DE102012212868A1

DE102012212868A1 - Elektronische Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen

Info

Publication number: DE102012212868A1
Application number: DE201210212868
Authority: DE
Inventors: Felix Lins; Thomas Christ; Hubert Graf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-01-23

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen mittels einer Kupplungsschlupfsteuerung im Antriebsstrang, ist die Kupplungsschlupfsteuerung in Form eines Funktionsmoduls in der elektronischen Steuereinheit enthalten und derart ausgestaltet, dass grundsätzlich ein maximaler Kupplungsschlupf vorsteuerbar ist, der um einen vorgegebenen Schlupfbetrag reduzierbar ist. Dabei ist der vorgegebene Schlupfbetrag abhängig von der Amplitude mindestens einer definierten Störfrequenz oder Störfrequenzbandbreite, die in den mittels eines schwingungscharakteristischen Gesamtsignals gemessenen Fahrzeugschwingungen enthalten ist, bestimmbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen.
Beispielsweise aus der DE 102 23 467 A1 ist es bereits grundsätzlich bekannt, dass unkomfortable Fahrzeugschwingungen mittels einer Kupplungsschlupfregelung verringert werden können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsschlupfregelung zur Unterdrückung von unkomfortablen Fahrzeugschwingungen im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und/oder auf eine Verlängerung der Lebensdauer der Kupplung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen mittels einer Kupplungsschlupfsteuerung im Antriebsstrang, ist die Kupplungsschlupfsteuerung in Form eines Funktionsmoduls in der elektronischen Steuereinheit enthalten und derart ausgestaltet, dass grundsätzlich ein maximaler Kupplungsschlupf vorsteuerbar ist, der um einen vorgegebenen Schlupfbetrag reduzierbar ist. Dabei ist der vorgegebene Schlupfbetrag abhängig von der Amplitude mindestens einer definierten Störfrequenz oder Störfrequenzbandbreite, die in den mittels eines schwingungscharakteristischen Gesamtsignals gemessenen Fahrzeugschwingungen enthalten ist, bestimmbar.
Vorzugsweise ist die Amplitude einer definierten Störfrequenz oder Störfrequenzbandbreite durch den Görtzel-Algorithmus mit integriertem Vergessensfaktor aus dem schwingungscharakteristischen Gesamtsignal ermittelbar. Der Görtzel-Algorithmus stellt ein schnelles digitales Filter als spezielle Form einer diskreten Fouriertransformation dar, mit dem anstelle aller diskreten Spektralkomponenten eines Gesamtsignals nur einzelne diskrete Spektralanteile, hier die definierten Störfrequenz, berechenbar sind. Hierdurch benötigt die elektronische Steuereinheit wenig Speicherplatz und geringen Rechenaufwand. Durch den „Vergessensfaktor” werden Störfrequenzen aus der Vergangenheit mit der Zeit wieder ignoriert.
Das schwingungscharakteristische Gesamtsignal kann insbesondere das Drehzahlsignal eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeuges sein. Es kann aber beispielsweise auch ein akustisch mittels eines Fahrzeuginnenraummikrofons aufgenommenes Signal, ein modelliertes Momentsignal oder ein Klopfsensorsignal sein.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen, Erkenntnisse und Ideen zugrunde:
Von einem Antriebsmotor, insbesondere von einem Verbrennungsmotor, können zeitweise ungewollte Schwingungen in den Antriebsstrang eingespeist werden, die sich als unkomfortable Fahrzeugschwingungen im Fahrgastraum bemerkbar machen. Diese Fahrzeugschwingungen kann ein Fahrgast oder Fahrer als Komfortproblem oder als Akustikproblem wahrnehmen. Zur Reduzierung derartiger Schwingungen wird mindestens eine Kupplung zum Einlegen eines Ganges oder eine Kupplung zur Trennung des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang in einen Schlupfzustand gebracht. Derzeit wird hierfür ein konstanter Schlupf eingestellt, der für den schlimmsten Fall ausgelegt wird. Daher wird in weniger schwingungsanfälligen Fahrzeugen zu viel Schlupf eingestellt, der sich nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch und/oder auf den Kupplungsverschleiß auswirken kann.
Daher wird erfindungsgemäß ausgehend von einem konstanten für den schlimmsten Fall ausgelegten Maximal-Schlupf ein Schlupfbetrag abgezogen, der abhängig von tatsächlich ermittelten Fahrzeugschwingungen vorgegeben wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung des Gesamtfahrzeuges mit den von der Erfindung betroffenen Hauptkomponenten,
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit und
3 eine Darstellung zur Erläuterung des hier angewandten Görtzel-Algorithmus.
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2, optional mit einem Elektromotor 3, mit einem Automatikgetriebe 4 und einer Kupplung 5 zur Trennung des Verbrennungsmotors 2 vom Antriebsstrang dargestellt. Das Automatikgetriebe 4 zeigt eine Kupplung 6, die exemplarisch für alle Kupplungen dargestellt ist, die für das Einlegen der verschiedenen Gänge im Getriebe 4 möglich sind. Das Automatikgetriebe 4 mit den Kupplungen 6 und die Kupplung 5, die auch ein Wandler sein kann, sind durch eine elektronische Steuereinheit 7 steuerbar. Dazu erhält die Steuereinheit 7 Eingangssignale, wie insbesondere die Drehzahl N und das Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 2 direkt von Sensoren oder indirekt von anderen Steuergeräten.
In 2 ist die elektronische Steuereinheit 7 genauer dargestellt. Sie enthält ein Funktionsmodul 8 zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen mittels einer Kupplungsschlupfsteuerung im Antriebsstrang. Dabei kann der Schlupf der Kupplung 5 und/oder einer Kupplung 6 in bekannter Weise durch Vorgabe eines Kupplungsmoments M_K gesteuert werden.
Die Kupplungsschlupfsteuerung in Form des Funktionsmoduls 8 ist derart ausgestaltet (programmiert), dass grundsätzlich beispielsweise mittels eines abgespeicherten Kennfeldes 9 abhängig von der Drehzahl N und dem Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 2 ein maximaler Kupplungsschlupf S_max vorgesteuert wird. Dieser maximale Kupplungsschlupf S_max wird um einen vorgegebenen Schlupfbetrag dS reduziert. Dieser vorgegebene Schlupfbetrag dS wird hierzu abhängig von der Amplitude A_i mindestens einer definierten Störfrequenz f_i, die hier als ungewollte Fahrzeugschwingung in der gemessenen Drehzahl N als schwingungscharakteristisches Gesamtsignal enthalten ist, bestimmt. Es können mehrere derartige Störfrequenzen – hier f₁ bis f₃ – definiert werden.
Da die Drehzahl N ein sehr schnelles in Echtzeit gemessenes Signal ist, muss ein sehr schnelles Frequenzanalyseverfahren 12 gewählt werden. Daher wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Amplitude A_i jeder definierten Störfrequenz f₁ bis f₃ durch den Görtzel-Algorithmus mit einem integrierten Vergessensfaktor λ aus dem schwingungscharakteristischen Drehzahlsignal N ermittelt. Der im Frequenzanalyseverfahren 12 verwendete Görtzel-Algorithmus ist durch 3 genauer beschrieben. 3 stellt im Wesentlichen die an sich bekannte Görtzel-Formel dar:
mit A_i(–2) = A_i(–1) = 0
mit s_i(–2) = s_i(–1) = 0
mit ω_i = 2·π·f_i
mit i = 1, 2, 3
mit Ts = Abtastzeit
mit λ = Vergessensfaktor, wobei λ ∈ [0,9; 1]
Die somit im Frequenzanalyseverfahren 12 ermittelten Amplituden A₁ bis A₃ der ermittelten definierten Störfrequenzen f₁ bis f₃ werden zur Ermittlung eines zu reduzierenden Schlupfbetrags dS vorzugsweise in einem Akustik-Kriterienblock 13 weiterverarbeitet. Hierbei können Amplitudenschwellwerte und/oder Frequenzprioritäten gesetzt werden.
Der ermittelte Schlupfbetrag dS führt beispielsweise in Form einer Subtraktion oder in Form einer Multiplikation mit einem Faktor < 1 zu einer Reduzierung des maximalen Kupplungsschlupfes S_max. Der sich dann ergebende reduzierte Soll-Schlupf S_soll geht beispielsweise in eine Vorsteuerung 10 ein und wird anschließend mit dem Ist-Schlupf S_ist verarbeitet. Das Ergebnis wird einem Regler 11 zugeführt, der das zum Erreichen des angeforderten Schlupfes entsprechende Kupplungsmoment M_K ermittelt und einstellt.
Erfindungswesentlich ist im Unterschied zum zumindest intern bekannten Verfahren der Block 14 im Funktionsmodul 8, in dem der zu reduzierende Schlupf dS in Abhängigkeit von den Amplituden A_i der vorher empirisch ermittelten und dann vorgegebenen Störfrequenzen f_i berechnet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10223467 A1 [0002]

Claims

Elektronische Steuereinheit (7) für ein Kraftfahrzeug (1) zur Durchführung eines Verfahrens zur Unterdrückung von Fahrzeugschwingungen mittels einer Kupplungsschlupfsteuerung im Antriebsstrang, wobei die Kupplungsschlupfsteuerung in Form eines Funktionsmoduls (8) derart ausgestaltet ist, dass grundsätzlich ein maximaler Kupplungsschlupf (S_max) vorsteuerbar ist, der um einen vorgegebenen Schlupfbetrag (dS) reduzierbar ist, wobei der vorgegebene Schlupfbetrag (dS) abhängig von der Amplitude (A_i) mindestens einer definierten Störfrequenz (f_i), die in den mittels eines schwingungscharakteristischen Gesamtsignals (N) gemessenen Fahrzeugschwingungen enthalten ist, bestimmbar ist.
Elektronische Steuereinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A_i) einer definierten Störfrequenz (f_i) durch den Görtzel-Algorithmus mit integriertem Vergessensfaktor (λ) aus dem schwingungscharakteristischen Gesamtsignal (N) ermittelbar ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungscharakteristische Gesamtsignal (N) das Drehzahlsignal eines Antriebsmotors (2) des Kraftfahrzeuges (1) ist.