DE102013209784A1

DE102013209784A1 - Echtzeitkompensation sich ändernder Reibungseigenschaften einer Kupplung in einem Getriebe

Info

Publication number: DE102013209784A1
Application number: DE102013209784A
Authority: DE
Inventors: Robert L. Williams; Steven P. Moorman; Matthew D. Whitton
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: CN103486241A; DE102013209784B4; US20130332038A1; US8755981B2; CN103486241B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes enthält das Schätzen eines erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung, das Schätzen eines Werts eines erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um für ein aktuelles an das Getriebe angelegtes Eingangsdrehmoment einen konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, und das Bestimmen eines Werts eines tatsächlichen an die Kupplung angelegten Drehmoments, um bei dem aktuellen Eingangsdrehmoment den konstanten Schlupf aufrechtzuerhalten. Durch Dividieren des tatsächlichen an die Kupplung angelegten Drehmoments durch das erwartete an die Kupplung angelegte Drehmoment und durch Multiplizieren dieses Quotienten mit dem erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung wird ein tatsächlicher Reibungskoeffizient der Kupplung berechnet. Daraufhin wird auf der Grundlage des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung ein Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl eingestellt, um einen verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu definieren, der daraufhin dazu verwendet werden kann, die Kupplung für verschiedene Steuerbetriebe zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes und insbesondere auf ein Verfahren zum Kompensieren sich ändernder Reibungseigenschaften einer Kupplung des Getriebes in Echtzeit.
HINTERGRUND
Automatikgetriebe enthalten eine oder mehrere Kupplungen, um verschiedene Funktionen auszuführen. Die Kupplung kann entweder eine Trockenkupplung oder eine Nasskupplung enthalten und nutzt Reibung, um zwei verschiedene Elemente drehend zu koppeln, etwa z. B. eine Eingangswelle mit einer Ausgangswelle drehend zu koppeln. Die Leistung der Kupplung hängt von einem Reibungskoeffizienten der Kupplung ab. Häufig beruht die Steuerung der Kupplung auf einem Betriebsmodell des Getriebes. Das Betriebsmodell verwendet einen geschätzten oder vorhergesagten Reibungskoeffizienten der Kupplung, um vorherzusagen, wie die Kupplung ansprechen wird, und somit, wie die Kupplung zu steuern ist. Allerdings kann sich der Reibungskoeffizient der Kupplung, insbesondere in Trockenkupplungen, von Faktoren einschließlich der durch die Kupplung absorbierten Energie oder der Starttemperatur der Kupplung, darauf aber nicht beschränkt, im Zeitverlauf ändern. Wenn sich der Reibungskoeffizient der Kupplung ändert und von dem von dem Modell verwendeten geschätzten oder vorhergesagten Reibungskoeffizienten der Kupplung abweicht, kann das Ausgangssteuersignal des Modells das Ansprechen der Kupplung nicht genau widerspiegeln und dadurch die Leistung der Kupplung und des Getriebes beeinträchtigen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes, das eine Kupplung aufweist, geschaffen. Das Verfahren enthält das Schätzen eines erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung und das Schätzen eines Werts eines erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um für ein an das Getriebe angelegtes tatsächliches Eingangsdrehmoment einen konstanten niedrigen Zielpegel des Schlupfs der Kupplung, d. h. einen Mikroschlupf, aufrechtzuerhalten. Es wird ein Wert eines tatsächlichen an die Kupplung angelegten Drehmoments, um bei dem tatsächlichen Eingangsdrehmoment den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, bestimmt. Daraufhin wird ein tatsächlicher Reibungskoeffizient der Kupplung berechnet. Der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung wird aus der Gleichung
berechnet; wobei μ_act der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung ist, μ_exp der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung ist, τ_act der Wert des tatsächlichen an die Kupplung angelegten Drehmoments, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, ist und τ_exp der Wert des erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, ist. Ein Anfangswert eines Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, der auf die Kupplung angewendet wird, wird auf der Grundlage des berechneten tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, um einen verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu definieren, eingestellt.
Außerdem wird ein Verfahren zum Steuern einer Trockenkupplung eines Getriebes geschaffen. Das Verfahren enthält das Bereitstellen eines Steuermoduls, das zum Steuern des Betriebs des Getriebes betreibbar ist. Das Steuermodul ist zum Bestimmen, ob ein aktuelles Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen stationären Wert oder einen veränderlichen Wert enthält, zum Schätzen eines erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung und zum Schätzen eines Werts eines erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um für ein tatsächliches Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, konfiguriert. Es wird ein Wert eines aktuellen Drehmoments, das an die Kupplung angelegt wird, um bei dem aktuellen Eingangsdrehmoment den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, bestimmt. Wenn das Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen stationären Wert enthält, wird daraufhin ein tatsächlicher Reibungskoeffizient der Kupplung berechnet. Der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung wird aus der Gleichung
berechnet; wobei μ_act der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung ist, μ_exp der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung ist, τ_act der Wert des tatsächlichen an die Kupplung angelegten Drehmoments, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, ist und τ_exp der Wert des erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, ist. Ein Anfangswert eines Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, der an die Kupplung angelegt wird, wird auf der Grundlage des berechneten tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, um einen verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu definieren, eingestellt. Der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls wird auf einen Steuerbetrieb angewendet.
Dementsprechend kann der tatsächliche oder aktuelle Reibungskoeffizient der Kupplung in Echtzeit berechnet werden und zum Einstellen des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, der das Steuersignal ist, das an die Kupplung angelegt wird, um die Kupplung während eines oder mehrerer Steuerbetriebe zu steuern, verwendet werden. Dementsprechend widerspiegelt der Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl den tatsächlichen oder aktuellen Reibungskoeffizienten der Kupplung und verbessert er dadurch den Betrieb des Getriebes.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Drehzahl einer Eingangsseite einer Kupplung und der Drehzahl einer Ausgangsseite der Kupplung eines Getriebes und dem relativen Schlupf dazwischen zeigt.
2 ist ein schematischer Ablaufplan, der eine Steuerstrategie zum Steuern des Getriebes zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, dass Begriffe wie etwa ”über”, ”unter”, ”nach oben”, ”nach unten”, ”oberster”, ”unterster” usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet sind und keine Beschränkungen an den Schutzumfang der wie durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung repräsentieren.
Anhand der Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Ansichten gleiche Teile angeben, wird ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugs geschaffen. Das Getriebe enthält ein Automatikgetriebe, das wenigstens eine Kupplung aufweist. Die Kupplung kann eine Trockenkupplung oder eine Nasskupplung enthalten, ist darauf aber nicht beschränkt. Die Kupplung koppelt wahlweise wenigstens zwei verschiedene Getriebekomponenten zur Drehung miteinander. Zum Beispiel kann die Kupplung wahlweise eine Eingangswelle des Getriebes mit einer Nebenwelle oder mit einer Ausgangswelle des Getriebes koppeln. Die Eingangswelle empfängt ein Eingangsdrehmoment von einer Leistungsquelle wie etwa einer Kraftmaschine und eine Ausgangswelle kann das Drehmoment zu einem Zahnradsatz oder zu einem Antriebsrad leiten. Wenn die Kupplung eingerückt ist, koppelt sie die Eingangswelle drehend mit der Ausgangswelle. Wenn die Kupplung ausgerückt ist, trennt sie die Eingangswelle von der Ausgangswelle und verhindert dadurch eine Drehmomentübertragung dazwischen. Für die folgende Beschreibung wird auf ein beispielhaftes Getriebe Bezug genommen, das eine Eingangswelle, die mit einer Eingangsseite einer Kupplung verbunden ist, und eine Ausgangswelle, die mit einer Ausgangsseite der Kupplung verbunden ist, aufweist.
In 1 ist eine Beziehung zwischen einer Eingangsdrehzahl 20, d. h. einer Drehzahl der Eingangswelle, und einer Ausgangsdrehzahl 22, d. h. einer Drehzahl der Ausgangswelle, gezeigt. Eine vertikale Achse 24 in 1 repräsentiert die Drehzahl, während eine horizontale Achse 26 in 1 die Zeit repräsentiert. Die Kupplung wird absichtlich rutschengelassen, wenn sie eingerückt wird, d. h., die Kupplung ermöglicht eine geringfügige Relativdrehungsdifferenz zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Wie in 1 gezeigt ist, wird dementsprechend zu irgendeinem Zeitpunkt die Eingangsdrehzahl 20 auf einem geringfügig höheren Pegel als die Ausgangsdrehzahl 22 gehalten. Vorzugsweise wird der Kupplungsschlupf (d. h. die Differenz zwischen der Eingangsdrehzahl 20 und der Ausgangsdrehzahl 22) auf einem Zielschlupf 28 gehalten, der vorzugsweise zwischen dem Bereich von 5–10 min^–1, d. h. bei Mikroschlupfpegeln, liegt. Das Steuern des Kupplungsschlupfs auf diesen kritischen Pegel ermöglicht eine schnellere, präzisere Steuerung der Kupplung während Steuerbetrieben wie etwa einem Getriebeheraufschalten oder einem Getriebeherunterschalten, darauf aber nicht beschränkt. Außerdem ermöglicht das Steuern des Kupplungsschlupfs auf diesen kritischen Pegel, dass das Steuersystem die Kupplungseigenschaften lernt und die Kupplungssteuerung anpasst, während sich die Kupplungseigenschaften im Zeitverlauf ändern.
Anhand von 2 kann das Getriebe ein Steuermodul 30 wie etwa eine Getriebesteuereinheit zum Steuern des Betriebs des Getriebes einschließlich des an die Kupplung angelegten Drehmoments, von Getriebeheraufschaltungen, von Getriebeherunterschaltungen und der Kupplungsschlupfsteuerung, darauf aber nicht beschränkt, enthalten. Das Steuermodul 30 kann einen Computer und/oder Prozessor enthalten und kann alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. enthalten, die zum Managen und Steuern des Betriebs des Getriebes notwendig sind. Somit kann ein Verfahren als ein in dem Steuermodul 30 betreibbares Programm verkörpert sein. Es sollte gewürdigt werden, dass das Steuermodul 30 irgendeine Vorrichtung, die Daten von den verschiedenen Sensoren analysieren, Daten vergleichen, die erforderlichen notwendigen Entscheidungen zur Steuerung des Betriebs des Getriebes treffen und die für die Steuerung des Betriebs des Getriebes notwendigen erforderlichen Aufgaben ausführen kann, enthalten kann.
Das Steuermodul 30 steuert die Kupplung zum Steuern des Betrags des Drehmoments, das die Kupplung anlegt. Zum Beispiel steuert das Steuermodul 30 die Kupplung während des stationären Betriebs, wenn das Eingangsdrehmoment 34 konstant bleibt, in der Weise, dass die Kupplung ein Drehmoment anlegt, das ausreicht, um den Zielschlupf 28 zu ermöglichen. Das Steuermodul 30 kann ein Modell verwenden, das den Betrieb des Getriebes simuliert, um den Betrag des Drehmoments, den die Kupplung anlegen muss, um den Zielschlupf 28 zu erzielen, zu schätzen. Dabei kann das Modul einen erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung annehmen. Allerdings kann sich der Reibungskoeffizient der Kupplung wegen Nutzung, Temperatur usw. im Zeitverlauf ändern. Dementsprechend enthält das Steuermodul 30 einen Algorithmus, der ein Verfahren zum Korrigieren einer Änderung des Reibungskoeffizienten der Kupplung in Echtzeit während eines Antriebszyklus verkörpert.
Anhand von 2 ist das Verfahren zum Korrigieren einer Änderung des Reibungskoeffizienten der Kupplung allgemein bei 32 gezeigt. Das Steuermodul 30 empfängt und überwacht das Eingangsdrehmoment 34, um zu bestimmen, ob das Eingangsdrehmoment 34 einen stationären Wert enthält oder einen veränderlichen Wert enthält. Wie ein stationärer Wert hier verwendet ist, enthält er einen Wert des Drehmoments, der innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nicht mehr als in einem vorgegebenen Bereich variiert. Zum Beispiel kann ein stationärer Wert als ein Drehmomentwert, der innerhalb einer Zeitdauer von 5 Sekunden nicht mehr als ±5 Nm variierbar, definiert sein, ist darauf aber nicht beschränkt. Falls das Getriebe in einem stationären Zustand arbeitet, bleibt das Eingangsdrehmoment 34 konstant und kann das Verfahren wie im Folgenden beschrieben implementiert werden. Ein Drehmomentbefehl-Berechnungsmodul 36 berechnet auf der Grundlage des Eingangsdrehmoments 34 einen Anfangswert eines Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls. Der Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 ist allgemein bei 38 gezeigt. Der Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 38 ist das erwartete Kupplungsdrehmoment, das erforderlich ist, um die Kupplungsaktion auf der Grundlage des erwarteten Eingangsdrehmoments 34 auszuführen. Unter stationären Zuständen ist der Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 38 das erwartete Kupplungsdrehmoment, das erforderlich ist, um die gewünschten Mikroschlupfpegel stabil zu halten. Das Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36 übergibt den Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 an ein Schlupfsteuermodul 40, das den Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 zum Erreichen des Zielschlupfs 28 zwischen der Eingangsdrehzahl 20 und der Ausgangsdrehzahl 22 einstellt. Nachdem der Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 38 für den Schlupf eingestellt worden ist, kann auf ihn als der korrigierte Proportional-Regelkreis-Drehmomentbefehl 42 Bezug genommen werden. Daraufhin wird der korrigierte Proportional-Regelkreis-Drehmomentbefehl 42 an ein Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 übergeben, das irgendwelche notwendigen Integral-Regelkreis-Korrekturfaktoren zu dem korrigierten Proportional-Regelkreis-Drehmomentbefehl 42 bereitstellt, um einen Gesamtkupplungsdrehmomentbefehl 46 zu definieren, der daraufhin an einen Kupplungscontroller 48 übergeben wird. Der Kupplungscontroller 48 legt den Gesamtkupplungsdrehmomentbefehl 46 an die Kupplung an. Der Gesamtkupplungsdrehmomentbefehl 46 wird gleichzeitig von dem Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 an ein Reibungskorrekturmodul 50 übergeben. Das Reibungskorrekturmodul 50 empfängt außerdem den Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 von dem Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36.
Das Reibungskorrekturmodul 50 empfängt einen Wert für ein erwartetes Drehmoment, das erforderlich ist, um den Zielschlupf 28 für das aktuelle Eingangsdrehmoment 34 aufrechtzuerhalten, empfängt einen Wert eines tatsächlichen Drehmoments, das an die Kupplung angelegt wird, um den Zielschlupf 28 aufrechtzuerhalten, und kann einen erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung schätzen. Das Reibungskorrekturmodul 50 verwendet diese Werte, um einen Drehmomentkorrekturfaktor 52 zu berechnen, der an das Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36 zurückgegeben wird. Außerdem bestimmt das Reibungskorrekturmodul 50 die richtigen Zustände, wann ein gültiger Abtastwert von Drehmomentkorrekturfaktoren 52 berechnet werden kann, eine Anzahl von Validierungskriterien, die Drehmomentstabilität und die Korrekturfaktorstabilität.
Das Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36 berücksichtigt bei der Berechnung des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 den Drehmomentkorrekturfaktor 52, um einen verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 zu definieren. Der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 wird daraufhin an das Schlupfsteuermodul 40 und daraufhin wie oben beschrieben an das Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 übergeben. Wenn der Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 38 eingestellt wird, um den aktualisierten verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 bereitzustellen, stellt das Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 die Integralregelkreiskorrektur 42, um eine Stufenstörung des Kupplungsdrehmoments wegen der Vorwärtskopplungsdrehmomentaktualisierung zu verhindern, in der Weise ein, dass eine Differenz zwischen dem Anfangs-Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 38 und dem verbesserten Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehl 54 so ausgeglichen wird, dass der Gesamtkupplungsdrehmomentbefehl 46 ungeändert bleibt.
Außerdem übergibt das Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36 den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 an verschiedene Steuermodule 30 wie etwa an ein Schaltsteuermodul 56, an ein Anfahrsteuermodul 58 oder an ein Kriechsteuermodul 60, darauf aber nicht beschränkt. Die verschiedenen Steuermodule 30 verwenden den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54, um das geeignete Kupplungssteuersignal 62 zum Ausführen ihrer jeweiligen Aufgaben zu definieren, und senden ihre jeweiligen Kupplungssteuersignale 62 an das Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44. Bei der geforderten Ausführung eines der Steuerbetriebe wie etwa eines Getriebeheraufschaltens oder eines Fahrzeuganfahrens, aber darauf nicht beschränkt, kann das Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 das geeignete Kupplungssteuersignal 62 für den Kupplungscontroller 48 bereitstellen. Dabei enthält das Kupplungssteuersignal 62 den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54, der den tatsächlichen oder aktuellen Reibungskoeffizientenwert darin enthält, um eine präzise und genaue Steuerung der Kupplung bereitzustellen.
Außerdem übergibt das Drehmomentbefehls-Berechnungsmodul 36 den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 direkt an das Reibungskorrekturmodul 50. Das Reibungskorrekturmodul 50 verwendet den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54, um das Delta Drehmoment des verbesserten Werts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54, das auftritt, wenn der Wert aktualisiert wird, zu bestimmen, um zu bestimmen, um wie viel ein Integral-Regelkreis-Korrektur-Aktualisierungsbetrag 56, der an das Integralsummations- und Drehmomentauswahlmodul 44 gesendet wird, eingestellt werden soll, um sicherzustellen, dass das gesamte Gesamtkupplungsdrehmoment keine Stufenänderung wegen der Aktualisierung aufweist und das Kupplungssystem nicht stört.
Das Verfahren zum Steuern des Betriebs des Getriebes enthält das Bereitstellen des Steuermoduls 30, das zum Steuern des Betriebs des Getriebes betreibbar ist. Wie oben angemerkt wurde, enthält das Steuermodul 30 alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw., die notwendig sind, um den Betrieb des Getriebes zu managen und zu steuern. Das Steuermodul 30 ist zum Ausführen der verschiedenen Aufgaben des wie im Folgenden beschriebenen Verfahrens konfiguriert.
Es wird das aktuelle Eingangsdrehmoment 34, das an das Getriebe angelegt wird, geschätzt. Das aktuelle Eingangsdrehmoment 34 kann aus dem Modell, das den Betrieb des Getriebes simuliert, geschätzt werden. Somit kann das Modell verschiedene Eingaben wie etwa die Drehzahl der Kraftmaschine, die Krümmerluftströmung, die Zündungszeiteinstellung usw. verwenden, um das aktuelle Eingangsdrehmoment 34 zu schätzen. Das Steuermodul 30 überwacht das aktuelle Eingangsdrehmoment 34, um zu bestimmen, ob das aktuelle Eingangsdrehmoment 34, das an das Getriebe angelegt wird, einen stationären Wert oder einen veränderlichen Wert enthält. Wie oben angemerkt wurde, gibt ein stationärer Wert des Eingangsdrehmoments 34 an, dass das Getriebe in einem stationären Zustand mit einem stationären Kupplungsschlupf arbeitet.
Wenn das Getriebe in dem stationären Zustand arbeitet, d. h., wenn das Eingangsdrehmoment 34 stationär ist, ist das Verhältnis des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung zu dem erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung gleich dem Verhältnis des Werts des tatsächlichen Drehmoments, das erforderlich ist, um den Zielschlupf 28 der Kupplung aufrechtzuerhalten, zu dem Wert des erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um den Zielschlupf 28 der Kupplung aufrechtzuerhalten. Die Beziehung ist in Gleichung 1 wie folgt ausgedrückt:
wobei μ_act der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung ist, μ_exp der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung ist, τ_act der Wert des tatsächlichen Drehmoments ist, das an die Kupplung angelegt wird, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, und τ_exp, der Wert des erwarteten Drehmoments ist, das erforderlich ist, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten.
Die Kupplungsdrehmomentgrundgleichung ist in Gleichung 2 wie folgt ausgedrückt: τ = FμR_mN, (2) wobei P das Kupplungsdrehmoment ist, F die Kupplungsanlegekraft ist, μ der Kupplungsreibungskoeffizient ist; R_m der mittlere Kupplungsradius ist (wobei R_m für eine Kupplung in einer gegebenen Schaltung konstant ist) und N die Anzahl der Kupplungsanlegeoberflächen ist (wobei N für eine gegebene Kupplung konstant ist). Die Kupplungsdrehmomentgrundgleichung, d. h. Gleichung 2, kann nach der Kupplungsanlegekraft aufgelöst werden, die durch Gleichung 3 wie folgt gegeben ist:
Da der mittlere Radius R_m und die Anzahl der Kupplungsanlegeoberflächen N für eine gegebene Kupplung konstant sind, sind verschiedene Kupplungsdrehmomente erforderlich, um eine gegebene Kupplungsanlegekraft zu erhalten, wenn die Kupplung bei verschiedenen Reibungskoeffizienten arbeitet.
Somit ist das erwartete Vorwärtskopplungsdrehmoment wie folgt durch Gleichung 4 gegeben: τ_exp = Fμ_expR_mN (4) und ist das tatsächliche Vorwärtskopplungsdrehmoment wie folgt durch Gleichung 5 gegeben: τ_act = Fμ_actR_mN. (5)
Auflösen von Gleichung 4 nach der Kupplungsanlegekraft F liefert Gleichung 6:
Durch Einsetzen von Gleichung 6 für die Kupplungsanlegekraft in Gleichung 5, was als Gleichung 7 gezeigt ist, kann daraus Gleichung 1 hergeleitet werden.
Dieses Verhältnis der Reibungskoeffizienten wird als der Mu-Faktor (MuFx) bezeichnet und kann aus dem Verhältnis des Drehmoments, das notwendig ist, um die Mikroschlupfsteuerung aufrechtzuerhalten, wie in Gleichung 8 wie folgt ausgedrückt ist, bestimmt werden:
Dementsprechend enthält das Verfahren ferner das Schätzen des erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung, das Schätzen des Werts des erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um den Zielschlupf 28 der Kupplung aufrechtzuerhalten, und das Bestimmen des Werts des tatsächlichen Drehmoments, das an die Kupplung angelegt wird, um den konstanten Schlupf der Kupplung bei dem tatsächlichen Eingangsdrehmoment 34 aufrechtzuerhalten. Diese Werte können auf irgendeine geeignete Weise geschätzt und/oder bestimmt werden. Zum Beispiel kann der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung ein definierter Wert sein, der im Speicher gespeichert ist. Der Wert der erwarteten Kraft, die erforderlich ist, um den Zielschlupf 28 aufrechtzuerhalten, kann aus dem Modell geschätzt werden, das den Betrieb des Getriebes für das gegebene Eingangsdrehmoment 34 simuliert. Der Wert des tatsächlichen Drehmoments, das an die Kupplung angelegt wird, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, kann unter Verwendung einer Proportional-Integral-Regelung zum Festsetzen einer stabilen Mikroschlupfregelung unter stationären Drehmomentzuständen bestimmt werden.
Wenn die obenerwähnten Werte geschätzt und/oder bestimmt worden sind, kann das Steuermodul 30 den tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung berechnen. Der tatsächliche Reibungskoeffizient kann aus Gleichung 9 berechnet werden:
Wenn der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung berechnet worden ist, wird der Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 auf der Grundlage des berechneten tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung eingestellt. Der Anfangswert des Vorwärtskopplungsbefehls wird eingestellt, um den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 zu definieren. Das Einstellen des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 kann das Berechnen des Drehmomentkorrekturfaktors 52 enthalten. Der Drehmomentkorrekturfaktor 52 ist gleich dem Verhältnis des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, dividiert durch den erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung 10, und wird durch Gleichung 10 ausgedrückt:
Darin ist MuFx der Drehmomentkorrekturfaktor 52, ist μ_act der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung und ist μ_exp der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung. Der Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 wird mit dem Drehmomentkorrekturfaktor 52 multipliziert, um den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 zu definieren. Dementsprechend ist dann, wenn das Verhältnis des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung zu dem erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung gleich 1 ist, der Drehmomentkorrekturfaktor 52 ebenfalls gleich 1 und bleibt der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 ungeändert und gleich dem Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38. Falls dagegen das Verhältnis des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung zu dem erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung gleich 0,9 ist, ist der Drehmomentkorrekturfaktor 52 ebenfalls gleich 0,9 und ist der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 gleich 90% des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38.
Anstatt einen erwarteten Reibungskoeffizientenwert zu verwenden und eine tatsächliche Reibungskoeffizientenzahl zu berechnen, kann das Steuersystem alternativ mit dem Reibungskoeffizienten arbeiten, der mit der Gesamtkupplungsverstärkung zusammengefasst worden ist, die durch die folgende Gleichung 11 gegeben ist: K = μR_mN. (11)
Dabei ist K die Kupplungsverstärkung. Die erwartete Kupplungsverstärkung K_exp ist durch Gleichung 12 gegeben und die tatsächliche Kupplungsverstärkung K_act ist durch Gleichung 13 gegeben. K_exp = μ_expR_mN, (12) K_act = μ_actR_mN. (13)
Gemäß diesem System ist der tatsächliche Wert des Reibungskoeffizienten nicht kritisch, wobei aber das Verhältnis der Werte die Form eines Multiplikators, des Werts MuFx, aufweist, der direkt aus den Drehmomentverhältnissen, die erforderlich sind, um den Mikroschlupf aufrechtzuerhalten, d. h. aus dem tatsächlichen Gesamtkupplungsdrehmoment, das erforderlich ist, um den Mikroschlupf aufrechtzuerhalten, und aus dem erwarteten Vorwärtskupplungsdrehmoment, um den Mikroschlupf aufrechtzuerhalten, berechnet wird, d. h.
ist.
Das Steuermodul 30 kann daraufhin den verbesserten Wert des Kopplungsdrehmomentbefehls 54 auf einen Steuerbetrieb anwenden. Dabei verwendet der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 den tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung und nicht den erwarteten Reibungskoeffizienten und verbessert dadurch die Leistung des Getriebes. Wie oben erwähnt wurde, kann der Steuerbetrieb ein Getriebeheraufschalten, ein Getriebeherunterschalten, ein Fahrzeuganfahren oder eine Getriebekupplungsschlupfsteuerung enthalten, ist darauf aber nicht beschränkt. Das Steuermodul 30 berechnet ununterbrochen den tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung und stellt den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 ununterbrochen so ein, dass ständige Änderungen des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung berücksichtigt werden. Dementsprechend ist das oben beschriebene Verfahren eine andauernde Echtzeitsteuerung, die den sich ändernden Reibungskoeffizienten der Kupplung korrigiert.
Um eine Spitze des angelegten Gesamtdrehmoments, das während der Kupplungssteuerung an die Kupplung angelegt wird, wenn der verbesserte Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls aktualisiert wird, zu vermeiden, muss. dem Delta Drehmomentwert, d. h. Stufen des verbesserten Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 wegen der Einstellung des MuFx-Faktors, in der Weise entgegengewirkt werden, dass der Gesamtkupplungsdrehmomentbefehl keine abrupte Stufe zeigt. Dementsprechend wird eine zahlenmäßige Differenz zwischen dem aktualisierten verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 und dem vorhergehenden verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 berechnet. Die zahlenmäßige Differenz ist als das Delta Drehmoment definiert. Der Integral-Regelkreis-Korrekturwert wird eingestellt, um das Delta Drehmoment in der Weise auszugleichen, dass der tatsächliche Wert des Gesamtkupplungsdrehmomentbefehls 46, der an die Kupplung angelegt wird, durch das Einstellen des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 auf den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 nicht beeinträchtigt wird. Wenn z. B. das Delta Drehmoment eine positive Änderung von 20 Nm enthält, wird der Integral-Regelkreis-Korrekturwert um negative 20 Nm eingestellt, um die Änderung von dem vorhergehenden zu dem aktualisierten verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 54 auszugleichen. Während sich das Eingangsdrehmoment auf neue Pegel ändert und der eingestellte Pegel des Integral-Regelkreis-Korrekturwerts nicht mehr geeignet ist, kann dieser entgegenwirkende Ausgleich im Zeitverlauf auf problemlose Weise langsam gelernt werden.
Die MuFx-Einstellung des Regelkreisdrehmomentbefehls 38 kann mit einer adaptiven Einstellung der Kupplungseigenschaften gekoppelt werden, sodass, wenn ein ausreichender Betrag von MuFx detektiert wird, die Kupplungseigenschaften gemäß spezifischen Zuständen auf der Grundlage des MuFx eingestellt werden können, falls erwartet wird, dass die Abweichung von MuFx von 1 eine Folge des Folgenden ist: eines Fehlers des erwarteten Reibungskoeffizienten, eines Fehlers der erwarteten Kupplungseigenschaften, von Kupplungsverschleiß usw. Es würde erwartet, dass irgendwelche Einstellungen der Kupplungseigenschaften helfen würden, den Drehmomentkorrekturfaktor 52 (MuFx) auf 1 zurückzuführen, d. h. den angepassten korrigierten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls 38 näher an den korrigierten MuFx-Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu bringen.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren dienen zur Unterstützung und Beschreibung der Erfindung, wobei der Umfang der Erfindung aber allein durch die Ansprüche definiert ist. Obgleich einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung zu verwirklichen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes, das eine Kupplung aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Schätzen eines erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung; Schätzen eines Werts eines erwarteten Drehmoments, das erforderlich ist, um für ein aktuelles Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten; Bestimmen eines Werts eines tatsächlichen Drehmoments, das an die Kupplung angelegt wird, um bei dem aktuellen Eingangsdrehmoment den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten; Berechnen eines tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, wobei der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung aus der folgenden Gleichung berechnet wird:
wobei μ_act der tatsächliche Reibungskoeffizient der Kupplung ist, μ_exp der erwartete Reibungskoeffizient der Kupplung ist, τ_act der Wert des tatsächlichen Drehmoments ist, das an die Kupplung angelegt wird, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten, und τ_exp der Wert des erwarteten Drehmoments ist, das erforderlich ist, um den konstanten Schlupf der Kupplung aufrechtzuerhalten; und Einstellen eines Anfangswerts eines Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, der an die Kupplung angelegt wird, auf der Grundlage des berechneten tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, um einen verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Schätzen eines aktuellen Eingangsdrehmoments, das an das Getriebe angelegt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Bestimmen, ob das aktuelle Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen stationären Wert oder einen veränderlichen Wert enthält, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Berechnen des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung ferner als Berechnen des tatsächlichen Reibungskoeffizienten, wenn das aktuelle Eingangsdrehmoment, das an das Getriebe angelegt wird, einen stationären Wert enthält, definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls das Berechnen eines Drehmomentkorrekturfaktors enthält, wobei der Drehmomentkorrekturfaktor gleich dem Verhältnis des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung, dividiert durch den erwarteten Reibungskoeffizienten der Kupplung, ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls das Multiplizieren des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls mit dem Drehmomentkorrekturfaktor, um den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls zu definieren, enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Berechnen einer zahlenmäßigen Differenz zwischen dem verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls und dem Anfangswert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, um ein Delta Drehmoment zu definieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Einstellen des verbesserten Werts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls in der Weise umfasst, dass das Delta Drehmoment so verschoben wird, das der tatsächliche Wert des an die Kupplung angelegten Drehmoments durch das Einstellen des Anfangswerts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls auf den verbesserten Wert des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls nicht beeinträchtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das ununterbrochene Berechnen des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung und das ununterbrochene Einstellen des verbesserten Werts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls, um ununterbrochene Änderungen des tatsächlichen Reibungskoeffizienten der Kupplung zu berücksichtigen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Anwenden des verbesserten Werts des Vorwärtskopplungs-Drehmomentbefehls auf einen Steuerbetrieb umfasst.