DE102020101139A1

DE102020101139A1 - Modellprädiktive regelung des schlupfes einer drehmomentwandlerkupplung

Info

Publication number: DE102020101139A1
Application number: DE102020101139.3A
Authority: DE
Inventors: Jose C. Zavala Jurado; Gionata Cimini; Bryan P. Jagielo; Zhen Zhang; Yue-Yun Wang; Harinath Atmaram
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-08-13
Also published as: CN111547033A; CN111547033B; US20200256459A1; US10859159B2

Abstract

Ein Regelungssystem zum Regeln des Schlupfes einer Drehmomentwandlerkupplung beinhaltet ein Kupplungsanlagenmodell, das konfiguriert ist, um einen Wert eines Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, als Funktion der Eingaben des Kupplungsanlagenmodells, die den vorgegebenen Kupplungsdruck umfassen, und als Funktion des Drehmoments der drehmomentgenerierenden Vorrichtung vorherzusagen. Das Regelungssystem beinhaltet auch eine modellprädiktive Steuerung, die konfiguriert ist, um Signale zu empfangen, die die Bestimmung eines gewünschten Werts des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, und eines vorhergesagten Wertes des Parameters, der sich auf den Drehmomentwandler-Kupplungsschlupf bezieht, zu ermöglichen, um ein Signal zu empfangen, das das gemeldete Drehmoment der drehmomentgenerierenden Vorrichtung repräsentiert, um einen optimalen vorgegebenen Kupplungsdruckwert, der in einem optimalen Wert einer Zielfunktion resultieren wird, basierend auf dem Kupplungswerksmodell zu identifizieren, und um ein Steuersignal an einen Aktuator bereitzustellen, der wirksam ist, um den vorgegebenen Kupplungsdruck auf die Drehmomentwandlerkupplung zu steuern.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Regelung des Schlupfes in einer Drehmomentwandlerkupplung (Englisch: Torque Converter Clutch, TCC) und insbesondere auf die Regelung des TCC-Schlupfes mittels modellprädiktiver Regelung (Englisch: Model Predictive Control, MPC).
Drehmomentwandler werden üblicherweise verwendet, um das Antriebsmoment von einer drehmomentgenerierenden Vorrichtung auf ein Getriebe zu übertragen. Ein Drehmomentwandler kann eine Drehmomenterhöhung, eine stufenlose Übersetzungsänderung bei Beschleunigung und eine gute Drehschwingungsdämpfung bieten. Da ein Drehmomentwandler eine Flüssigkeitskupplung zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang verwendet, kommt es zu inhärenten Ineffizienzen durch Verluste in dem Fluid. Um eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu realisieren, verwenden die Automobilhersteller eine Überbrückungskupplung, die als Drehmomentwandlerkupplung oder TCC bekannt ist, um den Eingang zum Ausgang mechanisch zu sperren, um Verluste bei stationären Drehzahlbedingungen zu reduzieren. In niedrigeren Gängen und bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten kann das TCC nicht gesperrt werden, da ein gesperrter Antriebsstrang die Fahrbarkeit beeinträchtigen würde. Um ein Gleichgewicht zwischen Fahrzeugfahrbarkeit und Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erreichen, wurden Systeme entwickelt, die das TCC regeln, um eine kleine Drehzahldifferenz, auch Schlupf genannt, zwischen dem Ein- und Ausgang des Drehmomentwandlers zu ermöglichen.
Verbesserungen bei der TCC-Schlupfregelung sind erwünscht, um weitere Verbesserungen der Fahrbarkeit des Fahrzeugs und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu ermöglichen.
BESCHREIBUNG
Gemäß mehreren Aspekten ist ein Regelungssystem zum Regeln des Schlupfes einer Drehmomentwandlerkupplung in einem Antriebsstrang angegeben, der eine drehmomentgenerierende Vorrichtung und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung umfasst, wobei das Regelungssystem ein Kupplungsanlagenmodell beinhaltet, das konfiguriert ist, um einen Wert eines Parameters vorherzusagen, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung, als Funktion von Eingaben des Kupplungsanlagenmodells, die den vorgegebenen Kupplungsdruck umfassen, und als Funktion des Drehmoments von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung, bezieht. Das Regelungssystem beinhaltet auch eine modellprädiktive Steuerung, die konfiguriert ist, um Signale zu empfangen, die die Bestimmung eines gewünschten Werts des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, und eines vorhergesagten Wertes des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, ermöglichen. Die modellprädiktive Steuerung ist ferner konfiguriert, um ein Signal zu empfangen, das das gemeldete Drehmoment der drehmomentgenerierenden Vorrichtung darstellt, einen optimal vorgegebenen Kupplungsdruckwert zu identifizieren, der zu einem optimalen Wert einer Zielfunktion basierend auf dem Modell der Kupplungsanlage führen wird, und um ein Steuersignal an einen Aktuator bereitzustellen, das wirksam ist, um den vorgegebenen Kupplungsdruck an der Drehmomentwandlerkupplung zu regeln.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems beinhaltet die Zielfunktion eine Differenz zwischen dem gewünschten und dem vorhergesagten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, die Änderungsrate des Kupplungsdrucks, und eine Differenz zwischen einem gewünschten und einem vorhergesagten Wert des vorgegebenen Kupplungsdrucks.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems beinhaltet die Zielfunktion Einschränkungen für den vorgegebenen Kupplungsdruck, für die Änderungsrate des Kupplungsdrucks und für den Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht.
In einem zusätzlichen Aspekt des offenbarten Regelungssystems empfängt die modellprädiktive Steuerung Eingaben, die den gewünschten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, den vorhergesagten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, und das Drehmoment von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung umfassen.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems ist der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, das Kupplungsdrehmoment.
In einem zusätzlichen weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems wird das Kupplungsdrehmoment teilweise basierend auf einer Abschätzung des hydraulischen Drehmoments berechnet, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems basiert die Abschätzung des hydraulischen Drehmoments auf einer k-Faktor-Berechnung.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems ist der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, der Kupplungsschlupf.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems umfassen die Eingaben für das Kupplungsanlagenmodell ferner eine Abschätzung des hydraulischen Drehmoments, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Regelungssystems wird das hydraulische Drehmoment durch ein Polynom zweiter Ordnung für den Schlupf abgeschätzt.
Gemäß mehreren Aspekten ist ein Verfahren zum Regeln des Schlupfes einer Drehmomentwandlerkupplung in einem Antriebsstrang, der eine drehmomentgenerierende Vorrichtung und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung umfasst, angegeben, wobei das Verfahren das Vorhersagen, in einem Kupplungsanlagenmodell, eines Wertes eines Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, als Funktion von Eingaben des Kupplungsanlagenmodells, die den vorgegebenen Kupplungsdruck umfassen, und als Funktion des Drehmoments von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet ferner das Empfangen von Signalen, die das Bestimmen eines gewünschten Wertes des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, und eines vorhergesagten Wertes des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, ermöglichen, in einer modelprädiktiven Steuerung, das Empfangen eines Signals, das das gemeldete Drehmoment der drehmomentgenerierenden Vorrichtung darstellt, in der modellprädiktiven Steuerung, das Identifizieren eines optimalen vorgegebenen Kupplungsdruckwerts, der zu einem optimalen Wert einer Zielfunktion führen wird, basierend auf dem Modell der Kupplungsanlage in der modellprädiktiven Steuerung, und das Bereitstellen eines Steuersignals an einen Aktuator, der wirksam ist, um den vorgegebenen Kupplungsdruck auf die Drehmomentwandlerkupplung zu regeln.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens beinhaltet die Zielfunktion eine Differenz zwischen den gewünschten und vorhergesagten Werten des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, die Änderungsrate des Kupplungsdrucks und eine Differenz zwischen einem gewünschten und einem vorhergesagten Wert des vorgegebenen Kupplungsdrucks.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens beinhaltet die Zielfunktion Einschränkungen für den vorgegebenen Kupplungsdruck, für die Änderungsrate des Kupplungsdrucks und für den Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens empfängt die modellprädiktive Steuerung Eingaben, die den gewünschten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, den vorhergesagten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, und das Drehmoment von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung umfassen.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens ist der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, das Kupplungsdrehmoment.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens wird das Kupplungsdrehmoment teilweise basierend auf einer Abschätzung des hydraulischen Drehmoments berechnet, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
In einem weiteren Aspekt der offenbarten Methode basiert die Abschätzung des hydraulischen Drehmoments auf einer k-Faktor-Berechnung.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens ist der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, der Kupplungsschlupf.
In einem weiteren Aspekt des offenbarten Verfahrens umfassen die Eingaben für das Kupplungsanlagenmodell ferner eine Abschätzung des hydraulischen Drehmoments, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
Gemäß mehreren Aspekten beinhaltet ein System einen Drehmomentwandler, der eine Drehmomentwandlerkupplung, eine drehmomentgenerierende Vorrichtung, die dem Drehmomentwandler Drehmoment liefert, und einen Aktuator, der den Kupplungsdruck der Drehmomentwandlerkupplung regelt. Das System beinhaltet auch eine Steuerung mit einem Kupplungsanlagenmodell, das einen Wert eines Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, als Funktion der Eingaben des Kupplungsanlagenmodells, die den vorgegebenen Kupplungsdruck umfassen, und als Funktion des Drehmoments von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung voraussagt. Das System beinhaltet ferner eine modellprädiktive Steuerung, die Signale empfängt, die das Bestimmen eines gewünschten Werts des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, und eines vorhergesagten Wertes des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, ermöglichen, ein Signal empfängt, das das gemeldete Drehmoment der drehmomentgenerierenden Vorrichtung darstellt, einen optimalen vorgegebenen Kupplungsdruckwert identifiziert, der zu einem optimalen Wert einer Zielfunktion führen wird, basierend auf dem Kupplungsanlagenmodell, und ein Steuersignal an den Aktuator liefert, das wirksam ist, um den optimalen vorgegebenen Kupplungsdruckwert an die Drehmomentwandlerkupplung zu liefern.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin enthaltenen Beschreibung ersichtlich werden. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und die konkreten Beispiele nur zur Veranschaulichung beabsichtigt sind und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Figuren dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und sind nicht beabsichtigt, um den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.
Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:

1 ein Blockdiagramm ist, das exemplarische Antriebsstrangkomponenten eines Fahrzeugs zeigt;
2 ein schematisches Diagramm eines exemplarischen Drehmomentwandlers ist, wie er in dem exemplarischen Antriebsstrang von 1 enthalten sein kann;
3 Elemente eines exemplarischen Drehmomentwandlers abbildet, die Drehmomente und Trägheiten bezeichnen, die das dynamische Verhalten des Drehmomentwandlers beeinflussen;
4 ein Blockdiagramm ist, das eine exemplarische MPC-Steuerung schematisch darstellt;
5 ein Diagramm ist, das die Leistung eines Schlupfregelungssystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und ist nicht dazu beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung einzuschränken.
Nun unter Bezugnahme auf die Figuren, wobei die Darstellungen nur dem Zwecke des Veranschaulichens bestimmter exemplarischer Ausführungsformen dienen und nicht dem Zwecke dienen, diese zu begrenzen, ist 1 ein Blockdiagramm verschiedener Antriebsstrangkomponenten eines Fahrzeugs 10. Die Komponenten des Antriebsstrangs beinhalten einen Motor 12 und ein Getriebe 14. Es ist zu verstehen, dass die Bezugnahme auf „Motor 12“ in dieser Beschreibung der Bequemlichkeit halber ist und sich nicht auf einen Verbrennungsmotor beschränkt. Die Lehren der vorliegenden Offenbarung können auf jede drehmomentgenerierende Vorrichtung 12 angewendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, einen Benzinmotor, einen Dieselmotor und/oder einen Elektromotor. Eine Abtriebswelle 16 des Motors 12 ist mit dem Eingang (d.h. Laufrad oder Pumpe) eines Drehmomentwandlers 18 gekoppelt, und eine Eingangswelle 20 des Getriebes 14 ist mit dem Ausgang (d.h. der Turbine) des Drehmomentwandlers 18 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 18 überträgt Rotationsenergie vom Motor 12 unter Verwendung von Hydraulikflüssigkeit auf das Getriebe 14, so dass der Motor 12 bei Bedarf mechanisch vom Getriebe 14 abgekoppelt werden kann. Ein TCC 22, das zwischen einer vollständig eingerückten Position, einem Schlupfmodus, bei dem Schlupf auftritt, und einer vollständig ausgerückten Position umgeschaltet werden kann, wendet ein TCC-Drehmoment zum Regeln eines Drehmomentwandlerschlupfes im Drehmomentwandler 18 zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 14 an. Die Motorausgangsleistung 301 ist als Motordrehzahl ω_e und Motordrehmoment T_e abgebildet. Ebenso ist die Getriebeeingangsleistung 303 als Getriebeeingangsdrehzahl (die gleich der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers ω_t ist) und Getriebeeingangsdrehmoment T_I (das die Summe aus TCC-Kupplungsdrehmoment Tc und hydraulischem Drehmoment T_h, das durch die TCC-Turbine übertragen wird, ist) abgebildet. Der Schlupf im Drehmomentwandler 18 ist definiert als (ω_e - ω_t). Eine Abtriebswelle 28 des Getriebes 14 ist mit einem Antriebsstrang 30 des Fahrzeugs 10 gekoppelt, der die Motorleistung auf die Fahrzeugräder in einer Weise verteilt, die für Fachleute gut verständlich ist. Die Getriebeausgangsleistung 305 ist als die Ausgangsdrehzahl No und als das Ausgangsdrehmoment T_O dargestellt.
Das exemplarische Fahrzeug 10 beinhaltet auch eine Steuerung 36, der sowohl eine Motorsteuerung als auch eine Getriebesteuerung darstellen soll; es ist jedoch zu beachten, dass diese beiden Steuerfunktionen von einer einzigen Vorrichtung oder einer Vielzahl von kommunikativ verbundenen Vorrichtungen bedient werden können. Die Steuerung 36 empfängt ein Drosselklappenstellungssignal von einer Fahrzeugdrosselklappe 38 und gibt dem Motor 12 ein Signal, die erforderliche Motordrehzahl zur Verfügung zu stellen, und dem Getriebe 14 ein Signal, den erforderlichen Gang um den Drosselbedarf zu erfüllen zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich stellt die Steuerung 36 dem TCC 22 ein Signal auf Leitung 40 zur Verfügung, um einen Stelldruck P zu steuern, um den gewünschten Drehmomentwandlerschlupf zu erreichen. Gemäß einem exemplarischen Verfahren ist der gewünschte Drehmomentwandlerschlupf eine Funktion eines Gangzustands des Getriebes, eines Motordrehmoments und einer Turbinen- oder Eingangsdrehzahl. Die exemplarische Verwendung der Eingangsgeschwindigkeit wird in diesem Zusammenhang als indirektes Maß für die Ausgangsgeschwindigkeit oder die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet. Ein Sensor 42 misst das Ausgangsverhalten des Getriebes 14. In einer exemplarischen Ausführungsform misst der Sensor 42 die Drehzahl der Abtriebswelle 28 des Getriebes 14 und sendet ein Geschwindigkeitssignal an die Steuerung 36. Geeignete nicht einschränkende Beispiele für den Sensor 42 sind ein Encoder oder ein Drehzahlsensor.
Die Steuerung 36, wie vorstehend beschrieben, kann ein einzelnes Gerät oder eine Anzahl von Geräten sein. Regelungsmodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe meinen jede geeignete oder verschiedene Kombinationen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Englisch: Application Specific Integrated Circuit, ASIC), elektronischer Schaltung(en), Zentralprozessoreinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessoren)) und zugehöriger Speicher (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplatte usw.), die eine oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorische Logikschaltung(en), Ein-/Ausgabeschaltungen und Vorrichtungen, geeignete Signalverarbeitungs und Pufferschaltungen und andere geeignete Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Die Steuerung 36 verfügt über einen Satz von Regelalgorithmen, einschließlich residenter Software-Programmanweisungen und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während vorgegebener Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden beispielsweise von einer Zentralprozessoreinheit ausgeführt und sind betreibbar, um Eingaben von Sensorvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Zeitabständen während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Algorithmen als Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Nun unter Bezugnahme auf 2 ist ein exemplarischer Drehmomentwandler 18 dargestellt, der eine Flüssigkeitskupplung zwischen Motor 12 und Getriebe 14 zur Verfügung stellt. Der Drehmomentwandler 18 beinhaltet ein Gehäuse 50, das mit der Motorabtriebswelle 16, zum Beispiel der Motorkurbelwelle, über ein Schwungrad 52 drehbar befestigt ist. Ein Laufrad 54 ist mit dem Gehäuse 50 drehbar befestigt, und eine Turbine 56 ist mit einer Getriebeeingangswelle 20 drehbar befestigt. Ein Stator 60 ist ebenfalls vorgesehen und ist drehfest. Der Innenraum des Drehmomentwandlers 18 ist mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt. Die Drehung des Laufrads 54 induziert eine entsprechende Bewegung des viskosen Fluids, das von dem Stator 60 auf die Turbine 56 gerichtet wird, um die Drehung der Turbine 56 zu induzieren. Während die Kupplungsvorrichtung 18 als vereinfachter Drehmomentwandler bezeichnet wird, ist zu beachten, dass die Kupplungsvorrichtung 18 verschiedene andere Formen annehmen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Während sich die Motorabtriebswelle 16 mit Leerlaufdrehzahl dreht, wird das Laufrad 54 dazu veranlasst, sich zu drehen. Die Leerlaufdrehzahl ist jedoch normalerweise nicht ausreichend, um Bremskräfte zu überwinden, die die Turbine 56 am Drehen hindern. Wenn die Bremskräfte reduziert werden oder die Motordrehzahl steigt, treibt das Laufrad 54 das viskose Fluid in die Turbine 56 und die Turbine 56 wird dazu veranlasst, sich zu drehen. Dadurch wird das Antriebsmoment von der Motorabtriebswelle 16 durch das Getriebe 14 übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben. Bei Erreichen eines Punktes, an dem es keine oder nur eine geringe Drehzahldifferenz zwischen der Turbine 56 und dem Laufrad 54 gibt, kann das TCC 22 eingerastet werden, um einen Direktantrieb zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 14 bereitzustellen. Unter dieser Bedingung ist das Laufrad 54 mechanisch an die Turbine 56 gekoppelt, so dass die Drehzahl der Turbine 56 etwa gleich der Drehzahl der Motorabtriebswelle 16 ist.
Ein Schlupfmodus des TCC 22 ist ebenfalls vorgesehen. Der Schlupf wird als Differenz zwischen der Drehzahl der Motorabtriebswelle 16 und der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 20 bestimmt, wobei die Getriebeeingangswelle 20 verwendet wird, um die Leistung von der Kupplungsvorrichtung 18 auf das Getriebe 14 zu übertragen. Der Schlupfmodus tritt durch Ändern eines Kupplungsstelldrucks P, der dem TCC 22 von einer hydraulischen Steuerung zugeführt wird (nicht dargestellt) ein. Der Betrag des Stelldrucks P ist ungefähr bei einem Maximalwert, wenn sich das TCC 22 in der vollständig eingerückten Position befindet. Wenn der Stelldruck P verringert wird, geht die TCC 22 von der vollständig eingerückten Position in eine vollständig ausgerückte Position über.
Der Schlupf des Drehmomentwandlers kann durch die Anwendung des TCC-Drehmoments gesteuert werden. Das TCC beinhaltet Strukturen, die mechanisch, elektronisch oder fluidisch betrieben werden, um Laufrad und Turbine des Drehmomentwandlers steuerbar zu koppeln und einen zulässigen Schlupf dazwischen zu modulieren. Wenn das TCC vollständig freigegeben ist, regelt die fluidische Wechselwirkung zwischen dem Laufrad und der Turbinensteuerung den Schlupf. Das durch den Drehmomentwandler übertragene Drehmoment ist das Drehmoment des Drehmomentwandlers oder das Turbinendrehmoment, das in der fluidischen Wechselwirkung zwischen dem Laufrad und der Turbine übertragen wird. Das TCC-Drehmoment ist im Wesentlichen gleich Null, wenn das TCC vollständig freigegeben ist. Wenn das TCC vollständig verriegelt ist, ist kein Schlupf zwischen Laufrad und Turbine möglich, und das TCC-Drehmoment entspricht dem Drehmoment, das durch den Drehmomentwandler übertragen wird. Wenn sich das TCC im Schlupfmodus befindet, beinhaltet das durch den Drehmomentwandler übertragene Drehmoment einen Teil des Drehmoments als TCC-Drehmoment, und der Rest des durch den Drehmomentwandler übertragenen Drehmoments ist das Turbinendrehmoment. In einem exemplarischen Regelverfahren steuert der Druck des Hydraulikfluids auf das TCC die innerhalb des TCC angewandten Kräfte und das resultierende TCC-Drehmoment, so dass sich der Schlupf des Drehmomentwandlers einem gewünschten Schlupfwert oder einem Referenzschlupf nähert. Durch Reduzieren des Drucks der Hydraulikflüssigkeit auf die Drehmomentwandlerkupplung wird sich der Schlupf des Drehmomentwandlers für einen gegebenen Betriebszustand erhöhen. Ebenso wird sich durch Erhöhen des Drucks der Hydraulikflüssigkeit auf die Drehmomentwandlerkupplung der Schlupf des Drehmomentwandlers für einen gegebenen Betriebszustand verringern.
Der Schlupf des Drehmomentwandlers beeinflusst den Betrieb und die Fahrbarkeit des Fahrzeugs. Zu viel Schlupf im stationären Zustand reduziert die Kraftstoffeffizienz; zu wenig Schlupf im stationären Zustand führt zu einer verminderten Fahrbarkeit. Zu viel oder zu wenig Schlupf in stationären Bedingungen kann zu einem unkontrollierbaren Schlupfzustand führen, was in einem Leistungsverlust am Ausgang oder in einer blockierten Kupplung, oder einem Kupplungs-„Crash“-Zustand, resultiert. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „TCC-Crash“ auf einen Schlupf unter einem als (Zielschlupf minus ein Offset-Wert) berechneten Wert.
Ein gewünschter Schlupf in einem Übergang kann jedoch möglicherweise nicht einem gewünschten Schlupf im stationären Zustand entsprechen. So kann beispielsweise während einer angeordneten Beschleunigung der Schlupf auf ein kontrolliertes Niveau erhöht werden, um dem Motor zu ermöglichen, schnell zu beschleunigen, und anschließend reduziert werden, um das Ausgangsdrehmoment durch das Getriebe schnell zu erhöhen. Das Einstellen eines solchen gewünschten Schlupfwertes für die TCC-Steuerung kann als Auswahl eines Referenzschlupfes beschrieben werden.
Gleichungen, die das dynamische Verhalten eines Drehmomentwandlers beschreiben, können mit Bezug auf 3 entwickelt werden. Die Motorabtriebswelle 16 dreht sich mit einer Winkelgeschwindigkeit ω_e. Das Drehmoment T_e ist das Motordrehmoment, das an der Motorabtriebswelle 16 zugeführt wird. Das Trägheitsmoment Je stellt das Rotationsträgheitsmoment der Motorkurbelwelle dar, und das Trägheitsmoment Jtc stellt das Rotationsträgheitsmoment der Pumpenseite des Drehmomentwandlers dar. Das kombinierte Trägheitsmoment Jt an der Abtriebswelle 16 ist die Summe des Trägheitsmoments Je der Motorkurbelwelle und des Trägheitsmoments Jtc des Drehmomentwandlers. Das auf die Getriebeeingangswelle 20 übertragene Drehmoment ist die Summe aus dem von der Kupplung 22 übertragenen Kupplungsdrehmoment T_c und dem hydraulischen Drehmoment T_h, das hydraulisch vom Laufrad 54 auf die Turbine 56 übertragen wird.
In der modelprädiktiven Regelung wird ein diskretes Zustandsraummodell üblicherweise ausgedrückt als: $x_{k + 1} = A x_{k} + B u_{k}$
$y_{k} = C x_{k} + D u_{k}$
wobei x eine Zustandsmatrix des Modells repräsentiert, y eine Ausgabematrix des Modells repräsentiert, u eine Eingabematrix des Modells repräsentiert und A, B, C und D Koeffizientenmatrizen sind.
Unter Bezugnahme auf 4 beinhaltet eine exemplarische Steuerung 100 einer modelprädiktiven Regelung (MPC) ein Anlagenmodell 102, eine Steuerlogik 104 und einen Beobachter 110. Die Steuerlogik 104 stellt dem tatsächlichen TCC 22 ein vorgegebenes Steuerausgangssignal 106 zur Verfügung. Ein Signal 108, das einen tatsächlichen Betriebszustand des TCC 22 darstellt, wird einem Beobachter 110 zugeführt. Der Beobachter 110 stellt der Steuerlogik 104 Informationen 112 zur Verfügung, die aus dem Signal 108 abgeleitet sind. Weiterhin mit Bezugnahme auf 4 wird der Steuerung 104 ein Eingangssignal 114 zugeführt, das einen gewünschten Arbeitspunkt für das TCC darstellt. Die Steuerung 104 akzeptiert zusätzliche Steuereingangssignale 116, und das Anlagenmodell 102 akzeptiert zusätzliche Anlageneingangssignale 118. Die MPC-Steuerung 100 stellt dem Anlagenmodell 102 ein vorgeschlagenes Steuersignal 120 zur Verfügung. Das Anlagenmodell 102 liefert eine vorhergesagte Anlagenantwort 122 basierend auf dem vorgeschlagenen Steuersignal 120 und dem/den Anlageneingangssignal(en) 118. Eine Kostenfunktion wird basierend auf dem gewünschten Arbeitspunkt 114, zusätzlichen Steuereingangssignalen 116, der vorhergesagten Anlagenantwort 122 und dem vorgeschlagenen Steuersignal 120 bewertet. Dieser Prozess wird iteriert, um das optimale vorgeschlagene Steuersignal 120 zu finden, das den Wert der Kostenfunktion minimiert. Die Steuerung 104 stellt dann das optimierte Steuersignal als vorgegebenes Steuerausgangssignal 106 dem aktuellen TCC zur Verfügung. Wenn die TCC auf das neue befohlene Steuersignal 106 reagiert, ändert sich der Zustand des Systems, und die Steuerung 104 wiederholt den Optimierungsprozess basierend auf dem neuen Systemzustand. Verschiedene Ausführungsformen, wie sie im Folgenden beschrieben werden, können mit der exemplarischen Steuerung 100 implementiert sein, wie in 4 dargestellt.
In einer ersten exemplarischen Ausführungsform ist das Anlagenmodell 102 ein lineares Modell eines TCC. In dieser Ausführungsform ist das vorgeschlagene Steuersignal 120 ein vorgeschlagener Druckbefehl für das TCC-Modell 102, und die vorhergesagte Anlagenantwort 122 ist ein vorhergesagtes Schlupfniveau. Die zusätzliche Anlagenmodelleingabe 118 ist ein gemeldetes Motordrehmomentsignal, wie es von einem Motorsteuergerät (Englisch: Engine Control Module, ECM) gemeldet wird. Der gewünschte Arbeitspunkt 114 stellt ein gewünschtes TCC-Schlupfniveau dar. Das zusätzliche Steuereingangssignal 116 repräsentiert das Motordrehmoment. Das vorgegebene Steuerausgangssignal 106 ist ein Druckbefehlssignal an den tatsächlichen TCC 22. Der tatsächliche Schlupf im TCC 22 wird beobachtet und als Signal 112 an die Steuerung 104 weitergeleitet.
Für diese erste exemplarische Ausführungsform können die Ein- und Ausgangsausdrücke im diskreten Zustandsraummodell wie folgt dargestellt sein: $u = [\begin{matrix} P_{T c c} \\ T_{e} \end{matrix}]$
$y = s$
wobei P_Tcc den Stelldruck der TCC-Kupplung repräsentiert, T_e das Motordrehmoment repräsentiert und s den Schlupf der TCC-Kupplung repräsentiert.
Für diese erste exemplarische Ausführungsform kann eine exemplarische Kostenfunktion Schlupffehler, Änderungsrate des TCC-Eingangsdrucks und Fehlerintegrale des TCC-Eingangsreferenzdrucks beinhalten. Die Kostenfunktion kann ausgedrückt sein als: $m i n \sum_{k = 0}^{N - 1} {‖ W^{s l i p} (s_{k + 1} - s_{r e f, k + 1}) ‖}^{2} + {‖ W^{Δ P t c c} (Δ P_{t c c, k}) ‖}^{2} + {‖ W^{P t c c R e f} (P_{t c c, k} - P_{t c c - r e f, k}) ‖}^{2}$
wobei: $Δ P_{t c c, k} ≜ P_{t c c, k} - P_{t c c, k - 1}$
mit den folgenden Einschränkungen: $\begin{matrix} P_{t c c, m i n, k} \leq P_{t c c, k} \leq P_{t c c, m a x, k} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} s_{m i n, k + 1} \leq s_{k + 1} \leq s_{m a x, k + 1} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} Δ P_{t c c - m i n, k} \leq Δ P_{t c c, k} \leq Δ P_{t c c - m a x, k} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
Gewichtungsfaktoren für die Kostenfunktion für die erste exemplarische Ausführungsform sind unter anderem W^slip, einen Gewichtungsfaktor für den Schlupffehler; W^ΔPtcc, einen Gewichtungsfaktor für die Änderungsrate des Eingangsdrucks; und W^PtccRef, einen Gewichtungsfaktor für den Fehler des Eingangsreferenzdrucks. Relative Beträge der einzelnen Gewichtungsfaktoren einer Kostenfunktion können angepasst werden, um unterschiedliche Leistungskriterien zu bevorzugen. Beispiele für TCC-Leistungskriterien beinhalten Schlupffehler (durchschnittlicher Absolutwert, Mittelwert, Standardabweichung, Maximum), Unter- oder Überschreitung von Schlupffehlern, Kupplungsenergie und Vermeidung von TCC „Crashs“, sind aber nicht auf diese beschränkt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „TCC-Crash“ auf einen Schlupf unter einem als (Zielschlupf minus ein Offsetwert) berechneten Wert.
5 präsentiert einen Vergleich der Schlupfregelungsergebnisse zwischen einem Basislinien-PID (Englisch: proportional - integral - derivativ) Schlupfregelungssystem und einem MPC-Schlupfregelungssystem gemäß der ersten hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform. Die Grafik in 5 stellt die Antwort beider Regelungssysteme auf ein 15%iges Drosselklappenkippmanöver dar. Mit Bezug auf 5 ist die Grafik 150 ein Diagramm mit einer Zeit in Sekunden auf der x-Achse und einer Schlupfdrehzahl in rpm auf der y-Achse. In der Grafik 150 stellt die Kurve 156 einen Ziel-TCC-Schlupfwert dar, wie er als Eingabe 114 in 4 für die erste exemplarische Ausführungsform zur Verfügung gestellt würde. Kurve 154 stellt einen tatsächlichen TCC-Schlupfwert dar, wie er als Signal 112 in 4 für die erste exemplarische Ausführungsform zur Verfügung gestellt würde. Die Leistung eines Basislinien-PID-Schlupfregelungssystems, das dem gleichen 15%igen Drosselklappenkippmanöver unterzogen wird, ist als Kurve 152 in 5 dargestellt. Wie in dem Diagramm 150 zu sehen ist, ist die Leistung des MPC-Systems gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform im Vergleich zur Leistung des Basissystems günstig, wobei der Spitzenschlupffehler um etwa 50% reduziert wurde. Weiterhin mit Bezugnahme auf 5 ist dem Diagramm 160 ein Diagramm mit der Zeit in Sekunden auf der x-Achse und dem Druck in kPa auf der y-Achse. In Diagramm 160 stellt die Kurve 162 den vorgegebenen TCC-Druck dar, wie er dem TCC 22 als Eingabe 106 in 4 zur Verfügung gestellt würde, was in dem in Kurve 154 in Diagramm 150 dargestellten Schlupf resultierte. Die Kurve 164 stellt den vorgegebenen TCC-Druck im Basislinien-PID-System dar, der in dem in Kurve 152 in Diagramm 150 dargestellten Schlupf resultierte. Wie aus den Ergebnissen in Diagramm 160 ersichtlich ist, hatte das MPC-Schlupfregelungssystem gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform einen niedrigeren TCC-Spitzendruck und eine geringere Änderungsrate des TCC-Drucks als das Basislinien-PID-System.
In einer zweiten exemplarischen Ausführungsform, wiederum unter Bezugnahme auf 4, ist das Anlagenmodell 102 ein Modell eines TCC 22. In dieser Ausführungsform ist das vorgeschlagene Steuersignal 120 ein vorgeschlagener Druckbefehl für das TCC-Modell 102, und die vorhergesagte Anlagenantwort 122 ist ein vorhergesagtes Kupplungsdrehmoment. Die zusätzliche Anlagenmodelleingabe118 ist ein gemeldetes Motordrehmomentsignal, wie es von einem Motorsteuergerät (Englisch: Engine Control Module, ECM) gemeldet wird. Der gewünschte Arbeitspunkt 114 stellt ein gewünschtes Niveau des TCC-Kupplungsdrehmoment dar. Das zusätzliche Steuereingangssignal 116 repräsentiert das Motordrehmoment. Das vorgegebene Steuerausgangssignal 106 ist ein vorgegebenes Drucksignal an den tatsächlichen TCC 22. Das abgeschätzte TCC-Kupplungsdrehmoment in dem TCC 22 wird basierend auf dem Motordrehmoment und dem beobachteten TCC-Schlupf berechnet und als Signal 112 an die Steuerung 104 bereitgestellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 wird die Winkelbeschleunigung der Motorabtriebswelle 16 gegeben durch: ${\dot{ω}}_{e} = \frac{1}{J_{T}} (T_{e} - T_{h} - T_{c})$
Unter Verwendung eines k-Faktor-Drehmomentwandlermodells: $T_{h} = \frac{ω_{e}^{2}}{k_{f}^{2}}$
Der Schlupf ist definiert als: s = ω_e - ω_t und der Schlupffehler ist definiert als: s_e = s - s_d wobei s_d der gewünschte Schlupf ist.
Die zeitliche Änderungsrate des Schlupffehlers ist gegeben durch: ${\dot{s}}_{e} = {\dot{ω}}_{e} - {\dot{ω}}_{t} - {\dot{s}}_{d} = \frac{1}{J_{T}} (T_{e} - \frac{ω_{e}^{2}}{k_{f}^{2}} - T_{c}) - {\dot{ω}}_{t} - {\dot{s}}_{d}$
Aufgelöst nach T_c: $T_{c} = T_{e} - \frac{ω_{e}^{2}}{k_{f}^{2}} + J_{T} (- {\dot{s}}_{e} - {\dot{ω}}_{t} - {\dot{s}}_{d})$
In einem Aspekt dieser zweiten Ausführungsform bezieht ein Kupplungsanlagenmodell das Kupplungsdrehmoment T_c auf das Motordrehmoment T_e und auf einen vorgegebenen Drehmomentstelldruck P_Tcc. In der folgenden Diskussion wird der Variablenname CltTrq zur Darstellung des Kupplungsdrehmoments T_c verwendet, um die Notation durch Reduzieren der Anzahl von Indexstufen zu vereinfachen.
Für diese zweite exemplarische Ausführungsform können die Ein- und Ausgangsausdrücke im diskreten Zustandsraummodell wie folgt repräsentiert werden: $u = [P_{T c c}]$
$y = C l t T r q$
wobei P_Tcc den Stelldruck der TCC-Kupplung und CltTrq das Drehmoment der TCC-Kupplung repräsentieren.
Für diese zweite exemplarische Ausführungsform kann eine exemplarische Kostenfunktion den Fehler des Kupplungsdrehmoments, die Änderungsrate des TCC-Eingangsdrucks und die Fehlerintegrale des TCC-Eingangsreferenzdrucks beinhalten. Die Kostenfunktion kann ausgedrückt sein als: $\begin{matrix} m i n \sum_{k = 0}^{N - 1} {‖ W^{C l t T r q} (C l t T r q_{k + 1} - C l t T r q_{r e f, k + 1}) ‖}^{2} + {‖ W^{Δ P t c c} (Δ P_{t c c, k}) ‖}^{2} \\ + {‖ W^{P t c c R e f} (P_{t c c, k} - P_{t c c - r e f, k}) ‖}^{2} \end{matrix}$
wobei: $Δ P_{t c c, k} ≜ P_{t c c, k} - P_{t c c, k - 1}$
mit den folgenden Einschränkungen: $\begin{matrix} P_{t c c, m i n, k} \leq P_{t c c, k} \leq P_{t c c, m a x, k} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} C l t T r q_{m i n, k + 1} \leq C l t T r q_{k + 1} \leq C l t T r q_{m a x, k 1} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} Δ P_{t c c - m i n, k} \leq Δ P_{t c c, k} \leq Δ P_{t c c - m a x, k} & k = 0,1, \dots, N - 1 \end{matrix}$
Die Gewichtungsfaktoren für die Kostenfunktion der zweiten exemplarischen Ausführungsform beinhalten W^CltTrq , einen Gewichtungsfaktor für den Fehler des Kupplungsdrehmoments; W^ΔPtcc, einen Gewichtungsfaktor für die Änderungsrate des Eingangsdrucks; und W^PtccRef, einen Gewichtungsfaktor für den Fehler des Eingangsreferenzdrucks. Relative Beträge der einzelnen Gewichtungsfaktoren einer Kostenfunktion können angepasst werden, um unterschiedliche Leistungskriterien zu bevorzugen. Beispiele für TCC-Leistungskriterien beinhalten Schlupffehler (durchschnittlicher Absolutwert, Mittelwert, Standardabweichung, Maximum), Unter- oder Überschreitung von Schlupffehlern, Kupplungsenergie und Vermeidung von TCC „Crashs“. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „TCC-Crash“ auf einen Schlupf unter einem als (Zielschlupf minus ein Offsetwert) berechneten Wert.
In einer dritten exemplarischen Ausführungsform, wiederum unter Bezugnahme auf 4, ist das Anlagenmodell 102 ein nichtlineares Modell eines TCC, das durch ein lineares System mit nichtlinearen Störungen einschließlich des Motordrehmoments, des nichtlinearen Teils des hydraulischen Drehmoments und Wellendrehschwingungen beschrieben wird. In einem Aspekt dieser dritten Ausführungsform wird das hydraulische Drehmoment im interessierenden Betriebsbereich durch ein Polynom zweiter Ordnung für den Schlupf approximiert; d.h. T_h ≈ a(Schlupf) + b(Schlupf )². In dieser Ausführungsform ist das vorgeschlagene Steuersignal 120 ein vorgeschlagener Druckbefehl für das TCC-Modell 102, und die vorhergesagte Anlagenantwort 122 ist ein vorhergesagtes Schlupfniveau. Die zusätzlichen Anlagenmodelleingaben 118 beinhalten ein gemeldetes Motordrehmomentsignal, wie es von einem Motorsteuergerät (Englisch: Engine Control Module, ECM) gemeldet wird. Die zusätzlichen Anlagenmodelleingaben 118 beinhalten auch ein hydraulisches Drehmomentsignal. Der gewünschte Arbeitspunkt 114 repräsentiert ein gewünschtes TCC-Schlupfniveau. Das zusätzliche Steuereingangssignal 116 repräsentiert das Motordrehmoment. Das vorgegebene Steuerausgangssignal 106 ist ein vorgegebenes Drucksignal an den tatsächlichen TCC 22. Der tatsächliche Schlupf im TCC 22 wird beobachtet und die Steuerung 104 als Signal 112 zur Verfügung gestellt.
Für diese dritte exemplarische Ausführungsform können die Ein- und Ausgangsausdrücke im diskreten Zustandsraummodell wie folgt dargestellt sein: $u = [\begin{matrix} P_{T c c} \\ T_{e} \\ T_{h} \end{matrix}]$
$y = s$
wobei P_Tcc den Aktivierungsdruck der TCC-Kupplung, T_e das Motordrehmoment, T_h das vom Drehmomentwandler übertragene hydraulische Drehmoment und s den TCC-Kupplungsschlupf repräsentieren.
Für diese dritte exemplarische Ausführungsform kann eine exemplarische Kostenfunktion Schlupffehler, Änderungsrate des TCC-Eingangsdrucks und Fehlerintegrale des TCC-Eingangsreferenzdrucks beinhalten. Die Kostenfunktion kann ausgedrückt sein als: $m i n \sum_{k = 0}^{N - 1} {‖ W^{s l i p} (s_{k + 1} - s_{r e f, k + 1}) ‖}^{2} + {‖ W^{Δ P t c c} (Δ P_{t c c, k}) ‖}^{2} + {‖ W^{P t c c R e f} (P_{t c c, k} - P_{t c c - r e f, k}) ‖}^{2}$
wobei: $Δ P_{t c c, k} ≜ P_{t c c, k} - P_{t c c, k - 1}$
mit den folgenden Einschränkungen: $\begin{matrix} P_{t c c, m i n, k} \leq P_{t c c, k} \leq P_{t c c, m a x, k} & k = 0,1 \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} s_{m i n, k + 1} \leq s_{k + 1} \leq s_{m a x, k + 1} & k = 0,1 \dots, N - 1 \end{matrix}$
$\begin{matrix} Δ P_{t c c - m i n, k} \leq Δ P_{t c c, k} \leq Δ P_{t c c - m a x, k} & k = 0,1 \dots, N - 1 \end{matrix}$
Gewichtungsfaktoren für die Kostenfunktion für die erste exemplarische Ausführungsform beinhalten W^slip, einen Gewichtungsfaktor für den Schlupffehler; W^ΔPtcc, einen Gewichtungsfaktor für die Änderungsrate des Eingangsdrucks; und W^PtccRef, einen Gewichtungsfaktor für den Fehler des Eingangsreferenzdrucks. Relative Beträge der einzelnen Gewichtungsfaktoren einer Kostenfunktion können angepasst werden, um unterschiedliche Leistungskriterien zu bevorzugen. Beispiele für TCC-Leistungskriterien beinhalten Schlupffehler (durchschnittlicher Absolutwert, Mittelwert, Standardabweichung, Maximum), Unter- oder Überschreitung von Schlupffehlern, Kupplungsenergie und Vermeidung von TCC „Crashs“, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Ein Regelungssystem der vorliegenden Offenbarung bietet mehrere Vorteile. Diese beinhalten das Verbessern der Leistung der Schlupfregelung in Betriebspunkten, die schwer zu regeln sind unter Verwendung von Rückführungs- und/oder Vorsteuerungssystemen. Darüber hinaus verschlankt und reduziert ein Regelungssystem der vorliegenden Offenbarung den Kalibrieraufwand und bietet einen systematischen Ansatz zur Kalibrierung. Ein Regelungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt verschiedene objektive Messungen, wie z.B. den Schlupffehler, die Änderungsrate des Eingangsdrucks usw., und ermöglicht es, diese Messungen zu gewichten, um basierend auf dem Fahrzeugtyp ein gewünschtes Fahrgefühl zu vermitteln. Ein Regelungssystem der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, auf vorhergesagte Störungen zu reagieren.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich exemplarischer Natur und Abweichungen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sind beabsichtigt, im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu liegen. Solche Abweichungen sind nicht als Abweichung von Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims

Ein Regelungssystem zum Steuern des Schlupfes einer Drehmomentwandlerkupplung in einem Antriebsstrang, der eine drehmomentgenerierende Vorrichtung und einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung umfasst, wobei das Regelungssystem umfasst: ein Kupplungsanlagenmodell, das konfiguriert ist, um einen Wert eines Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, als Funktion der Eingaben des Kupplungsanlagenmodells, die den vorgegebenen Kupplungsdruck umfassen, und als Funktion des Drehmoments von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung vorherzusagen; und eine modellprädiktive Steuerung, die konfiguriert ist, um: Signale zu empfangen, die das Bestimmen eines gewünschten Werts des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, und eines vorhergesagten Wertes des Parameters, der sich auf den Schlupf der Drehmomentwandlerkupplung bezieht, ermöglichen; ein Signal zu empfangen, das das gemeldete Drehmoment der drehmomentgenerierenden Vorrichtung repräsentiert; einen optimalen vorgegebenen Kupplungsdruckwert zu identifizieren, der in einem optimalen Wert einer Zielfunktion resultieren wird, basierend auf dem Kupplungsanlagenmodells; und um ein Steuersignal an einen Aktuator bereitzustellen, der wirksam ist, um den vorgegebenen Kupplungsdruck an der Drehmomentwandlerkupplung zu steuern.
Das Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei die Zielfunktion eine Differenz zwischen den gewünschten und vorhergesagten Werten des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, eine Änderungsrate des Kupplungsdrucks und eine Differenz zwischen einem gewünschten und einem vorhergesagten Wert des vorgegebenen Kupplungsdrucks beinhaltet.
Das Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei die Zielfunktion Einschränkungen für den vorgegebenen Kupplungsdruck, für die Änderungsrate des Kupplungsdrucks und für den Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, beinhaltet.
Das Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei die modellprädiktive Steuerung Eingaben empfängt, die den gewünschten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, den vorhergesagten Wert des Parameters, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, und das Drehmoment von der drehmomentgenerierenden Vorrichtung umfassen.
Das Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, das Kupplungsdrehmoment ist.
Das Regelungssystem nach Anspruch 5, wobei das Kupplungsdrehmoment teilweise basierend auf einer Abschätzung eines hydraulischen Drehmoments berechnet wird, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
Das Regelungssystem nach Anspruch 6, wobei die Abschätzung des hydraulischen Drehmoments auf einer k-Faktor-Berechnung basiert.
Das Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei der Parameter, der sich auf den Kupplungsschlupf bezieht, der Kupplungsschlupf ist.
Das Regelungssystem nach Anspruch 8, wobei die Eingaben des Kupplungsanlagenmodells ferner eine Abschätzung des hydraulischen Drehmoments umfassen, das von einem Laufrad auf eine Turbine im Drehmomentwandler übertragen wird.
Das Regelungssystem nach Anspruch 9, wobei das hydraulische Drehmoment durch ein Polynom zweiter Ordnung für den Schlupf abgeschätzt wird.