DE102019204402A1

DE102019204402A1 - Bestimmung eines Steuerstroms für ein Stetigventil

Info

Publication number: DE102019204402A1
Application number: DE102019204402.6A
Authority: DE
Inventors: Enrico Tank; Thilo Schmidt; Sven Hottenroth; Jonas Knör; Tim Auer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Eine hydraulisch betätigte Kupplung ist zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks eingerichtet, der mittels eines elektromagnetisch betätigten Stetigventils gesteuert wird. Das Stetigventil wird mit einem Steuerstrom angesteuert, der ein Steuersignal und ein Dithersignal umfasst. Es wird vorgeschlagen, eine ungleichmäßige Übertragung von Drehmoment über die Kupplung zu erfassen und das Dithersignal in Abhängigkeit der Ungleichmäßigkeit zu steuern. Die Steuerung kann insbesondere als Korrektiv oder Erweiterung einer kennfeldbasierten Steuerung erfolgen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Stetigventils. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Steuerstroms für ein Stetigventil.
Eine Übertragung von Drehmoment in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug kann mittels einer Kupplung gesteuert werden. Die Kupplung kann hydraulisch betätigt werden und ein Fluidstrom zur Steuerung der Kupplung kann mittels eines elektromagnetischen Stetigventils gesteuert werden. Das Stetigventil umfasst ein hydraulisches Ventil, eine Magnetspule und einen Anker, der zur mechanischen Betätigung des Ventils eingerichtet ist. Eine Position des Ankers ist von einem Steuersignal durch die Magnetspule abhängig. Um bei der proportionalen Steuerung eine Haftreibung der beteiligten mechanischen Komponenten zu vermeiden, wird dem Steuersignal ein hochfrequentes Dithersignal überlagert, welches eine vorbestimmte Frequenz und Amplitude aufweist. Dadurch können das Ansprechverhalten des Ventils erhöht und die erzielbare Stellgenauigkeit verbessert werden.
Parameter des Dithersignals können mittels einer hinterlegten Kennlinie oder eines Kennfelds in Abhängigkeit von einer gewünschten Position des Ankers, einem Sollstrom oder einer Temperatur bestimmt werden.
Die DE 103 15 152 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetisch betätigten Ventils mittels eines pulsweiten-modulierten Signals, dessen Tastverhältnis von einem gewünschten Ventilstrom des Ansteuersignals abhängt.
Die Bestimmung des Dithersignals per Kennfeld ist nicht immer optimal. Der fest vorgegebene Arbeitsbereich eines Kennfelds oder einer Kennlinie kann überschritten werden beispielsweise, wenn Toleranzen mechanischer Bauelemente ungünstig aufeinandertreffen. Das Dithersignal kann dann einen zu starken oder zu schwachen Einfluss auf die Steuerung der Kupplung haben, sodass eine gleichmäßige Übertragung des Drehmoments durch die Kupplung nicht mehr gesteuert werden kann.
Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik, mittels derer ein Dithersignal für ein elektrohydraulisches Ventil für eine Kupplung derart bestimmt werden kann, dass eine verbessert gleichmäßige Übertragung von Drehmoment gesteuert werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine hydraulisch betätigte Kupplung ist zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks eingerichtet, der mittels eines elektromagnetisch betätigten Stetigventils gesteuert wird. Das Stetigventil wird mit einem Steuerstrom angesteuert, der ein Steuersignal und ein Dithersignal umfasst. Es wird vorgeschlagen, eine ungleichmäßige Übertragung von Drehmoment über die Kupplung zu erkennen und das Dithersignal in Abhängigkeit der Ungleichmäßigkeit zu steuern. Die Steuerung kann insbesondere als Korrektiv oder Erweiterung einer kennfeldbasierten Steuerung erfolgen.
Ein erstes Verfahren zum Steuern der Kupplung umfasst Schritte des Bestimmens des elektrischen Steuerstroms; des Ansteuerns eines hydraulischen Stetigventils mit dem Steuerstrom, um den Steuerdruck für die Kupplung bereitzustellen; des Erfassens einer Schwankung eines über die Kupplung übertragenen Drehmoments; des Bestimmens, dass eine Frequenz der Schwankung des Drehmoments der Frequenz des Dithersignals entspricht; und des Veränderns des Dithersignals durch Erhöhen seiner Frequenz und/oder Verringern seiner Amplitude.
Ein zweites Verfahren zum Steuern der Kupplung umfasst Schritte des Bestimmens des elektrischen Steuerstroms; des Ansteuerns eines hydraulischen Stetigventils mit dem Steuerstrom, um den Steuerdruck für die Kupplung bereitzustellen; des Erfassens einer Schwankung eines über die Kupplung übertragenen Drehmoments; des Bestimmens, dass eine Frequenz der Schwankung des Drehmoments einer Eigenfrequenz der Kupplung entspricht; und des Veränderns des Dithersignals durch Verringern seiner Frequenz und/oder Erhöhen seiner Amplitude.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein zu starkes oder ein zu schwaches Dithersignal jeweils anhand charakteristischer Ungleichförmigkeiten in der Übertragung von Drehmoment über die Kupplung erkennbar sind. Durch die Steuerung des Dithersignals in Abhängigkeit der erkannten Ungleichförmigkeit kann eine gleichmäßigere Übertragung von Drehmoment bewirkt werden. Das durch die Kupplung übertragene Drehmoment kann insbesondere im Rahmen eines gesteuerten Öffnungs- oder Schließverlaufs der Kupplung verbessert gleichmäßig sein. Eine Belastung von Elementen eines Antriebsstrangs kann verringert sein. Ein Antriebskomfort kann gesteigert sein.
Eine kennfeldgesteuerte Bestimmung des Dithersignals kann mittels der vorgeschlagenen Technik erweitert werden, um beispielsweise im Fall einer Überschreitung von Bereichsgrenzen des Kennfelds erweiternd, oder bei einem nicht vom Kennfeld modellierten Verhalten des elektrohydraulischen Systems korrigierend eingreifen zu können. Ein dynamisches Anpassen des Dithersignals während des Betriebs und damit eine Regelung des Stetigventils können ermöglicht sein. Die Verfahren können einzeln oder gemeinsam an einer Kupplung eingesetzt werden, die insbesondere Teil eines Getriebes, beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, ist. Dabei können die Verfahren jeweils auf der Basis von Messwerten durchgeführt werden, die an einem üblichen Getriebe bereits vorliegen. Ein zusätzlicher Sensor kann eingespart werden. Die Verfahren können leicht und kostengünstig an einer bekannten Kupplung bzw. an einem bekannten Getriebe eingesetzt werden.
Die beiden genannten Verfahren können insbesondere miteinander kombiniert oder verschränkt ausgeführt werden, um das Dithersignal derart zu steuern, dass möglichst keine der beiden beschriebenen Schwankungen des übertragenen Drehmoments erfolgt. Das Dithersignal kann in einen Bereich gesteuert werden, in dem sich weder eine zum Dithersignal korrespondierende, noch eine zur Eigenfrequenz der Kupplung korrespondierende Schwankung des über die Kupplung übertragenen Drehmoments zeigt. Insbesondere kann das Dithersignal auf einen Wert gesteuert werden, der möglichst weit von einem ersten Bereich entfernt ist, in dem eine Eigenschwingung der Kupplung droht, und von einem zweiten Bereich, in dem eine Ditherschwingung droht.
Anders ausgedrückt umfasst ein kombiniertes Verfahren zum Steuern einer hydraulisch betätigten Kupplung, die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks eingerichtet ist, Schritte des Bestimmens eines elektrischen Steuerstroms, das ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; des Ansteuerns eines hydraulischen Stetigventils mit dem Steuerstrom, um den Steuerdruck für die Kupplung bereitzustellen; des Erfassens einer Schwankung eines über die Kupplung übertragenen Drehmoments; des Bestimmens eines ersten Falls, in welchem eine Frequenz der Schwankung der Frequenz des Dithersignals entspricht; oder eines zweiten Falls, in welchem die Frequenz der Schwankung einer Eigenfrequenz der Kupplung entspricht; wobei im ersten Fall das Dithersignal geändert wird, indem seine Frequenz erhöht und/oder seine Amplitude verringert wird; und im zweiten Fall das Dithersignal verändert wird, indem seine Frequenz verringert und/oder seine Amplitude erhöht wird; wobei das Verändern jeweils so weit erfolgt, bis der jeweils andere Fall eintritt, und das Maß der Veränderung in einem Bereich zwischen den Fällen bestimmt wird. Durch eine derartige Kombination zweier hierin beschriebener Einzelverfahren kann das Dithersignal derart bestimmt werden, dass beide Fälle sicher vermieden werden können.
Die Frequenz kann um einen vorbestimmten Anteil der aktuellen Frequenz und/oder die Amplitude um einen vorbestimmten Anteil der aktuellen Amplitude verändert werden. Dabei kann das Verändern in Form eines Erhöhens oder Verringerns der Frequenz bzw. der Amplitude schrittweise erfolgen, und eine Schrittweite kann von einer gewünschten Genauigkeit einer Korrektur der Anregung abhängen. Bevorzugt kann eine Schrittweite von ca. ±2%, ca. ±5% oder ca. ±10% eines zuvor geltenden Werts gewählt werden. Das Verändern kann in einer Abfolge von Schritten vorgenommen werden, bis das gewünschte Verhalten erreicht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Veränderung des Dithersignals in Abhängigkeit einer Temperatur im Bereich des Stetigventils und/oder eines Arbeitspunkts des Stetigventils bestimmt wird. Der Arbeitspunkt gibt dabei eine elektromagnetisch bewirkte Stellung des Stetigventils ohne eine durch das Dithersignal bewirkte Variation an.
Bevorzugt kann das Bestimmen der Veränderung als Funktion abhängig von einem Steuersignal, einem Steuerdruck, einem Volumenstrom, einer Position des Ankers des Stetigventils, einer Fluidtemperatur und/oder einer Umgebungstemperatur erfolgen. Andere Parameter sind ebenfalls möglich. So kann eine besonders geeignete Bestimmung des Dithersignals gewährleistet sein.
Die Schwankung des übertragenen Drehmoments kann auf der Basis einer Drehzahl einer Eingangs- oder Ausgangsseite der Kupplung bestimmt werden. Die Drehzahl kann an einem Element bestimmt werden, das in einem festen Drehverhältnis mit der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der Kupplung steht. Dieses Element kann insbesondere eine Eingangswelle oder eine Ausgangswelle eines Getriebes umfassen, in welchem die Kupplung arbeitet. Das Getriebe kann bevorzugt zum Betrieb in einem PKW ausgebildet sein, ist weiter bevorzugt als ein mehrstufiges Planetengetriebe ausgebildet und kann einen hydrodynamischen Wandler umfassen. Die Kupplung kann Drehmoment von einem oder an einen Planetenradsatz übermitteln, oder einen Planetenradsatz gegenüber einem Getriebegehäuse abbremsen.
Die Schwankung kann so ohne den Einsatz eines zusätzlichen Sensors, beispielsweise eines hydraulischen Drucksensors, ermöglicht sein. Ein bekanntes Getriebe kann leicht und kostengünstig um die hierin beschriebene Technik erweitert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Schwankung auf der Basis der ersten Ableitung der Drehzahl bestimmt wird. Als besonders geeignet zur Bestimmung der Schwankung hat sich eine erste Ableitung der Drehzahl der Abtriebswelle nach der Zeit erwiesen. Die Drehzahl kann beispielsweise von einer Getriebesteuerung erfasst und als Bestimmungsgröße bereitgestellt werden.
Der am Stetigventil anliegende elektrische Steuerstrom kann abgetastet werden und die Schwankung des übermittelten Drehmoments kann auf der Basis einer Schwankung des Steuerstroms bestimmt werden. Eine Schwankung des Drehmoments kann auf den hydraulischen Druck und dieser über das Proportionalventil auf eine Position des Ankers rückwirken. Bewegt sich der Anker, kann eine Spannung in der Spule induziert werden, sodass der abgetastete Steuerstrom auf die Schwankung des Drehmoments hinweisen kann. Durch diese Vorgehensweise kann ermöglicht sein, ein Dithersignal frühzeitig zu verändern, bevor eine Schwankung des Drehmoments auf einer anderen Messgröße sichtbar wird, beispielsweise auf der Drehzahl der Abtriebswelle. Darüber hinaus kann eine Schwankung unabhängig von einem Öffnungs- oder Schließzustand der Kupplung und insbesondere in einem Schlupfzustand bestimmt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass verschiedene Vorgehensweisen zur Bestimmung einer Schwankung des übertragenen Drehmoments kombiniert durchgeführt werden, um eine Erkennung eines zu starken oder zu schwachen Dithersignals zu verbessen. Eine Veränderung oder ein Maß der Veränderung des Dithersignals können so verbessert genau bestimmt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine erste Vorrichtung zur Steuerung einer hierin beschriebenen hydraulisch betätigten Kupplung eine Erfassungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Schwankung eines über die Kupplung übertragenen Drehmoments zu erfassen; ein hydraulisches Stetigventil zur Bereitstellung des Steuerdrucks für die Kupplung; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, einen elektrischen Steuerstrom zu bestimmten, dass ein Steuersignal sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; das hydraulische Stetigventil mit dem Steuerstrom anzusteuern, zu bestimmen, dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Eigenfrequenz der Kupplung entspricht; und das Dithersignal durch Verringern seiner Frequenz und/oder Erhöhen seiner Amplitude zu verändern.
Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine zweite Vorrichtung zur Steuerung der Kupplung eine Erfassungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Schwankung eines über die Kupplung übertragenen Drehmoments zu erfassen; ein hydraulisches Stetigventil zur Bereitstellung des Steuerdrucks für die Kupplung; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, einen elektrischen Steuerstrom zu bestimmen, dass ein Steuersignal sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; ferner das hydraulische Stetigventil mit dem Steuerstrom anzusteuern; zu bestimmen, dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Frequenz des Dithersignals entspricht; das Dithersignal durch Erhöhen seiner Frequenz und/oder Verringern seiner Amplitude zu verändern.
Die erste und die zweite Vorrichtung können miteinander integriert aufgebaut sein, wobei die Verarbeitungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet ist, eine Kombination zweier hierin beschriebener Verfahren auszuführen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 ein System;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens;
3 erste beispielhafte Verläufe an einer Kupplung; und
4 zweite beispielhafte Verläufe an einer Kupplung

1 zeigt ein System 100, das ein Getriebe 105 und eine Vorrichtung 110 zur Steuerung umfasst.
Das Getriebe 105 ist zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Eingangswelle 115 und einer Ausgangswelle 120 eingerichtet. Dazu umfasst das Getriebe 105 wenigstens eine Kupplung 125, die geöffnet werden kann, um einen Drehmomentfluss zu unterbrechen, oder geschlossen, um den Drehmomentfluss herzustellen. Die Kupplung 125 kann auch teilweise betätigt werden, sodass ein bereitgestelltes Drehmoment nur teilweise übertragen werden kann. Bevorzugt ist das Getriebe 105 als Automatikgetriebe mit mehreren Getriebestufen ausgeführt, die bevorzugt als Umlaufgetriebe, insbesondere als Planetengetriebe, realisiert sein können. Ein Element einer Getriebestufe kann mittels einer Kupplung 125 mit der Eingangswelle 115, der Ausgangswelle 120, einem Element einer anderen Getriebestufe oder einem Kupplungsgehäuse drehmomentschlüssig verbunden werden. Eine Kupplung 125, die mit dem Kupplungsgehäuse verbindet, kann auch Bremse genannt werden. Die Kupplung 125 wird üblicherweise nach einem vorbestimmten Übergang geöffnet oder geschlossen, wenn eine im Getriebe 105 eingelegte Gangstufe gewechselt werden soll. Häufig wird das Betätigen der Kupplung 125 mit dem Betätigen einer anderen Kupplung 125 des Getriebes 105 abgestimmt oder synchronisiert.
Die Kupplung 125 umfasst erste und zweite Reibpartner, die um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind. Bevorzugt sind die ersten Reibpartner mit einer Eingangsseite 130, und die zweiten mit einer Ausgangsseite 135 der Kupplung 125 drehmomentschlüssig verbunden. Durch axiales Zusammenpressen der Reibpartner kann die Kupplung 125 geschlossen und ein Drehmomentschluss hergestellt werden.
Die Kupplung 125 kann hydraulisch gesteuert werden, wozu vorliegend ein Stetigventil 140 vorgesehen ist, das einen Strom eines durch eine Fluidpumpe bereitgestellten Fluids an einen Aktuator der Kupplung 125 steuert. Das Stetigventil 140 umfasst ein hydraulisches Ventil und eine elektromagnetische Betätigung 145 mit einer Magnetspule 148 und einem Anker 150. Fließt ein elektrischer Strom durch die Magnetspule 148, so wird ein Magnetfeld bewirkt, das den Anker 150 auslenkt und so das Ventil betätigt. Die Stärke des durch die Magnetspule 148 fließenden Stroms steuert einen Öffnungsgrad des Stetigventils 140, der auch Arbeitspunkt genannt wird. So kann die Kupplung 125 nicht nur geöffnet oder geschlossen, sondern auch im Schlupf betrieben werden, sodass sich die Reibpartner in Gleitreibung zueinander befinden und nur ein Teil eines zur Verfügung stehenden Drehmoments über die Kupplung 125 übertragen wird. Für die Steuerung des Getriebes 105 ist allgemein von Bedeutung, dass ein graduelles Öffnen oder Schließen der Kupplung 125 nach einem vorbestimmten zeitlichen Übergang gesteuert werden kann.
Um eine Haftreibung aneinander anliegender Elemente des Stetigventils 140 zu vermeiden, wird die Magnetspule 148 mit einem elektrischen Steuerstrom beaufschlagt, welcher ein Steuersignal und ein periodisches Dithersignal umfasst. Das Dithersignal ist üblicherweise periodisch und hat eine höhere Frequenz und eine niedrigere Amplitude als das Steuersignal. Frequenz und Amplitude des Dithersignals können auf der Basis einer Temperatur am Getriebe oder einem Arbeitspunkt des Stetigventils 140 bestimmt werden. Diese Bestimmung erfolgt üblicherweise mittels einer Kennlinie oder eines Kennfelds.
Ist das Dithersignal zu stark, so kann im Schlupfbetrieb der Kupplung 125 eine durch das Dithersignal hervorgerufene oszillierende Mikrobewegung des Ankers 150 als eine Druckschwingung mit der Frequenz des Dithersignals an das Fluid und somit an die Kupplung 125 übertragen werden. Eine solche Schwingung, die auch als Anregung bezeichnet wird, kann als Schwankung in dem von der Kupplung 125 übertragenen Drehmoment in Erscheinung treten.
Ist das Dithersignal zu schwach, so kann die Kupplung 125 in einer Eigenfrequenz aufschwingen, die von der Drehzahl ihrer Eingangs- oder Ausgangsseite abhängig ist. Diese Anregung kann wiederum als Schwankung im übertragenen Drehmoment aufscheinen.
Die Vorrichtung 110 zur Steuerung der Kupplung 125 umfasst das Stetigventil 140 und eine Verarbeitungseinrichtung 155. Die Verarbeitungseinrichtung 155 ist dazu eingerichtet, das Steuersignal und das Dithersignal für die elektromagnetische Betätigung 145 des Stetigventils 140 zu bestimmen und auf deren Basis einen Steuerstrom zu bestimmen und bevorzugt an die Magnetspule 148 bereitzustellen. Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung 155 dazu eingerichtet, eine Schwankung des mittels der Kupplung 125 übertragen Drehmoments zu bestimmen, wobei die Schwankung insbesondere der Frequenz des Dithersignals oder einer Eigenfrequenz der Kupplung 125 entsprechen kann. Optional können zur Bestimmung der Schwankung ein erster Sensor 160 zum Erfassen einer ersten Drehzahl der Eingangswelle 115 oder einer damit verbundenen Turbine und/oder ein zweiter Sensor 165 zum Erfassen einer zweiten Drehzahl der Ausgangswelle 120 vorgesehen sein. Die Schwankung kann anhand einer der erfassten Drehzahlen bestimmt werden. Ferner kann ein Temperatursensor 170 vorgesehen sein, um eine Veränderung des Dithersignal in Abhängigkeit einer herrschenden Temperatur eines vorbestimmten Elements des Systems 100 zu ermöglichen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung 110 dazu eingerichtet ist, den Steuerstrom zur Steuerung der Kupplung 125 derart zu verändern, dass einer bestimmten Schwankung des übertragenen Drehmoments entgegengewirkt wird. Hierzu kann die Verarbeitungseinrichtung 155 die Frequenz und/oder die Amplitude des Dithersignals verändern, wenn eine Schwankung im von der Kupplung 125 übertragenen Drehmoment bestimmt worden ist. In einem ersten Fall, wenn bestimmt wurde, dass die Schwankung von einem zu starken Dithersignal herrührt, kann eine Verringerung der Frequenz und/oder einer Erhöhung der Amplitude des Dithersignals bestimmt werden. In einem zweiten Fall, wenn bestimmt wurde, dass die Schwankung von einer Eigenfrequenz der Kupplung 125 herrührt, kann die Verarbeitungseinrichtung 155 eine Erhöhung der Frequenz und/oder eine Verringerung der Amplitude des Dithersignals bestimmen. Das veränderte Dithersignal kann dann zusammen mit dem Steuersignal am Stetigventil 140 bereitgestellt werden.
Diese Steuerung erfolgt bevorzugt ergänzend zu einer bekannten kennfeldbasierten Steuerung des Dithersignals. Bevorzugt wird das Dithersignal erst verändert, wenn eine Schwankung des übertragenen Drehmoments bestimmt wurde.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200, das insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung 110 für ein Getriebe 105 eines Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Eine hierin angegebene Reihenfolge der Schritte kann in weiteren Ausführungsformen variiert werden. Nicht alle hierin beschriebenen Ausführungsformen der vorgeschlagenen Technik sind im vorliegenden Ablaufdiagramm explizit wiedergegeben.
In einem Schritt 205 kann ein Arbeitspunkt der Kupplung 125 bestimmt werden, wobei der Arbeitspunkt einer Stellung eines Stetigventils 140 entsprechen kann, die tauglich ist, einen vorbestimmten Steuerdruck für die Kupplung 125 bereitzustellen. Der Arbeitspunkt kann einem Betätigungsgrad der Kupplung 125 entsprechen. In Abhängigkeit von dem bestimmten Arbeitspunkt kann in einem Schritt 210 ein Steuersignal für einen Steuerstrom zur Ansteuerung des Stetigventils 140 bestimmt werden. In einem Schritt 215 kann eine Temperatur in einem Bereich des Systems 100, insbesondere im Bereich des Stetigventils 140 bestimmt werden. In einem Schritt 220 wird auf Basis der bestimmten Temperatur und des bestimmten Arbeitspunkts mittels einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennfelds eine Frequenz für das Dithersignal bestimmt. Der Schritt 220 kann auch auf anderen oder weiteren Faktoren basieren, etwa einer Fluidviskosität, einer vorgegebenen Systembedingung wie einer Steifigkeit oder einer Dämpfung des elektrohydraulischen Systems 100.
In einem Schritt 225 kann die Amplitude des Dithersignals bestimmt werden. Die Bestimmung erfolgt bevorzugt mittels einer vorbestimmten Kennlinie oder eines vorbestimmten Kennfelds auf der Basis der im Schritt 220 bestimmten Frequenz und/oder dem im Schritt 220 bestimmten Arbeitspunkt. Frequenz und Amplitude des Dithersignals können auch auf andere Weise mittels eines Kennfelds bestimmt werden.
In einem Schritt 230 kann das Dithersignal, welches sich über der bestimmten Frequenz und bestimmten Amplitude ergibt, bereitgestellt werden. In einem Schritt 235 kann das Steuersignal mit dem Dithersignal zu einem Steuerstrom überlagert werden, das zur arbeitspunktabhängigen Ansteuerung des Stetigventils 140 bereitgestellt werden kann.
Es wird vorgeschlagen, bei Bedarf eine Anpassung des Dithersignals durchzuführen.
In einem Schritt 240 kann eine Drehzahl einer Abtriebswelle 120 des Getriebes 105 als Bestimmungsgröße erfasst werden. In einem Schritt 245 kann eine Drehzahl einer Eingangswelle 115 oder einer damit verbundenen Turbine als Bestimmungsgröße erfasst werden. Diese Drehzahlen werden üblicherweise von einer Getriebesteuerung erfasst und können leicht für das Verfahren 200 bereitgestellt werden. In einem Schritt 250 kann der am Stetigventil anliegende Steuerstrom erfasst werden.
In einem Schritt 255 kann auf der Basis eines oder mehrerer der in den Schritten 240-250 bestimmten Werte eine Schwankung des über die Kupplung 125 übertragenen Drehmoments bestimmt werden.
In einem ersten Fall wird in einem Schritt 260 bestimmt, dass das Drehmoment mit einer Frequenz schwankt, die der Frequenz des Dithersignals entspricht. In diesem Fall kann durch Erhöhen der Frequenz und/oder Verringern der Amplitude des Dithersignals einer Anregung der Kupplung 125 und somit der Schwankung des übertragenen Drehmoments entgegengewirkt werden kann. Eine entsprechende Einflussnahme auf das Dithersignal kann im Schritt 230 erfolgen.
In einem zweiten Fall wird in einem Schritt 265 bestimmt, dass die bestimmte Schwankung eine Eigenfrequenz der Kupplung 125 aufweist. Dabei hat die Schwankung üblicherweise eine Frequenz die der Frequenz eines der abgetasteten Drehsignale entspricht oder um einen vorbestimmten, festen Faktor davon abhängt. Der Faktor kann aus einer im Getriebe 105 eingelegten Getriebestufe ableitbar sein. Zur Bestimmung der Schwankung kann in einem Schritt 270 eine Kennlinie oder ein Kennfeld herangezogen werden, welche die Eigenfrequenz der Kupplung in Abhängigkeit einer im Bereich der Kupplung 125 vorherrschenden Temperatur referenziert. In diesem Fall kann der Schwankung des übertragenen Drehmoments entgegengewirkt werden, indem die Frequenz des Dithersignals verringert und/oder seine Amplitude erhöht wird. Eine entsprechende Einflussnahme auf das Dithersignal kann im Schritt 230 erfolgen.
Optional können die Schritte 240 bis 260 oder 265 beliebig oft wiederholt werden, solange, bis im Schritt 255 keine Schwankung mehr bestimmt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Fall gemäß Schritt 260 wiederholt durchgeführt werden, bis der zweite Fall eintritt und im Schritt 265 bestimmt wird, dass die Frequenz der Schwankung der Eigenfrequenz der Kupplung 125 entspricht. Ein besonders geeignetes Dithersignal kann in einem Bereich liegen, auf dessen einer Grenze gerade keine Schwankung im Schritt 260 mehr bestimmt werden kann und auf dessen anderer Grenze die Schwankung als der Eigenfrequenz der Kupplung 125 im Schritt 265 gerade bestimmt werden kann. Es wird vorgeschlagen, das Dithersignal möglichst mittig in diesem Bereich zu wählen. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch umgekehrt werden, für den Fall das die Schwankung mit einer Eigenfrequenz der Kupplung 125 bestimmt wurde.
3 zeigt beispielhafte Verläufe beim Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 an einer Kupplung 125. Dargestellt sind ein erstes Diagramm 305, ein zweites Diagramm 310 und ein drittes Diagramm 315, wobei eine auf der jeweiligen x-Achse angetragene Zeit für alle Diagramme 305, 310, 315 gleich ist. Auf der y-Achse des ersten Diagramms 305 ist die Stärke eines Dithersignals, auf der y-Achse der Diagramme 310, 315 jeweils die Stärke einer Schwankung eines über die Kupplung 125 übertragenen Drehmoments angetragen. Ein erster Verlauf 230 zeigt die Stärke eines Dithersignals, ein zweiter Verlauf 325 die Stärke einer Drehmomentschwankung nach Schritt 260 des Verfahrens 200 von 2 und ein dritter Verlauf 330 die Stärke einer Drehmomentschwankung nach Schritt 265 des Verfahrens 200.
Zu einem Zeitpunkt t0 nehmen die Verläufe 320, 325, 330 jeweils einen beispielhaften, für den normalen Betrieb des Systems 100 charakteristischen Wert ein.
Im zweiten Diagramm 310 ist beispielhaft dargestellt, dass die Stärke der ersten Schwankung 325, beispielsweise aufgrund Verschleiß oder einer ansteigenden Temperatur, ansteigen kann, bis sie zu einem Zeitpunkt t1 einen vorbestimmten ersten Schwellenwert 335 überschreitet. Das Überschreiten des ersten Schwellenwerts 335 kann auf eine zu starke Anregung des Systems 100 durch das Dithersignal hinweisen (vgl. erster Fall, Schritt 260.
Zur Verringerung der Stärke dieser Schwankung kann erfindungsgemäß einer Veränderung des Dithersignals 320 vorgenommen werden. Hierzu können eine Frequenz des Dithersignals verringert und/oder seine Amplitude erhöht werden, wie der erste Verlauf 320 zeigt. Bei einer ausreichenden Veränderung, die hier zu einem Zeitpunkt t2 erreicht wird, sinkt der zweite Verlauf 325 wieder unter den ersten Schwellenwert 345. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Stärke des Dithersignals an einem ersten Grenzpunkt A.
Das Dithersignal 320 kann sukzessive weiter verändert werden. Dabei fällt der zweite Verlauf weiter ab und der dritte Verlauf 330, der die Stärke einer Schwankung des übertragenen Drehmoments mit einer Eigenfrequenz der Kupplung (vgl. zweiter Fall, Schritt 265) anzeigt, steigt an, bis er zu einem Zeitpunkt t3 einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert 345 erreicht. Dabei liegt die Stärke des Dithersignals an einem zweiten Grenzpunkt B.
Die Stärke des Dithersignals kann nun auf einen Wert abgesenkt werden, der zwischen den Grenzpunkten A und B liegt und bevorzugt in y-Richtung ungefähr gleiche Abstände zu den y-Werten beider Grenzpunkte A, B aufweist. Das Dithersignal erreicht diese Stärke vorliegend zu einem Zeitpunkt t4. Die Verläufe 325 und 330 weisen beide auf schwache Schwankungsneigungen des über die Kupplung 125 übermittelten Drehmoments hin. Die Veränderung des ersten Verlaufs 320 kann aufrechterhalten werden, bis einer der Verläufe 325, 330 den ihm zugeordneten Schwellenwert 335 bzw. 345 erreichen sollte.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine erfindungsgemäße Veränderung des Dithersignals 320 auch durch das Überschreiten des Schwellenwerts 345 einer Schwingung 330 des Systems 100 in einer Eigenfrequenz der Kupplung 125 ausgelöst und entsprechend umgekehrt durchgeführt werden.
Natürlich ist es auch möglich, die Stärke des Dithersignals nur soweit zu verändern, bis eine bestimmte Schwankung des übertragenen Drehmoments unter den zugeordneten Schwellenwert 335, 345 abgesunken ist. Wurde der erste Schwellenwert 335 durch den zweiten Verlauf 325 überschritten, so können die Amplitude des Dithersignals verringert und/oder seine Frequenz erhöht werden. Wurde der zweite Schwellenwert 345 durch den dritten Verlauf 330 überschritten, so können die Amplitude des Dithersignals erhöht und/oder seine Frequenz verringert werden. Die Veränderungen können jeweils um ein vorbestimmtes Maß erfolgen.
4 zeigt beispielhafte Diagramme von hydraulischen Steuerdrücken einer Kupplung 125 während des Öffnens oder Schließens. 4a zeigt einen Steuerdruck 405, dem eine erste Schwankung 410 nach dem ersten Fall (vgl. Schritt 260 des Verfahrens 200 von 2) überlagert ist. 4b zeigt einen Steuerdruck 405, dem eine zweite Schwankung 435 nach dem zweiten Fall (vgl. Schritt 265 des Verfahrens 200 von 2) überlagert ist. In beiden Diagrammen steigt der Steuerdruck 405 links von einer vertikalen, unterbrochenen Linie im Rahmen eines beispielhaften Hochschaltvorgangs an. Rechts der vertikalen Linie sinkt der Steuerdruck 405 jeweils im Rahmen eines beispielhaften Rückschaltvorgangs ab. Der Hochschaltvorgang kann ein Einlegen einer nächsthöheren Getriebestufe und der Rückschaltvorgang das Einlegen einer nächstniedrigeren Getriebestufe des Getriebes 105 umfassen.
Der Steuerdruck 405 verläuft in den Diagrammen von 4a und 4b im Wesentlichen gleich. Er weist beim Hochschaltvorgang in einem ersten Bereich eine schwache Steigung auf, in einem darauffolgenden zweiten Bereich eine erhöhte Steigung und in einem dritten Bereich kann der Steuerdruck 405 als konstant angesehen werden. Beim Rückschaltvorgang ist der Steuerdruck in einem ersten Bereich konstant, fällt dann in einem zweiten Bereich rasch und in einem folgenden dritten Bereich flach ab. Die erwähnten zweiten Bereiche können jeweils einem Schlupfbetrieb der Kupplung 125 zugeordnet sein.
Im unteren Bereich der 4a ist eine erste Messgröße 415 und im unteren Bereich der 4b eine zweite Messgröße 440 dargestellt. Die Messgröße 415, 420 kann beispielsweise auf der Basis einer Ableitung der Drehzahl einer Welle 115, 120 nach der Zeit oder auf der Basis des durch die Magnetspule 148 fließenden Stroms bestimmt sein. Die Messgröße 415, 420 ist bevorzugt derart bestimmt, dass sie auf eine Schwankung 430 des über die Kupplung 125 übertragenen Drehmoments hinweist.
In den 4a und 4b sind während der Bereiche, in denen sich die Kupplung 125 im Schlupfzustand befindet, jeweils Schwankungen 430 zu beobachten. Die Schwankungen 430 haben unterschiedliche Frequenzen, wobei die Frequenz auf die Ursache oder eine Kompensationsmöglichkeit der Schwankung 430 mittels des Dithersignals hinweisen kann, wie beispielsweise mit Bezug auf die Schritte 260, 265 des Verfahrens 200 beschrieben ist.
Bezugszeichenliste

100: System
105: Getriebe
110: Vorrichtung
115: Eingangswelle
120: Ausgangswelle
125: Kupplung
130: Eingangsseite
135: Ausgangsseite
140: Stetigventil
145: Antrieb
148: Magnetspule
150: Anker
155: Verarbeitungseinrichtung
160: erster Sensor
165: zweiter Sensor
170: Temperatursensor
175: Schnittstelle
200: Verfahren
205: Arbeitspunkt (Solldruck)
210: Steuersignal
215: Temperatur
220: Kennfeld 1
225: Kennfeld 2
230: Bestimmung Dithersignal
235: Überlagern Steuersignal mit Dithersignal / Ansteuern Stetigventil
240: Drehzahl Abtriebswelle oder Ableitung davon
245: Steuerstrom
250: Turbinendrehzahl
255: Schwingungsbestimmung
260: Schwingung - Dithersignal
265: Schwingung ~ Eigenfrequenz
270: Kennfeld 3
305: erstes Diagramm
310: zweites Diagramm
315: drittes Diagramm
320: erster Verlauf (Stärke Dithersignal)
325: zweiter Verlauf (Drehmomentschwankung Fall 1)
330: dritter Verlauf (Drehmomentschwankung Fall 2)
335: erster Schwellenwert
340: untere Grenze
345: zweiter Schwellenwert
350: obere Grenze
t0-t4: Zeitpunkt
A: erster Grenzpunkt
B: zweiter Grenzpunkt
405: Steuerdruck
410: erste Schwankung (mit Frequenz Dithersignal)
415: zweite Schwankung (mit Eigenfrequenz der Kupplung)
420: erste Messgröße
425: zweite Messgröße
430: Schwankung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10315152 A1 [0004]

Claims

Verfahren (200) zum Steuern einer hydraulisch betätigten Kupplung (125), die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks (405, 430) eingerichtet ist, wobei das Verfahren (220) folgende Schritte umfasst: Bestimmen eines elektrischen Steuerstroms, der ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; Ansteuern (235) eines hydraulischen Stetigventils mit dem Steuerstrom, um den Steuerdruck (405, 430) für die Kupplung (125) bereitzustellen; Erfassen einer Schwankung (240, 245, 250) eines über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments; Bestimmen (260), dass eine Frequenz der Schwankung des Drehmoments der Frequenz des Dithersignals entspricht; und Verändern des Dithersignals durch Erhöhen seiner Frequenz und/oder Verringern seiner Amplitude.
Verfahren (200) zum Steuern einer hydraulisch betätigten Kupplung (125), die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks (405, 430) eingerichtet ist, wobei das Verfahren (200) folgende Schritte umfasst: Bestimmen eines elektrischen Steuerstroms, der ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; Ansteuern (235) eines hydraulischen Stetigventils mit dem Steuerstrom, um den Steuerdruck für die Kupplung bereitzustellen; Erfassen einer Schwankung (240, 245, 250) eines über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments; Bestimmen (265), dass eine Frequenz der Schwankung des Drehmoments einer Eigenfrequenz der Kupplung (125) entspricht; und Verändern des Dithersignals durch Verringern seiner Frequenz und/oder Erhöhen seiner Amplitude.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 und 2, wobei das Dithersignal in einen Bereich gelegt wird, in dem weder eine zum Dithersignal korrespondierende Schwankung, noch eine zur Eigenfrequenz der Kupplung korrespondierende Schwankung des über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments bestimmt werden kann.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Frequenz um einen vorbestimmten Anteil der aktuellen Frequenz und/oder die Amplitude um einen vorbestimmten Anteil der aktuellen Amplitude verändert wird.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Veränderung in Abhängigkeit einer Temperatur und/oder eines Arbeitspunkts bestimmt wird, der eine vorbestimmte Stellung des Stetigventils (140) angibt.
Verfahren (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schwankung auf der Basis einer Drehzahl einer Eingangs- oder Ausgangsseite (130, 135) der Kupplung (125) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schwankung auf der Basis der ersten Ableitung der Drehzahl bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der am Stetigventil (140) anliegende Steuerstrom abgetastet wird und die Schwankung des übermittelten Drehmoments auf der Basis einer Schwankung des Steuerstroms bestimmt wird.
Vorrichtung (110) zur Steuerung einer hydraulisch betätigten Kupplung (125), die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks (405, 430) eingerichtet ist, wobei die Vorrichtung (110) folgendes aufweist: eine Erfassungsvorrichtung (160, 165, 170), die dazu eingerichtet ist, eine Schwankung eines über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments zu erfassen; ein hydraulisches Stetigventil (140) zur Bereitstellung des Steuerdrucks (405, 430) für die Kupplung (125); und eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Steuerstrom zu bestimmten, der ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; das hydraulische Stetigventil mit dem Steuerstrom anzusteuern (235), zu bestimmen (265), dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Frequenz des Dithersignals entspricht; und das Dithersignal durch Erhöhen seiner Frequenz und/oder Verringern seiner Amplitude zu verändern.
Vorrichtung (110) zur Steuerung einer hydraulisch betätigten Kupplung (125), die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks (405, 430) eingerichtet ist, wobei die Vorrichtung (110) folgendes aufweist: eine Erfassungsvorrichtung (160, 165, 170), die dazu eingerichtet ist, eine Schwankung eines über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments zu erfassen; ein hydraulisches Stetigventil (140) zur Bereitstellung des Steuerdrucks (405, 430) für die Kupplung (125); und eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Steuerstrom zu bestimmten, der ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; das hydraulische Stetigventil mit dem Steuerstrom anzusteuern (235), zu bestimmen (260), dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Eigenfrequenz der Kupplung entspricht; und das Dithersignal durch Verringern seiner Frequenz und/oder Erhöhen seiner Amplitude zu verändern.
Vorrichtung (110) zur Steuerung einer hydraulisch betätigten Kupplung (125), die zur Übertragung von Drehmoment in Abhängigkeit eines hydraulischen Steuerdrucks (405, 430) eingerichtet ist, wobei die Vorrichtung (110) folgendes aufweist: eine Erfassungsvorrichtung (160, 165, 170), die dazu eingerichtet ist, eine Schwankung eines über die Kupplung (125) übertragenen Drehmoments zu erfassen; ein hydraulisches Stetigventil (140) zur Bereitstellung des Steuerdrucks für die Kupplung (125); und eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Steuerstrom zu bestimmten, der ein Steuersignal, sowie ein Dithersignal mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude umfasst; das hydraulische Stetigventil mit dem Steuerstrom anzusteuern (235), zu bestimmen (260), dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Frequenz des Dithersignals entspricht und das Dithersignal durch Erhöhen seiner Frequenz und/oder Verringern seiner Amplitude zu verändern; und/oder zu bestimmen (265), dass eine Frequenz der Schwankung des übertragenen Drehmoments einer Eigenfrequenz der Kupplung entspricht und das Dithersignal durch Verringern seiner Frequenz und/oder Erhöhen seiner Amplitude zu verändern.