DE19849841A1 - Verfahren zum Bestimmen von Schlupf - Google Patents
Verfahren zum Bestimmen von SchlupfInfo
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Description
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, häufi
ger 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 be
rechnet, so bleiben im Antriebsstrang auftretende Schwingungen (der Antriebs
strang 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 Fehlinter
pretationen 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 Ruckel
schwingungen, 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 angeordneten 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 Fahrzeug
raddrehzahl 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 eine 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
Kupplungsscheibe 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
ωRuckel 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 dϕMAX/dt = ΔM/c.ωRuckel.
Es gilt:
Δndyn1 ist die größte, aufgrund der Motormomentänderung ΔM auftretende
Drehzahlschwankung 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
Δndyn1.
Die Ruckelfrequenz ωRuckel 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:
Die Bestimmung der Motormomentänderung ΔM erfolgt durch einen Vergleich
des Motormomentsignals 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 ME 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 TF, 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 ME,F wird ein zeitliches Abklingen
der Triebstrangschwingung beschrieben.
Aufgrund der Dämpfung im Antriebsstrang nimmt die Amplitude Δn der
Ruckelschwingung mit fortlaufender Zeit ab. Die vorstehend beschriebene
Vorgehensweise, das Abklingen der Schwingung durch die zeitliche Abnahme
von ΔM zu beschreiben, ist im allgemeinen nicht genau genug. Aus diesem
Grunde wird aus der Amplitude der Ruckelschwingung die Amplitude für den
nächsten Zeitschritt bestimmt, in dem das Abklingen der Schwingung mit der
Dämpfungskonstanten D berücksichtigt wird. Für die neue Amplitude gilt:
Δni+1 = κ.Δni,
oder (Fig. 5)
Δn(t + TR) = Δn(t).eδTR = Δn(t).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 κ (Abklingkonstante pro Steuerungsinterrupt) ergibt:
κ = δ.
Für eine vereinfachte Berechnung von κ 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:
Δndyn2 = Δndyn.κ (2).
Auf diese Weise stehen für die Bestimmung der Schlupfgrenze zwei Anteile zur
Verfügung, nämlich einerseits die aus der Motormomentenänderung ΔM
berechnete Schlupfgrenze Δndyn1 und andererseits die aufgrund des Einflusses
der Dämpfung berechnete Schlupfgrenze Δndyn2, wobei der Maximalwert beider
Anteile als Schlupfgrenze verwendet wird:
Δndyn = MAX(Δndyn1,Δndyn2).
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,
berechnet.
Im Schritt 104 wird die Schlupfgrenze Δndyn1 aus der Motormomentänderung ΔM
gemäß Formel (1) berechnet.
Im Schritt 106 wird die Schlupfgrenze Δndyn2 aus dem Dämpfungseinfluß gemäß
Formel (2) berechnet.
Im Schritt 108 wird ermittelt, ob Δndyn1 größer ist als Δndyn2. Falls ja, wird im
Schritt 110 festgelegt, daß Δndyn1 der Wert der dynamischen Schlupfgrenze Δndyn
ist. Falls nein, wird im Schritt 112 festgelegt, daß Δndyn2 die dynamische
Schlupfgrenze Δndyn bildet. Im Schritt 114 wird dann festgestellt, ob der
konventionell ermittelte Schlupf Δn größer als Δndyn 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 ML 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. Kupplungs
ausgangsdrehzahl 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, Kardanwellendrehzahlsensor 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 ML
(Fahrwiderstand, Steigung usw.) nicht bekannt ist. Es ist deshalb notwendig, das
Lastmoment ML 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 ML bestimmt werden:
Es gilt:
Es gilt:
ML = ME - JM.ωM - JKFZ.ωKFZ
wobei bedeuten: JM ist das Massenträgheitsmoment des Motors, JKFZ das
motorseitig reduzierte Massenträgheitsmoment des Fahrzeugs, ωM die
Drehgeschwindigkeit des Motors, ωKFZ 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 Zu
standsmatrix 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 Fig. 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:
In einem weiteren Beispiel der Fig. 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:
Mit dem Zustandsvektor x, dem Steuerungsvektor u, der Zustandsmatrix A
sowie der Steuerungsmatrix B gilt:
Im 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
Kupplungsausgahgsdrehzahl 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 Drehzahlschwankungen Δndyn errechnet, die sich in Abhängigkeit von
Betriebsparameteränderungen des Antriebsstrangs ergeben und als Schlupf
gewertet, wenn |nKi-nKa|-Δndyn < 0 ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen von Schlupf
entsprechend des oben Beschriebenen.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge 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 rück
bezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige
Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter
ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschrei
bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände
rungen 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 Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah
rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem
neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritt
folgen führen, auch soweit sie Herstelle-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Claims (8)
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 nKi
gemessen wird und die Kupplungsausgangsdrehzahl nKa 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 Δndyn errechnet werden,
die sich in Abhängigkeit von Betriebsparameteränderungen des
Antriebsstrangs ergeben und daß als Schlupf gewertet wird, wenn
|nKi-nKa|-Δndyn < 0 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehzahlschwankung Δndyn anhand folgender Formel bestimmt wird,
wobei gilt: ΔM = Änderung des Motormoments, JM = Trägheitsmoment des Motors und fR = Ruckelfrequenz.
wobei gilt: ΔM = Änderung des Motormoments, JM = Trägheitsmoment des Motors und fR = Ruckelfrequenz.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Motormomentänderung ΔM durch Vergleich eines Motormomentensignals
mit einem gefilterten Motormomentensignal bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl
schwankung Δndyn nach folgender Formel bestimmt wird:
Δn(t + TR)dyn_2 = Δn(t).e-δTR
wobei gilt:
mit D = Dämpfungskonstante der Ruckelschwingung und TR = Zeitdauer einer Ruckelschwingung.
Δn(t + TR)dyn_2 = Δn(t).e-δTR
wobei gilt:
mit D = Dämpfungskonstante der Ruckelschwingung und TR = Zeitdauer einer Ruckelschwingung.
5. Verfahren nach Anspruch 4 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh
zahlschwankung Δndyn der größere Wert aus Δndyn1 und Δndyn2 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 nKi gemessen wird und die Kupplungsausgangsdrehzahl
nKa 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.
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 (ML) nach folgender Formel
errechnet wird:
ML = ME - JM.ωM - JKFZ.ωKFZ,
wobei gilt: ME = Motormoment, JM = Trägheitsmoment des Motors, ωM = Winkelgeschwindigkeit des Motors, JKFZ = Gesamtträgheitsmoment an den Fahrzeugrädern, ωKFZ = Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder.
ML = ME - JM.ωM - JKFZ.ωKFZ,
wobei gilt: ME = Motormoment, JM = Trägheitsmoment des Motors, ωM = Winkelgeschwindigkeit des Motors, JKFZ = Gesamtträgheitsmoment an den Fahrzeugrädern, ωKFZ = Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder.
8. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der
vorhergehenden Ansprüche.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LUK GS VERWALTUNGS KG, 77815 BUEHL, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |