DE102005008455A1

DE102005008455A1 - Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem zwischen Motor und Getriebe angeordneten Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102005008455A1
Application number: DE200510008455
Authority: DE
Inventors: Emanuel Fuchs; Hubert Dr. Schumacher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Bei einem Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem zwischen Motor und Getriebe angeordneten Drehmomentwandler, der durch Einrücken einer Wandlerüberbrückungskupplung überbrückbar ist, und mit einem elektronischen Steuermodul, durch das die Wandlerüberbrückungskupplung in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs steuerbar ist, ist das elektronische Steuermodul derart ausgestaltet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung abhängig von der Verlustleistung oder vom Verhältnis der Verlustleistung zur Wandlerübersetzung gesteuert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem zwischen Motor und Getriebe angeordneten Drehmomentwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartige Antriebssystem ist beispielsweise aus der DE 44 07 951 C2 bekannt. Beim Stand der Technik werden meist Kennlinien (siehe beispielsweise 7 der DE 44 07 951 C2 ) zur Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl und dem Drosselklappenwert bei Ottobrennkraftmaschinen verwendet. Die DE 44 07 951 C2 berücksichtigt darüber hinaus noch weitere Betriebsgrößen. Dabei wird üblicherweise der Fahrpedalwert als Parameter für den Drosselklappenwert und damit als Sollvorgabe für das Kurbelwellenmoment verwendet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung auf die Interpretation des Fahrpedalwertes als Zugkraftanforderung bzw. Raddrehmomentanforderung anzupassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:
Bei einer Interpretation des Fahrpedalwertes als Zugkraftanforderung bzw. Raddrehmomentanforderung liegt bestenfalls eine indirekte Aussage zum Kurbelwellendrehmoment vor. Das Kurbelwellendrehmoment kann sich beispielsweise bei konstanter Anforderung über der Turbinendrehzahl und insbesondere in der Umgebung von Schaltvorgängen stark ändern. Eine Reaktion der Wandlerüberbrückungskupplung auf diese Lastdynamik bei konstanter Fahrpedalwertvorgabe könnte zu inakzeptabler Unruhe im Fahrzeug führen.

Aus diesem Grund wird eine Methode zur Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung vorgeschlagen, die sich im Kern an der Wirkung des Wandlers (Drehmomentverstärkung) und dem dafür zu leistenden Aufwand (Verlustleistung durch Schlupf) orientiert. Es wird eine Grenzverlustleistung oder ein Grenzverhältnis aus Verlustleistung und Drehmomentverstärkung bzw. Wandlerübersetzung vorgegeben, unterhalb dessen sich ein mit einer Wandlerüberbrückungskupplung ausgerüsteter Wandler bzw. das zugehörige Steuermodul den Betriebspunkt selbst bestimmen kann. Der Betriebspunkt, gekennzeichnet durch das momentane Motormoment und die momentane Turbinendrehzahl und damit durch die sich daraus ergebende Verlustleistung, wird an der Vorgabe (oberer Grenzwert oder oberer Grenzwertverlauf) gemessen: erfüllt er die Vorgabe, ist keine Aktion einzuleiten, erfüllt er sie nicht, muss also eine Restriktion im Wandler greifen und der Schlupf in der Wandlerüberbrückungskupplung erhöht werden, d.h. die Wandlerüberbrückungskupplung in Richtung geschlossen angesteuert werden. Der Grenzwert bzw. der Grenzwertverlauf bzw. die Grenzwertverläufe werden für jede Applikation vorgegeben und müssen im entsprechenden Steuermodul abgespeichert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt schematisch ein Verlustkennfeld, hier durch die Kurven a, b und c schematisch dargestellt. Dieses Verlustkennfeld wird empirisch ermittelt und kann in beliebiger Auflösung in einem der Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung zugeordneten elektronischen Steuermodul, das in einem ohnehin vorhandenen Antriebssteuergerät integriert sein kann, abgelegt. Mit dem Verlustkennfeld wird im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung die Verlustleistung P_V in Abhängigkeit von der momentanen Turbinendrehzahl n_T und vom momentanen Ist-Motormoment M_M für den offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung ermittelt. Im offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung kann die momentane Verlustleistung auch aus dem Motormoment und dem Wandlerschlupf berechnet werden. Anstelle der Verlustleistung P_v kann z. B. auch das Verhältnis der Verlustleistung P_v zur Wandlerübersetzung μ verwendet werden. Anstelle der Turbinendrehzahl kann auch eine andere der Turbinendrehzahl proportionale Größe, wie zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Übersetzungskette vom Rad zur Turbine, verwendet werden. Die momentane Turbinendrehzahl n_T und das momentanen Ist-Motormoment M_M werden dem Steuermodul als Eingangssignale zur Verfügung gestellt.
Wenn die im offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung berechnete Verlustleistung oder die im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung aus dem Verlustkennfeld für den offenen Zustand ermittelte Verlustleistung größer wird als ein vorgegebener Grenzwert und/oder ein vorgegebener Grenzwertverlauf wird im ersten Fall der Schlupf durch die Ansteuerung der Wandlerüberbrückungskupplung verringert und im zweiten Fall der Schlupf nicht erhöht.
Bei Unterschreiten des Grenzwertes oder des Grenzwertverlaufes wird der Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung soweit erhöht, dass der durch die Vorgabe tolerierte Verlust ausgeschöpft wird.
Die Wandlerüberbrückungskupplung wird also zumindest abhängig von der Verlustleistung, vorzugsweise abhängig vom Verhältnis der Verlustleistung zur Wandlerübersetzung, gesteuert.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung unter Berücksichtung des jeweiligen momentanen Zustands der Wandlerüberbrückungskupplung noch näher erläutert. Die Wandlerüberbrückungskupplung wird im folgenden vereinfacht als Wandlerkupplung bezeichnet. Die Wandlerkupplung kann sich im offenen, im geregelten oder im geschlossenen Zustand befinden.
Da die Verlustleistung P_V bei gegebenem, von Null unterschiedlichem Kurbelwellenmoment vom Schlupf abhängt, kann über den Vergleich des „gemessenen" Verlusts mit dem tolerierten Verlust (aus Vorgabekurve) zwar die Wandlerkupplung in Richtung schlupfabbauend (Zustandsübnergänge offen > geregelt > geschlossen) eingesetzt werden aber nicht umgekehrt, da eine geschlossene Wandlerkupplung keine messbaren Verluste erzeugt (zumindest nicht in nennenswerter Größenordnung).
Das heißt, um Zustandsübergänge von geschlossen nach geregelt bzw. nach offen ansteuern zu können, muss bekannt sein, welche Verluste bei gegebenem Kurbelwellenmoment nach Wechsel in den nächstniedrigeren Wandlerkupplungs-Zustand (Rangfolge von offen = niedrig bis geschlossen = hoch) aufträten. Dabei wird im geschlossenen bzw. im geregelten Zustand das im Datensatz abgelegte Verlustkennfeld mit den Eingangsparametern Motormoment (M_M) bzw. Kurbelwellenmoment und Turbinendrehzahl (n_T) für den offenen Zustand ausgewertet.
Für den geregelten Zustand wird ersatzweise die auslegungsbedingte Dauerschlupfleistung P_{v_grenz} im Datensatz als oberer Grenzwert angegeben und für den Übergang vom geschlossenen Zustand der Wandlerkupplung in den geregelten Zustand der Wandlerkupplung gegen die Vorgabekurve, hier den Grenzwertverlauf B, verglichen.
In der Vorgabe der tolerierten Verlustleistung wird nach Zustandsänderungsrichtung unterschieden und damit eine ggf. notwendige Hysterese hergestellt. Das heißt im Zusammenhang mit dem vorliegenden Beispiel, der Grenzwertverlauf B kann ohne Hysterese gleich dem Grenzwertverlauf A sein. Im dargestellten Beispiel ist jedoch eine Hysterese vorgesehen. Der Grenzwertverlauf A gilt also als Vorgabekurve für den Übergang vom offenen Zustand in Richtung geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung. Der Grenzwertverlauf B gilt als Vorgabekurve für den Übergang vom geschlossenen Zustand in Richtung offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung.
Ausgehend vom geschlossenen Zustand der Wandlerkupplung wird gemäß dem Ausführungsbeispiel abhängig von der momentanen Turbinendrehzahl n_T und dem momentanen Motormoment M_M mittels des Verlustkennfeldes a, b, c geprüft, welche momentane Verlustleistung P_V sich ergeben würde, wenn sich die Wandlerkupplung im geregelten oder im offenen Zustand befinden würde. Die Tendenz der Wandlerkupplung ist grundsätzlich in Richtung Öffnen. Sobald also zu gegebener Turbinendrehzahl n_T und zu gegebenem Motormoment M_M die Verlustleistung P_V entsprechend dem Grenzwertverlauf B bei offener Wandlerkupplung oder entsprechend dem Grenzwert in Form des Verlustleistungs-Grenzwertes P_{V_grenz} bei geregelter Wandlerkupplung eingehalten werden könnten, wird dementsprechend ausgehend vom geschlossenen Zustand in den geregelten oder in den offenen Zustand übergegangen.
Ausgehend vom offenen Zustand der Wandlerkupplung wird gemäß dem Ausführungsbeispiel abhängig vom momentanen Schlupf der Wandlerkupplung (berechnet mittels der momentanen Turbinendrehzahl n_T und der momentanen Pumpendrehzahl) und dem momentanen Motormoment M_M die momentane Verlustleistung P_V berechnet. Sobald die momentane Verlustleistung P_V die maximal zulässige Verlustleistung entsprechend dem Grenzwertverlauf A bei offener Wandlerkupplung überschreitet, wird ausgehend vom offenen Zustand zumindest in den geregelten Zustand übergegangen. Wenn im geregelten Zustand der Grenzwert P_{v_grenz} überschritten wird, wird in den geschlossenen Zustand übergegangen.
Ergänzend wird daraufhin gewiesen, dass der Schlupf einer Wandlerüberbrückungskupplung nicht kontinuierlich geregelt werden kann und nur die drei Zustände offen, geregelt oder geschlossen annehmen kann.
Zur allgemeinen Funktionsweise eines Drehmomentswandlers wird ergänzend beispielsweise auf Grundlagenerklärungen in der DE 44 07 951 C2 hingewiesen.

Claims

Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem zwischen Motor und Getriebe angeordneten Drehmomentwandler, der durch Einrücken einer Wandlerüberbrückungskupplung überbrückbar ist, und mit einem elektronischen Steuermodul, durch das die Wandlerüberbrückungskupplung in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuermodul derart ausgestaltet ist, dass die Wandlerüberbrückungskupplung zumindest abhängig von der Verlustleistung (P_v) gesteuert wird.
Antriebssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuermodul für die Verlustleistung (P_v) oder für das Verhältnis der Verlustleistung (P_v) zur Wandlerübersetzung (μ) mindestens ein oberer Grenzwert (P_{v_grenz}) und/oder mindestens ein oberer Grenzwertverlauf (A; B) in Abhängigkeit von einer zur Turbinendrehzahl proportionalen Größe (n_T) vorgegeben ist und dass bei Überschreiten eines Grenzwertes (P_{v_grenz}) oder eines Grenzwertverlaufes (A) der Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung reduzierbar ist und bei Unterschreiten eines Grenzwertes (P_{v_grenz}) oder Grenzwertverlaufes (A; B) der Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung erhöhbar ist.
Antriebssystem nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlustkennfeld (a, b, c) in Abhängigkeit vom Ist-Motormoment (M_M) und von der Turbinendrehzahl (n_T) vorgegeben ist, durch das im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung die momentane Verlustleistung (P_V) für den offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung abhängig vom momentanen Betriebspunkt (M_M; n_T) ermittelbar ist.
Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den geregelten Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung ein Grenzwert in Form einer maximal zulässigen Dauerschlupfleistung (P_{V_grenz}) vorgegeben ist.
Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Grenzwertverlauf (A) für den Übergang vom offenen in Richtung geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung vorgegeben ist.
Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Grenzwertverlauf (B) für den Übergang vom geschlossenen in Richtung offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung vorgegeben ist.
Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung in den geregelten Zustand oder in den offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung übergegangen wird, wenn mittels des Verlustkennfeldes (a, b, c) für den offenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung festgestellt wird, dass die vorgegebenen Grenzwerte (P_{V_grenz}) oder die vorgegebenen Grenzwertverläufe (B) für die Verlustleistung (P_V) eingehalten werden würden, wenn sich die Wandlerkupplung im geregelten oder im offenen Zustand befinden würde.