DE102005013997B4

DE102005013997B4 - Anfahrstrategie für ein Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung und/oder mit einem automatisierten Getriebe sowie Kupplungssteuereinrichtung zum Durchführen einer Anfahrstrategie

Info

Publication number: DE102005013997B4
Application number: DE102005013997.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Nießen Wolfgang; Dr. Berger Reinhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-03-26
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2025-03-27
Also published as: DE102005013997A1

Abstract

Anfahrstrategie für ein Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung und/oder mit einem automatisierten Getriebe, wobei ein thermischer Überlastungsschutz für die Kupplung realisiert wird, bei dem ein von der Kupplung zu übertragendes Kupplungsmoment während des Anfahrens zumindest in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird, wobei das Kupplungsmoment in Abhängigkeit eines Anfahrkennfeldes (g) bestimmt wird, wobei das Anfahrkennfeld (g) zumindest in Abhängigkeit der Motordrehzahl (n) und der Kupplungstemperatur (ϑ) bestimmt wird, wobei als Anfahrkennfeld (g) folgende Funktion gewählt wird:wobeif(ne): Standardanfahrmomentk(ϑ) : kupplungstemperaturabhängiger Faktor,dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anfahrkennfeld (g) bei steigender Kupplungstemperatur (ϑ) das Standardanfahrmoment (f) erhöht wird, um das Anfahren zu verkürzen, wobei der kupplungstemperaturabhängige Faktor (k) derart gewählt wird, dass ein monoton steigender Verlauf bei ansteigender Kupplungstemperatur (ϑ) realisiert wird, wobei der Faktor (k) den Wert 1 bis zu einer Kupplungstemperatur (ϑ) von 150 °C beibehält, wobei der Faktor (k) danach linear auf den maximalen Wert 2,5 ansteigt und diesen Wert ab einer Kupplungstemperatur (ϑ) von 300°C beibehält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anfahrstrategie für ein Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung und/oder mit einem automatisierten Getriebe, wobei ein Überhitzungsschutz für die Kupplung realisiert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungssteuereinrichtung zum Durchführen einer Anfahrstrategie mit einem Temperaturüberlastungsschutz.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 06 896 A1 offenbart ein Verfahren zur Kupplungsverschleißminderung, welches vorsieht, die Anfahrkennlinie, Fahrpedalstellung gegen maximal zulässige Motordrehzahl, mit steigender Kupplungstemperatur abzusenken.
Die DE 42 41 995 A1 offenbart eine Anordnung zur Einstellung des Kupplungsschlupfs einer einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs im Kraftfluss nachgeordneten Reibungskupplung, dabei wird eine in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Antriebsmotors und von einem zugeordneten, aus einem Kennfeld ausgelesenen Sollwert für den Kupplungsschlupf gebildete Steuergröße unmittelbar auf ein den Kupplungsschlupf einstellendes Kupplungsstellglied zur Wirkung gebracht.
Die DE 102 30 611 A1 offenbart ein Verfahren, wonach zum Schutz der Kupplung bei hoher Last, beispielsweise die Temperatur der Kupplung als Parameter für die Ermittlung der Anfahrfunktion berücksichtigt wird.
Die DE 103 16 454 A1 offenbart ein Verfahren gegen ein Wegtouren des Verbrennungsmotors, wonach eine Begrenzung des Kupplungsmoments in Abhängigkeit der Motordrehzahl erhöht wird.
Aus der Fahrzeugtechnik sind also Anfahrstrategien zum thermischen Schutz einer Kupplung insbesondere einer Anfahrkupplung eines Getriebes bekannt. Insbesondere bei wiederholten Anfahrten am Berg kann die Kupplung eines Fahrzeuges durch die länger andauernden Schlupfphasen der Kupplung stark erhitzt werden.
Bei den bekannten Anfahrstrategien werden bei Fahrzeugen mit elektronischem Kupplungsmanagement oder mit automatisierten Schaltgetrieben die jeweiligen Kupplungen über Anfahrkennlinien gesteuert, wobei das zu übertragende Kupplungsmoment eine Funktion der Motordrehzahl ist, sodass eine mögliche thermische Überlastung der Kupplung dabei nicht berücksichtigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anfahrstrategie der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche einerseits einen wirksamen Überlastungsschutz für die Kupplung realisiert, ohne dabei den Anfahrvorgang negativ zu beeinflussen.
Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Kupplungssteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 2 gelöst werden.
In vorteilhafter Weise kann somit ein wirksamer thermischer Überlastungsschutz realisiert werden, indem das Kupplungsmoment während des Anfahrens nicht nur von der Motordrehzahl abhängig ist, sondern auch in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Kupplungstemperatur bestimmt oder auch verändert wird. Somit kann einerseits ein besonders schonendes Anfahren ermöglicht werden und gleichzeitig eine thermische Überbelastung der Kupplung sicher vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass das Kupplungsmoment in Abhängigkeit eines Anfahrkennfeldes oder dergleichen bestimmt wird. In Abhängigkeit des gewählten Anfahrkennfeldes kann das übliche Standardanfahrmoment derart modifiziert werden, dass es z. B: bei steigender Kupplungstemperatur entsprechend erhöht wird.
Als Anfahrkennfeld wird erfindungsgemäß eine Funktion verwendet, welche zumindest von der Motordrehzahl und der Kupplungstemperatur abhängig ist. Es sind jedoch auch andere Abhängigkeiten denkbar, bei denen andere Fahrzeugparameter berücksichtigt werden.
Erfindungsgemäß ist eine Verwendung des Anfahrkennfeldes in Abhängigkeit von den genannten Parametern vorgesehen, wenn z. B. bei einer steigenden Kupplungstemperatur das Standardanfahrmoment entsprechend erhöht wird, um insgesamt das Anfahren zu verkürzen. Auf diese Weise kann die thermische Belastung der jeweiligen Kupplung, welche beim Anfahren an der Kupplung auftritt, auf ein Minimum reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird als Anfahrkennfeld die nachstehende Funktion verwendet: $g (n_{e}, ϑ_{cl}) = f (n_{e}) \cdot k (ϑ_{cl})$
wobei mit f(n_e) das Standardanfahrmoment und mit k(ϑ_cl) ein temperaturabhängiger Faktor bezeichnet wird.
Durch das gewählte Anfahrkennfeld kann durch die Erhöhung des Standardanfahrmoments eine Senkung der Motordrehzahl derart ausgenutzt werden, dass insgesamt das Motormoment dabei nicht zu stark abfällt, sodass sich die Dauer des Anfahrens bzw. die Schlupfphase verkürzt und somit der Betrag der erzeugten Wärmeleistung in der Kupplung reduziert wird.
Erfindungsgemäß wird bei der Funktion für das Anfahrkennfeld für die erfindungsgemäße Anfahrstrategie der temperaturabhängigen Faktor k derart gewählt, dass ein etwa monoton steigender Verlauf über die Kupplungstemperatur realisiert wird. Für den temperaturabhängigen Faktor k wird bei geringen Temperaturen ein konstanter Verlauf bei einem Wert von 1 realisiert. Der Wert 1 wird bis zu einer Temperatur von etwa 150°C beibehalten, um dann linear auf einen Wert 2,5 anzusteigen, den er etwa bei 300°C erreicht. Ab dieser Temperatur wird dann wieder ein konstanter Verlauf bei einem Wert von 2,5 realisiert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann auch durch eine Kupplungssteuereinrichtung zum Durchführen einer Anfahrstrategie, insbesondere der vorgeschlagenen Anfahrstrategie, gelöst werden, welche mit einem Temperaturüberlastungsschutz für die Kupplung eines Fahrzeuges ausgerüstet ist, wobei ein Kupplungssteuergerät vorgesehen ist, welches das Kupplungsmoment in Abhängigkeit der aktuellen Kupplungstemperatur ansteuert.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein beispielhafter Verlauf eines temperaturabhängigen Faktors über die Kupplungstemperatur; und
2 ein Verlauf der Kupplungstemperatur bei einer bekannten Anfahrstrategie und ein Verlauf der Kupplungstemperatur der erfindungsgemäßen Anfahrstrategie.

In 1 ist der Verlauf des temperaturabhängigen Faktors k über der Kupplungstemperatur ϑ_cl beispielhaft dargestellt.
Der temperaturabhängige Faktor k ist bei diesem Beispiel derart gewählt, dass er zwischen dem Wert 1 und 2,5 verläuft. Bei einer Kupplungstemperatur ϑ_cl bis etwa 150°C wird ein konstanter Verlauf bei dem Wert 1 realisiert. Bei etwa einer Kupplungstemperatur ϑ_cl über 150°C kann der Faktor k linear auf etwa einen Wert von 2,5 ansteigen. Diesen Wert 2,5 erreicht der temperaturabhängige Faktor k bei einer Kupplungstemperatur ϑ_cl von etwa 300°C. Danach ergibt sich ein konstanter Verlauf des temperaturabhängigen Faktors k bei dem konstanten Wert 2,5.
In 2 ist ein Vergleich unterschiedlicher Anfahrstrategien graphisch dargestellt. Dabei wird der Verlauf I der Kupplungstemperatur ϑ_cl über der Zeit bei der erfindungsgemäßen Anfahrstrategie mit dem Verlauf II der Kupplungstemperatur ϑ_cl bei einer bekannten Anfahrstrategie gegenüber gestellt, wobei der Verlauf II gemäß der bekannten Anfahrstrategie mit gestrichelter Linie angedeutet ist. Die Kupplungstemperatur ϑ_cl wird dabei immer an der Druckplatte der Kupplung gemessen. Die jeweiligen Anfahrstrategien sind bei einem speziellen Fahrzeug mit einem maximalen Drehmoment von etwa 110 Nm und einem automatisierten Schaltgetriebe angewendet worden.
Um eine entsprechende thermische Belastung der Kupplung des Fahrzeuges zu erreichen, wurden in einem Fahrzyklus zehn Anfahrten bei 20% Steigung mit einer Pause von 45 s zwischen den Anfahrten durchgeführt.
Das verwendete Anfahrkennfeld bei der erfindungsgemäßen Anfahrstrategie wird mit der nachfolgenden Gleichung berechnet. $g (n_{e}, ϑ_{cl}) = f (n_{e}) \cdot k (ϑ_{cl})$
wobei mit f(n_e) das Standardanfahrmoment und mit k(ϑ_cl) ein temperaturabhängiger Faktor bezeichnet wird. Der temperaturabhängige Faktor k weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine in 1 dargestellte Temperaturabhängigkeit auf. Der mit dem Temperaturmodell der Kupplungssteuerung ermittelte Temperaturverlauf ist in 2 dargestellt.
Aus 2 ist insbesondere ersichtlich, dass beim Anfahren mit einer bekannten Anfahrstrategie die Kupplungstemperatur ϑ_cl nach zehn Anfahrten von 150°C auf knapp 300°C ansteigt. Bei der erfindungsgemäßen Strategie mit der temperaturabhängigen Anfahrkennlinie kann die Temperatur ϑ_cl der Kupplung auf maximal 220°C ansteigen und bleibt danach im Sättigungsbereich. Dies bedeutet, dass bei diesem Zyklus eine Überhitzung, also eine Kupplungstemperatur ϑ_cl von >350°C der Kupplung nie erreicht wird. Auf diese Weise wird mit der erfindungsgemäßen Anfahrstrategie ein optimaler thermischer Überlastungsschutz für die Kupplung realisiert.

Claims

Anfahrstrategie für ein Fahrzeug mit einer automatisierten Kupplung und/oder mit einem automatisierten Getriebe, wobei ein thermischer Überlastungsschutz für die Kupplung realisiert wird, bei dem ein von der Kupplung zu übertragendes Kupplungsmoment während des Anfahrens zumindest in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird, wobei das Kupplungsmoment in Abhängigkeit eines Anfahrkennfeldes (g) bestimmt wird, wobei das Anfahrkennfeld (g) zumindest in Abhängigkeit der Motordrehzahl (n_e) und der Kupplungstemperatur (ϑ_cl) bestimmt wird, wobei als Anfahrkennfeld (g) folgende Funktion gewählt wird: $g (n_{e}, ϑ_{cl}) = f (n_{e}) \cdot k (ϑ_{cl})$
wobei f(ne): Standardanfahrmoment k(ϑ_cl) : kupplungstemperaturabhängiger Faktor, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anfahrkennfeld (g) bei steigender Kupplungstemperatur (ϑ_cl) das Standardanfahrmoment (f) erhöht wird, um das Anfahren zu verkürzen, wobei der kupplungstemperaturabhängige Faktor (k) derart gewählt wird, dass ein monoton steigender Verlauf bei ansteigender Kupplungstemperatur (ϑ_cl) realisiert wird, wobei der Faktor (k) den Wert 1 bis zu einer Kupplungstemperatur (ϑ_cl) von 150 °C beibehält, wobei der Faktor (k) danach linear auf den maximalen Wert 2,5 ansteigt und diesen Wert ab einer Kupplungstemperatur (ϑ_cl) von 300°C beibehält.
Kupplungssteuereinrichtung, eingerichtet zum Durchführen einer Anfahrstrategie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungssteuergerät vorgesehen ist, welches das Kupplungsmoment in Abhängigkeit der aktuellen Kupplungstemperatur (ϑ_cl) ansteuert.