DE60101186T2 - Steuerung des Trägheitsmomentausgleichs für ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlosen Getriebe - Google Patents

Steuerung des Trägheitsmomentausgleichs für ein Kraftfahrzeug mit einem stufenlosen Getriebe Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem nach dem Vorspruch des unabhängigen Anspruchs 1.
  • In US-A-4 297 918 wird ein Fahrzeugsteuersystem nach dem Vorspruch des unabhängigen Anspruchs 1 gezeigt.
  • Ein stufenloses Getriebe (CVT) wird so geregelt, dass das Übersetzungsverhältnis (ein Wert, den man erhält, indem eine Getriebeeingangsdrehzahl durch eine Getriebeausgangsdrehzahl geteilt wird) ein Ziel-Übersetzungsverhältnis ist, das aus der Drosselklappenöffnung eines Motors und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
  • Wenn sich das Übersetzungsverhältnis mit der Änderung der Drehzahl ändert, wird sich die Drehzahl des Motors ändern, und ein Trägheitsmoment wird entstehen. Dieses Trägheitsmoment beeinträchtigt das Fahrverhalten während des Drehzahlwechsels. Da das Motordrehmoment zum Beispiel aufgrund eines negativen Trägheitsmomentes abnimmt, wenn heruntergeschaltet wird, wodurch sich die Motordrehzahl erhöht, hat der Fahrer das Gefühl, das Drehmoment wäre unzureichend. Wenn sich das Motordrehmoment umgekehrt aufgrund eines positiven Trägheitsmomentes bei dem Hochschalten erhöht, hat der Fahrer das Gefühl, das Drehmoment sei übermäßig.
  • JP-A-H11-20512, veröffentlicht vom Japanischen Patentamt im Jahr 1999, stellt ein Verfahren zur Unterdrückung der Schwankung des Motordrehmomentes aufgrund des Trägheitsmomentes bei einem Gang- oder Drehzahlwechsel vor, indem das Motordrehmoment entsprechend dem Trägheitsmoment während des Drehzahlwechsels angepasst wird. Gemäß diesem Verfahren wird das Trägheitsmoment während des Drehzahlwechsels aus der Änderungsrate des Übersetzungsverhältnisses und der Ausgangsdrehzahl des Antriebes berechnet, und das Motordrehmoment wird angepasst, so dass das Trägheitsmoment eliminiert werden kann.
  • Weiterhin ist der oben erwähnte Ausgleich des Trägheitsmomentes bei einem stufenlos regelbaren Antrieb (IVT) erforderlich, der ein stufenloses Übersetzungsverhältnis realisiert, indem er ein stufenloses Getriebe mit einem Planetengetriebesatz kombiniert.
  • Bei einem stufenlos regelbaren Antrieb (IVT) geht die Kraftübertragungsstrecke Innerhalb des Antriebes jedoch in einen Leistungsumlaufmodus über, der zur Anwendung kommt, wenn das Fahrzeug steht oder mit geringer Geschwindigkeit fährt, und in einen CVT-Direktmodus, der zur Anwendung kommt, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Dementsprechend ist das Trägheitsmoment des Antriebsstranges bei diesen beiden Betriebsmodi unterschiedlich, so dass der oben beschriebene Stand der Technik in dieser Form nicht angewandt werden kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das oben beschriebene Fahrzeugsteuersystem dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Fahrverhalten bei einem Drehzahlwechsel verbessert wird, indem das Trägheitsmoment zu dem Zeitpunkt des Drehzahlwechsels mit hoher Genauigkeit berechnet wird und indem das Trägheitsmoment in einem mit einem stufenlos regelbaren Antrieb (IVT) ausgerüsteten Fahrzeug ausgeglichen wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Fahrzeugsteuersystem gelöst, das umfasst: einen Motor; einen mit dem Motor verbundenen stufenlos regelbaren Antrieb; den Antrieb mit einem stufenlos einstellbaren Wechselgetriebe; ein Planetengetriebesatz; und einen Betriebsmodus-Umschaltmechanismus, der zwischen einem Leistungsumlaufmodus, in dem die Kraftübertragung über einen Umschaltmechanismus und ein Planetengetriebesatz erfolgt, und einem CVT-Direktmodus, in dem die Leistung nur durch das Wechselgetriebe übertagen wird, umschaltet; eine Antriebswelle, auf die das Drehmoment des Motors über den Antrieb übertragen wird; und einen Mikroprozessor, wobei der Mikroprozessor Einrichtungen zum Ermitteln, ob der Betriebsmodus des Antriebes der Leistungsumlaufmodus oder der CVT-Direktmodus ist, Einrichtungen zum Auswählen einer dem Betriebsmodus des Antriebes entsprechenden Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung, Einrichtungen zur Errechnung des Trägheitsmomentes, das mit einem Drehzahlwechsel des Antriebes einhergeht, unter Verwendung der ausgewählten Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung und Einrichtungen zum Anpassen des Drehmomentes des Motors, so dass das errechnete Trägheitsmoment kompensiert wird.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den weiteren Unteransprüchen dargelegt.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen ausführlicher erläutert.
  • Erläuterung der Zeichnungen:
  • 1 ist ein Schema eines stufenlos regelbaren Antriebes (IVT.
  • 2 ist ein Steuerblockdiagramm einer Trägheitsmoment-Kompensationssteuereinrichtung in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeugsteuersystems.
  • 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Übersetzungsverhältnis-Kennlinie eines stufenlos regelbaren Antriebes (IVT).
  • 4 ist ein Fließbild zur Veranschaulichung der Details der Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung.
  • 5 ist ein Modell eines Antriebsstranges eines mit einem stufenlos regelbaren Antrieb (IVT) ausgerüsteten Fahrzeuges zur Beschreibung einer Gleichung zur Berechnung des Trägheitsmomentes.
  • 6 ist ein Laufzeitdiagramm zur Veranschaulichung, wie sich der Betrag, um den das Gaspedal heruntergedrückt wird, das IVT-Übersetzungsverhältnis, der berechnete Wert des Trägheitsmomentes, das Motordrehmoment und die Fahrzeugantriebskraft verändern, wenn ein Herunterschalten aufgrund der Betätigung des Gaspedals erfolgt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen umfasst ein stufenlos regelbarer Antrieb (IVT) eine Eingangswelle 11, die über einen Schwingungsdämpfer 3 mit einer Ausgangswelle 2 eines Motors 1 verbunden ist, eine Getriebeeingangs-Hohlwelle 12, angeordnet in einem Raum außerhalb der Welle 11, und eine Sekundärwelle 13, angeordnet parallel zu diesen Wellen 11, 12.
  • Ein stufenloses Toroidwechselgetriebe (CVT) 35 und Ladenocken 40 sind außerhalb der Eingangswelle 11 und der Antriebswelle 12 installiert.
  • Eine Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 und eine CVT-Direktmodus-Kupplung 70 sind außerhalb der Sekundärwelle 13 installiert. Ein erster Zahnradsatz 80 und ein zweiter Zahnradsatz 90 sind zwischen den Wellen 11, 12 und der Sekundärwelle 13 angeordnet.
  • Das stufenlose Getriebe 35 umfasst ein erstes Wechselgetriebe 20 und ein zweites Wechselgetriebe 30. Die Wechselgetriebe 20, 30 haben im Wesentlichen den gleichen Aufbau. Die Wechselgetriebe 20, 30 umfassen Eingangsscheiben 21, 31 und Ausgangsscheiben 22, 32, die eine ringförmige Oberfläche haben. Antriebsrollen 23, 33, die die Kraft von den Eingangsscheiben 21, 31 auf die Ausgangsscheiben 22, 32 übertragen, sind zwischen den Eingangsscheiben 21, 31 und den Ausgangsscheiben 22, 32 angeordnet.
  • Bei dem ersten Wechselgetriebe 20, das weiter von dem Motor 1 entfernt ist, ist die Eingangsscheibe 21 auf der weiter von dem Motor 1 entfernten Seite angeordnet, und die Ausgangsscheibe 22 ist auf der näher an dem Motor 1 befindlichen Seite angeordnet. Bei dem zweiten Wechselgetriebe 30, das sich näher an dem Motor 1 befindet, ist die Eingangsscheibe 31 auf der näher an dem Motor 1 gelegenen Seite angeordnet, und die Ausgangsscheibe 32 ist auf der weiter von dem Motor 1 entfernten Seite angeordnet. Die Eingangsscheiben 21, 31 der Wechselgetriebe 20, 30 sind mit dem linken bzw. dem rechten Ende der Antriebswelle 12 verbunden.
  • Die Ausgangsscheiben 22, 32 sind miteinander verbunden und in der Mitte der Antriebswelle 12 frei drehend gelagert. Nachfolgend werden die Ausgangsscheiben 22, 32 als die einteilige Ausgangsscheibe 34 bezeichnet werden.
  • Ein erstes Zahnrad 81 des ersten Zahnradsatzes 80 ist mit dem Ende der Eingangswelle 11 weiter entfernt von dem Motor 1 verbunden. Der Ladenocken 40 befindet sich zwischen dem ersten Zahnrad 81 und der Eingangsscheibe 21 des ersten Wechselgetriebes 20. Ein erstes Zahnrad 91 des zweiten Zahnradsatzes 90 ist an dem äußeren Umfang der einteiligen Ausgangsscheibe 34 ausgebildet.
  • Ein zweites Zahnrad 82 des ersten Zahnradsatzes 80 ist frei drehend an dem Ende der Sekundärwelle 13 weiter entfernt von dem Motor 1 gelagert. Das zweite Zahnrad 82 greift über das Zwischenrad 83 in das erste Zahnrad 81 ein. Ein Planetengetriebesatz 50 ist in der Mitte der Sekundärwelle 13 angeordnet.
  • Die Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 befindet sich zwischen einem Planetenradträger 51 des Planetengetriebesatzes 50 und dem zweiten Zahnrad 82 des ersten Zahnradsatzes 80. Der Planetenradträger 51 greift über die Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 in das zweite Zahnrad 82 ein bzw. rückt aus. Ein zweites Zahnrad 92 des zweiten Zahnradsatzes 90, das in das erste Zahnrad 91 eingreift, ist frei drehend auf der näher an dem Motor 1 gelegenen Seite des Planetengetriebesatzes 50 gelagert. Das zweite Getrieberad 92 und das Sonnenrad 52 des Planetengetriebesatzes 50 sind miteinander verbunden. Das Außenrad 53 des Planetengetriebesatzes 50 ist mit der Sekundärwelle 13 verbunden.
  • Die CVT-Direktmodus-Kupplung 70, die in das zweite Zahnrad 92 des zweiten Zahnradsatzes 90 und in die Sekundärwelle 13 eingreift bzw. aus diesen ausrückt, ist auf der näher an dem Motor 1 befindlichen Seite des Planetengetriebesatzes 50 gelagert.
  • Ein Differentialzahnradgetriebe 5 ist über ein drittes Zahnradgetriebe 4, das ein erstes und ein zweites Zahnrad 4A, 4B und ein Zwischenrad 4C umfasst, mit dem näher an dem Motor 1 gelegenen Ende der Sekundärwelle 13 verbunden. Die Antriebskraft wird über das Differentialzahnradgetriebe 5 und die Antriebswellen 6A, 6B auf das linke und das rechte Antriebsrad – nicht gezeigt – übertragen.
  • 2 ist ein Steuerblockdiagramm der Trägheitsmoment-Kompensationssteuereinrichtung.
  • Die Trägheitsmoment-Kompensationssteuereinrichtung ist mit einem IVT-Steuergerät 14 und einem Motorsteuergerät 15 ausgerüstet.
  • Das IVT-Steuergerät 14 umfasst einen Block B14A bis Block B14F.
  • Der Block B14A berechnet die Eingangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes (CVT) 35 ausgehend von einem Signal von dem CVT-Eingangsdrehzahlsensor 16, der die Drehzahl der Eingangsscheiben 21, 31 bzw. die Drehzahl der Eingangswelle 11 erfasst.
  • Der Block B14B berechnet die Ausgangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes (CVT) 35 ausgehend von einem Signal von dem CVT-Ausgangsdrehzahlsensor 17, der die Drehzahl der Ausgangsscheiben 22, 32 erfasst.
  • Der Block B14C teilt die CVT-Ausgangsdrehzahl durch die CVT-Eingangsdrehzahl und berechnet das Reziproke des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes (CVT) 35.
  • Der Block B14D berechnet die Änderungsrate des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses auf der Grundlage des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses.
  • Der Block B14E ermittelt, ob der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 der Leistungsumlaufmodus oder der CVT-Direktmodus ist bzw. ob der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 gerade umschaltet.
  • Der Block B14F wählt die dem Betriebsmodus entsprechende Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung aus. Danach wird das mit dem Drehzahlwechsel einhergehende Trägheitsmoment unter Verwendung der ausgewählten Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung ausgehend von der CVT-Eingangsdrehzahl, dem Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses und der Änderungsrate des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses berechnet. Das Trägheits-Kompensationsdrehmoment wird auf der Grundlage des Trägheitsmomentes berechnet. Wenn festgestellt wird, dass der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 gerade umschaltet, wird das Trägheits-Kompensationsdrehmoment auf Null gesetzt. Das berechnete Trägheits-Kompensationsdrehmoment wird an das Motorsteuergerät 15 ausgegeben.
  • Das Motorsteuergerät 15 passt die Drosselklappenöffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 18 entsprechend dem durch den Block B14F berechneten Trägheits-Kompensationsdrehmoment an, regelt das Motordrehmoment nach und eliminiert das Trägheitsmoment.
  • Als nächstes wird die in 3 gezeigte Übersetzungsverhältnis-Kennlinie des stufenlos regelbaren Antriebes beschrieben. Die Vertikalachse ist das Reziproke des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 und die Horizontalachse ist das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes (CVT) 35. Das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 ist ein Wert, den man durch Teilen der Drehzahl der Eingangswelle 11 (= Eingangsdrehzahl des stufenlos regelbaren Antriebes) durch die Drehzahl der Sekundärwelle 13 (= Ausgangsdrehzahl des stufenlos regelbaren Antriebes) erhält.
  • Das Steuergerät 14 des stufenlos regelbaren Antriebes führt die Umschaltsteuerung der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes 10 zusätzlich zu der oben erwähnten Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung durch. Wenn die Leistungsum laufmodus-Kupplung 60 einrückt und die CVT-Direktmodus-Kupplung 70 ausrückt, erhält man den Leistungsumlaufmodus, in dem Kraft in dem Übersetzungsverhältnisbereich einschließlich dem Leerlauf übertragen wird, wo das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Antriebes unendlich wird.
  • Wenn die Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 ausrückt und die CVT-Direktmodus-Kupplung einrückt, erhält man den CVT-Direktmodus, in dem Kraft entsprechend dem Ausgang der Wechselgetriebe 20, 30 übertragen wird. Das Umschalten der beiden Betriebsmodi erfolgt am Umdrehungssynchronisationspunkt (RSP), wo das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Antriebes im Leistungsumlaufmodus und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Antriebes in dem CVT-Direktmodus koinzidieren.
  • Weiterhin teilt das Steuergerät 14 des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) die Ziel-IVT-Eingangsdrehzahl, die auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung eingestellt wird, durch die Drehzahl der Sekundärwelle 13, die von dem IVT-Ausgangsdrehzahlsensor erfasst wird, berechnet es ein Ziel-IVT-Übersetzungsverhältnis, und steuert es das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes (CVT) 35 so, dass das IVT-Übersetzungsverhältnis das Ziel-IVT-Übersetzungsverhältnis ist.
  • In dem Leistungsumlaufmodus befindet ist die Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 eingerückt, so dass sich der Planetenradträger 51 des Planetengetriebesatzes 50 aufgrund des ersten Zahnradsatzes 80 mit einer Drehzahl niedriger als die IVT-Eingangsdrehzahl dreht. Das Sonnenrad 52 ändert seine Drehzahl entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes (CVT). Die Drehzahl des Außenrades 53 ist die Ausgangsdrehzahl des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10. Daher ändert sich wie in 3 gezeigt in dem Leistungsumlaufmodus die Richtung der Ausgangsdrehung des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 von rückwärts nach Leerlauf und danach nach vorwärts, wenn sich das CVT-Übersetzungsverhältnis von hoch (klein) nach niedrig (groß) ändert.
  • Wenn in dem CVT-Direktmodus die Leistungsumlauf-Kupplung 60 ausrückt, dreht sich der Planetenradträger 51 des Planetenradgetriebesatzes 50 frei. Wenn darüber hinaus die CVT-Direktmodus-Kupplung 70 einrückt, wird das Außenrad 53 mit dem Sonnenrad 52 verbunden und dreht sich mit der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 52. In dem in 3 gezeigten CVT-Direktmodus ändert sich daher das Übersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) von niedrig (groß) nach hoch (klein) in der Vorwärtsrichtung, wenn sich das CVT-Übersetzungsverhältnis von niedrig (groß) nach hoch (klein) ändert.
  • 4 zeigt ein Fließbild, das den Prozess der von dem IVT-Steuergerät 14 durchgeführten Trägheits-Kompensationssteuerung zeigt.
  • In einem Schritt S100 werden die Eingangsdrehzahl ωein des stufenlosen Getriebes (CVT) 35, eine Ausgangsdrehzahl ω2 und ein Betriebsmodus Mp des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 abgelesen.
  • In einem Schritt S101 wird der Reziprokwert eCVT des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes (CVT) durch die folgende Gleichung berechnet: eCVT = ω2/ωein
  • In einem Schritt S102 wird die Änderungsrate eCVT' des Reziprokwertes des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes (CVT) durch die folgende Gleichung berechnet: eCVT' = (eCVT – eCVTz)/dTwobei eCVTz = Reziprokwert des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes (CVT) in der unmittelbar vorangegangenen Berechnung und dT = Berechnungszeitraum.
  • In einem Schritt S103 wird der vorliegende Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 19 ermittelt. Wenn der Betriebsmodus der Leistungsumlaufmodus ist, geht die Routine zu einem Schritt S104 über; wenn es sich um den CVT-Direktmodus handelt, geht sie zu einem Schritt S105 über; und wenn der Betriebsmodus gerade umschaltet, geht sie zu einem Schritt S106 über.
  • In dem Schritt S104 wird die Trägheitsmoment-Kompensationsgleichung für den Leistungsumlaufmodus ausgewählt und unter Verwendung derselben das Trägheitsmoment Tdi berechnet. Die Trägheitsmoment-Kompensationsgleichung für den Leistungsumlaufmodus wird an späterer Stelle beschrieben.
  • In dem Schritt S105 wird die Trägheitsmoment-Kompensationsgleichung für den CVT-Direktmodus berechnet und unter Verwendung derselben das Trägheitsmoment Tdi berechnet. Die Trägheitsmoment-Kompensationsgleichung für den CVT-Direktmodus wird später berechnet.
  • In dem Schritt S106 wird das Trägheitsmoment, wenn der Betriebsmodus umschaltet, auf Null gesetzt, so dass das Trägheits-Kompensationsmoment Null wird und die Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung die Steuerung der Betriebsmodus-Umschaltung nicht stört.
  • In einem Schritt S107 wird ein Trägheits-Kompensationsmoment, das ein umgekehrtes Vorzeichen zu den in einem der Schritte S104 bis S106 berechneten Trägheitsmoment hat, an das Motorsteuerungs-Steuergerät 15 ausgegeben.
  • Als nächstes wird die Berechnungsgleichung für das Trägheitsmoment für den Leistungsumlaufmodus unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt ein Modell zur Berechnung des Trägheitsmomentes.
  • In dem Leistungsumlaufmodus und wenn die Leistungsumlauf-Kupplung 60 eingerückt ist und die Direktmodus-Kupplung 70 ausgerückt ist, lauten die Bewegungsgleichungen eines jeden Teiles wie folgt: Tein = Iein • ωein' + T1 + T2 (1) tCVT • T1 = I2 • ω2 + T3 (2) ig • T2 = Ig • ω'g + Ic • ω'c + Tc (3) id • T3 = Is • ω's – Ts (4) Tr = Ir • ω'r + To (5)
  • Tx ist das Drehmoment eines jeden Teiles, ωx ist die Winkelgeschwindigkeit eines jeden Teiles, Ix ist das Trägheitsmoment eines jeden Teiles, ig ist das Uneersetzungsverhältnis des ersten Zahnradsatzes 80, id ist das Untersetzungsverhältnis des zweiten Zahnradsatzes 90 und tCVT ist das Drehmomentverhältnis des stufenlosen Getriebes (CVT) 35.
  • Weiterhin geht aus den Kennlinien der Planetengetriebe Tc = Tr + Ts (6) ωc = {1/(1 + α)} • (ωr + α • ωs) (7)hervor, dass α das Übersetzungsverhältnis des Sonnenrades zu dem Außenrad ist.
  • Hierbei gilt: ωs = ωein/(G • id) G ist das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes (CVT). Daher gilt: wenn eCVT gleich 1/G, dann folgt
    Figure 00100001
  • Analog dazu gilt:
    Figure 00100002
  • Aus den Gleichungen (4) und (9) folgt: T3 = (1/id) • {(Is/id) • (eCVT • ω'ein + e'CVT • ωein)} – Ts (11)
  • Aus den Gleichungen (2), (10) und (11) folgt:
    Figure 00100003
  • Es folgt: ωs = ω2/id = (eCVT • ωein)/id (13)und in dem Leistungsumlaufmodus: ωc = ωg = ωein/ig (14)
  • Aus den Gleichungen (7), (13) und (14) folgt daher:
    Figure 00100004
  • Daher folgt aus den Gleichnungen (3), (14), (6), (5) und (16):
    Figure 00110001
    Figure 00110002
  • Es folgt: A = I2/(G • tCVT) + IS/(G • tCVT • id 2 B = I2/tCVT + Is/(tCVT • id 2) C = {Ig + Ic + (1 + α) • Ir}/ig 2 – (α • Ir • eCVT)/ig • id) D = (α • Ir)/(ig • id)
  • Aus den Gleichungen (1), (12) und (16) folgt:
    Figure 00110003
  • Der zweite Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (17) ist ein Drehmoment, das direkt proportional zu dem Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses (Änderungsrate des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses) ist, d. h. das Trägheitsmoment, das mit einem Drehzahlwechsel des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 einhergeht, das auf die Eingangswelle des stufenlos regelbaren Antriebes 10 wirkt. Somit lautet die Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung für den Leistungsumlaufmodus: Tdi = (B + D) • e'CVT • ωein (18).
  • Das Drehmomentverhältnis tCVT des stufenlosen Getriebes (CVT) 35 wird zum Beispiel mit der folgenden Formel berechnet: tCVT = η • G.
  • Hierbei ist η ein Wirkungsgrad der Kraftübertragung, zum Beispiel 0,95.
  • Als nächstes wird die Berechnungsgleichung des Trägheitsmomentes für den CVT-Direktmodus beschrieben. Dieses wird wie in dem Fall des Leistungsumlaufmodus unter Verwendung des in 5 gezeigten Modells beschrieben.
  • In dem CVT-Direktmodus ist die Leistungsumlaufmodus-Kupplung 60 ausgerückt und die Direktmodus-Kupplung 70 ist eingerückt; die Bewegungsgleichungen eines jeden Teiles lauten wie folgt: Tein = Iein • ω'ein + T1 + T2 (21) Ig • T2 = Ig • ω'g (22) tCVT • T1 = I2 • ω2 + T3 (23) id • T3 = (Is + Ic + Ir • ω'r + To (24)
  • Aus Gleichung (22) wird abgeleitet:
    Figure 00120001
    Figure 00130001
  • Ebenso:
    Figure 00130002
  • Aus den Gleichungen (24) und (26) folgt somit: T3 = {(Is + Ic + Ir) • (eCVT • ω'ein + e'CVT • ωein) + To}/Id 2 (27)
  • Aus den Gleichungen (23) und (27) folgt:
    Figure 00130003
  • Daher gilt:
    Figure 00130004
  • Der zweite Ausdruck auf der rechten Seite einer Gleichung (29) ist ein Drehmoment, das direkt proportional zu dem Differential des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses (= Änderungsrate des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses) ist, d. h. das Trägheitsmoment, das mit dem Drehzahlwechsel des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 einhergeht, das auf die Eingangswelle des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) wirkt. Daher lautet die Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung für den CVT-Direktmodus: Tdi = {(I2/tCVT) + (Is + Ic + Ir)/(tCVT • id 2)} e'CVT • ωein (30)
  • Das Drehmomentverhältnis tCVT des stufenlosen Getriebes (CVT) 35 wird wie in dem Fall des Leistungsumlaufmodus berechnet.
  • Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß ermittelt, ob der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 der Leistungsumlaufmodus oder der CVT-Direktmodus ist, und die Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung wird entsprechend dem Ergebnis dieser Ermittlung geändert. Das Trägheitsmoment, das mit dem Drehzahlwechsel des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 einhergeht, wird danach unter Verwendung der dem Betriebsmodus entsprechenden Berechnungsgleichung berechnet, die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 18 wird nachgeregelt, und das Drehmoment des Motors 1 wird so eingeregelt, dass das berechnete Trägheitsmoment eliminiert wird.
  • Entsprechend den Betriebsbedingungen wird der Betriebsmodus des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) 10 für Rückwärtsfahren, Anhalten oder Vorwärtsfahrt mit geringer Geschwindigkeit in den Leistungsumlauf umgeschaltet bzw. für Vorwärtsfahren mit hoher Geschwindigkeit in den CVT-Direktmodus. Die Kraftübertragungsstrecke innerhalb des Antriebes schaltet entsprechend dem ausgewählten Modus um, und dabei ändert sich das Trägheitsmoment des Antriebsstranges. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das Trägheitsmoment, wenn das Trägheitsmoment unter Verwendung der einem jeden Modus entsprechenden Berechnungsgleichung berechnet wird, mit hoher Genauigkeit berechnet werden, und das Fahrverhalten während des Drehzahlwechsels kann unabhängig von dem während des Drehzahlwechsels vorherrschenden Betriebsmodus verbessert werden.
  • 6 zeigt die Situation, in der ein Herunterschalten durchgeführt wird, indem das Gaspedal betätigt wird, wobei sich das Motordrehmoment um den Betrag des negativen Trägheitsmomentes verringert. Die durchgehende Linie zeigt den Fall, in dem das Trägheitsmoment durch die vorliegende Erfindung kompensiert wird, und die unterbrochene Linie zeigt den Fall, in dem das Trägheitsmoment nicht kompensiert wird.
  • Wenn das Trägheitsmoment kompensiert wird, wird das Trägheits-Kompensationsmoment zu dem Motordrehmoment hinzugefügt, so dass die Verringerung des Motordrehmomentes unterdrückt wird und eine Fahrzeugantriebskraft entsprechend der Betätigung des Gaspedals erzielt werden kann.
  • Darüber hinaus kann das Trägheitsmoment mit guter Genauigkeit berechnet werden, einschließlich bei einer Fast-Null-Geschwindigkeit des Fahrzeuges, indem das Trägheitsmoment nicht ausgehend von der Änderungsrate des Reziproken des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) berechnet wird, sondern auf der Grundlage der Änderungsrate des Reziproken des CVT-Übersetzungsverhältnisses. Dies kommt daher, dass sich das stufenlose Getriebe (CVT) 35 während der Motordrehung immer dreht, und zwar auch dann, wenn das Fahrzeug zum Halten kommt, und dass die Ausgangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes (CVT) stets mit guter Genauigkeit erfasst werden kann. Das Trägheitsmoment kann auch ausgehend von der Änderungsrate des Reziproken des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) berechnet werden, jedoch nähert sich in diesem Fall die Ausgangsdrehzahl des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) bei einer Fast-Null-Geschwindigkeit des Fahrzeuges Null an, so dass die Erfassungsgenauigkeit schlechter ist, die Erfassungsgenauigkeit des Reziproken des Übersetzungsverhältnisses des stufenlos regelbaren Antriebes (IVT) schlechter ist und die Genauigkeit der Berechnung des Trägheitsmomentes schlechter ist.
  • Wenn darüber hinaus die Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung während des Betriebsmodus Umschaltungssteuerung durchgeführt wird, wird die Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung ein Schwanken des Motordrehmomentes verursachen, und die Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung wird den Betriebsmodus Umschaltungssteuerung stören. Da das Trägheits-Kompensationsmoment erfindungsgemäß jedoch auf Null gesetzt wird und die Trägheitsmoment-Kompensationssteuerung während einer Umschaltung der Betriebsmodi nicht durchgeführt wird, kann die Störung über die Betriebsmodus-Umschaltung reduziert werden, und die Genauigkeit der Betriebsmodus-Umschaltung kann verbessert werden.
  • In dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird das Trägheitsmoment kompensiert, indem die Öffnung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe nachgeregelt wird, jedoch kann das Trägheitsmoment ebenso kompensiert werden, indem ein Elektromotor mit dem Verbrennungsmotor verbunden wird und das Drehmoment dieses Motors nachgeregelt wird.
  • Wenngleich die Erfindung oben unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Durchschnittsfachmann werden Änderungen und Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen im Sinne der Erfindung offenkundig sein. Der Geltungsbereich der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims (3)

  1. Ein Fahrzeugsteuersystem, umfassend: einen Motor (1), einen stufenlos regelbaren Antrieb (10), verbunden mit dem Motor (1), der Antrieb (10) umfasst ein stufenlos einstellbares Wechselgetriebe (20, 30), einen Planetengetriebesatz (50) und einen Betriebsmodus-Umschaltmechanismus (60, 70), der zwischen einem Leistungsumlaufmodus, in dem die Leistung durch das Wechselgetriebe (20, 30) und einen Planetengetriebesatz (50) übertragen wird, und einem CVT-Direktmodus, in dem die Leistung nur durch das Wechselgetriebe (20, 30) übertragen wird, umschaltet, eine Antriebswelle (6A, 6B) auf die das Drehmoment des Motors (1) über den Antrieb (10) übertragen wird, und einen Mikroprozessor (14, 15), dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (14, 15) Einrichtungen zum Ermitteln, ob der Betriebsmodus des Antriebs (10) der Leistungsumlaufmodus oder der CVT-Direktmodus ist, Einrichtungen zum Auswählen einer dem Betriebsmodus des Antriebs (10) entsprechenden Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung, Einrichtungen zur Errechnung des Trägheitsmomentes, das einen Drehzahlwechsel des Antriebs (10) begleitet unter Verwendung der ausgewählten Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung, und Einrichtungen zum Anpassen des Drehmoments des Motors (1), so dass das errechnete Trägheitsmoment kompensiert wird, umfasst.
  2. Ein Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sensor (16), der die Eingangsdrehzahl des Wechselgetriebes (20, 30) oder die Drehzahl einer Eingangswelle (11) erfasst, und einen Sensor (17), der die Ausgangsdrehzahl des Wechselgetriebes (20, 30) erfasst, und wobei der Mikroprozessor (14, 15) weiterhin Einrichtungen zur Errechnung des Verhältnisses zwischen der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl des Wechselgetriebes (20, 30), Einrichtungen zur Errechnung der Abweichungsrate des errechneten Verhältnisses, und Einrichtungen zur Errechnung des Trägheitsmomentes unter Verwendung der ausgewählten Trägheitsmoment-Berechnungsgleichung, basierend auf der Eingangsdrehzahl des Wechselgetriebes (20, 30), dem errechneten Verhältnis und der Abweichungsrate des errechneten Verhältnisses, umfasst.
  3. Ein Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (14, 15) weiterhin Einrichtungen zur Unterbrechung der Anpassung des auf das Trägheitsmoment basierenden Drehmoments des Motors (1), während der Antrieb (10) ein Umschalten des Betriebsmodus durchführt.
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