DE19962963B4 - Method and device for controlling a speed of a vehicle engine with motor control during a switching operation - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Regelung einer Drehzahl eines Fahrzeugmotors mit Motorsteuerung
während eines
Schaltvorgangs bei Fahrzeugen mit einem automatisierten Getriebe
bei dem
(a) eine Solldrehzahl (nm,soll)
des Fahrzeugmotors in Abhängigkeit
von einer Synchrondrehzahl (nsync) einer
neu einzustellenden Übersetzung
(u) des Getriebes ermittelt wird;
(b) eine Dynamik des Momentenaufbaus,
ausgehend von einer aktuellen Motordrehzahl (nm),
einem aktuellen Motormoment (mdm) und einer
in einem Momentenspeicher (22) hinterlegten Momentenvergangenheit
(mdhist) und mit Hilfe eines Prädiktors
(18) ermittelt wird, wobei durch den Prädiktor (18) eine sich am Ende
eines Prädiktionshorizontes (Tpred) voraussichtlich einstellende Drehzahl
(nest) ausgegeben wird (Prädiktion)
und
(c) die aktuelle Drehzahl (nm),
die prädizierte
Drehzahl (nest) und die Solldrehzahl (nm,soll) durch einen Regler erfasst werden,
dessen Ausgangsgröße ein über die
Motorsteuerung ein zustellendes Sollmoment (mdm,soll)
des Fahrzeugmotors ist.A method for controlling a speed of a vehicle engine with engine control during a switching operation in vehicles with an automated transmission in the
(a) a target speed (n m, soll ) of the vehicle engine is determined in dependence on a synchronous speed (n sync ) of a newly set ratio (u) of the transmission;
(b) a dynamics of the torque build-up, based on a current engine speed (n m ), a current engine torque (md m ) and a stored torque in a memory (22) torque history (md hist ) and using a predictor (18) is determined wherein by the predictor (18) a presumed at the end of a prediction horizon (T pred ) speed (n est ) is output (prediction) and
(C) the current speed (n m ), the predicted speed (n est ) and the target speed (n m, soll ) are detected by a controller, the output of which an over the engine control einzustellendes set torque (md m, soll ) of the vehicle engine is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Drehzahl eines Fahrzeugmotors mit Motorsteuerung während eines Schaltvorganges mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und eine Vorrichtung zur Regelung einer Drehzahl eines Fahrzeugmotors mit Motorsteuerung während eines Schaltvorganges mit den im Anspruch 10 genannten Merkmalen.The The invention relates to a method for controlling a rotational speed of a Vehicle engine with engine control during a shift with the features mentioned in claim 1 and a device for Control of a speed of a vehicle engine with engine control while a switching operation with the features mentioned in claim 10.
Stand der TechnikState of the art
Aus
der
Bei Fahrzeugen, die in ihrem Antriebsstrang automatisierte Komponenten, wie Motor, Kupplung und Getriebe, aufweisen, ist zur Steuerung des Schaltvorganges eine Triebstrangsteuerung vorgesehen. Dazu wird üblicherweise über ein geeignetes Stellglied dem Getriebe eine gewünschte Übersetzungsstufe vorgegeben, die über den Schaltvorgang realisiert werden soll.at Vehicles that have automated components in their powertrain, as engine, clutch and gearbox, is to control the switching process provided a drive train control. This is usually done via a suitable actuator specified the transmission a desired gear ratio, the above the switching process should be realized.
Der Schaltvorgang lässt sich in drei Phasen gliedern. In einer ersten Phase der Momentenreduktion wird bei noch bestehender aktueller Übersetzung ein Moment des Fahrzeugmotors reduziert und die Kupplung geöffnet. In einer sich anschließenden zweiten Phase (Gangwechsel) wird die aktuelle Übersetzungsstufe herausgenommen. In einer letzten Phase des Momentenaufbaus wird dann die gewünschte Übersetzungsstufe eingelegt und die Kupplung wieder geschlossen. Bestehende Drehzahlunterschiede werden dabei in der Regel mechanisch kompensiert, indem beispielsweise Synchronringe vorgesehen sind. Eine derartige Synchronisation führt zu hohen mechanischen Belastungen innerhalb des Getriebes und ist zudem relativ langsam. Weiterhin kann eine Drehzahlanpassung nur innerhalb von durch die Mechanik bestimmten Grenzen erfolgen, das heißt, bei sehr hohen Drehzahldifferenzen ist eine Schaltung nicht mehr ohne Beschädigung des Getriebes möglich.Of the Switching operation leaves divided into three phases. In a first phase of the torque reduction becomes a moment of the vehicle engine if the current translation still exists reduced and the clutch opened. In a subsequent second Phase (gear change), the current gear ratio is taken out. In a final phase of torque building then the desired translation stage inserted and the clutch closed again. Existing speed differences are usually mechanically compensated by, for example Synchronizer rings are provided. Such synchronization leads to high mechanical loads within the transmission and is also relative slowly. Furthermore, a speed adjustment only within determined by mechanics limits, that is, at very high speed differences, a circuit is no longer without damage of the transmission possible.
Zur Abhilfe sind Verfahren bekannt, bei denen von einer der Kupplung zugeordneten Kupplungssteuerung die Motordrehzahl geändert wird. Hierbei erfolgt eine Beeinflussung des vom Fahrer vorgegebenen Motormomentes, ohne dass jedoch eine Drehzahlregelung im eigentlichen Sinne vorgenommen wird. Über eine derartige indirekte Steuerung können Begrenzungen der Stellgrößen des Motors nur unzureichend oder gar nicht berücksichtigt werden. Damit ist eine genaue und schnelle Drehzahlanpassung, die einen hohen Schaltkomfort ermöglichen würde, nicht zu verwirklichen.to Remedy methods are known in which by one of the clutch associated clutch control, the engine speed is changed. in this connection an influencing of the engine torque given by the driver, However, without a speed control made in the true sense becomes. about Such indirect control can be limitations of the manipulated variables of the Motors are considered inadequate or not at all. This is an accurate and fast speed adjustment, which gives a high shifting comfort enable would, not to be realized.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Über die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zur Regelung der Drehzahl des Fahrzeugmotors mit Motorsteuerung während des Schaltvorganges bei Fahrzeugen mit automatisiertem Getriebe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche lassen sich die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik überwinden. Dabei sind Mittel vorgesehen, mit denen eine Solldrehzahl des Fahrzeugmotors in Abhängigkeit von einer Synchrondrehzahl einer neu einzustellenden Übersetzung des Getriebes ermittelt wird. Daneben wird eine Dynamik des Momentenaufbaus, ausgehend von einer aktuellen Motordrehzahl, einem aktuellen Motormoment und einer in einem Momentenspeicher hinterlegten Momentenvergangenheit mit Hilfe eines Prädiktors ermittelt, wobei durch den Prädiktor eine sich am Ende eines Prädiktionshorizontes voraussichtlich einstellende Drehzahl ausgegeben wird. Anschließend wird die aktuelle Drehzahl, die prädizierte Drehzahl und die Solldrehzahl durch einen Regler erfasst, dessen Ausgangsgröße ein über die Motorsteuerung einzustellendes Sollmoment des Fahrzeugmotors ist. Auf diese Weise kann die Drehzahl im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße Solldrehzahl geregelt werden.About the inventive device and the method for controlling the speed of the vehicle engine with Motor control during the switching process on vehicles with automated gearbox with the characteristics of the independent claims can be overcome the disadvantages of the prior art. In this case, means are provided with which a setpoint speed of the vehicle engine dependent on from a synchronous speed of a newly set translation of the transmission is determined. In addition, a momentum of momentum building, starting from a current engine speed, a current engine torque and a past in a torque memory past moments with the help of a predictor determined by the predictor one at the end of a prediction horizon expected setting speed is output. Subsequently, the current speed, which predicted Speed and the setpoint speed detected by a controller, the output of which via the Motor control to be set target torque of the vehicle engine is. In this way, the speed in the sense of an approximation the reference variable setpoint speed be managed.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, in dem aufgezeigten Regler Streckengrößen, wie eine Totzeit des Verbrennungsmotors beim Momentenaufbau und einem Begrenzer für das Motormoment, aufzunehmen.It has proved to be particularly advantageous in the indicated Regulator route sizes, such as a dead time of the internal combustion engine during torque build-up and a Limiter for the engine torque to record.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der erforderlichen Vorrichtung wird ein Umfang der zu berücksichtigenden vergangenen Momente kann durch Einführung einer drehzahlabhängigen Größe berücksichtigt werden. Diese drehzahlabhängige Größe kann wiederum in Abhängigkeit von der aktuellen Drehzahl und/oder der Totzeit bestimmt werden und als Kennlinie dem Verfahren zur Verfügung gestellt werden. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Prädiktion in eine Gesamtzahl an Schritten bis zum Erreichen eines Prädiktionshorizontes aufzuteilen. Die Anzahl der Schritte, die zur Berücksichtigung der Momentenvergangenheit einfließen, soll dabei nach Möglichkeit kleiner als die restliche Anzahl der Schritte sein, da so das Reglerverhalten positiv beeinflusst werden kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention or of the required device, a scope of the past moments to be considered can be taken into account by introducing a speed-dependent variable. This speed-dependent variable can in turn be determined as a function of the current speed and / or the dead time and be provided as a characteristic of the method. It has also proved to be advantageous to divide the prediction into a total number of steps until a prediction horizon is reached. The number of steps that are taken into account to account for the moment past should, if possible, smaller than the remaining number of Be steps, as this way the controller behavior can be positively influenced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abhängigkeit der Solldrehzahl von der Synchrondrehzahl derart ausgestaltet, dass diese während des Schaltvorganges variieren kann. Zwar ist im einfachsten Fall die Solldrehzahl identisch mit der Synchrondrehzahl, jedoch ist es ebenso möglich, die Solldrehzahl rampenförmig oder aber auch mit anderem Verlauf auf die Synchrondrehzahl zu erhöhen. Denkbar ist auch, dass die Solldrehzahl sich um einen vorgebbaren Wert vom Wert der Synchrondrehzahl unterscheidet. Auf diese Weise kann eine besonders robuste aber auch hochflexible Drehzahlanpassung erfolgen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention becomes the dependency the target speed of the synchronous speed designed such that this while of the switching operation can vary. Although in the simplest case the target speed is identical to the synchronous speed, however it also possible the setpoint speed ramp-shaped or else to increase the synchronous speed with another course. Conceivable is also that the setpoint speed by a predetermined value from Value of the synchronous speed differs. This way a can particularly robust but also highly flexible speed adaptation.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the others, in the subclaims mentioned features.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below in an embodiment with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Zum Antrieb eines Fahrzeuges sind im Antriebsstrang in der Regel Komponenten wie ein Fahrzeugmotor mit Motorsteuerung, eine Kupplung und ein Getriebe vorgesehen. Zur Koordination dieser Komponenten dient eine Triebstrangsteuerung, die in Abhängigkeit von einer jeweiligen Fahrsituation den einzelnen Komponenten über beigeordnete Stellglieder Sollgrößen vorgibt. Wird über die Triebstrangsteuerung eine Schaltnotwendigkeit in bekannter und daher hier nicht näher zu erläuternder Weise ermittelt, so wird ein Schaltvorgang eingeleitet.To the Driving a vehicle are usually components in the powertrain like a vehicle engine with engine control, a clutch and a Gear provided. To coordinate these components is a Driveline control, depending on from a particular driving situation the individual components over coordinated Actuators presets setpoints. Will over the driveline control a Schaltnotwendigkeit in known and therefore not closer here to be explained Determined way, so a switching operation is initiated.
Der
Schaltvorgang wird üblicherweise
in drei Phasen eingeteilt, nämlich
einer Momentenreduktion, einem Gangwechsel und einem Momentenaufbau.
Ziel des nachfolgend skizzierten Verfahrens ist es, in der Phase
des Gangwechsels eine über
die Motorsteuerung geregelte Synchronisation zwischen einer Motordrehzahl
und einer Synchrondrehzahl zu ermöglichen. Diese Drehzahlanpassung
erfolgt in einem Regelkreis durch einen Regler
Zunächst ist
eine Eingangsgröße des Reglers
Im einfachsten Fall ist die Sollmotordrehzahl nm,soll identisch mit der Synchrondrehzahl nsync, Jedoch ist es auch denkbar, durch entsprechende Wahl der Funktion f einen anderen Verlauf über die Zeit vorzugeben. Denkbar ist auch, die Solldrehzahl nm,soll rampenförmig zu erhöhen, bis die Synchrondrehzahl nsync erreicht ist. Denkbar ist ferner, dass die Solldrehzahl nm,soll sich auch nach Ende der Phase des Gang wechsels noch um einen vorgebbaren Wert von der Synchrondrehzahl nsync unterscheidet.In the simplest case, the target engine speed n m, should be identical to the synchronous speed n sync , However, it is also conceivable to specify by appropriate choice of the function f a different course over time. It is also conceivable, the target speed n m, is to increase ramped until the synchronous speed n sync is reached. It is also conceivable that the setpoint speed n m, even after the end of the phase of change gear still differs by a predetermined value of the synchronous speed n sync .
Weitere
wesentliche Komponenten der Regelung sind neben dem Regler
Nach
Ermittlung der Führungsgröße nm,soll wird diese mit einer in noch näher zu erläuternder Weise
ermittelten prädizierten
Drehzahl nest abgeglichen und findet Eingang
in den Regler
Der
Begrenzer
Ein
derart bestimmtes Sollausgangsmoment mdm,soll findet
einerseits Eingang in die Motorsteuerung
Vor
der Bestimmung der prädizierten
Drehzahl nest muss zunächst mit Hilfe des Momentenspeichers
Ein
Ablaufdiagramm zur Bestimmung der prädizierten Drehzahl nest ist der
Zunächst finden
im Rechenblock
First, find in the computational block
In
dem nachfolgenden Rechenblock
Im
darauf folgenden Rechenblock
Im
Rechenblock
Demnach erfolgt die Prädiktion so lange, bis der Prädiktionshorizont Tpred erreicht wird.Accordingly, the prediction takes place until the prediction horizon T pred is reached.
Zur
Ermittlung der prädizierten
Drehzahl nest wird im Rechenblock
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