EP1127226A1 - Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren reibschlussverbindung - Google Patents

Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren reibschlussverbindung

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EP1127226A1
EP1127226A1 EP99957985A EP99957985A EP1127226A1 EP 1127226 A1 EP1127226 A1 EP 1127226A1 EP 99957985 A EP99957985 A EP 99957985A EP 99957985 A EP99957985 A EP 99957985A EP 1127226 A1 EP1127226 A1 EP 1127226A1
Authority
EP
European Patent Office
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control
pressure
difference
frictional connection
speed difference
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99957985A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Danz
Andreas Piepenbrink
Andreas Schwenger
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Batavia Transmission LLC
Original Assignee
ZF Batavia LLC
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Batavia LLC filed Critical ZF Batavia LLC
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H63/502—Signals to an engine or motor for smoothing gear shifts

Definitions

  • the present invention relates to a method for differential speed control of a switchable frictional connection of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • an automatic transmission contains a hydrodynamic converter with a lock-up clutch, at least one planetary gear set and two switchable frictional connections in the form of a friction clutch or transmission brake, which are used for torque transmission.
  • Frictional connections are used in automatic transmissions according to the current state of the art for a wide variety of tasks and functionalities.
  • One of the most important requirements for all clutch functionalities is to enable easy locking in all driving conditions. It must be ensured that the closing over large speed ranges from Engine and output as well as with different engine torques must be comfortably ensured.
  • a disadvantage of this method lies in the need to know a mathematical-physical route model, the good of which directly influences the achievable controlled goods.
  • the present invention is therefore based on the object, starting from the prior art mentioned, Specify a method for differential speed control of a switchable frictional connection, such that without knowledge of a mathematical-physical model, the frictional connection thus controlled takes over the transition between open and closed state as well as the setting of a defined slip value, the control concept being identical for each required application of the switchable frictional connection is built and ensures increased shifting and driving comfort.
  • the method according to the invention should be able to be used for the control of any torque-transmitting clutches or brakes in the drive train.
  • a linear controller should be used here.
  • the method according to the invention is intended to take into account existing knowledge of the route model, but also to ensure sufficient robustness and control quality in all operating states even if the model knowledge is incomplete.
  • the method for improving the control quality should allow a defined engine intervention.
  • a control circuit for differential speed control of a switchable frictional connection and in particular a clutch or a brake with the target speed difference as a reference variable and the current speed difference as a control variable in addition to the adjusting clutch pressure to use at least one other manipulated variable and to provide the control circuit with damping elements such that the change in time of the steamed variables per sampling step does not exceed a predetermined value, so that the excitation of the control circuit remains in the control-technically stable range.
  • the engine torque is preferably used as a further manipulated variable.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the pressure and speed curve when driving a clutch when the vehicle is stationary according to the present invention.
  • the target speed difference Dn_soll is the leadership size of the control loop according to the invention.
  • the setpoint speed difference Dn_soll is continuously smoothed in time by means of a damping element TP2 or limited to a defined value per sampling step, so that discontinuities in the course of the guide size are avoided.
  • TP2 is preferably designed as a low-pass filter.
  • the ABS module is used to form the absolute value before calculating the input variable for the controller.
  • the input variable for the controller is the current control difference. It is formed from the difference between the absolute value of the target differential speed value and the absolute value of the actual differential speed value of the drive and output.
  • the pressure value p reg which acts as the direct manipulated variable of the linear controller, is calculated from this variable.
  • the speeds of the clutch input side n kan and the clutch output side n kab are first detected. Before the difference is formed, the size n kab is smoothed by means of a first attenuator and preferably a low-pass filter TP1. Optionally, a damping of the Antriebsnav- number n can kan provided.
  • the absolute differential speed Dn is calculated in the ABS module.
  • control difference corresponds to the signed difference of the absolute values of the actual and target differential speeds. If the difference between the current differential speed and the dynamic setpoint exceeds a certain limit, according to the invention, the engine torque is reduced as a further manipulated variable depending on the control difference with the aid of a motor intervention via the engine electronics.
  • the size of the reduction is a function of the size of the control difference.
  • the engine intervention itself can be carried out by the engine using the standard methods (ignition angle grip, filling change, etc.).
  • the type of intervention is chosen so that the reaction time between the request and the actual torque reduction of the drive is as short as possible.
  • the current drive torque of the clutch is taken into account as a disturbance variable.
  • This corresponds to the a priori model knowledge and thus describes the conditions at the current working point.
  • the resulting disturbance variable component of the clutch pressure p s ⁇ is calculated from the signed deviation between the current torque m_an and the working point position m_an_offset via a calculation block Kl mt into a corresponding equivalent pressure p s ⁇ according to the equation
  • the rotary pressure component p_dyn is calculated from the drive speed n_kan in the KL_Pdyn module.
  • the change over time of the total manipulated variable clutch pressure which is formed from the controller component p_reg and the disturbance variable component p_ST, is smoothed according to the invention in module TP3 or limited to a defined value per sampling step. This ensures that the excitation of the control loop remains within the stable control range.
  • the application or opening pressure of the switching element Poffset at the beginning of the control phase is used as the starting value for the control phase.
  • the pressure p 0 ffset is redetermined at the start of the control phase with each switching.
  • the four phases of filling phase, application phase, control phase and phase outside of the switching process are generally differentiated in clutch control, the speed profiles of motor n mot , primary and secondary disk n kan or n kab and the pressure profile different in each phase Accept values.
  • the clutch / brake must be brought to the operating point during the filling phase before the desired regulation of the differential speed.
  • the aim of the application phase is to find the working point of the coupling as precisely as possible. During the previous filling phase the working point due to
  • the clutch is controlled with the aim of setting a defined differential speed (setpoint) or a defined differential speed curve (setpoint curve).
  • the clutch is subjected to a certain pressure in the fully closed state according to superordinate criteria.
  • the control pressure is at least so high that the clutch can transmit the full drive torque.
  • the pressure value Po ffset is determined depending on the operating state as follows:
  • control pressure is gradually increased in accordance with a predetermined gradient within the scope of a control phase until a reaction can be recognized on the basis of the differential speed between the drive side and the output side of the clutch.
  • This reaction consists in that the speed difference is reduced by a defined threshold value.
  • the pressure value specified in this state as the setpoint is used as the start value Pof fset for the subsequent control phase.
  • the control pressure of the clutch is gradually reduced according to a predetermined gradient until a threshold value of the differential speed between the input and output side of the clutch is exceeded, which indicates that the clutch is opened.
  • the pressure value specified in this state as the setpoint is used as the starting value poff s et for the subsequent control phase.
  • the last step in the calculation block Kl Re i b according to the invention is a correction with regard to the difference in speed as a function of the friction coefficient.
  • the clutch is closed from the open state for engaging the gear, the filling phase being carried out first in order to engage the clutch. Only after the filling phase is the switching element brought to the desired differential speed in the control phase. In order to close the clutch, the target differential speed is set to zero according to the invention.
  • the temperature of the clutch is monitored by means of the measured transmission oil temperature in connection with a mathematical-physical model of the heat output in the slip operation of the clutch in order to avoid overheating and thus damage or destruction of the clutch lining.

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlussverbindung und insbesondere einer Kupplung oder einer Bremse im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mittels eines Regelkreises mit der Soll-Drehzahldifferenz als Führungsgrösse und der aktuellen Drehzahldifferenz als Regelgrösse wird neben dem einzustellenden Kupplungsdruck bzw. Bremsendruck mindestens eine weitere Stellgrösse verwendet, wobei der Regelkreis einen linearen Regler und Dämpfungsglieder (TP1, TP2, TP3) enthält, derart, dass die zeitliche Änderung der gedämpften Grössen pro Abtastschritt einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, so dass die Anregung des Regelkreises im regelungstechnisch stabilen Bereich bleibt.

Description

Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlußverbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlußverbindung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik enthält ein Automatgetriebe einen hydrodynamischen Wandler mit Wandlerüberbrückungs- kupplung, mindestens einen Planetenradsatz sowie zwei schaltbare Reibschlußverbindungen in Form einer Reibungskupplung bzw. Getriebebremse, die der Drehmomentübertragung dienen.
Derartige Reibschlußverbindungen werden hydraulisch geschlossen. Das Öffnen wird in der Regel durch Rückstellfedern unterstützt. Die Anordnung der beschriebenen Kompo- nenten erlaubt eine mechanische Unterbrechung des Antriebsstranges, so daß die Antriebs-und Abtriebsseite vollständig oder auch nur teilweise entkoppelt werden. Diese Entkopplung trennt die Drehzahlen am Antrieb von denjenigen am Abtrieb, so daß bis zu einem gewissen Maß auch eine Dreh- Schwingungsentkopplung möglich ist.
Reibschlußverbindungen (Kupplungen, Bremsen) werden in Automatgetrieben nach dem heutigen Stand der Technik zu unterschiedlichsten Aufgaben bzw. Funktionalitäten einge- setzt. Eine der wichtigsten Anforderungen bei allen Kupplungsfunktionalitäten ist es, ein komfortables Schließen in allen Fahrzuständen zu ermöglichen. Dabei muß gewährleistet sein, daß das Schließen über große Drehzahlbereiche von Motor und Abtrieb sowie bei unterschiedlichen Motormomenten komfortabel sichergestellt sein muß.
Darüber hinaus gibt es spezielle Betriebszustande, wo es funktionell notwendig ist an einzelnen oder mehreren Kupplungen bzw. Bremsen definierte Differenzdrehzahlen (Schlupf) einzustellen und aufrechtzuerhalten. Die Übergänge zwischen den einzelnen Funktionen dürfen dabei vom Fahrer nicht als störend empfunden werden.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, unterscheiden herkömmliche Losungen zwischen unterschiedlichen Lastzustanden und erfordern in Abhängigkeit davon wechselnde Parameter oder sogar unterschiedliche Regelungsstrukturen.
Die DE 196 06 311 AI der Anmeldenn offenbart eine Regelkreisstruktur, die auf ein mathematisch-physikalisches Modell der Regelstrecke basierend, der Regelstrecke in Form eines vorgeschalteten Korrekturgliedes die wesentlichen Nichtlmeaπtaten kompensiert und so regelungstechnisch zu einer linearen Ersatzregelstrecke gelangt, so daß ein einfacher linearer Regler zur Fuhrung der Regelgroße eingesetzt werden kann. Hierbei sind Störgrößen, wie z. B. die auf die Kupplung einwirkenden äußeren Momente über ein Kor- rekturglied berücksichtigt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt in der Notwendigkeit der Kenntnis eines mathematisch-physikalischen Strek- kenmodells, dessen Gute die erreichbare Regelgute direkt beeinflußt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem erwähnten Stand der Technik, ein Verfahren zur Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlußverbindung anzugeben, derart, daß ohne Kenntnis eines mathematisch-physikalischen Modells die so geregelte Reibschlußverbindung die Überführung zwischen offenem und geschlossenen Zustand ebenso wie die Einstellung eines definierten Schlupfwertes überniiτimmt , wobei das Regelungskonzept für jede erforderliche Anwendung der schaltbaren Reibschlußverbindung identisch aufgebaut ist und für einen erhöhten Schalt- und Fahrkomfort sorgt.
Zudem soll das erfindungsgemäße Verfahren für die Regelung beliebiger drehmomentübertragender Kupplungen bzw. Bremsen im Antriebsstrang einsetzbar sein. Hierbei soll ein linearer Regler verwendet werden.
Außerdem soll das erfindungsgemäße Verfahren ä priori vorhandene Kenntnisse des Streckenmodells berücksichtigen, aber auch bei unvollständiger Modellkenntnis eine ausreichende Robustheit und Regelgüte in allen Betriebszuständen sicherstellen.
Des weiteren soll das Verfahren zur Verbesserung der Regelgüte einen definierten Motoreingriff zulassen.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen; in einem Regelkreis zur Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlußverbindung und insbesondere einer Kupplung oder einer Bremse mit der Soll-Drehzahldifferenz als Führungsgröße und der aktuellen Drehzahldifferenz als Regelgröße neben dem einzu- stellenden Kupplungsdruck mindestens eine weitere Stellgroße zu verwenden und den Regelkreis mit Dampfungsgliedern zu versehen, derart, daß die zeitliche Änderung der gedampften Großen pro Abtastschritt einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, so daß die Anregung des Regelkreises im regelungstechnisch stabilen Bereich bleibt.
Bevorzugterweise wird erfindungsgemaß das Motormoment als weitere Stellgroße verwendet.
Des weiteren ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Störgrößen und insbesondere das aktuelle Turbinenmoment zu berücksichtigen.
Durch das erfindungsgemaße Verfahren treten die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht mehr auf. Außerdem sind durch das erfindungsgemaße Gesamtkonzept Umschaltungen der Reglerkonzepte und Reglerparameter je nach Anwendungsfall und Fahrzeugzustand nicht mehr erforderlich.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der beigefugten Zeichnung für eine Kupplung naher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 die allgemeine Regelkreisstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Druck- und Drehzahlverlaufs beim Ansteuern einer Kupplung im Stillstand des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 1 ist die Soll-Drehzahldifferenz Dn_soll die Fuhrungsgroße des erfmdungsgemaßen Regelkreises. Hierbei wird die Soll-Drehzahldifferenz Dn_soll mittels eines Dampfungsgliedes TP2 kontinuierlich zeitlich geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt, so daß Unstetigkelten im zeitlichen Verlauf der Fuhrungsgroße vermieden werden. Bevorzugterweise ist TP2 als Tiefpaßfilter ausgebildet. Das Modul ABS dient der Absolutwertbildung vor dem Berechnen der Eingangsgroße für den Regler.
Die Eingangsgroße für den Regler ist die aktuelle Regeldifferenz. Sie wird aus der Differenz aus dem Absolutwert des Soll-Differenzdrehzahlwerts und dem Absolutwert des Ist-Differenzdrehzahlwerts von Antrieb und Abtrieb ge- bildet. Aus dieser Große wird der als Regleranteil bezeichnete Druckwert preg , der als direkte Stellgroße des linearen Reglers fungiert, berechnet.
Zur Berechnung der Ist-Differenzdrehzahl Dn werden zunächst die Drehzahlen der Kupplungsantriebsseite nkan und der Kupplungsabtriebsseite nkab erfaßt. Vor der Differenzbildung wird die Große nkab mittels eines ersten Dampfungsgliedes und bevorzugterweise eines Tiefpaßfilters TPl geglättet. Optional kann auch eine Dampfung der Antriebsdreh- zahl nkan vorgesehen. Die Absolutwerbildung der Ist- Differenzdrehzahl Dn erfolgt im Modul ABS.
Anschließend wird, wie bereits erwähnt, die Regeldifferenz gebildet, welche der vorzeichenbehafteten Differenz der Absolutwerte der Ist- und Soll-Differenzdrehzahlen entspricht . Wenn die Differenz zwischen der aktuellen Differenzdrehzahl und dem dynamischen Sollwert eine gewisse Schranke überschreitet, wird erfmdungsgemaß n Abhängigkeit von der Regeldifferenz das Motormoment als weitere Stellgroße mit Hilfe eines Motoreingriffs über die Motorelektronik reduziert .
Die Hohe der Reduktion ist eine Funktion der Große der Regeldifferenz. Der Motoreingriff selbst kann vom Motor über die Standardverfahren (Zundwinkelemgriff, Fullungsan- derung, o. a.) realisiert werden.
Das Vorliegen der Notwendigkeit eines Motoreingriffs wird durch das Modul Klm erkannt, wobei durch die Umrech- nung Regeldifferenz-Reduktionsmoment Klm das Signal für das Reduktionsmoment mred an die Motorelektronik weitergeleitet wird.
Die Art des Eingriffs wird so gew hlt, daß die Reakti- onszeit zwischen der Anforderung und der tatsächlichen Momentenreduktion des Antriebs möglichst gering ist.
Dieser Eingriff verringert das zu übertragende Moment an der Kupplung, wodurch die vom Regler aufzubringende Stellenergie sinkt. In der Folge wird der Komfort des
Schließvorgangs erhöht und die Kupplungsbelage werden weniger stark belastet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das aktuelle Antriebsmoment der Kupplung als Störgröße berücksichtigt. Dies entspricht der a-priori-Modellkenntnis und beschreibt somit die Zustande im aktuellen Arbeitspunkt . Der daraus resultierende Störgrößenanteil des Kupplungsdrucks psτ wird hierbei aus der vorzeichenbehafteten Abweichung zwischen dem aktuellen Drehmoment m_an und der Arbeitspunktlage m_an_offset über einen Berechnungsblock Klmt in einen entsprechenden äquivalenten Druck psτ gemäß der Gleichung
psτ=Δman (Δn) • r•z•AK
umgerechnet, mit
Δman: Abweichung Drehmoment zum Arbeitspunkt μ(Δn): Reibbeiwert
Dn: Differenzdrehzahl an der Kupplung r: mittlerer Reibradius der Kupplung z: Anzahl der Reibbeläge
A : Kolbenfläche
PS : Druckdifferenz bezogen auf den Arbeitspunkt,
wobei konstruktionsbedingte dynamische Druckanteile berücksichtigt werden, indem anschließend die Größe pSτ um den entsprechenden dynamischen bzw. rotatorischen Druckanteil p_dyn reduziert wird. Der rotatorische Druckanteil p_dyn wird aus der Antriebsdrehzahl n_kan im Modul KL_Pdyn be- rechnet.
Die zeitliche Änderung der Gesamtstellgröße Kupplungsdruck, die aus dem Regleranteil p_reg und dem Störgrößenanteil p_ST gebildet wird, wird erfindungsgemäß im Modul TP3 geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt. Dadurch wir gewährleistet, daß die Anregung des Regelkreises im regelungstechnisch stabilen Bereich bleibt. Als Startwert für die Regelphase wird der Anlege- bzw. Öffnungsdruck des Schaltelements Poffset zu Beginn der Regelphase verwendet. Der Druck p0ffset wird zu Beginn der Regel- phase bei jeder Schaltung neu bestimmt.
Zur Bestimmung des Anlege- bzw. Öffnungsdrucks des Schaltelements Poffset wird wie folgt vorgegangen:
Gemäß Fig. 2 werden im allgemeinen bei der Kupplungsansteuerung die vier Phasen Befüllungsphase, Anlegephase, Regelphase und Phase außerhalb des Schaltvorgangs unterschieden, wobei die Drehzahlverläufe von Motor nmot, Primär- und Sekundärscheibe nkan bzw. nkab sowie der Druckverlauf in jeder Phase unterschiedliche Werte annehmen.
Wenn das Schaltelement drucklos ist, muß im Rahmen der Befüllungsphase vor der gewünschten Regelung der Differenzdrehzahl die Kupplung/Bremse an den Arbeitspunkt herange- führt werden.
Dies geschieht über die sogenannte Schnellfüllung mit anschließender Füllausgleichsphase . Nach abgeschlossener Befüllungsphase führt jede weitere Druckerhöhung direkt zu einer Erhöhung des von der Kupplung übertragenen Drehmomentes .
Das Ziel der Anlegephase ist es, möglichst exakt den Arbeitspunkt der Kupplung zu finden. Während in der voran- stehenden Befüllungsphase der Arbeitspunkt aufgrund von
Toleranzen und zeitabhängigen Systemparametern nur relativ grob angefahren werden kann, erfolgt mit der Anlegephase eine Art "Feintuning" des Arbeitspunktes. Dies erfolgt, indem die Ansteuerung sich vorsichtig an den Arbeitspunkt herantastet, wobei in jedem Schritt die Auswirkung auf die Regelstrecke kontrolliert wird. Folglich werden, wie im folgenden erläutert, durch die Anlegephase die Startwerte für die Ansteuerung in der Regelphase definiert .
Während der Regelphase wird die Kupplung geregelt mit dem Ziel, eine definierte Differenzdrehzahl (Sollwert) bzw. einen definierten Differenzdrehzahlverlauf (Sollwertverlauf) einzustellen.
Nach abgeschlossenem Schaltvorgang wird die Kupplung im vollständig geschlossenen Zustand mit einem bestimmten Druck gemäß übergeordneten Kriterien beaufschlagt. Der An- steuerdruck ist hierbei mindestens so groß, daß die Kupplung das volle antriebsseitige Drehmoment übertragen kann.
Die Ermittlung des Druckwertes Poffset erfolgt in Abhängigkeit des Betriebszustandes wie folgt:
a) Übergang aus dem Zustand "Kupplung offen":
Nach der bereits erläuterten Füllausgleichsphase wird der Ansteuerdruck gemäß einem vorgegebenen Gradienten im Rahmen einer Steuerphase allmählich erhöht, bis anhand der Differenzdrehzahl von Antriebsseite und Abtriebsseite der Kupplung eine Reaktion zu erkennen ist. Diese Reaktion besteht darin, daß sich die Dreh- zahldifferenz um einen definierten Schwellwert verringert. Der in diesem Zustand als Sollwert vorgegebene Druckwert wird als der Startwert Poffset für die nachfolgende Regelphase verwendet. b) Übergang aus dem Zustand "Kupplung geschlossen":
Der Ansteuerdruck der Kupplung wird gemäß einem vorgegebenen Gradienten allmählich reduziert, bis ein Schwellwert der Differenzdrehzahl zwischen An- und Abtriebsseite der Kupplung überschritten ist, wodurch ein Öffnen der Kupplung angezeigt wird. Auch hier wird der in diesem Zustand als Sollwert vorgegebene Druckwert als Startwert poffset für die nachfolgende Regel- phase verwendet.
Bevor die um P_offset erhöhte Gesamtstellgröße Kupplungsdruck auf die Regelstrecke aufgeschaltet wird, erfolgt erfindungsgemäß als letzter Schritt im Berechnungsblock KlReib noch eine Korrektur bzgl. der Differenzdrehzahlabhängigkeit des Reibbeiwertes.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Gangeinlegen die Kupplung aus dem geöffneten Zustand ge- schlössen, wobei zuerst die Befüllphase ausgeführt wird, um die Kupplung in Eingriff zu bringen. Erst nach der Befüllphase wird in der Regelphase das Schaltelement auf die gewünschte Differenzdrehzahl geführt. Um die Kupplung zu schließen, wird erfindungsgemäß die Solldifferenzdrehzahl auf Null gesetzt.
Wenn an der Kupplung im Rahmen weiterer Funktionalitäten definierte Differenzdrehzahlen (Schlupf) eingestellt und aufrecht erhalten werden sollen, wird mit der gleichen Regelungsstruktur gearbeitet. Nur die Vorgabe des Soll- Differenzdrehzahlverlaufs (Sollwert für die Regelung) wird entsprechend modifiziert. Es sei noch erwähnt, daß das erfindungsgemaße Verfahren bei jeder drehmomentenubertragenden Reibkupplung bzw. Bremse angewendet werden kann.
Im Rahmen einer Variante der Erfindung wird mittels der gemessenen Getriebeoltemperatur in Verbindung mit einem mathematisch-physikalischen Modell des Warmeemtrags im Schlupfbetrieb der Kupplung eine Temperaturuberwachung der Kupplung durchgeführt, um eine Uberhitzung und damit eine Beschädigung bzw. Zerstörung der Kupplungsbelage zu vermeiden.
Bezugszeichen
I^anOffset Moment an der Reischlußverbindung im Arbeitspunkt man Moment an der Reibschlußverbindung aktuell n an Drehzahl Primärscheibe nkab Drehzahl Sekundärscheibe Δnsoιι Differenzdrehzahl-Sollwert an der
ReibschlußVerbindung
Poffset Druck der Reibschlußverbindung im Arbeitspunkt Psoll Solldruck an der Reibschlußverbindung mred Reduktionsmoment Antrieb TP Tiefpaßfilter
ABS Absolutwertbildung
Regler digitaler Regler
Beg Schrittweitenbegrenzung der Stellgröße
KlReib Inverse normierte Reibwertcharakteristik Kl t Momenten-Druck Umrechnung
Klm Regeldifferenz-Reduktionsmoment Umrechnung nmot Motordrehzahl
Δman Abweichung Drehmoment zum Arbeitspunkt μ(Δn) Reibbeiwert
Δn Differenzdrehzahl an der Reibschlußverbindung r mittlerer Reibradius der Reibschlußverbindung z Anzahl der Reibbeläge Ak Kolbenfläche PST Druckdifferenz, bezogen auf den Arbeitspunkt

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Differenzdrehzahlregelung einer schaltbaren Reibschlußverbindung und insbesondere einer
Kupplung oder einer Bremse im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mittels eines Regelkreises mit der Soll-Drehzahldifferenz als Führungsgröße und der aktuellen Drehzahldifferenz als Regelgröße, dadurch g e k e n n z e i c h - n e t , daß das Regelungskonzept des Regelkreises für jede erforderliche Anwendung der ReibschlußVerbindung identisch aufgebaut ist und daß neben dem einzustellenden Kupplungsdruck bzw. Bremsendruck p_soll mindestens eine weitere Stellgröße verwendet wird, wobei der Regelkreis einen li- nearen Regler und Dämpfungsglieder (TPl, TP2, TP3) enthält, derart, daß die zeitliche Änderung der gedämpften Größen pro Abtastschritt einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, so daß die Anregung des Regelkreises im regelungstechnisch stabilen Bereich bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Motormoment als weitere Stellgröße m_red verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Art des Motoreingriffs so gewählt wird, daß die Reaktionszeit zwischen der Anforderung und der tatsächlichen Momentenreduktion des Antriebs möglichst gering ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Motoreingriff durchgeführt wird, wenn die Differenz zwischen der aktuellen Dreh- zahld fferenz und der Soll-Drehzahldifferenz eine vorgegebene Schranke überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohe der Motorreduktion im Rahmen des Motoreingriffs eine Funktion der Große der Regeldifferenz ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fuhrungsgroße Soll-Drehzahldifferenz Δn_soll kontinuierlich zeitlich geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt wird, so daß Unstetigkeiten im zeitlichen Verlauf der Fuhrungsgroße vermieden werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Berechnung der Ist-Drehzahldifferenz die Drehzahlen der Antriebsseite nkan und der Abtriebsseite nkab der Reibschluß- Verbindung erfaßt werden, wobei vor der Differenzbildung die Große nkab mittels eines ersten Dampfungsgliedes (TPl) geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor der Differenzbildung die Große nkan mittels eines Dampfungsgliedes geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangsgroße des Reglers bzw. der Regleranteil preg im Regler aus der Regeldifferenz aus dem Absolutwert des Soll-Differenz- drehzahlwerts und dem Absolutwert des Ist-Differenzdrehzahlwerts von Antrieb und Abtrieb berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden- Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das aktuelle Antriebsmoment der Reibschlußverbindung als Störgröße additiv zum Regleranteil p_reg berücksichtigt wird, wobei der Störgrößenanteil pSτ dadurch berechnet wird, daß die vorzeichenbehaftete Abweichung zwischen dem aktuellen Drehmo- ment m_an und der Arbeitspunktlage m_an_offset über einen Berechnungsblock Klmt in einen entsprechenden äquivalenten Druck PST gemäß der Gleichung
psτ=Δman (Δn) • r • z • Aκ
umgerechnet wird, mit
Δman: Abweichung Drehmoment zum Arbeitspunkt μ(Δn) : Reibbeiwert Δn: Differenzdrehzahl an der Reibschlußverbindung r: mittlerer Reibradius der Reibschlußverbindung z: Anzahl der Reibbeläge Ak: Kolbenfläche PST: Druckdifferenz, bezogen auf den Arbeitspunkt,
wobei konstruktionsbedingte dynamische Druckanteile berücksichtigt werden, indem anschließend die Größe pΞτ um den entsprechenden dynamischen bzw. rotatorischen Druckanteil p_dyn reduziert wird, der aus der Antriebsdrehzahl n kan berechnet wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Startwert für die Regelphase der Anlege- bzw. Öffnungsdruck des Schaltelements poffset zu Beginn der Regelphase verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anlege- bzw. Öffnungsdruck des Schaltelements poffset zu Beginn der Regelphase bei jeder Schaltung neu bestimmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Bestimmung des Anlege- bzw. Öffnungsdruck des Reibschlußverbindung Poffset zwischen Befüllphase und Regelphase eine weitere Steuerphase eingefügt wird, wobei eine gesteuerte Druckrampe solange aktiviert bleibt, bis am Drehzahlverlauf der An- und Abtriebsseite eine entsprechende Reaktion vorgegebener Größe erkennbar ist.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zeitliche Änderung der Gesamtstellgröße Kupplungsdruck mittels eines Dämpfungsgliedes (TP3) geglättet oder auf einen definierten Wert pro Abtastschritt begrenzt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bevor die Gesamtstellgröße Kupplungsdruck auf die Regelstrecke aufge- schaltet wird, als letzter Schritt in einem Berechnungsblock KlReib noch eine Korrektur bzgl. der Differenzdrehzahlabhängigkeit des Reibbeiwertes erfolgt.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mittels der gemessenen Getriebeöltemperatur in Verbindung mit einem mathematisch-physikalischen Modell des Wärmeeintrags im- Schlupfbetrieb der Reibschlußverbindung eine Temperaturüberwachung der Reibschlußverbindung durchgeführt wird, um eine Überhitzung und damit eine Beschädigung bzw. Zerstörung der Kupplungsbeläge zu vermeiden.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Soll- Drehzahldifferenz den Wert 0 annimmt, um die Reibschlußverbindung zu schließen.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Ausführen weiterer Funktionalitäten der Reibschlußverbindung lediglich definierte Soll-Drehzahldifferenzwerte eingegeben werden.
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