DE102007056884A1

DE102007056884A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung

Info

Publication number: DE102007056884A1
Application number: DE102007056884A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuschel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2008-06-26

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanter Signale und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt, wobei es sich bei der weiteren Steuergröße um eine eventuell auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und/oder die Masse des Fahrzeugs handelt.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanter Signale und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 2.
Solche Verfahren sind allgemein bekannt. So offenbart DE 10 2006 001 467 A1 ein Verfahren bei dem ein von einer Kupplung übertragenes Drehmoment von zumindest einem ersten Wert Ulm auf mindestens einen zweiten Wert M_Kriech gesteuert wird, wobei der Wert des Kriechmoments in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur gewählt wird. Weiter wird ein Verfahren gezeigt, dass M_Kriech als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung, des Motormoments, der Motordrehzahl, der Leerlaufdrehzahl, der Getriebedrehzahl, des Schlupf als Differenz zwischen Motor- und Getriebedrehzahl, der Zeit in einer offenen oder geschlossenen Steuerstrecke oder einem Regelkreis steuert oder regelt.
Es hat sich zwar gezeigt, dass diese Steuerungsverfahren das Kriechen des Fahrzeugs verbessern, jedoch gerade bei unterschiedlichen Belastungen des Fahrzeugs nicht zufrieden stellend sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereit zu stellen, dass ein verbessertes Fahrverhalten erlaubt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren mit den in Anspruch 1 und 2 erläuterten Merkmalen, insbesondere durch ein Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanter Signale und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt, wobei es sich bei der weiteren Steuergröße um eine eventuell auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft handelt. Unter einem fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanten Signal ist ein Signal zu verstehen, welches zumindest eine Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit beinhaltet.
Mit anderen Worten wird die Hangabtriebskraft, die auf das Fahrzeug wirkt, wenn es auf einem abschüssigen Untergrund steht, ermittelt. Dieser Wert oder diese Werte werden einer Steuerungseinheit zugeführt, die auch die Kupplung des Fahrzeugs ansteuert. Dabei wird der Hangabtriebskraftwert als Vorsteuerwert mit dem Wert des normalerweise verwendeten Kupplungsmoments verrechnet und von der Steuereinheit zum Steuern oder Regeln der mindestens einen Fahrzeugkupplung verwendet. So wird in einer besonderen Ausführungsform, wenn das Fahrzeug auf einem Untergrund steht, der in Fahrtrichtung oder der voraussichtlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs geneigt ist, die ohne die Berücksichtigung der Hangabtriebskraft zur Steuerung verwendete Steuergröße als größer sein, als von der Fahrsituation her notwendig ist. Daraus kann nun die Kupplungssteuerung anhand des entsprechenden Steuerkonzepts ein Kupplungsmoment berechnen, z. B. dass das Kupplungsmoment bzw. der Kupplungsmomentenaufbaugradient kleiner als ohne Berücksichtigung der Hangabtriebskraft ausfällt.
Ist der Untergrund in der entgegen gesetzten Richtung geneigt, so wird die entsprechende Steuergröße, die aus dem bisherigen Kupplungsmoment und der Vorsteuergröße der Hangabtriebskraft gebildet ist, zur Ansteuerung der Kupplung derart verwendet, z. B. indem das Kupplungsmoment und/oder der Kupplungsmomentenaufbaugradient vergrößert werden muss.
Durch dieses Verfahren kann also das Fahrverhalten und insbesondere das Ankriechverhalten des Fahrzeugs insbesondere bei geneigten Fahrbahnen entscheidend verbessert werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, vorgesehen, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanter Signale und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt und es sich bei der Zusatzgröße um die Masse des Fahrzeugs handelt.
Auch die Masse des Fahrzeugs, wobei damit die Masse des Fahrzeugs mit Treibstoff, Fahrer und Ladung etc. gemeint ist, führt zu einer Veränderung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs. Somit wird auch bei dieser temporären Veränderung des Fahrzeugs eine Änderung des Kupplungsverhaltens und somit der Kupplungssteuerung gewünscht. Entsprechend dem Verfahren wird also die Masse des Fahrzeuges gemessen oder abgeschätzt und ebenfalls neben der Fahrzeugbeschleunigung und eventuell anderen Steuergrößen der Kupplungssteuerung zu geführt. Dabei kann auch die Masse des Fahrzeuges beispielsweise dergestalt in der Steuersoftware berücksichtigt werden, dass im Fall einer schweren Zuladung die Kupplung so gesteuert werden, dass das Kupplungsmoment und/oder der Kupplungsmomentenaufbaugradient vergrößert werden muss. Dies soll dazu dienen, dass trotz größerer Masse, die Fahrzeugbeschleunigung ähnliche Werte erreicht wie bei einem normalen Fahrzeuggewicht. Ein geringeres Gewicht des Fahrzeugs würde dann zu einer Kupplungssteuerungsstrategie führen, die einem kleineren Kupplungsmoment und/oder kleineren Kupplungsmomentengradienten entspricht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die weitere Steuergröße zumindest teilweise durch zumindest einen Sensor ermittelt. Dabei ist es auch im Sinne der Erfindung, wenn die weitere Steuergröße, wie die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und/oder Masse des Fahrzeugs nicht allein aus den gemessenen Werten des mindestens einen Sensors ermittelt wird, sondern auch durch verschiedene Schätz- und/oder Messvorgänge zustande kommt. Insbesondere kann die auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft durch Beschleunigungssensoren oder Neigungssensoren gemessen werden. Die Masse des Fahrzeugs kann entweder durch Drucksensoren an der Radaufhängung oder durch Drucksensoren an den Sitzen und dem Kofferraum und dem Treibstofffüllstand gemessen werden.
Weiter bevorzugt kann die weitere Steuergröße über zumindest einen Fahrzeugbeobachter ermittelt werden. Ein Fahrzeugbeobachter erkennt dabei Größen aus dem Fahrverhalten bzw. aus dem Triebstrang des Fahrzeugs. Diese Größen können dann an die Steuerung weitergegeben werden. Auch können sie zwischengespeichert werden, z. B. wenn das Fahrzeug gerade zum Stillstand kommt, so dass die Werte beim nächsten Anfahren parat sind. Dies ist insbesondere bei der Ermittlung der Hangabtriebskraft vorteilhaft, da sie sich in der Regel während des Stillstands eines Fahrzeugs nicht ändert. Bei der Masse des Fahrzeugs gilt dies nur bedingt. Aber auch hier kann bei einer kurzen Stillstandsphase z. B. während des Stop-and-Go-Verkehrs davon ausgegangen werden, dass keine nennenswerte Änderung der Fahrzeugmasse, z. B. durch Aussteigen von Passagieren erfolgt.
Eine solche Verwendung von Fahrzeugbeobachtern ist insbesondere sinnvoll, wenn sich aus den schon vorhandenen Messgrößen, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Motordrehmoment etc. die weitere Steuergröße ermitteln lässt. Dann ist es nicht mehr notwendig, dass weitere Sensoren an dem Fahrzeug angebracht werden, was sowohl ein Kostenvorteil, wie auch ein Vorteil bei Verschleiß des Fahrzeugs darstellt. Jedoch kann auch ein Fahrzeugbeobachter in Verbindung mit Sensoren verwendet werden um eine Redundanz in der Werteermittlung zu erreichen und somit eine größere Sicherheit bei der Steuergrößenermittlung zu erreichen.
Bevorzugt wird die weitere Steuergröße als zusätzliches Kupplungsmoment bei der Ansteuerung der Kupplung berücksichtigt. Mit anderen Worten wird die weitere Steuergröße ermittelt und dann in einen Wert umgerechnet, der von der Steuerung als ein zusätzliches Kupplungsdrehmoment erkannt wird. Auch kann dieser Wert negativ sein. Die weitere Steuergröße kann also zu der schon vorhandenen Kupplungsmomentgröße hinzuaddiert werden und anschließend der Gesamtwert, der dann sowohl größer als auch kleiner als das gerade anliegende Kupplungsmoment sein kann, der Kupplungssteuerung zugeführt.
Bevorzugt wird die weitere Steuergröße zum Zeitpunkt eines Ankriechens des Fahrzeugs ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Einfluss sowohl der Hangabtriebskraft als auch der Masse des Fahrzeugs auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs besonders hoch. So kann noch während des Anhaltevorgangs und teilweise während des Stillstands des Fahrzeugs die Hangabtriebskraft die auf das Fahrzeug, insbesondere in Richtung oder entgegen der bevorzugten Fahrtrichtung, und die Masse des Fahrzeugs ermittelt werden. Bevorzugt wird dann diese Größe an die Kupplungssteuerung weitergeleitet, so dass beim Ankriechen des Fahrzeugs die Kupplung unter Berücksichtigung der Hangabtriebskraft und/oder der Masse des Fahrzeugs geregelt bzw. gesteuert werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird die weitere Steuergröße zu mehreren Zeitpunkten ermittelt. So kann auch während der Fahrt nicht nur aus den entsprechenden Sensoren sondern auch mittels eines Fahrzeugbeobachters die Werte für die Hangabtriebskraft und/oder die Masse ermittelt werden. Diese Werte können sowohl sofort zur Steuerung der Kupplung verwendet werden oder sie werden zwischengespeichert und so z. B. nach einem Fahrzeugstillstand der Steuerung bereitgestellt.
Bevorzugt steuert die Ansteuerung der Kupplung den Gradienten des von der Kupplung übertragenen Drehmoments unter Berücksichtigung der Zusatzgröße. So kann nicht nur der Absolutwert des übertragenen Drehmoments gesteuert oder geregelt werden, sondern auch dessen Änderung. So kann bei einer größeren Fahrzeugmasse das Kupplungsdrehmoment schneller geändert werden, ohne dass das Fahrzeug allzu schnell beschleunigt als bei einem Fahrzeug mit geringerer Masse. Dies führt dazu, dass für den Fahrer die Beschleunigungswerte des Fahrzeugs, gerade beim Ankriechen nachvollziehbar bleiben, auch wenn das Fahrzeug stärker beladen ist oder an einem Hang steht.
Auch kann bei einer in Fahrtrichtung wirkenden Hangabtriebskraft ein weniger großer Kupplungsmomentengradient angelegt werden als bei einem entgegengesetzt geneigten Untergrund.
Bevorzugt wird die weitere Steuergröße anhand von Kennlinien berechnet. So kann die Steuergröße über eine Kennlinie berechnet werden, in welche die Hangabtriebskraft eingeht. Diese derart berechnete Steuergröße kann dann zu dem Kupplungsmoment hinzugefügt werden und an das Steuerelement weitergegeben werden. So ist es möglich auch nicht analytische dargestellte Beziehungen zwischen dem Kupplungsmoment, der mindestens einen Steuergröße und der Kupplungssteuerung zu etablieren.
Weitere Ausführungsbeispiele finden sich auch in den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Im Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Kriechkonzepts aus dem Stand der Technik und
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßes Kriechkonzept.
Die Kriechfunktionen zur Ansteuerung der Kupplung eines Fahrzeugs aus dem Stand der Technik setzen einen Kriechregler ein, welcher in Form einer Kaskadenregelung aufgebaut ist (1). Dabei wird eine Sollgetriebeeingangsdrehzahl (SGED) einer Einheit zugeführt, die die Sollbeschleunigung bestimmt. Diese Einheit errechnet den Gradienten der Sollgetriebeeingangsdrehzahl SGED unter Berücksichtigung der Istgetriebeeingangsdrehzahl (IGED), die am Triebstrang ermittelt wurde. Dieser Differenzwert (dSGED) wird nun an einen PI-Regler weitergegeben, der die Kupplung entsprechend regelt. Diese Regelung wirkt sich nun auf die Getriebeeingangsdrehzahl bzw. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus. Diese Getriebeeingangsdrehzahl (IGED) wird einem Filter zugeführt und von dort regelnd der Einheit zur Bestimmung der Sollbeschleunigung. Weiter wird der Gradient der Istdrehzahl (dIGED)gebildet und der dann hemmend auf den Eingang des PI-Reglers wirkt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass beim Ankriechen an einer Steigung oder einem Gefälle die Funktion zwar zufrieden stellend funktioniert, die erste Momentenaufbauphase jedoch noch optimiert werden könnte, um beispielsweise ein Zurückrollen am Berg zu verhindern.
Die Erfindung schlägt nun eine direkte Verwendung der auf das Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft vor. Diese kann beispielsweise durch Sensoren erfasst werden oder über einen Triebstrangbeobachter ermittelt werden. Dadurch kann die Kriechfunktion weiter verbessert werden.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform wird die Hangabtriebskraft, die auf das Fahrzeug wirkt in ein Zusatzmoment M_Hang umgerechnet und als zusätzlich wirkendes Antriebsmoment bewertet. Befindet sich also das Fahrzeug auf einer Fahrbahn, die sich in Richtung der bevorzugten Bewegungsrichtung neigt, so wirkt das zusätzlich wirkende, von der Hangabtriebskraft stammende, Antriebsmoment beschleunigend, in dem anderen Fall (bergauf) bremsend. Das hat zur Folge, dass im Fall des beschleunigenden zusätzlichen Antriebsmoments beim ersten Ankriechen das Kupplungsmoment bzw. der Kupplungsmomentenaufbaugradient reduziert werden kann, im Fall des bremsenden zusätzlichen Antriebsmoment das Kupplungsmoment bzw. der Kupplungsmomentenaufbaugradient erhöht werden muss. Dies geschieht indem das Zusatzmoment M_Hang von einer Software ermittelt wird und laufend zum Reglermoment M_Reg hinzuaddiert wird. Das Kupplungssollmoment ergibt sich somit aus M_{Kupp_Soll} = M_Ref + M_Hang. Alternativ kann die Hangabtriebskraft vor dem Ankriechvorgang einmalig ausgewertet werden und dieses Ergebnis in dem Regler, insbesondere im Integrator des Reglers abgelegen werden um dort berücksichtigt zu werden.
Auch kann die Hangabtriebskraft an weiteren, vom Regler unterschiedlichen Stellen der Kupplungsregelung berücksichtigt werden.
Auch kann der Momentenaufbau, also die Änderung des von der Kupplung übertragenen Drehmoments beim Ankriechen durch die Berücksichtigung der Größe und Richtung der Hangabtriebskraft optimiert werden. Beim Ankriechen ist für den ersten Fahreindruck den der Fahrer vom Fahrzeug gewinnt, der Momentenaufbau von großer Bedeutung. Der Momentenaufbau bewirkt, dass der Ankriechvorgang als komfortabel oder eher unangenehm vom Fahrer empfunden wird. Um zu vermeiden, das wie im Stand der Technik nur ein Parametersatz für den Momentenaufbau verwendet wird, der stets ein Kompromiss darstellte zwischen dem Ankriechen in der Ebene und dem Anfahren am Berg, wird nun der Momentenaufbaugradient abhängig von der Hangabtriebskraft gewählt. Hierbei kann die Zuordnung zwischen der Hangabtriebskraft und dem Momentenaufbaugradient über eine Kennlinie realisiert werden, entsprechend
In der Ebene werden dazu flache Momentengradienten vorzugeben, welche ein sanftes Ankriechen ermöglichen, an einer Steigung werden dann entsprechend höhere Momentengradienten vorgegeben, welche ein Zurückrollen des Fahrzeugs sicher verhindern. Bergab werden die Momentengradienten dann sehr flach ausgebildet. Alternativ zu einer Zuordnung mittels Kennlinie könnte auch die Zuordnung mittels einer analytischen Formel geschehen. Außer und/oder neben der Hangabtriebskraft können auch andere steigungsrelevante Signale, wie der Hanggradient oder Beschleunigungssignale verwendet werden.
Auch kann das Kupplungsmoment bzw. der Momentengradient abhängig von der Fahrzeugmasse gemacht werden. Auch hier kann die Zuordnung über eine oder mehrere Kennlinien oder über analytische Beziehungen stattfinden.
Auch kann die Ermittlung der Fahrzeugmasse über einen Triebstrangbeobachter erfolgen oder durch die Auswertung bzw. Berücksichtigung zusätzlicher im Fahrzeug vorhandener Sensoren, wie zum Beispiel einer Sitzbelegungserkennungen.

SGED: Sollgetriebeeingangsdrehzahl
dSGED: Gradient der Sollgetriebeeingangsdrehzahl
M_Kupp: Kupplungsmoment
IGED: Istgetriebeeingangsdrehzahl
dIGED: Gradient der Istgetriebeeingangsdrehzahl
M_Reg: Reglermoment
M_Hang: Moment der Hangabtriebskraft

Claims

Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung eines fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanten Signals und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der weiteren Steuergröße um eine eventuell auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft handelt.
Verfahren zur Ansteuerung mindestens einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, das neben der Kupplung mindestens einen Antriebsmotor aufweist, wobei die Ansteuerung zumindest unter Berücksichtigung eines fahrzeuggeschwindigkeitsrelevanter Signals und zumindest einer weiteren Steuergröße erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zusatzgröße um die Masse des Fahrzeugs handelt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße zumindest teilweise durch zumindest einen Sensor ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße über zumindest einen Fahrzeugbeobachter ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße als zusätzliches Kupplungsmoment bei der Ansteuerung der Kupplung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße zum Zeitpunkt eines Ankriechens des Fahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße zu mehreren Zeitpunkten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Kupplung den Gradienten des von der Kupplung übertragenen Drehmoments unter Berücksichtigung der Zusatzgröße steuert.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgröße anhand von Kennlinien berechnet wird.