DE102020212570A1 - Power-regulated motor with power-shift multi-step gearbox - Google Patents

Power-regulated motor with power-shift multi-step gearbox Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung mit einem Regelreis, dessen Regelstrecke ein Motor bildet, und in den eine Ausgangsleistung des Motors als Regelgröße zurückgeführt wird. Die Regelungsanordnung umfasst ein ein lastschaltbares Stufengetriebe, über das der Motor seine Ausgangsleistung abgibt.The invention relates to a control arrangement with a control circuit, the controlled system of which forms a motor and into which an output power of the motor is fed back as a controlled variable. The control arrangement includes a power-shiftable multi-step transmission, via which the engine delivers its output power.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 3, eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5 und ein Computerprogramm nach Anspruch 6.The invention relates to a control arrangement according to the preamble of claim 1, a method according to the preamble of claim 3, a data processing device according to claim 5 and a computer program according to claim 6.

Drehzahlgeregelte und drehmomentgeregelte Motoren führen in Kombination mit einem lastschaltbaren Stufengetriebe zu einer Reihe von nachteiligen Effekten. Dies wird in untenstehender Beschreibung zu den 1 und 2 näher erläutert.Speed-controlled and torque-controlled motors, in combination with a power-shift multi-step transmission, lead to a number of disadvantageous effects. This becomes the description below 1 and 2 explained in more detail.

Die Druckschrift EP 0 556 942 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einem Hybridgetriebe. Der Fahrer gibt über das Fahrpedal eine Antriebsleistung vor. Anhand einer Kennlinie wird eine bestimmte Drehzahl/Drehmoment-Kombination am Verbrennungsmotor eingestellt. Die Fahrpedalstellung wird nicht unmittelbar auf die Einstellung eines Stellgliedes der Kraftstoffzuführung übertragen. Der auf dieses Stellglied übertragene Einstellwert setzt sich stattdessen additiv zusammen aus einem der Fahrpedalstellung entsprechenden Sollwert für die Soll-Leistung des Verbrennungsmotors und einem veränderlichen Regleranteil, der von einem Regler aufgeschaltet wird. Das Fahrzeug weist ein stufenloses CVT-Getriebe auf.The pamphlet EP 0 556 942 A1 discloses a vehicle with a hybrid transmission. The driver specifies a drive power via the accelerator pedal. A specific speed/torque combination is set on the combustion engine using a characteristic curve. The accelerator pedal position is not directly transmitted to the setting of a fuel delivery actuator. Instead, the setting value transmitted to this actuator is made up of a setpoint value for the setpoint output of the internal combustion engine that corresponds to the position of the accelerator pedal and a variable controller component that is activated by a controller. The vehicle has a continuously variable CVT transmission.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Beschleunigungsvorgang eines Fahrzeugs mit einem lastschaltbaren Stufengetriebe zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Regelungsanordnung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 3, eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5 und ein Computerprogramm nach Anspruch 6. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel.The object of the invention is to improve the acceleration process of a vehicle with a power-shiftable multi-step transmission. This object is achieved by a control arrangement according to claim 1, a method according to claim 3, a data processing device according to claim 5 and a computer program according to claim 6. Preferred developments are contained in the dependent claims and result from the following description and the 3 illustrated embodiment.

Die Regelungsanordnung umfasst einen Regelkreis. Dessen Regelstrecke wird durch einen Motor gebildet. Insbesondere kann es sich um den Motor eines Fahrzeugs handeln. Der Motor ist etwa als Verbrennungsmotor oder als Elektromotor ausgeführt.The control arrangement includes a control circuit. Its controlled system is formed by a motor. In particular, it can be the engine of a vehicle. The motor is designed as an internal combustion engine or as an electric motor.

Der Regelkreis weist ein Stellglied auf, das auf den Motor und dessen Ausgangsleistung einwirkt. Handelt es sich bei dem Motor um einen Benzinmotor, dient eine Drosselklappe als Stellglied. Bei einem Dieselmotor fungieren dessen Einspritzdüsen als Stellglied.The control circuit has an actuator that acts on the engine and its output power. If the engine is a gasoline engine, a throttle valve serves as an actuator. In a diesel engine, its injectors act as an actuator.

Eine Ausgangsleistung des Motors, das heißt eine an einer Ausgangswelle des Motors anliegende Leistung wird als Regelgröße in den Regelkreis zurückgeführt. Der Motor wird über das Stellglied so geregelt, dass seine Ausgangsleistung einer als Führungsgröße vorgegebenen Leistung nachgeführt wird.An output power of the motor, ie a power applied to an output shaft of the motor, is fed back into the control loop as a controlled variable. The motor is controlled via the actuator in such a way that its output power is tracked to a power specified as a reference variable.

Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung ein lastschaltbares Stufengetriebe. Dieses zeichnet sich durch mehrere fixe Übersetzungsstufen aus, zwischen denen unter Last umgeschaltet werden kann. Dies bedeutet, dass die jeweilige Übersetzungsstufe des Stufengetriebes geändert werden kann, während dessen Eingangswelle und Ausgangswelle mit einem Drehmoment beaufschlagt sind.According to the invention, the arrangement includes a power-shiftable step transmission. This is characterized by several fixed gear ratios, between which it is possible to switch under load. This means that the respective translation stage of the multi-stage transmission can be changed while its input shaft and output shaft are subjected to a torque.

Der Motor gibt seine Ausgangsleistung über das Stufengetriebe ab. Dies bedeutet, dass die Ausgangswelle des Motors triebwirksam, vorzugsweise drehfest mit der Eingangswelle des Stufengetriebes verbunden ist.The engine delivers its output power via the multi-stage gearbox. This means that the output shaft of the motor is connected to the input shaft of the stepped transmission in a drive-effective manner, preferably in a torque-proof manner.

Die Ausgangswelle des Stufengetriebes ist bevorzugt triebwirksam mit den Rädern einer oder mehrerer Achsen eines Fahrzeugs verbunden.The output shaft of the stepped transmission is preferably connected to the wheels of one or more axles of a vehicle in a drivingly effective manner.

Bei einem Schaltvorgang, das heißt einer Änderung der Übersetzungsstufe des Stufengetriebes, ändert sich die Drehzahl des Motors. Da dessen Ausgangsleistung als Regelgröße zurückgeführt wird, wird das Stellglied so angesteuert, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend einer Regeldifferenz, das heißt einer Differenz zwischen der Führungsgröße und der Regelgröße, angepasst wird. Es resultiert eine gleichbleibende, ruckfreie Beschleunigung.The speed of the engine changes during a shifting process, i.e. a change in the gear ratio of the multi-step gearbox. Since its output power is fed back as a controlled variable, the actuator is controlled in such a way that an output torque of the motor is adjusted according to a control difference, ie a difference between the reference variable and the controlled variable. The result is constant, jerk-free acceleration.

Eine gleichbleibende, ruckfreie Beschleunigung korrespondiert in der Regel mit einem Fahrerwunsch, den der Fahrer über ein Bedienelement, gewöhnlich ein Fahrpedal, eingibt. Das Bedienelement ist Teil einer bevorzugten Weiterbildung. Über das Bedienelement wird die Führungsgröße des Regelkreises vorgegeben. Die Führungsgröße ist eindeutig, vorzugsweise eineindeutig von einer Stellung des Bedienelements abhängig.A constant, jolt-free acceleration generally corresponds to a driver's request, which the driver inputs via a control element, usually an accelerator pedal. The control element is part of a preferred development. The reference variable of the control loop is specified via the operating element. The reference variable is clearly, preferably one-to-one, dependent on a position of the operating element.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren entspricht dem oben beschriebenen Verhalten der Regelungsanordnung. In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der Regelkreis mit einer Störgröße beaufschlagt, die aus einem Gangwechsel, das heißt einer Änderung der Übersetzungsstufe des Stufengetriebes resultiert. Eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung ist angepasst, ein entsprechendes Verfahren auszuführen. Eine solche Anpassung erfolgt beispielsweise, indem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm auf die Datenverarbeitungsvorrichtung geladen wird. Wenn das Computerprogramm von der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, veranlasst es die Datenverarbeitungsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen.A method according to the invention corresponds to the behavior of the control arrangement described above. In a preferred further development of the method, the control loop is subjected to a disturbance variable which results from a gear change, ie a change in the gear ratio of the stepped transmission. A data processing device according to the invention is adapted to carry out a corresponding method. Such an adaptation takes place, for example, by loading a computer program according to the invention onto the data processing device. When the computer program is executed by the data processing device, it causes the data ver processing device to carry out the method according to the invention or a preferred further development.

Die 1 und 2 stellen Stand der Technik dar. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

  • 1 Parameter eines Antriebsstrangs mit Drehzahlregelung;
  • 2 Parameter eines Antriebsstrangs mit Drehmomentregelung; und
  • 3 Parameter eines Antriebsstrangs mit Leistungsregelung.
the 1 and 2 represent the state of the art. A preferred embodiment of the invention is in 3 shown. Matching reference numbers designate the same features or features with the same function. In detail shows:
  • 1 Variable speed powertrain parameters;
  • 2 Torque controlled powertrain parameters; and
  • 3 Parameters of a power train with power control.

In den 1, 2 und 3 sind verschiedene Parameter eines Antriebsstrangs in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt. 1 stellt den zeitlichen Verlauf einer Motordrehzahl 101, eines Motordrehmoments 103 und einer Fahrzeuggeschwindigkeit 105 dar. Als Führungsgröße wird eine Solldrehzahl 107 vorgegeben.In the 1 , 2 and 3 various parameters of a drive train are shown as a function of time t. 1 FIG. 12 shows the course over time of an engine speed 101, an engine torque 103 and a vehicle speed 105. A setpoint speed 107 is specified as a reference variable.

Findet ein Schaltvorgang 109 statt, verändert sich die Getriebeübersetzung und damit die Motordrehzahl 101. Dies führt zu einer Differenz zwischen der Motordrehzahl 101 und der Solldrehzahl 107. Um dies auszugleichen und die Motordrehzahl 101 der Solldrehzahl 107 anzupassen, wird das Motordrehmoment erhöht. Die Folge ist eine ungewollte Beschleunigung, die der Fahrer durch Ändern der Fahrpedalstellung korrigieren muss.If a shifting process 109 takes place, the gear ratio and thus the engine speed 101 change. This leads to a difference between the engine speed 101 and the target speed 107. To compensate for this and adapt the engine speed 101 to the target speed 107, the engine torque is increased. The result is unwanted acceleration, which the driver has to correct by changing the position of the accelerator pedal.

Gemäß 2 wird statt der Solldrehzahl 107 ein Solldrehmoment 201 als Führungsgröße des Motordrehmoments vorgegeben. Der Motor wird so geregelt, dass das Motordrehmoment während des Schaltvorgangs 109 permanent dem Solldrehmoment 201 entspricht. Es resultiert ein gleichbleibendes Motordrehmoment. Da aber durch den Schaltvorgang 109 die Motordrehzahl 101 reduziert wird, fällt die Antriebsleistung ab. Dies geht mit einer verminderten Beschleunigung des Fahrzeugs einher. Auch hier wird der Fahrer genötigt, korrigierend einzugreifen.According to 2 instead of the target speed 107, a target torque 201 is specified as a reference variable for the motor torque. The engine is regulated in such a way that the engine torque permanently corresponds to the target torque 201 during the shifting process 109 . The result is a constant engine torque. However, since the engine speed 101 is reduced by the switching process 109, the drive power drops. This is accompanied by reduced acceleration of the vehicle. Here, too, the driver is forced to take corrective action.

Gemäß 3 wird eine Sollleistung 301 als Führungsgröße der Motorleistung vorgegeben. Um zu verhindern, dass die Motorleistung bei dem Schaltvorgang 109 infolge der abfallenden Motordrehzahl 101 absinkt und von der Sollleistung 301 abweicht, wird das Drehmoment 103 erhöht. Dadurch wird bei gleichbleibender Motorleistung tein linear ansteigender Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit 105 erreicht.According to 3 a setpoint power 301 is specified as a reference variable for the engine power. Torque 103 is increased in order to prevent the engine power from dropping during shifting operation 109 as a result of falling engine speed 101 and deviating from target power 301 . As a result, a linearly increasing profile of the vehicle speed 105 is achieved with the engine power remaining the same.

BezugszeichenlisteReference List

101101
Motordrehzahlengine speed
103103
Motordrehmomentengine torque
105105
Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
107107
Solldrehzahltarget speed
109109
Schaltvorgangswitching process
301301
Solleistungtarget power

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 0556942 A1 [0003]EP 0556942 A1 [0003]

Claims (6)

Regelungsanordnung mit einem Regelreis, dessen Regelstrecke ein Motor bildet, und in den eine Ausgangsleistung des Motors als Regelgröße zurückgeführt wird; gekennzeichnet durch ein lastschaltbares Stufengetriebe, über das der Motor seine Ausgangsleistung abgibt.Control arrangement with a control circuit, the controlled system of which forms a motor and into which an output power of the motor is fed back as a controlled variable; characterized by a power-shift multi-step transmission through which the engine delivers its output power. Regelungsanordnung nach Anspruch 1; gekennzeichnet, durch ein Bedienelement, das eine Leistung (301) als Führungsgröße vorgibt; wobei die Leistung (301) von einer Stellung des Bedienelements abhängig ist.regulation arrangement claim 1 ; characterized by an operating element that specifies a power (301) as a reference variable; wherein the power (301) depends on a position of the operating element. Verfahren zum Betrieb eines Motors, der seine Ausgangsleistung über ein lastschaltbares Getriebe abgibt; dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsleistung des Motors als Regelgröße ein einen Regelkreis rückgeführt wird.Method of operating an engine which delivers its power output via a power-shift transmission; characterized in that an output power of the motor is fed back into a control circuit as a controlled variable. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis durch einen Gangwechsel des Getriebes mit einer Störgröße beaufschlagt wird.Method according to the preceding claim; characterized in that the control loop is subjected to a disturbance variable by a gear change of the transmission. Datenverarbeitungsvorrichtung, die angepasst ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche auszuführen.Data processing apparatus adapted to carry out a method according to any one of the preceding method claims. Computerprogramm, das eine Datenverarbeitungsvorrichtung veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche auszuführen, wenn das Computerprogramm von der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.Computer program that causes a data processing device to execute a method according to one of the preceding method claims when the computer program is executed by the data processing device.
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