DE102013206216B4

DE102013206216B4 - System zum Schätzen eines Drehmoments in einem Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102013206216B4
Application number: DE102013206216.8A
Authority: DE
Inventors: Dongxu Li; Kumaraswamy V. Hebbale; Farzad Samie; Chunhao J. Lee; Chi-Kuan Kao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: US8620543B2; CN103373343B; CN103373343A; US20130275015A1; DE102013206216A1

Abstract

Fahrzeug (10), umfassend:eine Antriebsmaschine (12);einen Antriebsstrang mit einem ersten und einem zweiten drehbaren Element, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe (14) umfasst, das mit der Antriebsmaschine (12) verbunden ist;einen ersten und einen zweiten Drehzahlsensor (26, 126), die bezüglich des ersten und des zweiten drehbaren Elements positioniert sind, wobei der erste und der zweite Drehzahlsensor (26, 126) ausgelegt sind, um ein entsprechendes erstes und zweites Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Drehzahl des ersten bzw. des zweiten drehbaren Elements kodiert; undein Steuergerät (20), das sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Drehzahlsensor (26, 126) in Verbindung steht;wobei das Steuergerät (20) ausgelegt ist, um:einen Drehwinkel für das erste und das zweite drehbare Element unter Verwenden der Ausgangssignale von dem jeweiligen ersten und zweiten Drehzahlsensor (26, 126) zu berechnen;einen Drehmomentwert des Antriebsstrangs als Funktion der entsprechenden Drehwinkel zu schätzen; undein angeordnetes Hochschalten des Getriebes (14) zu detektieren; dadurch gekennzeichnet , dass das Steuergerät (20) ferner ausgelegt ist, um:einen Füllvorgang einer in Eingriff kommenden Kupplung des Getriebes (14) als Funktion des entsprechenden Drehwinkels für das erste und das zweite drehbare Element zu detektieren; undden Füllvorgang als beendet zu ermitteln, wenn die Änderung der Winkeldifferenz zwischen den Drehwinkeln der beiden drehbaren Elemente einen kalibrierten Schwellwert übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 zum Schätzen eines Drehmoments in einem Antriebsstrang, wie es der Art nach aus der DE 694 04 419 A1 bekannt ist.
Ferner ist es aus der DE 103 47 494 A1 bekannt, zeitliche Änderungen eines Getriebeeingangsmoments in Abhängigkeit einer zeitlichen Winkelverschiebung zwischen Halbleiter-Nacktchip (1102), der bestimmen.
HINTERGRUND
Ein Eingangselement eines Fahrzeuggetriebes nimmt von einer Antriebsmaschine, z.B. einer Brennkraftmaschine oder einem elektrischen Fahrmotor, Eingangsdrehmoment auf und überträgt dieses Drehmoment auf ein Ausgangselement. Das Ausgangselement wiederum treibt eine Antriebsachse an, um das Fahrzeug durch einen Bereich von ausgegebenen Übersetzungsverhältnissen vorzutreiben. Ein typisches Getriebe umfasst mehrere Kupplungen, Zahnradsätze und drehbare Wellen. Die Kupplungen können fluidbetätigte Vorrichtungen mit einem Reibungskupplungspaket sein. Das Kupplungspaket wird unter Verwenden eines Hydraulikkolbens selektiv eingerückt.
Während der Füllphase einer Kupplung/Kupplung-Schaltung muss ein Kupplungsbetätigungshohlraum einer in Eingriff kommenden Kupplung schnell mit Fluid gefüllt werden. Von der außer Eingriff kommenden Kupplung wird in der folgenden Drehmomentphase ein Drehmoment auf die in Eingriff kommende Kupplung übertragen. Die in Eingriff kommende Kupplung wird während der Trägheitsphase für ein gleichmäßiges Aufbringen gesteuert. Eine koordinierte Steuerung der außer Eingriff kommenden und in Eingriff kommenden Kupplungen ist erforderlich, um eine Unterbrechung des Kraftflusses durch das Getriebe zu vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, für eine koordinierte Steuerung einer außer Eingriff kommenden und einer in Eingriff kommenden Kupplung zu sorgen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Hierin wird ein Fahrzeug offenbart, das ein Paar von Drehzahlsensoren verwendet, um einen Drehmomentwert in einem Antriebsstrang zu schätzen. Die Drehzahlsensoren können bezüglich zwei beliebigen drehbaren Elementen des Antriebsstrangs, wie etwa einem Eingangs- und Ausgangselement eines Getriebes, in anderen Ausführungsformen möglicherweise aber einschließlich eines Zwischenelements, positioniert werden. Wie im Stand der Technik bekannt ist, ist eine Kenntnis der Drehzahlwerte für die Gesamtsteuerung jedes Getriebes sinnvoll. Solche Drehzahlinformationen stehen aber nicht immer ohne Weiteres zur Verfügung. Daher die vorliegenden Vorgehensweise vorgesehen, um dieses Problem unter Verwenden von zwei beliebigen bestehenden Drehzahlsensoren lösen zu helfen.
Fahrzeuge umfassen typischerweise mindestens einen Getriebe-Eingangsdrehzahlsensor (TISS) und einen separaten Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor (TOSS). Diese zwei Sensoren können wie hierin dargelegt verwendet werden, um die Eingangs- und Ausgangsseite des Getriebes bei Arbeiten des Getriebes eng zu überwachen. Bei Konstruktionen, die ein Zwischenelement zwischen den Eingangs- und Ausgangselementen verwenden, kann ein Getriebe-Zwischendrehzahlsensor (TMSS) verwendet werden, um die Drehzahl des Zwischenelements zu überwachen. Während der TISS, TOSS und TMSS hierin in beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, können Drehzahlen von zwei beliebigen drehbaren Elementen des Antriebsstrangs gemessen und für eine Drehmomentschätzung verwendet werden, einschließlich einer Brennkraftmaschinenausgangswelle, eines mit der Ausgangswelle verbundenen drehbaren Elements oder eines mit einem Getriebeausgangselement verbundenen drehbaren Elements. Drehzahlsensoren, die in dem vorliegenden Getriebe verwendet werden, stehen mit einem Steuergerät in Verbindung, das ausgelegt ist, um wie hierin dargelegt Drehmomentwerte zu schätzen.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, sollten zwei beliebige Drehzahlen von Eingangs-, Ausgangs- und Zwischendrehzahlen in einem festen Übersetzungszustand durch ein konstantes Verhältnis in Beziehung stehen. Es wird hierin aber erkannt, dass die verschiedenen Komponenten eines Antriebsstrangs nicht perfekt steif sind. Dadurch kann in dem Antriebsstrang, z.B. in dem Getriebe, als Reaktion auf Eingangsdrehmoment ein gewisser Betrag an Verformung auftreten. Die Diskrepanz zwischen den zwei durch das Verhältnis kompensierten Drehwinkeln deckt Änderungen der Verformung in dem Getriebe auf, die proportional zu dem Drehmoment sind. Somit kann das vorliegende Steuergerät diese Diskrepanz verwenden, um ein Drehmoment zu schätzen.
Wenn ferner das Getriebe in einen anderen Gang geschaltet wird, kann das Steuergerät die Eingangs-, Ausgangs- und Zwischendrehzahlsignale überwachen, um zu ermitteln, wann die in Eingriff kommende Kupplung gefüllt ist. Wie bei der Drehmomentermittlung ist die Fülldetektion ein wertvoller Steuer-Term, der in den meisten Fahrzeugen nicht einfach ermittelt wird. Daher ermöglicht die vorliegende Vorgehensweise eine Schätzung sowohl des Drehmoments als auch der Kupplungsfüllung in einem Getriebe.
Insbesondere umfasst ein Fahrzeug eine Antriebsmaschine, ein mit der Antriebsmaschine verbundenes Getriebe, erste und zweite Drehzahlsensoren und ein Steuergerät. Das Fahrzeug umfasst ein Paar von drehbaren Elementen. Sowohl der erste als auch der zweite Drehzahlsensor sind bezüglich eines entsprechenden der drehbaren Elemente positioniert. Das Steuergerät, das mit den Sensoren in Verbindung steht, berechnet unter Verwenden von Ausgangssignalen von den jeweiligen Drehzahlsensoren einen entsprechenden Winkelwert für die drehbaren Elemente. Das Steuergerät schätzt auch einen Drehmomentwert des Antriebsstrangs als Funktion der entsprechenden Winkelwerte.
Es wird auch ein Verfahren zum Schätzen eines Drehmomentwerts in einem Fahrzeugantriebsstrang offenbart. Das Verfahren umfasst das Messen einer Drehzahl eines ersten drehbaren Elements des Antriebsstrangs unter Verwenden eines ersten Drehzahlsensors und das Messen einer Drehzahl eines zweiten drehbaren Elements des Antriebsstrangs unter Verwenden eines zweiten Drehzahlsensors. Ferner umfasst das Verfahren das Erzeugen eines ersten und eines zweiten Ausgangssignals, die die gemessenen Drehzahlen der jeweiligen ersten und zweiten drehbaren Elemente kodieren und dann mittels eines Steuergeräts, das mit dem ersten und dem zweiten Drehzahlsensor in Verbindung steht, das Berechnen eines entsprechenden Drehwinkels für die jeweiligen ersten und zweiten drehbaren Elemente unter Verwenden der entsprechenden ersten und zweiten Ausgangssignale. Das Steuergerät wird dann verwendet, um einen Drehmomentwert des Antriebsstrangs als Funktion der entsprechenden Drehwinkel zu schätzen und um eine Steuermaßnahme bezüglich des Antriebsstrangs unter Verwenden des geschätzten Drehmomentwerts auszuführen.
Ein System zum Schätzen des Drehmomentwerts umfasst einen ersten und einen zweiten Drehzahlsensor, die bezüglich eines ersten bzw. zweiten drehbaren Elements positioniert sind. Der erste Drehzahlsensor erzeugt ein erstes Ausgangssignal, das eine Drehzahl des ersten drehbaren Elements kodiert. Der zweite Drehzahlsensor ist analog bezüglich eines zweiten drehbaren Elements positioniert. Der zweite Drehzahlsensor erzeugt ein zweites Ausgangssignal, das eine Drehzahl des zweiten drehbaren Elements kodiert. Mit jedem von erstem und zweitem Drehzahlsensor steht ein Steuergerät in Verbindung. Das Steuergerät berechnet unter Verwenden des ersten und des zweiten Ausgangssignals einen Drehwinkel für das erste und das zweite drehbare Element und schätzt auch den Drehmomentwert als Funktion der entsprechenden Drehwinkel.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das ein Getriebe mit mehreren Getriebedrehzahlsensoren aufweist, die wie hierin dargelegt verwendet werden, um in dem Getriebe einen Drehmomentwert zu schätzen.
2 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines beispielhaften Getriebezahnradelements und eines Drehzahlsensors zur Verwendung mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug.
3 ist eine schematische Darstellung von beispielhaften Ausgangsimpulsen des in 2 gezeigten Drehzahlsensors.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Schätzen von Drehmoment in dem Fahrzeug von 1 beschreibt.
5 ist ein schematisches Zeitdiagramm von sich ändernden Getriebedrehzahlen in dem Fahrzeug von 1, das eine beispielhafte Anwendung des vorliegenden Verfahrens veranschaulicht.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen in den gesamten mehreren Figuren gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 10 schematisch gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Getriebe 14 und ein Steuergerät 20. Das Steuergerät 20 ist ausgelegt, um ein Verfahren 100 zum Schätzen eines Drehmomentwerts des Getriebes 14 auszuführen. Der Drehmomentwert kann beruhend auf Ausgangssignalen von einem Paar von Drehzahlsensoren, zum Beispiel Ausgangssignalen (Pfeile 11 und 13), die von einem jeweiligen Getriebe-Eingangsdrehzahlsensor (TISS) 26 und Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor (TOSS) 126, wie nachstehend näher unter Bezugnahme auf 2 - 4 dargestellt wird, zu dem Steuergerät 20 übermittelt werden, geschätzt werden. In manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere Getriebe-Zwischendrehzahlsensoren (TMSS) 226 zwischen dem TISS 26 und dem TOSS 126 positioniert werden. Bei Verwendung erzeugt jeder TMSS 226 in gleicher Weise wie der TISS 26 und der TOSS 126 ein Ausgangssignal (Pfeil 17).
Das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 umfasst eine Antriebsmaschine, z.B. eine Brennkraftmaschine 12 mit einer Ausgangswelle 22 und/oder einen optionalen Fahrmotor 28 mit einer Motorwelle 44. Das Getriebe 14 umfasst jeweilige Eingangs- und Ausgangselemente 23 und 24 und möglicherweise mindestens ein Zwischenelement 25, wie in Phantomdarstellung gezeigt ist. Das Eingangselement 23 nimmt abhängig von der Ausführungsform von der Brennkraftmaschine 12 und/oder von einem (nicht gezeigten) elektrischen Fahrmotor ein Eingangsdrehmoment auf. Zum Beispiel kann in einem herkömmlichen Fahrzeug nur die Brennkraftmaschine 12 als Quelle für Eingangsdrehmoment verwendet werden, während ein Hybridelektrofahrzeug den elektrischen Fahrmotor 28 allein oder in Verbindung mit der Brennkraftmaschine 12 verwenden kann, um dem Getriebe 14 Drehmoment zu liefern.
Zwischen der Brennkraftmaschine 12 und dem Eingangselement 23 kann ein Drehmomentwandler 15 verwendet werden, wie dem Durchschnittsfachmann gut bekannt ist. Der Drehmomentwandler 15 umfasst eine brennkraftmaschinenbetriebene Pumpe (angetriebenes Element), einen Stator und eine Turbine (angetriebenes Element), wobei auf diese Komponenten der Einfachheit der Darstellung halber verzichtet wurde. Die Drehzahl der Turbine ist gleich der Drehzahl des Eingangselements 23. Das Ausgangselement 24 liefert von dem Getriebe 14 ein Ausgangsdrehmoment zu einer Antriebsachse 19, möglicherweise wie gezeigt mittels eines Differentials 16. Die Antriebsachse 19 treibt letztlich einen Satz von Antriebsrädern 18 an.
Das Steuergerät 20 von 1 kann ein oder mehrere digitale Rechner umfassen, die jeweils ein oder mehrere Mikroprozessoren und erforderlichen Speicher aufweisen, z.B. schreibgeschützten Speicher (ROM), einen Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (EEPROM). Das Steuergerät 20 kann auch einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital(A/D)-Schaltungsanordnung, eine Digital/Analog(D/A)-Schaltungsanordnung sowie eine beliebige erforderliche Eingangs-/Ausgangs(I/O)-Schaltungsanordnung samt Vorrichtungen sowie eine Signalaufbereitung und Pufferelektronik umfassen. Das Steuergerät 20 kann mit einer erforderlichen Logik zum Ausführen des vorliegenden Verfahrens 100 programmiert werden, wofür nachstehend unter Bezugnahme auf 4 ein Beispiel beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 2 kann ein beispielhaftes Zahnradelement 30 mit dem Eingangselement 23 oder dem Ausgangselement 24 des in 1 gezeigten Getriebes 14 verbunden sein. Das Zahnradelement 30 umfasst mehrere Zahnradzähne 32. Benachbarte Zahnradzähne 32 sind einen Zahnfuß 34 durch voneinander getrennt. Das Zahnradelement 30 dreht bezüglich einer Mittelachse 17. Der TISS 26 kann in einer Ausführungsform bezüglich des Zahnradelements 30 positioniert werden, z.B. fest an einem feststehenden Element 31 des Getriebes 14 von 1 benachbart zu dem Zahnradelement 30 montiert werden. Während der TISS 26 in 2 für veranschaulichende Zwecke beschrieben wird, kann die gleiche Beschreibung für Funktion des TOSS 126 und des optionalen TMSS 226 von 1 gelten. Während hierin nachstehend der Einheitlichkeit halber Getriebedrehzahlsensoren beschrieben werden, wird der Durchschnittsfachmann ferner erkennen, dass die Drehzahlen von beliebigen drehbaren Elementen verwendet werden können, um das Drehmoment an zwei beliebigen verbundenen Elementen zu schätzen, z.B. der Ausgangswelle 22 oder einer anderen Antriebswelle, die von der Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird, oder einem (nicht gezeigten) drehbaren Element, das mit dem Ausgangselement 24 des Getriebes 14 verbunden ist.
Der TISS 26 überwacht die Zahnradzähne 32 des Zahnradelements 30, wenn das Zahnradelement 30 zwischen den Punkten A und B dreht. Von dem TISS 26 werden in einem kalibrierten Fenster oder Zeitraum T und zu dem Steuergerät 20 elektrische Impulse oder andere verarbeitete Signale als Ausgangssignal erzeugt (Pfeil 11). Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kodiert das Ausgangssignal (Pfeil 11) die Drehzahl des Eingangselements 23. Dann berechnet das Steuergerät 20 den Drehwinkel des Zahnradelements 30 oder des entsprechenden Eingangs- oder Ausgangselements 23, 24 unter Verwenden dieser Information.
Hierin wird erkannt, dass die Differenz zwischen dem Drehwinkel von zwei beliebigen Seiten eines Elements des Getriebes 14, z.B. der Eingangsseite des Getriebes 14 von 1 (oder dem Drehwinkel der Eingangsseite dividiert durch das Übersetzungsverhältnis), und dem Drehwinkel der Ausgangsseite des Getriebes 14 multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Komponentenverformung in dem Getriebe 14 entspricht. Die Drehwinkel können jeweils durch den TISS 26 und den TOSS 126 ermittelt werden, wenn die Eingangs-/Ausgangsdrehzahlen zu messen sind. Wenn das Getriebe 14 einen eingelegten Gang aufweist, sind das Eingangselement 23 und das Ausgangselement 24 des in 1 gezeigten Getriebes 14 mechanisch verbunden. Idealerweise unterscheiden sich die Drehwinkel der jeweiligen Eingangs- und Ausgangselemente 23 und 24 nur um einen Faktor der Übersetzung. Tatsächlich aber sind die verschiedenen Getriebezüge, Kupplungen und Wellen des Getriebes 14 nicht perfekt steif.
Dadurch kommt es unter einem Schwellenbetrag eines Eingangsdrehmoments von der Brennkraftmaschine 12 von 1 oder einer anderen Antriebsmaschine zu einem gewissen Betrag an Verformung in dem Getriebe 14. Die Größenordnung dieser Verformung ist proportional zum Eingangsdrehmoment, wobei die Gesamtsteifigkeit des Getriebes 14 als gewissen gegeben ist. Daher können die unterschiedlichen Drehwinkel, die durch den TISS 26 und TOSS 126 von 1 ermittelt wurden, wie hierin dargelegt verwendet werden, um den Drehmomentbetrag in dem in der gleichen Figur gezeigten Getriebe 14 zu schätzen. Da das Getriebe 14 bei eingelegtem Gang arbeitet, stehen das Eingangsdrehmoment und das Ausgangsdrehmoment durch ein konstantes Verhältnis in Beziehung. Daher kann der geschätzte Drehmomentwert umgewandelt werden, um jeden der Werte darzustellen.
Die folgende Formel kann von dem Steuergerät 20 verwendet werden, um das Drehmoment (T_EST) in dem Getriebe 14 von 1: $T_{E S T} = K Δ Θ = K (Θ_{1} - R_{G} \cdot Θ_{2})$
zu schätzen, wobei K ein linearer Koeffizient ist, R_G das vorliegende Übersetzungsverhältnis zwischen dem Drehzahlsensor (1) und dem Drehzahlsensor (2) gewählt aus dem TISS 26, TOSS 126 und TMSS 226 on 1 ist und Θ₁ und Θ₂ die gemessenen Drehwinkel an einem entsprechenden Element 23, 24 oder 25 sind, die dem Paar von Drehzahlsensoren entsprechen, die verwendet werden. Die zwei Werte werden wie vorstehend erwähnt als Funktion der Ausgangsimpulse (Pfeile 11, 13, 17), die von dem entsprechenden TISS 26, TOSS 126 und TMSS 226 von 1 zu dem Steuergerät 20 übermittelt werden, ermittelt. Diese Vorgehensweise ist auf jede Art von Getriebe mit mehreren Drehzahlsensoren und einer mechanischen Verbindung dazwischen anwendbar.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Impulsfolge 36 für eine beispielhafte Drehung des Zahnradelements 30 von 2 über den Abtastzeitraum T gezeigt. Die Impulsfolge 36 umfasst vier beispielhafte Impulse 38, 40, 41 und 42, die von dem TISS 26 als Ausgangssignal (Pfeil 11 von 1 und 2) oder alternativ von dem TOSS 126 als Ausgangssignal (Pfeil 13 von 1) oder dem TMSS 226 als Ausgangssignal (Pfeil 17 von 1) zu dem Steuergerät 20 übermittelt werden. Die Ausgangsimpulse 40 und 41 sind volle Impulse, während die Ausgangsimpulse 38 und 42 Teilimpulse sind. Die Teilausgangsimpulse 38 und 42 entsprechen somit einer Teildrehung eines bestimmten Zahnradzahns 32 und einen Zahnfuß 34 (siehe 2).
Innerhalb des Abtastzeitraums T drehen eine Anzahl n von Zahnradzähnen 32 des in 2 gezeigten Zahnradelements 30 an dem TISS 26, dem TOSS 126 oder dem TMSS 226 von 1 abhängig davon, ob eine Eingangs-, Ausgangs- oder Zwischendrehzahl gemessen wird, vorbei. Jeder gemessene Impuls 38, 40, 41 und 42 erhält einen Zeitstempel, so dass der Zeitraum jedes gemessenen Impulses von dem Steuergerät 20 von 1 berechnet werden kann. Auf diese Weise können der TISS 26, TOSS 126 und/oder TMSS 226 von 1 in Verbindung mit dem Steuergerät 20 verwendet werden, um die Drehwinkel und Drehzahlen der jeweiligen Eingangs-, Ausgangs- und Zwischenelemente 23, 24 und 25 von 1 zu ermitteln.
Ein bestimmter Zahnradzahn 32 von 2 kann den Zeitraum T in einem teilweise gedrehten Zustand beginnen, wie durch den Teilimpuls 38 dargestellt ist. Die nächsten beiden Zahnradzähne 32 von 2 werden in diesem Beispiel voll gezählt, wobei diese Information dem Steuergerät 20 von 1 als volle Impulse 40 und 41 übermittelt wird. Der Zeitraum T endet in 2, bevor der letzte Zahnradzahn 32 vollständig an dem verwendeten bestimmten Drehzahlsensor vorbeigedreht ist, wie durch den Teilimpuls 42 dargestellt ist.
Somit stellen volle Subzeiträume P₁ und P₂ das Zählen eines vollen Paars von Zahnradzähnen 32 und eines entsprechenden Zahnfußes 34 von 2 dar, während Teilsubzeiträume t₁ und t₂ eine Zählung von weniger als einem vollen Paar von Zahnradzähnen 32 und des Zahnfußes 34 darstellen. Das Maß eines vorgegebenen Zahnradzahns 32 und der entsprechender Wurzel 34, die vollständig gezählt werden, können als $\frac{2 π}{N}$
dargestellt werden, wobei N die Gesamtzahl an Zähnen 32 des in 2 gezeigten Zahnradelements 30 ist. Analog kann ein teilweise gezählter Zahnradzahn 32 und ein entsprechender Zahnfuß 34 als $\frac{t_{n}}{P_{1}} \cdot \frac{2 π}{N}$
dargestellt werden.
Das Steuergerät 20 von 1 kann den nächstliegenden vollen Impuls verwenden, um die den beginnenden und endenden Teilimpulsen zugeordneten Winkel, d.h. ϕ_INITIAL und ϕ_FINAL, für jeden Zeitraum T unter Verwenden der folgenden Formel zu berechnen: $ϕ_{I N I T I A L} = \frac{t_{1}}{P_{1}} und ϕ_{F I N A L} = \frac{t_{2}}{P_{2}}$
Das Steuergerät 20 kann dann die Anzahl an teilweise und voll gedrehten Paaren von Zahnradzähnen 32 und Zahnfüßen 34 von 2 in dem Zeitraum T unter Verwenden der folgenden Formel in einen Drehwinkel θ umwandeln: $θ (k) = \frac{ϕ_{I N I T I A L} (k) + ϕ_{F I N A L} (k) + n (k)}{N}$
wobei n(k) die Anzahl an vollständig gedrehten Zähnen 32 in dem Zeitraum T ist. Das Steuergerät 20 von 1 kann in jedem Zeitraum T durch Sicherstellen, dass 1- ϕ_FINAL(k-1) = ϕ_INITIAL (k). einen Fehler automatisch korrigieren. Hier ist k der Index des Abtastzeitraums T.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Schätzen eines Drehmomentwerts in dem Getriebe 14 von 1, z.B. unter Verwenden von zwei beliebigen vorhandenen Getriebedrehzahlsensoren, wie etwa dem TISS 26, TOSS 126 und/oder TMSS 226, gezeigt.
Unter Bezugnahme auf das Fahrzeug 10 von 1 und unter Verwenden des TISS 26 und TOSS 126 als den zwei Sensoren in einem nicht einschränkenden veranschaulichenden Beispiel beginnt das Verfahren 100 bei Schritt 102, wobei das Steuergerät 20 ermittelt, ob das Getriebe 14 sich in einem vorbestimmten Zustand befindet, in dem eine feste mechanische Verbindung zwischen den zwei verwendeten Drehzahlsensoren vorliegt. Ist dies der Fall, rückt das Verfahren 100 zu Schritt 104 vor. Ansonsten rückt das Verfahren 100 zu Schritt 112 vor.
Bei Schritt 104 erhält das Steuergerät 20 die gemessenen und mit Zeitstempel versehenen Informationen von dem TISS 26 und TOSS 126 und berechnet danach wie vorstehend erwähnt separat die Drehung des Eingangselements 23 und des Ausgangselements 24. Dann rückt das Verfahren 100 zu Schritt 106 vor.
Bei Schritt 106 berechnet das Steuergerät 20 die kumulierten Winkel Θ=Σθ(k) für jeden der Drehzahlsensoren und schätzt dann das relative Drehmoment, d.h.: $T_{E S T} = K Δ Θ = K (Θ_{1} - R G \cdot Θ_{2}) .$
In diesem Beispiel sind Θ₁ und Θ₂ die jeweiligen gemessenen Eingangs- und Ausgangsdrehwinkel. Dann rückt das Verfahren 100 zu Schritt 108 vor.
Bei Schritt 108 führt das Steuergerät 20 eine erste Steuermaßnahme unter Verwenden des geschätzten Drehmoments von Schritt 106 durch. Es sind verschiedene Steuermaßnahmen möglich, einschließlich Halten des vorliegenden stabilen Modus, Ermitteln von Zuwachswerten als Funktion des geschätzten Drehmoments und Ermitteln, wie als Reaktion auf ein angeordnetes Hochschalten oder Herunterschalten optimal zu dem nächsten Modus zu wechseln ist, wodurch das Schaltgefühl und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden. Nach dem Beenden von Schritt 108 rückt das Verfahren 100 zu Schritt 110 vor.
Bei Schritt 110 ermittelt das Steuergerät 20, ob der bei Schritt 102 ermittelte Zustand noch aktiv ist. In einer Ausführungsform kann der Schritt 110 das Detektieren eines angeordneten Schaltens, z.B. eines Hochschaltens des Getriebes 14 bei Gaspedalbetätigung, mit sich bringen. Das Verfahren 100 rückt zu Schritt 112 vor, wenn der vorbestimmte Zustand nicht länger aktiv ist. Wenn der vorbestimmte Zustand noch aktiv ist, wiederholt das Verfahren 100 stattdessen den Schritt 102.
Bei Schritt 112 kann das Steuergerät 20 eine zweite Steuermaßnahme durchführen. Mittels der Kurven 50 von 5, deren Amplituden (A) gegen Zeit (t) aufgetragen sind, ist eine beispielhafte Steuermaßnahme veranschaulicht. Die Kurven 52 und 54 stellen jeweils ein gemessenes Drehmoment von einem physikalischen Sensor und das geschätzte Drehmoment unter Verwenden der Ausgangssignale (Pfeile 11 und 13 von 1) von dem jeweiligen TISS 26 und TOSS 126 dar. Der physikalische Sensor kann offline verwendet werden, um die Genauigkeit der vorliegenden Drehmomentschätzvorgehensweise zu verifizieren, und soll nicht an dem tatsächlichen Fahrzeug 10 von 1 bei Betrieb verwendet werden. Die Kurve 56 stellt einen stabilen Modus, z.B. den 2. Gang, dar, der der Zustand ist, in dem das Getriebe 14 vor Ausführen eines Schaltens arbeitet. Das Drehmoment wird wie vorstehend in den Schritten 104-108 erläutert in einem solchen Modus geschätzt.
Die Kurven 52 und 54 beginnen etwa bei Punkt 58 auseinanderzugehen, wenn das Getriebe 14 das Ausführen einer Kupplung/Kupplung-Schaltung beginnt. Davor wird der Hydraulikdurchlass gesteuert, so dass Fluid zum Füllen der Kammer der in Eingriff kommenden Kupplung geleitet wird, so dass der Druck nach dem Füllen geregelt werden kann. Es ist erwünscht, den Zeitpunkt der in Eingriff kommenden Kupplung, die gefüllt wird, zu kennen, und sowohl die außer Eingriff kommende als auch die in Eingriff kommende Kupplung können für ein gleichmäßiges Schalten koordiniert gesteuert werden. Sobald die in Eingriff kommende Kupplung gefüllt ist, um Drehmomentleistung zu gewinnen, ohne die außer Eingriff kommende Kupplung auszurücken, ändert sich die Nachgiebigkeit oder Verformung des Getriebes 14. Dies kann wie vorstehend erwähnt mühelos aus den ungleichen Drehwinkeln der Eingangs- und Ausgangsseite des Getriebes 14 detektiert werden. Unter einem festen Eingangsdrehmoment von der Brennkraftmaschine 12 kann die Änderung der Nachgiebigkeit oder Verformung aufgrund des Betätigens der in Eingriff kommenden Kupplung durch Vergleichen der Drehwinkel an beiden Seiten des Getriebes 14 detektiert werden.
Das Steuergerät 20 überwacht die von dem TISS 26 und TOSS 126 übermittelten Impulse, z.B. die beispielhaften Impulse 38-42 von 3, und berechnet dann wie vorstehend dargelegt die Verformung über dem Getriebe 14. Ein genaues Wissen, wann eine bestimmte Kupplung gefüllt wird, ist häufig schwer genau zu ermitteln. Eine solche Information wird dem Steuergerät 20 unter Verwenden der vorliegenden Vorgehensweise dank der Drehmomentschätzschritte des Verfahrens 100 zur Verfügung gestellt. Eine Kupplungsfülldetektion während eines Hochschaltens stellt der geschätzte Wert aber nicht ein geschätztes Drehmoment dar, da die Änderung der Verformung nicht länger durch die Drehmomentänderung bewirkt wird, sondern vielmehr die Änderung der Konfiguration des Getriebes mit einer zusätzlichen teils betätigten Kupplung. Stattdessen ermittelt das Steuergerät 20 als Teil von Schritt 112, dass der Füllvorgang beendet ist, sobald die Änderung der Winkeldifferenz einen kalibrierten Schwellenwert übersteigt.
Insbesondere zeigt Punkt 58 in 5 den Start eines solchen Auseinandergehens und zeigt somit eine Beendigung eines Kupplungsfüllvorgangs in Vorbereitung auf das Ausführen eines Hochschaltens, z.B. von einem niedrigeren Gang (Kurve 56) zu einem höheren Gang (Kurve 62). Die außer Eingriff kommende Kupplung beginnt etwa bei Punkt 60 auszurücken. Eine kurze Zeit später ist das Schalten zu dem höheren Gang beendet. Daher kann das Steuergerät 20 von 2 durch Verwenden dieser Verformungsänderung folgende Hochschaltvorgänge besser steuern, zum Beispiel durch Verbessern der Koordination oder der Zeitsteuerung des Kupplung/Kupplung-Schaltens, wodurch das Schaltgefühl verbessert wird.

Claims

Fahrzeug (10), umfassend: eine Antriebsmaschine (12); einen Antriebsstrang mit einem ersten und einem zweiten drehbaren Element, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe (14) umfasst, das mit der Antriebsmaschine (12) verbunden ist; einen ersten und einen zweiten Drehzahlsensor (26, 126), die bezüglich des ersten und des zweiten drehbaren Elements positioniert sind, wobei der erste und der zweite Drehzahlsensor (26, 126) ausgelegt sind, um ein entsprechendes erstes und zweites Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Drehzahl des ersten bzw. des zweiten drehbaren Elements kodiert; und ein Steuergerät (20), das sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Drehzahlsensor (26, 126) in Verbindung steht; wobei das Steuergerät (20) ausgelegt ist, um: einen Drehwinkel für das erste und das zweite drehbare Element unter Verwenden der Ausgangssignale von dem jeweiligen ersten und zweiten Drehzahlsensor (26, 126) zu berechnen; einen Drehmomentwert des Antriebsstrangs als Funktion der entsprechenden Drehwinkel zu schätzen; und ein angeordnetes Hochschalten des Getriebes (14) zu detektieren; dadurch gekennzeichnet , dass das Steuergerät (20) ferner ausgelegt ist, um: einen Füllvorgang einer in Eingriff kommenden Kupplung des Getriebes (14) als Funktion des entsprechenden Drehwinkels für das erste und das zweite drehbare Element zu detektieren; und den Füllvorgang als beendet zu ermitteln, wenn die Änderung der Winkeldifferenz zwischen den Drehwinkeln der beiden drehbaren Elemente einen kalibrierten Schwellwert übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Drehzahlsensor (26, 126) ausgelegt sind, um die Anzahl an Zähnen (32) eines mit Zähnen (32) versehenen Zahnradelements (30) des jeweiligen ersten und zweiten drehbaren Elements zu zählen und um die Zählung als Impulsfolge, die die entsprechenden Ausgangssignale bildet, zu kodieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät (20) ausgelegt ist, um den Drehmomentwert als Funktion eines linearen Koeffizienten und des vorliegenden Übersetzungsverhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlsensor (26, 126) zu schätzen.
System zum Schätzen eines Drehmomentwerts in einem Fahrzeugantriebsstrang, wobei das System umfasst: einen ersten Drehzahlsensor (26), der bezüglich eines ersten drehbaren Elements des Antriebsstrangs positioniert ist, wobei der erste Drehzahlsensor (26) ausgelegt ist, um ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Drehzahl des ersten drehbaren Elements kodiert; einen zweiten Drehzahlsensor (126), der bezüglich eines zweiten drehbaren Elements des Antriebsstrangs positioniert ist, wobei der zweite Drehzahlsensor (126) ausgelegt ist, um ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Drehzahl des zweiten drehbaren Elements kodiert; und ein Steuergerät (20), das sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Drehzahlsensor (26, 126) in Verbindung steht; wobei das Steuergerät (20) ausgelegt ist, um: einen Drehwinkel für das erste und das zweite drehbare Element unter Verwenden des ersten und des zweiten Ausgangssignals zu berechnen; den Drehmomentwert des Antriebsstrangs als Funktion der entsprechenden Drehwinkel zu schätzen; und ein angeordnetes Hochschalten des Getriebes (14) zu detektieren; dadurch gekennzeichnet , dass das Steuergerät (20) ferner ausgelegt ist, um: einen Füllvorgang einer in Eingriff kommenden Kupplung des Getriebes (14) als Funktion des entsprechenden Drehwinkels für das erste und das zweite drehbare Element zu detektieren; und den Füllvorgang als beendet zu ermitteln, wenn die Änderung der Winkeldifferenz zwischen den Drehwinkeln der beiden drehbaren Elemente einen kalibrierten Schwellwert übersteigt.
System nach Anspruch 4, wobei der erste und der zweite Drehzahlsensor (26, 126) ausgelegt sind, um die Anzahl an Zähnen (32) eines mit Zähnen (32) versehenen Zahnradelements (30) des jeweiligen ersten und zweiten drehbaren Elements zu zählen und um die Zählung als Impulsfolge, die die entsprechenden ersten und zweiten Ausgangssignale bildet, zu kodieren.
System nach Anspruch 4, wobei das Steuergerät (20) ausgelegt ist, um den Drehmomentwert als Funktion eines linearen Koeffizienten und des vorliegenden Übersetzungsverhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlsensor (26, 126) zu schätzen.
System nach Anspruch 6, wobei die Funktion lautet: $K (Θ_{1} - R_{G} \cdot Θ_{2})$
wobei K der lineare Koeffizient ist, R_G das vorliegende Übersetzungsverhältnis ist und Θ₁ und Θ₂ die jeweiligen Drehwinkel des ersten und des zweiten drehbaren Elements sind.
System nach Anspruch 4, wobei: der erste Drehzahlsensor (26) ein beliebiger von einem Getriebe-Eingangsdrehzahlsensor (TISS) (26), einem Getriebe-Zwischendrehzahlsensor (TMSS) (226)und einem Getriebe-Ausgangsdrehzahlsensor (TOSS) (126) ist; und der zweite Drehzahlsensor (126) ein beliebiger anderer von dem TISS, dem TMSS und dem TOSS (26, 126, 226) ist.