Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 6 und ein Computerprogramm nach Anspruch 7.

Grader, auch genannt Planierer, Erdhobel oder Straßenhobel, weisen gewöhnlich ein Festganggetriebe auf. Wenn das Fahrzeug unter Last arbeitet, ist die Ausgangsdrehzahl des Getriebes fest an die Motordrehzahl gekoppelt. Erhöht sich die Last, wird der Motor „gedrückt“, sodass das Fahrzeug langsamer wird und die Drehzahl des Motors absinkt. Das an den Rädern des Fahrzeugs anliegende Drehmoment verhält sich dabei analog zu der Drehmomentkurve des Motors. Je nach Absinken der Motordrehzahl steigt das Radmoment zuerst etwas an und fällt dann ab, sobald die Motordrehzahl zu weit fällt.

Durch die feste Drehzahlkopplung erhält der Fahrer ein unmittelbares Feedback zu der Arbeitslast des Fahrzeugs. Dadurch ist es möglich, durch gezielte Eingriffe in die Antriebssteuerung zu verhindern, dass die angetriebenen Räder durchdrehen. Die Gefahr eines Durchdrehens der Räder wird zudem durch den beschriebenen Verlauf der Radmomente in Abhängigkeit der Motordrehzahl vermindert.

Bei einem stufenlosen Getriebe ist die Motordrehzahl nicht fest mit der Raddrehzahl gekoppelt. Wird im Lastfall die Übersetzung angepasst, kann die Motordrehzahl unverändert bleiben, obwohl das Fahrzeug langsamer wird. Infolgedessen erhält der Fahrer kein Feedback über die Motordrehzahl. Zudem erhöht sich aufgrund der Übersetzungsänderung das an den angetriebenen Rädern anliegende Radmoment. Dadurch besteht eine hohe Gefahr, dass die Räder durchdrehen und das Arbeitsergebnis zerstören.

Aus dem Stand der Technik sind Personenkraftfahrzeuge mit CVT-Getrieben bekannt. Bei diesen ist die Übersetzung stufenlos verstellbar. Durch Wahl fester Übersetzungsstufen lässt sich hier das Verhalten eines Festganggetriebe nachbilden. In Baumaschinen werden in der Regel hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe verwendet. Deren Übersetzung wird in Abhängigkeit von Drücken im Hydro- staten gesteuert. Daher ist es nicht möglich, eine feste Übersetzung einzustellen.

Hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe konnten sich daher aufgrund der eingangs beschriebenen Problematik bisher nicht in Gradern durchsetzen.

Eine vergleichbare Problematik besteht bei Elektromotoren. Fällt die Drehzahl eines Elektromotors aufgrund einer Erhöhung der Last ab, steigt das Drehmoment. Infolgedessen bestünde bei einem Grader mit Elektromotor die Gefahr, dass die angetriebenen Räder durchdrehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Fahrzeugs mit fester oder kontinuierlich, das heißt stufenlos veränderbarer Antriebsübersetzung zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , ein Fahrzeug nach Anspruch 7 und ein Computerprogramm nach Anspruch 9. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein computerimplementiertes Verfahren. Das Verfahren wird also mittels eines Computers ausgeführt.

Das Verfahren dient der Emulation eines Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe bei einem Fahrzeug mit fester oder kontinuierlich veränderbarer Antriebsübersetzung. Die Antriebsübersetzung bezeichnet eine Übersetzung zwischen einer Ausgangswelle eines Motors des Fahrzeugs und den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs. Bei einem Elektromotor etwa ist die Antriebsübersetzung gewöhnlich fest. Entsprechend kann das Fahrzeug einen Elektromotor aufweisen. Auch kann das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor mit einem hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten Getriebe aufweisen.

Erfindungsgemäß wird als Führungsgröße zur Steuerung oder Regelung des Antriebs ein Abtriebsmoment vorgegeben. Der Antrieb wird also so gesteuert oder geregelt, dass sich als Abtriebsmoment das als Führungsgröße vorgegebene Abtriebsmoment einstellt.

Mit Abtriebsmoment wird ein abtriebsseitig anliegendes, von dem Antrieb aufgebrachtes Drehmoment bezeichnet. Es handelt sich um ein Drehmoment in einem Drehmomentfluss zwischen einer Abtriebswelle des Antriebs und den angetriebenen Rädern. Insbesondere kann es sich um ein Drehmoment handeln, mit dem die Abtriebswelle beaufschlagt wird.

Im Falle eines E-Motors wird als Führungsgröße bevorzugt das Drehmoment verwendet, mit dem die Abtriebswelle des Elektromotors beaufschlagt ist. Bei einem Verbrennungsmotor dient als Führungsgröße bevorzugt das Drehmoment, mit dem eine Ausgangswelle des Getriebes beaufschlagt ist.

Das Abtriebsmoment wird in Abhängigkeit von einem kontinuierlich veränderbaren Zustand eines ersten Bedienelements und einem diskret veränderbaren Zustand eines zweiten Bedienelements festgelegt. Bevorzugt erfolgt die Zuordnung durch eine reelle Funktion, die einer Größe, welche den Zustand des ersten Bedienelements charakterisiert, und einer Größe, welche den Zustand des zweiten Bedienelements charakterisiert, einen Wert des Abtriebsmoments zuordnet. Diese Funktion ist vorzugsweise reellwertig. Ein Bereich, der Größe, die den Zustand des ersten Bedienelements charakterisiert, ist vorzugsweise ein reelles Intervall. Die Größe, die den Zustand des zweiten Bedienelements charakterisiert, entstammt bevorzugt einer endlichen Menge natürlicher Zahlen, die jeweils eine Gangstufe repräsentieren.

Bei dem ersten Bedienelement handelt es sich vorzugsweise um ein Fahrpedal oder einen Fahrhebel, mit dem der Fahrer einen Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitswunsch kommuniziert. Bei dem zweiten Bedienelement handelt es sich bevorzugt um einen Gangwahlhebel, mit dem eine zu emulierende Gangstufe ausgewählt werden kann.

Die Erfindung ermöglicht es, das Verhalten eines Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe bei einem Fahrzeug mit fester oder kontinuierlich veränderbarer Antriebsübersetzung zu emulieren, indem die Führungsgröße in Analogie zu einem Verbrennungsmotor mit Festganggetriebe von einem Fahrpedal und einem Gangwahlhebel oder vergleichbaren Bedienelementen abhängig gemacht wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung sieht die Verwendung von Drehzahl-Drehmoment- Kennlinien vor. Hierbei handelt es sich um Kennlinien, die Drehzahlen auf Drehmomente abbilden.

In Abhängigkeit des Zustands des zweiten Bedienelements wird weiterbildungsgemäß eine von mehreren Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien ausgewählt. Die ausgewählte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie repräsentiert das zu emulierende Verhalten des Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe in Abhängigkeit einer mittels des zweiten Bedienelements ausgewählten Gangstufe.

Die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien, aus denen weiterbildungsgemäß eine ausgewählt wird, sind bevorzugt vordefiniert, das heißt, wurden vor Ausführung des weiterbildungsgemäßen Verfahrens erstellt. Insbesondere können die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien auf einem Speichermedium hinterlegt sein.

Die Weiterbildung sieht vor, dass eine Abtriebsdrehzahl ermittelt wird. Mit Abtriebsdrehzahl wird eine Drehzahl der obengenannten Abtriebswelle bezeichnet. Die Ermittlung der Abtriebsdrehzahl erfolgt bevorzugt durch Messen. Dabei wird die Abtriebsdrehzahl direkt gemessen oder aus anderen gemessenen Werten errechnet.

Der Abtriebsdrehzahl wird durch die ausgewählte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie ein Drehmoment zugeordnet. Anhand dieses Drehmoments wird das als Führungsgröße zur Steuerung oder Regelung des Antriebs vorgegebene Abtriebsmoment festgelegt. Das Abtriebsmoment kann dem durch die ausgewählte Kennlinie zugeordneten Drehmoment gleichgesetzt oder unter Berücksichtigung weiterer Kriterien daraus ermittelt werden.

Die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien sind bevorzugt derart weitergebildet, dass sie den Verlauf eines Abtriebsmoments eines Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe in unterschiedlichen Gängen beschreiben. Jede Kennlinie beschreibt dabei den Verlauf des Abtriebsmoments in einem jeweiligen Gang.

Durch das weiterbildungsgemäße Verfahren wird das Verhalten eines Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe emuliert. Dies ist von Vorteil, da ein Fahrer, der ein solches Verhalten gewohnt ist, sich nicht an ein abweichendes Verhalten einer neuen Antriebstechnologie gewöhnen muss.

Die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien können so gewählt sein, dass sie den Drehmomentverlauf eines Verbrennungsmotors unter Volllast beschreiben.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird der Zustand des ersten Bedienelements berücksichtigt, indem die ausgewählte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie in Abhängigkeit des Zustands des ersten Bedienelements bzw. der Größe, die den Zustand des ersten Bedienelements beschreibt, skaliert wird. Die Skalierung erfolgt etwa durch Multiplikation der Drehmomente mit einem Skalierungsfaktor. Dieser wird bevorzugt in Abhängigkeit von dem Zustand des ersten Bedienelements bzw. von der Größe, die den Zustand des ersten Bedienelements charakterisiert, festgelegt. Zwischen der Größe und dem Skalierungsfaktor besteht dabei bevorzugt ein streng monotoner, beispielsweise linearer Zusammenhang.

Das Drehmoment des Antriebs kann aufgrund technischer Gegebenheiten beschränkt sein. Dies muss bei der Vorgabe des Abtriebsmoments als Führungsgröße berücksichtigt werden. In einer bevorzugten Weiterbildung wird entsprechend das Abtriebsmoment als Minimum eines ersten und eines zweiten Drehmoments festgelegt.

Bei dem ersten Drehmoment handelt es sich um das Drehmoment, welches die ausgewählte und gegebenenfalls skalierte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie der Abtriebsdrehzahl zugeordnet. Bei dem zweiten Drehmoment handelt es sich um ein Grenzdrehmoment. Dieses repräsentiert die maximale Belastbarkeit des Antriebs. Auch das Grenzdrehmoment kann durch eine Drehzahl-Grenzdrehmoment-Kennlinie vorgegeben werden. Bei dem oben beschriebenen Fahrzeug handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist also einen Antrieb mit fester oder kontinuierlich veränderbarer Antriebsübersetzung, ein erstes Bedienelement, dessen Zustand kontinuierlich veränderbar ist, und ein zweites Bedienelement, dessen Zustand diskret veränderbar ist, auf. Darüber hinaus weist das Fahrzeug ein Steuergerät auf, das ausgebildet ist, den Antrieb wie oben beschrieben zu steuern oder zu regeln. Insbesondere kann das Steuergerät ein Speichermedium aufweisen, auf dem die oben beschriebenen Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien hinterlegt sind.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm implementiert das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens. Das Computerprogramm umfasst also Anweisungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung. Dies bedeutet, dass das Computerprogramm einen Computer, etwa das Steuergerät des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung veranlasst, wenn das Computerprogramm von dem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem Speichermedium, etwa einem Speichermedium des Steuergeräts des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, gespeichert oder in einem oder mehreren übertragungsfähigen oder übertragenen Signalen codiert sein. Insbesondere kann das Computerprogramm als ein Computerprogrammprodukt vorliegen, das heißt als eine handelbare Einheit bzw. eine Einheit, die dem Zweck dient, den Besitz an dem Computerprogramm zu übertragen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien für verschiedene Gänge mit einer Grenzmoment-Kurve;

Fig. 2 Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien für verschiedene Gänge mit mehreren Grenzmoment-Kurven; und Fig. 3 eine skalierte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie.

In den Figuren 1 bis 3 sind jeweils verschiedene Kennlinien in Diagrammen eingezeichnet, in denen über die x-Achse eine Ausgangsdrehzahl 101 eines Getriebes oder eines Elektromotors und über die y-Achse ein an derselben Welle anliegendes Ausgangsdrehmoment 103 aufgetragen ist. Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm enthält eine erste Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 105 für einen ersten Gang, eine zweite Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 107 für einen zweiten Gang, eine dritte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 109 für einen dritten Gang und eine vierte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 111 für einen vierten Gang. Darüber hinaus ist eine Grenzmoment-Kennlinie 113 eingezeichnet. Diese repräsentiert die maximale Belastbarkeit des Getriebes bzw. des Elektromotors.

In Abhängigkeit einer gewählten Gangstufe wird eine der vier Drehzahl-Drehmoment- Kennlinien 105, 107, 109, 111 ausgewählt. Diese legt in Abhängigkeit der Drehzahl 101 das Ausgangsdrehmoment 103 fest. Ein Minimum des Ausgangsdrehmoment und eines durch die Grenzmoment-Kennlinie 113 vorgegebenen Grenzmoments wird als Vorgabe zur Regelung bzw. Steuerung des Antriebsstrangs herangezogen.

Die in Figur 1 dargestellten Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien 105, 107, 109, 111 sind dem Verhalten eines Verbrennungsmotors mit Festganggetriebe nachempfunden. Auch ist es möglich, modifizierte und im Hinblick auf den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Kennlinien zu verwenden.

Beispiele für optimierte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien 105, 107, 109, 111 sind in Figur 2 dargestellt. Figur 2 zeigt weiterhin verschiedene Grenzmoment-Kennlinien 113. Diese repräsentieren jeweils die Belastbarkeit des Motors bei einer bestimmten Drehzahl. Entsprechend wird in Abhängigkeit der Motordrehzahl eine geeignete Grenzmoment-Kennlinie 113 ausgewählt. Zur Regelung bzw. Steuerung des Motors wird auch hier ein Minimum des Drehmoments aus der in Abhängigkeit der jeweiligen Gangstufe gewählten Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 105, 107, 109, 111 und des Grenzmoments aus der in Abhängigkeit der Motordrehzahl gewählten Grenzmoment- Kennlinie 113 herangezogen.

In Figur 3 ist exemplarisch die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie 111 aus Figur 2 für den vierten Gang in vereinfachter linearisierter Form dargestellt . Der ursprüngliche Verlauf dieser Kennlinie 111 repräsentiert eine Vollgasstellung des Fahrpedals. In Abhängigkeit der jeweiligen Fahrpedalstellung bei nicht voll durchgedrücktem Fahrpedal die Kennlinie skaliert. Beispielhaft ist in Figur 3 ein Verlauf 301 der Kennlinie 111 bei Halbgas dargestellt.

Bezuqszeichen Ausgangsdrehzahl Ausgangsdrehmoment erste Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie zweite Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie dritte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie vierte Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie Grenzmoment-Kennlinie Verlauf bei Halbgas