DE10221262A1

DE10221262A1 - Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer automatisierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE10221262A1
Application number: DE2002121262
Authority: DE
Inventors: Bernhard Boll; Wolfgang Niessen; Reinhard Berger
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: FR2824882B1; ITMI20021050A0; WO2002093033A1; DE10292090D2; DE10221262B4; ITMI20021050A1; FR2824882A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer automatisierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, vorgeschlagen, bei dem ein Momentenabbau während einer Auskuppelphase durchgeführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Momentenabbau derart durchgeführt wird, dass die Beschleunigung des Fahrzeuges möglichst gleichmäßig abgebaut wird, um Schwingungen des Antriebsstranges des Fahrzeuges zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer automati sierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Momentenabbau während einer Auskuppelphase durchgeführt wird.

Aus der Fahrzeugtechnik sind Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer au tomatisierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeu ges bekannt. Durch eine automatisierte Kupplung bzw. ein automatisiertes Ge triebe wird insbesondere der Auskuppelvorgang automatisiert, sodass ein Fahrer des Fahrzeuges die Kupplung nicht mehr betätigen muss.

Bei dem bekannten Verfahren ist jedoch, insbesondere bei Zughochschaltvorgän gen, die Dauer der Auskuppelphase relativ lang. Darüber hinaus kann es bei be kannten Verfahren unter Umständen vorkommen, dass zum Ende der Auskup pelphase ein Schubmoment des Motors auf die Räder des Fahrzeuges noch übertragen wird, welches insbesondere hinsichtlich der Lebensdauer einer Kupp lung ungünstig ist.

Um einen Gangwechsel bei einem Fahrzeug zu ermöglichen, wird bei dem be kannten Verfahren das vom Motor auf die Räder übertragene Drehmoment abge baut. Dieser Momentenabbau sowohl des Motormoments als auch des übertrag baren Kupplungsmoments wird automatisch ausgelöst. Für den Fahrer kann dies sehr überraschend kommen, insbesondere, wenn Vollastschaltvorgänge durch geführt werden. Dies kann zu einem relativ starken Ruck bzw. zu Schwingungen an dem Fahrzeug führen, welches das Empfinden des Fahrers wesentlich beein flusst und als unangenehm empfunden wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Ruck bei vorgegebener Abbau zeit des Kupplungsmomentes möglichst gering gehalten wird und die Anregung und Übertragung von Schwingungen des Antriebsstranges auf die Räder vermie den werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Demgemäß wird der Momentenabbau beim erfindungsgemäßen Verfahren mög lichst gleichmäßig durchgeführt, sodass insbesondere Schwingungen des An triebsstranges vermieden werden. Durch eine gezielte Steuerung des übertragba ren Kupplungsmoments ist es möglich, diese Forderung zu erfüllen. Zur Unterdrü ckung von Ruckschwingungen z. B. des Antriebsstranges ist es deshalb sinnvoll, insbesondere die Drehmasse des Motors, z. B. gleich zu Beginn der Momente nabbauphase, vom Antriebsstrang abzukoppeln. Dies kann insbesondere durch eine schnelle Reduzierung des Kupplungsmomentes erreicht werden.

Deshalb ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass während der Auskuppelphase das Kupplungsmoment gemäß einer geeignete Funktion abgebaut wird. Damit kann der Übergang vom Haften zum Schlupfen bei der Kupplung schon von Beginn an in vorteilhafter Weise unterdrückt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn schon zu Beginn der Auskuppelphase Schlupf an der Kupplung zugelassen wird, wie dies bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein kann.

Durch einen sorgfältig gewählten zeitlichen Verlauf des übertragbaren Kupp lungsmomentes werden Schwingungen im Antriebsstrang minimiert. Durch Si mulationen hat sich gezeigt, dass insbesondere ein zeitlich parabelförmiger Ab bau des Kupplungsmomentes dafür besonders vorteilhaft ist. Deshalb ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Kupplungsmo ment vorzugsweise zunächst durch eine parabelförmige Funktion und danach durch eine lineare Funktion vorgegeben wird. Selbstverständlich können auch andere geeignete Funktionen für den zeitlichen Verlauf des Kupplungsmomentes vorgesehen werden, um das erfindungsgemäße Verfahren weiter zu optimieren.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die vorgenannten Maßnahmen beim Ab bau des Kupplungsmomentes miteinander kombiniert werden. Dies bedeutet, dass zu Beginn des Momentenabbaus Schlupf an der Kupplung zugelassen wird und dann ein zeitlich parabelförmiger Abbau des Kupplungsmomentes folgt. Die ser parabelförmige Abbau des Kupplungsmomentes kann nach einer gewissen Abklingzeit τ_R der Ruckelschwingungen stetig und differenzierbar in einem linea ren Verlauf übergeht, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor sieht. Durch diese Kombination wird der Fahrkomfort bei dem Fahrzeug in vorteil hafter Weise weiter verbessert.

Eine andere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass der zeitliche Verlauf des Kupplungsmoments durch ein Anfangskupplungsmoment und durch die Steigung des Anfangskupplungsmoments vorgegeben wird. Vor zugsweise kann das Anfangskupplungsmoment durch folgende Gleichung be stimmt werden:
T_c,0 = α.(T_e,0 - J_e._e,0), wobei
T_c,0 = Anfangskupplungsmoment,
α = Verhältnis von übertragbarem Kupplungsmoment und dynamischem Motormoment,
T_e,0 = anfängliches Motormoment,
J_e = Trägheitsmoment des Motors,
_e,0 = Winkelbeschleunigung des Motors zu Beginn des Auskuppelvorgangs.

Es hat sich gezeigt, dass das Verhältnis α vorzugsweise im Bereich von etwa 1,0 bis 1,025 liegen sollte. Selbstverständlich können auch andere Werte verwendet werden.

Für die Steigung des Anfangskupplungsmomentes kann folgende Gleichung vor gegeben werden:
_c,0 = β._c,max, wobei
_c,0 = Steigung des Anfangskupplungsmoments,
β = Verhältnis von Anfangs- und Endabbaurate des übertragenen Kupplungsmoments,
_c,max = maximale Steigung des Kupplungsmomentes.

Es hat sich gezeigt, dass dabei das Verhältnis β vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegen sollte. Selbstverständlich können auch hier andere Werte verwendet werden. Durch die vorgenannten Beziehungen bzw. Gleichungen können Schwingungen während des Auskuppelns minimiert werden. Bei den Gleichungen wird mit J_e das Trägheitsmoment des Motors und mit _e,0 die Winkelbeschleuni gung des Motors zu Beginn der Auskuppelphase bezeichnet. α ist dabei das Ver hältnis von übertragbarem Kupplungsmoment und dynamischem Motormoment zu Beginn der Auskuppelphase, wobei β das Verhältnis von Anfang- und Endab baurate des übertragbaren Kupplungsmomentes ist. Die vorgenannten Bedingun gen für α und β führen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einem ruckmi nimiertem Auskuppeln. Der Ruck kann als zeitliche Ableitung der Fahrzeugbe schleunigung definiert werden, sodass die Komforteinbuße geringer ist, je gerin ger der Betrag der zeitlichen Ableitung der Fahrzeugbeschleunigung ist. Die vor genannten Gleichungen können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch noch geeignet variiert bzw. verändert werden.

Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass ein zeitlicher Sollverlauf des Kupplungsmomentes durch folgende Gleichungen be schrieben wird:
T_c(t) = T_c,0 + (s₀ + b.t).t für t ≦ τ_g und
T_c(t) = c + s.(t - τ_g) für t < τ_g

Dabei ist t die Zeit ab Beginn der Auskuppelphase und T_c,0 das übertragbare Mo ment, auf das die Kupplung zu Beginn der Auskuppelphase eingestellt wird. Mit s wird die Steigung des linearen Motormomentenabbaus und mit so die Steigung zu Beginn des Motormomentenabbaus bezeichnet. Da sowohl T_c, also der zeitliche Verlauf des Kupplungsmoments, als auch _c, also die Steigung des Kupplungs momentenverlaufs beim Übergang von dem parabolischen zum linearen Verlauf stetig sein sollen, sollten b und c vorzugsweise den folgenden Bedingungen ge nügen:

Selbstverständlich können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere geeignete Bedingungen verwendet werden.

Es ist auch möglich, dass die Steigung s des linearen Momentenabbaus während der Feinabstimmung im Fahrzeug appliziert wird. Dabei können auch Abhängig keiten von dem Motormoment und dem Gang berücksichtigt werden. Um mög lichst einfache Berechnungsformeln für s₀ und T_c,0 anzugeben, werden folgende Ansätze beispielhaft vorgeschlagen:
s₀ = β.s,
T_c,0 = α.(T_e,0 - J_e._e,0)

Dabei wird mit _e,0 die Winkelbeschleunigung des Motors zu Beginn des Auskup pelns angegeben. Bei der hier angegeben Formel wurden für α vorzugsweise Werte von 0,8 bis 1,1 angegeben, welche in Schritten von 0,05 variiert werden können. Für β werden Werte von 0 bis 1 angegeben, welche in Schritten von 0,2 variiert werden können. Selbstverständlich sind auch hier andere Wertebereiche bzw. andere Schritte möglich. Das anfängliche Motormoment T_e,0 wurde vorzugs weise auf 100 Nm festgesetzt. Auch bei diesem Wert sind Variationen möglich.

Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise die Kupplung zu Beginn des Momentenabbaus an der Schlupfgrenze sein sollte und die Anfangssteigung des Momentenabbaus etwa zwischen 30 bis 60% der Endsteigung betragen sollte. Diese angegebenen Werte ergeben bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren einen optimalen Momentenabbau, bei dem die Schwingungen des Antriebsstranges minimiert werden. Dies deshalb, weil eine frühe Entkopplung von Motor und Antriebsstrang bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht wird.

Durch das optimale Zusammenspiel von zeitlich nicht linearen und linearen Mo mentenabbau werden Schwingungsanregungen schon im Ansatz praktisch elimi niert und ein weitestgehend gleichmäßiger Momentenabbau erzielt. In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der Applikationspa rameter deutlich reduziert, wodurch eine Abstimmung im Fahrzeug erleichtert wird.

Eine andere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass zum Optimieren des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Simulationsmodell verwendet wird. Bei dem Simulationsmodell werden insbesondere die Drehmassen von dem Motor, der Kupplungsscheibe, dem Getriebe und dem Fahrzeug, sowie die Elasti zität und Dämpfung der Antriebswellen sowie der Kupplung berücksichtigt. Selbstverständlich können bei dem Simulationsmodell auch andere geeignete Betriebsgrößen bzw. Parameter verwendet werden.

Das Fahrwiderstandsmoment kann bei dem Simulationsmodell kleiner als das Motormoment sein, sodass eine Beschleunigungssituation nachgebildet werden kann. Die Anfangsbedingungen können so gewählt werden, dass der Antriebs strang des Fahrzeuges nicht schwingt und die Kupplung haftet. Für das Motor- und das Kupplungsmoment können verschiedene Reduktionsverläufe implemen tiert werden, sodass verschiedene Strategien des Motormomentenabbaus mit dem Simulationsmodell untersucht werden können.

Die wichtigsten Parameter des Schwingungssystems sind vorzugsweise die Drehmasse des Fahrzeugs J_Fzg = 0,75 kgm², die Drehmasse des Getriebes J_Get = 0,025 kgm², die Drehmasse des Motors J_Mot = 0,165 kgm², C_Antrieb = 33 Nm/rad und d_Antrieb = 1 Nms/rad.

Daraus ergeben sich als Periodendauer für das Ruckeln zwischen dem Motor und dem Getriebe gegenüber dem Fahrzeug ein Wert von 675 ms (1,5 Hz) und dem Rupfen zwischen dem Getriebe gegenüber dem Fahrzeug ein Wert von 170 ms (5,9 Hz).

Im Simulationsmodell kann die Fahrzeugbeschleunigung differenziert werden, wodurch man eine Aussage über den vorliegenden Ruck bei dem Fahrzeug er hält. Der negative Maximalwert des Rucks stellt ein entscheidendes Kriterium bei der Bewertung der verschiedenen Strategien dar.

Eine andere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass der Kupplungsschlupf bei dem Momentenabbau zu Beginn der Auskuppelphase da durch erreicht wird, dass ein KME-Faktor der Globalstrategie auf einen Wert z. B. kleiner als 1 gesetzt wird. Um bei der Simulation auch den Anteil des Motormo mentes, der in die Eigenbeschleunigung des Motors eingeht, zu berücksichtigen, kann folgender Ansatz gewählt werden:
M_Kup = KME.(M_Mot - J_Mot._Mot), wobei
M_Kup = Kupplungsmoment,
KME = Faktor der Globalstrategie,
M_Mot = Motormoment
J_Mot = Trägheitsmoment des Motors,
_Mot = Winkelbeschleunigung des Motors.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der KME-Faktor während des Momente nabbaus auf einen Wert kleiner 1 dekrementiert wird, bis ein festgelegtes Mini mum erreicht ist. Selbstverständlich kann der KME-Faktor auch anderweitig ver ringert und begrenzt werden.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Gradient des Kupplungsmoments im linearen Bereich fahrsituationsabhängig als Schaltkomfortparameter bestimmt wird. Denn der Gradient des Kupplungsmo ments im linearen Bereich hängt direkt proportional mit dem Ruckmaximum zu sammen.

Der Anfangssprung bei dem Momentenabbau zusammen mit dem Anfangsgra dienten beim parabolischen Abbau des Kupplungsmomentes bestimmt die Größe des ersten Peaks im Ruckverlauf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass ein situationsunabhängiger KME-Faktor und/oder ein zum Gradienten im linearen Bereich proportionaler Momentenoffset verwendet wird. Selbstverständ lich können auch andere geeignete Parameter bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren verwendet werden.

Es ist auch denkbar, dass der Anfangsgradient des Kupplungsmomentes zumin dest gangabhängig einen konstanten Prozentsatz des Gradienten im linearen Be reich aufweist. Dies deshalb, weil der Dämpfungsgrad im Antriebsstrang gangab hängig konstant ist.

Bezüglich der Zeitdauer des parabolischen Momentenabbaus kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung berücksichtigt werden, dass zum Ende des parabolischen Abbaus die angeregten Eigenschwingungen im Antriebsstrang ab geklungen sein sollten, sodass der nachfolgende lineare Momentenabbau keine weitere Rucküberhöhung hervorruft. Da die Eigenfrequenz und der Dämpfungs grad im Antriebsstrang gangabhängig konstant sind, kann die Zeitdauer des para bolischen Momentenabbaus vorzugsweise eine gangabhängige Konstante sein.

Bei den vorgenannten Parametern kann zur Optimierung der Abstimmung dieser Parameter auch die Variation von dem Moment, der Drehzahl sowie von Dämp fung und Adaptionsparametern der Kupplungskennlinie verwendet werden, um Aussagen über die Robustheit der Strategie zu erhalten. Daraus können sich dann Ergebnisse für die steuerungstechnische Umsetzung ableiten.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei jeglicher Art von Drehmomentenübertragungssystemen zum Einsatz kommen. Besonders vorteil haft ist der Einsatz bei einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) sowie bei einem automatischen Schaltgetriebe (ASG).

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen und aus der die dazugehörigen Zeichnungen erläuternden Beschrei bung. Es zeigen:

Fig. 1 einen zeitlichen Verlauf des Momentenabbaus gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf des Ruckes während einer Auskuppelphase für zwei verschiedene α-β-Paare;

Fig. 3 einen Konturplott des maximalen Ruckes in einer α-β-Ebene für eine erste Parametervariation;

Fig. 4 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine zweite Parametervariation;

Fig. 5 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine dritte Parametervariation;

Fig. 6 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine vierte Parametervariation;

Fig. 7 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine fünfte Parametervariation;

Fig. 8 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine sechste Parametervariation;

Fig. 9 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine siebente Parametervariation;

Fig. 10 einen Konturplott des maximalen Ruckes in der α-β-Ebene für eine achte Parametervariation;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Simulationsmodells eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges;

Fig. 12 drei Diagramme, in denen verschiedene Fahrzeuggrößen während eines linearen Momentenabbaus in 250 ms dargestellt sind;

Fig. 13 drei Diagramme, bei denen verschiedene Fahrzeuggrößen bei einem linearen Momentenabbau in 500 ms dargestellt sind;

Fig. 14 drei Diagramme, in denen verschiedene Fahrzeuggrößen bei einem parabolischen Momentenabbau in 500 ms dargestellt sind;

Fig. 15 drei Diagramme, in denen verschiedene Fahrzeuggrößen bei einem linearen Momentenabbau in 500 ms mit Schlupf dargestellt sind;

Fig. 16 drei Diagramme mit verschiedenen Fahrzeuggrößen bei erfindungsgemäßen Momentenabbau; und

Fig. 17 ein graphisch dargestelltes Messergebnis mit Fahrzeugdaten während eines Schaltvorganges.

In Fig. 1 sind die Verläufe des Motormoments T_e und des Kupplungsmoments T_c während der Auskuppelphase dargestellt. Um Schwingungen im Antriebsstrang zu vermeiden, wird schon zu Beginn der Auskuppelphase Schlupf zugelassen. Danach folgt ein parabolischer Abbau des Kupplungsmomentes, an den sich ein linearer Abbau anschließt. Um ein Wegtouren des Motors zu vermeiden, sollte gegen Ende der Auskuppelphase T_e unter T_c sinken, wie dies in Fig. 1 ange deutet ist.

In Fig. 2 ist der Ruck über die Zeit dargestellt, wobei in den beiden Diagrammen unterschiedliche αβ-Paare verwendet werden. Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, dass α und β einen merklichen Einfluss auf den Ruck J des Fahrzeuges haben. Im oberen Diagramm sind die Werte für α gleich 0,9 und für β gleich 0 gewählt. Bei diesen Werten sind deutliche Schwingungen erkennbar. In dem unteren Dia gramm ist der Wert für α gleich 1 und der Wert für β gleich 0,6 gewählt. Bei die sen Werten ist die Anregung von Schwingungen praktisch eliminiert.

Das anfängliche Motormoment ist bei diesen Darstellungen in Fig. 2 gleich 100 Nm, der Fahrtwiderstand gleich 50 Nm, der Dämpfungskoeffizient des Antriebs stranges gleich 1 Nms/rad und die Steigung gleich -350 Nm/s.

In den Fig. 3 bis 10 sind Konturplotts des Betrages des maximalen Ruckes |J_max| in der α-β-Ebene für verschiedene Parametervariationen dargestellt. Die weissen Flächen sind Gebiete, in denen der maximale Ruck nicht mehr als 20 rad/s³ über dem absoluten Minimum des jeweiligen Plotts liegt. Es wird ange nommen, dass eine Änderung des Rucks um 20 rad/s³ vom Fahrer noch als ge ring empfunden wird. Typische Werte der absoluten Minima sind 260 rad/s³ bei s = -250 Nm/s bzw. 470 rad/s³ und bei s = -350 Nm/s. Die zu den absoluten Minima gehörenden α-Werte sind 1,0 oder 1,05, die β-Werte liegen bei 0,4; 0,6 oder 0,8. Bildet man die Schnittmenge aller weissen Flächen, so erhält man näherungswei se die bereits angegebene Bedingungen für nahezu ruckminimiertes Auskuppeln von α und β. Danach sollte α zwischen 1,0 und 1,025 und β zwischen 0,3 und 0,6 liegen.

Dies bedeutet, dass die Kupplung zu Beginn des Momentenabbaus an der Schlupfgrenze sein sollte und die Anfangssteigung des Momentenabbaus 30 bis 60% der Endsteigung betragen sollte.

In Fig. 3 ist das absolute Minimum bei 267 rad/s³ durch einen Kreis gekenn zeichnet und der Stern gibt die Position des absoluten Maximums 930 rad/s³ an. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Minimum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 90 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -200 Nm/s sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 0,5 Nms/rad.

In Fig. 4 zeigt der Kreis die Position des absoluten Minimums bei 264 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximum bei 903 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Mini mum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 10 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -200 Nm/s sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 5 zeigt der Kreis wieder die Position des absoluten Minimums bei 267 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximums bei 967 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Minimum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 50 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -200 Nm/s sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 5 liegt das absolute Minimum durch den Kreis gekennzeichnet bei 267 rad/s³ und das absolute Maximum durch den Stern gekennzeichnet bei 1049 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Minimum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 90 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -200 Nm pro Sekunde sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebs stranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 7 zeigt der Kreis die Position des absoluten Minimums bei 461 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximums bei 962 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Mini mum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 10 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -350 Nm pro Sekunde und der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 8 zeigt der Kreis die Position des absoluten Minimums bei 461 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximums bei 1027 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Mini mum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 50 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -350 Nm pro Sekunde sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 9 zeigt der Kreis die Position des absoluten Minimums bei 462 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximums bei 1092 rad/s³. Auf der weissen Fläche liegt der maximale Ruck höchstens 20 rad/s³ über dem absoluten Mini mum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 90 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -350 Nm pro Sekunde sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 1,0 Nms/rad.

In Fig. 10 zeigt der Kreis die Position des absoluten Minimums bei 264 rad/s³ und der Stern die Position des absoluten Maximums bei 1823 rad/s³. Auf der wei weissen Fläche liegt der maximale Ruck bei höchstens 20 rad/s³ über dem abso luten Minimum. Das Motormoment zu Beginn des Auskuppelns liegt bei 100 Nm, der Fahrtwiderstand bei 90 Nm, die Momentenabbaurate im linearen Bereich bei -200 Nm pro Sekunde sowie der Dämpfungskoeffizient des Antriebsstranges bei 2,0 Nms/rad.

Fig. 11 zeigt ein Simulationsmodell des Antriebsstranges des Fahrzeuges. Bei dem Simulationsmodell sind die Drehmassen des Motors, der Kupplungsscheibe, des Getriebes und des Fahrzeuges sowie die Elastizität und Dämpfung der An triebswellen sowie der Kupplung enthalten.

In den Fig. 12 bis 16 sind das Motormoment, das Kupplungsmoment, das Moment Antriebsstrang, die Motordrehzahl, die Getriebedrehzahl, die Abtriebs drehzahl, die Fahrzeugbeschleunigung und der Ruck über die Zeit dargestellt.

In den Fig. 12 und 13 ist ein linearer Abbau in 250 ms bzw. 500 ms mit der Bedingung Kupplungsmoment < Motormoment dargestellt. In Fig. 14 ist ein pa rabolischer Abbau in 500 ms mit der Bedingung Kupplungsmoment < Motormo ment angedeutet.

Aus Fig. 15 ist wiederum ein linearer Momentenabbau in 500 ms mit Schlupf ersichtlich. Dort sind die Simulationsergebnisse für den gleichen Momentenabbau wie bei Fig. 14 angedeutet, wobei in Fig. 15 aber eine Dekrementierung des KME-Faktors auf einen Wert unter 1 vorgenommen worden ist.

In Fig. 15 wird nun ebenfalls bei linearem Momentenabbau mit Schlupf abge baut. Dies wird dadurch erreicht, dass der KME-Faktor, wie bereits erwähnt, auf einen Wert unter 1 gesetzt wird. Damit ist der resultierende Kupplungsmomenten verlauf nicht mehr linear. In diesem Fall wird der negative Ruck beim schlupfen den System schneller abgebaut. Dies liegt an der höheren Eigenfrequenz. Für die gewählten Parameter ist das negative Ruckmaximum bei schlupfendem Momen tenabbau größer als bei nicht schlupfendem Momentenabbau. Die Eigenschwin gung klingen bei gleicher Dämpfung mit höherer Eigenfrequenz, d. h. bei schlupfender Kupplung, schneller ab. Die Kopplung des Kupplungsmomentes an das Motormoment mittels dem KME-Wert führt bei schlupfendem Momentenab bau (KME < 1) zum erheblichen Wegtouren des Motors. Die Getriebedrehzahl liegt hingegen unter der Abtriebsdrehzahl, was mit dem Entspannen des Antriebs stranges zu erklären ist.

Fig. 16 zeigt sowohl einen parabolischen als auch einen linearen Momentenab bau, welche miteinander kombiniert sind. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich bei diesem Ansatz ein nahezu konstanter Ruck während des Momentenab baus erreichen läßt.

Insgesamt kann festgestellt werden, dass bei linearem Momentenabbau ein beitragsmäßiges Druckmaximum nach ungefährer Zeit t_ruckel vorliegt. Bei einem parabolischen Momentenabbau tritt der betragsmäßig größte Ruck zum Ende hin auf. Nach dem späten Übergang der Kupplung vom Haften zum Schlupfen wird der Ruck noch verstärkt. Im direkten Vergleich der beiden Abbauverläufe kann der lineare Momentenabbau besser abschneiden, weil das betragsmäßige Ruckma ximum kleiner ist.

In Fig. 16 ist zu Beginn des Momentenabbaus ein Kupplungsmomentensprung vorgesehen, der den Schlupf erzeugt und dadurch die höhere Ruckfrequenz an regt. Anschließend folgt ein parabolischer Momentenabbau an der Kupplung, wo bei der Anfangsgradient nicht 0 ist. Nach Abklingen der Eigenschwingungen im Antriebsstrang folgt ein konstanter Gradient des Kupplungsmomentes. Das Mo tormoment wird zum Ende hin schneller abgebaut als das Kupplungsmoment, damit der Motor nicht Wegtouren kann und der Schlupf begrenzt wird.

Die in Fig. 16 dargestellten Verläufe zeigen, dass ein nahezu konstanter Ruck während des Momentenabbaus erreicht wird. Bei einer Abbauzeit von 500 ms beträgt das Maximum des Verzögerungsruckes nur noch -245 rad/s³. Bei einem linearen Momentenabbau ohne Schlupf wird dagegen ein Verzögerungsruck von -325 rad/s³ erzeugt. Somit kann der Verzögerungsruck um etwa 25% bei dem erfindungsgemäßen Verfahren reduziert werden. Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Momentenabbauzeit wesentlich verkürzt werden, nämlich um etwa 25%.

In Fig. 17 ist ein Vollastzughochschaltvorgang von dem zweiten in den dritten Gang dargestellt. Bei diesem Schaltvorgang wird bei stehendem Motormoment die Kupplung sprunghaft geöffnet und gleichzeitig der Gangwechsel eingeleitet. Der Momentenaufbau erfolgt nach dem Gangwechsel entsprechend einer geeig neten Einkuppelstrategie, vorzugsweise durch sportliches Einkuppeln. Aus Fig. 17 wird deutlich, dass die Dauer des Schaltvorganges bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren auf ca. 340 ms reduziert werden kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü chen unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrens schritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer automatisierten Kupplung und/oder eines automatisierten Getriebes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Momentenabbau während einer Aus kuppelphase durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Mo mentenabbau derart durchgeführt wird, dass die Beschleunigung des Fahrzeuges möglichst gleichmäßig abgebaut wird, um Schwingungen des Antriebsstranges des Fahrzeuges zu vermeiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Auskuppelphase das Kupplungsmoment gemäß einer geeigneten Funktion abgebaut wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu Beginn der Auskuppelphase durch den Momentenab bau Schlupf an der Kupplung zugelassen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment abgebaut wird, wobei der zeitliche Verlauf des Kupplungsmomentes (T_c) zunächst durch eine parabelförmige Funktion und danach durch eine lineare Funktion vorgegeben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn des Momentenabbaus Schlupf an der Kupplung zugelas sen wird, dass der parabelförmige Abbau des Kupplungsmomentes (T_c) etwa in einem Zeitintervall (τ_g) durchgeführt wird, und dass ein linearer Abbau des Kupplungsmomentes (T_c) etwa nach einer Abklingzeit (τ_R) vor gesehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Kupplungsmomentes (T_c) durch ein An fangskupplungsmoment (T_c,0) und/oder durch die Steigung des Anfangs kupplungsmomentes (_c,0) vorgegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfangs kupplungsmoment (T_c,0) durch folgende Gleichung bestimmt wird:
T_c,0 = α.(T_e,0- J_e,0._e,0), wobei
T_c,0 = Anfangskupplungsmoment,
α = Verhältnis von übertragbarem Kupplungsmoment und dynamischem Motormoment,
T_e,0 = anfängliches Motormoment,
J_e = Trägheitsmoment des Motors,
_e,0 = Winkelbeschleunigung des Motors zu Beginn des Auskuppelvorgangs.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (α) etwa im Bereich von 1,0 bis 1,025 liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Anfangskupplungsmoments (_c,0) durch folgende Gleichung bestimmt wird:
_c,0 = β._c,max, wobei
_c,0 = Steigung des Anfangskupplungsmoments,
β = Verhältnis von Anfangs- und Endabbaurate des übertragenen Kupplungsmoments,
_c,max = maximale Steigung des Kupplungsmomentes.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (β) im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Sollverlauf des Kupplungsmomentes (T_c) durch folgende Gleichung beschrieben wird:
T_c(t) = T_c,0 + (s₀ + b.t).t für t ≦ τ_g und
T_c(t) = c + s.(t - τ_g) für t < τ_g, wobei
T_c = Sollverlauf des Kupplungsmomentes,
s₀ = Anfangssteigung des Kupplungsmomentes
s = Steigung des linearen Momentenabbaus,
t = Zeit zu Beginn der Auskuppelphase,
τ_s = Dauer des parabolischen Kupplungsmomentenabbaus,
b und c = Parameter.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Parame ter (b) folgender Bedingung genügt:

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (c) folgender Bedingung genügt:
c = T_c,0 + (s₀ + .τ_g).τ_g

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steigung zu Beginn des Momentenabbaus (so) folgender An satz gilt:
s₀ = β . s, wobei
b = Verhältnis von Anfangssteigung des Momentenabbaus zu Endsteigung.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anfangssteigung des Kupplungsmomentes (T_c,0) folgender Ansatz gewählt wird:
T_c,0 = α.(T_e,0 - J_e._e,0), wobei
α = Verhältnis von dynamischem Motormoment zu übertragbarem Kupplungsmoment zu Beginn des Momentenabbaus,
T_e,0 = anfängliches Motormoment,
J_e = Trägheitsmoment des Motors,
_e,0 = Winkelbeschleunigung des Motors zu Beginn des Auskuppelns.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhält nis (β) im Bereich von 0 bis 1 liegt und in Schritten von 0,2 variiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhält nis (α) im Bereich von 0,8 bis 1,1 liegt und in Schritten von 0,05 variiert wird und dass das anfängliche Motormoment (T_e,0) im Bereich von etwa 100 Nm liegt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung des Momentenabbaus ein Simulationsmodell vorge sehen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Si mulationsmodell zumindest die Drehmasse des Motors, die Drehmasse des Getriebes, die Drehmasse des Fahrzeuges, die Elastizität der An triebswelle, die Dämpfung der Antriebswellen sowie die Elastizität und/oder die Dämpfung der Kupplung verwendet werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der schlupfende Momentenabbau erreicht wird, indem ein KME- Faktor der Globalstrategie auf einen Wert < 1 gesetzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass für den Mo mentenaubbau folgender Ansatz gewählt wird:
M_Kup = KME.(M_Mot - J_Mot._Mot), wobei
M_Kup = Kupplungsmoment,
KME = Faktor der Globalstrategie,
M_Mot = Motormoment
J_Mot = Trägheitsmoment des Motors,
_Mot = Winkelbeschleunigung des Motors.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeich net, dass der KME-Faktor während des Momentenabbaus auf einen Wert kleiner 1 dekrementiert wird, bis ein vorgegebenes Minimum erreicht wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des Kupplungsmomentes im linearen Bereich fahrsitua tionsabhängig als Schaltkomfortparameter bestimmt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsgradient beim parabolischen Momentenabbau im Zu sammenhang mit einem situationsunabhängigen KME-Faktor bestimmt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsgradient beim linearen Momentenabbau mit einem ge eigneten Momentenoffset kombiniert wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsgradient derart vorgegeben wird, dass dieser zumindest gangabhängig ein konstanter Anteil des Gradienten beim linearen Mo mentenabbau ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitdauer des parabolischen Momentenabbaus im wesentlichen eine gangabhängige Konstante gewählt wird.