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Dokumentenidentifikation DE102006010096A1 13.09.2007
Titel Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Wahl, Joachim, 67134 Birkenheide, DE
DE-Anmeldedatum 06.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006010096
Offenlegungstag 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse F16H 63/42(2006.01)A, F, I, 20060306, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16H 59/48(2006.01)A, L, I, 20060306, B, H, DE   F16H 59/70(2006.01)A, L, I, 20060306, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Kraftfahrzeug (10) umfasst einen Antriebsmotor (14) und ein Getriebe (26) mit veränderbarer Getriebeübersetzung. Es wird vorgeschlagen, dass eine aktuelle Getriebeübersetzung wenigstens mittelbar auf der Basis einer Kraftfahrzeugbeschleunigung und eines entsprechenden Drehzahlgradienten ermittelt wird.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.

Für die Steuerung und Regelung bestimmter Funktionen im Betrieb eines Kraftfahrzeugs ist es erforderlich, dass der entsprechenden Steuer- und/oder Regeleinrichtung bekannt ist, welcher Gang gerade eingelegt ist. Vor allem bei Schaltgetrieben wird aus Kostengründen jedoch üblicherweise auf den Einbau entsprechender Sensoren im Getriebe verzichtet. Der einzige Gang, der bei üblichen Getrieben durch einen Sensor erfasst wird, ist der Rückwärtsgang.

Um dennoch im Betrieb eines Kraftfahrzeugs einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung eine den aktuellen Gang charakterisierende Eingangsgröße bereitstellen zu können, wird der aktuelle Gang aus dem aktuellen Verhältnis von Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und Drehzahl einer Kurbelwelle einer das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine ermittelt. Die Drehzahl wird durch einen entsprechenden Drehzahlsensor erfasst, die Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Radumfang und mindestens einem Radsensor, der die Drehgeschwindigkeit des Rades erfasst. Möglich ist die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit auch mittels der Drehzahl der Kurbelwelle oder einer Getriebeausgangswelle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine aktuelle Getriebeübersetzung in möglichst vielen Situationen des Betriebs des Kraftfahrzeugs ermittelt werden kann, bei gleichzeitig niedrigen Kosten.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Lösungen sind in nebengeordneten Ansprüchen und in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wesentliche Merkmale finden sich auch in der Beschreibung und der Zeichnung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, die aktuelle Getriebeübersetzung zu ermitteln, ohne dass im Getriebe eine Vielzahl von Sensoren erforderlich ist, und auch ohne dass eine Kenntnis von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich ist. Selbst bei Ausfall eines Sensors, welcher ein Signal für die Ermittlung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit bereitstellt, kann die aktuelle Getriebeübersetzung weiterhin festgestellt werden. Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, dass der Zusammenhang zwischen der Kraftfahrzeugbeschleunigung und dem Drehzahlgradienten ebenfalls von der aktuellen Getriebeübersetzung abhängt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass hier und nachfolgend alle erwähnten Parameter auch durch Größen dargestellt werden, die mit dem jeweiligen Parameter gekoppelt sind und diesen insoweit charakterisieren können. Dies wird auch im Anspruch 1 durch die Verwendung des Begriffs "mittelbar" zum Ausdruck gebracht. Die Kraftfahrzeugbeschleunigung kann beispielsweise mittels eines Sensors erfasst werden, wie er bei bekannten Sicherheitssystemen, wie ESP oder Airbag-Auslösesystemen, zum Einsatz kommt.

Besonders vorteilhaft, da nochmals kostengünstiger, ist es, wenn die Kraftfahrzeugbeschleunigung durch eine auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Kraft, beispielsweise eine Widerstandskraft, und eine Kraftfahrzeugmasse dargestellt wird. Dieser seit Newton bekannte Zusammenhang gestattet die Ermittlung der Kraftfahrzeugbeschleunigung ohne Verwendung eines speziellen Beschleunigungssensors.

Die auf das Fahrzeug einwirkende und dessen Bewegungszustand beeinflussende Kraft kann in sehr guter Näherung und dennoch ohne großen Rechenaufwand durch die Summe mindestens einer von der Brennkraftmaschine erzeugten Kraft und mindestens einer von einem aktuellen Fahrzeugzustand abhängigen Kraft dargestellt werden.

Eine einfache Möglichkeit, eine Größe zu ermitteln, die die von der Brennkraftmaschine erzeugte Kraft mit guter Genauigkeit charakterisiert, besteht darin, das Antriebsraddrehmoment durch den Durchmesser oder Radius des Antriebsrades zu dividieren. Das Antriebsraddrehmoment ergibt sich wiederum auf einfache Weise aus dem Produkt aus einem Kupplungsdrehmoment, einem Wirkungsgrad eines Antriebsstranges, und der Getriebeübersetzung selbst. Das Kupplungsdrehmoment steht entweder ausgehend von einem Sensorsignal zur Verfügung, oder es ergibt sich rechnerisch oder beispielsweise mit Hilfe eines Kennfelds aus dem aktuellen Betriebspunkt (Luftfüllung, Kraftstoffmenge, Drehzahl etc.) der Brennkraftmaschine. Der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs ist gegebenenfalls lastpunktabhängig aus Vorversuchen bekannt.

Der aktuelle Zustand des Kraftfahrzeugs, der für die Lösung der oben genannten Newton'schen Gleichung benötigt wird, kann in guter und für den vorliegenden Anwendungszweck der Bestimmung der aktuellen Getriebeübersetzung ausreichender Näherung durch eine Längsneigung der Fahrbahn und/oder eine Kraftfahrzeugmasse definiert werden. Die Kraftfahrzeugmasse wiederum kann vereinfachend als nominelle Kraftfahrzeugmasse angenommen werden, oder es kann mit höherer Präzision eine aus Sensorsignalen ermittelte Kraftfahrzeugmasse eingesetzt werden.

Die aktuelle Getriebeübersetzung i wird mit hoher Präzision durch die Lösung der folgenden quadratischen Gleichung bestimmt: C2·nmot2·i2 + (C3·nmot - C1·MK)·i + C4·sin &agr; + ngas = 0

i
= aktuelle Getriebeübersetzung
C1–C4
= Konstanten
nmot
= Drehzahl des Antriebsmotors
ngas
= Drehzahlgradient
MK
= Kupplungsdrehmoment
&agr;
= Längsneigung der Fahrbahn

Die Konstanten C1 bis C3 können vorab in Vorversuchen ermittelt werden, indem das Kraftfahrzug bei einer bekannten Fahrzeugmasse, bei unterschiedlichen, bekannten und durch Drehzahl- und Getriebeübersetzung definierten Betriebspunkten, bei einem Drehzahlgradient = 0 und bei einer Längsneigung der Fahrbahn = 0 betrieben wird. Die Konstante C4 kann danach vorab ermittelt werden, indem das Kraftfahrzeug bei einer typischen Fahrzeugmasse, bei einem bekannten und durch Drehzahl und Getriebeübersetzung definierten Betriebspunkt, bei einem Drehzahlgradient = 0 und bei einer bestimmten Längsneigung der Fahrbahn ≠ 0 betrieben wird.

Die im Wesentlichen von der Kraftfahrzeugmasse und der Längsneigung abhängige Konstante C4 kann jedoch auch während des Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs laufend ermittelt und aktualisiert werden, indem die Lösung der folgenden Gleichung ermittelt wird:

iR
= eindeutig bekannte Getriebeübersetzung, beispielsweise Rückwärtsgang
iA
= Antriebsachsenübersetzung
t0
= Integrationsbeginn
&Dgr;T
= Integrationszeitraum

Da in den meisten Kraftfahrzeugen keine stufenlos verstellbare Getriebeübersetzung eingesetzt wird, sondern ein Stufengetriebe mit diskreten Gängen, wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, dass aus der ermittelten aktuellen Getriebeübersetzung ein aktueller Gang ermittelt wird. Hierzu werden die Getriebeübersetzungen der einzelnen Gänge mit Toleranzbändern versehen, und dann wird geprüft, in welchem Toleranzband sich die ermittelte aktuelle Getriebeübersetzung befindet.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass aus dem ermittelten aktuellen Gang und der aktuellen Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Ersatzwert für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird. Mittels dieses Ersatzwerts liegt die für zahlreiche Steuerungs- und Regelungsfunktionen des Kraftfahrzeugs erforderliche Kraftfahrzeuggeschwindigkeit auch unabhängig von dem Signal eines Radsensors vor. Damit wird die Sicherheit im Betrieb des Kraftfahrzeugs durch eine erhöhte Systemredundanz verbessert.

In nochmaliger Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Ersatzwert plausibilisiert und eine Maßnahme durchgeführt wird, wenn der Ersatzwert nicht plausibel ist. Beispielsweise ist eine Maximalwertbegrenzung denkbar, durch die ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs mit durchdrehenden Rädern (Schlupf) berücksichtigt wird. Gelangt man bei stabil erkanntem Gang und Kraftschluss (Kupplung) über eine festgelegte gangspezifische Geschwindigkeitsgrenze hinaus, ersetzt diese Grenze den ermittelten Wert, beispielsweise bis zur nächsten Unterschreitung dieser Grenze.

Es versteht sich, dass die sichere Erkennung der aktuellen Getriebeübersetzung anhand des oben genannten Verfahrens nur möglich ist, wenn zwischen Brennkraftmaschine und Antriebsrad ein Kraftschluss besteht. Wird dieser aufgehoben, ist eine sichere Gangerkennung nicht mehr möglich. Damit ist auch eine sichere Fahrgeschwindigkeitsbestimmung nicht mehr möglich, so dass ersatzweise der zuletzt sicher erkannte Geschwindigkeitswert beispielsweise über eine Filterfunktion zeitlich abgesteuert wird, entsprechend einem typischen Ausrollverhalten.

Zeichnungen

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei gilt, dass in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung angegebene beziehungsweise dargestellte Merkmale auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die vorliegende Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf im Einzelfall hingewiesen wird. In der Zeichnung zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs;

2 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs von 1;

3 ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs von 1; und

4 ein Blockschaltbild eines weiteren Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs von 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein Kraftfahrzeug trägt in 1 das Bezugszeichen 10. Es wird von einer Brennkraftmaschine angetrieben, die in 2 als Teil eines Antriebsstrangs 12 schematisch dargestellt ist und dort das Bezugszeichen 14 trägt (in 1 ist der Antriebsstrang 12 nicht dargestellt). Das Kraftfahrzeug 10 umfasst einen Neigungssensor 16, welcher eine Kraftfahrzeuglängsneigung &agr; erfasst.

Wie aus 2 ersichtlich ist, wird durch die Brennkraftmaschine 14 eine Kurbelwelle 18 in Drehung versetzt, deren Drehzahl nmot von einem Drehzahlsensor 20 erfasst wird. Die Kurbelwelle 18 ist mit einer ebenfalls zum Antriebsstrang 12 gehörenden Kupplung 22 verbunden. Das im Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 und der Brennkraftmaschine 14 an der Kupplung 22 anliegende Drehmoment kann entweder von einem Drehmomentsensor, oder, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, von einer Steuer- und Regeleinrichtung 24 auf der Basis verschiedener Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 14, wie beispielsweise eingespritzte Kraftstoffmenge, Luftfüllung, Drehzahl nmot, etc., ermittelt werden. Das entsprechende Kupplungsmoment wird mit MK bezeichnet.

Nach der Kupplung 22 umfasst der Antriebsstrang 12 ein Getriebe 26 mit mehreren, diskreten Gangstufen. Für die Erkennung eines Rückwärtsgangs verfügt das Getriebe 26 über einen Sensor 27. Für die Erkennung der anderen Gangstufen wird nach unterschiedlichen Verfahren vorgegangen, die weiter unten im Detail erläutert werden. Nach dem Getriebe 26 ist ein Achsdifferential 28 angeordnet, welches das Drehmoment auf Antriebsräder 30 verteilt. Dies sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Hinterräder des Kraftfahrzeugs 10. Vorderräder 32 des Kraftfahrzeugs 10 sind nicht angetrieben. Deren Drehzahl wird von Radsensoren 34 erfasst (vgl. 1).

Der Betrieb des Kraftfahrzeugs wird von der Steuer- und Regeleinrichtung 24 gesteuert und geregelt. Hierzu erhält diese Eingangssignale von unterschiedlichen Sensoren, beispielsweise vom Neigungssensor 16, vom Drehzahlsensor 20, vom Getriebesensor 27 und von den Radsensoren 34. Unter Berücksichtigung dieser Eingangssignale wird zum einen die Brennkraftmaschine 14 und zum anderen das Kraftfahrzeug 10 insgesamt gesteuert.

Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs 10 wird die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der Signale der Radsensoren 34 und des Durchmessers D der Vorderräder 32 ermittelt. Die Kenntnis der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl nmot der Kurbelwelle 18 wiederum gestattet es, eine aktuelle Gesamtübersetzung (Getriebe 26 und Achsdifferential 28) itot zu ermitteln. Da die entsprechenden Werte für die einzelnen Gangstufen des Getriebes 26 in einem Speicher der Steuer- und Regeleinrichtung 24 hinterlegt sind, führt ein Vergleich der durch eine Antriebsachsenübersetzung iA dividierten aktuellen Gesamtübersetzung itot mit den abgespeicherten Gesamtübersetzungen zu der tatsächlichen aktuellen Gangstufe Gn, mit n von 1 bis m. Ein alternatives Verfahren für die Bestimmung der aktuellen Gangstufe Gn wird nun unter Bezugnahme auf die 3 und 4 im Detail erläutert. Dieses Verfahren gestattet die Bestimmung der aktuellen Gangstufe Gn auch ohne Signale der Radsensoren 34.

Nach einem Start in 36 (vgl. 3) wird in 38 die folgende quadratische Gleichung (1) nach der aktuellen Gesamt-Getriebeübersetzung i aufgelöst:

Die Lösung ergibt sich aus der binomischen Formel nach

C1, C2, C3 und C4 sind Konstanten, die vorab, beispielsweise in Vorversuchen, ermittelt wurden. Ein Verfahren hierfür wird weiter unten angegeben. ngas ist ein aktueller Drehzahlgradient, also die Ableitung der aktuellen Drehzahl nmot, die vom Drehzahlsensor 20 bereitgestellt wird, nach der Zeit dt. Aus der Gleichung (2) ergeben sich zwei mögliche aktuelle Getriebeübersetzungen i1 und i2. In 40 wird nun ein zulässiger Wertebereich izul definiert, der größer ist als Null und kleiner ist als eine maximale Gesamtübersetzung imax. Die maximale Gesamtübersetzung imax ist jene Gesamtübersetzung, die im Rückwärtsgang beziehungsweise der ersten Gangstufe vorliegt. Die Unzulässige der beiden in 38 ermittelten Gesamtübersetzungen i1 und i2 kann auf diese Weise ausgesondert werden, was zu der tatsächlichen Gesamtübersetzung itot in 40 führt.

In 42 wird die ermittelte Gesamtübersetzung itot durch die Antriebsachsübersetzung iA (Übersetzung des Achsdifferentials 28) dividiert, was zu der eigentlichen aktuellen Übersetzung iG des Getriebes 26 führt. Diese ermittelte aktuelle Getriebeübersetzung iG muss nun einer bestimmten Gangstufe Gn (n = 1 bis m) zugeordnet werden. Hierzu wird in 44 die Getriebeübersetzung iG1 bis iGm mit einem Toleranzband &Dgr; versehen. Dann wird ermittelt, in welchem Bereich iGn ± &Dgr; sich die ermittelte aktuelle Getriebeübersetzung iG befindet. Dies führt in 45 zu der aktuellen Gangstufe Gn, in der sich das Getriebe 26 aktuell befindet. Das Verfahren endet in 46.

Die Konstanten C1 bis C3 werden vorab beispielsweise in Vorversuchen ermittelt, in denen das Kraftfahrzeug 10 stationär bei einer bekannten Fahrzeugmasse, bei unterschiedlichen, bekannten und durch Drehzahl nmot und Getriebeübersetzung iG definierten Betriebspunkten, bei Drehzahlgradient ngas = 0 und bei einer Fahrbahnlängsneigung &agr; = 0 betrieben wird. Die entsprechenden Werte werden in die nachfolgende Gleichung (3) eingesetzt und das sich hieraus ergebende Gleichungssystem nach C1, C2 und C3 für mindestens drei verschiedene solche Fahrzustände aufgelöst.

Die Konstante C4 kann auf unterschiedliche Arten ermittelt werden: Eine einfache Möglichkeit besteht darin, die Konstante C4 vorab, also ebenfalls beispielsweise in Vorversuchen, zu ermitteln, indem, nach der Ermittlung der Konstanten C1 bis C3, das Kraftfahrzeug 10 bei einer typischen Fahrzeugmasse, bei einem bekannten und durch Drehzahl nmot und Getriebeübersetzung iG definierten Betriebspunkt, bei einem Drehzahlgradient ngas = 0 und bei einer bekannten Fahrbahnlängsneigung &agr; ≠ 0 betrieben wird. Die Lösung ergibt sich dann aus der folgenden Gleichung (4):

Alternativ kann die Konstante C4 (die dann im eigentlichen Sinne keine Konstante mehr ist) auch laufend während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 adaptiert werden anhand der folgenden Gleichung (5):

Die Anwendung der Gleichung (5) ergibt sich aus 4: Nach einem Start in 48 wird in 50 geprüft, ob die aktuelle Gangstufe Gn sicher erkannt ist. Dies ist auf jeden Fall im Rückwärtsgang GR der Fall, der ja über den eigenen Getriebesensor 27 erkannt wird. Daher findet sich in der Gleichung (5) die Getriebeübersetzung iR des Rückwärtsgangs GR. Ist dies der Fall, wird in 52 geprüft, ob die vom Neigungssensor 16 erfasste Längsneigung &agr; ≠ 0 ist. Sind diese beiden Voraussetzungen erfüllt, wird die Gleichung (5) in 54 gelöst. Sind die Bedingungen in 50 und 52 nicht erfüllt, wird der aktuelle Wert der Konstanten C4 eingefroren, beispielsweise in 56 in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt, und als Initialisierungswert des Integrators in 54 verwendet, sobald die Aktivierungsbedingungen in 50 und 52 wieder erfüllt sind. Ist die Antwort in 50 nein, wird in 58 die Konstante C4 gleich dem vorab bestimmten Defaultwert C40 gesetzt. Das Verfahren wird im Fahrbetrieb permanent angewendet.

Die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vfzg kann anhand der folgenden Gleichung (6) ermittelt werden:

Das vorab beschriebene Verfahren gestattet es somit, ohne spezielle Sensoren am Getriebe 26 und selbst ohne Signale der Radsensoren 34 die aktuelle Gangstufe Gn zu ermitteln und auf der Basis der entsprechenden Gesamt-Getriebeübersetzung iGn und in Kenntnis der vom Drehzahlsensor 20 bereitgestellten Drehzahl nmot der Kurbelwelle 18 und unter Kenntnis des Umfangs 2·&pgr;·R der Antriebsräder 32 einen Wert für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vfzg zu ermitteln. Dieser kann beispielsweise als Ersatzwert verwendet werden, wenn die Radsensoren 34 defekt sind.

Der Ersatzwert vfzg kann plausibilisiert werden, indem er mit zulässigen Minimal- und/oder Maximalwerten verglichen wird. Abhängig vom Ergebnis der Plausibilitätsprüfung kann beispielsweise ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgen. Die Plausibilitätsprüfung kann abhängig vom aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs 10, von der Betriebssituation der Brennkraftmaschine 14, und von erkannten Fehlern beispielsweise von bereitgestellten Sensorsignalen konfiguriert werden.

Möglich ist auch, dass ein Eintrag in einen Fehlerspeicher erfolgt, wenn beispielsweise im Block 42 festgestellt wird, dass die ermittelte Getriebeübersetzung iG exakt im Grenzbereich zwischen den diskreten Getriebeübersetzungen iGn benachbarter Gangstufen liegt, sofern kein ausgekuppelter Zustand vorliegt, in dem der ermittelte Gang auf einen unplausiblen Defaultwert (beispielsweise 0) gelegt wird. Auch können starke Schwankungen der ermittelten Getriebeübersetzung iG als Kriterium dazu dienen, dass besagter Eintrag in den Fehlerspeicher erfolgt. Letztlich kommt ein Eintrag in einen solchen Fehlerspeicher immer dann in Frage, wenn der verwendete Ersatzwert nicht mehr einer geforderten Genauigkeit entspricht, die sich beispielsweise aus gesetzlichen oder sonstigen Spezifikationen ergibt.

Die Grundlagen für die oben angegebenen Verfahren sind folgende:

Eine Kraftfahrzeugbeschleunigung a beziehungsweise C0·ngas ergibt sich aus einer auf das Kraftfahrzeug 10 wirkenden Kraft F und der Masse m des Kraftfahrzeugs 10 gemäß Gleichung (7):

Die auf das Kraftfahrzeug 10 einwirkende Kraft F setzt sich aus einer von der Brennkraftmaschine 14 erzeugten Kraft (vorliegend einer Vortriebskraft F+) und einer vom aktuellen Fahrzeugzustand abhängigen Kraft F- (üblicherweise einer Widerstandskraft) zusammen gemäß Gleichung (8): F = F+ + F-(8)

Die von der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Kraft F+ kann unter Berücksichtigung eines an den Antriebsrädern 32 wirkenden Antriebsraddrehmoments MR und eines Durchmessers oder Radius R der Antriebsräder 32 ermittelt werden gemäß Gleichung (9):

Das Antriebsraddrehmoment MR ergibt sich wiederum aus dem Produkt des bereits oben erwähnten Kupplungsdrehmoments MK, einem Wirkungsgrad &eegr; des Antriebsstrangs 12, und der zu ermittelnden Gesamtübersetzung itot, die in den nachfolgenden Formelangaben der Einfachheit halber nur als i bezeichnet wird, gemäß Formel (10): MR =MK·&eegr;·i(10)

Die sich aus dem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs 10 ergebende Kraft F- hängt vorliegend näherungsweise von der Fahrbahnlängsneigung &agr; und der Masse des Kraftfahrzeugs 10 ab, gemäß der nachfolgenden Gleichung (11): F- = C2·i2·nmot2 + C3·i·nmot + C4·sin &agr;(11)

Die obigen Gleichungen 7 bis 11 führen zu der nachfolgenden Gleichung (12): ngas = i·(MK·C1 – nmot·C3) – C2·i2·nmot2 – C4·sin &agr;(12)

In den Konstanten C1 bis C4 der Gleichung 12 ist die Masse m des Kraftfahrzeugs 10 beinhaltet. Umformen der Gleichung 12 führt zu der quadratischen Hauptgleichung (1), deren Lösung zu der gesuchten Gesamtübersetzung itot führt.

Letztlich kann also die aktuelle Getriebeübersetzung iG auf der Basis einer Kraftfahrzeugbeschleunigung a und eines entsprechenden Drehzahlgradienten ngas ermittelt werden. Dabei versteht sich, dass das genannte Verfahren nur dann durchgeführt werden kann, wenn innerhalb des Antriebsstrangs 12 ein Kraftschluss vorhanden ist, wenn also die Kupplung 22 geschlossen ist. Die Bestimmung der Konstanten C1 bis C3 erfolgt vorab mit einer bekannten Fahrzeugmasse, um im eigentlichen Fahrbetrieb eine möglichst sichere Bestimmung der aktuellen Gangstufe Gn zu ermöglichen. Es versteht sich ferner, dass die Genauigkeit bei der Ermittlung der aktuellen Gangstufe Gn umso größer ist, je geringer die sonstigen Einflussfaktoren, also die auf das Kraftfahrzeug wirkenden (Stör-)Kräfte sind. Dies bedeutet, dass die Präzision beispielsweise bei Windstille am größten ist.


Anspruch[de]
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), welches einen Antriebsmotor (14) und ein Getriebe (26) mit einer vorzugsweise in Stufen veränderbaren Getriebeübersetzung (iG) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Getriebeübersetzung (iG) wenigstens mittelbar auf der Basis einer Kraftfahrzeugbeschleunigung (a) und eines entsprechenden Drehzahlgradienten (ngas) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugbeschleunigung (a) durch eine auf das Kraftfahrzeug (10) einwirkende Kraft (F) und eine Kraftfahrzeugmasse (m) dargestellt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Fahrzeug (10) einwirkende Kraft (F) durch eine Summe mindestens einer von dem Antriebsmotor (14) erzeugten Kraft (F+) und mindestens einer von einem aktuellen Fahrzeugzustand abhängigen Kraft (F-) dargestellt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Antriebsmotor (14) erzeugte Kraft (F+) unter Berücksichtigung eines Antriebsraddrehmoments (MR) und einer den Durchmesser (D) des Antriebsrads (30) charakterisierenden Größe ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsraddrehmoment (MR) aus dem Produkt aus einem Kupplungsdrehmoment (MK), einem Wirkungsgrad (&eegr;) eines Antriebsstrangs (12), und der Getriebeübersetzung (i) ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Fahrzeugzustand durch eine Längsneigung (&agr;) der Fahrbahn und/oder eine Kraftfahrzeugmasse (m) beeinflusst wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Getriebeübersetzung (i) durch die Lösung der folgenden Gleichung ermittelt wird: C2·nmot2·i2 + (C3·nmot – C1·MK)·i + C4·sin &agr; + ngas = 0

i = aktuelle Gesamt-Getriebeübersetzung

C1–C4 = Konstante

nmot = Drehzahl des Antriebsmotors

ngas = Drehzahlgradient

MK = Kupplungsdrehmoment

&agr; = Längsneigung der Fahrbahn
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei bekannten Konstanten C1 bis C3 die Konstante C4 im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs (10) durch die Lösung der folgenden Gleichung ermittelt wird:


iR = eindeutig bekannte Getriebeübersetzung

iA = Antriebsachsübersetzung

t0 = Integrationsbeginn

&Dgr;T = Integrationszeitraum
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten aktuellen Getriebeübersetzung (i) ein aktueller Gang (G) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ermittelten aktuellen Gang (G) und der aktuellen Drehzahl (nmot) des Antriebsmotors (14) ein Ersatzwert für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (vfzg) ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ersatzwert (vfzg) plausibilisiert und eine Maßnahme durchgeführt wird, wenn der Ersatzwert (vfzg) nicht plausibel ist, insbesondere der Ersatzwert (vfzg) durch einen Filter abgesteuert wird. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist. Elektrisches Speichermedium für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (24) eines Kraftfahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf ihm ein Computerprogramm zur Anwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 11 abgespeichert ist. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (24) für ein Kraftfahrzeug (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 programmiert ist.






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