DE102011111674A1

DE102011111674A1 - Verwendung eines Proportional-Integral Kupplungsreglers zur Unterstützung eines Zustandsbeobachters während eines Fahrzeugschaltvorganges

Info

Publication number: DE102011111674A1
Application number: DE102011111674A
Authority: DE
Inventors: R. Anthony Hansen; Robert L. Morris
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-05-31
Also published as: US20120065856A1; US8700279B2; CN102401117A; CN102401117B

Abstract

Ein Verfahren zur Optimierung eines Schaltvorgangs in einem Fahrzeug umfasst ein Designieren einer Kupplung, um als eine einfahrende Kupplung oder als eine ausfahrende Kupplung in dem Schaltvorgang verwendet zu werden, vor der Ausführung des Schaltvorgangs und eine Verarbeitung einer Vielzahl von Eingangswerten durch einen Zustandsbeobachter, um dadurch eine geschätzte Schlupfdrehzahl der designierten Kupplung als einen Ausgangswert des Zustandsbeobachters zu ermitteln. Das Verfahren umfasst eine Verwendung eines Proportional.-Integral-Regelmoduls für die designierte Kupplung (ein Kupplungs-PI), um den Regelkreis für die geschätzte Schlupfdrehzahl des Zustandsbeobachters zu schließen, um dadurch ein Umschalten zwischen Zustandsraumgleichungen in dem Zustandsbeobachter zu glätten, und eine Ausführung des Schaltvorgangs.
Ein Fahrzeug weist ein Getriebe, eine Maschine, zumindest einen Triebmotor und ein Regelsystem auf, das zur Ausführung des obigen Verfahrens ausgebildet ist.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/382,516. die am 14. September 2010 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System, um Unstetigkeiten während eines Fahrzeugschaltvorgangs durch die Verwendung eines Proportional-Integral-Reglers für eine designierte Kupplung zu reduzieren, um einen Zustandsbeobachter beim Übergang zwischen Zustandsgleichungen zu unterstützen.
HINTERGRUND
Bestimmte Fahrzeuge werden unter Verwendung von einem oder mehreren Triebmotoren in einem Modus eines elektrischen Fahrzeugs (EV) betrieben. Jeder Motor ist von einem Hochspannungsenergiespeichersystem (ESS) gespeist, das während des Fahrzeugbetriebs oder durch die Verwendung einer externen Energieversorgung wieder aufgeladen werden kann. Insbesondere hybridelektrische Fahrzeuge (HEV) können eine Brennkraftmaschine selektiv entweder allein oder in Verbindung mit den Triebmotoren als Energiequelle verwenden. Typischerweise kann ein HEV bis zu einer Schwellengeschwindigkeit in einem EV-Modus operieren, bevor es zur zumindest teilweisen Verwendung von Maschinenenergie übergeht.
Ein Getriebe wird verwendet, um Maschinen- und Motordrehmoment über eine oder mehrere Kupplungen auf ein Getriebeausgangselement zu übertragen. Das Ausgangselement betreibt letztlich Antriebsräder, um das Fahrzeug voranzutreiben. Ein Zustandsbeobachter kann an Bord des Fahrzeugs verwendet werden, um Zustandsschätzungen verschiedener benötigter Regelparameter bereitzustellen. Ein Proportional-Integral-(PI)-Regelmodul kann eine Regelung für eine einfahrende oder ausfahrende Kupplung oder für jedes andere rotierende Element des Antriebsstrangs bereitstellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend wird ein Verfahren offenbart, um einen Schaltvorgang in einem Fahrzeug zu optimieren, wenn in einem Zustandsbeobachter zwischen linearen Zustandsraumgleichungen umgeschaltet wird. Ein Proportional-Integral-(PI)-Regelmodul, das im Folgenden als ein Kupplungs-PI bezeichnet wird, kann zur Regelung einer designierten Kupplung während des Schaltvorgangs verwendet werden. Wie hierin dargelegt ist, wird das Kupplungs-PI verwendet, um einen Eingangswert zu berechnen und in den Zustandsbeobachter einzuspeisen und den Regelkreis des Zustandsbeobachters zu schließen.
Im Besonderen weist ein Verfahren zur Optimierung eines Schaltvorgangs in einem Fahrzeug vor der Ausführung des Schaltvorgangs das Designieren einer Kupplung zur Verwendung als einfahrende Kupplung oder ausfahrende Kupplung während des Schaltvorgangs und eine Verarbeitung von Eingangswerten durch einen Zustandsbeobachter auf, um eine geschätzte Schlupfdrehzahl der designierten Kupplung zu bestimmen. Das Verfahren umfasst die Verwendung eines Kupplungs-PIs, um den Regelkreis der geschätzten Schlupfdrehzahl des Zustandsbeobachters zu schließen, und danach die Ausführung des Schaltvorgangs.
Es wird auch ein Fahrzeug offenbart, das ein Getriebe, eine Maschine, wenigstens einen Triebmotor und ein Regelsystem aufweist. Das Regelsystem weist einen Zustandsbeobachter und ein Kupplungs-PI auf. Das Regelsystem ist ausgebildet, um einen geschätzten Kupplungsschlupfwert der designierten Kupplung unter Verwendung des Zustandsbeobachters zu ermitteln, einen Drehmomentwert unter Verwendung des Kupplungs-PIs als Funktion des geschätzten Kupplungsschlupfwerts und eines Referenzschlupfwerts zu ermitteln und den Drehmomentwert von dem Kupplungs-PI an den Zustandsbeobachter zu übertragen. Der Schaltvorgang wird dann ausgeführt. Auf diese Weise wird eine Unstetigkeit in dem geschätzten Kupplungsschlupfwert des Zustandsbeobachters während jeder Umschaltung, die zwischen Zustandsgleichungen auftritt, reduziert.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Weisen zur Ausführung der Erfindung ersichtlich, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Regelsystem aufweist, welches ein Kupplungs-PI in Verbindung mit einem Zustandsbeobachter verwendet, um Unstetigkeiten oder Unruhen reduzieren zu helfen, wenn zwischen Zustandsgleichungen in dem Zustandsbeobachter umgeschaltet wird;
2 ist eine schematische Darstellung eines Regelsystems, das mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendbar ist; und
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Reduzierung der oben genannten Unstetigkeiten oder Störungen beschreibt
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist in 1 schematisch ein Fahrzeug 10 gezeigt, das ein Regelsystem 11 aufweist. Das Regelsystem 11 steht mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 mittels eines Satzes von Regel- und Rückkopplungssignalen (Pfeil 31) in Verbindung. Das Regelsystem 11 weist einen Zustandsbeobachter 21 auf, der ausgebildet ist, um ein reales System, wie eine Kupplung 18 eines Getriebes 14, zu modellieren, um durch Verwendung von Eingangs- und Ausgangsmessungen, die als Teil der Regel- und Rückkopplungssignale (Pfeil 31) bereit gestellt werden, eine Schätzung seiner inneren Zustände bereit zu stellen. Das Regelsystem 11 weist auch ein Proportional-Integral-(PI)-Regelmodul auf, um eine PI-Regelfunktionalität für die designierte Kupplung 18 bereit zu stellen, im Folgenden als ein Kupplungs-PI 40 bezeichnet.
Ein Verfahren 100 (siehe 3) kann als Satz von computerausführbaren Anweisungen ausgeführt sein, die in einem greifbaren/nichtveränderlichen Speicher aufgezeichnet sind und durch zugehörige Hardwarekomponenten des Regelsystems 11 ausgeführt werden, um Unstetigkeiten in einem Schaltvorgang zu reduzieren. Solche Unstetigkeiten können auftreten, wenn zwischen verschiedenen linearen Zustandsraumgleichungen in dem Zustandsbeobachter 21 umgeschaltet wird, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 und 3 detaillierter beschrieben wird. Die Ausführung des Verfahrens 100 trägt dazu bei, jeglichen Übergang oder jegliche Umschaltung zwischen Zustandsgleichungen durch genaues Aufrechterhalten einer Schlupfschätzung einer designierten Kupplung 18 oder eines anderen Elements auf einem kalibrierten Referenzwert zu glätten.
Wenn die designierte Kupplung 18 wirksam eingekuppelt ist, wird der tatsächliche über die Kupplung 18 gemessene Schlupf sich Null annähern. in dem Zustandsbeobachter 21 wird sich der geschätzte Schlupfwert gleichermaßen Null annähern. Der geschätzte Schlupfwert kann jedoch zeitweise durch Null hindurch und darüber hinausgehen. Wenn dies passiert kann eine Störung oder Unstetigkeit im Moment der Umschaltung zwischen verschiedenen Zustandsgleichungen in dem Zustandsbeobachter 21 gesehen werden.
Das Auftreten solcher Unstetigkeiten ist weitgehend bedingt durch geschätzte Drehzahlen, die von einem Wert in einem Bereich, wo die designierte Kupplung 18 entriegelt ist, zu einem anderen Wert in einem Bereich, wo die Kupplung 18 verriegelt ist, springen. In vielen Fällen können die Drehzahlunterschiede ziemlich groß sein und eine Störung bedingt durch das Timing verursachen, das heißt, betreffend wann der Zustandsbeobachter 21 angewiesen wird, zwischen verschiedenen Zustandsgleichungen umzuschalten, gegenüber der Zeit, zu welcher eine einkuppelnde Kupplung 18 tatsächlich verriegelt. Das Regelsystem 11 kann in einer Ausführungsform als Teil eines hybridelektrischen Fahrzeugs (HEV) des in
1 gezeigten Typs oder alternativ als ein elektrisches Fahrzeug mit verlängerter Reichweite (EREV) verwendet werden.
Abhängig von der Ausführungsform kann das Fahrzeug 10 von 1 eine Brennkraftmaschine 12 aufweisen, die mittels einer Eingangskupplung 15 selektiv mit dem Getriebe 14 verbindbar ist. Die Eingangskupplung 15 kann eine Feder, eine Dämpferbaugruppe (nicht gezeigt) aufweisen, um die Verbindung zwischen einer Kurbelwelle 13 der Maschine 12 und einer Eingangswelle 17 des Getriebes 14 zu dämpfen. Elektrische Triebmotoren 16, 116 können verwendet werden, um Motordrehmoment an das Getriebe 14 abzugeben und um dadurch das Fahrzeug 10 in einem EV-Vortriebsmodus anzutreiben. Dies kann bis zu einer Fahrzeugschwellengeschwindigkeit passieren. Oberhalb der Schwellengeschwindigkeit kann die Maschine 12 gestartet werden und benutzt werden, um Maschinendrehmoment bei Bedarf an die Eingangswelle 17 abzugeben.
Das Getriebe 14 kann eine Ausgangswelle 19 aufweisen, die mit einem Satz von Antriebsrädern 20 verbunden ist. Das Getriebe 14 kann als ein elektrisch variables Getriebe (EVT) oder als jedes andere geeignete Getriebe, das in der Lage ist, Drehmoment über die Ausgangswelle 19 an die Antriebsräder 20 zu übertragen, ausgebildet sein. Die Ausgangswelle 19 liefert das tatsächliche Ausgangsdrehmoment (Pfeil 33) als Antwort auf eine Geschwindigkeitsanforderung von einem Fahrer des Fahrzeugs 10.
Noch immer auf 1 Bezug nehmend können die Triebmotoren 16, 116 abhängig von dem erforderlichen Design als eine elektrische Multiphasenmaschine von etwa 60 VAC bis etwa 300 VAC oder mehr ausgebildet sein. Jeder Triebmotor 16, 116 ist mittels eines Hochspannungs-DC-Busses, eines Leistungsinvertermoduls 25 und eines Hochspannungs-AC-Busses elektrisch mit einem Energiespeichersystem (ESS) 26 verbunden.
Ein (nicht gezeigter) DC-DC-Konverter kann verwendet werden, um die Spannung für ein 12 Volt-Hilfsenergiesystem an Bord des Fahrzeugs einzustellen.
Das Regelsystem 11 kann eine einzelne Regeleinrichtung oder eine verteilte, vernetzte Regeleinrichtung aufweisen, die PI-Funktionalität über die erforderlichen Teile des Getriebes 14 zur Verfügung stellt. Die verschiedenen Hardwareelemente des Regelsystems 11 sind mit der Maschine 12, den Triebmotoren 16 und 116, den Antriebsrädern 20 und dem Getriebe 14 mittels geeigneter Regelkanäle elektrisch verbunden oder auf andere Weise mit diesen in elektrische Verbindung gesetzt. Solche Regelkanäle können jedwede erforderlichen Übertragungsleitungen aufweisen, die eine fest verdrahtete oder drahtlose Regelverbindung zur Verfügung stellen, die geeignet ist, die notwendigen elektrischen Regelsignale zur passenden Leistungsflussregelung und -koordination an Bord des Fahrzeugs 10 zu senden und zu empfangen. Das Regelsystem 11. kann auch solche zusätzlichen Regelmodule und Fähigkeiten aufweisen, die nötig sein könnten, um die erforderliche Leistungsflussregelfunktionalität an Bord des Fahrzeugs 10 in der gewünschten Weise auszuführen.
Das Regelsystem 11 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Prozesseinheit, einen Nurlesespeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nurlesespeicher (EEPROM), eine Hochgeschwindigkeitsuhr, einen Analog-zu-Digital-(A/D)- und Digital-zu-Analog-(D/A)-Wandlerschaltkreis und Eingangs/Ausgangs-Schaltkreise und -einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und -pufferschaltkreise aufweisen. Jedwedes Medium, das als greifbarer/nichtveränderlicher Speicher zur Aufnahme des Verfahrens 100 verwendet wird, kann viele Formen einnehmen, die nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien beinhalten können aber nicht auf diese beschränkt sind. Nichtflüchtige Medien können zum Beispiel optische oder magnetische Disks und andere beständige Speicher umfassen. Flüchtige Medien können zum Beispiel einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) aufweisen, welcher einen Hauptspeicher bilden kann. Solche Instruktionen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfasern, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus umfassen.
Bezug nehmend auf 2, stellt das vorliegende Regelsystem 11 PI-Funktionalität mittels des Kupplungs-PIs 40 zur Verfügung und es stellt auch lineare Zustandsraumbeobachtungsfähigkeiten mittels des Zustandsbeobachters 21 zur Verfügung. Beide Ausdrücke sind auf dem Gebiet gut verstanden. Die Zustandsbeobachtungseigenschaften des Regelsystems 11 umfassen die Fähigkeit, ein physikalisches System, zum Beispiel eine einfahrende Kupplung oder ein anderes Element des in 1 gezeigten Getriebes 14, zu modellieren, um eine Schätzung des inneren Zustands des Systems unter Verwendung verschiedener Eingangs- und Ausgangsmessungen sowie von Zustandsvariablen, die durch Differentialgleichungen erster Ordnung in Beziehung stehen, zur Verfügung zu stellen.
Die Eingänge des Zustandsbeobachters 21 können eine gemessene Maschinendrehzahl (Pfeil 50), Drehzahlen der jeweiligen Triebmotoren 16, 116 (Pfeile 52 und 54) und eine tatsächliche oder geschätzte Ausgangsdrehzahl des Getriebes 14 (Pfeil 56) umfassen. Der Zustandsbeobachter 21 schätzt verschiedene Ausgangswerte, zum Beispiel die Maschinendrehzahl, die Drehzahl des Motors/der Motoren 16 und/oder 116, die Getriebeausgangsdrehzahl, die Raddrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, das Achsendrehmoment und das Dämpferdrehmoment, und berechnet auf eine von dem Getriebebereich abhängigen Weise einen geschätzten Kupplungsschlupf (Pfeil 58). Das Kupplungs-PI 40 empfängt den geschätzten Kupplungsschlupf (Pfeil 58) von dem Zustandsbeobachter 21 und schlieft den Regelkreis für diesen besonderen Wert unter Verwendung eines kalibrierten Referenzkupplungsschlupfs (Pfeil 59), der in einem Speicher gespeichert sein und bei Bedarf abgerufen werden kann. Demnach folgt das Regelziel für das Kupplungs-PI 40 dem kalibrierten Referenzkupplungsschlupf (Pfeil 59) anstatt automatisch auf einen Nullwert gesetzt zu werden.
Der Referenzkupplungsschlupf (Pfeil 59) kann als Funktion von Werten berechnet werden, die die Drehzahlen der Kupplung 18 von 1 beschreiben. Beispielsweise kann der Referenzkupplungsschlupf (Pfeil 59) aus einer Kombination der Maschinendrehzahl (N_E), der Motordrehzahlen (N_A, N_B) und der Getriebeausgangsdrehzahl (N_O) in Abhängigkeit von der Lage der designierten Kupplung berechnet werden. Dies gilt sowohl für eine abgeleitete Drehzahlmessung, das heißt für einen berechneten Wert aus anderen Messungen, sowie für jedwede Kupplungsschätzungen und Referenzwerte.
Mit der Drehzahlregelung können zu einem bestimmten Zeitpunkt bis zu zwei Drehzahlen geregelt werden, mm Beispiel die Kupplungseingangsdrehzahl und der Kupplungsschlupf, zwei Kupplungsschlupfdrehzahlen, wenn das Fahrzeug 10 in einem neutralen Zustand (zwei Drehzahlfreiheitsgrade) operiert, nur die Eingangsdrehzahl, wenn das Fahrzeug 10 in einem Modusfall (ein Drehzahlfreiheitsgrad) operiert oder keine geregelten Drehzahlen, wenn das Fahrzeug 10 in einem Antriebsfall (kein Drehzahlfreiheitsgrad, weil die Drehzahlen von dem Fahrzeug bestimmt werden) operiert. Ein Drehzahlziel wird für jede der geregelten Drehzahlen empfangen. Zur Dämpfung und Drehzahlregelung werden diese Drehzahlziele in kalibrierte Referenzwerte für die oben genannten Variablen N_E, N_A, N_B und N_O übersetzt, um das proportionale Drehmoment oder die P-Terme zusätzlich zu der Verwendung des Dämpfungsdrehmoments (T_DMPR) und des Achsendrehmoments (T_AXLE) zu erzeugen.
Diese Referenzen stehen in direktem Zusammenhang mit den Drehzahlzielen. Die proportionalen Drehmomentberechnungen können wie folgt lauten: P_A = (K₁·N_E*) + (K₂·N_A*) + (K₃·N_B*) + (K₄·N_O*) + (K₅·T_DMPR*) + (K₆·T_AXLE*) P_B = (K₇·N_E*) + (K₈·N_A*) + (K₉·N_B*) + (K₁₀·N_O*) + (K₁₁·T_DMPR*) + (K₁₂·T_AXLE*) wobei P_A und P_B die proportionalen oder P-Regelterme sind, das heißt die Dämpfungsdrehmomentbefehle für die jeweiligen Triebmotoren A und B, welche die Triebmotoren 16 bzw. 116 sind, und wobei K₁–K₁₂ die proportionalen Verstärkungen repräsentieren. Die proportionalen Verstärkungen können als eine Funktion der geregelten Maschinendrehzahl (N_E), der Motordrehzahlen (N_A, N_B) für die jeweiligen Triebmotoren 12 und 14, des Dampferdrehmoments (T_DMPR) zur Dämpfung der Maschinen-Getriebe-Verbindung und des Achsendrehmoments (T_AXLE) berechnet werden. Die Werte, die durch einen Stern (*) gekennzeichnet sind, sind Drehzahl- oder Drehmomentfehlerwerte, zum Beispiel ist N_A* ein Drehzahlfehler des Motors A/des Triebmotors 12 und T_AXLE* ist ein Drehmomentfehler für das Achsendrehmoment.
Kupplungsschlupfreferenzen, die mit dem Kupplungs-PI 40 von 1 und 2 verwendet werden, können aus den Werten von N_E, N_A, N_B und N_O berechnet werden, die für die Erzeugung der oben genannten Fehler für die Regelung benutzt wurden. Eine allgemeine Gleichung zur Berechnung des Kupplungsschlupfs für eine Referenzkupplung (CX) lautet wie folgt: N_{CX_REF} = (K_{E_CX}·N_{E_REF}) + (K_{A_CX}·N_{A_REF}) + (K_{B_CX}·N_{B_REF}) + (K_{O_CX}·N_{O_REF})
Abhängig von der Kupplungsschlupfreferenz, die berechnet wird, werden einige Terme herausfallen, weil die Verstärkung für den speziellen Term Null ist, das heißt, es gibt keine Beziehung zwischen den zwei in der Gleichung verwendeten Drehzahlen.
Unter den Ausgängen des Kupplungs-PIs 40 befindet sich ein Kupplungsdrehmomentwert (Pfeil 60), das heißt, ein Kupplungsdrehmoment, das benötigt wird, um eine Schlupfschätzung einer vorgegebenen Kupplung bei ihrem Referenzwert aufrecht zu erhalten, welcher während eines Schaltvorgangs normalerweise Null wäre oder sich Null annähern würde. Der Kupplungsdrehmomentwert (Pfeil 60) wird, wie gezeigt, in einem geschlossenen Kreis in den Zustandsbeobachter 21 eingespeist. Der Ansatz in 2 erlaubt Gleichungswechseln in dem Zustandsbeobachter 21 einen glatten Übergang, wenn die zwei Seiten einer vorgegebenen Kupplung synchronisiert werden, bevor die Kupplung verriegelt und die Zustandsgleichungen gewechselt werden.
Bezug nehmend auf 3 wird das vorliegende Verfahren 100 bezüglich des Betriebs einer designierten Kupplung des in 1 gezeigten Getriebes 14 beschrieben, zum Beispiel der Kupplung 18. Die Kupplung 18 kann als eine einfahrende Kupplung für einen bevorstehenden Schaltvorgang identifiziert sein. In den folgenden Schritten sollte eine Integratorsoftware des Kupplungs-PIs 40 zurückgesetzt oder initialisiert werden, abhängig davon, ob die oben beschriebene designierte Kupplung eine einfahrende oder ausfahrende Kupplung für den bevorstehenden Schaltvorgang sein wird.
Wenn die designierte Kupplung 18 eine einfahrende Kupplung ist, dann wird die empfangene Drehmomentschätzung durchgeleitet, bis das Kupplungs-PI 40 ausgelöst wird. An diesem Punkt beginnt das Kupplungs-PI 40 bei dem Wert, der für das Drehmoment übrig gelassen wurde. Zum Beispiel beginnt, wenn die Drehmomentschätzung 20 Nm erreicht, bevor das Kupplungs-PI 40 ausgelöst wird, der Integratorteil des Kupplungs-PIs 40 dann für seine erste Berechnung bei 20 Nm.
Wenn die designierte Kupplung 18 eine ausfahrende Kupplung ist, dann ist sämtliches der Drehmomentschätzung zugeordnete Drehmoment, das von einer dynamischen Antriebsstrangantworteinheit empfangen wird, ein reaktives Kupplungsdrehmoment. Dieses wird nicht als tatsächliches Drehmoment, das auf die designierte Kupplung 18 wirkt, angesehen. Deshalb beginnt der Integratorteil des Kupplungs-PIs 40 mit einem Nullwert. Wenn die Umschaltung zwischen Zustandsgleichungen in dem Zustandsbeobachter 21 aus einem Zustand startet, in dem die designierte Kupplung 18 in einen Zustand verriegelt wird, in dem die Kupplung 18 nicht verriegelt ist, wird kein Zusatzdrehmoment in den Schätzer geleitet, während die Kupplung 18 noch Druck ableitet. Diese Nullinitialisierung kann für eine Kalibrierzeit beibehalten werden, um die Druckableitung abzudecken. Wenn das Kupplungs-PI 40 auf irgendeine Weise wieder ausgelöst wird, um die designierte Kupplung 18 wieder einzufahren, während die designierte Kupplung 18 noch in dem Prozess des Druckableitens war, dann startet das Kupplungs-PI 40 bei Null. Wenn ein Timer für die Ableitdauer abgelaufen wäre, würde das Verfahren 100 wieder damit fortfahren, die Kupplungsdrehmomentschätzungsschritte durchzuleiten, die normalerweise Null oder irgendein kleiner Wert wären.
Wie in 2 gezeigt und oben beschrieben, beginnt das Verfahren 100 in einer Ausführungsform mit dem Schritt 102, in dem verschiedene Fahrzeugbetriebsparameter ermittelt werden, zum Beispiel die Maschinendrehzahl (Pfeil 50), die Motordrehzahlen (Pfeile 52 und 54), das Achsdrehmoment, die Ausgangsdrehzahl (Pfeil 56), die Raddrehzahl, die Maschinendrehzahl etc. Diese Werte werden in den Zustandsbeobachter 21 eingespeist und das Verfahren 100 fährt mit Schritt 104 fort.
In Schritt 104 ermittelt der Zustandsbeobachter 21 einen geschätzten Kupplungsschlupf (Pfeil 58 von 2), zum Beispiel unter Verwendung der Werte von Schritt 102 als eine abhängige Variable eines geschätzten Zustands in dem Zustandsbeobachter 21. Der geschätzte Kupplungsschlupf (Pfeil 58) kann bei Bedarf durch ein designiertes PI-Modul für die Kupplung 18, das heißt durch das Kupplungs-PI 40, unter Verwendung des in 2 gezeigten kalibrierten Referenzschlupfwerts (Pfeil 59) in einem geschlossenen Kreis verändert werden.
In Schritt 106 kann das Kupplungs-PI 40 für die designierte Kupplung 18 den Wert aus Schritt 104 verwenden, um den Drehmomentwert (Pfeil 60) von 2 zu berechnen. Dieser Wert ist notwendig, um die Schlupfschätzung, das heißt Pfeil 58, der designierten Kupplung bei seinem Referenzwert, das heißt Pfeil 59, oder innerhalb eines maximal zulässigen Bereichs davon aufrecht zu erhalten.
In Schritt 108 wird, wie in 2 gezeigt, der Drehmomentwert (Pfeil 60) zurück in den Zustandsbeobachter 21 eingespeist und als ein Eingang für den Zustandsbeobachter 21 verwendet. Auf diese Weise wird das Kupplungs-PI 40 für die designierte Kupplung als ein Eingang zu dem Zustandsbeobachter 21 verwendet, um jeden Fehler zwischen dem Referenzkupplungsschlupfwert (Pfeil 59) und dem geschätzten Kupplungsschlupf (Pfeil 58) auf oder nahe Null zu halten. Dieses Fehlerniveau wird aufrechterhalten, bis der Zustandsbeobachter 21 angewiesen wird, zwischen Zustandsgleichungen umzuschalten. Ein glatterer Übergang entsteht wiederrum immer dann, wenn der Zustandsbeobachter 21 letztendlich zwischen Zustandsgleichungen umschaltet.
Obwohl die besten Arten und Weisen zur Ausführung der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden diejenigen, die mit der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen zur Ausübung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche erkennen.

Claims

Verfahren zur Optimierung eines Schaltvorgangs in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: ein Designieren einer Kupplung, um als eine einfahrende Kupplung oder eine ausfahrende Kupplung in dem Schaltvorgang verwendet zu werden, bevor der Schaltvorgang ausgeführt wird; eine Verarbeitung einer Vielzahl von Eingangswerten durch einen Zustandsbeobachter, um dadurch eine geschätzte Schlupfdrehzahl der designierten Kupplung als einen Ausgangswert des Zustandsbeobachters zu ermitteln; eine Verwendung eines Proportional-Integral-Regelmoduls (eines Kupplungs-PIs) für die designierte Kupplung, um den Regelkreis für die geschätzte Schlupfdrehzahl des Zustandsbeobachters zu schliefen, um dadurch ein Umschalten zwischen Zustandsraumgleichurigen in dem Zustandsbeobachter zu glätten; und ein Ausführen des Schaltvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen des Schaltvorgangs das Synchronisieren einer Eingangs- und einer Ausgangsseite der designierten (engt.: „designed”) Kupplung vor der Verriegelung der designierten Kupplung und vor dem Umschalten zwischen den verschiedenen Zustandsraumgleichungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung des Kupplungs-PIs, um den Regelkreis zu schließen, eine Verarbeitung der geschätzten Schlupfdrehzahl und eines kalibrierten Referenzkupplungsschlupfwerts unter Verwendung des Kupplungs-PIs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug eine Maschine, einen Triebmotor und ein Getriebe aufweist, und wobei die Verarbeitung einer Vielzahl von Eingangswerten durch einen Zustandsbeobachter eine Berechnung der geschätzten Schlupfdrehzahl als eine Funktion der Maschinendrehzahl, der Motordrehzahlen und der Getriebeausgangsdrehzahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Erzeugung eines Drehmomentwerts der designierten Kupplung unter Verwendung des Kupplungs-PIs, wobei der Drehmomentwert einen zur Aufrechterhaltung der geschätzten Schlupfdrehzahl während des Schaltvorgangs benötigten Drehmomentbetrag beschreibt; und eine Einspeisung des Drehmomentwerts in den Zustandsbeobachter als einer aus der Vielzahl der Eingangswerte.
Fahrzeug umfassend: ein Getriebe; eine Maschine; einen Triebmotor; und ein Regelsystem aufweisend einen Zustandsbeobachter und ein Proportional-Integral-(PI)-Kupplungsregelmodul (ein Kupplungs-PI) für eine designierte Kupplung in dem Getriebe, wobei das Regelsystem ausgebildet ist, um: einen geschätzten Kupplungsschlupfwert der designierten Kupplung unter Verwendung des Zustandsbeobachters zu ermitteln; unter Verwendung des Kupplungs-PIs einen Drehmomentwert als eine Funktion des geschätzten Kupplungsschlupfwerts und eines Referenzschlupfwerts zu ermitteln, wobei der Drehmomentwert ein zur Aufrechterhaltung des geschätzten Kupplungsschlupfwerts innerhalb eines kalibrierten Bereichs des Referenzschlupfwerts notwendiger Betrag ist; den Drehmomentwert von dem Kupplungs-PI an den Zustandsbeobachter zu senden; und den Schaltvorgang auszuführen, einschließlich einer Verwendung des Drehmomentwerts zur Reduzierung einer Unstetigkeit in dem geschätzten Kupplungsschlupfwert des Zustandsbeobachters während eines Wechsels in Zustandsgleichungen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Regelsystem ausgelegt ist, um das Kupplungs-PI auf eine Weise zu initialisieren, wenn die designierte Kupplung eine einfahrende Kupplung ist, und auf eine andere Weise, wenn die designierte Kupplung eine ausfahrende Kupplung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der Satz von Referenzwerten zumindest einen der folgenden Werte umfasst: eine Maschinendrehzahl, eine Motordrehzahl für jeden der Triebmotoren und eine Getriebeausgangsdrehzahl.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Regelsystem ausgebildet ist, um den Schaltvorgang zum Teil durch die Synchronisierung einer Eingangs- und einer Ausgangsseite der designierten (engt.: „designed”) Kupplung vor dem Verriegeln der designierten Kupplung und vor dem Umschalten zwischen den verschiedenen Zustandsraumgleichungen auszuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Regelsystem ausgebildet ist, um die geschätzte Schlupfdrehzahl und einen kalibrierten Referenzkupplungsschlupfwert unter Verwendung des Kupplungs-PIs zu verarbeiten.