DE102012220214A1

DE102012220214A1 - Method for controlling friction clutch in powertrain of motor car, involves predicting and overlying correction function for time period beyond point of time during time period of control parameter

Info

Publication number: DE102012220214A1
Application number: DE201210220214
Authority: DE
Inventors: Bruno Müller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-06-06

Abstract

The method involves monitoring a time course of plucking oscillations over a predetermined time period upto a predetermined time. A correction function is predicted for another time period beyond the point of time and overlain during the latter time period of control parameter. Frequency and phase of the plucking oscillations are determined during the former time period. Changing amplitude of the plucking oscillations is determined and accounted during formation of the correction function in the former time period over the predetermined time.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einem ein über die Reibungskupplung zu übertragendes Kupplungsmoment einstellenden Kupplungssteller, einem das zu übertragende Kupplungsmoment aus einem Fahrerwunsch und Kenndaten des Kraftfahrzeugs ermittelnden in eine Steuergröße zur Steuerung des Kupplungsstellers umsetzenden Steuergerät, einer Einrichtung zur Erfassung und Dämpfung von Rupfschwingungen der Reibungskupplung, indem der Steuergröße eine Korrekturfunktion überlagert wird.The invention relates to a method for controlling a friction clutch in a drive train in a motor vehicle having a clutch plate to be transmitted via the friction clutch adjusting clutch plate, a the coupling torque to be transmitted from a driver request and characteristics of the motor vehicle investigating in a control variable to control the clutch actuator converting control unit, a device for detecting and damping rupf vibrations of the friction clutch by the control variable is superimposed on a correction function.

Automatisierte Reibungskupplungen werden mittels eines Kupplungsstellers betätigt, der beispielsweise mittels einer Stellgröße gesteuert wird, die von einem Steuergerät abhängig von der Fahrsituation des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Die Fahrsituation selbst wird hierbei vom Fahrer und/oder einer entsprechenden automatisierten Steuerung des Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem automatisierten Getriebe mit entsprechenden Gangwechseln, eines Geschwindigkeitsreglers und dergleichen vorgegeben. Durch den Kupplungssteller wird ein über die Reibungskupplung übertragbares Kupplungsmoment eingestellt, welches beispielsweise über einen Verstellweg der Reibungskupplung vom Kupplungssteller vorgegeben wird.Automated friction clutches are actuated by means of a clutch actuator, which is controlled for example by means of a manipulated variable, which is determined by a control unit depending on the driving situation of the motor vehicle. The driving situation itself is predetermined by the driver and / or a corresponding automated control of the motor vehicle, for example an automated transmission with corresponding gear changes, a speed controller and the like. By the clutch actuator a transferable via the friction clutch clutch torque is set, which is predetermined for example via an adjustment of the friction clutch from the clutch actuator.

Infolge einer Empfindlichkeit des Antriebsstrangs gegenüber Schwingungen, insbesondere Drehschwingungen, sich änderndem zu übertragendem Kupplungsmoment insbesondere während Anfahr- und Schaltvorgängen sowie bedingt durch die Reibeigenschaften der Reibbeläge, geometrische Abweichungen wie beispielsweise Schiefstellungen der Reibungskupplung, Achsversatz zwischen Kurbel- und Getriebeeingangswelle, Unebenheiten zwischen Motor- und Getriebegehäuse, am Kupplungsaktor, der Kupplungsscheibe und dergleichen können sogenannte Rupfschwingungen auftreten, so dass die Reibungskupplung zyklisch die Schlupfdrehzahl, also eine Differenzdrehzahl zwischen Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle ändert. Derartige Rupfschwingungen sind gegenüber üblichen Stellvorgängen zur Einstellung des Kupplungsmoments hochfrequent, so dass hohe Anforderungen an die Taktrate der Steuerung des Kupplungsstellers und die Ermittlung der Parameter der Rupfschwingungen wie Phase und Frequenz zu stellen sind. Aus der DE 10 2007 006 803 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Hierbei wird in Echtzeit eine Steuergröße aus einem Modell des Kupplungsstellers gewonnen, mit einem Korrekturwert des realen Kupplungsstellers korrigiert und eine Wichtung der Steuergröße vorgenommen.Due to a sensitivity of the drive train to vibrations, in particular torsional vibrations, changing to be transmitted clutch torque, especially during startup and switching operations and due to the frictional properties of the friction linings, geometric variations such as misalignment of the friction clutch, axial offset between the crankshaft and transmission input shaft, unevenness between engine and Transmission housing, the clutch actuator, the clutch disc and the like so-called chattering can occur, so that the friction clutch cyclically changes the slip speed, ie a differential speed between the crankshaft and transmission input shaft. Such chattering vibrations are high-frequency compared with the usual setting processes for adjusting the clutch torque, so that high demands are placed on the clock rate of the control of the clutch actuator and the determination of the parameters of the chattering vibrations, such as phase and frequency. From the DE 10 2007 006 803 A1 For example, a method and apparatus for reducing juddering vibration in a powertrain of a motor vehicle is known. In this case, a control variable is obtained in real time from a model of the clutch actuator, corrected with a correction value of the real clutch actuator and a weighting of the control variable.

Insbesondere bei mehreren von einem zentralen Steuergerät betriebenen Kupplungsstellern, beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen den Kupplungsstellern und dem Steuergerät ein Bussystem, beispielsweise CAN-Bus einzusetzen, um die Steuergrößen und Korrekturgrößen vom Steuergerät auf die einzelnen Kupplungssteller zu übertragen. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Übertragungsrate sowie die Zuverlässigkeit der Taktrate abhängig von einer Auslastung des Bussystems und der Priorisierung des Datentransfers ist. Dies hat zur Folge, dass eine Übertragung des Korrektursignals zeitlich indifferent ist, so dass eine Anwendung des Korrektursignals nicht in der erforderlichen Genauigkeit der Phasenlage der Rupfschwingungen erfolgen kann, so dass der Dämpfungseffekt ineffektiv ist oder die Rupfschwingungen sogar verstärkt werden.Particularly in the case of several clutch actuators operated by a central control unit, for example in a dual-clutch transmission, it has proved advantageous to use a bus system, for example CAN bus, between the clutch actuators and the control unit in order to transmit the control variables and correction variables from the control unit to the individual clutch actuators , It has been shown that the transmission rate and the reliability of the clock rate is dependent on a bus system utilization and the prioritization of the data transfer. This has the consequence that a transmission of the correction signal is time indifferent, so that an application of the correction signal can not be performed in the required accuracy of the phase position of the juddering vibrations, so that the damping effect is ineffective or the juddering vibrations are even amplified.

Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung einer Reibungskupplung mit einer verbesserten Verminderung von Rupfschwingungen.The object of the invention is the advantageous development of a method for controlling a friction clutch with an improved reduction of juddering vibrations.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einem ein über die Reibungskupplung zu übertragendes Kupplungsmoment einstellenden Kupplungssteller, einem das zu übertragende Kupplungsmoment aus einem Fahrerwunsch und Kenndaten des Kraftfahrzeugs ermittelnden in eine Steuergröße zur Steuerung des Kupplungsstellers umsetzenden Steuergerät, einer Einrichtung zur Erfassung und Dämpfung von Rupfschwingungen der Reibungskupplung, indem der Steuergröße eine Korrekturfunktion überlagert wird, gelöst, wobei ein zeitlicher Verlauf der Rupfschwingungen über einen vorgegebenen ersten Zeitraum bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt beobachtet wird und für einen über diesen Zeitpunkt hinausgehenden zweiten Zeitraum eine Korrekturfunktion prädiziert und während des zweiten Zeitraums der Steuergröße überlagert wird. Die Korrekturfunktion kann dabei eine Sinusfunktion bestehend aus Amplitude und Frequenz, jedoch auch eine beliebig andere Funktion sein, welche zyklisch der Stellgröße überlagert werden wird. Die Kompensationsfunktion wird über das vorhandene Bus-System (CAN-Bus) an den Kupplungsteller übertragen. Bei einer vorgegebenen Funktion wie beispielsweise einer Sinusform kann die Korrekturfunktion direkt auf das LCU übertragen werden. Alternativ kann ausreichend sein, die Korrekturfunktion indirekt über eine Übertragung von Frequenz und Amplitude dieser zu übertragen und die Sinusfunktion im Kupplungsteller zu berechnen werden. Weiterhin kann die Kompensationsfunktion in Form von mehreren Datenpunkten, beispielsweise Korrekturwert und Zeit zu übermitteln.The object is achieved by a method for controlling a friction clutch in a drive train in a motor vehicle having a clutch actuator adjusting a clutch torque that is to be transmitted via the friction clutch, a control unit that converts the clutch torque to be transmitted from a driver request and characteristic data of the motor vehicle into a control variable for controlling the clutch actuator , a device for detecting and damping frictional vibration of the friction clutch by the control variable is superimposed on a correction function, solved, with a time course of the juddering vibrations over a predetermined first period is observed up to a predetermined time and for a beyond this time second period a Correction function predicates and is superimposed during the second period of the control variable. The correction function can be a sine function consisting of amplitude and frequency, but also any other function, which will be cyclically superimposed on the manipulated variable. The compensation function is transmitted to the clutch actuator via the existing bus system (CAN bus). For a given function, such as a sine waveform, the correction function can be transferred directly to the LCU. Alternatively, it may be sufficient to transmit the correction function indirectly via a transmission of frequency and amplitude thereof and to calculate the sine function in the clutch actuator. Furthermore, the compensation function can be transmitted in the form of several data points, for example correction value and time.

Die Korrekturfunktion wird gemäß dem erfinderischen Gedanken aus vorhergehend ermittelten Signalinformationen wie Istwerten des Antriebsstrangs, beispielsweise hochauflösenden Drehzahlinformationen des Kupplungseingangs wie Motordrehzahl und Kupplungsausgang wie Drehzahl der Getriebeeingangswelle ermittelt. Infolge der Ermittlung dieser Daten und Bestimmung der prädizierten Korrekturfunktion nachgeschalteten Überlagerung der Steuergröße mit der prädizierten Korrekturfunktion wird das Verfahren zur Eliminierung der Rupfschwingungen vereinfacht, da die Bestimmung der Korrekturfunktion im Wesentlichen echtzeitunabhängig bestimmt werden kann. Dadurch können Steuergeräte, Sensoren und Datenübertragungsleitungen einfacher ausgebildet werden. Insbesondere kann bei von dem Steuergerät getrenntem Kupplungssteller ein Kommunikationsbus wie CAN-Bus zwischen Kupplungssteller und Steuergerät zur Übertragung der Steuergröße vorgesehen sein, obwohl dessen Taktrate abhängig von Auslastung und Übertragungskapazitäten keine Echtzeitübertragung der Steuergröße und insbesondere der phasenkritischen Korrekturfunktion ermöglicht. Dabei wird die Steuergröße abhängig von dem gewünschten, über die Reibungskupplung zu übertragenden Kupplungsmoment entsprechend und mit geringerer Dynamik ausgegeben und die Korrekturfunktion zur Eliminierung beziehungsweise Verminderung der Rupfschwingungen aufmoduliert. The correction function is determined according to the inventive idea from previously determined signal information such as actual values of the drive train, such as high-resolution speed information of the clutch input such as engine speed and clutch output as speed of the transmission input shaft. As a result of the determination of these data and determination of the predicted correction function, subsequent superimposition of the control variable with the predicted correction function, the method for eliminating the juddering oscillations is simplified, since the determination of the correction function can be determined essentially real-time independently. As a result, control devices, sensors and data transmission lines can be made simpler. In particular, a communication bus such as a CAN bus between the clutch actuator and the control unit for transmitting the control variable may be provided for by the control unit separate clutch actuator, although its clock rate depending on utilization and transmission capacity does not allow real-time transmission of the control variable and in particular the phase-critical correction function. In this case, the control variable is output depending on the desired, to be transmitted via the friction clutch clutch torque correspondingly and with less dynamics and modulated the correction function for eliminating or reducing the juddering vibrations.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens kann während des ersten Zeitraums zumindest eine Frequenz und eine Phase der Rupfschwingungen ermittelt werden. Beispielsweise kann durch die Signalform des übertragenen Kupplungsmoments durch Erfassung und Auswertung einer Differenzdrehzahl und dergleichen über eine Wellenlänge die Qualität und Quantität der Rupfschwingung bestimmt und eine entsprechende Korrekturfunktion für die nächste oder eine der nächsten Amplitude der Rupfschwingungen phasenselektiv berechnet und über eine Datenleitung wie Can-Bus an den Kupplungssteller ausgegeben werden. Bei der Auswertung mehrerer zeitlich aufeinander folgenden Amplituden im ersten Zeitraum kann gegebenenfalls eine Tendenz wie Änderung der Amplituden, Frequenz und damit Phasenlage oder dergleichen ermittelt werden, so dass die prädizierte Korrekturfunktion mit noch höherer Auflösung ermittelt werden kann. According to an advantageous embodiment of the method, during the first time period at least one frequency and one phase of the juddering vibrations can be determined. For example, can be determined by the waveform of the transmitted clutch torque by detecting and evaluating a differential speed and the like over a wavelength, the quality and quantity of Rupfschwingung and a corresponding correction function for the next or one of the next amplitude of Jupschwingungen phase-selectively calculated and via a data line such as Can bus be issued to the clutch plate. When evaluating a plurality of chronologically successive amplitudes in the first time period, a tendency such as a change in the amplitudes, frequency and thus phase position or the like can optionally be determined, so that the predicted correction function can be determined with even higher resolution.

In vorteilhafter Weise wird der erste Zeitraum zumindest im Bereich einer Taktzeit des Kupplungsstellers gewählt, beispielsweise werden Erfassungssignale über einen oder mehrere Takte der Steuerung des Kupplungsstellers mittels der Steuergröße ermittelt und beispielsweise für einen nächsten oder übernächsten Takt der Steuerung des Kupplungsstellers die Korrekturwerte ermittelt und mit der Steuergröße ausgegeben. Advantageously, the first time period is selected at least in the range of a cycle time of the clutch actuator, for example detection signals are determined via one or more clocks of the control of the clutch actuator by means of the control variable and, for example, for a next or after the second cycle of the control of the clutch actuator determines the correction values and with Tax amount issued.

Die Ermittlung der prädizierten Korrekturfunktion erfolgt bei erkannten Rupfschwingungen zyklisch bis zum Abklingen dieser. Eine Routine zur Berechnung der Korrekturfunktion abhängig von charakteristischen Größen der Rupfschwingungen wird hierbei abhängig von Ein- und Ausgangsschwellen beispielsweise der Amplituden der Rupfschwingungen gestartet und beendet, um eine Überkompensation und dergleichen bei sehr geringen Amplituden zu vermeiden und ein robustes System vorzuschlagen. Diese Schwellen können abhängig von weiteren Einflussgrößen wie Kupplungstemperatur, Laufleistung, Art des Steuervorgangs, beispielsweise beim Anfahren, Schalten und dergleichen sein. Die Korrekturfunktion kann aus Sensorgrößen wie Drehzahlen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle, Systemparametern wie Dynamik des Kupplungsstellers, Leistungsdaten des Verbrennungsmotors und der Reibungskupplung gewonnen werden und unter Berücksichtigung dieser Größen rechnerisch ermittelt werden. In vorteilhafter Weise entspricht die Korrekturfunktion dem Betrage nach einer die Steuergröße überlagernden, prädizierten Störgröße oder ist zu dieser proportional mit empirisch oder rechnerisch ermittelten Proportionalitäts- oder Wichtungsfaktoren und wird von der Steuergröße entsprechend subtrahiert.The prediction of the predicted correction function takes place cyclically when the juddering vibrations are detected until it decays. A routine for calculating the correction function as a function of characteristic magnitudes of the juddering vibrations is hereby started and terminated depending on input and output thresholds, for example the amplitudes of the juddering oscillations, in order to avoid overcompensation and the like at very low amplitudes and to propose a robust system. These thresholds may be dependent on other parameters such as clutch temperature, mileage, type of control process, for example, when starting, switching and the like. The correction function can be obtained from sensor variables such as rotational speeds of the crankshaft and the transmission input shaft, system parameters such as the dynamics of the clutch actuator, performance data of the internal combustion engine and the friction clutch and can be calculated by taking these quantities into account. The correction function advantageously corresponds in magnitude to the predicted interference variable superimposed on the control variable, or is proportional to this with empirically or computationally determined proportionality or weighting factors and is subtracted from the control variable accordingly.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn abhängig von zeitbedingten Verzögerungen zwischen einer Signalerfassung von der Korrekturgrößen zugrunde liegenden Größen und Anwendung der Korrekturfunktion am Kupplungssteller ein Verzögerungsintervall abgeschätzt wird und eine Phase der Korrekturfunktion mit dem Verzögerungsintervall korrigiert wird. Beispielsweise können Verzögerungen in der Signalerfassung und/oder -übermittlung, beispielsweise von Drehkennwerten eines Drehzahlsensors, Drehkennwerten der Brennkraftmaschine und dergleichen, Rechenzeit zur Ermittlung der Korrekturfunktion, Übertragungszeiten der Korrekturfunktion, Hysteresen des Kupplungsstellers und/oder dergleichen abgeschätzt werden. Die Phase der Korrekturfunktion wird dann mit dem auf diese Weise ermittelten Verzögerungsintervall korrigiert werden, indem beispielsweise die Korrekturfunktion bereits vor einem prädizierten Zeitpunkt auf den Kupplungssteller übertragen wird, so dass entsprechende Zeitverzögerungen mit einer entsprechenden verlagerten Phase korrigiert werden können.It has also proven to be advantageous if, depending on time-related delays between a signal detection of the correction variables underlying variables and application of the correction function on the clutch actuator, a delay interval is estimated and a phase of the correction function is corrected with the delay interval. For example, delays in the signal detection and / or transmission, for example, rotational characteristics of a speed sensor, rotational characteristics of the internal combustion engine and the like, computing time for determining the correction function, transmission times of the correction function, hysteresis of the clutch actuator and / or the like can be estimated. The phase of the correction function is then corrected with the delay interval determined in this way, for example by the correction function being transmitted to the clutch actuator already before a predicted time, so that corresponding time delays can be corrected with a corresponding shifted phase.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007006803 A1 [0003]

Claims

Method for controlling a friction clutch in a drive train in a motor vehicle with a clutch actuator adjusting a clutch torque to be transmitted via the friction clutch, a control unit that converts the clutch torque to be transmitted from a driver request and characteristics of the motor vehicle into a control variable for controlling the clutch actuator, a device for detecting and attenuation of juddering vibrations of the friction clutch by superimposing a correction function on the control quantity, characterized in that a temporal course of the juddering vibrations over a predetermined first period is observed up to a predetermined time and predicts a correction function for a second period of time beyond this time of the second period of the control variable is superimposed.

A method according to claim 1, characterized in that during the first period at least one frequency and one phase of the juddering vibrations are determined.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the first period determines a changing over time amplitude of the juddering vibrations and is taken into account in the formation of the correction function.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first period comprises at least one cycle time of the clutch actuator.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the correction function corresponds to the magnitude of a predicted interference variable superimposed on the control variable and is subtracted from the control variable.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control variable and correction function are determined in a central control unit and transmitted via a bus system to the clutch actuator.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a correction function to be cyclically repeated and one of the control variables to be superimposed is calculated in the control unit and transmitted via the bus system to the clutch actuator.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the correction function is transmitted in the form of codes or maps.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the correction function is transmitted in the form of parameters and the correction function in the clutch actuator is determined from these parameters.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that depending on time-related delays between a signal detection of the correction quantities underlying variables and application of the correction function on the clutch actuator, a delay interval is estimated and a phase of the correction function is corrected with the delay interval.