EP2417381A1 - Verfahren zur einstellung eines einzustellenden übersetzungsverhältnisses und antriebssystem - Google Patents

Verfahren zur einstellung eines einzustellenden übersetzungsverhältnisses und antriebssystem

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EP2417381A1
EP2417381A1 EP10712710A EP10712710A EP2417381A1 EP 2417381 A1 EP2417381 A1 EP 2417381A1 EP 10712710 A EP10712710 A EP 10712710A EP 10712710 A EP10712710 A EP 10712710A EP 2417381 A1 EP2417381 A1 EP 2417381A1
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EP
European Patent Office
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torque
actual
continuously variable
input
characteristic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10712710A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Lehn
Heiko Witte
Norman Brix
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2417381A1 publication Critical patent/EP2417381A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/431—Pump capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a transmission ratio to be set of a continuously variable transmission unit for emulating an alternative transmission arrangement and to a corresponding drive system.
  • a transducer can be used.
  • Such a converter has a certain characteristic and thus generates an acceleration behavior to which the driver gets used. So he expects a certain acceleration characteristics when he specifies his desire for acceleration via the accelerator pedal.
  • the acceleration characteristic is determined by the speeds occurring at the transmission output shaft and
  • Torques set A change, for example, in a model change of the vehicle is often perceived by an experienced user as unpleasant, especially in conceptual changes of the drive system.
  • Infinitely variable transmission units for example hydrostatic transmissions or power split transmissions, have the advantage that a primary drive engine, which as a rule is implemented as an internal combustion engine, can be used in an operating point optimized with regard to fuel consumption. This reduces fuel consumption, but leads to a Acceleration characteristics that deviate from the usual. This has the disadvantage that the acceptance for such innovations is limited.
  • the object is achieved by the method with the features of claim 1 and the drive system with the features of claim 8.
  • an actual input parameter of the continuously variable transmission unit and an actual output parameter of the continuously variable transmission unit are first detected.
  • a theoretical output torque of the alternative transmission arrangement to be imaged is then determined.
  • the transmission ratio of the continuously variable transmission unit is then determined so that the output torque generated by the continuously variable transmission unit corresponds to the theoretical output torque.
  • Output variables of the continuously variable transmission unit serve as a basis for determining the theoretical output torque. Ie the control of the primary Drive source, such as the
  • Diesel engine is independent of it.
  • the continuously variable transmission unit behaves outwards, i. also opposite the connected combustion engine and the ultimately driven
  • Vehicle axle as the nachzu brieflyende or to be emulated alternative gear arrangement.
  • any drive arrangement can be considered, the characteristic of which can be represented in terms of the output torque as a function of actual input and actual output parameters.
  • the drive system has for this purpose a continuously variable transmission unit and a control device for determining a to be set
  • the control unit comprises a first input for reading in an actual input parameter and a second input for reading in an actual output parameter. Connected to the inputs is a calculation section which is set up to determine a theoretical output torque of an alternative transmission arrangement on the basis of the actual input parameter and the actual output parameter.
  • the control unit also has a control section, by which the transmission ratio to be set is then determined so that it corresponds to the theoretical output torque.
  • the method described and the device have the advantage that apart from the knowledge of the behavior of the alternative transmission arrangement to be imaged, only the input characteristics and output characteristics of the continuously variable transmission unit are required. An intervention in further control systems is not required.
  • advantageous developments of the method and the drive system according to the invention are carried out.
  • the actual input characteristic is an input speed of the continuously variable transmission unit.
  • a first rotational speed sensor is preferably connected to the first input, which detects, for example, the rotational speed of the drive machine or directly the rotational speed of the input shaft. Since input shaft and primary prime mover are connected together, the two speeds correspond.
  • the actual output characteristic it is advantageous to detect a speed. Such speed detection is also possible on the output side of the transmission in a simple manner and is often already e.g. in the form of tacho signals. It should be noted in general that, although the present example relates to a traction drive, this is in no way limiting. Thus, generally the output speed can be detected on the output side of the continuously variable transmission unit by means of a suitable speed sensor.
  • Comparison result determined a change in the transmission ratio to be set.
  • the continuously variable transmission unit comprises a hydrostatic transmission, wherein the actual output torque is determined from the process variables of the hydrostatic transmission.
  • a torque-determining device is provided, which is connected to the calculation section, wherein the torque-determining device process variables of the hydrostatic transmission, such as pressure and tilt angle of the hydraulic machines used, are supplied.
  • characteristic variables of the alternative drive to be emulated are preferably read from a memory, taking into account the actual input characteristic and the actual output characteristic.
  • the theoretical behavior of the alternative traction drive is determined from the memory, taking into account the current driving condition, if it were in the same situation with respect to the actual parameters.
  • Fig. 1 shows an example of an inventive drive system with a
  • Fig. 2 is an illustration of the basic structure of the torque control of the output side
  • Fig. 3 is a simplified block diagram with
  • the drive system 1 initially comprises a diesel internal combustion engine 2 as the primary drive source Diesel engine 2 is connected to a power split transmission 3.
  • the power split transmission 3 comprises a hydrostatic transmission 4 and a mechanical transmission branch 5.
  • the power split transmission 3 is connected on the input side to the diesel internal combustion engine 2 and on the output side to a driven vehicle axle 6.
  • a drive shaft 7 and an output shaft 8 is provided.
  • the drive shaft 7 connects the diesel engine 2 to the power split transmission 3.
  • the power split transmission 3 is connected to the driven vehicle axle 6 on its output side via the output shaft 8.
  • the hydrostatic transmission 4 comprises a hydraulic pump 9 and a hydraulic motor 10. Both the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 10 are designed to be adjustable. Examples of hydrostatic machines that can be used in the example shown are hydrostatic axial piston machines in bent-axis or swash-plate design.
  • the hydraulic pump 9 is connected to the hydraulic motor 10 in a closed circuit via a first working line 11 and a second working line 12.
  • a first adjusting device 13 is provided for adjusting the delivery volume of the hydraulic pump 9.
  • the displacement of the hydraulic motor 10 is adjusted by means of a second adjusting device 14.
  • the hydrostatic transmission 4 is connected to the mechanical transmission branch 5 via a summing gear 15.
  • a summing gear 15 is usually designed as a planetary gear.
  • a electronic control unit 16 For controlling the to be set in the hydrostatic transmission 4 gear ratio rcvr is a electronic control unit 16 is provided.
  • the electronic control unit 16 is connected to the first adjusting device 13 via a first control signal line 17 and to the second adjusting device 14 via a second control signal line 18.
  • Control signals result from the transmission ratio to be set, which is determined in the electronic control unit 16.
  • a first speed sensor 19 and a second speed sensor 20 are provided.
  • the first speed sensor 19 detects the speed of the input shaft 7 and the second speed sensor 20 detects the output shaft speed of the output shaft 8. It is of course irrelevant at which point the corresponding speeds are determined. It can, for example, for speed detection instead of the first speed sensor 19 and a due to the control of
  • Diesel engine 2 known speed can be used.
  • a tachogenerator signal determined via the differential can be used to determine the output-side rotational speed of the output shaft 8.
  • the operation of the elements described so far remains largely unrecognized for the operator. He merely states that the vehicle behaves with the emulated alternative drive as it is used to from the alternative drive.
  • the operation on the part of the operator is limited to a specification of the respective driving desire, eg acceleration or deceleration, via his usual input elements.
  • This is, for example, an accelerator pedal 22, the position angle a P edai is detected by means of a rotation angle sensor.
  • the operation can also be done via a drive lever 21.
  • Accelerator pedal 22 and drive lever 21 are on a CAN bus 23 with a drive control unit 25 in conjunction.
  • the drive control unit 25 is connected to the CAN bus 23 via a connection 24.
  • the drive control device 25 is connected to an injection pump 28 via a signal line 26. In response to a corresponding control signal determined by the drive control unit 25, the injected injection quantity is set by the injection pump 28 in the case of a diesel internal combustion engine 2.
  • Gear ratio of hydraulic pump 9 and hydraulic motor 10 determined.
  • the actual setting of the hydrostatic transmission 4 in the case of the power split transmission 3 can be determined as a continuously variable transmission unit from the transmission ratio T CVT determined for the entire continuously variable transmission unit. In this case, then the translation of the summation 15 must be taken into account.
  • a rotational mass is used for the sake of simplicity for the following explanations as a load.
  • CVT continuously variable transmission unit
  • n is from the output rotational speed, which is determined by the second speed sensor 20, and n is the rotational speed of the Input shaft 7 of the continuously variable transmission unit, which is determined by the first speed sensor as the actual input characteristic.
  • the moment acting on the work machine or in the model of the rotational mass can be influenced via a variation of the drive speed by the diesel engine 2 as well as via the variation of the gear ratio rov.
  • the degree of freedom thus obtained in comparison to conventional manual transmissions, in which a temporal change of the transmission ratio is not or only possible in fixed jumps, exploited, so as to emulate alternative transmission arrangements with regard to their acceleration characteristics.
  • the output torque M a b, i St can now be replaced by a required for a desired acceleration output target torque M ab / SO n.
  • the equation (4) thus represents a determination rule for the transmission ratio rcv ⁇ , so ii the continuously variable transmission unit, provided that all variables occurring there are otherwise determinable.
  • the drive shaft speed n an / i St this is easily possible by measurement as already described above.
  • the problem is the moment of inertia J ab , which depends for example on a load condition of the vehicle. It is therefore basically inaccessible to isolated measurement.
  • the same applies to the load torque M L which depends on the individual driving condition (driving in the plane, uphill, changing surfaces). From a control point of view, the variables moment of inertia J ⁇ and load moment M L , i S t represent parameter uncertainties.
  • the control uses an actually occurring torque, which can be measured or calculated, and supplies this to a torque controller.
  • the torque controller will continue to have a calculated theoretical
  • the electronic control unit 16 includes, in addition to a calculation section 30, a
  • Torque controller 31 executed control section. Both are ideally integrated into the electronic control unit 16.
  • the calculation section 30 determines a theoretical output torque M ab , th in the manner described in detail below, and supplies this to the torque controller 31.
  • the torque controller 31 is supplied with an actual output torque M ab , i S t.
  • This actual output torque Mab is the actual output torque on the output side of the continuously variable transmission unit. Based on these two values, the torque controller 31 determines the transmission ratio rcvr / to be set, which is used to control the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 10.
  • the actual output torque M 6J3 , igt is either determined directly by measurement or calculated from process variables of the continuously variable transmission unit. In each case, this is the output torque ultimately delivered by the continuously variable transmission unit, which is supplied to the driven vehicle axle 6.
  • FIG. Fig. 3 shows the electronic.
  • the signal flow shown refers to a transmission to be emulated, which has as a starting means a hydrodynamic torque converter, which is followed by a power shift transmission.
  • the gear ratio of the powershift transmission results in:
  • r L sG is the translation of the powershift with n from , the speed of the output shaft of the powershift transmission, so the output speed of the entire transmission assembly and n w , from # the output speed of the torque converter, which corresponds to the input speed of the power shift transmission.
  • the overall resulting torque curve is not only of the Translation ⁇ LSG of the powershift transmission, but also on the characteristic behavior of the torque converter dependent. This changes depending on the speed ratio v, which can be described as:
  • ⁇ w , ab is the angular velocity of the converter on its output side, which is connected to the powershift transmission, ⁇ to the angular velocity on its input side, ie the input side of the alternative transmission arrangement.
  • v the speed ratio
  • Torque converter its characteristic behavior with the aid of the performance coefficient ⁇ (v) and torque conversion ⁇ (v) can be determined.
  • the signal flow shown in FIG. 3 shows the processing of the individual quantities. Independently of the determination of the transmission ratio rcv T to be set , a driving intention is specified by a driver or operator. In accordance with an accelerator pedal characteristic 32, a manipulated variable is determined from this with which the drive control unit 25 is actuated.
  • the actual input characteristic nab.ist is first the actual output characteristic n a b, and as a further input parameter , the transmission ratio of the powershift transmission r LSGfist read.
  • the reading in of the transmission ratio of the powershift transmission r LSG # is of course relevant only in the case of the illustrated powershift transmission in connection with the torque converter. For other alternative drive systems to be emulated, the corresponding values influencing the torque behavior must be taken into account.
  • the converter output speed n W / 3 b is determined in 33. Subsequently, referring to the actual input characteristic n in FIG. 34, the speed ratio v is calculated.
  • the power factor ⁇ (v) or the torque conversion ⁇ (v) for the current speed ratio v is determined in 35 and 36.
  • the calculation section 30 is connected to a memory 37.
  • the characteristic curves as illustrated by way of example in FIG. 5, are stored, for example in the form of tables.
  • the input angular velocity ⁇ is first determined from the actual input characteristic n an , i St , and then its square is determined in 39.
  • FIG. 40 taking into account p and the profile diameter of the Impeller D determines the product of the constant k and the square of the actual input speed n an , i st .
  • the input torque M an is determined in FIG. 41.
  • the converter output torque M w # ab results in step 42, which is ultimately by the translation r LSG
  • This theoretical output torque M ⁇ , th of the alternative transmission arrangement is then fed to the torque controller 31 as already described.
  • the torque controller 31 is further supplied with a determined via a torque detection means 44 actual output torque M ab , i st . From this, the transmission ratio of the continuously variable transmission unit is finally determined by the torque controller 31. In our simplified example, this is directly the transmission ratio rcvr of the hydrostatic transmission.
  • characteristic quantities of the alternative drive are stored as a function of the actual input parameter and the actual output parameter. In the present case this was due to the storage of the figure of merit ⁇ and the
  • the torque determination device 44 is preferably supplied with process parameters of the hydrostatic drive. This eliminates the immediate measurement of Output torque, which is usually difficult to carry out. Rather, process variables, such as the instantaneous pressure difference on the hydraulic motor, the input and output speeds and the set intake volume of the hydraulic motor are supplied. In a manner known per se, an output torque of such a hydrostatic drive can be determined from these process variables.
  • the procedure described which has been explained only by a simplified example, can be combined with other transmission devices.
  • the hydrostatic transmission can in turn be connected via a further gear stage, whose gear ratio must then be taken into account, on the output side with the driven vehicle axle 6 or on the input side with the diesel engine 2.
  • FIG. 4 shows, once more simplified, the method sequence for determining the
  • Transmission ratio of a continuously variable transmission unit First, the input and output rotational speeds of the variable transmission unit are detected in FIG. 45. In step 46, the speed ratio is determined therefrom. Considering this
  • Speed ratio are then determined characteristic variables of the alternative drive in step 47, which represent the relationship between the speed ratio v and the realized torque gearbox output side. From this, the theoretical output torque is determined (step 48).
  • a plurality of process variables of the continuously variable transmission unit is determined in step 49. From these process variables, the actual output torque M is determined from the gear unit in step 50.
  • the theoretical output torque M ab , th and the actual output torque M ab is the torque controller 31 is supplied.
  • step 51 a comparison of the theoretical output torque with the actual output torque M ⁇ , i st is performed.
  • a gear ratio rcw is determined (step 52).
  • This transmission ratio rcvr is converted by the electronic control unit 16 in a manner known per se into control signals for controlling the first adjusting device 13 and the second adjusting device 14 (step 53).
  • the adjusting devices 13, 14 are driven accordingly and based on the now-changed actual variables, the process steps 40-52 are run through again.
  • any alternative gear arrangements can be mapped with the procedure described in principle.
  • a manual transmission can also be emulated.
  • a plurality of characteristic parameters can be stored in the memory 37 as a function of the input parameter and the output parameter.
  • a selection switch it is then possible, for example, to switch between different gear arrangements, which are then emulated by the continuously variable transmission unit.
  • the procedure will particularly preferably used in the use of hydrostatic transmissions that allow easy continuous adjustment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses (rcvr) einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit zur Emulation einer alternativen Getriebeanordnung sowie ein entsprechendes Antriebssystem. Zunächst wird eine Ist-Eingangskenngröße und eine Ist-Ausgangskenngröße der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ermittelt. Es wird auf Basis der Ist-Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße ein theoretisches Ausgangsmoment (Mab,th) der alternativen Getriebeanordnung ermittelt. Unter Berücksichtigung des theoretischen Ausgangsmoments (Mab,th) der alternativen Getriebeanordnung wird das einzustellende Übersetzungsverhältnis (rcvr) der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ermittelt, wobei dieses Übersetzungsverhältnis (rcvr) so ermittelt wird, dass das durch die stufenlos einstellbare Getriebeeinheit erzeugte Abtriebsmoment (Mab, ist) dem theoretischen Ausgangsmoment (Mab,th) entspricht. Das Antriebssystem weist hierzu neben der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit eine Steuereinheit (16) mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang zum Einlesen der Kenngrößen auf. Mit den Eingängen ist ein Berechnungsabschnitt (30) verbunden, der auf Basis der Kenngrößen das theoretische Ausgangsmoment (Mab,th) der alternativen Getriebeanordnung ermittelt. Die Steuereinheit (16) weist ferner einen Regelabschnitt (31) auf, der das einzustellende Übersetzungsverhältnis (rcvr) so ermittelt, dass es dem theoretischen Ausgangsmoment (Mab, th) entspricht.

Description

Verfahren zur Einstellung eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses und Antriebssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit zur Emulation einer alternativen Getriebeanordnung sowie ein entsprechendes Antriebssystem.
Bei der Bedienung oder Benutzung von Fahrantrieben oder anderen Antrieben tritt mit der Zeit ein Gewöhnungseffekt für einen Benutzer ein. Das lässt sich leicht am Beispiel von Fahrantrieben nachvollziehen. Besteht beispielsweise ein Fahrantrieb aus einem automatisierten
Lastschaltgetriebe, so sind zusätzlich zu dem mechanischen Getriebeteil Anfahrelemente vorhanden. Beispielsweise kann ein Wandler eingesetzt werden. Ein solcher Wandler hat eine bestimmte Charakteristik und erzeugt damit ein Beschleunigungsverhalten, an das sich der Fahrer gewöhnt. Er erwartet also eine bestimmte Beschleunigungscharakteristik, wenn er seinen Beschleunigungswunsch über das Fahrpedal vorgibt . Die Beschleunigungscharakteristik wird durch die an der Getriebeabtriebswelle auftretenden Drehzahlen und
Drehmomente festgelegt. Eine Änderung beispielsweise bei einem Modellwechsel des Fahrzeugs wird durch einen erfahrenen Benutzer häufig als unangenehm empfunden, insbesondere bei konzeptionellen Änderungen des Antriebssystems.
Stufenlos verstellbare Getriebeeinheiten, beispielsweise hydrostatische Getriebe oder Leistungsverzweigungsgetriebe haben den Vorteil, dass eine primäre Antriebsmaschine, die in der Regel als Verbrennungsmotor realisiert ist, in einem hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimierten Betriebspunkt eingesetzt werden können. Dies senkt den Kraftstoffverbrauch, führt jedoch zu einer Beschleunigungscharakteristik, die von der gewohnten abweicht. Dies hat den Nachteil, dass die Akzeptanz für solche Neuerungen begrenzt ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit und ein entsprechendes Antriebssystem zu schaffen, bei dem die Möglichkeit besteht, das bisherige Beschleunigungsverhalten, z.B. eines anderen Antriebssystems, nachzubilden.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Ist-Eingangskenngröße der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit und eine Ist-Ausgangskenngröße der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit erfasst. Auf Basis dieser Ist-Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße wird dann ein theoretisches Ausgangsmoment der abzubildenden, alternativen Getriebeanordnung ermittelt. Das Übersetzungsverhältnis der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit wird dann so ermittelt, dass das durch die stufenlos einstellbare Getriebeeinheit erzeugte Abtriebsmoment dem theoretischen Ausgangsmoment entspricht. Durch die Nutzung des zusätzlichen Freiheitsgrads, den eine solche stufenlos verstellbare Getriebeeinheit aufweist, kann somit das Verhalten einer bisherigen Getriebeanordnung, die beispielsweise aus einem Wandler und einem nachgeschalteten Lastschaltgetriebe besteht, nachgebildet werden. Der Nutzer wird im Betrieb keinen Unterschied mehr erkennen. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass lediglich die Eingangsgrößen und
Ausgangsgrößen der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit als Basis für die Ermittlung des theoretischen Ausgangsmoments dienen. D.h. die Ansteuerung der primären Antriebsquelle, beispielsweise der
Dieselbrennkraftmaschine, ist davon unabhängig. Die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit verhält sich nach außen, d.h. auch gegenüber dem angeschlossenen Verbrennungsmotor sowie der letztlich angetriebenen
Fahrzeugachse wie die nachzubildende oder zu emulierende alternative Getriebeanordnung. Als alternative Anordnung lässt sich dabei jedoch jede Antriebsanordnung ansehen, deren Charakteristik im Hinblick auf das Ausgangsmoment in Abhängigkeit von Ist-Eingangs- und Ist-Ausgangskenngrößen darstellbar ist.
Das Antriebssystem weist hierzu eine stufenlos verstellbare Getriebeeinheit und eine Steuervorrichtung zum Ermitteln eines einzustellenden
Übersetzungsverhältnisses dieser Getriebeeinheit auf. Die Steuereinheit umfasst einen ersten Eingang zum Einlesen einer Ist-Eingangskenngröße und einen zweiten Eingang zum Einlesen einer Ist-Ausgangskenngröße. Mit den Eingängen ist ein Berechnungsabschnitt verbunden, der so eingerichtet ist, dass er auf Basis der Ist- Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße ein theoretisches Ausgangsmoment einer alternativen Getriebeanordnung ermittelt. Die Steuereinheit weist ferner einen Regelabschnitt auf, durch den das einzustellende Übersetzungsverhältnis dann so ermittelt wird, dass es dem theoretischen Ausgangsmoment entspricht.
Das beschriebene Verfahren sowie die Vorrichtung haben den Vorteil, dass abgesehen von der Kenntnis des Verhaltens der abzubildenden alternativen Getriebeanordnung lediglich die Eingangskenngrößen und Ausgangskenngrößen der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit erforderlich sind. Ein Eingriff in weitere Steuerungssysteme ist nicht erforderlich. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Antriebssystems ausgeführt .
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Ist- Eingangskenngröße eine Eingangsdrehzahl der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ist. Eine solche Drehzahlerfassung ist einfach möglich. Dazu wird vorzugsweise mit dem ersten Eingang ein erster Drehzahlsensor verbunden, der beispielsweise die Drehzahl der Antriebsmaschine oder direkt die Drehzahl der Eingangswelle erfasst. Da Eingangswelle und primäre Antriebsmaschine miteinander verbunden sind, entsprechen sich die beiden Drehzahlen. Auch hinsichtlich der Ist- Ausgangskenngröße ist es vorteilhaft, eine Drehzahl zu erfassen. Eine solche Drehzahlerfassung ist auch auf der Ausgangsseite des Getriebes in einfacher Weise möglich und liegt häufig bereits z.B. in Form von Tacho-Signalen vor. Allgemein ist anzumerken, dass zwar das vorliegende Beispiel einen Fahrantrieb betrifft, dies jedoch in keiner Weise beschränkend ist. So kann generell die Abtriebsdrehzahl auf der Ausgangsseite der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit mittels eines geeigneten Drehzahlsensors erfasst werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das einzustellende Übersetzungsverhältnis durch einen Drehmomentregler zu ermitteln. Die Verwendung eines solchen Drehmomentreglers zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses hat den Vorteil, dass Größen, die als Messgrößen isoliert nicht zugänglich sind und daher als Störgrößen bei der Ermittlung des theoretischen Ausgangsmoments betrachtet werden müssten, einfach ausgeregelt werden. So können bei der Ermittlung des theoretischen Ausgangsmoments - wieder im Falle eines Fahrantriebs als Beispiel - Änderungen des Fahrwiderstands oder eines Beladungszustands des Fahrzeugs unberücksichtigt bleiben. ' Dabei wird vorzugsweise dem Drehmomentregler ein Ist- Abtriebsmoment der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit und das theoretische Ausgangsmoment zugeführt. Durch das Zuführen dieser beiden Momente wird in einfacher Weise ein Vergleich ermöglicht und auf Basis des
Vergleichsergebnisses eine Änderung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses ermittelt .
Besonders bevorzugt ist es, dass die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit ein hydrostatisches Getriebe umfasst, wobei aus den Prozessgrößen des hydrostatischen Getriebes das Ist-Abtriebsmoment ermittelt wird. Hierzu ist eine Drehmoment-Ermittlungseinrichtung vorhanden, die mit dem Berechnungsabschnitt verbunden ist, wobei der Drehmoment-Ermittlungseinrichtung Prozessgrößen des hydrostatischen Getriebes, wie beispielsweise Druck- und Schwenkwinkel der verwendeten Hydromaschinen, zugeführt werden. Durch die Verwendung einer solchen Drehmoment- Ermittlungseinrichtung und das rechnerische Ermitteln des Ist-Abtriebsmoments kann eine direkte Messung des
Abtriebsmoments, die nur aufwändig möglich ist, vermieden werden .
Zur Ermittlung des theoretischen Ausgangsmoments werden bevorzugt charakteristische Größen des nachzubildenden, alternativen Antriebs unter Berücksichtigung der Ist- Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße aus einem Speicher ausgelesen. So wird aus dem Speicher unter Berücksichtigung des aktuellen Fahrzustands das theoretische Verhalten des alternativen Fahrantriebs ermittelt, wenn es sich in der gleichen Situation bezüglich der Ist-Kenngrößen befände. Durch das Verwenden der charakteristischen Größen, die als Funktion der Ist- Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße in dem Speicher abgespeichert ist, ist es auch leicht möglich, für mehrere alternative Antriebe die charakteristischen Größen abzuspeichern. Somit ist auch ein einfacher Wechsel zwischen verschiedenen Betriebsmodi des erfindungsgemäßen Antriebssystems durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem ausgewählten Betriebsmodus angewandt, der alternativ zu einem beispielsweise auf niedrigen Verbrauch ausgerichteten Verfahren zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses zur Verfügung steht.
Zur Verdeutlichung ist ein Beispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend detailliert beschrieben. Das Beispiel bezieht sich dabei, wie schon erwähnt, auf einen Fahrantrieb, wobei grundsätzlich keine Beschränkung hierauf erforderlich ist. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Antriebssystem mit einem
Leistungsverzweigungsgetriebe als stufenlos verstellbarer Getriebeeinheit;
Fig. 2 eine Darstellung der Grundstruktur der Drehmomentregelung des abtriebsseitigen
Drehmoments,
Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild mit
Signalfluss zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der
Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Antriebssystems ;
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 5 Beispiele zur Ermittlung des theoretischen
Ausgangsmoments charakteristischer Größen eines Wandlers .
Das erfindungsgemäßen Antriebssystem 1, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, umfasst zunächst als primäre Antriebsquelle eine Dieselbrennkraftmaschine 2. Die Dieselbrennkraftmaschine 2 ist mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe 3 verbunden. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 umfasst ein hydrostatisches Getriebe 4 sowie einen mechanischen Getriebezweig 5.
Das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 ist eingangsseitig mit der Dieselbrennkraftmaschine 2 und ausgangsseitig mit einer angetriebenen Fahrzeugachse 6 verbunden. Hierzu ist eine Antriebswelle 7 und eine Abtriebswelle 8 vorgesehen. Die Antriebswelle 7 verbindet die Dieselbrennkraftmaschine 2 mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 3. Ebenso wird das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 auf seiner Ausgangsseite über .die Abtriebswelle 8 mit der angetriebenen Fahrzeugachse 6 verbunden.
Das hydrostatische Getriebe 4 umfasst eine Hydropumpe 9 und einen Hydromotor 10. Sowohl Hydropumpe 9 als auch Hydromotor 10 sind verstellbar ausgeführt. Beispiele für hydrostatische Maschinen, die im dargestellten Beispiel eingesetzt werden können, sind hydrostatische Axialkolbenmaschinen in Schrägachsen- oder Schrägscheibenbauweise . Die Hydropumpe 9 ist mit dem Hydromotor 10 im geschlossenen Kreislauf über eine erste Arbeitsleitung 11 und eine zweite Arbeitsleitung 12 verbunden. Zur Verstellung des Fördervolumens der Hydropumpe 9 ist eine erste Verstellvorrichtung 13 vorgesehen. In gleicher Weise wird mittels einer zweiten Verstellvorrichtung 14 das Schluckvolumen des Hydromotors 10 eingestellt.
Ausgangsseitig ist das hydrostatische Getriebe 4 mit dem mechanischen Getriebezweig 5 über ein Summiergetriebe 15 verbunden. Ein solches Summiergetriebe 15 ist in der Regel als Planetengetriebe ausgeführt.
Zur Steuerung des in dem hydrostatischen Getriebe 4 einzustellenden Übersetzungsverhältnisses rcvr ist eine elektronische Steuereinheit 16 vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit 16 ist über eine erste Steuersignalleitung 17 mit der ersten Verstellvorrichtung 13 und über eine zweite Steuersignalleitung 18 mit der zweiten Verstellvorrichtung 14 verbunden. Die
Steuersignale ergeben sich aus dem einzustellenden Übersetzungsverhältnis, das in der elektronischen Steuereinheit 16 ermittelt wird.
Zur Erfassung von Ist-Kenngrößen, die zur Ermittlung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses benötigt werden, ist ein erster Drehzahlsensor 19 und ein zweiter Drehzahlsensor 20 vorgesehen. Der erste Drehzahlsensor 19 erfasst die Drehzahl der Eingangswelle 7 und der zweite Drehzahlsensor 20 erfasst die Abtriebswellendrehzahl der Abtriebswelle 8. Dabei ist es selbstverständlich unerheblich, an welcher Stelle die entsprechenden Drehzahlen ermittelt werden. Es kann beispielsweise zur Drehzahlerfassung anstelle des ersten Drehzahlsensors 19 auch eine aufgrund der Steuerung der
Dieselbrennkraftmaschine 2 bekannte Drehzahl verwendet werden. Ebenso kann beispielsweise ein über das Differential ermitteltes Tacho-Signal zur Bestimmung der abtriebsseitigen Drehzahl der Abtriebswelle 8 verwendet werden .
Die Wirkungsweise der bislang beschriebenen Elemente bleibt für den Bediener weitgehend unerkannt. Er stellt lediglich fest/ dass sich das Fahrzeug mit dem emulierten alternativen Antrieb so verhält, wie er es von dem alternativen Antrieb gewöhnt ist. Die Bedienung seitens des Bedieners beschränkt sich dabei auf eine Vorgabe des jeweiligen Fahrtwunsches, z.B. Beschleunigen oder Verzögern, über seine gewohnten Eingabeelemente. Dies ist beispielsweise ein Fahrpedal 22, dessen Positionswinkel aPedai mittels eines Drehwinkelsensors erfasst wird. Alternativ kann die Bedienung auch über einen Fahrhebel 21 erfolgen. Fahrpedal 22 und Fahrhebel 21 stehen über einen CAN-Bus 23 mit einem Antriebssteuergerät 25 in Verbindung. Das Antriebssteuergerät 25 ist hierzu mit dem CAN-Bus 23 über eine Verbindung 24 verbunden. Ferner ist über eine Signalleitung 26 das Antriebssteuergerät 25 mit einer Einspritzpumpe 28 verbunden. Auf ein entsprechendes, von dem Antriebssteuergerät 25 ermitteltes Steuersignal hin, wird die eingespritzte Einspritzmenge im Fall einer Dieselbrennkraftmaschine 2 durch die Einspritzpumpe 28 eingestellt .
Für die nachfolgende Betrachtung wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass anstelle des Leistungsverzweigungsgetriebes 3 der Fig. 1 lediglich ein hydrostatisches Getriebe vorhanden ist. Damit wird das Übersetzungsverhältnis rovτ allein durch das
Übersetzungsverhältnis von Hydropumpe 9 und Hydromotor 10 bestimmt. Es ist aber leicht ersichtlich, dass aus dem für die gesamte stufenlos verstellbare Getriebeeinheit ermittelten Übersetzungsverhältnis TCVT die tatsächliche Einstellung des hydrostatischen Getriebes 4 im Falle des Leistungsverzweigungsgetriebes 3 als stufenlos verstellbarer Getriebeeinheit ermittelt werden kann. Hierbei muss dann die Übersetzung des Summiergetriebes 15 mitberücksichtigt werden.
Weiterhin wird für die nachfolgenden Erläuterungen als Last der Einfachheit halber eine Rotationsmasse verwendet.
Allgemein ist das Übersetzungsverhältnis einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit (CVT, Continuous Variable Transmission) definiert durch:
1"CVT = — 1^ nab = rcvT^an ( D
«an
Dabei ist nab die Abtriebsdrehzahl, die durch den zweiten Drehzahlsensor 20 ermittelt wird, und nan die Drehzahl der Eingangswelle 7 der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit, die durch den ersten Drehzahlsensor als Ist-Eingangskenngröße ermittelt wird.
Unter Berücksichtigung der angenommenen Rotationsmasse ergibt sich:
mit Jab als dem Trägheitsmoment, Mab dem Abtriebsmoment und ML dem Lastmoment. Die Differenz zwischen Mab und Lastmoment ML sind das die Rotationsmasse- beschleunigende Moment MB. Das schließlich auf die Arbeitsmaschine bzw. im Modell die Rotationsmasse wirkende Moment ist also über eine Variation der Antriebsdrehzahl durch die Dieselbrennkraftmaschine 2 als auch über die Variation der Getriebeübersetzung rovτ beeinflussbar. Erfindungsgemäß wird nun der so erhaltene weitere Freiheitsgrad gegenüber konventionellen Schaltgetrieben, bei denen eine zeitliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses nicht oder nur in festen Sprüngen möglich ist, ausgenutzt, um damit alternative Getriebeanordnungen hinsichtlich ihrer Beschleunigungscharakteristik zu emulieren.
Betrachtet man die zeitliche Änderung, so ergibt sich:
2πJai, y — — MBΛst ( 3 )
Das Abtriebsmoment Mab,iSt kann nun durch ein für eine gewünschte Beschleunigung erforderliches Abtriebs- Sollmoment Mab/SOn ersetzt werden. Dies erfordert gleichzeitig die Anpassung der Getriebeübersetzung rcvτ( ist/ die erforderlich ist, um dieses Abtriebs-Sollmoment Mab,soii einzustellen. Daher wird auch das Übersetzungsverhältnis ^CVT, ist der Gleichung (3) durch ein vorzugebendes oder einzustellendes Übersetzungsverhältnis rcvτ,soii ersetzt.
Die Gleichung (4) stellt damit eine Ermittlungsvorschrift für das Übersetzungsverhältnis rcvτ,soii der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit dar, sofern alle dort vorkommenden Größen ansonsten bestimmbar sind. Für den Fall der Antriebswellendrehzahl nan/iSt ist dies leicht durch Messung wie bereits oben beschrieben, möglich. Problematisch ist das Trägheitsmoment Jab, welches beispielsweise von einem Beladungszustand des Fahrzeugs abhängt. Es ist damit im Grunde genommen einer isolierten Messung nicht zugänglich. Das gleiche gilt für das Lastmoment ML, welches vom individuellen Fahrzustand (Fahrt in der Ebene, Bergfahrt, wechselnde Untergründe) abhängt. Regelungstechnisch betrachtet stellen die Größen Trägheitsmoment J^ und Lastmoment ML,iSt Parameterunsicherheiten dar.
Zur Berücksichtigung dieser variablen Randbedingungen wird daher eine Regelung des Abtriebsmoments verwendet . Die Regelung verwendet ein tatsächlich auftretendes Moment, welches messbar oder rechnerisch ermittelbar ist, und führt dies einem Drehmomentregler zu. Dem Drehmomentregler wird weiterhin ein berechnetes theoretisches
Ausgangsmoment zugeführt, dessen Ermittlung nachfolgend noch beschrieben wird. Diese Regelung zur Berücksichtigung der Randbedingungen ist vereinfacht in der Fig. 2 dargestellt. Die elektronische Steuereinheit 16 umfasst neben einem Berechnungsabschnitt 30 einen als
Drehmomentregler 31 ausgeführten Regelabschnitt. Beide sind idealerweise in die elektronische Steuereinheit 16 integriert. Der Berechnungsabschnitt 30 ermittelt in nachfolgend noch detailliert beschriebener Weise ein theoretisches Ausgangsmoment Mab,th und führt dies dem Drehmomentregler 31 zu. Neben diesem theoretischen Ausgangsmoment Mab,th wird dem Drehmomentregler 31 ein Ist- Abtriebsmoment Mab,iSt zugeführt. Dieses Ist-Abtriebsmoment Mab, ist ist das tatsächliche Abtriebsmoment auf der Ausgangsseite der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit. Auf Basis dieser beiden Werte ermittelt der Drehmomentregler 31 das einzustellende Übersetzungsverhältnis rcvr/ welches zur Ansteuerung der Hydropumpe 9 und des Hydromotors 10 verwendet wird.
Das Ist-Abtriebsmoment M6J3, igt wird entweder unmittelbar durch Messung ermittelt oder aber aus Prozessgrößen der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit berechnet. Es handelt sich dabei in jedem Fall um das letztlich von der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit abgegebene Abtriebsmoment, das der angetriebenen Fahrzeugachse 6 zugeführt wird.
Eine detailliertere Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 erläutert. Die Fig. 3 zeigt die elektronische. Steuereinheit 16 mit dem darin enthaltenen Berechnungsabschnitt 30 und dem Drehmomentregler 31. Der dargestellte Signalfluss bezieht sich auf ein zu emulierendes Getriebe, welches als Anfahrmittel einen hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist, dem ein Lastschaltgetriebe nachgeschaltet ist. Das Übersetzungsverhältnis des Lastschaltgetriebes ergibt sich zu:
r-= ^ (5>
Dabei ist rLsG die Übersetzung des Lastschaltgetriebes mit nab, der Drehzahl der Ausgangswelle des Lastschaltgetriebes, also der Abtriebsdrehzahl der gesamten Getriebeanordnung und nw,ab# der Abtriebsdrehzahl des Drehmomentwandlers, die der Eingangsdrehzahl des Lastschaltgetriebes entspricht. Der sich insgesamt ergebende Drehmomentverlauf ist jedoch nicht nur von der Übersetzung ΓLSG des Lastschaltgetriebes, sondern auch vom charakteristischen Verhaltens des Drehmomentwandlers abhängig. Dieses ändert sich in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis v, das beschrieben werden kann als:
17 — — — — — ( b )
U)0n 2H-Ti11n Ti0n n^, nanfisG
Dabei ist ωw,ab die Winkelgeschwindigkeit des Wandlers auf seiner Abtriebsseite, die mit dem Lastschaltgetriebe verbunden ist, ωan die Winkelgeschwindigkeit auf seiner Eingangsseite, also der Eingangsseite der alternativen Getriebeanordnung. Letztlich ist also das Drehzahlverhältnis v von der Eingangs- und
Ausgangsdrehzahl der gesamten Getriebeanordnung abhängig. Auf Basis des Drehzahlverhältnisses v des
Drehmomentwandlers kann sein charakteristisches Verhalten mit Hilfe der Leistungsziffer λ(v) und Drehmomentwandlung μ(v) bestimmt werden. Für den Drehmomentwandler ergibt sich für die Leistungsziffer λ(v) folgender Zusammenhang:
A(V)= *» - ijjξL (7)
Während sich die Drehmomentwandlung μ(v) zu:
μ(t;)= ^ (8)
ergibt. Dabei ist p die Dichte des im Drehmomentwandler verwendeten Fluids und D der Profildurchmesser des Pumpenrads. Die nicht veränderlichen Größen lassen sich dabei zu einer Konstante k zusammenfassen. Die Abhängigkeit der Leistungsziffer λ(v) vom Drehzahlverhältnis v sowie der Drehmomentwandlung μ(v) vom DrehzahlVerhältnis v kann dabei Datenblättern des jeweils verwendeten Drehmomentwandlers entnommen werden. Ein Beispiel für Verläufe der Leistungsziffer λ(v), der
Drehmomentwandlung μ(v) und des Wirkungsgrads η(v)sind in der Fig. 5 angegeben. Aus (7) ergibt sich dann
Unter Berücksichtigung von (9) ergibt sich dann aus (8) das Wandlerabtriebsmoment Mw#ab zu
MWΛb = μ(v)Man = μdOfcλdOnL (10)
Dieses hängt letztlich nur noch von der Eingangsdrehzahl nan der gesamten Getriebeanordnung und dem DrehzahlVerhältnis v ab, welches aus der Ein- und der Ausgangsdrehzahl der Getriebeanordnung ermittelbar ist .
Für das Beschleunigungsempfinden ist letztlich jedoch das Gesamtgetriebeabtriebsmoment M^ relevant, welches sich unter Berücksichtigung von (10) zu
ergibt. Dies bildet das theoretische Abtriebsmoment Ma^ th der zu emulierenden alternativen Getriebanordnung, welches in einer bestimmten Fahrsituation, die durch die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl als Ist- Eingangskenngröße und Ist-Ausgangskenngröße beschrieben wird, sich bei der alternativen Getriebeanordnung bestehend aus einem Drehmomentwandler und einem nachgeschalteten Lastschaltgetriebe ergeben würde.
Der in der Fig. 3 dargestellte Signalfluss zeigt die Verarbeitung der einzelnen Größen. Unabhängig von der Ermittlung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses rcvT wird durch einen Fahrer oder Bediener ein Fahrwunsch vorgegeben. Entsprechend einer Fahrpedalcharakteristik 32 wird hieraus eine Stellgröße ermittelt, mit der die Antriebssteuereinheit 25 angesteuert wird.
Durch den Berechnungsabschnitt 30 wird zunächst die Ist- Eingangskenngröße nab.ist/ die Ist-Ausgangskenngröße nab,ist sowie als weitere Eingangskenngröße das Übersetzungsverhältnis des Lastschaltgetriebes rLSGfist eingelesen. Das Einlesen des Übersetzungsverhältnisses des Lastschaltgetriebes rLSG#ist ist selbstverständlich nur für den Fall des erläuterten Lastschaltgetriebes in Zusammenhang mit dem Drehmomentwandler relevant. Bei anderen zu emulierenden alternativen Fahrantrieben müssen die jeweils entsprechenden, das Drehmomentverhalten beeinflussenden Größen berücksichtigt werden. Aus der Abtriebsdrehzahl nab, ist und der Übersetzung rLsG,ist wird die Wandlerabtriebsdrehzahl nW/3b in 33 ermittelt. Nachfolgend wird in 34 unter Berücksichtigung von der Ist- Eingangskenngröße nan,ist das Drehzahlverhältnis v berechnet. Aus dem Drehzahlverhältnis v wird in 35 und 36 die Leistungsziffer λ(v) bzw. die Drehmomentwandlung μ(v) für das aktuelle Drehzahlverhältnis v ermittelt. Hierzu ist der Berechnungsabschnitt 30 mit einem Speicher 37 verbunden. In dem Speicher 37 sind die Kennlinien, wie sie beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt sind, beispielsweise in Form von Tabellen abgelegt. In 38 wird zunächst aus der Ist-Eingangskenngröße nan,iSt die Eingangswinkelgeschwindigkeit ωan und nachfolgend in 39 deren Quadrat ermittelt. In 40 wird hieraus unter Berücksichtigung von p und dem Profildurchmesser des Pumpenrads D das Produkt aus der Konstante k und dem Quadrat der Ist-Eingangsdrehzahl nan,ist ermittelt.
Aus dem Produkt der Konstante k mit dem Quadrat der Eingangsdrehzahl nan/ist und der LeistungsZiffer λ(v) wird in 41 das Eingangsdrehmoment Man ermittelt. Durch Multiplikation des Eingangsdrehmoments Man mit der Drehmomentwandlung μ(v) ergibt sich das Wandlerausgangsmoment Mw#ab in Schritt 42, welches letztlich durch die Übersetzung rLSG,ist des
LastSchaltgetriebes in 43 dividiert wird, um so am Ausgang des Berechnungsabschnitts 30 das theoretische Ausgangsmoment Mab,th auszugeben.
Dieses theoretische Ausgangsmoment M^,th der alternativen Getriebeanordnung wird dann wie bereits beschrieben dem Drehmomentregler 31 zugeführt. Dem Drehmomentregler 31 wird ferner ein über eine Drehmoment- Ermittlungseinrichtung 44 ermitteltes tatsächliches Abtriebsmoment Mab, ist zugeführt. Hieraus wird durch den Drehmomentregler 31 letztlich das Übersetzungsverhältnis der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ermittelt. In unserem vereinfachten Beispiel ist dies direkt das Übersetzungsverhältnis rcvr des hydrostatischen Getriebes .
In dem Speicher 37 sind charakteristische Größen des alternativen Antriebs in Abhängigkeit von der Ist- Eingangskenngröße und der Ist-Ausgangskenngröße gespeichert. Im vorliegenden Fall war das durch die Speicherung der Leistungsziffer λ und der
Drehmomentwandlung μ in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis, das seinerseits wiederum von den Eingangs- bzw. Ausgangskenngrößen nab# nan abhängt.
Zur Ermittlung des tatsächlichen Abtriebsmoments Mab,ist werden der Drehmoment-Ermittlungseinrichtung 44 vorzugsweise Prozessparameter des hydrostatischen Antriebs zugeführt. Dies erübrigt die unmittelbare Messung des Abtriebsmoments, die in der Regel schwierig durchführbar ist. Vielmehr werden Prozessgrößen, wie beispielsweise die momentane Druckdifferenz am Hydromotor, die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen sowie das eingestellte Schluckvolumen des Hydromotors zugeführt. In an sich bekannter Weise kann aus diesen Prozessgrößen ein Abtriebsmoment eines solchen hydrostatischen Antriebs ermittelt werden.
Es ist selbstverständlich, dass das beschriebene Vorgehen, welches lediglich an einem vereinfachten Beispiel erläutert wurde, sich mit weiteren Getriebeeinrichtungen kombinieren lässt. Insbesondere kann das hydrostatische Getriebe seinerseits über eine weitere Getriebestufe, deren Übersetzungsverhältnis dann berücksichtigt werden muss, ausgangsseitig mit der angetriebenen Fahrzeugachse 6 oder eingangsseitig mit der Dieselbrennkraftmaschine 2 verbunden sein.
Die Fig. 4 zeigt vereinfacht noch einmal den Verfahrensablauf zum Ermitteln des
Übersetzungsverhältnisses einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit. Zunächst wird die Ein- und Ausgangsdrehzahl der verstellbaren Getriebeeinheit in 45 erfasst. In Schritt 46 wird hieraus das Drehzahlverhältnis ermittelt. Unter Berücksichtigung dieses
Drehzahlverhältnisses werden dann charakteristische Größen des alternativen Antriebs in Schritt 47 ermittelt, welche den Zusammenhang zwischen dem DrehzahlVerhältnis v und dem realisierten Drehmoment getriebeausgangsseitig darstellen. Daraus wird das theoretische Ausgangsmoment ermittelt (Schritt 48) .
Zudem wird in Schritt 49 eine Mehrzahl von Prozessgrößen der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ermittelt. Aus diesen Prozessgrößen wird in Schritt 50 das Ist- Abtriebsmoment Mab der Getriebeeinheit ermittelt. Das theoretische Ausgangsmoment Mab, th und das Ist- Abtriebsmoment Mab, ist wird dem Drehmomentregler 31 zugeführt. Dort wird in Schritt 51 ein Vergleich des theoretischen Ausgangsmoments mit dem Ist-Abtriebsmoment M^, ist durchgeführt. Als Reaktion auf ein Abweichen wird ein Übersetzungsverhältnis rcw ermittelt (Schritt 52) . Dieses Übersetzungsverhältnis rcvr wird durch die elektronische Steuereinheit 16 in an sich bekannter Weise in Steuersignale zur Steuerung der ersten Verstellvorrichtung 13 und der zweiten Verstellvorrichtung 14 umgesetzt (Schritt 53) . Die Verstellvorrichtungen 13, 14 werden dementsprechend angesteuert und auf Basis der nun geänderten Ist-Größen werden die Verfahrensschritte 40-52 erneut durchlaufen.
Da sich die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit unter Berücksichtigung der Ein- und Ausgangsdrehzahlen so verhält, wie die abzubildende alternative Getriebeanordnung ist ein Eingriff in die Regelung der Dieselbrennkraftmaschine 2 nicht erforderlich. Diese sieht zu jedem Zeitpunkt dieselbe Last, die sie bei einer realen Verwendung der alternativen Getriebeanordnung ebenfalls sehen würde .
Das Ausführungsbeispiel ist, wie bereits erläutert, nicht bindend für die Erfindung. Vielmehr kann die Erfindung auch auf andere Antriebssysteme als Fahrantriebe angewendet werden. Ebenfalls lassen sich mit dem grundsätzlichen beschriebenen Vorgehen beliebige alternative Getriebeanordnungen abbilden. So kann beispielsweise auch ein Schaltgetriebe emuliert werden. Insbesondere kann in dem Speicher 37 eine Mehrzahl von charakteristischen Kenngrößen in Abhängigkeit von der Eingangskenngröße und der Ausgangskenngröße abgespeichert sein. Über einen Auswahlschalter kann dann beispielsweise zwischen verschiedenen Getriebeanordnungen umgeschaltet werden, die dann durch die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit emuliert werden. Das Verfahren wird insbesondere bevorzugt bei der Verwendung von hydrostatischen Getrieben angewendet, die eine einfache stufenlose Verstellung ermöglichen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses (rcvr) einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit zur Emulation einer alternativen Getriebeanordnung mit folgenden Verfahrensschritten :
- Erfassen einer Ist-Eingangskenngröße .(n^ist) der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit (45)
- Erfassen einer Ist-Ausgangskenngröße (nab.ist) der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit (45)
- Ermitteln eines theoretischen Ausgangsmoments (Mab.th) der alternativen Getriebeanordnung auf Basis der Ist-Eingangskenngröße (nan,ist) und der Ist- Ausgangskenngröße (nab,ist) (48)
- Ermitteln des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses (rcvr) # wobei das Übersetzungsverhältnis so ermittelt wird, dass das durch die stufenlos einstellbare Getriebeeinheit erzeugte Abtriebsmoment (Mab, ist) dem theoretischen Ausgangsmoment (Mab.th) entspricht (52) .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das die Ist-Eingangskenngröße (nari/th) eine Eingangsdrehzahl der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Ausgangskenngröße (nab.ist) eine
Ausgangsdrehzahl der stufenlos verstellbaren
Getriebeeinheit ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einzustellende Übersetzungsverhältnis (rcvτ) durch einen Drehmomentregler (31) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Drehmomentregler (31) ein Ist-Abtriebsmoment (M^, ist) der stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit und das theoretische Ausgangsmoment (Mab.th) zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit ein hydrostatisches Getriebe (4) umfasst und das Ist- Abtriebsmoment (M3J3, ist) aus Prozessgrößen des hydrostatischen Getriebes (4) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des theoretischen Ausgangsmoments (Mab.th) charakteristische Größen (μ(v); λ(v)) des alternativen Antriebs unter Berücksichtigung der Ist- Eingangskenngröße (nan,ist) und der Ist- Ausgangskenngröße (nab.ist) aus einem Speicher ausgelesen werden.
8. Antriebssystem mit einer stufenlos verstellbaren Getriebeeinheit (3) und einer Steuereinheit (16) zum Ermitteln eines einzustellenden Übersetzungsverhältnisses (rcvr) der stufenlos einstellbaren Getriebeeinheit (3) , wobei die
Steuereinheit (16) einen ersten Eingang zum Einlesen einer Ist-Eingangskenngröße (nan,ist) und einen zweiten Eingang zum Einlesen einer Ist-Ausgangskenngröße (nab, ist) und einen damit verbundenen Berechnungsabschnitt (30) aufweist, der so eingerichtet ist, dass er auf Basis der Ist- Eingangskenngröße (nan,iSt) und der Ist- Ausgangskenngröße (nab.ist) ein theoretisches Ausgangsmoment (Mab.th) einer alternativen Getriebeanordnung ermittelt und wobei die Steuereinheit (16) einen Regelabschnitt (31) aufweist, durch den das einzustellende Übersetzungsverhältnis (rcvr) so ermittelt wird, dass das Ist-Abtriebsmoment (Mab, ist) dem theoretischen Ausgangsmoment (Mab, th) entspricht.
9. Antriebssystem nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang mit einem ersten Drehzahlsensor (19) verbunden ist, der eine Drehzahl einer Eingangswelle (7) der Getriebeeinheit (3) erfasst.
10. Antriebssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang mit einem zweiten Drehzahlsensor (20) verbunden ist, der eine Drehzahl einer Ausgangswelle (8) der Getriebeeinheit (3) erfasst .
11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelabschnitt (31) ein Drehmomentregler ist.
12. Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentregler (31) mit dem Berechnungsabschnitt (30) zum Zuführen des theoretischen Ausgangsmoments und mit einer Drehmoment-Ermittlungseinrichtung (44) zum Zuführen eines Ist-Abtriebsmoments (Mab,ist) der Getriebeeinheit (3) verbunden ist.
13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenlos verstellbare Getriebeeinheit (3) ein hydrostatisches Getriebe (4) umfasst und das Ist- Abtriebsmoment (Mab, ist) durch die Drehmoment- Ermittlungseinrichtung (44) aus Prozessgrößen des hydrostatischen Getriebes (4) ermittelbar ist.
14. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Speicher (37) charakteristische Größen (μ(v); λ(v)) des alternativen Antriebs abhängig von der Ist-Eingangskenngröße (n^ist) und der Ist- Ausgangskenngröße (nab,iSt) gespeichert sind.
EP10712710A 2009-04-08 2010-03-26 Verfahren zur einstellung eines einzustellenden übersetzungsverhältnisses und antriebssystem Withdrawn EP2417381A1 (de)

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