DE112008001539B4

DE112008001539B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE112008001539B4
Application number: DE112008001539.2T
Authority: DE
Inventors: Dr. Praus Rainer; Dr. Werner Olaf
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: US7813858B2; KR20100029813A; KR101524323B1; WO2009003454A3; DE112008001539A5; DE102008030481A1; WO2009003454A2; US20100094518A1

Abstract

Verfahren zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung (12), bei welchem Verfahren die Differenz zwischen einem Drehzahlsignal einer antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung (12) und einem gefilterten Drehzahlsignal n_filt einer getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung (12) auf einem Sollwert gehalten wird, enthaltend folgende Schritte:a) aus einem einer augenblicklichen Drehzahl der getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung (12) entsprechenden Rohsignal n_raw wird ein gleitender Mittelwert n_ma berechnet, dessen Mittelungsbreite von N Interrupts auf eine Rupffrequenz 1/T für einen jeweiligen Gang abgestimmt ist;b) aus dem im laufenden Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma und aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma_old wird eine Ableitung des gleitendes Mittelwertes n_dot berechnet;c) aus der berechneten Ableitung des gleitenden Mittelwerts n_dot und aus einer im vorangegangenen Interrupt berechneten geglätteten Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt_old wird mit einem PT1- Filter eine geglättete Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt berechnet;d) aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old und aus der geglätteten Ableitung n_dot_filt wird ein Prognosedrehzahlsignal n_pred für den laufenden Interrupt berechnet;e) aus dem Rohsignal n_raw und dem im vorangegangenen Interrupt gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old wird ein gewichteter Mittelwert n_PT1 berechnet; undf) aus dem gewichteten Mittelwert n_PT1 und aus dem Prognosedrehzahlsignal n_pred wird das gefilterte Drehzahlsignal n_filt berechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung, bei welchem Verfahren die Differenz zwischen einem Drehsignal einer antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung und einem gefilterten Drehzahlsignal einer getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung 12 auf einem Sollwert gehalten wird.
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt. Der Einsatz solcher Kupplungen, der nicht nur in Verbindung mit automatisierten Schaltgetrieben sondern auch mit handbetätigten Schaltgetrieben erfolgt, hat nicht nur den Vorteil verbesserten Fahrkomforts sondern führt erfahrungsgemäß, insbesondere in Verbindung mit automatisierten Schaltgetrieben, zu dem weiteren Vorteil, dass häufiger in Gängen mit langer Übersetzung gefahren wird, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Umweltbelastung vermindert werden.
1 zeigt den Aufbau eines an sich bekannten Fahrzeugantriebsstrangs mit automatisierter Kupplung. Ein Antriebsmotor 10 ist über die Kupplung 12 mit einem Schaltgetriebe 14 verbunden, das im dargestellten Beispiel über eine Kardanwelle 16 mit einem Differential 18 verbunden ist, das wiederum über Gelenkwellen 20 mit den Hinterrädern 22 verbunden ist. Es versteht sich, dass der Antriebsstrang auch ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit Frontantrieb oder Allradantrieb sein könnte.
Die Kupplung 12 wird von einer Betätigungseinrichtung bzw. einem Aktor 24 betätigt. Bei dem Schaltgetriebe 14 handelt es sich beispielsweise um ein automatisiertes Schaltgetriebe, das von einer Betätigungseinrichtung 26 betätigt wird.
Zur Bedienung des Getriebes ist eine Wähleinheit 28 vorgesehen, mit der verschiedene Fahrprogramme bzw. Gänge angewählt werden können. Zur Laststeuerung des Motors 10 dient ein Fahrpedal 30, das direkt oder über ein Steuergerät 32 bzw. eine elektronische Steuereinrichtung mit einem Leistungsstellorgan 34 des Antriebsmotors 10 verbunden ist.
Mit dem Steuergerät 32 sind Sensoren, wie ein Sensor 36 zur Erfassung der Drehzahl einer Schwungscheibe des Motors 10 bzw. eine Eingangswelle der Kupplung 12, ein Sensor 38 zur Erfassung der Drehzahl einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe, die drehfest mit einer Ausgangswelle der Kupplung bzw. einer Eingangwelle des Getriebes 14 verbunden ist, Drehzahlsensoren 40 zur Erfassung der Raddrehzahlen sowie weitere Sensoren, beispielsweise ein Kühlwassertemperatursensor, ein Sensor zur Erfassung der Stellung des Leistungsstellorgans 34, ein Sensor zur Erfassung der Stellung der Kupplung usw. verbunden. In dem Steuergerät 32, das in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor mit zugehörigen Speichereinrichtungen enthält, sind Programme abgelegt, mit denen die Betätigungsseinrichtung 26, der Aktor 24 und Aktor für das Leistungsstellorgan 34 gesteuert werden.
Aufbau und Funktion der einzelnen geschilderten Baugruppen und deren Zusammenwirken sind an sich bekannt und werden daher nicht im Einzelnen erläutert.
Aus der DE 103 23 567 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt zum Modulieren des von der Kupplung übertragbaren Moments, insbesondere während des Einrückens der Kupplung beim Anfahren, um Rupfschwingungen auszuregeln. Dazu wird das Moment in Abhängigkeit von einer nur aus dem Drehzahlsignal der Kupplungsscheibe bzw. der Getriebeeingangswelle abgeleiteten gefilterten Größe moduliert. Die gefilterte Größe wird durch mehrmaliges Glätten des Drehzahlsignals der Getriebeeingangswelle über eine Zeitdauer, die gleich der Dauer einer Rupfschwingung ist, sowie durch Multiplikation mit einem Korrekturfaktor berechnet.
die US 2005 / 0 189 192 A1 offenbart ein Verfahren zur Reduzierung von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor einer Kupplung sowie einem Getriebe. Die DE 10 2004 032 150 A1 offenbart ein Verfahren zum Reduzieren von Rupfschwingungen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Die DE 40 11 850 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern und Regeln einer zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe angeordneten automatisierten Reibungskupplung.
Um den Fahrzeugantriebsstrang von Motorschwingungsanregungen zu entkoppeln, wird daran gearbeitet, eine automatisierte Kupplung in bestimmten Drehzahlbereichen mit geringem Schlupf zu betreiben. Die durch den Schlupf erreichte Isolation kann den Komfort erheblich erhöhen. Dabei muss die Differenzdrehzahl an der Kupplung relativ genau eingestellt werden. Eine zu große Differenzdrehzahl führt zu erhöhtem Energieeintrag und Belagverschleiß, eine zu geringe Differenzdrehzahl kann zum Haften der Kupplung und damit zu verringertem Komfort führen. Bei dem üblichen Ansatz wird versucht, über eine Regelung die Differenzdrehzahl einzustellen, indem das übertragbare Kupplungsmoment moduliert wird. Zur Berechnung des Schlupfes wird die Differenz zwischen der Motordrehzahl bzw. der Drehzahl einer Eingangswelle der Kupplung und der Getriebeeingangsdrehzahl bzw. der Drehzahl einer Ausgangswelle der Kupplung gebildet. Um eine Mitkopplung des Reglers an Antriebsstrangschwingungen, speziell Rupfschwingungen, zu vermeiden, ist es notwendig, die Rupfschwingungen weitestgehend aus der Getriebeeingangsdrehzahl zu eliminieren. Ein reiner PT1- Filter ist dazu ungeeignet, da dieser Filter eine ausreichende Glättung der Getriebedrehzahl nur auf Kosten einer zu großen Phasenverschiebung zwischen Motor- und Getriebedrehzahl erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Schlupfes einer Kupplung bereitzustellen, mit dem bzw. der insbesondere folgende Forderungen hinsichtlich einer Filterung des Drehzahlsignals des Getriebeeingangsdrehzahlsensors erfüllt werden können:
Rupfschwingungen mit einer für den jeweils gewählten Gang typischen Rupffrequenz sind zu unterdrücken; das gefilterte Drehzahlsignal soll bei konstanter Beschleunigung, ähnlich wie bei einem PT1- Filter, nach endlicher Zeit eine geringe, fest einstellbare Phasenlage zur Motordrehzahl haben; bei Lastwechseln und Schaltungen sollen möglichst geringe Über- und Unterschwinger auftreten.
Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet.
Der Nebenanspruch 10 kennzeichnet eine Vorrichtung zur Lösung des diesbezüglichen Teils der Erfindungsaufgabe.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung, bei welchem Verfahren die Differenz zwischen dem Drehzahlsignal der antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung und einem gefilterten Drehzahlsignal der getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung auf einem Sollwert gehalten wird, werden folgende Schritte ausgeführt:

a) aus einem einer augenblicklichen Drehzahl der getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung entsprechenden Rohsignal n_raw wird ein gleitender Mittelwert n_ma berechnet, dessen Mittelungsbreite von N Interrupts auf eine Rupffrequenz 1/T für einen jeweiligen Gang abgestimmt ist;
b) aus dem im laufenden Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma und aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma_old wird eine Ableitung des gleitendes Mittelwertes n_dot berechnet;
c) aus der berechneten Ableitung des gleitenden Mittelwerts n_dot und aus einer im vorangegangenen Interrupt berechneten geglätteten Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt_old wird mit einem PT1- Filter eine geglättete Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt berechnet;
d) aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old und aus der geglätteten Ableitung n_dot_filt wird ein Prognosedrehzahlsignal n_pred für den laufenden Interrupt berechnet;
e) aus dem Rohsignal n_raw und dem im vorangegangenen Interrupt gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old wird ein gewichteter Mittelwert n_PT1 berechnet; und
f) aus dem gewichteten Mittelwert n_PT1 und aus dem Prognosedrehzahlsignal n_pred wird das gefilterte Drehzahlsignal n_filt berechnet.

Vorteilhafterweise wird die Ableitung n_dot entsprechend folgender Formel berechnet: $n_d o t = (n_m a - n_m a_o l d) / Δ t,$
wobei Δt = T/N bzw. die Interruptlänge ist.
Vorteilhafterweise wird die geglättete Ableitung n_dot_filt entsprechend folgender Formel berechnet: $n_d o t_f i l t = (p 2 * n_d o t + (100 - p 2) * n_d o t_f i l t_o l d) / 100$
wobei p2 ein Gewichtungsfaktor ist.
Vorteilhafterweise wird die Prognosedrehzahl n_pred entsprechend folgender Formel berechnet: $n_p r e d = n_f i l t_o l d * + n_d o t_f i l t * Δ t$
Vorteilhafterweise wird der gewichtete Mittelwert n_PT1 entsprechend folgender Formel berechnet: $n_P T 1 = (p 1 * n_r a w * f_n + (100 - p 1) * n_f i l t_o l d) / 100$
wobei p1 ein Gewichtungsfaktor ist.
Vorteilhafterweise wird die gefilterte Drehzahl n_filt entsprechend folgender Formel berechnet: $n_f i l t = (p 3 * n_p r e d + (100 - p 3) * n_P T 1) / 100$
wobei p3 ein Gewichtungsfaktor ist.
Vorteilhafterweise kann der Gewichtungsfaktor p3 in einem erfindungsgemäßen Verfahren auf Null gesetzt werden, wenn die Differenz zwischen Rohsignal n_raw und gefiltertem Drehzahlsignal n_filt einen Grenzwert für eine Zeitdauer, die länger ist als die Periodendauer T der Rupffrequenz, überschreitet.
Vorteilhafterweise kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren nach einem Setzen auf Null von p3 der Wert von p3 in jedem Interrupt über eine Rampe um einen festen Betrag angehoben werden, bis der ursprüngliche Wert von p3 wieder erreicht ist.
Zweckmäßigerweise kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren das Drehzahlsignal der antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung von einer elektronischen Motorsteuereinrichtung geliefert werden.
Der die Vorrichtung betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die einen Sensor zum Erzeugen eines der augenblicklichen Drehzahl der Ausgangswelle entsprechenden Rohsignals n_raw und eine elektronische Steuereinrichtung, die einen mit dem Sensor verbundenen Eingang, und einen weiteren Eingang aufweist, an dem das Drehzahlsignal der Eingangswelle der Kupplung liegt, wobei die elektronische Steuereinrichtung den Schlupf der Kupplung entsprechend dem vorstehend geschilderten Verfahren regelt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise erläutert.
In den Figuren stellen dar:

1 das bereits erläuterte Schema eines an sich bekannten Antriebsstrangs,
2 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 bis 6 unterschiedliche Filterungen eines Rohsignals.

In 2 stellen als Parallelogramm gezeichnete Kästchen Datenspeicher dar; als Rechteck gezeichnete Kästchen stellen Berechnungs- bzw. Verfahrensschritte dar; seitlich der Verfahrensschritte sind Parameter angegeben, die in die Rechnung einfließen.
Die Kupplung 12 aus 1 wird über den Aktor 24 derart angesteuert, dass ein vorbestimmter Kupplungsschlupf vorhanden ist, der von Betriebsparametern des Antriebsstrangs, beispielsweise der Motordrehzahl, der Stellung des Fahrpedals 30, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem gewählten Fahrprogramm usw. abhängen kann. Der Kupplungsschlupf ist definiert als Differenz zwischen der Drehzahl des Motors 10 bzw. einer Einganggangswelle der Kupplung 12 und der Drehzahl einer Ausgangswelle der Kupplung 12 bzw. einer Eingangswelle des Getriebes 14. Ein der Motordrehzahl entsprechendes Signal kann z.B. unmittelbar von einem Steuergerät des Motors geliefert werden. Dies hat den Vorteil, dass das Motordrehzahlsignal bereits geglättet ist und keine Drehungleichförmigkeiten enthält. Betreffend die Drehzahl der Getriebeeingangswelle wird ein Rohsignal n_raw von dem Sensor 38 erzeugt, das der augenblicklichen Drehzahl der Getriebeeingangswelle, während eines Zeitraums Δt, entspricht. Es wird beispielsweise erzeugt, indem die sich an einem Magneten während der Zeitdauer Δt vorbeibewegende Anzahl von Zähnen eines Zahnrads gezählt und aus dem Umfangswinkel über den sich diese Zähne erstrecken, und der Zeitdauer Δt als Rohsignal die augenblickliche Drehzahl berechnet wird. Diese augenblickliche Drehzahl ist häufig mit starken Schwankungen, beispielsweise in Folge von Rupfschwingungen, behaftet, so dass das entsprechende vom Sensor 38 erzeugte Signal n_raw, um für die Schlupfsteuerung geeignet zu sein, erfindungsgemäß anhand des Ablaufschemas 48 aus 2 verarbeitet wird:
In einem ersten Verfahrensschritt 50 wird aus dem aktuellen Rohsignal n_raw in an sich bekannter Weise ein gleitender Mittelwert n_ma berechnet, dessen Mittelungsbreite 52 von N Interrupts genau auf die für den jeweiligen Gang gewünschte bzw. vorhandene Rupffrequenz abgestimmt ist, d.h., wenn die Dauer einer Rupfschwingung T ist und ein Rohsignal n_raw während einer Zeitdauer Δt (= Interruptlänge, beispielsweise 0,01s) konstant ist,
gilt N = T/Δt, wobei N die Anzahl der Interrupts innerhalb einer Rupfschwingung darstellt. Diese Mittelung unterdrückt somit exakt eine Periode einer Schwingung. Das aktuelle Rohsignal n_raw wird einem Speicher 54 entnommen. Ein Stapelspeicher 56 enthält mindestens die Anzahl N vorher ermittelter Rohsignale.
In einem zweiten Verfahrensschritt 58 wird die Ableitung eines Drehzahlsignals n_dot aus dem im laufenden Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma und aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma_old entsprechend folgender Formel berechnet: $n_d o t = (n_m a - n_m a_o l d) / Δ t$
Der Wert n_ma_old wird einem Speicher 62 entnommen. Bei konstanter Beschleunigung wird die berechnete Ableitung spätestens nach N Interrupts konstant, d.h., die erste oben genannte Forderung, dass eine typische Rupfschwingung unterdrückt wird, ist erfüllt.
In einem dritten Verfahrensschritt 64 wird aus der berechneten Ableitung des Drehzahlsignals n_dot und aus einer im vorangegangenen Interrupt berechneten geglätteten Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt_old mit einem PT1-Filter eine geglättete Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt berechnet: $n_d o t_f i l t = (p 2 * n_d o t + (100 - p 2) * n_d o t_f i l t_o l d) / 100$
Der mit 66 bezeichnete Faktor p2 ist ein Gewichtungsfaktor in [%]. Der Faktor p2 beeinflusst das Überschießverhalten bei Lastwechseln. Größere Werte von p2 führen zu kleineren Überschwingern, kleinere Werte führen zu größeren Überschwingern. Der bevorzugte Wertbereich von p2 liegt zwischen 4 und 9. Ein typischer Wert liegt bei 6.
Der Wert n_dot_filt_old wird einem Speicher 68 entnommen.
In einem vierten Verfahrensschritt 70 wird ein Prognosedrehzahlsignal n_pred für den laufenden Interrupt aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old und aus der geglätteten Ableitung n_dot_filt entsprechend folgender Formel berechnet: $n_p r e d = n_f i l t_o l d * + n_d o t_f i l t * Δ t$
Der Wert n_filt_old wird einem Speicher 72 entnommen.
Bei konstanter Beschleunigung verhält sich das berechnete Prognosedrehzahlsignal wie eine PT1- Filterung und liefert eine konstante Zeitverzögerung bzgl. des Rohsignals, wodurch nach endlicher Zeit eine geringe, fest einstellbare Phasenlage zum Motordrehzahlsignal erreicht wird. Somit ist auch diese oben genannte Forderung erfüllt.
In einem fünften Verfahrensschritt 74 wird ein gewichteter Mittelwert n_PT1 aus dem Rohsignal n_raw und des im vorangegangenen Interrupt gefilterten Drehzahlsignals n_filt_old entsprechend folgender Formel berechnet: $n_P T 1 = (p 1 * n_r a w * f_n + (100 - p 1) * n_f i l t_o l d) / 100$
Der Faktor p1 aus 76 ist ein Gewichtungsfaktor in [%]. Der Faktor p1 legt die PT1-artige Zeitverzögerung der gefilterten Drehzahl bei konstanter Beschleunigung fest. Größere Werte von p1 führen zu einer kurzen Verzögerung, kleinere Werte bewirken eine längere Verzögerung. Der Wert von p1 liegt vorteilhaft zwischen 20 und 100. Ein typischer Wert beträgt 33.
Der Wert n_filt_old wird dem Speicher 72 entnommen; das aktuelle Rohsignal n_raw wird dem Speicher 54 entnommen. Diese Mittelung entspricht einem PT1- Filter, der eine konstante Zeitverzögerung zwischen Rohsignal und gefiltertem Signal bewirkt.
In einem sechsten Verfahrensschritt 78 wird ein gefiltertes Drehzahlsignal n_filt als gewichtetes Mittel aus dem gewichteten Mittelwert n_PT1 und aus dem Prognosedrehzahlsignal n_pred entsprechend folgender Formel berechnet: $n_f i l t = (p 3 * n_p r e d + (100 - p 3) * n_P T 1) / 100$
Der mit 80 bezeichnete Faktor p3 ist ein Gewichtungsfaktor in [%]. Der Faktor p3 beeinflusst das Überschießverhalten bei Lastwechseln sowie die Restamplitude bei nicht exakt herausgefilterten Rupfschwingungen. Größere Werte von p3 führen zu breiteren Überschwingern, mit kleinerer Amplitude. Kleinere Werte von p3 führen zu schmaleren Überschwingern mit größerer Amplitude. Die Werte von p3 liegen beispielsweise zwischen 85 und 95. Ein typischer Wert beträgt 90.
n_filt wird in einem Speicher 82 gespeichert und beim nächsten Durchlauf des Ablaufdiagramms 48, analog wie n_ma_old und n_dot_filt_old, auf n_filt_old geschrieben. n_filt ist das gefilterte Drehzahlsignal, das für die Schlupfregelung der Kupplung 12 verwendet wird.
Anhand der 3 bis 5 werden Aspekte der erfindungsgemäßen Filterung erläutert. Dabei ist auf der X- Achse die Zeit anhand fest inkrementierter Interruptpunkte dargestellt. Auf der Y-Achse ist die Getriebeeingangsdrehzahl dargestellt.
3 zeigt eine Filterung des Rohsignals n_raw mittels eines PT-1 Filters, wobei bei einer Beschleunigungsänderung ein „Überschießen“ auftritt. Das PT1- gefilterte Signal verläuft derart, dass sich zwar ein glatter Drehzahlverlauf ergibt, jedoch mit einer großen Phasenverschiebung.
4 zeigt eine Filterung des Rohsignals n_raw ebenfalls mit „Überschießen“ bei einer Beschleunigungsänderung. Auf der rechten Y-Achse ist ein Prognosegewicht bzw. der Gewichtungsfaktor p3 dargestellt, der hier 90 [%] beträgt. Bei konstanter Beschleunigung liefert n_filt im Verfahrensschritt 78, wie im Bereich 0 bis etwa 250 Interrupts ersichtlich, sowohl durch die PT1- Filterung des Drehzahlsignals aus Verfahrensschritt 74 als auch durch das Prognosedrehzahlsignal (p3>0) aus Verfahrensschritt 70 eine geringe, konstante Zeitverzögerung bzgl. des Rohsignals n_raw. Bei Änderungen der Signalableitung, also bei sich ändernder Beschleunigung aufgrund von z.B. Unter- oder Überschwingern bei Lastwechseln und Schaltungen, bewirkt eine Beimischung des Prognosedrehzahlsignals (p3>0) ein „Überschießen“ des gefilterten Drehzahlsignals n_filt, wie im Bereich 250 bis etwa 275 Interrupts ersichtlich.
5 zeigt eine Filterung des Rohsignals n_raw mit geringerem „Überschießen“ bei einer Beschleunigungsänderung. Auf der rechten Y-Achse ist wiederum das Prognosegewicht p3 dargestellt. Um das oben besprochene „Überschießen“ zu umgehen, kann der Gewichtungsfaktor p3 bei Beschleunigungsänderungen, wenn die Differenz zwischen Rohsignal und gefiltertem Drehzahlsignal einen Grenzwert für eine Zeitdauer, die länger als die Periodendauer T der im vorliegenden Gang zu unterdrückenden Rupffrequenz ist, überschreitet, auf Null gesetzt werden. Dies ist in der 5 im Bereich von etwa 260 bis 270 Interrupts gemacht worden. Ohne Beimischung des Prognosedrehzahlsignals wird der Drehzahlfilter auf einen reinen PT1- Filter reduziert. Im Vergleich mit 4 ist zu erkennen, dass das gefilterte Signal n_filt in 5 in diesem Bereich schneller „abfällt“ und dem Rohsignal besser folgt. Eine frühere Deaktivierung würde die Unterdrückung der für diesen Gang gewünschten Rupffrequenz verhindern. Die Deaktivierung wird nach Ablauf einer weiteren Periodendauer wieder aufgehoben.
6 zeigt eine Filterung des Rohsignals n_raw mit geringerem „Überschießen“ bei einer Beschleunigungsänderung und allmählicher Zuschaltung des Prognosedrehzahlsignals. Auf der rechten Y-Achse ist das Prognosegewicht p3 dargestellt. Prinzipiell kann die Prognosebeimischung, wie in 5 gezeigt wurde, schlagartig erfolgen. Besser geeignet ist jedoch eine Rampe, die p3 in jedem Interrupt um eine feste Prozentzahl anhebt, bis der ursprüngliche Wert von p3 wieder erreicht ist. Dies wird in der 6 dargestellt. Insbesondere verläuft das gefilterte Signal n_filt im Bereich ab etwa 400 Interrupts mit einer geringeren Verzögerung als das gefilterte Signal n_filt aus der 5, im gleichen Bereich und nach der schlagartigen Prognosebeimischung.
Wie oben anhand der 5 und 6 erläutert, ist auch die dritte der oben genannten Forderungen erfüllt.
Vorteilhaft ist, wenn bei den vorgenannten Berechnungen die Drehzahlen mit einer Genauigkeit von 0,1/U/min und die Beschleunigungen mit einer Genauigkeit von 0,01 (U/min)/0,01s eingehen. Dies ist aufgrund von Rundungsfehlern, die aus der verwendeten Integerarithmetik resultieren, erforderlich. Weiter kann zur Skalierung von Drehzahlen und Beschleunigungen mit Skalierung- bzw. Umrechnungsfaktoren gearbeitet werden. Dies ist vorteilhaft, wenn nur mit ganzen Zahlen gearbeitet wird, aber, um Rundungsfehler klein zu halten eine bzw. zwei Nachkommastellen berücksichtigt werden müssen.
Ein Skalierungsfaktor f_n für die Drehzahl kann beispielsweise betragen: $f_n = 10 \cdot (0,1 (U min) / (U /min)) .$
Ein Skalierungsfaktor für die Beschleunigung kann lauten: $f_n_d o t = 100 \cdot (0,01 (U /min) / (1 (U /min) \cdot 0,01 s)) .$
Die beschriebenen Verfahren und die Vorrichtung können in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise muss die elektronische Steuereinrichtung 32 kein zentrales Steuergerät sein; seine Funktionen können in unterschiedlicher Weise auf verschiedene, im Fahrzeug vorhandene Steuergeräte und Rechner verteilt werden.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsmotor
12: Kupplung
14: Schaltgetriebe
16: Kardanwelle
18: Differential
20: Gelenkwelle
22: Hinterräder
24: Aktor
26: Betätigungseinrichtung
28: Wähleinheit
30: Fahrpedal
32: Steuergerät
34: Leistungsstellorgan
36: Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl
38: Sensor zur Erfassung der Getriebeeingangsdrehzahl
40: Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahlen, Kühlwassertemperatur, Stellung des Leistungsstellorgans, Stellung der Kupplung usw.
48: Ablaufschema
50: Verfahrensschritt
52: Mittelungsbreite
54: Speicher
56: Stapelspeicher
58: Verfahrensschritt
62: Speicher
64: Verfahrensschritt
66: Faktor p2
68: Speicher
70: Verfahrensschritt
72: Speicher
74: Verfahrensschritt
76: Faktor p1
78: Verfahrensschritt
80: Faktor p3
82: Speicher

Claims

Verfahren zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung (12), bei welchem Verfahren die Differenz zwischen einem Drehzahlsignal einer antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung (12) und einem gefilterten Drehzahlsignal n_filt einer getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung (12) auf einem Sollwert gehalten wird, enthaltend folgende Schritte: a) aus einem einer augenblicklichen Drehzahl der getriebeseitigen Ausgangswelle der Kupplung (12) entsprechenden Rohsignal n_raw wird ein gleitender Mittelwert n_ma berechnet, dessen Mittelungsbreite von N Interrupts auf eine Rupffrequenz 1/T für einen jeweiligen Gang abgestimmt ist; b) aus dem im laufenden Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma und aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gleitenden Mittelwert n_ma_old wird eine Ableitung des gleitendes Mittelwertes n_dot berechnet; c) aus der berechneten Ableitung des gleitenden Mittelwerts n_dot und aus einer im vorangegangenen Interrupt berechneten geglätteten Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt_old wird mit einem PT1- Filter eine geglättete Ableitung des Drehzahlsignals n_dot_filt berechnet; d) aus einem im vorangegangenen Interrupt berechneten gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old und aus der geglätteten Ableitung n_dot_filt wird ein Prognosedrehzahlsignal n_pred für den laufenden Interrupt berechnet; e) aus dem Rohsignal n_raw und dem im vorangegangenen Interrupt gefilterten Drehzahlsignal n_filt_old wird ein gewichteter Mittelwert n_PT1 berechnet; und f) aus dem gewichteten Mittelwert n_PT1 und aus dem Prognosedrehzahlsignal n_pred wird das gefilterte Drehzahlsignal n_filt berechnet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ableitung n_dot entsprechend folgender Formel berechnet wird: $n_d o t = (n_m a - n_m a_o l d) / Δ t,$
wobei Δt = T/N.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geglättete Ableitung n_dot_filt entsprechend folgender Formel berechnet wird: $n_d o t_f i l t = (p 2 * n_d o t + (100 - p 2) * n_d o t_f i l t_o l d) / 100$
wobei p2 ein Gewichtungsfaktor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Prognosedrehzahlsignal n_pred entsprechend folgender Formel berechnet wird: $n_p r e d = n - f i l t_o l d + n_d o t_f i l t * Δ t$
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gewichtete Mittelwert n_PT1 entsprechend folgender Formel berechnet wird: $n_P T 1 = (p 1 * n_r a w * f_n + (100 - p 1) * n_f i l t_o l d) / 100$
wobei p1 ein Gewichtungsfaktor ist, und $f_n = \frac{T}{N} .$
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gefilterte Drehzahlsignal n_filt entsprechend folgender Formel berechnet wird: $n_f i l t = (p 3 * n_p r e d + (100 - p 3) * n_P T 1) / 100$
wobei p3 ein Gewichtungsfaktor ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei p3 auf Null gesetzt wird, wenn die Differenz zwischen Rohsignal n_raw und gefiltertem Drehzahlsignal n_filt einen Grenzwert für eine Zeitdauer, die länger ist als die Periodendauer T der Rupffrequenz, überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach einem Setzen auf Null von p3 der Wert von p3 in jedem Interrupt über eine Rampe um einen festen Betrag angehoben wird, bis der ursprüngliche Wert von p3 wieder erreicht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Drehzahlsignal der antriebsseitigen Eingangswelle der Kupplung (12) von einer elektronischen Motorsteuereinrichtung (32) geliefert wird.
Vorrichtung zum Regeln des Schlupfes einer Fahrzeugkupplung (12), enthaltend einen Sensor (38) zum Erzeugen eines der augenblicklichen Drehzahl der Ausgangswelle entsprechenden Rohsignals n_raw und eine elektronische Steuereinrichtung (32), die einen mit dem Sensor (38) verbundenen Eingang, und einen weiteren Eingang aufweist, an dem das Drehzahlsignal einer Eingangswelle der Kupplung (12) liegt, wobei die elektronische Steuereinrichtung (32) den Schlupf der Kupplung (12) entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 regelt.