DE10238464A1 - Erkennung des Kupplungszustandes während einer Motorschleppmomentenregelung - Google Patents

Erkennung des Kupplungszustandes während einer Motorschleppmomentenregelung

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung des Kupplungszustandes in einem Kraftfahrzeug, insbesondere während einer Motorschleppmomentenregelung. Eine besonders einfache und kostengünstige Methode zur Ermittlung des Kupplungszustandes besteht darin, die Motorgeschwindigkeit und eine Radgeschwindigkeit zu ermitteln und daraus ein Übersetzungsverhältnis (3) zu berechnen. Wenigstens für die unteren Gänge (z. B. den ersten bis dritten Gang) sind jeweils Schwellenwerte (1, 2) für die Gesamtübersetzung im System gespeichert. Durch einen Vergleich der berechneten Gesamtübersetzung (3) mit den Schwellenwerten (1, 2) des jeweiligen Gangs kann der Kupplungszustand erkannt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung des Kupplungszustandes in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2, 3 und 7.
  • Beim Zurückschalten oder bei abruptem vom Gas gehen auf glatter Fahrbahn können die Antriebsräder eines Fahrzeugs durch die Bremswirkung des Motors in Schlupf geraten. Um weiterhin ausreichende Fahrstabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten, generiert die Motorschleppmomentenregelung (MSR) ein zusätzliches Motormoment, sobald ein Antriebsrad in Schlupf geraten ist und eine vorgegebene Schlupfschwelle unterschritten hat. Während der Erhöhung des Motormomentes muß sichergestellt sein, daß der Motor eingekuppelt ist. Andernfalls würde die Momentenzugabe nur zu einem Motorantrieb mit entsprechendem Aufheulen des Motors führen.
  • Zum Auskuppeln während einer Motorschleppmomentenregelung kommt es meistens zu Beginn der Regelung, wenn der Fahrer erschrickt, weil das Fahrzeug nach einem Rückschaltvorgang, aber auch bei abruptem vom Gas gehen auf glatter Fahrbahn - insbesondere bei Kurvenfahrt - zu schlingern beginnt und die stabilisierende Reaktion der MSR auf Grund der Totzeit des Systems noch nicht spürbar ist.
  • Das Aufheulen des Motors empfindet der Fahrer zumindest, als unangenehm, kann den Fahrer aber auch erschrecken und in gefährliche Situationen bringen.
  • Es ist zum einen bekannt, Kupplungsschalter zur Erkennung des Kupplungszustandes einzusetzen. Diese sind jedoch relativ teuer und bedürfen einer eigenen Verdrahtung.
  • Zum anderen ist es bekannt, den Kupplungszustand durch einen Vergleich der aktuellen Gesamtübersetzung mit der Gesamtübersetzung des ersten Gangs zu ermitteln. Wenn der (zur Gesamtübersetzung proportionale) Quotient Nmot/vman (Nmot: Motordrehzahl; vman: mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Räder) größer ist, als die Gesamtübersetzung des ersten Gangs, wird auf einen ausgekuppelten Zustand erkannt.
  • Fig. 1 zeigt dieses Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes in anschaulicher Form. In der Figur ist die Motordrehzahl Nmot über der mittleren Geschwindigkeit der angetriebenen Räder vmna für verschiedene Gänge aufgetragen. Die Kennlinien Tür die einzelnen Gänge sind dabei mit den Bezugszeichen 5-8 (erster Gang 5 bis vierter Gang 8) gekennzeichnet.
  • Das Gesamtübersetzungsverhältnis Iges beträgt im ersten Gang z. B. 10, im dritten Gang z. B. 3,7. Ein ausgekuppelter Zustand wir in diesem Fall erkannt, wenn der ermittelte Quotient Nmot/vman über dem des ersten Ganges liegt (also im gesamten Bereich 9), wobei noch ein gewisser Abstand (gestrichelte Linie 10) zum Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs 5 eingehalten werden muß, um Störeinflüsse auszuschließen.
  • Damit diese Auskuppelerkennung anspricht, muß die Motordrehzahl - angetrieben durch das MSR-Erhöhungsmoment - stark ansteigen. Je niedriger die Gangstufe (zweiter, dritter oder vierter Gang), von der ausgekuppelt wird, also je niedriger die Gesamtübersetzung, um so höher muß die Drehzahl ansteigen, damit die Auskuppelerkennung anspricht. Dies ist mit einem entsprechenden Aufheulen des Motors verbunden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Erkennung des Kupplungszustands zu schaffen, mit der bzw. dem ein Auskuppelvorgang, insbesondere während einer MSR oder ASR, möglichst frühzeitig erkannt werden kann, um ein Aufheulen des Motors zu verhindern. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung soll gleichzeitig möglichst einfach und kostengünstig sein.
  • Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1, 2 und 6 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, den eingelegten Gang, die aktuelle Motordrehzahl und die Radgeschwindigkeit zu ermitteln, einen Quotienten aus Motordrehzahl und Radgeschwindigkeit zu bilden, und diesen (oder einen daraus abgeleiteten Wert, wie z. B. die Gesamtübersetzung) mit einem im System hinterlegten Schwellenwert für den aktuellen Gang zu vergleichen. Überschreitet der Quotient bzw. die berechnete Gesamtübersetzung den Schwellenwert für den aktuell eingelegten Gang, so kann auf einen ausgekuppelten Zustand geschlossen werden. Dadurch, dass zumindest für die ersten beiden Gänge und vorzugsweise auch für den dritten Gang ein individueller Schwellenwert vorgegeben ist, reagiert die Auskuppelerkennung schon bei einer relativ geringen Erhöhung der Motordrehzahl, wodurch ein Aufheulen des Motors vermieden werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens für die ersten Gänge (1, 2 und vorzugsweise auch 3) ein oberer und unterer Schwellenwert für den Quotienten bzw. das Übersetzungsverhältnis im System gespeichert. Solange sich der aktuell berechnete Quotient innerhalb der vorgegebenen Grenzen befindet, kann von einem eingekuppelten Zustand ausgegangen werden. Überschreitet der berechnete Quotient bzw. die Gesamtübersetzung eine der Grenzen einer Gangstufe, so wird auf einen ausgekuppelten Zustand erkannt.
  • Die für die einzelnen Gänge vorgegebenen Schwellenwerte sind vorzugsweise derart gewählt, dass Fehlerkennungen auf Grund von Schwingungen im Antriebsstrang oder Störungen durch Fahrbahneinflüsse, die z. B. den berechneten Quotienten variieren lassen, vermieden werden. Dadurch ist ein Toleranzbereich für Störungen vorgesehen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der eingelegte Gang ermittelt, und die aktuelle Motordrehzahl und die Radgeschwindigkeit einerseits gemessen und andererseits die Motordrehzahl oder Radgeschwindigkeit für den aktuellen Gang berechnet. Gemessene und berechnete Motordrehzahl bzw. Radgeschwindigkeit werden danach verglichen. Überschreitet die Differenz zwischen gemessener und berechneter Radgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl einen vorgegebenen Schwellenwert, so kann auf einen ausgekuppelten Zustand geschlossen werden.
  • Die Berechnung von Motordrehzahl oder Radgeschwindigkeit kann z. B. nach folgender Beziehung erfolgen:

    Nmot = I.vgemessen,

    wobei I das Übersetzungsverhältnis des aktuellen Gangs bzw. ein dazu proportionaler Wert ist. Dieser berechnete Wert wird dann mit der gemessenen Motordrehzahl Nmotgemessen verglichen.
  • In gleicher Weise kann auch die Radgeschwindigkeit v aus der gemessenen Motordrehzahl Nmotgemessen zurückgerechnet und mit der gemessenen Radgeschwindigkeit vgemessen Verglichen werden. Der Parameter I ist vorzugsweise im System hinterlegt.
  • Der Kupplungszustand wird vorzugsweise ständig überprüft, so daß nach erneutem Einkuppeln der eingekuppelte Zustand erkannt wird, wenn die berechnete Gesamtübersetzung wieder in den Bereich zwischen die vorgegebenen Grenzwerte zurück gelangt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum einen die differenzierte Motordrehzahl dNmot/dt ermittelt und daraus ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment MWBR berechnet. Für das Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors gilt:

    MWBRmot[Nm] = Jmot[kgm2].dNmot/dt[1/sec2], mit Jmot[kgm2] = Jkurbeltrieb+Jmitnehmerscheibe+JGetriebeeingang[kg m2]
    J: Massenträgheitsmoment
  • Andererseits wird die mittlere Beschleunigung eines Antriebsrades Dvman ermittelt und daraus ebenfalls das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment berechnet. Für das Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors gilt in diesem Fall unter Berücksichtigung der Übersetzung Iges des Antriebsstrangs:

    MWBRmot[Nm] = Jmot[kgm2].IgesDvman[m/sec2]/r[m], mit Jmot[kgm2] = Jkurbeltrieb+Jmitnehmerscheibe+JGetriebeeingang[kg m2]
    r: Radhalbmesser [m]
  • Stimmen die Ergebnisse für das Beschleunigungswiderstandsmoment beider Berechnungen überein, oder ist die Differenz geringer als ein vorgegebener Schwellenwert, so kann von einem eingekuppelten Zustand ausgegangen werden.
  • Unterscheiden sich die beiden Werte um mehr als einen vorgegebenen Betrag, so wird ein ausgekuppelter Zustand erkannt und gegebenenfalls die MSR deaktiviert.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung einer Kupplungszustandserkennung gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Kupplungserkennungslogik gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
  • Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Auskuppelerkennung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezüglich der Erläuterung von Fig. 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
  • Fig. 2 zeigt den Verlauf der berechneten Gesamtübersetzung 3, die beispielsweise nach folgender Beziehung ermittelt wurde.


  • Die Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnen einen oberen und unteren Schwellenwert für die Gesamtübersetzung im zweiten Gang. Entsprechende Schwellenwerte sind zumindest auch für den ersten und dritten Gang im System hinterlegt.
  • Befindet sich die berechnete Gesamtübersetzung 3 innerhalb der vorgegebenen Schwellenwerte 1, 2, so kann von einem eingekuppelten Zustand ausgegangen werden. Ein zugehöriges Flag "ausgekuppelt" 4 befindet sich in diesem Fall im Low- Zustand.
  • Überschreitet die berechnete Gesamtübersetzung einen der Grenzwerte 1, 2, so wird auf einen ausgekuppelten Zustand geschlossen. Das Flag 4 schaltet in diesem Fall in den High- Zustand.
  • Der Vergleich zwischen berechneter Gesamtübersetzung 3 und den vorgegebenen Grenzwerten 1, 2, wird danach fortgesetzt. Wenn die berechnete Gesamtübersetzung 3 wieder in den Bereich zwischen den Grenzwerten 1, 2 gelangt, wird das Flag 4 zurückgesetzt und die MSR wieder aktiviert.
  • Somit kann in einfacher Weise der Kupplungszustand in einem Fahrzeug ermittelt werden, ohne ein Hochdrehen des Motors mit entsprechendem Aufheulen zu verursachen.
  • Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustands in Form eines Flußdiagramms. Dabei wird in einem ersten Schritt 11 die Motordrehzahl nMot, die aktuelle Radgeschwindigkeit v sowie der aktuell eingelegte Gang ermittelt. In Schritt 12 wird dann ein Quotient I aus der ermittelten Motordrehzahl nMot und der Radgeschwindigkeit v berechnet.
  • Der berechnete Quotient wird in Schritt 13 mit einem im System hinterlegten Schwellenwert 1, 2 für den aktuellen Gang verglichen, wobei in Schritt 14 der ausgekuppelte Zustand erkannt wird, wenn der berechnete Quotient den Schwellenwert 1, 2 überschreitet.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, wird in einem ersten Schritt 15 die Motordrehzahl nMot, die aktuelle Radgeschwindigkeit v sowie der aktuell eingelegte Gang g ermittelt und in Schritt 16 eine Motordrehzahl nMotber oder Radgeschwindigkeit Vber auf der Grundlage der ermittelten Radgeschwindigkeit v bzw. Motordrehzahl nMot berechnet.
  • In Schritt 17 wird der berechnete mit dem gemessenen Wert verglichen, wobei in Schritt 18 auf einen ausgekuppelten Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen berechnetem und gemessenem Wert einen vorgegebenen Schwellenwert sw überschreitet.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, bei der die Erkennung des Kupplungszustands durch Berechnung eines rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments erfolgt.
  • Dabei wird in Schritt 19 zunächst die Motorbeschleunigung dnMot/dt ermittelt und in Schritt 20 ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandmoment MWBRmot auf der Grundlage der Motorbeschleunigung berechnet. Ferner wird in Schritt 21 die Beschleunigung dvan/dt der angetriebenen Räder ermittelt und ein rotatorisches Beschleunigungswiderstandsmoment MWBRmot auf der Grundlage der Beschleunigung der Antriebsräder in Schritt 22 berechnet.
  • Die beiden berechneten Werte für das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment MWBR werden in Schritt 23 verglichen und in Schritt 24 ein ausgekuppelter Zustand erkannt, wenn die Abweichung der beiden Werte größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert sw. Bezugszeichenliste 1 Oberer Schwellenwert
    2 Unterer Schwellenwert
    3 Aktuelle berechnete Gesamtübersetzung
    4 Flag
    5-8 Gesamtübersetzungen
    9 Bereich des ausgekuppelten Zustands
    10 Toleranzlinie
    11-24 Verfahrensschritte

Claims (7)

1. Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes an einem Fahrzeug, insbesondere während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln des aktuell eingelegten Gangs, der Motordrehzahl (Nmot) und der aktuellen Radgeschwindigkeit (v),
- Berechnen eines Quotienten aus ermittelter Motordrehzahl (Nmot) und Radgeschwindigkeit (v),
- Vergleichen des berechneten Quotienten bzw. eines daraus abgeleiteten Wertes (3) mit einem im System hinterlegten Schwellenwert (1, 2) für den aktuellen Gang, wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn der berechnete Quotient bzw. der abgeleitete Wert (3) den Schwellenwert (1, 2) überschreitet.
2. Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes an einem Fahrzeug, insbesondere während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln des aktuell eingelegten Gangs, der Motordrehzahl (Nmot) und der aktuellen Radgeschwindigkeit (v),
- Berechnen der Motordrehzahl (Nmot) auf der Grundlage der ermittelten Radgeschwindigkeit (v) oder der Radgeschwindigkeit (v) auf der Grundlage der ermittelten Motordrehzahl (Nmot),
- Vergleichen der berechneten mit der ermittelten Motordrehzahl (Nmot) oder der berechneten mit der ermittelten Radgeschwindigkeit (v), wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen berechnetem und ermitteltem Wert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
3. Verfahren zur Erkennung des Kupplungszustandes in einem Kraftfahrzeug, insbesondere während einer Motorschleppmomentenregelung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln der Motorbeschleunigung,
- Berechnen eines rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments auf der Grundlage der Motorbeschleunigung,
- Ermtteln der Beschleunigung der Antriebsräder,
- Berechnen des rotatorischen Beschleunigungswiderstandsmoments auf der Grundlage der Beschleunigung der Antriebsräder,
- Vergleichen der berechneten Werte, wobei ein ausgekuppelter Zustand erkannt wird, wenn die Abweichung der berechneten Werte größer ist als ein Schwellenwert.
4. Verfahren nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens für die ersten Gänge jeweils ein oberer und unterer Schwellenwert (1, 2) vorgegeben ist und ein ausgekuppelter zustand erkannt wird, wenn der berechnete Quotient bzw. das Übersetzungsverhältnis (3) den oberen oder unteren Schwellenwert (1, 2) über- bzw. unterschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Motorschleppmomentenregelung deaktiviert wird, wenn ein ausgekuppelter Zustand erkannt wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotatorische Beschleunigungswiderstandsmoment des Motors oder des Antriebsstrangs berechnet wird.
7. Motorschleppmomentenregelung, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Durchführung eines der vorstehend beanspruchten Verfahren eingerichtet ist.
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