DE10305180A1

DE10305180A1 - Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs eines zeitlich veränderlichen Signals eines Systems

Info

Publication number: DE10305180A1
Application number: DE2003105180
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. Schmitter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-02-08
Filing date: 2003-02-08
Publication date: 2004-08-19

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs (nk_an_soll) eines zeitlich veränderlichen Signals (nk_an) eines Systems, insbesondere eines Signals einer Getriebesteuerung, zwischen einem definierten Startpunkt und einem definierten Endpunkt beschrieben. Der Sollverlauf (nk_an_soll) wird über eine parametrierbare Übergangsfunktion als ein vektorisierter Verlauf generiert, der in Abhängigkeit eines aktuellen Zustandes des Systems und einer Relation zwischen dem definierten Startpunkt und dem definierten Endpunkt gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs eines zeitlich veränderlichen Signals eines Systems, insbesondere eines Signals einer Getriebesteuerung, zwischen einem definierten Startzeitpunkt und einem definierten Endpunkt.

Aus der Praxis sind Verfahren zum Regeln eines Drehzahlverlaufs einer als Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführten Kupplungseinrichtung bekannt, bei der die Regelung auf einer Vorgabe einer Soll-Differenzdrehzahl zwischen einem Drehzahlsignal eines Pumpenrades und einem Drehzahlsignal eines Turbinenrades eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers basiert, wobei die Drehzahlsignale jeweils zeitlich veränderbare Signale des Systems "Kupplungseinrichtung" sind. Dabei stellt das Pumpenrad eine Antriebsseite und das Turbinenrad eine Abtriebsseite der Wandlerüberbrückungskupplung bzw. der Kupplungseinrichtung dar. Das Pumpenrad und das Turbinenrad sind zur Drehmomentübertragung miteinander reibschlüssig in Wirkverbindung bringbar.

Die Soll-Differenzdrehzahl wird unter Verwendung von Parametern generiert, die in einem in einer Steuereinrichtung abgelegten statischen Kennfeld enthalten sind, wobei die in dem Kennfeld hinterlegten Parameter eine normierte Soll-Differenzdrehzahl in Abhängigkeit der Zeit und in Abhängigkeit eines Fahrpedalwertes eines Fahrpedales bzw. eines Leistungsanforderungselementes darstellen. Die Soll-Differenzdrehzahl wird in Bezug auf eine Ist- Differenzdrehzahl zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad zu Beginn einer Schließphase normiert und in der Regelung als Führungsgröße für die Motordrehzahl verwendet.

In Abhängigkeit der Zeit, welche zu Beginn der Sollwertgenerierung bzw. der Vorgabe der Soll-Differenzdrehzahl mit Null initialisiert wird, des Fahrpedalwertes und der Start-Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl des Turbinenrades und der Drehzahl des Pumpenrades zu Beginn der Schließphase der Wandlerüberbrückungskupplung wird die Soll-Differenzdrehzahl aus dem Produkt eines in dem Kennfeld abgelegten Parameters und der Start-Differenzdrehzahl berechnet.

Diese Vorgehensweise soll zu einem stetigen Differenzdrehzahlverlauf während der Schließphase führen, so daß das Pumpenrad und das Turbinenrad zu einem Schließzeitpunkt der Wandlerüberbrückungskupplung dieselbe Drehzahl aufweisen, wobei in Abhängigkeit der Sollwertvorgabe auch eine Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt wird.

Diese aus der Praxis bekannte Regelung einer Wandlerüberbrückungskupplung während ihres Schließvorganges bzw. während ihrer Schließphase hat jedoch den Nachteil, daß sich während der Sollwertgenerierung verändernde Betriebszustände des Antriebsstranges nicht berücksichtigt werden können. So wird beispielsweise ein tatsächlicher Schaltzeitpunkt der Wandlerüberbrückungskupplung und ein Fahrwiderstand bei der Ermittlung der Soll-Differenzdrehzahl nicht berücksichtigt, obwohl diese beiden Betriebsparameter einen erheblichen Einfluß auf einen idealen Verlauf der Soll-Differenzdrehzahl haben, der zu einem komfortablen Schließvorgang der Kupplungseinrichtung führt.

Des weiteren ist es von Nachteil, daß sich durch die Vorgabe eines homogenen Soll-Differenzdrehzahlverlaufes nicht zwangsläufig auch ein homogener Soll-Drehzahlverlauf eines Motors eines Antriebsstranges einstellt, da beispielsweise Schwingungen im Verlauf der Turbinendrehzahl zu Abweichungen in einem Soll-Drehzahlverlauf der Motordrehzahl führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs eines zeitlich veränderbaren Signals eines Systems zur Verfügung zu stellen, mittels dem ein an den jeweiligen Anwendungsfall und einen aktuellen Istzustand eines Systems anpaßbarer Sollverlauf generierbar ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit eine Sollwertgenerierung für einen Sollverlauf eines zeitlich veränderbaren Signals eines Systems in der erforderlichen Art und Weise durchzuführen, da der Sollverlauf über eine parametrierbare Übergangsfunktion, basierend auf einem vektorisierten Verlauf, generiert wird. Dabei wird der vektorisierte Verlauf in Abhängigkeit eines aktuellen Zustandes des Systems und einer Relation zwischen dem Startzeitpunkt und dem Endzeitpunkt gebildet, wodurch eine geforderte Vorgabe eines Sollverlaufs möglich ist.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufes eines zeitlich veränderlichen Signales auf ein System "Kupplungseinrichtung" eines Antriebsstranges angewendet, wird beispielsweise die Sollwertgenerierung für einen Soll-Drehzahlverlauf einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung eines Antriebsstranges unter Berücksichtigung von sich während einer Schließphase, einer Öffnungsphase oder einer Schlupfregelphase der Kupplungseinrichtung eventuell verändernden Randbedingungen bzw. Betriebsparametern eines Antriebsstranges durchgeführt.

Dies wird bei einem Schließen einer Kupplungseinrichtung dadurch erreicht, daß wenigstens zu Beginn der Schließphase der Kupplungseinrichtung ein theoretischer Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung und ein Ist-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung ermittelt werden, in deren Abhängigkeit ein Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung derart generiert wird, daß der Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite und ein Ist-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite in einem tatsächlichen Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung wenigstens annähernd die gleichen Gradienten und Drehzahlen aufweisen.

Durch diese Vorgehensweise ist gewährleistet, daß die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung kurz vor dem tatsächlichen Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung derart harmonisch an die Drehzahl der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung herangeführt und angeglichen wird, daß nur noch geringe Kräfte zum Schließen der Kupplungseinrichtung und zum endgültigen Ausgleich der Dreh zahldifferenz zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung erforderlich sind.

Ein solcher harmonischer und zudem stetiger Verlauf der Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung führt vorteilhafterweise zu sehr komfortablen Anfahrvorgängen, wenn die Kupplungseinrichtung als ein reibschlüssiges Anfahrelement des Antriebsstranges ausgeführt ist, oder zu komfortablen Schaltvorgängen in einem Getriebe des Antriebsstranges, wenn die Kupplungseinrichtung ein reibschlüssiges Schaltelement eines Getriebes ist, wodurch wiederum eine Reduzierung von Bauteilbelastungen der einzelnen Bauteile eines Antriebsstranges erzielt wird.

Das Verfahren zum Regeln einer Kupplungseinrichtung eines Antriebsstranges mit einem Getriebe, insbesondere mit einem Automatgetriebe, während einer Schließphase der Kupplungseinrichtung stellt ein variables Regelungssystem dar, mittels dessen bei der Sollwertgenerierung bzw. der Vorgabe des Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung aktuelle Betriebszustände eines Antriebsstranges auf einfache Art und Weise berücksichtigt werden können.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren auf ein System "Drucksteuerung eines Schaltelementes eines Automatgetriebes" anzuwenden, wobei der vorzugebende Sollverlauf einen Verlauf eines Druckansteuersignales einer vorzugsweise als reibschlüssige Lamellenkupplung ausgeführten Schaltelementes darstellt.

Im allgemeinen ist das Verfahren nach der Erfindung generell auf alle Systeme anwendbar, bei welchen ein Soll verlauf bzw. ein Übergangsverlauf zwischen einem definierten Startzeitpunkt und einem definierten Endzeitpunkt vorzugeben ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus den Patentanspüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
1 einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer Kupplungseinrichtung eines Anfahrelementes und einem stufenlosen Getriebeelement;
2 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung mit einem Regler für eine als Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführte Kupplungseinrichtung;
3 jeweils einen Drehzahlverlauf einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite einer Kupplungseinrichtung;
4 eine graphische Darstellung einer Generierung eines Soll-Drehzahlverlaufes einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung;
5 bis 7 drei charakteristische, applizierte Darstellungen von Drehzahlverläufen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung, welche in Abhängigkeit eines Fahrpedalwertes voneinander abweichen;
8 einen vektorisierten Soll-Drehzahlverlauf einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung in einer schematisierten Darstellung;
9 eine graphische Darstellung einer Funktion zum „Verrunden" bzw. „Glätten" des vektorisierten Soll-Drehzahlverlaufes einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung gemäß 8;
10 eine graphische Darstellung einer Generierung eines Soll-Drehzahlverlaufes einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung mit überlagerter Korrekturfunktion, wobei die Korrekturfunktion eine mehrfache Durchführung der Generierung des Soll-Drehzahlverlaufes während einer Schließphase der Kupplungseinrichtung darstellt und
11 eine graphische Darstellung einer Generierung eines Soll-Drehzahlverlaufes einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung mit überlagerter Korrekturfunktion, wobei die Korrekturfunktion eine während der Schließphase erfolgende lineare Anpassung des Soll-Drehzahlverlaufes an einen Ist-Drehzahlverlauf einer Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung umfaßt.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Antriebsstrang 1 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges in stark schematisierter Art und Weise dargestellt. Der Antriebsstrang 1 umfaßt vorliegend ein Anfahrelement 2 mit einem hydrodyna mischen Drehmomentwandler 3A und mit einer Wandlerüberbrückungskupplung 3B. Auf der Abtriebsseite der Wandlerüberbrückungskupplung 3B ist ein reibschlüssiges Schaltelement bzw. eine reibschlüssige Kupplung 4 und ein Variator 5 eines nicht näher dargestellten stufenlosen Getriebes angeordnet.
Des weiteren umfaßt der Antriebsstrang 1 auf der der reibschlüssigen Kupplung 4 abgewandten Seite des Variators 5 ein Differentialgetriebe 6, das einem Abtrieb 7 mit Antriebsrädern des Fahrzeuges vorgeschaltet ist. Auf der Antriebsseite des Anfahrelements 2 ist eine als Brennkraftmaschine ausgeführte Antriebsmaschine 8 bzw. ein Motor des Fahrzeuges dargestellt, dessen Antriebsmoment im Zugbetrieb über das Anfahrelement 2, die Kupplung 4, den Variator 5 und das Differentialgetriebe 6 auf den Abtrieb 7 geführt wird.
In Abhängigkeit der Ansteuerung und Regelung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3A und der Wandlerüberbrückungskupplung 3B stellt sich auf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ein Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist ein. Gleichzeitig stellt sich auf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ein damit korrespondierender Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist ein, wobei bei der vorliegend beschriebenen Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung 3B die Drehzahl nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung der Drehzahl der Antriebsmaschine 8 und der Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist dem Ist-Drehzahlverlauf der Antriebsmaschine 8 entspricht.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung 9, mittels der unter anderem ein Soll-Drehzahlver lauf nk_an_soll der Antriebsseite eines Systems "Kupplungseinrichtung" generiert wird. Der Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist der Antriebsseite und der Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, ein Fahrpedalwert fpw und eine Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg werden unter anderem als Eingangsgrößen eines Funktionsblockes 10 der Steuereinrichtung 9 zugeführt, wobei selbstverständlich in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles dem Funktionsblock 10 auch noch sonstige weitere Eingangsgrößen zuführbar sind. In dem Funktionsblock 10 wird in der später ausführlich beschriebenen Art und Weise eine Sollwertgenerierung für einen Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B durchgeführt.
Alles in allem ist in dem Funktionsblock 10 eine Steuerungs- und Regelungsstrategie der Kupplungseinrichtung 3B bzw. der Wandlerüberbrückungskupplung 3B hinterlegt, mit der eine Schaltpunktgenerierung sowie eine Betriebspunktführung für die Kupplungseinrichtung 3B durchgeführt wird.
Als Ausgangsgrößen des Funktionsblockes 10 sind in 2 die Vorgabe des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B sowie ein Schaltbefehl 11 für die Wandlerüberbrückungskupplung 3B dargestellt, wobei letztgenannter ein Öffnen oder ein Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 3B bewirkt. Die Vorgabe des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, der im vorliegenden Fall auch eine Sollwertvorgabe für ein nicht näher dargestelltes Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3A ist, wird für die über einen Regler 12 erfolgende Regelung der Kupplungseinrichtung 3B herangezogen.
Aus der Regelung der Kupplungseinrichtung 3B resultiert ein bestimmter Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, welcher wiederum mit dem vorgegebenen Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B verglichen wird. Eine eventuell vorliegende Abweichung zwischen dem Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist bzw. der Regelgröße des Reglers 12 und dem Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B bzw. der Führungsgröße des Reglers 12 stellt eine Eingangsgröße für den Regler 12 dar und wird für eine Anpassung des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B an den Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B verwendet.
3 zeigt stark schematisiert einen Drehzahlverlauf nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B und einen Drehzahlverlauf nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B über der Zeit t. Dabei stellt der Schnittpunkt zwischen dem Drehzahlverlauf nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B mit der Ordinate die Leerlaufdrehzahl nk_an_LL der Antriebsmaschine 8 des Antriebsstranges 1 dar.
Betätigt ein Fahrer eines Fahrzeuges ein Fahrpedal bzw. ein Leistungssanforderungselement, dann steigt die Drehzahl der Antriebsmaschine 8 an, was gleichzeitig zu einem Anstieg des Drehzahlverlaufes nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B führt und wodurch ein Anfahrvorgang des Antriebsstranges 1 gestartet wird.
Dies führt vorliegend zu einem gegenüber der Zunahme der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zeitlich ver zögerten Ansteigen der Drehzahl nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, wobei der Drehzahlverlauf der Abtriebsseite vorliegend dem Verlauf der Turbinendrehzahl des Turbinenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3A entspricht. Das Ansteigen der Drehzahl nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B wird vorliegend über die an sich bekannten hydrodynamischen Verhältnisse in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 3A bei noch vollständig geöffneter Wandlerüberbrückungskupplung 3B bewirkt.
Anschließend wird der Schaltbefehl zum Schließen der Kupplungseinrichtung 3B ausgegeben und es wird der Arbeitspunkt der Kupplungseinrichtung 3B angefahren. Nachdem sich dieser eingestellt hat, wird zum Zeitpunkt t_start mit der Generierung des Sollverlaufs nk_ab_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B begonnen bzw. es wird die Übergangsfunktion aktiviert. Dabei weisen der Drehzahlverlauf nk_an der Antriebsseite und der Drehzahlverlauf nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B jeweils die Drehzahlwerte nk_an_start und nk_ab_start auf.
Zu einem weiteren Zeitpunkt t_end, der einem Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung bzw. der Wandlerüberbrückungskupplung 3B entspricht, ist die Differenz zwischen der Drehzahl nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B und der Drehzahl nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B gleich Null. Für ein harmonisches und komfortables Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 3B bzw. der Kupplungseinrichtung 3B ist ein über einen längeren Zeitraum andauerndes langsames Angleichen des Drehzahlverlaufes nk_an der Antriebsseite und des Drehzahlverlaufes nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B mit wenigstens annähernd gleichen Gradienten zum Schließzeit punkt t_end im Vergleich zu abrupten Drehzahländerungen und stark voneinander abweichenden Gradienten kurz vor dem Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung vorteilhaft. Dies wird durch ein sogenanntes tangentiales Einlaufen des Sollverlaufes der Drehzahl der Antriebsseite an die Istdrehzahl der Antriebsseite im Schließzeitpunkt erzielt, was einen besonderen Fahrkomfort gewährleistet.
Um einen möglichst harmonischen und komfortablen Schließvorgang der Kupplungseinrichtung 3B zu erhalten, wird die in 4 grafisch dargestellte Vorgehensweise zur Generierung einer Vorgabe des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B angewendet. Dieser wird in Abhängigkeit der Startdrehzahl nk_an_start der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B bzw. der Drehzahl des Pumpenrades zum Zeitpunkt t_start, der Startdrehzahl nk_ab_start der Abtriebsseite bzw. der Drehzahl des Turbinenrades zum Zeitpunkt t_start und der Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist der Antriebsseite sowie des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist der Antriebsseite zu Beginn der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B rechnerisch bestimmt.
Dabei wird das Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs eines zeitlich veränderlichen Signals eines Systems nach der Erfindung bei der Kupplungseinrichtung 3B angewendet. Dabei wird der Sollverlauf von dem definierten Startpunkt, der durch den Zeitpunkt t_start sowie der Drehzahl nk_an_start und den Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufs nk_an_ist eindeutig definiert ist, zu einem definierten Endzeitpunkt, der durch den Zeitpunkt t_end_start, der Drehzahl nk_an zum Zeitpunkt t_end_start sowie einem zu erwartenden Gradienten des Drehzahlverlaufs nk_an zum Zeit- Punkt t_end_start eindeutig festgelegt ist, über einen Startvektor sv(t_start), einen Übergangsvektor cv(t_start) und schließlich einen Endvektor ev(t_start) als vektorisierter Verlauf abgebildet. Der Startvektor sv(t_start) ist über den Startpunkt und der Endvektor ev(t_start) ist über den Endpunkt festgelegt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist zur Sollwertgenerierung bei einer Kupplungseinrichtung sowohl im Zug als auch im Schub einsetzbar, wobei die Sollwertvorgabe in Abhängigkeit einer Verteilung der Massenträgheiten, welche mit der Antriebsseite sowie mit der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung wirkverbunden sind, durchgeführt wird. So ist es vorliegend vorgesehen, daß das Verfahren nach der Erfindung zur Sollwertgenerierung der Drehzahl der Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung eingesetzt wird, da die Massenträgheiten bei einer Wandlerüberbrückungskupplung abtriebsseitig wesentlich größer sind als die antriebsseitigen Massenträgheiten, weshalb eine Veränderung einer antriebsseitigen Drehzahl nur einen geringen Einfluß auf die abtriebsseitige Drehzahl hat.
Sind die Massenträgheiten in einem anderen Verhältnis zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite einer Kupplungseinrichtung verteilt, sind zusätzlich Maßnahmen zur Sollwertgenerierung vorzusehen, so daß die Wechselbeziehungen zwischen den Drehzahlen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung bei der Sollwertgenerierung berücksichtigt werden.
Darüber hinaus ist das Verfahren nach der Erfindung zur Sollwertgenerierung auch zur Generierung von Soll- Differenzdrehzahlen zwischen einer Antriebsseite und eine Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung einsetzbar.
Die zu 4 beschriebene Generierung des Sollverlaufes der Antriebsdrehzahl nk_an_soll erfolgt in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes der Kupplungseinrichtung 3B und der Relation zwischen dem definierten Startpunkt und dem definierten Endpunkt. Dabei fließen in die Vektorisierung des Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsdrehzahl nk_an_soll Betriebsparameter wie beispielsweise ein Fahrpedalwert, die Ist-Antriebsdrehzahl nk_an_ist, die Ist-Abtriebsdrehzahl nk_ab_ist, eine Temperatur der Kupplungseinrichtung 3B, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Antriebsmoment sowie eine Fahrertypbewertung ein.
Die Relation zwischen dem definierten Startzeitpunkt und dem definierten Endpunkt ist im wesentlichen durch die entsprechenden Gradienten des Sollverlaufs nk_an_soll der Antriebsdrehzahl nk_an der Kupplungseinrichtung 3B zum definierten Startzeitpunkt und zum definierten Endzeitpunkt, der Lage des Startpunktes und des Endpunktes sowie eines Referenzgradientens zwischen dem definierten Startpunkt und dem definierten Endpunkt beschrieben, wobei der Referenzgradient eine Steigung der Verbindungsstrecke zwischen dem definierten Startpunkt und dem definierten Endpunkt darstellt. Insbesondere der Abgleich mit dem Referenzgradienten bietet die Möglichkeit, unsinnige Vorgaben über das Verfahren nach der Erfindung auszuschließen.
Der in 4 gezeigte Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B stellt zwischen der Ordinate des Koordinatensystems und dem Startzeitpunkt t_start einen Ist-Drehzahlverlauf nk_an_ist der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B dar. Der zwischen dem Startzeitpunkt t_start und dem Schließzeitpunkt t_end_start dargestellte Abschnitt des Drehzahlverlaufs ist ein Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, welcher mittels des Verfahrens nach der Erfindung zum Startzeitpunkt t_start der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B als Sollwertvorgabe generiert wird.
Für die Generierung des Soll-Drehzahlverlaufes nk an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 38 wird ausgehend von der Startdrehzahl nk_an_start der Antriebsseite ein Startvektor sv(t_start) tangential an den Verlauf nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B angelegt. Gleichzeitig wird ein Endvektor ev(t_start) mit seinem Endpunkt in den zuvor ermittelten theoretischen Schließzeitpunkt t_end_start an den Verlauf nk_ab der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B angelegt. Zwischen dem Endpunkt des Startvektors sv(t_start) und dem Startpunkt des Endvektors ev(t_start) wird ein Übergangsvektor cv(t_start) gelegt, so daß ein Vektorzug bzw. ein Polygonzug entsteht, der einen vektorisierten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll für die Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 38 bildet.
Dabei entspricht die Orientierung des Startvektors sv(t_start) dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist der Antriebsseite zum Startzeitpunkt t_start der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B. Die Orientierung des Endvektors ev(t_start) entspricht dem abgeschätzten Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B bzw. des Ist-Drehzahlverlaufes des Turbinenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zum Zeitpunkt t_end_start der Schließ phase. Dabei kann die Orientierung des Endvektors bei einer vereinfachten Sollwertgenerierung dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zum Zeitpunkt t_start gleichgesetzt werden. Die Orientierung, Lage und Länge des Übergangsvektors cv(t_start) ergibt sich aus der Orientierung, Lage und Länge bzw. der zeitlichen Anteile des Startvektors sv(t_start) und des Endvektors ev(t_start).
Die zeitlichen Anteile des Startvektors und des Endvektors werden über die in 5 bis 7 dargestellten Kennlinien ermittelt, die jeweils miteinander korrespondierende applizierte Drehzahlverläufe nk_an und nk_ab der Antriebsseite bzw. einer Motordrehzahl der Antriebsmaschine 8 des Antriebsstranges 1 und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B bzw. des Turbinenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3A bei bestimmten Fahrerstrategien darstellen. Die in 5 bis 7 gezeigten applizierten Kennlinien stellen zusammen eine Kurvenschar dar, die sich durch unterschiedliche Fahrpedalwerte fpw ergibt. So entsprechen die in 5 dargestellten Kennlinien nk_an und nk_ab jeweils einem Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung, welche sich bei einer sehr sportlichen Fahrweise eines Fahrers und einem Fahrpedalwert fpw von ca. 100 % ergeben bzw. an der Kupplungseinrichtung einstellen.
Mittels der in 5 bis 7 gezeigten applizierten Kennlinien wird der Endpunkt zum definierten Startpunkt ausgehend von dem aktuellen Betriebszustand der Kupplungseinrichtung abgeschätzt. Die Abschätzung des Endpunktes kann abweichend von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter, wie bei spielsweise der Ist-Antriebsdrehzahl, der Ist-Abtriebsdrehzahl, der Temperatur der Kupplungseinrichtung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Antriebsmoment sowie einer Fahrertypbewertung durchgeführt werden.
Die in 6 dargestellten Drehzahlverläufe nk_an und nk_ab der Antriebsseite bzw. der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B sind charakteristisch für ein eher ökonomisches Fahrverhalten eines Fahrers und einen Fahrpedalwert fpw von ca. 30 %.
Die in 7 gezeigten Drehzahlverläufe nk_an, nk_ab der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B stellen sich bei einem sehr defensiven Fahrverhalten ein, was vorliegend einem Fahrpedalwert fpw von ca. 10 % entspricht.
Der Einfluß der Kennlinien aus 5 bis 7 auf die Sollwertgenerierung des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B stellt vorliegend keine kurzfristige Abbildung eines Fahrverhaltens dar, sondern soll die Sollwertgenerierung bzw. die Vorgabe des Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B dahingehend unterstützen, daß ein Fahrverhalten eines Fahrers über einen längeren Zeitraum adaptiv in die Sollwertgenerierung über die entsprechend ausgewählte Kennlinie Eingang findet. Das bedeutet, daß ein angelerntes Fahrverhalten eines Fahrers dazu verwendet wird als Soll-Drehzahlverlauf nk_ab_soll der Abtriebsseite einen zu erwartenden Drehzahlverlauf nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B heranzuziehen. Dieser zu erwartende Drehzahlverlauf nk_ab der Ab triebsdrehzahl entspricht vorliegend einer der Kennlinien aus 5 bis 7.
Auf der Grundlage der Vorgabe des applizierten Verlaufes als Soll-Drehzahlverlauf nk_ab_soll der Abtriebsseite werden die Längen des Startvektors sv(t_start) und des Endvektors ev(t_start) derart ausgewählt, daß über die drei Vektoren ein vektorisierter Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite generiert wird, der zu einem harmonischen und komfortablen Schließen der Kupplungseinrichtung 3B zum tatsächlichen Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung 3B führt.
Um das Ziel eines möglichst harmonischen Angleichens des Drehzahlverlaufes nk_an der Antriebsseite an den Drehzahlverlauf nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zum tatsächlichen Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung 3B zu realisieren, wird die Orientierung des Endvektors ev(t_start), welche zunächst bei der Bestimmung des theoretischen Schließzeitpunktes t_end_start der Kupplungseinrichtung 3B dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist der Abtriebsseite zum Startzeitpunkt t_start entspricht, auf den Wert des Gradienten des Soll-Drehzahlverlaufes nk_ab_soll der Abtriebsseite zum theoretischen Schließzeitpunkt t_end_start gesetzt. Damit ist gewährleistet, daß der Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite und der Drehzahlverlauf nk_ab der Abtriebsseite zum Schließzeitpunkt denselben Gradienten aufweisen, wodurch ein besonders komfortables Schließen der Kupplungseinrichtung 3B erzielt wird.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes weitere Kennlinien der Drehzahlverläufe nk_an und nk_ab der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B für mehr als die genannten Fahrpedalwerte in der Steuereinrichtung 9 zu hinterlegen und so durch eine feinere Stufung eine bessere Abbildung des realen Systems zu erzielen.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, daß weitere applizierte Kennlinien der Drehzahlverläufe der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung auch für andere Betriebsparameter eines Antriebsstranges in der Steuereinrichtung 9 hinterlegt sind, um den Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung in deren Abhängigkeit zu generieren und tatsächliche Betriebszustände des Antriebsstranges 1 optimal abbilden zu können bzw. den Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite während der Schließphase an sich verändernde Betriebssituationen schnell und in geeigneter Art und Weise anpassen zu können.
Zusätzlich kann es bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens nach der Erfindung auch vorgesehen sein, daß anstatt der Kennlinien applizierte mehrdimensionale Kennfelder hinterlegt sind, in welchen mehrere einen Betriebszustand eines Antriebsstranges charakterisierende Parameter hinterlegt sind und deren Einsatz eine exakte Vorgabe eines Soll-Drehzahlverlaufes nk_ab_soll der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ermöglicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens nach der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß der Endpunkt in Abhängigkeit des aktuellen Ist-Zustandes der Kupplungseinrichtung appliziert wird, wobei die dieser Vorgehensweise zugrundeliegende Applikation bedarfsweise über entsprechende Adaptionen über eine längere Betriebsdauer angepaßt werden kann. So wird im Falle der Sollwertgenerierung für eine Antriebsseite der Kupplungseinrichtung der Endpunkt in Abhängigkeit aktueller Betriebsparameter, wie beispielsweise einem Fahrpedalwert, einer Ist-Antriebsdrehzahl, einer Ist-Abtriebsdrehzahl, einer Temperatur der Kupplungseinrichtung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Antriebsmoment oder aber einer sehr sportlichen Fahrweise eines Fahrers definiert.
Da der in 4 dargestellte Polygonzug mit seinen Spitzen bzw. Ecken im Bereich zwischen dem Endpunkt des Startvektors sv(t_start) und dem Startpunkt des Übergangsvektors cv(t_start) sowie zwischen dem Endpunkt des Übergangsvektors cv(t_start) und dem Startpunkt des Endvektors ev(t_start) als Vorgabe für einen Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B eine unter Umständen unkomfortable Sollwertvorgabe darstellt, wird über die in 8 und 9 graphisch dargestellte Anpassungsfunktion ein sogenanntes „Verrunden" bzw. „Glätten" des vektorisierten Soll-Drehzahlverlaufes nk an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B durchgeführt.
Das in 8 und 9 visualisierte „Verrunden" bzw. „Glätten" des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B erfolgt grundsätzlich in der Steuereinrichtung 9 rechnerisch gemäß folgender Funktion:

wobei die Variablen bezeichnen:
nk_an_soll t) Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung
Δnk_sv(t) Differenzdrehzahl des Startvektors
Δnk_cv(t) Differenzdrehzahl des Übergangsvektors
Δnk_ev(t) Differenzdrehzahl des Endvektors
nk_an_start Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung zum Zeitpunkt, zu welchem begonnen wird, den Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung zu generieren
g_sv(t) Gewichtungsfunktion des Startvektors
g_cv(t) Gewichtungsfunktion des Übergangsvektors
g_ev(t) Gewichtungsfunktion des Endvektors
t Zeit,
und wobei sich diese Funktion auf beliebig viele Übergangsvektoren erweitern läßt.
Über die vorstehend formelmäßig beschriebene Funktion zum „Verrunden" bzw. „Glätten" des Soll-Drehzahlverlaufes nk an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B werden in Abhängigkeit der Gewichtungsfunktion g_sv(t) des Startvektors, der Gewichtungsfunktion g_cv(t) des Übergangsvektors und der Gewichtungsfunktion g_ev(t) des Endvektors, deren Einfluß auf den vektorisierten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll in 8 und 9 dargestellt ist und deren funktionaler Zusammenhang vorliegend nicht näher beschrieben ist, mehr oder weniger stark gedämpfte Soll-Drehzahlverläufe der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung generiert, die wiederum in 8 gezeigt sind. Dabei nehmen über die Gewichtungsfunktionen bestimmte Gewichtungsfaktoren Werte von Null bis Eins an.
Somit ist für jeden Vektor des vektorisierten Verlaufes eine Gewichtungsfunktion über der Zeit t definiert. Die Definition der einzelnen Gewichtungsfunktionen ist derart, daß der über die Gewichtungsfunktionen bestimmte Sollwert nk_an_soll (t) zum definierten Startzeitpunkt der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B mit dem Startgradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist beginnt und mit dem vorgegebenen, abgeschätzten Endgradienten endet. Des weiteren werden sogenannten Grenz-Gewichtungsfunktionen gebildet, die exakt zu dem vektorisierten Sollverlauf führen. Für die Glättung, Verrundung bzw. Homogenisierung des vektorisierten Sollverlaufes werden die Grenz-Gewichtungsfunktionen über Gewichtungsfaktoren derart manipuliert, daß die Unstetigkeitsstellen, d. h. der eckige polygonale Verlauf des vektorisierten Sollverlaufes, der sich beim Anwenden der Grenz-Gewichtungsfunktionen einstellt, durch homogene, stetige Übergänge ersetzt werden.
Dabei sind vorliegend unter der Differenzdrehzahl Δnk_sv(t) des Startvektors, der Differenzdrehzahl Δnk_cv(t) des Übergangsvektors und der Differenzdrehzahl Δnk_ev(t) des Endvektors jeweils jene Drehzahländerungen im Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite zu verstehen, die sich durch die Führung der Drehzahl nk_an der Antriebsseite entlang des jeweiligen Vektors einstellen.
In 9 sind jeweils zwei Verläufe für die Gewichtungsfunktion g_sv(t) des Startvektors, die Gewichtungsfunktion g_cv(t) des Übergangsvektors und die Gewichtungsfunktion g_ev(t) des Endvektors dargestellt. Die strichliert ausgeführten Kurven g_sv_1, g_cv_1 und g_ev_1 sind Verläufe von Gewichtungsfunktionen, die den vektorisierten Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite in einen in 8 dargestellten geglätteten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll1 überführen.
Die als durchgezogene Kurven ausgeführten Verläufe der Gewichtungsfunktionen g_sv_2, g_cv_2 und g_ev_2 in 9 ergeben einen in 8 als durchgezogene Kurve dargestellten geglätteten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll2 ausgehend von dem vektorisierten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll.
Die Abweichungen der Verläufe der Gewichtungsfunktion g_sv_1 bzw. g_sv_2 des Startvektors, der Gewichtungsfunktion g_cv_1 bzw. g_cv_2 des Übergangsvektors und der Gewichtungsfunktion g_ev_1 bzw. g_ev_2 des Endvektors von den jeweils als lineare, diagonal verlaufenden und strichpunktiert ausgeführten Verläufen der Gewichtungsfunktionen g_sv, g_cv und g_ev, welche gemäß obiger Formel den vektorisierten Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll in 8 ergeben, werden vorliegend durch Einfügen von Kreisbogen dahingehend abgewandelt, daß sich der jeweils in 8 dargestellte verrundete Verlauf des vektorisierten Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ergibt.
Die Radien der Kreisbogen der Gewichtungsfunktionen des Startvektors, des Übergangsvektors und des Endvektors werden wiederum in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrverhaltens bzw. einer aktuellen Fahrstrategie eines Fahrers generiert, um ein möglichst harmonisches und komfortables Angleichen der Drehzahl nk_an der Antriebsseite an die Drehzahl nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zu erhalten.
In 10 ist die zu 4 beschriebene Vorgehensweise zur Vorgabe eines geglätteten vektorisierten Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung mit einer schrittweisen Korrektur der Solldrehzahl dargestellt. Dazu ist eine Synchronisierungsfunktion zur Nachführung des Solldrehzahlverlaufs nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B unter sich ändernden Randbedingungen vorgesehen.
Hierzu wird die Schließphase, welche sich zwischen dem Startzeitpunkt t_start und dem theoretischen Schließzeitpunkt t_end_start erstreckt, zunächst in mehrere Perioden untergliedert, zu deren Beginn jeweils ein Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B bestimmt wird. Dies wird vorliegend zu den Zeitpunkten t_1 und t_2 durchgeführt. Die Festlegung der Perioden wird in jedem Synchronisationsschritt, hier zu den Zeitpunkten t_1 und t_2, wiederholt.
Des weiteren wird zu den Zeitpunkten t_1 und t_2 in Abhängigkeit des ermittelten Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist der Abtriebsseite jeweils ein neuer vektorisierter Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll ausgehend von dem zu den Zeitpunkten t_1 und t_2 aktuell vorliegenden Soll-Drehzahlen nk_an_t_1 bzw. nk_an t_2 der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B generiert.
Zu Beginn der Schließphase wird an den Ist-Drehzahlverlauf nk_an ist der Antriebsseite sowie an den Ist-Drehzahlverlauf nk ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B jeweils eine Tangente als vorläufiger Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite bzw. als vorläufiger Soll-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite angelegt, welche in der Steuereinrichtung 9 durch ihren Schnittpunkt rechnerisch den theoretischen Schließzeitpunkt t_end_start der Kupplungseinrichtung 3B ergeben und in 10 strichpunktiert dargestellt sind, wobei der berechnete Schließzeitpunkt gegebenenfalls noch korrigiert werden kann.
Liegen zum Startzeitpunkt t_start der Schließphase der Kupplungseinrichtung Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist der Antriebsseite und des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist der Abtriebsseite vor, so daß sich im Gegensatz zu der Darstellung in 10 kein Schnittpunkt zwischen den beiden Tangenten ergibt, ist in der Steuereinrichtung 9 ein oberer zeitlicher Grenzwert abgelegt, welcher als theoretischer Schließzeitpunkt bzw. als Ende der Schließphase vorgegeben wird. Dieser Grenzwert wird auch dann verwendet, wenn sich die beiden Tangenten zwar schneiden, der Schnittpunkt jedoch einen theoretischen Schließzeitpunkt ergibt, der größer als ein applizierter Zeitgrenzwert ist und die Schließphase einen applizierten Zeitraum überschreiten würde.
Nach der Ermittlung des theoretischen Schließzeitpunktes t_end_start der Kupplungseinrichtung 3B wird die in der Beschreibung zu 4 näher erläuterte Vorgehensweise zur Generierung des vektorisierten Soll-Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B mit dem Startvektor sv(t_start), dem Übergangsvektor cv(t_start) und dem Endvektor (t_start) durchgeführt, wobei der vektorisierte Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite über die ebenfalls vorbeschriebenen Gewichtungsfunktionen verrundet bzw. geglättet wird und der geglättete Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_start) als Sollwert vorgabe bzw. Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B vorgegeben wird.
Dieser geglättete Verlauf der Soll-Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ist derjenige Verlauf, der als Führungsgröße für den Regler 12 zum Regeln der Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ausgegeben wird, um die Drehzahl der Antriebsseite harmonisch an die Drehzahl der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung während des Schließvorganges anzunähern.
Um sich eventuell verändernde Betriebssituationen des Antriebsstranges 1 bei der Bestimmung der Sollwertvorgabe des Drehzahlverlaufes nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B berücksichtigen zu können sowie die zu Beginn der Schließphase durchgeführte Schätzung des Soll-Drehzahlverlaufes nk_ab_soll der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B korrigieren zu können, wird zum Zeitpunkt t_1 der Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ermittelt. Daran anschließend wird an den Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B als vorläufiger Soll-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite eine Tangente angelegt, welche die an den Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll alternativ den Ist-Drehzahlverlauf nk_an ist der Antriebsseite ebenfalls im Zeitpunkt t_1 angelegte Tangente schneidet. Dieser Schnittpunkt stellt einen neuen theoretischen Schließzeitpunkt t_end_1 der Kupplungseinrichtung 3B dar und wird dem weiteren Verfahren zugrunde gelegt.
Falls sich die Tangenten nicht schneiden, wird, wie oben beschrieben, der in der Steuereinrichtung 9 abgelegte Grenzwert als neuer theoretischer Schließzeitpunkt vorgegeben.
Mit Kenntnis des neuen theoretischen Schließzeitpunktes t_end_1 wird ein neuer vektorisierter Soll-Drehzahlverlauf zwischen dem Zeitpunkt t_1 und dem Zeitpunkt t_end_1 mit dem Startvektor sv(t_1), dem Übergangsvektor cv(t_1) und dem Endvektor ev(t_1) generiert, der in geglätteter Form dem strichliert dargestellten Soll-Drehzahlverlauf nk an(t_1) der Antriebsseite entspricht. Damit wird der zum Startzeitpunkt t_start ermittelte theoretische Schließzeitpunkt t_end_start und der ebenfalls zum Startzeitpunkt generierte, geglättete Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_start) der Antriebsseite durch den neuen geglätteten Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_1) ersetzt.
Zu einem Zeitpunkt t_2, welcher zeitlich auf den Zeitpunkt t_1 folgt, wird der Ist-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ein weiteres mal ermittelt und über das vorbeschriebene Tangentenverfahren ein neuer theoretischer Schließzeitpunkt t_end_2 bestimmt, welcher vorliegend dem endgültigen bzw. tatsächlichen Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung 3B entspricht.
Dabei wird zunächst der vektorisierte Soll-Drehzahlverlauf zwischen dem Zeitpunkt t 2 und dem Zeitpunkt t_end_2 mit dem Startvektor sv(t_2), dem Übergangsvektor cv(t_2) und dem Endvektor ev(t_2) generiert, aus dem der geglättete Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_2) in der vorbeschriebenen Art und Weise gebildet wird.
Der geglättete Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_2) der Antriebsseite führt als Sollwertvorgabe die Drehzahl nk_an der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung in der gewünschten harmonischen und komfortablen Art und Weise an die Drehzahl nk_ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B heran. Dabei entspricht ein Gradient des Soll-Drehzahlverlaufes nk_an(t_2) der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B dem Gradienten des Drehzahlverlaufes nk ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zum Schließzeitpunkt t_end_2.
Entsprechend der vorstehenden Beschreibung wird zur Berücksichtigung einer aktuellen Fahrstrategie bzw. eines aktuellen Fahrverhaltens eines Fahrers eines Fahrzeugs die Orientierung des Endvektors, die jeweils zunächst dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes der Abtriebsseite zum Zeitpunkt t_start, t_1 oder t_2 entspricht, zu welchem der vektorisierte Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung generiert wird, in Abhängigkeit der in 5 bis 7 dargestellten Kennlinien, welche für verschiedene Fahrsituationen bzw. Fahrstrategien hinterlegt sind, derart adaptiert, daß die Orientierung des Endvektors jeweils dem Gradienten entspricht, den die Kennlinien aus 5 bis 7 zu den ermittelten theoretischen Schließzeitpunkten t_end_start, t_end_1 oder t_end_2 aufweisen.
Dadurch wird eine Vorgabe für den Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B, die die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B in eine falsche Richtung führen würde, vermieden. Das bedeutet, daß dadurch eine Sollwertvorgabe, die eine Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B und der Drehzahl der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung mit zunehmender Schließphase vergrößern würde, sicher vermieden wird.
Eine weitere zu der in 10 graphisch dargestellten möglichen Ausführung einer Anpassung des Sollverlaufs an einen Istzustand eines Systems ist in 11 gezeigt. Dabei wird zum Startzeitpunkt t_start der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B ein vektorisierter Soll-Drehzahlverlauf nk_an_soll der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zwischen dem Zeitpunkt t_start und einem fest vorgegebenen Schließzeitpunkt t_end der Kupplungseinrichtung 3B generiert. Dieser vektorisierte Soll-Drehzahlverlauf wird über das vorbeschriebene Verrundungsverfahren geglättet und ist als durchgezogene Linie unter der Bezeichnung nk an(t_start) in 11 dargestellt.
Die Orientierung des Startvektors sv(t_start) entspricht dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_an_ist der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B zu Beginn der Schließphase und die Orientierung des Endvektors ev(t_start) entspricht dem Gradienten des Ist-Drehzahlverlaufes nk_ab_ist ebenfalls zum Startzeitpunkt t_start der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B. Die Längen des Startvektors sv(t_start) und des Endvektors ev(t_start) werden unter Verwendung einer der in
5 bis 7 dargestellten Kennlinien in Abhängigkeit eines Fahrpedalwertes fpw bestimmt und führen zu der in 11 dargestellten Orientierung sowie dem zeitlichen Anteil des Übergangsvektors cv(t_start).
Der vektorisierte Soll-Drehzahlverlauf sowie der daraus gebildete geglättete Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_start) werden bei der in 11 dargestellten Vorgehensweise während der gesamten Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B nicht mehr neu generiert. Um dennoch das gewünschte Angleichen der Drehzahl nk_an der Antriebs seite an die Drehzahl nk ab der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B auf möglichst harmonische Art und Weise zu erreichen und aktuelle Betriebszustände eines Antriebsstranges berücksichtigen zu können, wird zu einem Zeitpunkt t_1 und zu einem Zeitpunkt t_2 jeweils ein Ist-Drehzahlverlauf nk_ab_ist der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B ermittelt. Daran anschließend wird jeweils zu den Zeitpunkten t_1 und t_2 eine Tangente an den jeweils ermittelten Ist-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite angelegt und eine Abweichung des geglätteten Soll-Drehzahlverlaufes nk_an(t_start) der Antriebsseite von dieser Tangente ermittelt.
Die derart bestimmten Abweichungen sind durch die in 11 dargestellten Strecken 13 und 14 graphisch dargestellt. Die über eine Korrekturfunktion ermittelten Differenzdrehzahlen werden jeweils von dem geglätteten Soll-Drehzahlverlauf nk_an(t_start) der Antriebsseite subtrahiert, so daß sich der zwischen dem Zeitpunkt t_1 und dem Schließzeitpunkt t_end strichliert dargestellte korrigierte Soll-Drehzahlverlauf nk_an_korr der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B einstellt.
Damit ist wie mit der in 10 dargestellten Korrekturfunktion eine Reaktion auf neue Randbedingungen, die zumeist auch einen veränderten Anschlußpunkt der Soll-Drehzahl der Antriebsseite an die Ist-Drehzahl der Abtriebsseite ergibt, möglich. Natürlich ließe sich diese Art der Korrektur durch die vorbeschriebene Synchronisierungsfunktion erweitern.
Bei der zu 10 beschriebenen Synchronisierungsfunktion wird abweichend von der zu 11 beschriebenen Korrekturfunktion die Übergangsfunktion bzw. die Sollwertgenerierung des Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung während der Schließphase der Kupplungseinrichtung jeweils ausgehend von einem bestimmten Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite mehrfach neu generiert, wodurch veränderte Randbedingungen eines Antriebsstranges berücksichtigt werden können.
Die Überprüfung der Randbedingungen bzw. die Korrektur der Sollwertgenerierung der Drehzahl der Antriebsseite erfolgt vorliegend über die Synchronisierungsfunktion sowie über die Korrekturfunktion zeitgesteuert. D. h., daß der Ist-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung zu applizierten Zeitpunkten bestimmt wird. Anschließend wird in Abhängigkeit des jeweils während der Schließphase der Kupplungseinrichtung 3B ermittelten Ist-Drehzahlverlaufs der Abtriebsseite der Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite entsprechend angepaßt.
Darüber hinaus kann es bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens nach der Erfindung vorgesehen sein, daß die Überprüfung der Randbedingungen in Abhängigkeit bestimmter Ereignisse durchgeführt wird. Derartige Ereignisse können beispielsweise durch ein merkliches Verändern des Fahrverhaltens des Fahrers erzeugt werden. So kann beispielsweise eine zuvor sehr ökonomische Fahrweise und ein plötzlicher Kick-down oder eine plötzliche Vollbremsung mit anschließendem starken Beschleunigen zum Starten einer der beiden alternativen Korrekturfunktionen führen.
Die vorbeschriebenen Abweichungen des Sollverlaufes von dem Ist-Zustand eines Systems ergeben sich unter anderem aus sich während des Betriebs verändernden Betriebspa rameter oder auch aus einer zu ungenauen Abschätzung des Endpunktes, die durch die vorbeschriebene Synchronisierungsfunktion oder die Korrekturfunktion auf einfache Art und Weise ausgeglichen werden können.
Dabei kann bei der zu 11 beschriebenen Korrekturfunktion anstatt einer linearen Korrekturfunktion auch jeder andere geeignete funktionale Zusammenhang herangezogen werden, um den Sollverlauf in der gewünschten Art und Weise unter Berücksichtigung des Ist-Zustands eines Systems im definierten Endpunkt einzustellen.
Das Verfahren nach der Erfindung weist gegenüber aus der Praxis bekannten Lösungen den Vorteil auf, daß über eine parametrierbare und adaptierbare Sollwertvorgabe eines Soll-Drehzahlverlaufes einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung eines Antriebsstranges mit einem Getriebe beliebige Randbedingungen berücksichtigbar sind. Des weiteren ist während einer Schließphase einer Kupplungseinrichtung eine Synchronisation der Sollwertgenerierung der Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung als eine Reaktion auf veränderte Randbedingungen durchführbar, wobei eine Stetigkeit sowie eine Homogenität des Soll-Drehzahlverlaufes der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung im wesentlichen erhalten bleibt.
Des weiteren wird im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Vorgehensweisen, bei welchen eine Soll-Differenzdrehzahl als Vorgabe für eine Drehzahlführung der Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung verwendet wird, bei dem Verfahren nach der Erfindung die Soll-Drehzahl der Antriebsseite direkt gebildet. Da die Soll-Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung bei der Anwendung auf den in 1 dargestellten Antriebsstrang einer Soll-Motordrehzahl der Antriebsmaschine 8 eines Fahrzeuges entspricht und die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplungseinrichtung 3B gleich einem Turbinendrehzahlsignal eines Turbinenrades eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers ist, wirken sich Schwingungen im Turbinendrehzahlsignal daher nicht auf die Soll-Motordrehzahl aus, was zu einem komfortablen Fahrverhalten führt.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die vorbeschriebene erfindungsgemäße Sollwertgenerierung der Soll-Drehzahl einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung bzw. einer Soll-Motordrehzahl als eine Soll-Differenzdrehzahl zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungseinrichtung bzw. zwischen der Motordrehzahl und der Turbinendrehzahl abzubilden und als Führungsgröße für die Regelung der Kupplungseinrichtung zu verwenden.
Die vorliegende Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Regelung einer Wandlerüberbrückungskupplung beschränkt. Vielmehr ist das Verfahren zum Regeln jeder beliebigen Kupplungseinrichtung eines Antriebsstranges geeignet. Dabei liegt es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, eine reibschlüssige Anfahrkupplung eines Antriebsstranges als auch reibschlüssige Schaltkupplungen eines Getriebes bzw. eines Automatgetriebes in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles während einer Schließphase mit dem Verfahren nach der Erfindung zu Regeln.
Die in der Zeichnung dargestellten Drehzahlverläufe der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplungsein richtung weisen lediglich Beispielcharakter auf und sind zum besseren Verständnis des Gegenstandes nach der Erfindung alle in der gleichen quantitativen Anordnung zueinander dargestellt. Das Verfahren nach der Erfindung ist abweichend von der Offenbarung der Zeichnung dazu geeignet, verschiedenste Drehzahlverläufe einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite in harmonischer Art und Weise aneinander anzugleichen. Dabei besteht unter anderem auch die Möglichkeit, eine Drehzahl einer Antriebsseite einer Kupplungseinrichtung, die zu Beginn einer Schließphase der Kupplungseinrichtung größer als eine Drehzahl der Abtriebsseite ist, an die Drehzahl der Abtriebsseite anzugleichen.

1: Antriebsstrang
2: Anfahrelement
3A: hydrodynamischer Drehmomentwandler
3B: Wandlerüberbrückungskupplung, Kupplungsein
: richtung
4: reibschlüssige Kupplung
5: Variator
6: Differentialgetriebe
7: Abtrieb des Fahrzeugs
8: Antriebsmaschine
9: Steuereinrichtung
10: Funktionsblock
11: Schaltbefehl
12: Regler
13, 14: lineare Korrekturfunktion
fpw: Fahrpedalwert
nk_an: Drehzahl, Drehzahlverlauf der Antriebsseite
: der Kupplungseinrichtung
nk_ab: Drehzahl, Drehzahlverlauf der Abtriebsseite
: der Kupplungseinrichtung
nk_an(t_start),
nk_an(t_1),
nk_an(t_2): geglätteter Soll-Drehzahlverlauf der Antriebs
: seite der Kupplungseinrichtung
nk_an_ist: Ist-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der
: Kupplungseinrichtung
nk_ab_ist: Ist-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite der
: Kupplungseinrichtung
nk_an_korr: korrigierter Soll-Drehzahlverlauf der An
: triebsseite der Kupplungseinrichtung
nk_an_soll: Soll-Drehzahlverlauf der Antriebsseite der
: Kupplungseinrichtung
nk_ab_soll: Soll-Drehzahlverlauf der Abtriebsseite der
: Kupplungseinrichtung
nk_an_start: Drehzahl der Antriebsseite zu Beginn der
nk_ab_start: Drehzahl der Abtriebsseite zu Beginn der
: Schließphase
nk_an_LL: Leerlaufdrehzahl der Antriebsseite
t: Zeit
t_1, t_2: Zeitpunkt
t_start: Startzeitpunkt der Schließphase
t_end: Endzeitpunkt der Schließphase, theoretischer
t_end_start: Schließzeitpunkt der Kupplungseinrichtung
t_end_1
t_end_2
v_fzg: Fahrzeuggeschwindigkeit
sv: Startvektor
cv: Übergangsvektor
ev: Endvektor

Claims

Verfahren zum Steuern und Regeln eines Sollverlaufs (nk_an_soll) eines zeitlich veränderlichen Signals (nk_an) eines Systems, insbesondere eines Signals einer Getriebesteuerung, zwischen einem definierten Startpunkt und einem definierten Endpunkt, wobei der Sollverlauf (nk_an_soll) über eine parametrierbare Übergangsfunktion als ein vektorisierter Verlauf generiert wird, der in Abhängigkeit eines aktuellen Zustandes des Systems und einer Relation zwischen dem definierten Startpunkt und dem definierten Endpunkt gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relation zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt im wesentlichen durch Gradienten des Sollverlaufs (nk_an_soll) im definierten Startpunkt und im definierten Endpunkt, der Lage des Startpunktes und des Endpunktes sowie eines Referenzgradienten charakterisiert ist, wobei der Referenzgradient im wesentlichen der Steigung der Strecke zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vektorisierte Verlauf des Sollverlaufs (nk_an_soll) aus wenigstens drei Vektoren (sv(t_start, cv(t_start), ev(t_start)) besteht, die zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt einen Polygonzug ausbilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vektorisierte Verlauf des Sollverlaufs (nk_an_soll) aus einem Startvektor (sv(t_start), wenigstens einem Übergangsvektor (cv(t_start)) und einem Endvektor (ev(t_start)) gebildet wird, wobei ein Startpunkt des Startvektors (sv(t_start)) dem definierten Startzeitpunkt (t_start) entspricht und der Endpunkt des Endvektors (ev(t_start)) mit dem definierten Endzeitpunkt zusammenfällt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Orientierung des Startvektors (sv(t_start)) wenigstens annähernd einem Gradienten eines Ist-Verlaufes (nk_an_ist) des Signals zum definierten Startzeitpunkt (t_start) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Orientierung des Endvektors (ev(t_start)) wenigstens annähernd einem vorgegebenen Gradienten des Sollverlaufes (nk_an_soll) im Endzeitpunkt (t_end_start) entspricht, wobei der Gradient in Abhängigkeit eines Istzustandes des Systems vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Endvektors (ev(t_start) in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems adaptierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Startvektors (sv(t_start)) in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems adaptierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsvektor (cv(t_start)) eine Verbindung zwischen dem Startvektor (sv(t_start)) und dem Endvektor (ev(t_start)) ist, wobei ein Startpunkt des Übergangsvektors (cv(t_start)) dem Endpunkt des Startvektors (sv(t_start)) entspricht und ein Endpunkt des Übergangsvektors (cv(t_start)) dem Startpunkt des Endvektors (ev(t_start)) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitanteil des Startvektors (sv(t_start)), ein Zeitanteil des Endvektors (ev(t_start)) und ein Zeitanteil des Übergangsvektors (cv(t_start)) an dem vektorisierten Verlauf des Sollverlaufs (nk_an_soll) jeweils in Abhängigkeit eines aktuellen Zustandes des Systems bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Zeitanteile des Startvektors (sv(t_start)), des Endvektors (ev(t_start)) und des Übergangsvektors (cv(t_start)) anhand von empirisch ermittelten Kennlinien (nk_an, nk_ab) oder Kennfeldern erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte Startpunkt in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems zum Start der Übergangsfunktion definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte Endpunkt in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems ap pliziert wird, wobei die Applikation vorzugsweise adaptierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Endpunkt in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Unstetigkeitsstellen des vektorisierten Verlaufs des Sollverlaufs (nk_an_soll) über Gewichtungsfunktionen (g_sv_1, g_cv_1, g_ev_1; g_sv_2, g_cv_2, g_ev_2) geglättet werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfunktionen (g_sv_1, g_cv_1, g_ev_1; g_sv_2, g_cv_2, g_ev_2) in Abhängigkeit aktueller Betriebsgrößen des Systems adaptiert werden, wobei die Betriebsgrößen Parameter darstellen, die den Istzustand des Systems beeinflussen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß über die Gewichtungsfunktionen (g_sv_1, g_cv_1, g_ev_1; g_sv_2, g_cv_2, g_ev_2) bestimmte Gewichtungsfaktoren in einem Wertebereich von Null bis Eins liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Synchronisierungsfunktion zum Anpassen des Sollverlaufes (nk_an_(t_start), nk_an_(t_1)) an einen Istzustand des Systems durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Endzeitpunkt (t_end_start, t_end_1, t_end_2) als auch der Endpunkt an sich während der Durchführung der Übergangsfunktion über die Synchronisierungsfunktion mehrfach ermittelt wird, wobei die Bestimmung des Sollverlaufes (nk_an_soll; nk_an(t_start), nk_an(t_1), nk_an(t_2)) des Signals jeweils in Abhängigkeit des Istzustandes des Systems zu dem Zeitpunkt (t_start, t_1, t_2) erfolgt, zu dem der Endzeitpunkt (t_end_start, t_end_1, t_end_1) und der Endpunkt an sich bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsfunktion ereignis- und/oder zeitgesteuert durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Startzeitpunkt (t_Start) ermittelter Sollverlauf (nk_an(t_start)) des Signals über eine Korrekturfunktion an einen Istzustand des Systems angepaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfunktion ereignis- und/oder zeitgesteuert durchgeführt wird.