DE102011105990B4

DE102011105990B4 - Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011105990B4
Application number: DE102011105990.7A
Authority: DE
Inventors: Rainer Praus; Olaf Werner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: DE102011105990A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und einer zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der zumindest einen Getriebeeingangswelle angeordneten, von einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor mit einer vorgegebenen Interrupt-Taktrate gesteuerten und in einem geschlossenen Zustand mittels einer Schlupfregelung betriebenen automatisierten Reibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinander folgenden Interrupt-Intervallen erfasste Triebstrangverdrehwinkel aufsummiert werden, bis ein Grenzwert des Triebstrangverdrehwinkels erreicht und bei Erreichen dieses auf Schlupf erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und einer zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der zumindest einen Getriebeeingangswelle angeordneten, von einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor mit einer vorgegebenen Interrupt-Taktrate gesteuerten und in einem geschlossenen Zustand mittels einer Schlupfregelung betriebenen automatisierten Reibungskupplung.
DE 195 05 561 A1 offenbart ein Verfahren zur Schlupfregelung von Reibelementen, Getrieben oder Antriebssträngen.
DE 103 51 906 A1 offenbart ein Verfahren zum Adaptieren des Greifpunkts einer automatisierten Kupplung.
DE 10 2008 062 753 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung einer Drehmomentübertragungseinrichtung.
DE 697 38 552 T2 offenbart ein elektronisch gesteuertes Vierradantriebs-Getriebe mit einem Steuersystem zum Einschalten des Vierradantriebs
Das Verfahren sieht die Steuerung von bekannten Antriebssträngen eines Kraftfahrzeugs vor, bei denen eine Brennkraftmaschine Antriebsräder eines Kraftfahrzeugs antreibt. Zur Spreizung des nutzbaren Drehzahlbandes der Brennkraftmaschine ist ein Getriebe, beispielsweise ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle oder ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen vorgesehen. Zwischen der Kurbelwelle und der zumindest einen Getriebeeingangswelle sind eine Reibungskupplung beziehungsweise bei Doppelkupplungsgetrieben eine Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen vorgesehen, die von einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor gesteuert werden, so dass diese als Trenn- und Anfahrkupplungen mit einem geöffneten, während eines Anfahrgangs schlupfenden und einem geschlossenen Zustand dienen. Hierbei wird im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung eine beispielsweise aus der DE 10 2008 030 481 A1 bekannte Schlupfregelung vorgesehen, die Drehschwingungsbelastungen durch die Brennkraftmaschine des der Reibungskupplung nachfolgenden Antriebsstrangteils dämpft. Beispielsweise zur Einschränkung von dadurch bedingten Energieverlusten sollen derartige Schlupfregelungen mit möglichst geringem Schlupf arbeiten. Die Detektion eines Schlupfzustands ist bei diesen geringen Drehzahlen allerdings schlecht durchführbar.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung derartiger Antriebsstränge zur Erkennung kleiner Schlupfdrehzahlen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und einer zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der zumindest einen Getriebeeingangswelle angeordneten, von einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor mit einer vorgegebenen Interrupt-Taktrate gesteuerten und in einem geschlossenen Zustand mittels einer Schlupfregelung betriebenen automatisierten Reibungskupplung gelöst, wobei in aufeinanderfolgenden Interrupt-Intervallen erfasste Triebstrangverdrehwinkel aufsummiert werden, bis ein Grenzwert des Triebstrangverdrehwinkels erreicht und bei Erreichen dieses auf Schlupf erkannt wird. Unter Triebstrangverdrehwinkel ist dabei ein Aufziehen des mit einer endlichen Steifigkeit ausgebildeten Antriebsstrangs unter Last zu verstehen, wobei in einem Zugbetrieb die Brennkraftmaschine den restlichen Antriebsstrang zu den Antriebsrädern in positive Drehrichtung und im Schubbetrieb von den Antriebsrädern bis zu der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gegen das Schleppmoment der Brennkraftmaschine in negative Drehrichtung aufzieht. Aus dem Vorzeichen des Triebstrangverdrehwinkels kann daher zudem ein Zugbetrieb vom Schubbetrieb eines Antriebsstrangs unterschieden und für die Ermittlung der Schlupferkennung ausgewertet werden.
Die Ermittlung des Triebstrangverdrehwinkels erfolgt nach $φ = \sum n_{S c h l u p f} τ_{I n t e r r u p t}$
durch Aufsummierung der Differenzdrehzahlen n_Schlupf (°/ms) zwischen der Kurbelwelle und der zumindest einen Getriebeeingangswelle multipliziert mit den sehr kurzen Interrupt-Intervallen τ_Interrupt der Interrupt-Rate des Mikroprozessors des Steuergeräts beispielsweise in einem Zeittakt von 10 Mikrosekunden. Hierbei wird gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel zuerst in jedem Interrupt-Intervall ein maximaler Triebstrangverdrehwinkel φ_max ermittelt. Hierbei werden charakteristische Größen des Antriebsstrangs zugrunde gelegt, beispielsweise die von einer im Getriebe eingelegten Übersetzung abhängigen Steifigkeit C_TS des Antriebsstrangs, dessen Spiel φ_Spiel, des aktuell anliegenden Motormoments M_MOT und Trägheitsmoments J_Mot der Brennkraftmaschine, der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle ω̇_Mot beziehungsweise der Getriebeeingangswelle ω̇_Getr beispielweise nach folgender Gleichung ermittelt: $φ_{m a x} = φ_{S p i e l} + \frac{1}{C_{T S}} (M_{M o t} - J_{M o t} {\dot{ω}}_{G e t r})$
Hierbei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Winkelbeschleunigung ω̇_Getr der Getriebeeingangswelle zu erfassen, da die mittlere Winkelbeschleunigung bei konstantem Schlupf von Kurbelwelle und Getriebeeingangswelle im Wesentlichen gleich ist, die zu erfassenden Werte der Winkelbeschleunigung der Getriebeeingangswelle durch die Abkoppelung von Drehmomentschwankungen durch den eingestellten Schlupf quasi gefiltert sind.
Zur Ermittlung der summierten Triebstrangverdrehwinkel wird bevorzugt in jedem Interrupt-Intervall ein Schwellwert eines Triebstrangverdrehwinkels vorgegeben, bei dessen Überschreiten auf Schlupf erkannt wird. Dieser Schwellwert kann zur Vermeidung sicherheitskritischer Regelungszuständen mit einem Sicherheitszuschlag beaufschlagt sein. Infolge der Abhängigkeit des Triebstrangverdrehwinkels von der im Getriebe eingelegten Gangübersetzung kann der Schwellwert abhängig von einer in dem Getriebe eingelegten Gangübersetzung vorgegeben werden.
Der aufgrund der momentanen Betriebssituation wie Motormoment und den vorgegebenen Betriebsparametern wie Triebstrangsteifigkeit aktuell in jedem Interrupt-Intervall ermittelte Triebstrangverdrehwinkel kann hierbei den vorgegebenen Schwellwert in einem aktuellen Interrupt-Intervall überschreiten. Ist dies der Fall, wird Schwellwert des dem aktuellen Interrupt-Intervalls vorhergehenden Interrupt-Intervalls auf den Wert des maximalen Triebstrangverdrehwinkels angehoben. Bei kleinerem maximalem Triebstrangverdrehwinkel eines aktuellen Interrupt-Intervalls als dem Schwellwert des diesem vorhergehenden Interrupt-Intervalls wird der Schwellwert bevorzugt aus Sicherheitsgründen mittels eines PT1-Filters auf den Wert des maximalen Triebstrangverdrehwinkels geregelt. Können alle Spiel- und Steifigkeitseigenschaften des Antriebsstrangs exakt vorgegeben werden, kann der Schwellwert entsprechend ohne PT1-Filter direkt übernommen werden.
Bei einem Unterschreiten des maximalen Triebstrangverdrehwinkels unterhalb einer vorgebbaren Minimalschwelle kann dieser zu Null gesetzt werden. Weiterhin kann beispielsweise bei vernachlässigbaren Triebstrangschwingungen in Form einer Prognose nach einer Haftphase der Reibungskupplung der Triebstrangverdrehwinkel direkt und ohne vorherige Aufsummierung auf den Schwellwert gesetzt werden. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Prognose abhängig von einem Mindestmaß eines Motormoments gemacht wird. Beispielsweise kann ein Zähler gestartet werden, der die Länge einer Haftphase bestimmt. Erreicht die Dauer der Haftphase einen Mindestwert, wird der Triebstrangverdrehwinkel auf den Schwellwert gesetzt, wodurch die Schlupfphase beschleunigt erreicht wird, indem die Aufsummierung des Triebstrangverdrehwinkels bis zum Schwellwert überbrückt wird.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt den Ablauf eines Verfahrens zur Erkennung eines Schlupfvorgangs bei geschlossener Reibungskupplung. Teildiagramm I zeigt dabei den Schlupf an der Reibungskupplung über die Zeit t in Form der Linie 1. Teildiagramm II zeigt den Triebstrangverdrehwinkel φ in Form der Linie 2. Die gestrichelten Linien zeigen die Schwellwerte S_zug , S_zug,s , Ss_chub , S_schub,s für den Triebstrangverdrehwinkel φ. Teildiagramm III zeigt die Schlupferkennungsbereiche B über die Zeit t in Form des Schlupferkennungsbereichs B_Zug während eines Zugbetriebs des Antriebsstrangs und des Schlupferkennungsbereichs B_schub im Schubbetrieb des Antriebsstrangs. In der Zeit von t=0 bis t=t1 wird der Triebstrangverdrehwinkel φ bei positivem Schlupf, also im Schlupfbetrieb integriert. Bei t=t1 erreicht der Triebstrangverdrehwinkel nach kontinuierlicher Aufsummierung über die Interrupt-Intervalle des Mikroprozessors den mit Sicherheitszuschlag beaufschlagten Schwellwert S_zug,s , so dass die Erkennung für positiven Schlupf (Zug) im Schlupfbereich B_zug ausgelöst wird. Der Triebstrangverdrehwinkel φ wird bis zum Nulldurchgang des Schlupfes bei t=t2 auf seinem Wert gehalten. Beim Nulldurchgang springt er sofort auf Null zurück. Anschließend beginnt die Integration des Triebstrangverdrehwinkels φ bei negativem Schlupf. Bei t=t3 erreicht der Triebstrangverdrehwinkel φ den mit Sicherheitszuschlag beaufschlagten Schwellwert S_schub,s und die Erkennung für negativen Schlupf (Schub) wird im Schlupfbereich B_schub ausgelöst.
Bezugszeichenliste

1: Linie
2: Linie
B: Schlupferkennungsbereich
B_schub: Schlupferkennungsbereich
B_zug: Schlupferkennungsbereich
n: Schlupf
S_schub: Schwellwert
S_schub,s: Schwellwert
S_zug: Schwellwert
S_zug,s: Schwellwert
t: Zeit
I: Teildiagramm
II: Teildiagramm
III: Teildiagramm
φ: Triebstrangverdrehwinkel

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit zumindest einer Getriebeeingangswelle und einer zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der zumindest einen Getriebeeingangswelle angeordneten, von einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor mit einer vorgegebenen Interrupt-Taktrate gesteuerten und in einem geschlossenen Zustand mittels einer Schlupfregelung betriebenen automatisierten Reibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinander folgenden Interrupt-Intervallen erfasste Triebstrangverdrehwinkel aufsummiert werden, bis ein Grenzwert des Triebstrangverdrehwinkels erreicht und bei Erreichen dieses auf Schlupf erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Erfassung des Triebstrangverdrehwinkels ein Zug- und Schubbetrieb des Antriebsstrangs abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Interrupt-Intervall ein maximaler Triebstrangverdrehwinkel aus Differenzdrehzahlen zwischen der Kurbelwelle und der zumindest einen Getriebeeingangswelle ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Interrupt-Intervall ein Schwellwert eines Triebstrangverdrehwinkels vorgegeben wird, bei dessen Überschreiten auf Schlupf erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert mit einem Sicherheitszuschlag beaufschlagt ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert abhängig von einer in dem Getriebe eingelegten Gangübersetzung vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei größerem maximalem Triebstrangverdrehwinkel eines aktuellen Interrupt-Intervalls als dem Schwellwert des diesem vorhergehenden Interrupt-Intervalls der Schwellwert auf den Wert des maximalen Triebstrangverdrehwinkels angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinerem maximalem Triebstrangverdrehwinkel eines aktuellen Interrupt-Intervalls als dem Schwellwert des diesem vorhergehenden Interrupt-Intervalls der Schwellwert mittels eines PT1-Filters auf den Wert des maximalen Triebstrangverdrehwinkels geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unterschreiten des maximalen Triebstrangverdrehwinkels unterhalb einer vorgebbaren Minimalschwelle dieser zu Null gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Haftphase der Reibungskupplung der Triebstrangverdrehwinkel auf den Schwellwert gesetzt wird.