DE102021206807A1

DE102021206807A1 - Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021206807A1
Application number: DE102021206807.3A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Frevert
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Aumovio Germany De GmbH
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung, welche einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor verbindet, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs, wobei während eines Einkuppelns der Kupplung ein dadurch erzeugtes Verzögerungsmoment berechnet wird und eine am Antriebsstrang wirkende Bremskraft in Abhängigkeit davon verringert wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung, welche einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor verbindet, sowie ein zugehöriges Kraftfahrzeug.
Im Zuge einer höheren Kraftstoffeffizienz werden immer häufiger Verbrennungsmotoren mittels einer Kupplung vom Antriebsstrang entkoppelt, wenn diese keinen Vortrieb erzeugen sollen. Derartige Betriebsmodi können beispielsweise als Segeln bezeichnet werden. Das Einkuppeln eines Motors bei Änderung eines Fahrwunsches kostet typischerweise Zeit und Energie. Zudem kann dabei ein deutlich wahrnehmbarer Ruck entstehen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung bereitzustellen, welches im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung, welche einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor verbindet, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

- Einkuppeln der Kupplung, dabei Berechnen eines dadurch erzeugten Verzögerungsmoments, und
- Verringern einer am Antriebsstrang wirkenden Bremskraft in Abhängigkeit von dem Verzögerungsmoment.

Mittels eines solchen Verfahrens kann ein Verzögerungsmoment, welches beim Einkuppeln aufgrund des nunmehr vorhandenen Kontakts zum Verbrennungsmotor entsteht, berücksichtigt und eine wirkende Bremskraft entsprechend verringert werden. Ein eventuelles Ruckeln kann dadurch verringert oder vermieden werden, da die zusätzliche vom Motor aufgebrachte Bremswirkung dadurch kompensiert wird, dass eine wirkende Bremskraft entsprechend verringert wird. Dies erlaubt ein Einkuppeln ohne störende Ruckbewegungen.
Unter einer Kupplung kann insbesondere ein betätigbares Element verstanden werden, welches in einem Zustand eine rotatorische Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Antriebsstrang darstellt, wohingegen es in einem anderen Zustand Verbrennungsmotor und Antriebsstrang rotatorisch entkoppelt. Zwischen den beiden Endstellungen sind auch Übergänge möglich, in welchen eine teilweise Kraftübertragung stattfinden kann. Unter einem Verzögerungsmoment ist insbesondere ein Moment zu verstehen, welches beim Einkuppeln aufgrund der dann vorhandenen Verbindung zwischen Antriebsstrang und Verbrennungsmotor vom Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang wirkt, und welches typischerweise zunächst eine bremsende Wirkung hat. Eine Bremskraft ist typischerweise eine Kraft, welche von einer Bremse, beispielsweise einer Radbremse, aufgebracht wird, um das Fahrzeug zu verzögern. Diese kann entsprechend dem Verzögerungsmoment verringert werden. Dies kann insbesondere über einen vorbestimmten Zeitraum erfolgen, wobei innerhalb dieses Zeitraums auch mehrfach das Verzögerungsmoment berechnet werden kann.
Der Verbrennungsmotor kann insbesondere durch das Einkuppeln gestartet werden. Dies erlaubt die Einsparung von ansonsten notwendiger elektrischer Energie zum Betreiben eines Anlassers.
Das Einkuppeln kann insbesondere ausgehend von einem deaktivierten Verbrennungsmotor ausgeführt werden. Der Verbrennungsmotor kann dadurch während eines Segelvorgangs abgeschaltet werden, so dass Kraftstoff eingespart wird. Unter einem deaktivierten Verbrennungsmotor kann insbesondere ein Verbrennungsmotor verstanden werden, zu welchem im deaktivierten Zustand kein Kraftstoff zugeführt wird und/oder dessen Kurbelwelle sich nicht dreht.
Das Einkuppeln kann insbesondere entsprechend einem vorgegebenen Verlauf erfolgen. Ein solcher Verlauf kann beispielsweise als Kraft-Zeit-Kurve vorgegeben werden.
Das Verzögerungsmoment kann insbesondere basierend auf Fahrparametern und/oder Motorparametern berechnet werden. Unter Fahrparametern können insbesondere Parameter bezüglich einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs wie Geschwindigkeit oder Beschleunigung verstanden werden. Unter Motorparametern können beispielsweise Leistungsdaten des Motors oder aktuelle Werte von Sensoren des Verbrennungsmotors verstanden werden.
Das Verringern der Bremskraft kann insbesondere mittels eines Bremssystems erfolgen, welches einen fahrerunabhängigen Bremskraftaufbau ermöglicht. Es kann sich beispielsweise um ein By-Wire-System handeln. Dies erlaubt eine besonders individuelle Steuerung des Bremssystems.
Die Bremskraft kann insbesondere so verringert werden, dass das Verzögerungsmoment kompensiert wird. Dies erlaubt ein besonders ruckfreies Einkuppeln.
Das Einkuppeln kann insbesondere ausgehend von einer bereits wirkenden Bremskraft ausgeführt werden. Dies erfolgt typischerweise während einer Verzögerung des Fahrzeugs, welche beispielsweise von einem Fahrer oder einem Fahrdynamikregelsystem angefordert werden kann. Der Verbrennungsmotor steht dann, wenn er durch das Einkuppeln angelassen wurde, nachfolgend wieder für das Erzeugen von Vortrieb zur Verfügung.
Das Einkuppeln kann insbesondere ausgehend von einem vollständig ausgekuppelten Zustand erfolgen. Ein solcher vollständig ausgekuppelter Zustand kann beispielsweise bedeuten, dass keine kraftmäßige Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und Antriebsstrang mehr besteht.
Der Antriebsstrang kann insbesondere auf eines oder mehrere Antriebsräder wirken. Beispielsweise kann eine Achse angetrieben werden, oder es können auch beide Achsen angetrieben werden. Auch mehr Achsen können entsprechend verwendet werden, welche angetrieben werden können oder nicht angetrieben werden können. Der Verbrennungsmotor erzeugt im eingekuppelten Zustand typischerweise Vortrieb, welcher auf die Antriebsräder wirkt und somit ein Fahrzeug vortreibt.
Insbesondere kann während des Einkuppelns kein elektrischer Anlasser zum Anlassen des Verbrennungsmotors verwendet werden. Dadurch wird elektrische Energie für den Anlasser eingespart. Der Anlasser kann insbesondere abgeschaltet bleiben. Ein Anlassen des Elektromotors kann trotzdem durch die am Antriebsstrang vorhandene Drehbewegung erfolgen.
Das Verfahren kann insbesondere ansprechend auf einen Fahrerbremswunsch ausgeführt werden. Nach einem solchen Bremswunsch wird typischerweise Motorleistung benötigt, welche durch das Einkuppeln dann zur Verfügung steht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird vor dem Einkuppeln ein Zielgang eines Getriebes, mit welchem die Kupplung verbunden ist, eingestellt. Ein solcher Zielgang kann beispielsweise vorgegeben sein oder kann anhand von diversen Parametern berechnet werden. Ein Zielgang kann beispielsweise ein Gang unter mehreren Gängen eines Getriebes sein, wobei der Verbrennungsmotor über die Kupplung und das Getriebe auf Antriebsräder wirken kann. Durch das Einstellen eines Zielgangs kann insbesondere erreicht werden, dass der Verbrennungsmotor nach dem Einkuppeln unmittelbar in einem idealen Gang auf den Antriebsstrang wirken kann. Der Zielgang kann fest vorgegeben sein, oder er kann bei jedem Einkuppeln berechnet werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsstrang und eine Kupplung auf, welche den Antriebsstrang mit dem Verbrennungsmotor verbindet. Das Kraftfahrzeug weist ferner ein Bremssystem auf. Außerdem weist es eine Steuerungsvorrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, ein hierin beschriebenes Verfahren auszuführen. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
Mittels eines solchen Kraftfahrzeugs kann das hierin beschriebene Verfahren vorteilhaft umgesetzt werden. Die weiter oben bereits beschriebenen Vorteile können erreicht werden.
Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ferner einen Elektromotor zur Unterstützung des Verbrennungsmotors aufweisen. Dies erlaubt eine gemeinsame und/oder alternierende Krafterzeugung durch Verbrennungsmotor und Elektromotor. Beispielsweise kann es sich dabei um ein Mild-Hybridsystem handeln. Dies ist jedoch für ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, nicht zwingend erforderlich. Das Verfahren kann grundsätzlich für jede Art von Fahrzeugen mit den erwähnten Komponenten angewandt werden.
Es kann beispielsweise auch eine zusätzliche Spannungsquelle zusätzlich zu einer Lichtmaschine, welche von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, vorhanden sein. Diese zusätzliche Spannungsquelle kann beispielsweise ein Akkumulator sein. Dadurch kann eine Stromversorgung bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor sichergestellt werden.
Mit anderen Worten kann beispielsweise, sobald ein Fahrer während eines Segelvorgangs auf das Bremspedal tritt, ein Zielgang in einem Doppelkupplungsgetriebe und/oder Automatikgetriebe gewählt werden. Anschließend kann die Kupplung mit einem vorgegebenen Verlauf geschlossen werden, um den Motor anzutreiben. Ein Motorsteuergerät und ein Getriebesteuergerät können ein Moment an der Kupplung berechnen und dieses beispielsweise via CAN/FlexRay an ein Bremsensteuergerät senden. In einem By-Wire-System kann insbesondere genau dieses Moment dynamisch kompensiert werden, wodurch sich auf Fahrzeuglevel ein konstantes Bremsmoment ergibt und somit eine konstante Verzögerung ergibt. Die Fahrzeugverzögerung ergibt sich insbesondere durch die Summe aus hydraulischem Bremsmoment und dem Schleppmoment des Motors in Abhängigkeit vom übertragenen Kupplungsmoment.
Dadurch ergibt sich insbesondere eine Einsparung einer Kohlendioxidemission in einem WLTP-Testzyklus sowie auch im Realbetrieb durch Kupplungsstart bei jedem Bremsmanöver. Es wird dabei kein Kraftstoff und keine elektrische Energie verbraucht. Ein schneller Motorstart ermöglicht ein schnelleres Triggern der Rekuperation beispielsweise bei Hybridarchitekturen. Außerdem wird ein spürbarer Ruck für den Fahrer vermieden. Der Verschleiß eines Ritzelstarters wird im Übrigen ebenfalls verringert.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigt:

1: ein Kraftfahrzeug.

1 zeigt rein schematisch ein Kraftfahrzeug 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Verbrennungsmotor 20 auf, welcher für einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs 10 sorgen kann. Er wirkt über eine Kupplung 30 auf einen Antriebsstrang 40, welcher wiederum mit zwei Hinterrädern 51, 52 verbunden ist. Ferner weist das Kraftfahrzeug 10 auch noch zwei Vorderräder 53, 54 auf, auf deren Funktion hier jedoch nicht weiter eingegangen wird.
Das Kraftfahrzeug 10 weist ein Bremssystem 60 mit einer ersten Bremse 61 und einer zweiten Bremse 62 auf. Die erste Bremse 61 wirkt auf das linke Hinterrad 51, wohingegen die zweite Bremse 62 auf das rechte Hinterrad 52 wirkt.
Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug 10 eine Steuerungsvorrichtung 70 auf. Diese ist dazu konfiguriert, ein erfindungsgemäßes, nachfolgend beschriebenes Verfahren auszuführen.
In einem normalen Betrieb ist die Kupplung 30 eingekuppelt, so dass der Verbrennungsmotor 20 das Kraftfahrzeug 10 über die beiden Hinterräder 51, 52 antreiben kann. Diese sind somit Antriebsräder. Hierzu kann noch ein nicht dargestelltes Getriebe zwischengeschaltet sein. Wird für einen gewissen Moment kein Vortrieb benötigt, beispielsweise weil eine langsame Verzögerung erfolgen soll oder das Kraftfahrzeug 10 eine schiefe Ebene herabfährt, so kann der Verbrennungsmotor 20 mittels der Kupplung 30 ausgekuppelt werden. Er kann dabei auch abgeschaltet werden, um Kraftstoff einzusparen. Soll das Kraftfahrzeug 10 gebremst werden, so kann das Bremssystem 60 hierfür verwendet werden. Soll während eines solchen Bremsvorgangs der Verbrennungsmotor 20 wieder gestartet werden, so kann die Kupplung 30 entsprechend einem vorgegebenen Kraftverlauf einkuppeln, so dass der Verbrennungsmotor 20 ohne die Hilfe eines elektrischen Anlassers wieder gestartet werden kann. Dabei kann die Steuerungsvorrichtung 70 ein Verzögerungsmoment berechnen, welches der Verbrennungsmotor 20 auf den Antriebsstrang 40 und damit auch auf die Hinterräder 51, 52 ausübt. Der Verbrennungsmotor 20 wirkt also bremsend, da er aus einem abgeschalteten Zustand heraus wieder anspringt. Ein entsprechendes Verzögerungsmoment, welches von der Steuerungsvorrichtung 70 berechnet wird, wird verwendet, um die vom Bremssystem 60 aufgebrachte Bremskraft zu korrigieren. Die von den beiden Bremsen 61, 62 erzeugte Bremskraft wird also dementsprechend verringert, so dass beim Einkuppeln der Kupplung 30 kein Rucken spürbar ist. Dadurch kann der Fahrkomfort deutlich erhöht werden.
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit dies technisch sinnvoll ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
20: Verbrennungsmotor
30: Kupplung
40: Antriebsstrang
51,52,53,54: Räder
60: Bremssystem
61: erste Bremse
62: zweite Bremse
70: Steuerungsvorrichtung

Claims

Verfahren zum Einkuppeln einer Kupplung (30), welche einen Antriebsstrang (40) eines Kraftfahrzeugs (10) mit einem Verbrennungsmotor (20) verbindet, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs (10), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Einkuppeln der Kupplung (30), dabei Berechnen eines dadurch erzeugten Verzögerungsmoments, und - Verringern einer am Antriebsstrang (40) wirkenden Bremskraft in Abhängigkeit von dem Verzögerungsmoment.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei der Verbrennungsmotor (20) durch das Einkuppeln gestartet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Einkuppeln ausgehend von einem deaktivierten Verbrennungsmotor (20) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Einkuppeln entsprechend einem vorgegebenen Verlauf erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Verzögerungsmoment basierend auf Fahrparametern und/oder Motorparametern berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Verringern der Bremskraft mittels eines Bremssystems erfolgt, welches einen fahrerunabhängigen Bremskraftaufbau ermöglicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Bremskraft so verringert wird, dass das Verzögerungsmoment kompensiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Einkuppeln ausgehend von einer bereits wirkenden Bremskraft ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Einkuppeln ausgehend von einem vollständig ausgekuppelten Zustand erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Antriebsstrang (40) auf eines oder mehrere Antriebsräder (51, 52) wirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei während des Einkuppelns kein elektrischer Anlasser zum Anlassen des Verbrennungsmotors (20) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welches ansprechend auf einen Fahrerbremswunsch ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei vor dem Einkuppeln ein Zielgang eines Getriebes, mit welchem die Kupplung (30) verbunden ist, eingestellt wird.
Kraftfahrzeug (10), aufweisend - einen Verbrennungsmotor (20), - einen Antriebsstrang (40), - eine Kupplung (30), welche den Antriebsstrang (40) mit dem Verbrennungsmotor (20) verbindet, - ein Bremssystem (60), und - eine Steuerungsvorrichtung (70), welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 14, - welches ferner einen Elektromotor zur Unterstützung des Verbrennungsmotors (20) aufweist.