DE10337624B4

DE10337624B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Motormomentes und eines Kupplungsmomentes bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10337624B4
Application number: DE10337624.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Stork Holger; Dr. Küpper Klaus; Dr. Eich Jürgen; Dr. Nießen Wolfgang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-08-16
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2023-08-17
Also published as: DE10337624A1

Abstract

Verfahren zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments nach einem Gangwechsel bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor, wobei bei einer schlupfenden Kupplung das Kupplungsmoment mittels einer vorgegebenen Funktion erhöht wird und dass zu einem Schlupfabbau ein Motoreingriff durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlupfender Kupplung ein maximaler Wert des Kupplungsmoments durch folgende Gleichung bestimmt wird:

T_{C L, max} = T_{e, d} - J_{e} \cdot (d ω_{I} / d t),

wobei mit T_e,d das Fahrerwunschmoment, mit J_e das Motorträgheitsmoment und mit ω_I die Drehzahl der Getriebeeingangswelle bezeichnet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments nach einem Gangwechsel bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor.
Die EP 0730105 A2 , die DE 69224256 T2 , die DE 60107019 T2 , die DE 19751225 A1 , die DE 3334717 A1 , die DE 19841856 C1 sowie die DE 4011850 A1 offenbaren Verfahren zum Wiedereinkuppeln bei einem Schaltvorgang in einem automatisierten Getriebe.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Gattung bekannt. Beispielsweise bei automatisierten Schaltgetrieben werden derartige Verfahren zum geeigneten Momentenaufbau verwendet. Üblicherweise kann das Motormoment nach einem vorgegebenen Verlauf erhöht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei schlupfender bzw. schleifender Kupplung nach dem Gangwechsel das Abtriebsmoment an den Rädern des Fahrzeuges allein durch das Kupplungsmoment beeinflusst wird. Dies bedeutet auch, dass der Komfort der Schaltung entscheidend durch den Verlauf des Kupplungsmomentes beeinflusst wird. Deshalb sollte während dieser Phase das Kupplungsmoment möglichst nicht für die Regelung und das Verschleifen beim Wiedereinkuppeln nach einem erfolgten Gangwechsel verwendet werden.
Bei dem eingangs genannten Verfahren startet der Momentenaufbau bei offener Kupplung. Wenn jedoch das Verfahren bei einem Gangwechsel eingesetzt wird, bei dem die Kupplung bereits schleift, ergeben sich Komfortnachteile, da das Kupplungsmoment, wie bereits erwähnt, bei schleifender Kupplung durch das Radmoment entscheidend bestimmt wird. Bei der bekannten Strategie jedoch setzt sich das Kupplungsmoment aus einer Globalsteuerung und einem zusätzlichen Regelanteil zusammen, sodass der Verlauf des Kupplungsmoments nicht derart glatt verläuft, dass Komfortminderungen verhindert werden. Darüber hinaus kann der Momentenaufbau bei den bekannten Verfahren nicht kalibriert werden.
Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments nach einem Gangwechsel bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, welche derart das Motormoment und/oder das Kupplungsmoment ansteuern, dass eine besonders komfortable Schaltung bzw. ein komfortabler Gangwechsel ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.
Diese Aufgabe kann also erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor nach einem Gangwechsel gelöst werden, bei dem bei schlupfender Kupplung das Kupplungsmoment mittels einer vorgegebenen Funktion erhöht wird und wobei zum Schlupfabbau ein Motoreingriff durchgeführt wird.
Auf diese Weise wird das Kupplungsmoment nach einem vordefinierten Profil aufgebaut, während der Schlupfabbau und das Verschleifen nach dem Wiedereinkuppeln über einen geeigneten Motoreingriff angesteuert bzw. durchgeführt wird. Dies ermöglicht, dass die Erhöhung des Kupplungsmomentes bei dem jeweils aktuellen Wert begonnen wird, sodass ein möglichst komfortabler Gangwechsel realisiert wird.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Funktion eine monoton steigende Funktion verwendet wird, um das Kupplungsmoment nach dem Wiedereinkuppeln zu erhöhen. Beispielsweise kann zumindest eine lineare Rampenfunktion verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine oder mehrere aneinander grenzende lineare Rampenfunktionen als vordefiniertes Profil für den Verlauf des Kupplungsmomentes verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, dass bei Beginn des Wiedereinkuppelprozesses die Kupplung nicht offen sein muss. Somit kann der Beginn des Aufbaus des Kupplungsmomentes bei dem Wert beginnen, der jeweils am Ende der Schaltung vorliegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei schlupfender Kupplung ein maximaler Wert des Kupplungsmomentes bei dem Aufbau durch folgende Gleichung begrenzt wird. $T_{C L max} = T_{e, d} - J_{e} \cdot (d ω_{I} / d t)$
Der durch diese Gleichung bestimmte Maximalwert entspricht dem Kupplungsmoment, welches vom Motor direkt nach dem Einkuppeln an die Räder übertragen werden kann. Dabei ist mit T_Cl das Kupplungsmoment, mit T_e,_d das Fahrerwunschmoment, mit J_e das Motorträgheitsmoment und mit ω_I die Drehzahl der Getriebeeingangswelle bezeichnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der durch die vorgenannte Gleichung ermittelte Wert nicht beachtet werden, wenn z. B. ein Fehler bei der Momentenbestimmung oder dergleichen erkannt wird. Beispielsweise kann ein Fehler bei zu langer Schlupfphase erkannt werden.
Für den vorgesehenen Motoreingriff gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das für den Motoreingriff zu bestimmende Motormoment als Ausgangsgröße zumindest eines Reglers oder dergleichen erhalten wird. Dabei kann das Motormoment vorzugsweise als Ausgangsgröße eines PID-Reglers oder dergleichen vorgesehen werden. Dieser Regler kann die aktuelle Motordrehzahl auf eine Vorgabe-Motordrehzahl hinführen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei eine möglichst tangentiale Annäherung der Vorgabemotordrehzahl realisiert wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Vorgabemotordrehzahl im einfachsten Fall durch die Getriebeeingangswellendrehzahl vorgegeben wird. Es ist jedoch auch möglich, ein anderes Vorgabeprofil oder dergleichen zu verwenden. Als Bedingung sollte lediglich beachtet werden, dass die Vorgabedrehzahl spätestens kurz vor dem Haften der Kupplung, d. h. bei noch kleiner Drehzahldifferenz zwischen der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle, mit der Drehzahl der Getriebeeingangswelle identisch ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch durch eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmomentes nach einem Gangwechsel bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor, insbesondere zum Durchführen des vorgenannten Verfahrens, gelöst werden, wobei zumindest eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche bei schlupfender Kupplung das Kupplungsmoment mit einer vorgegebenen Funktion erhöht und zum Schlupfabbau einen Motoreingriff durchführt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgend beschriebenen Zeichnung.
Die einzige Figur der vorliegenden Erfindung zeigt zwei übereinander dargestellte Diagramme, wobei in dem oberen Diagramm Drehzahlverläufe und in dem unteren Diagramm Momentenverläufe während und nach einem Gangwechsel gezeigt sind.
In dem oberen Diagramm ist der Motordrehzahlverlauf n_E, der Verlauf der Getriebeeingangswelle n_I und die Getriebeeingangswellenzieldrehzahl n_I, tgt über die Zeit während eines Gangwechsels dargestellt. In dem unteren Diagramm ist der Momentenaufbau gezeigt, wobei mit T_E das Motormoment, mit T_E,req das gewünschte Motormoment, mit T_cl das Kupplungsmoment und mit T_cl,tgt das Zielkupplungsmoment bezeichnet sind.
Die in den beiden Diagrammen gezeigte Momentenaufbaustrategie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, dass das Kupplungsmoment durch ein vorgegebenes Profil erhöht wird, da das Kupplungsmoment das Radmoment, also das auf die Räder des Fahrzeugs übertragene Moment, bestimmt, so lange die Kupplung schlupft. Nachdem die Kupplung geschlossen ist, wird das Motormoment T_E verwendet, um den Verlauf des Eingangswellenmoments möglichst kontinuierlich bzw. glatt zu gestalten. Dabei folgt der Motormomentenverlauf T_E etwa dem Funktionsterm aus dem Produkt von dem Motorträgheitsmoment J_E und der Beschleunigung der Getriebeeingangswelle ω₁ , um das Massenschwungrad geeignet zu beschleunigen.
Der Momentenaufbau wird beendet, wenn die Kupplung geschlossen ist und das Motormoment T_E seinen gewünschten Endwert erreicht hat. Es ist möglich, dass das Schließen der Kupplung wie immer während der Rampenphasen erfolgt, wobei dann jedoch es schwierig ist, einen möglichst kontinuierlichen Verlauf bei dem Kupplungsmoment zu erreichen. Vorzugsweise wird das Schließen der Kupplung erst nach dem Erreichen des maximalen Wertes des Kupplungsmomentes (Endwert) durchgeführt.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Erhöhung des Kupplungsmoments mit verschieden nacheinander geschalteten Rampenfunktionen erfolgt, wobei ein Endwert für das Kupplungsmoment vorgegeben wird. Da üblicherweise nur der Endwert für das Motormoment bekannt ist, welcher nämlich durch das Fahrwunschmoment vorgegeben ist, wird erfindungsgemäß der Endwert für das Kupplungsmoment berechnet. Dieser berechnete Endwert ist in dem unteren Diagramm mit T_E, _end eingezeichnet und wird durch die vorgenannte Formel berechnet, wobei dort dieser maximale Wert des Kupplungsmomentes mit T_Cl,max angegeben wird.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments nach einem Gangwechsel bei einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor, wobei bei einer schlupfenden Kupplung das Kupplungsmoment mittels einer vorgegebenen Funktion erhöht wird und dass zu einem Schlupfabbau ein Motoreingriff durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlupfender Kupplung ein maximaler Wert des Kupplungsmoments durch folgende Gleichung bestimmt wird: $T_{C L, max} = T_{e, d} - J_{e} \cdot (d ω_{I} / d t),$
wobei mit T_e,d das Fahrerwunschmoment, mit J_e das Motorträgheitsmoment und mit ω_I die Drehzahl der Getriebeeingangswelle bezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktion eine monoton steigende Funktion verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktion zumindest eine lineare Rampenfunktion verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehler bei der Bestimmung des maximalen Werts des Kupplungsmoments der bestimmte maximale Wert des Kupplungsmoments nicht berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den Motoreingriff zu bestimmendes Motormoment als eine Ausgangsgröße zumindest eines Reglers erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Regler ein PID-Regler verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Regler eine aktuelle Motordrehzahl auf eine Vorgabe-Drehzahl angesteuert wird, wobei eine tangentiale Annäherung realisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorgabe-Drehzahl eine Getriebeeingangswellendrehzahl verwendet wird.
Vorrichtung zum Ansteuern eines Motormoments und eines Kupplungsmoments nach einem Gangwechsel bei einem Antriebstrang eines Fahrzeuges mit einem Getriebe und einem Motor, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche bei schlupfender Kupplung das Kupplungsmoment mittels der vorgegebenen Funktion erhöht und zum Schlupfabbau den Motoreingriff durchführt.