WO1999023392A1

WO1999023392A1 - Verfahren zum bestimmen von schlupf

Info

Publication number: WO1999023392A1
Application number: PCT/DE1998/003265
Authority: WO
Inventors: Thomas JÄGER
Original assignee: Luk Lamellen Und Kupplungsbau Gmbh
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 1999-05-14
Also published as: AU1662599A; FR2770465A1; KR100561269B1; ITMI982353A1; IT1303296B1; DE19849841A1; DE19881658D2; FR2770465B1; JP2001522020A; KR20010031717A; BR9813921A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Schlupf in einer Kupplung zwischen Motor und Getriebe eines Antriebsstranges unter Verwendung von Kupplungseingangsdrehzahl und Raddrehzahl, wobei Drehzahlschwankungen unter Zuhilfenahme eines das dynamische Verhalten des Antriebsstranges beschreibenden mathematischen Modells errechnet werden und bei der Feststellung von Schlupf mitberücksichtigt werden.

Description

Verfahren zum Bestimmen von Schlupf

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Schlupf in einer im Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordneten Kupplung.

Die zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnete Kupplung wird zunehmend automatisch betätigt, indem ein die Kupplung betätigender Aktor von einem Steuergerät entsprechend den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angesteuert wird. Solche automatisiert betätigbare Kupplungen können auch dem Getriebe nachgeordnet sein. Solche automatisierten Kupplungen erhöhen einerseits den Bedienungskomfort von Kraftfahrzeugen ganz erheblich. Andererseits tragen sie zur Verbrauchssenkung bei, weil, insbesondere in Verbindung mit automatisierten Schaltgetrieben, häufiger in einem verbrauchsgünstigen Gang gefahren wird. Die automatisierte Kupplung wird dabei aus Gründen geringen Energieverbrauchs des Aktors, kurzen Zeitbedarfs für die Betätigung und des Komforts derart betätigt, daß sie nur soweit geschlossen wird, wie es erforderlich ist, damit kein oder kein unzulässig hoher Schlupf auftritt. Die Kenntnis des Schlupfes der Kupplung ist somit aus vielerlei Gründen erforderlich.

Wird die Kupplungsausgangsdrehzahl, die identisch mit der Getriebeeingangsdrehzahl ist, durch Mittelung der Drehzahlen der angetriebenen Räder und Multiplikation mit der jeweiligen zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl und den Rädern wirksamen Gesamtübersetzung berechnet, so bleiben im Antriebsstrang auftretende Schwingungen (der Antriebsstrang ist ein in sich schwingfähiges System) unberücksichtigt. Die Folge ist, daß eine aufgrund von Schwingungen im Antriebsstrang auftretende rechnerische Differenz zwischen der gemessenen Motordrehzahl (Kupplungseingangsdrehzahl) und errechneter Getriebeeingangsdrehzahl (Kupplungsausgangsdrehzahl) als Schlupf gewertet wird, obwohl tatsächlich kein Schlupf vorhanden ist. Um eine gewisse Sicherheit bezüglich solcher Fehlinterpretationen von Schlupf zu erhalten, war es bisher üblich, eine feste Schlupfgrenze einzuführen, die überschritten werden muß, damit die vorstehend erläuterte Drehzahldifferenz als Schlupf gewertet wird. Insbesondere bei Ruckelschwingungen, wie sie beim Fahren mit sehr niedrigen Drehzahlen oder beim Anfahren mit einem Momentensprung auftreten, muß diese Schlupfgrenze sehr hoch angesetzt werden. Im normalen Fahrbetrieb führt dies dazu, daß Schlupf auch dann noch nicht erkannt wird, wenn er tatsächlich vorliegt, was zu unnötig hohem Verbrauch und einer Lebensdauerverminderung der Kupplung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen von Schlupf in einer zwischen einem Motor und einem Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeugs an- geordneten Kupplung anzugeben, welches ermöglicht, in der Kupplung auftretenden Schlupf zu erkennen, ohne daß die Kupplungsausgangsdrehzahl gemessen werden muß und bei dem Schwingungen des Antriebsstrangs berücksichtigt werden.

Eine erste Lösung der beschriebenen Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß werden aufgrund des dynamischen Verhaltens des Antriebsstrangs auftretende Drehzahlschwankungen insbesondere unter Berücksichtigung der Änderung des vom Motor an den Antriebsstrang abgegebenen Moments errechnet. Damit der Unterschied zwischen der gemessen Kupplungseingangsdrehzahl und der aus der gemessenen Fahrzeugraddrehzahl und der Gesamtübersetzung errechneten Kupplungsausgangsdrehzahl als Schlupf gewertet wird, muß diese Differenz die dynamisch errechneten Drehzahlschwankungen übersteigen.

Die Unteransprüche 2 bis 5 sind auf vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens gemäß dem Hauptanspruchs gerichtet.

Der Anspruch 6 ist auf ein abgeändertes Verfahren zur Lösung der Erfindungsaufgabe gerichtet. Bei diesem Verfahren wird der gesamte Antriebsstrang in einem mathematischen Modell nachgebildet, das meßbare Zustandsgrößen und meßbare anregende Momente enthält. Die Kupplungsausgangsdrehzahl wird aus dem mathematischen Modell errechnet. Der Unterschied zwischen der gemessenen Kupplungseingangsdrehzahl und der errechneten Kupplungsausgangsdrehzahl ist der in der Kupplung tatsächlich vorhandene Schlupf.

Der Anspruch 7 ist auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 6 gerichtet.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Schlupfbestimmung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und in weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 ein Schwingungsmodell des Antriebsstrangs,

Fig. 3 im Antriebsstrang auftretende Schwingungen nach einem Momentenstoß,

Fig. 4 Kurven zur Erläuterung der Ermittlung des jeweils wirksamen Motormoments,

Fig. 5 die gedämpfte Schwingung der Getriebeeingangsdrehzahl,

Fig. 6 einen Ablaufplan zur Erläuterung der Berechnung der dynamischen Schlupfgrenze,

Fig. 7 einen Antriebsstrang ähnlich der Fig. 1 mit zusätzlichen Sensoren,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Ermittlung des Lastmoments,

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Ermittlung der Getriebeeingangsdrehzahl,

Fig. 10 ein Schwingungsmodell des Antriebsstrangs und

Fig. 11 ein Schwingungsmodell des Antriebsstrangs. Gemäß Fig. 1 weist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eine Brennkraftmaschine 2 auf, die über eine Kupplung 4 mit einem Getriebe 6 verbunden ist, das wiederum über ei- ne Kardanwelle 8 und ein Differential 10 mit den angetriebenen Hinterrädern 12 verbunden ist. Die Vorderräder 14 des Kraftfahrzeugs sind im dargestellten Beispiel nicht angetrieben.

Die Kupplung 4 ist in ihrem Aufbau an sich bekannt und enthält u.a. eine Kupplungs- scheibe 16, die drehfest mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist, eine Druckplatte 18, die drehfest mit der Eingangswelle des Getriebes 6 verbunden ist, und mittels eines Betätigungshebels 20 gegen die Kraft einer Tellerfeder vom Reibeingriff mit der Kupplungsscheibe 16 lösbar ist.

Das Getriebe 6 ist ein übliches Handschaltgetriebe, welches mittels eines Schalthebels 22 schaltbar ist.

Zum Betätigen des Betätigungshebels 20 ist ein Aktor 24, beispielsweise ein elektrischer Schrittmotor, vorgesehen, der von einem elektronischen Steuergerät 26 angesteuert wird.

Das elektronische Steuergerät 26 enthält in an sich bekannter Weise einen Mikroprozessor, Speichereinrichtungen, Interfaces, usw.. Als Eingangssignale werden ihm die Signale eines Drehzahlsensors 28 zur Erfassung der Drehzahl der Kupplungsscheibe 16 bzw. der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2, eines Stellungssensors 30 zur Erfassung der Stellung des Aktors 26 bzw. des Be- tätigungshebels 20, der Raddrehzahlsensoren 32 und 34, sowie ggf. weitere Betriebsparameter des Antriebsstrangs, wie die Stellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine 2 usw. zugeführt. Zusätzlich können dem Steuergerät 26 die Drehzahlen der nicht angetriebenen Vorderräder 14 zugeführt werden.

Der Aufbau und die Betriebsweise der bisher beschriebenen Anlage ist an sich bekannt und wird daher nicht weiter erläutert.

Eine Schwierigkeit die auftritt, wenn die Drehzahl der Druckplatte 18, die gleich der Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist, dadurch errechnet wird, daß die Drehzahlen der Hinterräder 12 gemittelt werden und mit der Gesamtübersetzung des Getriebes 6 und des Differentials 10 multipliziert werden, und dann als Schlupf die Differenz aus der so errechneten Drehzahl der Druckplatte 18 und der Drehzahl der Kupplungsscheibe 16 genommen wird, liegt in folgendem:

Der gesamte Antriebsstrang ist ein schwingfähiges Gebilde, bei dem der weich innerhalb des Fahrzeugs aufgehängte Motor bzw. die Brennkraftmaschine 2 gegen das wesentlich trägere Fahrzeug schwingt, das sich über die Hinterräder 12 am Boden abstützt, wobei der Antriebsstrang als elastisches Koppelelement wirkt.

Das schwingfähige System ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Dabei bedeutet JM das Trägheitsmoment des Motors, i die Gesamtübersetzung des Getriebes und c die Federkonstante des Antriebsstrangs. Wird die Trägheit des Motors durch einen Momentensprung ΔM angeregt, so bildet sich

eine Schwingung mit der Amplitude ΔM/c in der Ruckeleigenfrequenz ω_RUCκ_ei aus. Diese

Schwingung ist in Fig. 3 dargestellt, wo auf der Ordinate die Drehzahl n und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen ist.

Die maximale, aufgrund dieser Schwingung auftretende Winkelgeschwindigkeit

berechnet zu dφ_MAχ/dt = ΔM/c ^* ωR_UCkei-

Es gilt:

ΔM

Φ M_OX ^{- ' ω} Rucke! c — J _M ^• ü)_Ruckel

^■ 60 ΔM 60 ΔM

'Max φ-

^2π J_M - ^ω _{Ru k} i (2π) - (2π) J_M - f_Ruckel

Δn_dyni ist die größte, aufgrund der Motormomentänderung ΔM auftretende Drehzahl-

Schwankung bzw. Drehzahldifferenz. Als Schlupf der Kupplung wird erst gewertet, wenn die Differenz aus der gemessenen Drehzahl der Kupplungsscheibe 16 und der aus dem Mittelwert der Drehzahlen der Hinterräder 12 und der wirksamen Gesamtübersetzung errechneten Getriebeeingangsdrehzahl bzw. Kupplungsausgangsdrehzahl größer ist als

Δndyni ■

Die Ruckelfrequenz ω_RUCι_<ei ist von der jeweiligen Getriebeübersetzung abhängig. Die

Ruckelfrequenzen können anhand von Messungen für jeden Gang bestimmt werden oder anhand von Fahrzeugdaten bestimmt werden. Aus der Ruckelfrequenz im ersten Gang können die Frequenzen für die weiteren Getriebeübersetzungen bestimmt werden:

/- = /; l Gang n

Die Bestimmung der Motormomentänderung ΔM erfolgt durch einen Vergleich des Motor-

momentsignals mit einem gefilterten Motormomentsignal. Das Motormomentsignal wird beispielsweise gemessen, indem ein Kennfeld der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung oder der Motordrehzahl und des Ansaugdruckes verwendet wird, aus welchem bei gegebenen Größen das Motormoment ausgelesen wird. Ebenfalls kann das Motormoment auch direkt aus der Motorsteuerung erhalten werden, wie beispielsweise über einen Datenbus, wie CAN-Bus. Aus dem Motormomentsignal wird ein gefiltertes Motormomentsignal hergeleitet, indem das Motormomentsignal in an sich bekannterweise einen Filter mit einer Filterzeitkonstante TF durchläuft. Die Filterzeitkonstante TF sollte nicht zu klein gewählt werden, da sonst das gefilterte Signal dem Rohsignal zu rasch folgt und keine genaue Bestimmung der

Motormomentenänderung ΔM durchführbar ist. Zweckmäßig ist eine Filterzeitkonstante

TF, die der doppelten Periodendauer der Ruckelschwingung entspricht. Eine Bestimmung

von ΔM kann aus den zu diesem Zweck abgespeicherten Werten des Motormoments zu

vorhergehenden Zeitpunkten erfolgen.

Fig. 4 zeigt zwei Darstellungen, deren obere den Unterschied zwischen dem Motormomentensignal M_E und dem gefilterten Motormomentensignal ME_,F darstellt. Die unteren Kurven sind mit den oberen Kurven identisch und zeigen die Filterzeitkonstante TF; je kleiner die Filterzeitkonstante T_F, je rascher nähert sich das gefilterte Momentensignal ME_,F dem tatsächlichen Motormoment ME. Durch die Bestimmung der

Momentenänderung ΔM über den Vergleich des Sprungsignals ME mit dem gefilterten

Signal M_E,F wird ein zeitliches Abklingen der Triebstrangschwingung beschrieben.

Aufgrund der Dämpfung im Antriebsstrang nimmt die Amplitude Δn der Ruckelschwin¬

gung mit fortlaufender Zeit ab. Die vorstehend beschriebene Vorgehensweise, das Ab¬

klingen der Schwingung durch die zeitliche Abnahme von ΔM zu beschreiben, ist im allge¬

meinen nicht genau genug. Aus diesem Grunde wird aus der Amplitude der Ruckel- Schwingung die Amplitude für den nächsten Zeitschritt bestimmt, in dem das Abklingen der Schwingung mit der Dämpfungskonstanten D berücksichtigt wird. Für die neue Amplitude gilt:

oder (Fig. 5)

Δn (t + T_R ) = Δn (t) • _e ^δTR = Δnftj • δ

Weiter gilt:

Während einer Periodendauer der Ruckelschwingung wird die Steuerung p-mal

aufgerufen bzw. die Drehzahl p-mal ausgelesen, so daß sich für die Abklingkonstante K

(Abklingkonstante pro Steuerungsinterrupt) ergibt:

K = ^p δ

Für eine vereinfachte Berechnung von K wird der obige Term einer Reihenentwicklung

unterzogen. Damit gilt beispielhaft in erster Näherung:

(1-x)^m = 1-mx-...

wobei auch weitere Glieder der Reihenentwicklung verwendet werden können,wenn die Genauigkeit erhöht werden sollte.

Damit gilt für die dynamische Schlupfgrenze aus dem Dämpfungseinfluß:

Δn_dyn2 = Δn_dyn ^• K (2)

Auf diese Weise stehen für die Bestimmung der Schlupfgrenze zwei Anteile zur Verfü¬

gung, nämlich einerseits die aus der Motormomentenänderung ΔM berechnete Schlupf¬

grenze Δn_dyπι und andererseits die aufgrund des Einflusses der Dämpfung berechnete

Schlupfgrenze Δn_dyn2, wobei der Maximalwert beider Anteile als Schlupfgrenze verwendet

wird: Δn_dyn = MAX(Δn_dyni,Δn_dyn₂).

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zur Unterdrückung des Einflusses von Schwingungen im Antriebsstrang mit einer festen, sehr hoch angesetzten Schlupfgrenze gearbeitet wird, ermöglicht die Erfindung das Arbeiten mit einer realistischen, an die tatsächlichen Triebstrangschwingungen angepaßten Schlupfgrenze.

Fig. 6 stellt das geschilderte Verfahren zur Schlupfbestimmung als Ablaufdiagramm dar:

Im Schritt 100 wird der Schlupf Δn in herkömmlicher Weise dadurch berechnet, daß von

der gemessenen Motordrehzahl die aus den gemessenen Raddrehzahlen und der Gesamtübersetzung ermittelte Getriebeeingangsdrehzahl abgezogen wird.

Im Schritt 102 wird die Motormomentänderung ΔM, wie anhand Fig. 4 erläutert, berech¬

net.

Im Schritt 104 wird die Schlupfgrenze Δn_dyn1 aus der Motormomentänderung ΔM gemäß

Formel (1) berechnet.

Im Schritt 106 wird die Schiupfgrenze Δn_dyr,₂ aus dem Dämpfungseinfluß gemäß Formel

(2) berechnet.

Im Schritt 108 wird ermittelt, ob Δn_dynι größer ist als Δn_dyrv2. Falls ja, wird im Schritt 110

festgelegt, daß Δn_dynι der Wert der dynamischen Schlupfgrenze Δn_dyn ist. Falls nein, wird im Schritt 112 festgelegt, daß Δn_dyn2 die dynamische Schlupfgrenze Δn_dyn bildet. Im Schritt

114 wird dann festgestellt, ob der konventionell ermittelte Schlupf Δn größer als Δn_dyn ist.

Falls ja, wird dies als das Auftreten von Schlupf an der Kupplung gewertet. Falls nein, wird dies dahingehend gewertet, daß kein Schlupf an der Kupplung auftritt.

Alternativ zu dem vorstehend geschilderten Verfahren besteht die Möglichkeit, aus Meßgrößen den gesamten Zustandsvektor des dynamischen Systems "Antriebsstrang" zumindest näherungsweise zu rekonstruieren. Dazu wird die mathematische Nachbildung des Antriebsstrangs anhand seines dynamischen Modells mit den Eingangsgrößen Motormoment ME und Last M beaufschlagt und ein Abgleich der gemessenen Größen mit den entsprechenden Größen des mathematischen Modells durchgeführt. Dazu wird die Differenz aus den Meßgrößen des Antriebsstrangs und den aus dem mathematischen Modell ermittelten Größen mit einer geeigneten Gewichtung auf den Eingang des mathematischen Modells geschaltet (beobachtet). Das mathematische Modell wird damit so angeregt, daß es im Gleichtakt mit dem Antriebsstrang schwingt. Auf diese Weise können nicht meßbare Größen aus dem mathematischen Modell abgegriffen werden. Im besonderen Fall der Schlupfbestimmung wird die nicht meßbare Größe der Getriebeeingangsdrehzahl bzw. Kupplungsausgangsdrehzahl aus dem mathematischen Modell abgegriffen und mit der gemessenen Motordrehzahl verglichen. Anhand dieses Vergleichs kann bestimmt werden, ob Schlupf vorliegt oder nicht.

In Fig. 7 ist ein Antriebsstrang dargestellt, der dem der Fig. 1 entspricht, jedoch mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet ist, wie Drosselklappenstellungssensor 36, Kardanwel- lendrehzahlsensor 38, usw.. Diese zusätzliche Sensoren sind ebenfalls mit dem elektronischen Steuergerät 26 verbunden, innerhalb dessen das mathematische Modell abgelegt ist.

Problematisch beim vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahren mittels Beobachter ist, daß im speziellen Fall des Kraftfahrzeugs das Lastmoment M (Fahrwiderstand, Steigung usw.) nicht bekannt ist. Es ist deshalb notwendig, das Lastmoment M_L mittels einer Störgrößenabschätzung zu bestimmen. Hierzu können die meßbaren Größen, wie Fahrgeschwindigkeit (aus den Raddrehzahlen) und die Motordrehzahl verwendet werden. Bei den Raddrehzahlen werden vorteilhafterweise auch die Drehzahlen der Vorderräder 14 berücksichtigt, was im allgemeinen keinen Aufwand bedeutet, da diese Drehzahlen anhand der ohnehin vorhandenen ABS- Sensoren erfaßt werden. Mit den bekannten Trägheiten des Motors und des Fahrzeugs kann anhand eines stark vereinfachten Modells, das in Fig. 8 dargestellt ist, eine Schätzgröße für das Lastmoment M bestimmt werden:

Es gilt:

M L = ME - JM *Ü⁾ _M - J KFZ * CÜKFZ

wobei bedeuten: J_M ist das Massenträgheitsmoment des Motors, J_KFZ das motorseitig

• reduzierte Massenträgheitsmoment des Fahrzeugs, ω_M die Drehgeschwindigkeit des

Motors, G-_KFZ die auf die Motorseite projezierte Drehgeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Das mathematische, dynamische Modell des Kraftfahrzeuges kann in Zustandsform folgendermaßen dargestellt werden: x = Ax + Bu

wobei der Vektor x die Zustandsgrößen (Verdrehwinkel, Winkelgeschwindigkeiten) und der Vektor u die anregenden Momente (Motormoment, Lastmoment) zusammenfaßt. Das System wird durch die Zustandsmatrix A beschrieben. Durch die Steuerungsmatrix B werden die einzelnen anregenden Momente auf die einzelnen Zustandskoordinaten projiziert.

Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm für die geschilderte Bestimmung des Schlupfes aus einem vollständigen mathematischen Modell. Die Eingangsgröße Motormoment, die gemessen (beispielsweise aus der Belastung der Lager, die den Motor am Fahrzeug abstützen) oder berechnet wird (beispielsweise aus Drehzahl und Drosselklappenwinkel oder aus Information der Motorsteuerung), wirkt auf das Kraftfahrzeug 120. An dem Kraftfahrzeug 120 werden mit Hilfe von Sensoren Meßgrößen bestimmt (122). Weiter wird das Lastmoment ermittelt, wie anhand Fig. 8 erläutert (124). Das Lastmoment und das Motormoment werden in ein dynamisches Fahrzeugmodell als Eingangsgrößen eingegeben (126). Aus dem dynamischen Fahrzeugmodell (126) werden die gemessenen Größen (122) mathematisch ausgelesen (128). Der Unterschied zwischen den mathematisch bestimmten Meßgrößen (128) und den unmittelbar gemessenen Meßgrößen wird dynamisch gewichtet (130) und in das dynamische Modell (126) eingegeben. Durch eine geeignete Wahl der dynamischen Gewichtung wird das dynamische Modell so angeregt, daß es in Übereinstimmung mit dem Fahrzeug schwingt, so daß die Getriebeeingangsdrehzahl bzw. Kupplungsausgangsdrehzahl berechnet und mit der Motordrehzahl bzw. Kupplungseingangsdrehzahl verglichen werden kann. Anhand dieses Vergleiches kann der Schlupf der Kupplung somit direkt berechnet werden.

Als ein Beispiel für die Modellbildung sei folgendes dargestellt: Für den Fall der schlupfenden Kupplung gilt nach Figur 10:

Mit den bekannten Trägheiten des Motors 201 , des Getriebes 203 und des Fahrzeugs 205 und der Kupplung 202 mit ihrem übertragbaren Drehmoment, sowie der Steifigkeit des Antriebsstrangs 204 kann anhand des Modells der Fig. 10 das dynamische Modell des Fahrzeuges realisiert werden:

Mit dem Zustandsvektor x, dem Steuerungsvektor u, der Zustandsmatrix A sowie der Steuerungsmatrix B gilt:

— x = Ax + Bu dt

In einem weiteren Beispiel der Figur 11 kann für den Fall der nicht schlupfenden Kupplung ein Modell aufgestellt werden. Dabei sind die Drehwinkel von Kupplungseingang und -ausgang identisch. Somit können die Drehträgheiten von Motor und Getriebe zusammengefaßt werden. Es gilt:

x = Ax + Bu dt lm wesentlichen ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, mit dem der aus der Differenz zwischen der Motordrehzahl und den Abtriebsdrehzahlen des Getriebes oder zumindest einzelner Fahrzeugräder berechnete Schlupf unterschieden werden kann nach tatsächlich vorhandener Schlupf an der Kupplung und einem virtuellen Schlupf als Drehzahlunterschied der sich aus der Dynamik der Übertragungsstrecke (Torsionsschwingungen der Abtriebswelle zwischen Getriebe und Fahrzeugräder) zwischen Getriebeeingang und Rad ergibt.

Werden Fahrzeugreaktionen oder Kupplungsbetätigungen eingeleitet, die als Funktion des Schlupfes durchgeführt werden, kann bei realem Schlupf an der Kupplung die Fahrzeugreaktion oder die Kupplungsbetätigung eingeleitet werden und bei virtuellem Schlupf verhindert werden. Beispielsweise enthält die Steuerung / Regelung einen Anteil, der zum Schließen der Kupplung führt, sofern Schlupf erkannt wird.

In geeigneten Fahrsituationen des Fahrzeuges kann Kupplungsschlupf vorliegen, der somit zum steuerungsgemäßen Schließen der Kupplung führt. Andererseits kann z.B. durch wiederholt eingeleitete Lastwechsel ein virtueller Schlupf als Drehzahlunterschied zwischen Getriebeeingangsdrehzahl und der mit der Gesamtübersetzung gewichteten Abtriebsdrehzahl erreicht werden.

Als weiteres Beispiel sei in der Steuerung/Regelung der automatisierte betätigbaren Kupplung ein Temperaturmodell /Belastungsmodell zur Bestimmung der Kupplungstemperatur/Kupplungsbelastung realisiert. Anhand der Fahrzeugdaten wird die Temperatur der Kupplung oder die in die Kupplung eingebrachte Reibleistung berechnet Steuerungsgemäß finden definierte Reaktionen am Fahrzeug oder bei der Betätigung der Kupplung bei Überschreiten einer Grenztemperatur/Grenzbelastung statt. Die Steuerung kann anhand der Feststellung und Unterscheidung zwischen Schlupf und virtuellem Schlupf die Einleitung oder Verhinderung von Änderungen der Kupplungsbetätigung steuern. Bei einem Verfahren zum Bestimmen von Schlupf in einer Kupplung wird die Kupplungseingangsdrehzahl oder die Motordrehzahl gemessen und die Kupplungsausgangsdrehzahl aus der Messung der Drehzahl wenigstens eines Fahrzeugrades und der zwischen dem Kupplungsausgang und dem Fahrzeugrad wirksamen Gesamtübersetzung errechnet. Bei einer ersten Durchführungsform des Verfahrens werden unter Zuhilfenahme eines das dynamische Verhalten des

Antriebsstrangs beschreibenden mathematischen Modells Drehzahl-schwankungen Δn _yn

errechnet, die sich in Abhängigkeit von Betriebsparameteränderungen des Antriebs¬

strangs ergeben und als Schlupf gewertet, wenn | nκ_ι-n_Ka | -Δn_dyn > 0 ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen von Schlupf entsprechend des oben Beschriebenen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungs- formen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstelle-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen von Schlupf in einer zwischen einem Motor und einem Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordneten Kupplung, bei welchem Verfahren die Kupplungseingangsdrehzahl nκι gemessen wird und die Kupplungsausgangsdrehzahl nκ_a aus der Messung der Drehzahl wenigstens eines Fahrzeugrades und der zwischen dem Kupplungsausgang und dem Fahrzeugrad wirksamen Gesamtübersetzung errechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zuhilfenahme eines das dynamische Verhalten des Antriebsstrangs

beschreibenden mathematischen Modells Drehzahlschwankungen Δn _yn errechnet

werden, die sich in Abhängigkeit von Betriebsparameteränderungen des

Antriebsstrangs ergeben und daß als Schlupf gewertet wird, wenn | nκi-nκ_a | - Δn_dyn >

O ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlschwan¬

kung Δn_dyn anhand folgender Formel bestimmt wird,

60 ΔM ^y Tldyn _ \ — ^'

4π J_M * f_R

wobei gilt: ΔM = Änderung des Motormoments, J = Trägheitsmoment des Motors

und f_R = Ruckelfrequenz.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motormomentän¬

derung ΔM durch Vergleich eines Motormomentensignals mit einem gefilterten

Motormomentensignal bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlschwan¬

kung Δn_dyn nach folgender Formel bestimmt wird:

Δn(t + T_R )_dyn_₂ = n(t) * e-^δτ*

wobei gilt:

mit D = Dämpfungskonstante der Ruckelschwingung und TR = Zeitdauer einer Ruckelschwingung.

5. Verfahren nach Anspruch 4 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl¬

schwankung Δn_dyn der größere Wert aus Δn_dynι und Δn_dyn2 ist.

6. Verfahren zum Bestimmen von Schlupf in einer zwischen einem Motor und einem Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordneten Kupplung, bei welchem

Verfahren die Kupplungseingangsdrehzahl oder die Motordrehzahl nκι gemessen wird und die Kupplungsausgangsdrehzahl n_Ka unter Zuhilfenahme der Messung wenigstens einer Raddrehzahl errechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Antriebsstrang in einem mathematischen Modell folgender Form abgebildet wird,

x = Ax + Bu

wobei- x die Zustandsgrößen, u die anregenden Momente, A die Zustandsmatrix, und B die Steuerungsmatrix des Antriebsstrangs sind, und die Kupplungsausgangsdrehzahl anhand des mathematischen Modells errechnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von außen auf den Antriebsstrang wirkende Lastmoment (M_L) nach folgender Formel errechnet wird:

M L = M_E - JM * 0⁾M - J KFZ * CUKFZ >

wobei gilt: M_E = Motormoment, J_M = Trägheitsmoment des Motors, ω_M =

Winkelgeschwindigkeit des Motors, J FZ = Gesamtträgheitsmoment an den

Fahrzeugrädern, CÜKFZ = Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder.

8. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der vorhergehenden Ansprüche.