DE102019115113B4

DE102019115113B4 - Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches einer derartigen Antriebsstranganordnung

Info

Publication number: DE102019115113B4
Application number: DE102019115113.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Blatter; Dominik Kohl; Ulrich Franz Uhlirsch; Matthias Brandl
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-06-06
Also published as: US20200386283A1; US11105383B2; DE102019115113A1

Abstract

Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Antriebseinrichtung, einer Anfahrelementanordnung, einer Zahnradgetriebeanordnung, mindestens eine Antriebsräder antreibende Antriebswelle, ein zu bedienendes, elektronisches Bedienorgan, ein Momentenstellorgan und eine Steuereinheit, wobei in der Steuereinheit Momentenbereiche für einen Lastwechsel hinterlegt sind und die Steuereinheit abhängig von einer Betätigung des Bedienorganes dem Momentenstellorgan einen Momentenvorgabewert übermittelt, wobei ein Momentenbereich als Nulldurchgarigsbereich mit einem Nulldurchgangs-Startpunkt (1') und einem Nulldurchgangs-Endpunkt (3) zur Abdeckung aller Leerspielbereiche definiert ist, wobei die Steuereinheit Steuermittel aufweist, durch die der Nulldurchgangsbereich (2) mittels mindestens einem in der Steuereinheit hinterlegten Regelungsverfahren anpassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Regelungsverfahren ein Adaptionswert festlegbar ist, wobei der jeweilige Adaptionswert anhand der Differenz eines Gradienten (14) der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt GASmit einem Gradienten (16) der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt GRSund/oder der bisherigen Häufigkeit zu gewichten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Antriebseinrichtung, einer Anfahrelementanordnung, einer Zahnradgetriebeanordnung, mindestens eine Antriebsräder antreibende Antriebswelle, ein zu bedienendes, elektronisches Bedienorgan, ein Momentenstellorgan und eine Steuereinheit, wobei in der Steuereinheit Momentenbereiche für einen Lastwechsel hinterlegt sind und die Steuereinheit abhängig von einer Betätigung des Bedienorganes dem Momentenstellorgan einen Momentenvorgabewert übermittelt, wobei ein Momentenbereich als Nulldurchgangsbereich mit einem Nulldurchgangs-Startpunkt und einem Nulldurchgangs-Endpunkt zur Abdeckung aller Lehrspielbereiche definiert ist, wobei die Steuereinheit Steuermittel aufweist, durch die der Nulldurchgangsbereich mittels mindestens einem in der Steuereinheit hinterlegten Regelungsverfahren anpassbar ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches einer derartigen Antriebsstranganordnung.
Derartige Antriebsstränge sind aus der Praxis und dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. In moderneren Kraftfahrzeugen wird ein mechanisches Bedienorgan, wie zum Beispiel ein Gaspedal, durch ein elektronisches Pedal ersetzt, wobei eine Pedalbetätigung des Fahrers und das hierdurch erzeugte Fahrerwunschmoment als gefiltertes Fahrerwunschmoment dem Momentenstellorgan zur Verfügung gestellt wird, um eine neue, vom Fahrer gewünschte Betriebssituation herbei zu führen. Bei einem Wechsel von einem Zugin einen Schub-Betrieb oder vice versa, muss bei Kraftfahrzeugen mit Getriebe- oder Koppelelementen zwischen einer Momentenquelle, wie der Antriebseinrichtung, und dem Antriebsrad das Leerspiel der einzelnen Konstruktionselemente, wie Zahnradpaarungen, Seitenwelle oder auch Zwei-Massen-Schwungrad durchlaufen bzw. umgelegt werden. Dies kann dann zu einem unkomfortablen Ruck und/oder mechanischen Störgeräuschen führen. Der Momentenbereich, in dem dieser Wechsel vollzogen wird, wird auch Nulldurchgangsbereich bzw. Transient-Bereich genannt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es bekannt, den Nulldurchgangsbereich mit einem Nulldurchgangs-Startpunkt und einem Nulldurchgangs-Endpunkt fest in der Steuereinheit zu hinterlegen, wobei die Antriebsdrehzahl derart gefiltert. wird, dass es zum Ende des Nulldurchgangsbereiches nicht zu einem harten Aufschlagen der Konstruktionselemente kommt. Um nun zu gewährleisten, dass während der kompletten Lebensdauer des Kraftfahrzeuges, beispielsweise der physikalische Nulldurchgangs-Endpunkt nicht früher eintritt als der hinterlegte Nulldurchgangs-Endpunkt, wird der Nulldurchgangsbereich mit einem hohen Sicherheitsfaktor in der Steuereinheit hinterlegt, was zu Lasten der Dynamik in diesem Momentenbereich geht. Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es aus der gattungsgemäßen deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2017 210 075 A1 bekannt, den Nulldurchgangsbereich durch ein Regelungsverfahren an zu passen. Jedoch weist auch eine derartige Anpassung den Nachteil den Verlust von Dynamik in dem betreffenden Momentenbereich auf, was insbesondere im Sportwagenbereich negativ vom Nutzer empfunden wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsstranganordnung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, das den oben genannten Nachteil vermeidet.
Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung dadurch gelöst, dass im jeweiligen Regelungsverfahren ein Adaptionswert festlegbar ist, wobei der jeweilige Adaptionswert anhand der Differenz eines Gradienten der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit einem Gradienten der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS und/oder der bisherigen Häufigkeit zu gewichten ist. Hierdurch ergibt sich ein deutlicher Dynamikvorteil, da ein zu großer Nulldurchgangsbereich eine Verzögerung des Drehmomentenaufbaus bewirkt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der Nulldurchgangs-Startpunkt und/oder Nulldurchgangs-Endpunkt in der Steuereinheit mittels mindestens einem in der Steuereinheit hinterlegten Regelungsverfahren flexibel festzulegen. Durch die Gewichtung wird eine noch genauere Herleitung des Nulldurchgangsbereiches ermöglicht.
Hierbei legt ein erstes als ersten Adaptionswert den Nulldurchgangs-Startpunkt anhand eines Vergleiches des Gradienten der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit dem Gradienten der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS in Abhängigkeit einer zu überschreitenden Schwelle fest.
Ein zweites Regelungsverfahren legt in vorteilhafter Weise als zweiten Adaptionswert den Nulldurchgangs-Endpunkt anhand eines Vergleiches des Gradienten der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AES mit dem Gradienten der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AEI oder eines Vergleiches der Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades, oder eines Vergleiches des Gradienten der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert, oder eines Vergleiches des Gradienten der Änderung Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise des Gradienten der Istdrehzahl des Antriebsrades mit einem Grenzwert fest.
Darüber hinaus kann ein drittes Regelungsverfahren als dritten Adaptionswert die Länge eines Nulldurchgangswinkels des Nulldurchgangsbereiches anpassen. Alle drei Regelungsverfahren können gesondert oder gemeinsam, abhängig von dem jeweiligen Lastwechsel-Konzept, eingesetzt werden. Hieraus ergibt sich ein deutlicher Dynamikvorteil, der auch über die Lebensdauer des Kraftfahrzeuges erhalten bleibt.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches bei einer derartigen Antriebsstranganordnung gelöst, wobei die jeweilige Anpassung anhand der Differenz der Gradienten und/oder der bisherigen Häufigkeit gewichtet wird. Hierbei wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Nulldurchgangs-Startpunkt dadurch angepasst, dass der Gradient der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit dem Gradienten der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS in Abhängigkeit einer Schwelle verglichen, ein Ablösepunkt ermittelt, der Ablösepunkt in der Steuereinheit gespeichert und der Nulldurchgangs-Startpunkt gegebenenfalls angepasst wird.
Auch ist es möglich, dass der Nulldurchgangs-Endpunkt dadurch angepasst wird, dass der Gradient der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AES mit dem Gradienten der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AEI verglichen wird oder die Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades verglichen wird, oder der Gradient der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert verglichen wird, oder der Gradient der Änderung der Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise der Gradient der Istdrehzahl des Antriebsrades mit einem Grenzwert verglichen wird, ein Eingreifpunkt ermittelt, der Eingreifpunkt in der Steuereinheit gespeichert und der Nulldurchgangs-Endpunkt gegebenenfalls angepasst wird.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Länge eines Nulldurchgangswinkels des Nulldurchgangsbereiches dadurch angepasst wird, dass ein physikalisches Eingreifen von Zahnflanken der Zahnradgetriebeanordnung ermittelt wird und mit dem hinterlegten Nulldurchgangs-Endpunkt verglichen wird, derart, dass der Nulldurchgangs-Endpunkt gegebenenfalls angepasst wird.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:

1 eine grafische Darstellung verschiedener Signalverläufe im Nulldurchgangsbereich vor dem Hintergrund eines ersten Regelungsverfahrens, und
2 eine grafische Darstellung verschiedener Signalverläufe vor dem Hintergrund eines zweiten Regelungsverfahrens.

1 zeigt einen Signalverlauf für einen Nulldurchgangsbereich 2 mit einem Nulldurchgangs-Startpunkt 1' und einem Nulldurchgangs-Endpunkt 3, bei dem das Lastspiel aufgrund eines Fahrerwunsches von Schub auf Zug wechselt. Mit der Kurve 4 ist nun das ungefilterte Drehmoment aufgrund eines Fahrerwunsches dargestellt. Die Kurve 6 zeigt das gefilterte Drehmoment, das durch ein Momentenstellorgan auszulösen ist. Mit der Kurve 8 ist eine Drehzahl einer Antriebseinrichtung, mit der Kurve 10 eine Drehzahl eines Antriebsrades und mit der Kurve 12 eine zum Vergleich um die elastische Verspannung des Triebstrangs korrigierte Referenzdrehzahl des Antriebsrades bezeichnet. Mit der Kurve 14 ist dann ein Gradient G_A der Drehzahl der Antriebseinrichtung und mit der Kurve 16 ein Gradient G_R der normierten Drehzahl des Antriebsrades bezeichnet. Im Punkt G_AS, G_RS findet ein Ablösen des Gradienten G_R vom Gradienten G_A statt, was als eigentlicher Nulldurchgangs-Startpunkt zu werten ist. Anhand dieser Erkenntnis kann dieser Nulldurchgangs-Startpunkt nun in der Steuereinheit als neuer Nulldurchgangs-Startpunkt 1" hinterlegt werden, um nachfolgende Nulldurchgangsbereiche 2 anzupassen.
2 zeigt nun einen zweiten Signalverlauf, der ein zweites Regelungsverfahren darstellt. Die Kurvenverläufe 4, 6, 8, 10, 12, 14 und 16 entsprechen des Kurvenverläufen aus 1. Mit den gepunkteten Linien 18, 20 bzw. 22, 24 sind nun Änderungen der jeweiligen Drehzahlen bzw. Gradienten dargestellt, die unterschiedliche Auswirkungen auf den anzupassenden Nulldurchgangs-Endpunkt haben können.
In einer ersten Betriebssituation, dargestellt durch die Linien 8, 10, 12, ist der vollzogene Nulldurchgangsbereich größer als der in der Steuereinheit hinterlegte Nulldurchgangsbereich 2. Der Nulldurchgangsbereich 2 sollte durch eine Verschiebung des Nulldurchgangs-Endpunktes 3 vergrößert werden, wobei die Reaktion des Kraftfahrzeuges unmittelbar nach der Regelung zu überwachen ist. Erkannt wird dieser zu kleine Nulldurchgangsbereich 2 durch einen Vergleich des Gradienten (25) der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AES mit dem Gradienten (14) der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AEI. Alternativ kann auch ein Vergleich der Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades durchgeführt, oder der Gradient der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert verglichen, oder der Gradient der Änderung der Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise der Gradient der Istdrehzahl des Antriebsrades mit einem Grenzwert verglichen werden.
Mit der Linie 20 ist ein geänderter Kurvenverlauf 8 dargestellt, wodurch der in der Steuereinheit hinterlegte Nulldurchgangsbereich zu groß gegenüber dem vollzogenen Nulldurchgangsbereich gewählt wurde. Der physikalische Nulldurchgangsbereich ist also kleiner als der hinterlegte Nulldurchgangsbereich. Dies ist ein Zeichen für das Aufschlagen der Zahnflanken, wodurch der Nulldurchgangsbereich frühzeitig abgebrochen wird. Auch dies wird detektiert durch einen Vergleich eines Punktes G'_AES der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Punkt G'_AEI der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung beziehungsweise durch einen Vergleich der Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades, oder eines Vergleichs des Gradienten der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert, oder eines Vergleichs des Gradienten der Änderung der Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise des Gradienten der Istdrehzahl, des Antriebsrades mit einem Grenzwert verglichen und dann angepasst werden.
Mit der Linie 18 ist ein geänderter Kurvenverlauf 10 dargestellt, wobei sich die Drehzahl des Antriebsrades und damit der Gradienten G_R ändert, ohne dass der Gradient der Drehzahl der Antriebseinrichtung G_A von der Sollkurve 14 abweicht. Die Regelung wird beendet, da der Triebstrang sicher umgelegt wurde. Das Umlegen des Antriebsstranges ist ohne ein Aufschlagen der Zahnflanken einer Antriebsseite, auf die Zahnflanken einer Abtriebsseite erfolgt, bevor der hinterlegte Nulldurchgangs-Endpunkt erreicht wurde. Der Nulldurchgangs-Endpunkt muss nicht angepasst werden. Ein Regelungsbedarf besteht in dieser Betriebssituation nicht.
Ist eine Adaption des Nulldurchgangsbereiches auf Basis der vorgenannten Verfahren nicht möglich oder soll zusätzlich unterstützt werden, kann die Länge des Nulldurchgangsbereiches mittels der Berechnung eines theoretisch durchlaufenen Verdrehwinkels ermittelt werden. Auch zuvor adaptierte Werten können hinzugezogen werden. Der theoretisch durchlaufene Verdrehwinkel kann mittels einer berechneten Differenzdrehzahl ermittelt werden, die sich über ein Differenz-Drehmoment und einer Massenträgheit der Antriebseinrichtung ausgehend vom Drehmoment beim adaptierten Beginn des Nulldurchgangsbereiches berechnen lässt.
Bei sämtlichen Regelungsverfahren kann die jeweilige Anpassung anhand der Differenz der Gradienten (Triebstrangreaktion) und der bisherigen Häufigkeit gewichtet werden.

Claims

Antriebsstranganordnung für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Antriebseinrichtung, einer Anfahrelementanordnung, einer Zahnradgetriebeanordnung, mindestens eine Antriebsräder antreibende Antriebswelle, ein zu bedienendes, elektronisches Bedienorgan, ein Momentenstellorgan und eine Steuereinheit, wobei in der Steuereinheit Momentenbereiche für einen Lastwechsel hinterlegt sind und die Steuereinheit abhängig von einer Betätigung des Bedienorganes dem Momentenstellorgan einen Momentenvorgabewert übermittelt, wobei ein Momentenbereich als Nulldurchgarigsbereich mit einem Nulldurchgangs-Startpunkt (1') und einem Nulldurchgangs-Endpunkt (3) zur Abdeckung aller Leerspielbereiche definiert ist, wobei die Steuereinheit Steuermittel aufweist, durch die der Nulldurchgangsbereich (2) mittels mindestens einem in der Steuereinheit hinterlegten Regelungsverfahren anpassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Regelungsverfahren ein Adaptionswert festlegbar ist, wobei der jeweilige Adaptionswert anhand der Differenz eines Gradienten (14) der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit einem Gradienten (16) der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS und/oder der bisherigen Häufigkeit zu gewichten ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulldurchgangs-Startpunkt (1') und/oder der Nulldurchgangs-Endpunkt (3) in der Steuereinheit mittels mindestens einem in der Steuereinheit hinterlegten Regelungsverfahren flexibel fest zu legen sind.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Regelungsverfahren als ersten Adaptionswert den Nulldurchgangs-Startpunkt (1') anhand eines Vergleiches des Gradienten (14) der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit dem Gradienten (16) der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS festlegt.
Antriebsstranganordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Regelungsverfahren als zweiten Adaptionswert den Nulldurchgangs-Endpunkt (3) anhand eines Vergleiches des Gradienten (16) der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AES mit dem Gradienten (14) der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AEI oder eines Vergleichs der Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades, oder eines Vergleichs des Gradienten der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert, oder eines Vergleichs des Gradienten der Änderung der Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise des Gradienten der Istdrehzahl des Antriebsrades mit einem Grenzwert festlegt.
Antriebsstranganordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Regelungsverfahren als dritten Adaptionswert die Länge eines Nulldurchgangswinkels des Nulldurchgangsbereiches anpasst.
Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches einer Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nulldurchgangs-Startpunkt (1') und/oder der Nulldurchgangs-Endpunkt (3) und/oder die Länge eines Nulldurchgangswinkels angepasst wird/werden, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Anpassung anhand der Differenz der Gradienten (14, 25) und/oder der bisherigen Häufigkeit gewichtet wird.
Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulldurchgangs-Startpunkt (1') dadurch angepasst wird, dass der Gradient (14) der Drehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AS mit dem Gradienten (16) der Drehzahl eines Antriebsrades im Punkt G_RS verglichen wird, ein Ablösepunkt ermittelt wird, der Ablösepunkt in der Steuereinheit gespeichert wird und der Nulldurchgangs-Startpunkt (1') gegebenenfalls angepasst wird.
Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nulldurchgangs-Endpunkt dadurch angepasst wird, dass der Gradient (25) der Solldrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AES mit dem Gradienten (14) der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung im Punkt G_AEI verglichen wird oder die Solldrehzahl mit der Istdrehzahl des Antriebsrades verglichen wird, oder der Gradient der Istdrehzahl der Antriebseinrichtung mit einem Grenzwert verglichen wird, oder der Gradient der Änderung der Istdrehzahl des Antriebsrades beziehungsweise der Gradient der Istdrehzahl des Antriebsrades mit einem Grenzwert verglichen wird, ein Eingreifpunkt ermittelt, der Eingreifpunkt in der Steuereinheit gespeichert und der Nulldurchgangs-Endpunkt (3) gegebenenfalls angepasst wird.
Verfahren zur Anpassung eines Nulldurchgangsbereiches nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge eines Nulldurchgangswinkels des Nulldurchgangsbereiches (2) dadurch angepasst wird, dass ein physikalisches Eingreifen von Zahnflanken der Zahnradgetriebeanordnung ermittelt wird, mit dem hinterlegten Nulldurchgangs-Endpunkt (3) verglichen wird, derart, dass der Nulldurchgangs-Endpunkt (3) gegebenenfalls angepasst wird.