DE112012002717B4

DE112012002717B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen

Info

Publication number: DE112012002717B4
Application number: DE112012002717.5T
Authority: DE
Inventors: Gerald Küstler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN103649576A; WO2013000449A1; DE102012209755A1; DE112012002717A5; CN103649576B

Abstract

Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie einen Regler zur Regelung eines Öffnungsgrades der Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, wobei dem Regler als eine Reglersollwertvorgabe eine Schlupfänderungsrate Δnslip/Δt vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs Schlupf in der Reibungskupplung vorliegt und solange sich die Schlupfdrehzahl nslipin einem kritischen Resonanzbereich befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfänderungsrate Δnslip/Δt eine Funktion der Betriebsbedingungen ist

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.
Kriechstrategie zur Vermeidung von schlupfdrehzahlabhängigen Rupfschwingungsanregungen in automatisierten Getrieben mit z.B. trockenen Einfach- oder Mehrfachkupplungen.
DE 10 2008 009 135 A1 offenbart ein Verfahren zur Vermeidung von Längsschwingungen im Triebstrang eines Kraftfahrzeugs.
DE 10 2010 024 929 A1 offenbart Verfahren zur Erkennung und Vermeidung von Rupfschwingungen.
Der Stand der Technik weist zahlreiche Antirupfregelungsstrategien auf. Unter anderem ist eine solche auch in der EP 2 067 681 B1 offenbart. Das Verfahren gemäß der EP 2 067 681 B1 begrenzt bei Schwingungserkennung die maximal zulässige Getriebeeingangswellendrehzahl zur Schwingungsunterdrückung. Hierdurch kann eine Zielkriechgeschwindigkeit nicht mehr erreicht werden und der Dauerschlupf beim Kriechen ist relativ hoch, was einen in der Regel unerwünschten Energieeintrag in die Kupplung bewirkt.
Antirupfregelungen benötigen einen hochdynamischen, verschleißarmen Aktor um Rupfschwingungen ausregeln zu können. Derartige Aktoren sind relativ komplex und teuer, darüber hinaus sind für alle anderen Funktionen einer Kupplung auch einfachere, weniger dynamische Aktoren ausreichend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kriechstrategie zu entwickeln, die Resonanzbereiche mit Rupfanregungen vermeidet und so den Fahrkomfort erhöht.
Schlupfdrehzahlabhängige Rupfanregungen treten insbesondere dann auf, wenn die Schlupfdrehzahl (also die Differenz Motordrehzahl-Getriebeeingangswellendrehzahl) in Resonanz mit Triebstrangeigenfrequenzen tritt.
Untenstehend ist in 1 ein idealisierter Ankriechvorgang gezeigt. Die Motordrehzahl neng ist stabil auf die Leerlaufdrehzahl eingeregelt. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Kriechvorgang durch Lösen der Bremse gestartet. Die Kupplung wird in Richtung Schließen bewegt und die Getriebeeingangswellendrehzahl nips nähert sich der Motordrehzahl n_eng an. In 1 wird die Kupplung zügig geschlossen und die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl ist hoch. Kritische Resonanzbereiche, in der Rupfschwingungen angeregt werden könnten, werden durch die Kupplungsaktorik schnell durchfahren.
Im Fahrbetrieb wirken jedoch unterschiedliche Einflussfaktoren auf das Fahrzeug. So beeinflussen Tastpunktveränderungen, Kupplungstemperaturen, Fahrzeuggewicht und Steigungen der Fahrbahn den Verlauf der Schlupfdrehzahl. Ist die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl gering und wird infolgedessen die Schlupfdrehzahl lange in resonanzkritischen Drehzahlbereichen gehalten, können Rupfschwingungen angeregt werden. Ein solches Rupfen ist exemplarisch in 2 gezeigt.
In den 3 und 4 ist die schlupfdrehzahlabhängige Anregung nochmals näher dargestellt. Aufgetragen ist die Schlupfdrehzahl über Zeit. Zum Zeitpunkt t₁ ist die Schlupfdrehzahl maximal, also gleich der Motordrehzahl (n_slip = neng). Dann beginnt die Kupplung zu schließen und der Schlupf wird abgebaut bis zum vollständigen Schließen der Kupplung ( 3). Unterschreitet nun die Änderungsrate des Betrages der gefilterten Schlupfdrehzahl n_slipflit pro Zeit einen bestimmten Wert (z.B. k < 150 rpm/s) kann es zu Rupfschwingungen kommen. Diese beginnen bei einer Schlupfdrehzahl von n_slip2 und bauen sich wieder bei Erreichen von n_slip1 ab (3). Der Drehzahlbereich zwischen n_slip2 und n_slip1 ist der kritische Rupfschwingungsanregungsbereich.
4 zeigt den Fall, wenn das Fahrzeug an einer leichten Steigung der Fahrbahn oder beladen ankriecht. Ist die Kriechstrategie hier rein positionsgeregelt oder Momenten geregelt, wird der Schlupf nicht mehr oder nur langsam abgebaut und die Schlupfrehzahl verharrt lange in dem resonanzkritischen Drehzahlbereich. Es treten dann deutlich spürbare und unerwünschte Rupfschwingungen auf.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.
Nicht-erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, vorgesehen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Reibungskupplung derart betätigt wird, dass sich der Schlupf in der Reibungskupplung mit einer vorgegebenen Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt verringert, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs Schlupf in der Reibungskupplung vorliegt und solange sich die Schlupfdrehzahl n_slip in einem kritischen Resonanzbereich befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass sich der Schlupf mit mindestens der vorgegebenen Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt verringert.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe auch durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie einen Regler zur Regelung eines Öffnungsgrades der Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, vorgesehen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass dem Regler als eine Reglersollwertvorgabe eine Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs Schlupf in der Reibungskupplung vorliegt und solange sich die Schlupfdrehzahl n_slip in einem kritischen Resonanzbereich befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass dem Regler eine erste Größe als Reglersollwertvorgabe vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs sich die Schlupfdrehzahl oberhalb dem kritischen Resonanzbereich befindet und/oder dass dem Regler eine zweite Größe als Reglersollwertvorgabe vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs sich die Schlupfdrehzahl unterhalb dem kritischen Resonanzbereich befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die erste Größe eine Kupplungsmomentenänderungsrate oder eine Kupplungswegänderungsrate oder eine Kupplungsdruckänderungsrate oder eine Zielkriechgeschwindigkeit ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die zweite Größe eine Zielkriechgeschwindigkeit oder die Beibehaltung einer Schlupfänderungsvorgabe bis oder bis kurz vor Erreichen von Synchron, oder eine Vorgabe einer Kupplungswegänderungsrate oder einer Kupplungsdruckänderungsrate oder einer Kupplungsmomentenänderungsrate bis zum Schlupfabbau oder auch darüber hinaus ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der kritische Resonanzbereich der Schlupfdrehzahl n_slip zwischen den Schlupfdrehzahlschwellenwerten n_slip1 und n_slip2 liegt.
Nicht-erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt eine Konstante ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt eine Funktion der Betriebsbedingungen ist
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt größer oder gleich 150 rpm/s
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt und die Schlupfdrehzahlschwellenwerte n_slip1 und n_slip2 aus Fahrzeugmessungen oder Triebstrangsimulationen ermittelt werden.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe auch durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, vorgesehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eines der oben beschriebenen Verfahren ausführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Regler zur Regelung eines Öffnungsgrades der Reibungskupplung aufweist.
Die erfindungsgemäßen Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung haben den Vorteil, dass in resonanzkritischen Schlupfdrehzahlbereichen eine Schlupfänderungsrate eingestellt oder eingeregelt wird, die so hoch ist, dass der kritische Bereich von der Kupplungsaktorik zügig durchfahren wird und damit Rupfschwingungen vermieden oder abgeschwächt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.
Es zeigen im Einzelnen:

5 mit den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Schlupf komplett abgebaut
6 mit den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schlupfdrehzahl außerhalb des kritischen Resonanzbereiches gehalten
7 beispielhaft die drei Reglersollwertvorgaben für die unterschiedlichen Schlupfbereiche I, II und III

Um Rupfanregungen zu vermeiden oder zu reduzieren sollte eine Kriechstrategie den Verlauf der Schlupfdrehzahl also im kritischen Resonanzbereich so regeln, dass die Änderungsrate der Schlupfdrehzahl ausreichend hoch ist, um damit den kritischen Bereich schnell und steil zu durchfahren.
Die vorgeschlagene Kriechstrategie unterteilt die Regelung in drei Regelbereiche I, II und III, um schlupfdrehzahlabhängige Rupfanregungen zu vermeiden: $n_{eng} > = n_{slip} > = n_{slip2}$
Die Schlupfdrehzahl n_slip befindet sich zum Start des Kriechens im noch unkritischen Drehzahlbereich zwischen Motordrehzahl neng und n_slip2 . Hier wird dem Kriechregler in bekannter Weise als Sollwertvorgabe eine Kupplungsmomentenänderungsrate (7, I) oder auch eine Kupplungswegänderungsrate oder eine Kupplungsdruckänderungsrate vorgegeben. Die Kupplung wird so z.B. mit 20 Nm/s in Richtung schließen bewegt (ausgehend von einer Ruheposition oder dem Tastpunkt). $n_{slip2} > = n_{slip} > = n_{slip1}$
Die Schlupfdrehzahl n_slip erreicht nun den kritischen Resonanzbereich bei n_slip2 . Nun wird die Reglersollwertvorgabe auf die Vorgabe einer bestimmten Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt gesetzt. Ein typischer Wert ist z.B. Δn_slip/Δt >= 150 rpm/s (rpm/s: Umdrehungen pro Minute pro Sekunde). Diese Schlupfänderungsrate und die kritischen Drehzahlschwellen n_slip2 und n_slip1 können aus Fahrzeugmessungen oder Triebstrangsimulationen während der Entwicklung ermittelt werden. Deren Bestimmung bleibt unter Berücksichtigung des technischen Einzelfalls dem Fachmann überlassen.. Die Schlupfänderungsrate ist so zu wählen, dass der kritische Resonanzbereich zügig durchfahren wird, um Anregungen zu vermeiden. Jedoch ist aus Komfortgründen natürlich die Schlupfänderungsrate auf eine maximale Schlupfänderungsrate zu begrenzen, da es sonst zu einem Beschleunigungssprung des Fahrzeugs in Phase II kommt. Die Schlupfänderungsrate kann eine Konstante sein oder aber eine betriebsbedingungsabhängige Funktion. $n_{slip} < n_{slip1}$
Verlässt die Schlupfdrehzahl n_slip den kritischen Resonanzbereich, kann die Reglersollwertvorgabe z.B. in bekannter Weise wieder auf eine Zielkriechgeschwindigkeit (7, III) umgestellt werden. Je nach Übersetzung und/oder Last und/oder Steigung wird dann der Schlupf komplett abgebaut oder ein Schlupf außerhalb des kritischen Resonanzbereiches gehalten. Diese zwei Situationen sind in den 5 und 6 unterschieden. Anstatt der Zielkriechgeschwindigkeit sind wahlweise auch andere Reglervorgaben denkbar, wie Beibehaltung einer Schlupfänderungsvorgabe bis oder bis kurz vor Erreichen von Synchron, oder eine Vorgabe einer Kupplungswegänderungsrate oder einer Kupplungsdruckänderungsrate oder einer Kupplungsmomentenänderungsrate bis zum Schlupfabbau.
In 7 sind beispielhaft nochmals die drei Reglersollwertvorgaben für die unterschiedlichen Schlupfbereiche I, II und III dargestellt. Die Stellgröße kann dann eine Kupplungsposition XCluPos oder z.B. ein Kupplungsdruck sein.
Es wird eine Kriechstrategie zur Vermeidung von schlupfdrehzahlabhängigen Rupfschwingungsanregungen in automatisierten Getrieben mit z.B. trockenen Einfach- oder Mehrfachkupplungen offenbart. In resonanzkritischen Schlupfdrehzahlbereichen regelt die Kriechstrategie eine Schlupfänderungsrate ein, die so hoch ist, dass der kritische Bereich zügig durchfahren wird und damit Rupfschwingungen vermieden oder abgeschwächt werden.
Bezugszeichenliste

n(t): Drehzahl
neng: Motordrehzahl
nips: Getriebeeingangswellendrehzahl
nslip: Schlupfdrehzahl
nslip1: Schwellenwert der Schlupfdrehzahl
nslip2: Schwellenwert der Schlupfdrehzahl
nslipflit: gefilterte Schlupfdrehzahl
t1, t2, t3: Zeitpunkte
I, II, III: Regelbereiche

Claims

Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie einen Regler zur Regelung eines Öffnungsgrades der Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, wobei dem Regler als eine Reglersollwertvorgabe eine Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs Schlupf in der Reibungskupplung vorliegt und solange sich die Schlupfdrehzahl n_slip in einem kritischen Resonanzbereich befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt eine Funktion der Betriebsbedingungen ist
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kritische Resonanzbereich der Schlupfdrehzahl n_slip zwischen den Schlupfdrehzahlschwellenwerten n_slip1 und n_slip2 liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt größer oder gleich 150 rpm/s ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfänderungsrate Δn_slip/Δt und die Schlupfdrehzahlschwellenwerte n_slip1 und n_slip2 aus Fahrzeugmessungen oder Triebstrangsimulationen ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler eine erste Größe als Reglersollwertvorgabe vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs sich die Schlupfdrehzahl oberhalb dem kritischen Resonanzbereich befindet und/oder dass dem Regler eine zweite Größe als Reglersollwertvorgabe vorgegeben wird, wenn zu Beginn oder während eines Kriechvorgangs des Fahrzeugs sich die Schlupfdrehzahl unterhalb dem kritischen Resonanzbereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Größe eine Kupplungsmomentenänderungsrate oder eine Kupplungswegänderungsrate oder eine Kupplungsdruckänderungsrate oder eine Zielkriechgeschwindigkeit ist und dass die zweite Größe eine Zielkriechgeschwindigkeit oder die Beibehaltung einer Schlupfänderungsvorgabe oder eine Vorgabe einer Kupplungswegänderungsrate oder einer Kupplungsdruckänderungsrate oder einer Kupplungsmomentenänderungsrate ist.
Vorrichtung zur Vermeidung oder Verminderung von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der eine automatisierte Reibungskupplung sowie ein automatisiertes Getriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.