DE102004045431A1 - Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelements eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelements eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs wird im verwendeten Modell der Kupplungshydraulik die Druckabhängigkeit explizit berücksichtigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Automatgetriebe von Kraftfahrzeugen umfassen üblicherweise mehrere Schaltelemente in Form von Kupplungen und Bremsen, mit denen verschiedene Gangstufen sowie die Fahrrichtung geschaltet werden. Des weiteren wird als Anfahrelement ein hydrodynamischer Drehmomentwandler eingesetzt, der zur Optimierung des Gesamtwirkungsgrades des Getriebes mit einer Wandlerüberbrückungskupplung versehen ist, die in bestimmten Gangstufen in Abhängigkeit von Drehzahl und Last des antreibenden Motors teilweise oder ganz geschlossen wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind auch nasslaufende Anfahrkupplungen bekannt, die in Automatgetrieben integrierbar sind und entweder am Getriebeeingang oder, beispielsweise bei stufenlosen CVT-Getrieben, am Getriebeabtrieb angeordnet sind.
  • Üblicherweise werden diese Schaltelemente, unabhängig vom Einsatz des Schaltelementes als Gangwechselkupplung, Anfahrkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, elektrohydraulisch betätigt. Zu diesem Zweck werden fahrzeugspezifische, getriebespezifische und fahrzustandsabhängige Größen, wie beispielsweise Achs- und Gangübersetzungen, Getriebeöltemperatur, Motordrehmoment, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, getriebeinterne Drehzahlen, Fahrpedalstellung und Fahrpedaländerung, Bremssignal, Fahr zeugbeschleunigung, Fahrwiderstand und Fahreraktivität, in einem elektronischen Getriebesteuergerät verarbeitet und entsprechende kupplungsrelevante Ausgangssignale, beispielsweise zur Drucksteuerung bzw. Druckregelung oder zur Drehzahlregelung während eines Schlupfbetriebs, an ein hydraulisches Steuergerät übermittelt, wo sie mittels Aktuatoren und Hydraulikventilen in hydraulische Steuerdrücke für die entsprechende Kupplung umgesetzt werden.
  • Die Dynamik der Umsetzung Solldruck zu Istdruck über Stromregler, Magnetventil und eventuell einen Folgeschieber wird in allen Arbeitspunkten die gleiche vorzugebende Dynamik aufweisen. Eine davon abweichende lineare oder nichtlineare Istdynamik wird nach dem Stand der Technik mittels Feedback-Linearisierung kompensiert. Um dies zu erreichen, ist die Kenntnis der Zustandsgrößen des dynamischen Systems erforderlich, die direkt gemessen oder ganz oder teilweise durch einen Beobachter rekonstruiert werden.
  • Aus der DE 199 43 334 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung oder einer Bremse eines elektrohydraulisch gesteuerten Getriebes bekannt, im Rahmen dessen die Kupplungsregelung unter Verwendung eines Störgrößenbeobachters, der auf Basis eines Antriebsstrangmodells Störgrößen der Kupplungsregelung nach einem Zustandsschätzverfahren schätzt, welches mit einem modellbasierten Kompensationsdruckregler ausgeführt wird.
  • Hierbei wird für die Regelung ein echtzeitfähiges Hydraulikmodell zweiter Ordnung verwendet, welches als Vektorgleichung die Form
    Figure 00020001
    aufweist, mit xk = pk und x2 = ṗk, wobei ṗk der Kupplungsdruck, ṗk die Ableitung des Kupplungsdruckes, u der Stellstrom und ϑ die Temperatur ist; die Größen a21(x1, ϑ), a22(x1, ϑ) und b2(x1, ϑ) sind Modellparameter.
  • Bei diesem Modellansatz wird implizit eine Temperatur- und Arbeitspunktabhängigkeit der Modellparameter berücksichtigt, wobei die Funktionsverläufe der Modellparameter a21(x1, ϑ), a22(x1, ϑ), b2(x1, ϑ) nicht analytisch bekannt sind. Dies führt in nachteiliger Weise dazu, dass die Modellparameter a21(x1, ϑ), a22(x1, ϑ), b2(x1, ϑ) durch aufwändige Messungen für verschiedene Temperaturen und Arbeitsdrücke bestimmt werden müssen, so dass in der Praxis für jeden Betriebspunkt ein lineares System existiert.
  • Die Temperatur ändert sich verhältnismäßig langsam und kann während einer Regelung als konstant angenommen werden. Dies gilt nicht für den Druck, da der Druckbereich während der Regelung vollständig durchfahren wird, so dass die Parameter zwischen den gemessenen Stützstellen interpoliert werden müssen. Durch diese erforderliche Interpolation während der Regelung wird deren Robustheit in nachteiliger Weise negativ beeinflusst; Messungenauigkeiten haben somit einen negativen Einfluss auf die Regelgüte.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem erwähnten Stand der Technik, ein Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Regelqualität und Robustheit aufweist.
  • Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes vorgeschlagen, im Rahmen dessen Interpolationen während der Regelung vermieden werden, da im verwendeten Modell der Kupplungshydraulik die Druckabhängigkeit explizit berücksichtigt wird.
  • Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kupplungshydraulik durch ein bilineares System abgebildet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens wird die nichtlineare Druckabhängigkeit des Modells durch das Produkt aus der Zustandsgröße x und der Eingangsgröße u abgebildet, wobei x1 = pk und x2 = ṗk (pk = Kupplungsdruck) und u dem Stellstrom entspricht, wie im Folgenden erläutert wird.
  • Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, dass die nichtlineare Druckabhängigkeit im Wesentlichen durch das Produkt aus der Zustandsgröße x und der Eingangsgröße u abgebildet werden kann. Dies führt zu folgendem Ansatz: ẋ = A(ϑ)x + N(ϑ)xu + b(ϑ)u mit x1 = pk und x2 = ṗk,wobei sowohl der Zustandsvektor als auch die Eingangsgröße linear in diese Gleichung eingehen und das Produkt dieser beiden Größen eine Nichtlinearität darstellt.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption sind die Modellparameter in den Matrizen A, N sowie der Eingangsvektor b unabhängig vom Druck, so dass für die Regelung nur eine Messung bei verschiedenen Temperaturen erforderlich ist. In vorteilhafter Weise entfällt eine Interpolation während der Regelung, wodurch der Messaufwand weitgehend reduziert wird, da nur noch die Temperatur und nicht der Arbeitsdruck variiert werden muss.
  • Des weiteren wird im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung die Robustheit der Regelung unter Beibehaltung des Regelungskonzeptes der exakten Linearisierung sowie der Bestimmung des Kupplungsdrucks über einen Beobachter signifikant erhöht.
    •

Claims (5)

  1. Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass im verwendeten Modell der Kupplungshydraulik die Druckabhängigkeit explizit berücksichtigt wird, derart, dass Interpolationen während der Regelung vermieden werden.
  2. Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshydraulik durch ein bilineares System abgebildet wird.
  3. Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlineare Druckabhängigkeit des Modells durch das Produkt aus der Zustandsgröße x und der Eingangsgröße u abgebildet wird, wobei x1 = pk und x2 = ṗk (pk = Kupplungsdruck) und u dem Stellstrom entspricht.
  4. Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes nach dem Regelungskonzept der exakten Linearisierung erfolgt.
  5. Verfahren zur Regelung einer Wandlerkupplung oder eines hydraulisch betätigbaren Schaltelementes eines Getriebes nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsdruck über einen Beobachter bestimmt wird.
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