DE10361285A1

DE10361285A1 - Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE10361285A1
Application number: DE10361285A
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. Strenkert
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Strenkert Jochen Dipl-Ing 71083 Herrenber De
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: DE10361285B4; WO2005065984A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit (10), die zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes (11) und eines Kraftfahrzeugmotors (12) während eines Übersetzungsänderungsvorgangs vorgesehen ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit (10) eine Kompensationsfunktion (15) aufweist, die zur zumindest teilweisen Kompensation eines Beschleunigungsmoments (M¶b¶) aus einem Antriebsstrang (13) mittels einer komplementären Veränderung (deltaM) eines Motormoments (M¶m¶) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Einheit zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes.

Es sind Kraftfahrzeuge mit einer Steuereinheit bekannt, die eine erste Untereinheit zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes und eine zweite Untereinheit zum Betätigen eines Kraftfahrzeugmotors umfasst und die zumindest während eines Übersetzungsänderungsvorgangs das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe und den Kraftfahrzeugmotor betätigt. Die erste Untereinheit verändert mittels einer hydraulischen Stellvorrichtung die Übersetzung des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß eines im Wesentlichen voreingestellten und an aktuelle Drehzahlen angepassten Solldrehzahlverlaufs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer ein besonders komfortabler Übersetzungsänderungsvorgang realisierbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer Einheit, die zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes und eines Kraftfahrzeugmotors während eines Übersetzungsänderungsvorgangs vorgesehen ist.

Es wird vorgeschlagen, dass die Einheit eine Kompensationsfunktion aufweist, die zur zumindest teilweisen Kompensation eines Beschleunigungsmoments aus einem Antriebsstrang mittels einer komplementären Veränderung eines Motormoments vorgesehen ist. Es kann vorteilhaft vermieden werden, dass das Beschleunigungsmoment des Antriebsstrangs unkompensiert auf Antriebsräder eines die Vorrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs übertragen wird und zu einer unkomfortablen, ruckartigen positiven oder negativen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führt. Es kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein auf die Antriebsräder übertragenes Gesamtmoment, das sich aus Beschleunigungsmoment und Motormoment zusammensetzt, unabhängig vom Beschleunigungsmoment steuerbar und/oder regelbar ist, wodurch ein besonders komfortabler Übersetzungsänderungsvorgang erreichbar ist.

Das Beschleunigungsmoment ist dabei durch Drehimpulsänderungen im Antriebsstrang während des Übersetzungsänderungsvorgangs begründet, die sich auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen. Die Einheit kann das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe und den Kraftfahrzeugmotor unmittelbar steuern und/oder regeln oder aber zum Betätigen entsprechende Signale an Untereinheiten zum Steuern und/oder Regeln des Kraftfahrzeuggetriebes und/oder des Kraftfahrzeugmotors geben, wobei die Untereinheiten einstückig oder mehrstückig mit der Einheit ausgeführt sein können. Unter vorgesehen soll in diesem Zusammenhang auch ausgelegt und ausgestattet verstanden werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, zumindest ein Signalfolgeverhalten des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes zu berücksichtigen. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders gute Abstimmung zwischen der Betätigung des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes und der Betätigung des Kraftfahrzeugmotors erreicht werden. Dabei kann die Einheit das Signalfolgeverhalten des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes bzw. des Kraftfahrzeugmotors und der daran gekoppelten trägen Massen besonders zuverlässig durch eine Filterfunktion modellieren. Diese Filterfunktion kann durch eine Tiefpassfunktion oder eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Filterfunktion gegeben sein, die auch empirisch bestimmt sein kann. Ferner ist denkbar, dass die Einheit dazu vorgesehen ist, das Signalfolgeverhalten des Kraftfahrzeugmotors und/oder Unterschiede zwischen dem Signalfolgeverhalten des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes und des Kraftfahrzeugmotors zu berücksichtigen.

Eine besonders hohe Synchronizität kann erreicht werden, wenn die Einheit dazu vorgesehen ist, Regelzeitunterschiede zwischen stufenlosem Kraftfahrzeuggetriebe und Kraftfahrzeugmotor zu berücksichtigen. Dies kann vorteilhaft einfach durch ein Verzögerungsglied in einer Signalleitung oder durch eine Verzögerungsfunktion in einer Signalverarbeitungsvorrichtung der Einheit erreicht werden.

Weist die Einheit eine Schaltfunktion zur Anpassung an unterschiedliche Kraftfahrzeugmotoren auf, kann vorteilhaft eine universell einsetzbare Vorrichtung erreicht werden. Aus der Einsetzbarkeit der Vorrichtung in Fahrzeugen mit verschiedenen Kraftfahrzeugmotoren können sich Kosteneinsparungspotentiale ergeben. Dabei ist sowohl eine Anpassung der Filterfunktion und/oder einer gespeicherten Regelzeit des Kraftfahrzeugmotors als auch eine Anpassung der Wahl von Eingangs- und/oder Ausgangsgrößen der Kompensationsfunktion an den Kraftfahrzeugmotor denkbar.

Ist die Einheit dazu vorgesehen, die Kompensationsfunktion zu deaktivieren, wenn ein Kraftschluss zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und den Antriebsrädern unterbrochen ist, kann ein grundloses Verändern des Motormoments vorteilhaft vermieden werden. Dabei kann der Kraftschluss sowohl zwischen dem Kraftfahrzeugmotor und dem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe als auch, im Fall eines vorteilhaft abtriebsseitig abkuppelbaren Kraftfahrzeuggetriebes, zwischen dem Kraftfahrzeuggetriebe und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs unterbrochen sein.

Weist die Einheit eine Schaltfunktion zum externen Deaktivieren der Kompensationsfunktion auf, kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Kompensationsfunktion besonders flexibel einsetzbar ist. Eine Kollision mit anderen Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs kann vorteilhaft vermieden werden.

Ist die Einheit dazu vorgesehen, die Kompensationsfunktion zu deaktivieren, wenn das Beschleunigungsmoment einen Schwellenwert unterschreitet, kann vorteilhaft vermieden werden, dass die Kompensationsfunktion nur bei Änderungen des Beschleunigungsmoments aktiviert ist, bei, denen ein merklicher Komfortgewinn durch die Kompensationsfunktion erreichbar ist.

Ist die Einheit dazu vorgesehen, die Kompensationsfunktion zu deaktivieren, wenn der Übersetzungsänderungsvorgang zu einem Erhöhen einer Drehzahl ausgelegt ist, kann die Kompensationsfunktion beim Bereitstellen einer Momentenreserve beim Betrieb des Kraftfahrzeugmotors vorteilhaft unberücksichtigt bleiben. Ein sparsamer Betrieb des Kraftfahrzeugmotors kann erreicht werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Figurenbeschreibung. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Ansprüche, die Beschreibung und die Zeichnung enthalten mehrere Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese auch einzeln betrachten und zu zweckmäßigen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

1 Ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe, einem Kraftfahrzeugmotor und einer Einheit zum Betätigen derselben,

2 ein Ablaufdiagramm zu einer Kompensationsfunktion der Einheit,

3 ein Ablaufdiagramm zu einem Momentberechnungsblock der Kompensationsfunktion aus 2,

4 ein Ablaufdiagramm zu einem Aktivierungs- und Deaktivierungsblock der Kompensationsfunktion,

5 ein Ablaufdiagramm zu einem Signalaufbereitungsblock der Kompensationsfunktion und

6 einen zeitlichen Verlauf eines Motormoments, eines Beschleunigungsmoments, einer Soll-Drehzahl und einer Ist-Drehzahl.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 19 mit einem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11, einem Kraftfahrzeugmotor 12 und mit einer Einheit 10 zum Betätigen des Kraftfahrzeuggetriebes 11 und des Kraftfahrzeugmotors 12. Der Kraftfahrzeugmotor 12 treibt über einen Antriebsstrang 13 vordere Antriebsräder 16 des Kraftfahrzeugs 19 an. Der Kraftfahrzeugmotor 12 umfasst eine Steuer- und Regeleinheit 21, die auf ein Signal der Einheit 10, das über eine Signalleitung 20 übermittelt wird, ein Motormoment M_m des Kraftfahrzeugmotors 12 erhöht oder reduziert. Die Signalleitung 20 ist Teil eines CAN-Bus des Kraftfahrzeugs 19, über den die Einheit 10 und die Steuer- und Regeleinheit 21 des Kraftfahrzeugs 19 Zugriff auf alle im Kraftfahrzeug 19 erfassten und gespeicherten Kenngrößen haben. Im Antriebsstrang 13 ist das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 11 zwischen zwei Kupplungen 22, 23 angeordnet, die das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 11 antriebsseitig und abtriebsseitig vor Beschädigungen durch starke Drehmomentimpulse abschirmen.
Die Einheit 10 führt im Betrieb ein Steuerprogramm aus, das eine Kompensationsfunktion 15 umfasst (2), welche zur vorausschauenden Kompensation eines Beschleunigungsmoments M_b aus dem Antriebsstrang 13 mittels einer komplementären Veränderung des Motormoments M_m vorgesehen ist. Die Kompensationsfunktion 15 setzt sich aus einem Momentberechnungsblock 24, einem Aktivierungs- und Deaktivierungsblock 25 und aus einem Motoransteuerungsblock 26 zusammen. Eingangsgrößen der Kompensationsfunktion 15 sind von der Einheit 10 angesteuerte Soll-Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangswelle des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes 11 sowie die zugehörigen Drehzahlgradienten. Eine Ausgangsgröße der Kompensationsfunktion 15 ist ein Motordrehmoment M_m, welches die Einheit 10 über die Signalleitung 20 der Steuer- und Regeleinheit 21 des Kraftfahrzeugmotors 12 signalisiert.
Im Momentberechnungsblock 24 passt die Einheit 10 die Kompensationsfunktion 15 in einer Schaltfunktion 14 an den Kraftfahrzeugmotor 12 des Kraftfahrzeugs 19 an. Dies geschieht durch eine Auswahl einer geeigneten Drehzahl ω. Liegt ein Dieselmotor vor, wählt die Einheit 10 eine Primärdrehzahl ω_p als Drehzahl ω, liegt ein Benzinmotor vor, wählt die Einheit 10 eine im Vergleich zur Primärdrehzahl ω_p einer Systemdynamik weniger stark vorauseilende Turbinendrehzahl ω_t an einem Wandler. Die Einheit 10 verarbeitet anschließend die Drehzahl ω in einer Filterfunktion 18. In der Filterfunktion 18 bildet die Einheit 10 zunächst eine Ableitung ω' der Drehzahl ω nach der Zeit t, filtert die Ableitung ω' durch einen Tiefpassfilter mit applizierbarer Grenzfrequenz und gibt die gefilterte Ableitung ω' um einen Regelzeitunterschied τ verzögert wieder aus. Der Regelzeitunterschied τ ist einstellbar und ist dazu vorgesehen, den Regelzeitunterschied τ zwischen stufenlosem Kraftfahrzeuggetriebe 11 und Kraftfahrzeugmotor 12 zu kompensieren. Durch den Tiefpassfilter und die Verzögerung modelliert die Einheit 10 ein Signalfolgeverhalten des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes 11 bzw. der mit diesem gekoppelten Bauteile. In einem Multiplikationsschritt 27 multipliziert die Einheit 10 die gefilterte und verzögerte Ableitung ω' der Drehzahl ω mit einem applizierbaren Trägheitsmoment J, welches sich effektiv aus verschiedenen Trägheitsmomenten von an der Drehzahländerung beteiligten rotierenden Teilen des Antriebsstrangs 13 zusammensetzt. Die Einheit 10 beschränkt das Ergebnis des Multiplikationsschritts 27 in einem Beschränkungsschritt 28 und gibt es als Abschätzung für ein zu erwartendes, durch die Drehzahländerung bedingtes Beschleunigungsmoment M_b des Antriebsstrangs 13.
Im Aktivierungs- und Deaktivierungsblock 25 (2) überprüft die Einheit 10, ob alle notwendigen und hinreichenden Bedingungen 17, 29–33 (4) zur Aktivierung der Kompensationsfunktion 15 erfüllt sind. In der Bedingung 29 überprüft die Einheit 10, ob das im Momentberechnungsblock 24 ermittelte Beschleunigungsmoment M_b negativ ist. Die Bedingung 29 ist unwahr, wenn dies der Fall ist. Dann ist der angesteuerte Übersetzungsänderungsvorgang zu einem Erhöhen der Drehzahl ω ausgelegt und die Kompensationsfunktion 15 ist deaktiviert. In der Bedingung 30 überprüft die Einheit 10, ob ein Kraftschluss zwischen dem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 und dem Kraftfahrzeugmotor 12 besteht. Dies ist der Fall, wenn die als Überbrückungskupplung ausgebildete Kupplung 23 sich in einem schlupfgeregelten Zustand befindet. In der Bedingung 31 überprüft die Einheit 10, ob sich das stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe 11 in einer Vorwärtskonfiguration befindet. Ist dies der Fall, ist die Kupplung 22 geschlossen und ein Kraftschluss zwischen dem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 und den Antriebsrädern 16 des Kraftfahrzeugs 19 besteht. In der Bedingung 32 wird überprüft, ob ein Fahrer eine manuelle Schaltfunktion 17 aktiviert hat, mittels der ein externes Deaktivieren der Kompensationsfunktion 15 möglich ist. Die Bedingungen 29–32 stellen eine Grundbedingung dar, die in einem Zusammenfassungsschritt 34 überprüft wird und eine notwendige Bedingung zur Aktivierung der Kompensationsfunktion 15 darstellt. Eine hinreichende Bedingung 33 ist wahr, wenn eine komplementäre Veränderung δM = –M_b des Motormoments M_m, die zur Kompensation des Beschleunigungsmoments M_b notwendig ist, einen negativen Schwellenwert M_min unterschreitet. Sind die Grundbedingung aus dem Zusammenfassungsschritt 34 und die notwendige Bedingung 33 wahr, aktiviert die Einheit 10 in einem Entscheidungsschritt 35 die Kompensationsfunktion 15, falls sie nicht schon aktiviert ist und setzt ein Aktivierungsbit auf 1. Ist die Bedingung 33 oder die im Zusammenfassungsschritt 34 überprüfte Bedingung falsch, deaktiviert die Einheit 10 die Kompensationsfunktion 15, falls sie aktiviert ist und setzt das Aktivierungsbit im Entscheidungsschritt 35 auf 0.
Im Motoransteuerungsblock 26 fasst die Einheit 10 die Ergebnisse des Momentberechnungsblocks 24 und des Aktivierungs- und Deaktivierungsblocks 25 zusammen. Hat das Aktivierungsbit den Wert 1, generiert die Einheit 10 ein Steuersignal, welches sie über die Signalleitung 20 an die Steuer- und Regeleinheit 21 des Kraftfahrzeugmotors 12 übermittelt. Dabei kodiert das Steuersignal das unter Berücksichtigung der Regelzeit des Kraftfahrzeugmotors 12 anzusteuernde Motormoment M_m + δM zur vorausschauenden Kompensation des zu erwartenden Beschleunigungsmoments M_b.
5 zeigt in einem ersten Diagramm den zeitlichen Verlauf einer von der Einheit 10 am stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe 11 angesteuerten Soll-Drehzahl ω_soll während eines Übersetzungsänderungsvorgangs von einer kleineren Übersetzung zu einer größeren Übersetzung und von einer größeren Drehzahl ω zu einer kleineren Drehzahl ω. Zudem ist als gestrichelte Linie eine durch das Signalfolgeverhalten stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes 11 modifizierte, um den Regelzeitunterschied τ verzögerte Ist-Drehzahl ω_ist dargestellt. In einem zweiten Diagramm zeigt 5 den zeitlichen Verlauf des Beschleunigungsmoments M_b und des zur Kompensation des Beschleunigungsmoments M_b von der Einheit 10 am Kraftfahrzeugmotor 12 angesteuerte Motormoment M_m. Die Regelzeit zur Regelung des Motormoments M_m ist in diesem Ausführungsbeispiel vernachlässigbar. Das Beschleunigungsmoment M_b ist proportional zur Ableitung der Ist-Drehzahl ω_ist nach der Zeit t. Das Motormoment M_m ist während des Übersetzungsänderungsvorgangs um das Beschleunigungsmoment M_b, das von der Einheit 10 durch die Filterfunktion 18 näherungsweise bestimmt wird, reduziert, so dass ein auf die Antriebsräder 16 übertragenes Gesamtmoment während des Übersetzungsänderungsvorgangs näherungsweise konstant ist.

10: Einheit
11: Kraftfahrzeuggetriebe
12: Kraftfahrzeugmotor
13: Antriebsstrang
14: Schaltfunktion
15: Kompensationsfunktion
16: Antriebsrad
17: Schaltfunktion
18: Filterfunktion
19: Kraftfahrzeug
20: Signalleitung
21: Steuer- und Regeleinheit
22: Kupplung
23: Kupplung
24: Momentberechnungsblock
25: Aktivierungs- und Deaktivierungsblock
26: Motoransteuerungsblock
27: Multiplikationsschritt
28: Beschränkungsschritt
29: Bedingung
30: Bedingung
31: Bedingung
32: Bedingung
33: Bedingung
34: Zusammenfassungsschritt
35: Entscheidungsschritt
δM: Veränderung
M_min: Schwellenwert
M_m: Motormoment
M_b: Beschleunigungsmoment
ω: Drehzahl
ω_soll: Drehzahl
ω_ist: Drehzahl
ω_p: Primärdrehzahl
ω_t: Turbinendrehzahl
ω': Ableitung
J: Trägheitsmoment
t: Zeit
τ: Regelzeitunterschied

Claims

Vorrichtung mit einer Einheit (10), die zum Betätigen eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes (11) und eines Kraftfahrzeugmotors (12) während eines Übersetzungsänderungsvorgangs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) eine Kompensationsfunktion (15) aufweist, die zur zumindest teilweisen Kompensation eines Beschleunigungsmoments (M_b) aus einem Antriebsstrang (13) mittels einer komplementären Veränderung (δM) eines Motormoments (M_m) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, zumindest ein Signalfolgeverhalten des stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes (11) zu berücksichtigen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, das Signalfolgeverhalten des Kraftfahrzeuggetriebes (11) durch eine Filterfunktion (18) zu modellieren.
Vorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, Regelzeitunterschiede (τ) zwischen dem stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebe (11) und dem Kraftfahrzeugmotor (12) zu berücksichtigen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) eine Schaltfunktion (14) zur Anpassung an unterschiedliche Kraftfahrzeugmotoren (12) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, die Kompensationsfunktion (15) zu deaktivieren, wenn ein Kraftschluss zwischen dem Kraftfahrzeugmotor (12) und Antriebsrädern (16) unterbrochen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) eine Schaltfunktion (17) zum externen Deaktivieren der Kompensationsfunktion (15) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, die Kompensationsfunktion (15) zu deaktivieren, wenn das Beschleunigungsmoment (M_b) einen Schwellenwert (M_min) unterschreitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (10) dazu vorgesehen ist, die Kompensationsfunktion (15) zu deaktivieren, wenn der Übersetzungsänderungsvorgang zu einem Erhöhen einer Drehzahl (ω) ausgelegt ist.
Verfahren zum Betätigen einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.