DE10238464B4

DE10238464B4 - Erkennung des Kupplungszustandes während einer Motorschleppmomentenregelung

Info

Publication number: DE10238464B4
Application number: DE10238464.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sauter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: DE10238464A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes an einem Fahrzeug während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln des aktuell eingelegten Gangs, der Motordrehzahl (Nmot) und der aktuellen Radgeschwindigkeit (v),
- Berechnen der Motordrehzahl (Nmot) auf der Grundlage der ermittelten Radgeschwindigkeit (v) oder der Radgeschwindigkeit (v) auf der Grundlage der ermittelten Motordrehzahl (Nmot),
- Vergleichen der berechneten mit der ermittelten Motordrehzahl (Nmot) oder der berechneten mit der ermittelten Radgeschwindigkeit (v), wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen berechnetem und ermitteltem Wert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes in einem Kraftfahrzeug gemäß den Patentansprüchen 1 und 2.
Beim Zurückschalten oder bei abruptem vom Gas gehen auf glatter Fahrbahn können die Antriebsräder eines Fahrzeugs durch die Bremswirkung des Motors in Schlupf geraten. Um weiterhin ausreichende Fahrstabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten, generiert die Motorschleppmomentenregelung (MSR) ein zusätzliches Motormoment, sobald ein Antriebsrad in Schlupf geraten ist und eine vorgegebene Schlupfschwelle unterschritten hat. Während der Erhöhung des Motormomentes muß sichergestellt sein, daß der Motor eingekuppelt ist. Andernfalls würde die Momentenzugabe nur zu einem Motorantrieb mit entsprechendem Aufheulen des Motors führen.
Zum Auskuppeln während einer Motorschleppmomentenregelung kommt es meistens zu Beginn der Regelung, wenn der Fahrer erschrickt, weil das Fahrzeug nach einem Rückschaltvorgang, aber auch bei abruptem vom Gas gehen auf glatter Fahrbahn - insbesondere bei Kurvenfahrt - zu schlingern beginnt und die stabilisierende Reaktion der MSR auf Grund der Totzeit des Systems noch nicht spürbar ist.
Das Aufheulen des Motors empfindet der Fahrer zumindest als unangenehm, kann den Fahrer aber auch erschrecken und in gefährliche Situationen bringen.
Es ist zum einen bekannt, Kupplungsschalter zur Erkennung des Kupplungszustandes einzusetzen. Diese sind jedoch relativ teuer und bedürfen einer eigenen Verdrahtung.
Aus der DE 102 30 651 A1 ist eine Kupplung für Kraftfahrzeuge bekannt, die mit einem Drehzahlregler zur Regelung der Motordrehzahl elektrisch verbunden ist, wobei die Kupplung ein Element zum Detektieren der Kupplungszustände „Offen“, „Schlupfend“ und „Geschlossen“ aufweist, das mit dem Drehzahlregler elektrisch verbunden ist.
In der DE 38 21 769 A1 wird ein Antriebsschlupfregelungssystem beschrieben, bei dem zur Vermeidung von Fehlauslösungen der Regelung durch auftretende Radschwingungen mit Hilfe der Motordrehzahl und der gemittelten Geschwindigkeit der angetriebenen Räder ein Quotient gebildet wird, der mit vorgegebenen gangabhängigen Sollquotienten verglichen wird.
Die DE 44 26 260 A1 befasst sich mit einem Kraftfahrzeug mit einer im Momentenfluss zwischen Brennkraftmaschine und Schaltgetriebe angeordneten automatisierten Kupplung und wenigstens einer Steuereinrichtung hierfür.
Die DE 42 09 091 A1 lehrt ein Verfahren zur Reduzierung des Motormoments bei einem Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug.
Aus der DE 100 60 347 A1 ist ein Verfahren zur Beeinflussung eines von einem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs abgegebenen Moments bekannt.
Zum anderen ist es bekannt, den Kupplungszustand durch einen Vergleich der aktuellen Gesamtübersetzung mit der Gesamtübersetzung des ersten Gangs zu ermitteln. Wenn der (zur Gesamtübersetzung proportionale) Quotient Nmot/vman (Nmot: Motordrehzahl; vman: mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Räder) größer ist, als die Gesamtübersetzung des ersten Gangs, wird auf einen ausgekuppelten Zustand erkannt.
1 zeigt dieses Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes in anschaulicher Form. In der Figur ist die Motordrehzahl Nmot über der mittleren Geschwindigkeit der angetriebenen Räder vmna für verschiedene Gänge aufgetragen. Die Kennlinien für die einzelnen Gänge sind dabei mit den Bezugszeichen 5-8 (erster Gang 5 bis vierter Gang 8) gekennzeichnet.
Das Gesamtübersetzungsverhältnis Iges beträgt im ersten Gang z.B. 10, im dritten Gang z.B. 3,7. Ein ausgekuppelter Zustand wir in diesem Fall erkannt, wenn der ermittelte Quotient Nmot/vman über dem des ersten Ganges liegt (also im gesamten Bereich 9), wobei noch ein gewisser Abstand (gestrichelte Linie 10) zum Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs 5 eingehalten werden muß, um Störeinflüsse auszuschließen.
Damit diese Auskuppelerkennung anspricht, muß die Motordrehzahl - angetrieben durch das MSR-Erhöhungsmoment -stark ansteigen. Je niedriger die Gangstufe (zweiter, dritter oder vierter Gang), von der ausgekuppelt wird, also je niedriger die Gesamtübersetzung, um so höher muß die Drehzahl ansteigen, damit die Auskuppelerkennung anspricht. Dies ist mit einem entsprechenden Aufheulen des Motors verbunden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Erkennung des Kupplungszustands zu schaffen, mit der bzw. dem ein Auskuppelvorgang, insbesondere während einer MSR oder ASR, möglichst frühzeitig erkannt werden kann, um ein Aufheulen des Motors zu verhindern. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung soll gleichzeitig möglichst einfach und kostengünstig sein.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 und 2 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird der eingelegte Gang ermittelt, und die aktuelle Motordrehzahl und die Radgeschwindigkeit einerseits gemessen und andererseits die Motordrehzahl oder Radgeschwindigkeit für den aktuellen Gang berechnet. Gemessene und berechnete Motordrehzahl bzw. Radgeschwindigkeit werden danach verglichen. Überschreitet die Differenz zwischen gemessener und berechneter Radgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl einen vorgegebenen Schwellenwert, so kann auf einen ausgekuppelten Zustand geschlossen werden.
Die Berechnung von Motordrehzahl oder Radgeschwindigkeit kann z.B. nach folgender Beziehung erfolgen: $Nmot = I \cdot v_{gemessen},$
wobei I das Übersetzungsverhältnis des aktuellen Gangs bzw. ein dazu proportionaler Wert ist. Dieser berechnete Wert wird dann mit der gemessenen Motordrehzahl Nmot_gemessen verglichen.
In gleicher Weise kann auch die Radgeschwindigkeit v aus der gemessenen Motordrehzahl Nmot_gemessen zurückgerechnet und mit der gemessenen Radgeschwindigkeit v_gemessen verglichen werden. Der Parameter I ist vorzugsweise im System hinterlegt.
Der Kupplungszustand wird vorzugsweise ständig überprüft, so daß nach erneutem Einkuppeln der eingekuppelte Zustand erkannt wird, wenn die berechnete Gesamtübersetzung wieder in den Bereich zwischen die vorgegebenen Grenzwerte zurück gelangt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum einen die differenzierte Motordrehzahl dNmot/dt ermittelt und daraus ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment MWBR berechnet. Für das Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors gilt: ${MWBR}_{mot} [Nm] = Jmot [{kgm}^{2}] \cdot dNmot/dt [1 / {sec}^{2}],$
mit $\begin{array}{l} Jmot [{kgm}^{2}] = Jkurbeltrieb + Jmitnehmerscheibe + JGetriebeeingang [kg \\ m^{2}] \end{array}$
J: Massenträgheitsmoment
Andererseits wird die mittlere Beschleunigung eines Antriebsrades Dvman ermittelt und daraus ebenfalls das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment berechnet. Für das Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors gilt in diesem Fall unter Berücksichtigung der Übersetzung Iges des Antriebsstrangs: ${MWBR}_{mot} [Nm] = Jmot [{kgm}^{2}] \cdot Iges \cdot Dvman [{m/sec}^{2}] / r [m],$
mit $\begin{array}{l} Jmot [{kgm}^{2}] = Jkurbeltrieb + Jmitnehmerscheibe + JGetriebeeingang [kg \\ m^{2}] \end{array}$
r: Radhalbmesser [m]
Stimmen die Ergebnisse für das Beschleunigungswiderstandsmoment beider Berechnungen überein, oder ist die Differenz geringer als ein vorgegebener Schwellenwert, so kann von einem eingekuppelten Zustand ausgegangen werden.
Unterscheiden sich die beiden Werte um mehr als einen vorgegebenen Betrag, so wird ein ausgekuppelter Zustand erkannt und gegebenenfalls die MSR deaktiviert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Darstellung zur Erläuterung einer Kupplungszustandserkennung gemäß dem Stand der Technik;
2 eine Darstellung zur Erläuterung der Kupplungserkennungslogik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
2 zeigt den Verlauf der berechneten Gesamtübersetzung 3, die beispielsweise nach folgender Beziehung ermittelt wurde: $I_{ges} = \frac{U a [m] \cdot N m o t [1 / min]}{v m a n [m / s]} \cdot 0,01666$
Die Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnen einen oberen und unteren Schwellenwert für die Gesamtubersetzung im zweiten Gang. Entsprechende Schwellenwerte sind zumindest auch für den ersten und dritten Gang im System hinterlegt.
Befindet sich die berechnete Gesamtubersetzung 3 innerhalb der vorgegebenen Schwellenwerte 1,2, so kann von einem eingekuppelten Zustand ausgegangen werden. Ein zugehöriges Flag „ausgekuppelt“ 4 befindet sich in diesem Fall im Low-Zustand.
Uberschreitet die berechnete Gesamtubersetzung einen der Grenzwerte 1,2, so wird auf einen ausgekuppelten Zustand geschlossen. Das Flag 4 schaltet in diesem Fall in den High-Zustand.
Der Vergleich zwischen berechneter Gesamtubersetzung 3 und den vorgegebenen Grenzwerten 1,2, wird danach fortgesetzt. Wenn die berechnete Gesamtubersetzung 3 wieder in den Bereich zwischen den Grenzwerten 1,2 gelangt, wird das Flag 4 zurückgesetzt und die MSR wieder aktiviert.
Somit kann in einfacher Weise der Kupplungszustand in einem Fahrzeug ermittelt werden, ohne ein Hochdrehen des Motors mit entsprechendem Aufheulen zu verursachen.
3 zeigt ein Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustands in Form eines Flußdiagramms. Dabei wird in einem ersten Schritt 11 die Motordrehzahl nMot, die aktuelle Radgeschwindigkeit v sowie der aktuell eingelegte Gang ermittelt. In Schritt 12 wird dann ein Quotient I aus der ermittelten Motordrehzahl nMot und der Radgeschwindigkeit v berechnet.
Der berechnete Quotient wird in Schritt 13 mit einem im System hinterlegten Schwellenwert 1,2 für den aktuellen Gang verglichen, wobei in Schritt 14 der ausgekuppelte Zustand erkannt wird, wenn der berechnete Quotient den Schwellenwert 1,2 überschreitet.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung, die in 4 dargestellt ist, wird in einem ersten Schritt 15 die Motordrehzahl nMot, die aktuelle Radgeschwindigkeit v sowie der aktuell eingelegte Gang g ermittelt und in Schritt 16 eine Motordrehzahl nMot_ber oder Radgeschwindigkeit v_ber auf der Grundlage der ermittelten Radgeschwindigkeit v bzw. Motordrehzahl nMot berechnet.
In Schritt 17 wird der berechnete mit dem gemessenen Wert verglichen, wobei in Schritt 18 auf einen ausgekuppelten Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen berechnetem und gemessenem Wert einen vorgegebenen Schwellenwert sw uberschreitet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 5 dargestellt, bei der die Erkennung des Kupplungszustands durch Berechnung eines rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments erfolgt.
Dabei wird in Schritt 19 zunächst die Motorbeschleunigung dnMot/dt ermittelt und in Schritt 20 ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandmoment MWBRmot auf der Grundlage der Motorbeschleunigung berechnet. Ferner wird in Schritt 21 die Beschleunigung dvan/dt der angetriebenen Räder ermittelt und ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment MWBRmot auf der Grundlage der Beschleunigung der Antriebsrader in Schritt 22 berechnet.
Die beiden berechneten Werte für das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment MWBR werden in Schritt 23 verglichen und in Schritt 24 ein ausgekuppelter Zustand erkannt, wenn die Abweichung der beiden Werte großer ist als ein vorgegebener Schwellenwert sw.
Bezugszeichenliste

1: Oberer Schwellenwert
2: Unterer Schwellenwert
3: Aktuelle berechnete Gesamtubersetzung
4: Flag
5-8: Gesamtübersetzungen
9: Bereich des ausgekuppelten Zustands
10: Toleranzlinie
11-24: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes an einem Fahrzeug während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Ermitteln des aktuell eingelegten Gangs, der Motordrehzahl (Nmot) und der aktuellen Radgeschwindigkeit (v), - Berechnen der Motordrehzahl (Nmot) auf der Grundlage der ermittelten Radgeschwindigkeit (v) oder der Radgeschwindigkeit (v) auf der Grundlage der ermittelten Motordrehzahl (Nmot), - Vergleichen der berechneten mit der ermittelten Motordrehzahl (Nmot) oder der berechneten mit der ermittelten Radgeschwindigkeit (v), wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen berechnetem und ermitteltem Wert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes in einem Kraftfahrzeug, insbesondere während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Ermitteln der Motorbeschleunigung, - Berechnen eines rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments auf der Grundlage der Motorbeschleunigung, - Ermitteln der Beschleunigung der Antriebsräder, - Berechnen des rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments auf der Grundlage der Beschleunigung der Antriebsräder, - Vergleichen der berechneten Werte, wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung der berechneten Werte größer ist als ein Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors oder des Antriebsstrangs berechnet wird.