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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Kraftfahrzeuge weisen in der Regel eine Anfahrkupplung im Antriebsstrang auf, welche eingerückt wird, um aus dem Stand des Fahrzeugs Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufzunehmen. Dabei kann die Kupplung beispielsweise auch in das Getriebe integriert sein und gegebenenfalls zusätzliche Aufgaben bei einem Gangwechsel übernehmen. Grundsätzlich dient die Kupplung aber auch zur Trennung des Antriebsaggregats vom restlichen Antriebsstrang. Die Kupplung kann dabei automatisiert betätigt werden, um sie geregelt ein- bzw. auszurücken. Das Getriebe des Kraftfahrzeugs kann ebenfalls automatisiert betätigt werden.
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Bei einem Anfahren und beispielsweise auch bei einem Rennstart betätigt der Fahrer das Fahrpedal und dadurch wird von der Antriebsaggregatesteuerung ein Drehmoment angefordert, welches von dem Antriebsaggregat realisiert, also zur Verfügung gestellt wird. Anschließend wird die Kupplung eingerückt, wobei das Einrücken gesteuert über mehrere Rampen erfolgt, um das antriebsseitig verfügbare Drehmoment zum Anfahren zu nutzen.
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Bei einem schnellen einrücken der Kupplung entstehen dabei allerdings Drehschwingungen im Antriebsstrang, die unangenehm empfunden werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Auch ist es die Aufgabe ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.
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Die Aufgabe zum Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Fahrpedal zur fahrerseitigen Betätigung, mit einem Fahrpedalsensor zur Ermittlung der Betätigung des Fahrpedals als Fahrpedalwert und mit einer Momentenstelleinheit zur Erzeugung eines Momentensollwerts für die Ansteuerung des Antriebsaggregats, wobei auf Basis des Fahrpedalwerts mittels eines Reglers ein Kupplungsmoment bestimmt wird, welches von der Kupplung zu übertragen ist und die Kupplung soweit eingerückt wird, dass sie das Kupplungsmoment überträgt, wobei weiterhin bei der Bestimmung des Kupplungsmoments Drehschwingungen des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Drehschwingungen im Antriebsstrang sich nachteilig auf die Beschleunigung des Fahrzeugs und gegebenenfalls auch negativ auf den Komfort auswirken.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein erster Drehzahlsensor zur Ermittlung einer Getriebeeingangsdrehzahl vorgesehen ist und ein zweiter Drehzahlsensor zur Ermittlung einer Raddrehzahl vorgesehen ist, wobei eine Drehzahldifferenz aus der Drehzahl der Getriebeeingangswelle und der Raddrehzahl zur Ermittlung von Drehschwingungen des Antriebsstrangs genutzt wird. Dabei können die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle und der Radrehzahl unmittelbar gemessen oder aufgrund vorhandener Daten bestimmt werden. So können die Drehschwingungen im Antriebsstrang direkt und zeitnah ermittelt werden und zur instantanen Regelung der Kupplung verwendet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus der Ermittlung von Drehschwingungen des Antriebsstrangs ein korrektives Reglermoment bestimmt wird, welches dem einzustellenden Kupplungsmoment überlagert wird zur Einstellung eines adaptiven Kupplungsmoments. Dadurch wird eine zeitnahe, instantane Korrektur auf Basis der Drehschwingungen im Antriebsstrang bewirkt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das korrektive Reglermoment dem Kupplungsmoment additiv hinzugefügt, um das adaptive Kupplungsmoment zu bestimmen, welches von der Kupplung zu übertragen ist. Dadurch wird eine schnelle und wirkungsvolle Korrektur erreicht.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kupplung derart eingerückt wird, dass das adaptive Kupplungsmoment von der Kupplung übertragen wird. Dadurch kann das von der Kupplung übertragbare Drehmoment schnell den Drehschwingungen angepasst werden, so dass die Drehschwingungen ausgeregelt werden.
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Die Aufgabe zum Kraftfahrzeug wird mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit einem Fahrpedal zur fahrerseitigen Betätigung, mit einem Fahrpedalsensor zur Ermittlung der Betätigung des Fahrpedals als Fahrpedalwert und mit einer Momentenstelleinheit zur Erzeugung eines Momentensollwerts für die Ansteuerung des Antriebsaggregats, wobei auf Basis des Fahrpedalwerts mittels eines Reglers ein Kupplungsmoment bestimmt wird, welches von der Kupplung zu übertragen ist und die Kupplung soweit eingerückt wird, dass sie das Kupplungsmoment überträgt, wobei weiterhin bei der Bestimmung des adaptiven Kupplungsmoments Drehschwingungen des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden.
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Das Kraftfahrzeug ist insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und vorgesehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 6 Eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Regelung der Kupplung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsaggregat 2 und mit einem Fahrpedal 3 zur fahrerseitigen Betätigung. Durch die Betätigung des Fahrpedals 3 wird das Antriebsaggregat 2 angesteuert, um das Kraftfahrzeug zu bewegen, wie dies üblicherweise bekannt ist. Das Fahrpedal 3 ist mit einem Fahrpedalsensor 4 versehen, welcher die Betätigung des Fahrpedals 3 detektiert. Dabei gibt der Fahrpedalsensor 4 üblicherweise einen Fahrpedalwert aus, der dazu dient, die Betätigung des Fahrpedals zu quantifizieren und weiter zu verarbeiten.
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In 1 wird in Block 7 der Fahrpedalwert als Funktion der Zeit dargestellt. Man erkennt, dass zu einem Zeitpunkt t der Fahrpedalwert von 0 auf einen festen Wert ansteigt. In Block 7 wird die Vorgabe des Fahrers ermittelt.
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Das Maß der Betätigung des Fahrpedals 3, als Fahrpedalwert, wird an eine Momentenstelleinheit 5 als Regler 5 zur Erzeugung eines Momentensollwerts 6 für die Ansteuerung des Antriebsaggregats 2 weitergeleitet, d.h. es wird das Moment bestimmt, welches an die Kupplung zur Einstellung des Kupplungsmomentes weiter geleitet wird. In Block 5 wird das Ausgangssignal aufgrund des Wunschs des Fahrers bestimmt.
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In Block 8 wird aus dem Fahrpedalwert MFahrer ein Momentenwert ΔΦsoll bestimmt. Dieser wird in Block 9 mit dem inversen Antriebsstrangmodell verarbeitet, um ein Steuerungsmoment gemäß Block 10 zu bestimmen. Dabei zeigt Block 10 das Steuerungsmoment als Funktion der Zeit. Es wird also eine modellbasierte Steuerung implementiert, welche eine Momentenformung bewirkt, die den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs nicht destabilisiert. Dabei kann der Regler 5 (bzw. in 3 der Block 24) entlastet werden und dadurch gegebenenfalls anders abgestimmt werden. In Block 10 wird die Stellgröße bestimmt.
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Gemäß 2 kann neben der modellbasierten Steuerung auch eine Berücksichtigung der Anregungsdynamik erfolgen. Dabei wird aus dem Fahrerwunschmoment gemäß Block 11 eine Differenzdrehzahl bestimmt, die während des Lastwechsels vorliegen soll. Dabei wird während des Lastwechsels eine höhere Differenzdrehzahl Δωsoll zugelassen als im stationären Betriebszustand ohne Lastwechsel. Dies wird dabei vorteilhaft über eine modellbasierte Zeitfunktion implementiert, die vom Fahrerwunsch abhängt. Der Block 12 zeigt die Differenzdrehzahl Δωsoll als Funktion der Zeit während des Lastwechsels.
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Die Steuerung beruht erfindungsgemäß auf der Basis des Fahrpedalwerts, mittels welchem eine modellbasierte Steuerung vorgenommen wird und weiterhin erfolgt eine Berücksichtigung einer Anregungsdynamik des Antriebsaggregats, so dass ein anzusteuerndes Moment des Antriebsaggregats bestimmbar ist.
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Gemäß 3 wird in dem Blockschaltbild die Kombination der modellbasierten Steuerung und der Berücksichtigung der Anregungsdynamik dargestellt.
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In Block 20 wird der Fahrpedalwert als Funktion der Zeit dargestellt. Man erkennt, dass zu einem Zeitpunkt t der Fahrpedalwert von 0 auf einen festen Wert ansteigt. In Block 20 wird die Vorgabe des Fahrers ermittelt.
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In Block 21 wird sowohl die modellbasierte Steuerung gemäß Block 22 als auch die Berücksichtigung der Anregungsdynamik gemäß Block 23 durchgeführt. Diese basiert jeweils auf dem Fahrpedalwert. Aus Block 22 resultiert ein anzusteuerndes Moment.
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Dabei ermittelt die modellbasierte Steuerung aus dem Fahrpedalwert einen Sollwert für das Moment, der mittels eines inversen Antriebsstrangmodells, siehe 1, modifiziert wird, um ein anzusteuerndes Moment MSteuerung zu bestimmen.
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Aus Block 23 resultiert ein Drehzahldifferenzwert Δωsoll. Dabei wird aus dem Pedalwert mittels einer Berücksichtigung einer Anregungsdynamik eine Soll-Differenzdrehzahl Δωsoll des Antriebsstrangs ermittelt, welche mit einer Ist-Differenzdrehzahl Δωist verglichen wird, um aus der Abweichung zwischen der Soll-Differenzdrehzahl und der Ist-Differenzdrehzahl ein Korrekturmoment MRegler zu bestimmen, siehe Block 24, welches mit dem anzusteuernden Moment MSteuerung zu einem anzusteuernden Gesamtmoment MGes verrechnet wird, das angesteuert wird.
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Dabei kann zur Bestimmung des Korrekturmoments eine Kennlinie oder ein Kennfeld oder eine Funktion verwendet werden, um aus der Soll-Differenzdrehzahl und der Ist-Differenzdrehzahl das Korrekturmoment MRegler zu bestimmen.
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Bei Punkt 25 wird das Korrekturmoment MRegler dem anzusteuernden Moment MSteuerung hinzugefügt, um das anzusteuernden Gesamtmoment MGes zu bestimmen.
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Anschließend wird ein Stellglied bei Block 26 mit dem Moment MGes angesteuert.
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Gemäß der Erfindung ist das inverse Antriebsstrangmodell skalierbar, um unterschiedliche Fahrprogramme abzubilden. Dabei können beispielsweise je nach Abstimmung verschiedene Faktoren gewählt werden, um das Antriebsstrangmodell anzupassen. Entsprechend kann das inverse Antriebsstrangmodell zumindest einen Faktor oder Faktoren verwenden, der bzw. die einstellbar oder wählbar ist bzw. sind, um unterschiedliche Fahrprogramme abzubilden.
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Die 4 zeigt ein Diagramm, bei welchem verschiedene Kurven 100, 101, 102, 103, 104 von Längsbeschleunigungen als Funktion der Zeit dargestellt sind. Dabei repräsentiert die Kurve 100 die Längsbeschleunigung als Reaktion des reinen Fahrerwunschs als Stufenfunktion. Man erkennt deutlich ausgeprägte Schwingungen. Dabei repräsentiert die Kurve 101 die Längsbeschleunigung als Reaktion des Fahrerwunschs mit nachgeordneter klassischer Steuerung. Man erkennt noch schwach ausgeprägte Schwingungen. Es repräsentiert die Kurve 102 die Längsbeschleunigung als Reaktion
des Fahrerwunschs mit einer modellbasierten Steuerung. Man erkennt keine Schwingungen, aber einen sehr langsamen Anstieg. Es repräsentiert die Kurve 103 die Längsbeschleunigung als Reaktion des Fahrerwunschs mit Berücksichtigung der Anregungsdynamik. Man erkennt einen deutlichen Überschwinger.
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Es repräsentiert die Kurve 104 die Längsbeschleunigung als Reaktion des Fahrerwunschs mit Berücksichtigung der Anregungsdynamik und bei modellbasierter Steuerung. Man erkennt einen schnellen Anstieg ohne Schwingen.
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Die 5 zeigt Kurven 202, 203 und 204 für den Regleranteil für die Kurven 102, 103 und 104 der 4. Man erkennt, dass der Regleranteil bei Kurve 204 am geringsten ist, weil diese Kurve 204 im Vergleich zu den Kurven 202 und 203 die geringsten Ausschläge in der y-Richtung zeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt daher die idealste Anpassung ohne großen Regelungsaufwand.
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Ein vorteilhaftes optionales Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsaggregats mit einem Fahrpedal zur fahrerseitigen Betätigung, mit einem Fahrpedalsensor zur Ermittlung der Betätigung des Fahrpedals als Fahrpedalwert und mit einer Momentenstelleinheit zur Erzeugung eines Momentensollwerts für die Ansteuerung des Antriebsaggregats, wobei auf Basis des Fahrpedalwerts mittels einer modellbasierten Steuerung und einer Berücksichtigung einer Anregungsdynamik des Antriebsaggregats ein anzusteuerndes Moment des Antriebsaggregats bestimmt wird. Dadurch kann sowohl die Eigenheit des Kraftfahrzeugantriebsstrangs bei der Steuerung berücksichtigt werden, als auch die Anregungsdynamik der Antriebseinheit, was zu einem verbesserten Ergebnis bei Momentenanstiegen, insbesondere bei Lastwechseln, führt und so ein Ruckeln des Antriebsstrangs reduziert oder verhindert und dadurch auch ein schnellerer Lastwechsel durchgeführt werden kann.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die modellbasierte Steuerung aus dem Fahrpedalwert einen Sollwert für das Moment ermittelt, der mittels eines inversen Antriebsstrangmodells modifiziert wird, um ein anzusteuerndes Moment zu bestimmen. Dadurch kann aus dem Fahrpedalwert unter Berücksichtigung des tatsächlich vorliegenden Antriebsstrangs und seiner Modellierung, also des inversen Antriebsstrangmodells, eine Berücksichtigung gefunden werden, bevor die Ansteuerung erfolgt. Dadurch kann eine bereits angepasste Ansteuerung vorgenommen werden, was zu deutlich verbesserten Ergebnissen führt.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn aus dem Pedalwert mittels einer Berücksichtigung einer Anregungsdynamik eine Soll-Differenzdrehzahl des Antriebsstrangs ermittelt wird, welche mit einer Ist-Differenzdrehzahl verglichen wird, um aus der Abweichung zwischen der Soll-Differenzdrehzahl und der Ist-Differenzdrehzahl ein Korrekturmoment zu bestimmen, welches mit dem anzusteuernden Moment zu einem anzusteuernden Gesamtmoment verrechnet wird, das angesteuert wird. Dadurch wird also nicht nur die Berücksichtigung des Antriebsstrangmodells genutzt, sondern es wird auch eine definierte Anregungsdynamik erreicht bzw. berücksichtigt, was ebenso zu verbesserten Ergebnissen führt.
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Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn zur Bestimmung des Korrekturmoments eine Kennlinie oder ein Kennfeld oder eine Funktion verwendet wird, um aus der Soll-Differenzdrehzahl und der Ist-Differenzdrehzahl das Korrekturmoment zu bestimmen. Dadurch kann je nach Ausprägung und Abhängigkeit die geeignete Wahl der Bestimmung des Korrekturmoments vorgenommen werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Gedanken ist es zweckmäßig, wenn das Korrekturmoment dem anzusteuernden Moment hinzugefügt wird, um das anzusteuernde Gesamtmoment zu bestimmen. Dadurch wird dem auf Basis des Modells bestimmten anzusteuernden Moment ein ergänzendes Korrekturmoment hinzugefügt, welches durch die gewünschte Anregungsdynamik bestimmt ist. Ist die Anregungsdynamik zu klein, so kann das Korrekturmoment positiv sein oder ist die Anregungsdynamik zu groß, so kann das Korrekturmoment auch negativ sein.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das inverse Antriebsstrangmodell skalierbar ist, um unterschiedliche Fahrprogramme abzubilden. So kann das Antriebsstrangmodell beispielsweise Werte aufweisen, die mit Faktoren multiplizierbar sind, so dass je nach Modell bzw. Fahrprogramm eine leicht vorzunehmende Änderung des Antriebsstrangmodells erfolgen kann.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das inverse Antriebsstrangmodell zumindest einen Faktor oder Faktoren verwendet, der bzw. die einstellbar oder wählbar ist bzw. sind, um unterschiedliche Fahrprogramme abzubilden.
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Ein weiteres optionales Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit einem Fahrpedal zur fahrerseitigen Betätigung, mit einem Fahrpedalsensor zur Ermittlung der Betätigung des Fahrpedals als Fahrpedalwert und mit einer Momentenstelleinheit zur Erzeugung eines Momentensollwerts für die Ansteuerung des Antriebsaggregats, wobei auf Basis des Fahrpedalwerts mittels einer modellbasierten Steuerung und einer Berücksichtigung einer Anregungsdynamik des Antriebsaggregats ein anzusteuerndes Moment des Antriebsaggregats bestimmbar ist.
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Die 6 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 300 eines Kraftfahrzeugs. Dabei sind eine Getriebeeingangswelle 301 und ein abtriebsseitiges Rad 302 des Kraftfahrzeugs zu erkennen, die über den Antriebsstrang 300 miteinander verbunden sind. Zum Einrücken der Kupplung wird ein Kupplungsmoment MKupp bestimmt, welches aufgrund eines Reglermoments MRegler adaptiert wird, zu einem von der Kupplung zu übertragenden Drehmoment, welches additiv aus MKupp + MRegler bestimmt wird. MKupp kann als Steuerungsmoment (siehe 1) berechnet werden, wobei die Antriebsstrangdynamik berücksichtigt wird. Das Reglermoment MRegler wird dabei aus der Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle ωGetr.eing. und der Raddrehzahl ωRad bestimmt. Dies Differenzdrehzahl kann mit einer Soll-Differenzdrehzahl verglichen werden , die die Anregungsdynamik berücksichtigt. Damit können bei der Einstellung des von der Kupplung übertragbaren Drehmoments Drehschwingungen im Antriebsstrang 300 quasi instantan berücksichtigt werden.
