Baugruppe dar, welche die Leistung begrenzt, die von der Antriebsmaschine bereitgestellt wird. Während für einen definierten Leistungsbereich von Fahrzeugen unterschiedlicher Leistungsklassen eine diesen Leistungsbereich abdeckende Antriebsmaschine zum Einsatz kommt, sind die Fahrzeuggetriebe spezifisch für jede Leistungsklasse ausgelegt.
Ist ein Fahrzeug mit einer so genannten Power-Boost-Funktion, das heißt einer Funktion zum Abrufen einer Zusatzleistung, ausgeführt, wird je nach Betriebszustand des Fahrzeuggetriebes im Bereich der Antriebsmaschine zumindest temporär zusätzlich Leistung für bestimmte Betriebssituationen zur Verfügung gestellt, wenn das Fahrzeuggetriebe durch diese zusätzlich bereitgestellte Leistung nicht überlastet wird. Eine Power-Boost-Funktion wird beispielsweise während eines so genannten PTO-Betriebes (Power Take-off-Betriebes) oder während eines Transportbetriebes eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges, beispielsweise eines Traktors, aktiviert. Dabei ist im PTO-Betrieb eines Traktors beispielsweise eine als Zapfwelle ausgebildeter Nebenabtrieb mit dem Antriebsstrang des Traktors verbunden, um einen mit der Zapfwelle wirkverbundenen Nebenverbraucher antreiben zu können. Die Ansteuerung der Antriebsmaschine erfolgt dabei mittels hinterlegter Drehmomentkennlinien, die von einem dieser zugeordneten Steuergerät verwendet werden. Im Normalbetrieb der Antriebsmaschine, d.h. ohne eine Aktivierung der Power-Boost-Funktion, wird eine entsprechend der konstruktiven Auslegung des Fahrzeuggetriebes vorgesehene Normalleistung bereitgestellt, welche in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt wird. Bei einer Aktivierung der Power-Boost-Funktion wird eine Zusatzleistung durch die Antriebsmaschine bereitgestellt, so dass die temporär bereitgestellte Leistung höher als die Normalleistung ist.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2005 001 526 A1 bekannt.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs weiterzubilden, welches eine effizientere Betriebsweise bei Aktivierung der Bereitstellung einer Zusatzleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche 8 und 10. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, vorgeschlagen. Der Antriebsstrang umfasst wenigstens eine Antriebsmaschine, ein Fahrzeuggetriebe mit zumindest zwei Gängen, zumindest eine Antriebsachse sowie zumindest einen Nebenabtrieb. Von der Antriebsmaschine wird ausgangsseitig eine Normalleistung bereitgestellt, welche in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt wird, wobei betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb bereitgestellt wird. Für eine effizientere Betriebsweise bei Aktivierung der Bereitstellung einer Zusatzleistung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien gesteuert oder geregelt wird, die in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Gang abgerufen werden. Jedem Gang wird zumindest eine spezifische Drehmomentkennlinie zugewiesen, anhand derer die Antriebsmaschine gesteuert oder geregelt wird. Dies hat den Vorteil, dass sich die jeweils von der Antriebsmaschine bereitgestellte Zusatzleistung, die an das Fahrzeuggetriebe abgegeben wird, an der Leistungsfähigkeit der jeweiligen Gangstufe orientiert. Insbesondere Komponenten des oder der unteren Gänge des Fahrzeuggetriebes, d.h. insbesondere Zahnräder und Lager, begrenzen die Zusatzleistung, welche das Fahrzeuggetriebe eingangsseitig von der Antriebmaschine aufnehmen kann, ohne das Fahrzeuggetriebe zu schädigen. Durch die vorliegende Erfindung wird sichergestellt, dass bei einem Abruf der Zusatzleitung für jeden gewählten Gang genau so viel Leistung freigegeben wird, wie jeder einzelne Gang aufgrund seiner Dimensionierung maximal übertragen kann. Dadurch kann das Fahrzeug in jeder Betriebssituation, in welcher eine Zusatzleistung bereitgestellt werden soll, an seiner Leistungsgrenze betrieben werden, ohne den Antriebsstrang bzw. das Fahrzeuggetriebe zu überlasten. Die ganganhängige Steuerung oder Regelung der Antriebsmaschine trägt somit neben einer Leistungsoptimierung zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Antriebsstranges bei.
Bevorzugt kann für die betriebssituationsabhängige Bereitstellung der Zusatzleistung die Inbetriebnahme des zumindest einen Nebenabtriebs und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs überwacht werden. Anhand dieser Kriterien kann bestimmt werden, welche der Drehmomentkennlinien für die Antriebsmaschine zur Steuerung oder Regelung verwendet wird.
Dabei kann in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine unabhängig vom gewählten Gang in Abhängigkeit von der Normaldrehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt werden. Die Normaldrehmomentkennlinie kann ohne eine Einschränkung in allen Betriebssituationen des Fahrzeugs und allen verfügbaren Gängen des Fahrzeuggetriebes verwendet werden, wenn die genannten Bedingungen erfüllt werden.
Weiterhin kann in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine in Abhängigkeit von einer gangspezifischen Transportdrehmomentkennlinie als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt werden. Das Betreiben des Fahrzeugs mit inaktivem Nebenabtrieb jedoch mit einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit, erfolgt im Allgemeinen im Rahmen einer Transportfahrt auf einem befestigten Untergrund, welche hohe Fahrgeschwindigkeiten zulässt. Das Erreichen hoher Fahrgeschwindigkeiten setzt eine hohe Drehzahl, das heißt einen hohen Gang voraus. Somit kann bei einer Transportfahrt des Fahrzeugs eine Zusatzleistung von der Antriebsmaschine abgerufen werden, wenn die Grenzfahrgeschwindigkeit überschritten wird, wobei jeweils eine gangspezifische Transportdrehmomentkennlinie zur Ansteuerung der Antriebsmaschine verwendet wird.
In bevorzugter Weiterbildung kann in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb aktiv ist und das Fahrzeug mit einer Mindestfahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine in Abhängigkeit von einer gangspezifischen Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt werden. Eine solche Betriebssituation ist beispielsweise beim Betreiben eines an den zumindest einen Nebenabtrieb angeschlossenen Arbeitsgerätes oder Anhängers, das oder der von dem Fahrzeug gezogen wird, gegeben. Aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs ist eine hinreichende Schmierung der Komponenten des Fahrzeuggetriebes gegeben, welche den Betrieb des Antriebsstranges an der Leistungsgrenze im jeweiligen Gang erlaubt, der von der jeweils gangspezifischen Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie vorgegeben wird.
Hierbei kann in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb aktiv ist und die Fahrgeschwindigkeit bei Null liegt, die Antriebsmaschine gangspezifisch in Abhängigkeit von den Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien unter Verwendung eines Reduzierfaktors gesteuert oder geregelt werden. In dieser Betriebssituation, in der das Fahrzeug stillsteht, kann die Schmierung der Komponenten des Fahrzeuggetriebes nicht ausreichen, um den Betrieb des Antriebsstranges an der Leistungsgrenze im jeweiligen Gang in Abhängigkeit von den Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien zu ermöglichen. Durch die Anwendung des Reduzierfaktors, auf die jeweils gangspezifische Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie wird gewährleistet, dass eine Zusatzleitung abgerufen werden kann, wobei das Drehmoment oberhalb der Normaldrehmomentkennlinie jedoch unterhalb der jeweils gangspezifischen Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Fahrzeuggetriebe zumindest zwei Synchrongänge sowie wenigstens zwei Lastschaltgänge aufweisen, bei deren Auswahl, eine betriebssituationsabhängige, gangspezifische Drehmomentkennlinie zur Steuerung oder Regelung der Antriebsmaschine abgerufen wird. Dabei kann eine um einen der Anzahl der Lastschaltgänge entsprechenden Faktor erhöhte Anzahl von gangspezifischen Drehmomentkennlinien, d.h. Transportdrehmomentkennlinie sowie Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien, abrufbar hinterlegt werden, wodurch die gangspezifische Freigabe der betriebssituationsabhängigen Zusatzleitung durch die Antriebsmaschine feiner abgestuft werden kann.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe wird gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit wenigstens einer Antriebsmaschine, einem Fahrzeuggetriebe mit zumindest zwei Gängen, zumindest einer Antriebsachse sowie zumindest einem Nebenabtrieb, wobei die Antriebsmaschine eine Normalleistung bereitstellt, welche das Steuergerät in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie steuert oder regelt, wobei durch die Antriebsmaschine betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb bereitstellbar ist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien zu steuern oder zu regeln, die in Abhängigkeit von dem gewählten Gang abgerufen werden.
Insbesondere kann das Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7 eingerichtet sein. Das Steuergerät umfasst eine Speichereinheit sowie eine Recheneinheit, welche mittels der in der Speichereinheit hinterlegbaren Drehmomentkennlinien, der Normaldrehmomentkennlinie sowie der gangspezifischen Drehmomentkennlinien, die Antriebsmaschine ansteuert.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln verkörpern, um ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 8 oder 9, ausgeführt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen 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 Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs;
2 exemplarisch ein Diagramm, in welchem eine Motorkennlinie einer Antriebsmaschine des Antriebsstrangs einer Normaldrehmomentkennlinie, einer Transportdrehmomentkennlinie und einer Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie des Fahrzeuggetriebes gegenübergestellt sind;
3 exemplarisch ein Diagramm gangspezifischer Transportdrehmomentkennlinien; und
4 exemplarisch ein Diagramm gangspezifischer Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien.

Die Darstellung in 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs 1 eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, der ein Fahrzeuggetriebe 3 umfasst. Der Antriebsstrang 1 ist mit einer Antriebsmaschine 2 koppelbar. Hierzu weist der in 1 dargestellte Antriebsstrang 1 eine Eingangswelle 4 des Fahrzeuggetriebes 3, die - je nach konkreter Ausgestaltung des Fahrzeuggetriebes 3 - unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein Anfahrelement oder eine Anfahrkupplung, mit einer Ausgangswelle 4 der Antriebsmaschine 2 koppelbar ist.
Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner eine Ausgangswelle 5 des Fahrzeuggetriebes 3, die mit einem Differenzial 7 gekoppelt ist. Ausgangsseitig ist das Differenzial 7 bei dem hier gezeigten Antriebsstrang 1 durch eine Antriebsachse 8 mit jeweils einem Radantrieb 9 gekoppelt, die in 1 schematisch durch entsprechende Reifen dargestellt sind. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch komplexere Antriebsstränge 1 implementiert werden, bei denen beispielsweise mehr als zwei Räder über entsprechende Radantriebe 9 und/oder Differenziale 7 antreibbar mit dem Antriebsmotor 2 koppelbar oder gekoppelt sind.
Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner einen Nebenabtrieb 10 (PTO = Power Take-off), bei dem es sich beispielsweise um eine Zapfwelle das Fahrzeugs, beispielsweise einer Landmaschine oder eines Traktors, handeln kann. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs 1 zweigt der Nebenabtrieb 10 von der Ausgangswelle 5 des Fahrzeuggetriebes 3 ab. Es handelt sich somit um eine Heckzapfwelle. Ebenso können Antriebsstränge 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel auch mehr als einen Nebenabtrieb 10 aufweisen. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn die betreffende Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Traktor, mit einer Front- und/oder einer Heckzapfwelle ausgerüstet ist.
Darüber hinaus umfassen das Getriebe 3 und der Antriebsstrang 1 wenigstens einen Sensor 11, der hinsichtlich seiner Funktionsart und seiner Anordnung so ausgebildet ist, dass durch den Sensor 11 eine Eingangsleistung, ein Eingangsdrehmoment und/oder eine Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 6 des Fahrzeuggetriebes 3 erfasst werden kann. Es handelt sich bei dem Sensor 11 somit mittelbar oder unmittelbar um eine Messeinrichtung zur Leistungsbestimmung.
Der Sensor 11 ist hierbei mit einem Steuergerät 12 gekoppelt. Bei dem Steuergerät 12 kann es sich beispielsweise um einen Fahrzeugsteuerrechner handeln. Der Sensor 11 stellt hierbei dem Steuergerät 12 über ein Sensorsignal 13 die von ihm ermittelten Werte bereit. Das Steuergerät 12 umfasst eine Recheneinheit 14 und eine Speichereinheit 15. In der Speichereinheit 15 sind unter anderem Drehmomentkennlinien hinterlegt, welche der Ansteuerung der Antriebsmaschine 2 durch das Steuergerät 12 dienen, wie weiter unten näher ausgeführt wird. Das Steuergerät 12 übermittelt entsprechende Steuersignale 16 an die Antriebsmaschine 2. Das Steuergerät 12 kann zudem Steuersignale an das Fahrzeuggetriebe 2 übermitteln.
In dem Antriebstrang 1 stellt das Fahrzeuggetriebe 3 eine Baugruppe dar, welche die Leistung begrenzt, die von der Antriebsmaschine 2 bereitgestellt wird. Während für einen definierten Leistungsbereich von Fahrzeugen unterschiedlicher Leistungsklassen eine diesen Leistungsbereich abdeckende Antriebsmaschine zum Einsatz kommt, sind die Fahrzeuggetriebe spezifisch für jede Leistungsklasse ausgelegt.
Die Ansteuerung der Antriebsmaschine 2 erfolgt durch das Steuergerät 12, in welchem zumindest eine Motorkennlinie 17 hinterlegt ist. Die Darstellung in 2 zeigt exemplarisch ein Diagramm, in welchem die Motorkennlinie 17, eine Normaldrehmomentkennlinie 18, eine Transportmomentkennlinie 19 und eine Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 der Antriebsmaschine 2 gegenübergestellt sind. Das Fahrzeuggetriebe 3 verfügt über mindestens zwei Synchrongänge, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über vier Synchrongänge. Der Betrieb der Antriebsmaschine 2 erfolgt, wenn keine Zusatzleistung abgerufen wird, dabei für jeden gewählten Gang gemäß dem Verlauf der Normaldrehmomentkennlinie 18. Der Drehmomentverlauf in jedem der vier Synchrongänge entspricht dem Verlauf der Normaldrehmomentkennlinie 18.
Die Transportmomentkennlinie 19 und die Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 verlaufen mit dem Erreichen einer spezifischen Drehzahl über der Normaldrehmomentkennlinie 18. Das Betreiben der Antriebsmaschine 2 unter Verwendung der Transportmomentkennlinie 19 oder der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 ermöglicht es somit, betriebssituationsabhängig eine höhere Antriebsleistung von der Antriebsmaschine 2 abzurufen, als dies bei einer Steuerung oder Regelung der Antriebsmaschine 2 mittels der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 der Fall ist.
Für die betriebssituationsabhängige Bereitstellung der Zusatzleistung werden die Inbetriebnahme des zumindest einen Nebenabtriebs 10 und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs überwacht. Anhand dieser Kriterien kann bestimmt werden, welche der in der Speichereinheit 15 hinterlegten Drehmomentkennlinien 18, 19, 20 für die Antriebsmaschine 2 zur Steuerung oder Regelung durch das Steuergerät 12 verwendet wird.
In einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb 10 inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, wird die Antriebsmaschine 2 unabhängig vom gewählten Gang des Fahrzeuggetriebe 3 in Abhängigkeit von der Normaldrehmomentkennlinie 18 gesteuert oder geregelt. Das heißt, in jedem der vier Gänge wird die Normaldrehmomentkennlinie 18 abgefahren.
In einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb 10 inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, wird die Antriebsmaschine 2 in Abhängigkeit von der Transportdrehmomentkennlinie 19 als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt.
In einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb 10 aktiv ist und das Fahrzeug mit einer Mindestfahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, wird die Antriebsmaschine 2 in Abhängigkeit von der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie durch das Steuergerät 12 gesteuert oder geregelt.
Dabei wird weiter differenziert, ob in der Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb aktiv ist, die Fahrgeschwindigkeit bei Null liegt, sodass die Antriebsmaschine 2 in Abhängigkeit von der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 unter Verwendung eines Reduzierfaktors gesteuert oder geregelt wird.
Bei einem Auftreten einer der Betriebssituationen, in welcher die Steuerung oder Regelung der Antriebsmaschine 2 gemäß der Transportdrehmomentkennlinie 19 oder der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 erfolgt, stellt die konstruktive Dimensionierung des Fahrzeuggetriebes 3 eine Leistungsbeschränkung dar, welche die Bereitstellung der Zusatzleistung durch die Antriebsmaschine 2 begrenzt. Die Zahnräder und Lager zumindest des niedrigsten Ganges beschränken die Eingangsleistung des Fahrzeuggetriebes 3. Um die übertragbare Zusatzleistung zu optimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien 18, 19a bis 19d, 20a bis 20d gesteuert oder geregelt wird, die in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Synchrongang abgerufen werden. Jedem der vier Synchrongänge wird eine spezifische Drehmomentkennlinie 19a bis 19d sowie 20a bis 20d zugewiesen, anhand derer die Antriebsmaschine 2 in einer vom Normalbetrieb abweichenden Betriebssituation, in der eine Zusatzleistung bereitgestellt werden soll, gesteuert oder geregelt wird. Durch die vorliegende Erfindung wird sichergestellt, dass bei einem Abruf der Zusatzleitung für jeden gewählten Synchrongang genau so viel Leistung durch die Antriebsmaschine 2 freigegeben und an das Fahrzeuggetriebe 3 übertragen wird, wie jeder einzelne Synchrongang aufgrund seiner Dimensionierung maximal übertragen kann. Somit wird z.B. dem Umstand Rechnung getragen, dass die in den unteren Gängen durch die hohe Übersetzung sehr viel Drehmoment übertragen werden könnte, aus Platzgründen können jedoch die Zahnräder, etc. des ersten und oft auch des zweiten Synchrongangs nicht beliebig groß dimensioniert werden, um die komplett verfügbare Motorleistung in jedem Betriebspunkt zu übertragen.
Dies wird beispielhaft anhand der 3 und 4 näher erläutert. 3 zeigt exemplarisch ein Diagramm gangspezifischer Transportdrehmomentkennlinien 19a, 19b, 19c 19d und 4 zeigt exemplarisch ein Diagramm gangspezifischer Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien 20a, 20b, 20c, 20d, die jeweils in der Speichereinheit des Steuergerätes 12 abrufbar hinterlegt sind. Als Referenz ist in den 3 und 4 die Normaldrehmomentkennlinie 18 eingezeichnet, die gangunabhängig zum Steuern oder Regeln der Antriebsmaschine 2 durch das Steuergerät 12 verwendet wird, wenn keine Zusatzleistung beim Betrieb des Nebenabtriebs 10 oder bei einer Transportfahrt mit hoher Geschwindigkeit abgerufen wird.
Die gangspezifische Zuordnung sieht vor, dass in einer Betriebssituation, in der zur Ansteuerung der Antriebsmaschine 2 eine der Transportdrehmomentkennlinien 19a bis 19d verwendet wird, bei Auswahl des ersten Synchronganges die Transportdrehmomentkennlinie 19a aus der Speichereinheit 15 abgerufen wird. Entsprechend wird bei Auswahl des zweiten Synchronganges die Transportdrehmomentkennlinie 19b, bei Auswahl des dritten Synchronganges die Transportdrehmomentkennlinie 19c und bei Auswahl des vierten Synchronganges die Transportdrehmomentkennlinie 19d abgerufen. Der Verlauf der Transportdrehmomentkennlinie 19d entspricht dabei dem Verlauf der Transportkennlinie 19 gemäß 2 und beschreibt das maximal übertragbare Drehmoment. Aufgrund der gangspezifischen Zuordnung der Transportdrehmomentkennlinien 19a bis 19d wird von der Antriebsmaschine 2 eine sich an der Leistungsfähigkeit der jeweiligen Gangstufe des Fahrzeuggetriebes 3 orientierende Zusatzleistung bereitgestellt. Dadurch kann das Fahrzeug in jedem Betriebszustand an seiner Leistungsgrenze betrieben werden, ohne die Komponenten des Fahrzeuggetriebes 3 zu überlasten.
In 4 ist die Betriebssituation zugrunde gelegt, in welcher zur Ansteuerung der Antriebsmaschine 2 eine der gangspezifischen Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien 20a bis 20d verwendet wird. Die gangspezifische Zuordnung ist analog der Zuordnung der Transportdrehmomentkennlinien 19a bis 19d zu den vier Synchrongängen. Auch hier entspricht der Verlauf der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20d des vierten Synchronganges dem Verlauf der Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie 20 gemäß 2.
Wie weiter oben bereits erwähnt, wird zudem differenziert, ob sich das Fahrzeug bei aktivem Nebenabtrieb 10 bewegt oder stillsteht. Für den Fall des Stillstandes wird das Fahrzeuggetriebe 3 gangspezifisch in Abhängigkeit von der entsprechenden Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien 20a, 20b, 20c, 20d unter Verwendung eines Reduzierfaktors gesteuert oder geregelt. Der Reduzierfaktor berücksichtigt das unterschiedliche Schmierverhalten, indem das jeweils gangspezifisch übertragbare maximale Drehmoment gemäß den Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien 20a, 20b, 20c, 20d reduziert wird.
Im Allgemeinen ist jeder Synchrongang des Fahrzeuggetriebes 3 um zumindest einen Lastschaltgang erweiterbar. Um die Leistungsfreigabe in Form der Bereitstellung der Zusatzleistung durch die Antriebsmaschine 2 noch genauer und detaillierter anzusteuern, kann eine um einen der Anzahl der Lastschaltgänge entsprechenden Faktor erhöhte Anzahl von gangspezifischen Drehmomentkennlinien, d.h. Transportdrehmomentkennlinie sowie Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien, abrufbar in der Speichereinheit 15 des Steuergerätes 12 hinterlegt werden, wodurch die gangspezifische Freigabe der betriebssituationsabhängigen Zusatzleitung durch die Antriebsmaschine 2 feiner abgestuft werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmaschine
3: Fahrzeuggetriebe
4: Eingangswelle
5: Ausgangswelle
6: Ausgangswelle
7: Differential
8: Antriebsachse
9: Radantrieb
10: Nebenabtrieb
11: Sensor
12: Steuergerät
13: Sensorsignal
14: Recheneinheit
15: Speichereinheit
16: Steuersignal
17: Motorkennlinie
18: Normaldrehmomentkennlinie
19: Transportdrehmomentkennlinie
19a: Transportdrehmomentkennlinie
19b: Transportdrehmomentkennlinie
19c: Transportdrehmomentkennlinie
19d: Transportdrehmomentkennlinie
20: Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie
20a: Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie
20b: Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie
20c: Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie
20d: Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie

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 102005001526 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit wenigstens einer Antriebsmaschine (2), einem Fahrzeuggetriebe (3) mit zumindest zwei Gängen, zumindest einer Antriebsachse (8) sowie zumindest einem Nebenabtrieb (10), wobei von der Antriebsmaschine (2) eine Normalleistung bereitgestellt wird, welche in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie (18) gesteuert oder geregelt wird, wobei betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse (8) und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb (10) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien (18, 19a bis 19d, 20a bis 20d) gesteuert oder geregelt wird, die in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Gang abgerufen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die betriebssituationsabhängige Bereitstellung der Zusatzleistung die Inbetriebnahme des zumindest einen Nebenabtriebs (10) und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb (10) inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine (2) unabhängig vom gewählten Gang in Abhängigkeit von der Normaldrehmomentkennlinie (18) gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb (10) inaktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine (2) in Abhängigkeit von einer gangspezifischen Transportdrehmomentkennlinie (19a bis 19d) als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb (10) aktiv ist und das Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer Grenzfahrgeschwindigkeit betrieben wird, die Antriebsmaschine (2) in Abhängigkeit von einer gangspezifischen Nebenabtriebsdrehmomentkennlinie (20a bis 20d) als betriebssituationsabhängige Drehmomentkennlinie gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebssituation des Fahrzeugs, in welcher der zumindest eine Nebenabtrieb (10) aktiv und die Fahrgeschwindigkeit bei Null liegt, die Antriebsmaschine (2) gangspezifisch in Abhängigkeit von den Nebenabtriebsdrehmomentkennlinien (20a bis 20d) unter Verwendung eines Reduzierfaktors gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggetriebe (3) zumindest zwei Synchrongänge sowie wenigstens zwei Lastschaltgänge aufweist, bei deren Auswahl, eine betriebssituationsabhängige, gangspezifische Drehmomentkennlinie (18, 19a bis 19d, 20a bis 20d) zur Steuerung oder Regelung der Antriebsmaschine (2) abgerufen wird.
Steuergerät (12) zur Ansteuerung eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs, insbesondere eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit wenigstens einer Antriebsmaschine (2), einem Fahrzeuggetriebe (3) mit zumindest zwei Gängen, zumindest einer Antriebsachse (8) sowie zumindest einem Nebenabtrieb (10), wobei die Antriebsmaschine (2) eine Normalleistung bereitstellt, welche das Steuergerät (12) in Abhängigkeit von einer Normaldrehmomentkennlinie (18) steuert oder regelt, wobei durch die Antriebsmaschine (2) betriebssituationsabhängig eine Zusatzleistung an der wenigstens einen Antriebsachse (8) und/oder dem zumindest einen Nebenabtrieb (10) bereitstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) dazu eingerichtet ist, die bereitgestellte Zusatzleistung in Abhängigkeit von betriebssituationsabhängigen Drehmomentkennlinien (18, 19a bis 19d, 20a bis 20d) zu steuern oder zu regeln, die in Abhängigkeit von dem gewählten Gang abgerufen werden.
Steuergerät () nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (12) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7 eingerichtet ist.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, um ein zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät (12) gemäß Anspruch 8 oder 9, ausgeführt wird.