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Dokumentenidentifikation DE19928516A1 28.12.2000
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Luh, Joachim, Dr., 74321 Bietigheim-Bissingen, DE
DE-Anmeldedatum 22.06.1999
DE-Aktenzeichen 19928516
Offenlegungstag 28.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2000
IPC-Hauptklasse B60K 26/00
IPC-Nebenklasse B60K 41/12   G05D 17/00   
Zusammenfassung Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem das Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs abhängig von der Istdrehzahl und einer vorgegebenen Solldrehzahl beeinflußt wird. Die Solldrehzahl wird dabei auf der Basis wenigstens eines Motordrehzahlgradienten abgeleitet, der durch die Übersetzungsverstellung des Getriebes und/oder durch die Fahrervorgabe hervorgerufen wird.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs.

Aus der DE-A 195 23 898 ist ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung bekannt. Dort wird zur Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs das Drehmoment der Antriebseinheit, beispielsweise deren Zündwinkel, nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen der Drehzahl der Antriebseinheit und einer anhand der Drehmomentenzustände im Antriebsstrang des Fahrzeugs gewonnenen Modell- oder Solldrehzahl beeinflußt. Letztere wird aus einem den Fahrerwunsch repräsentierenden Moment durch Integrieren gebildet. Durch Vergleich der Modell- oder Solldrehzahl mit der Drehzahl der Antriebseinheit werden Schwingungen des Fahrzeugantriebs erkannt und isoliert, um dann durch phasenrichtige Momenteneingriffe gedämpft zu werden. Der Einsatz dieser sogenannten Antiruckel-Funktion führt zu unerwarteten Fahrzeugreaktionen, wenn beim Gasgeben ein Getriebe zurückgeschaltet wird. Die damit verbundene Erhöhung der Motordrehzahl wird als Triebstrangschwingung interpretiert und führt zur Rücknahme des Motordrehmoments. Das wird vom Fahrer als unangenehm empfunden. Diese Problematik tritt vor allem bei stufenlosen Getrieben (CVT-Getrieben) oder bei Getrieben mit einer stufenloser Verstellcharakteristik auf, kann aber auch bei anderen Getriebetypen von Bedeutung sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die eine Antiruckel-Funktion auch bei Rückschaltvorgängen eines Getriebes optimieren.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die nachfolgend beschriebene Bildung der Soll- bzw. Modelldrehzahl wird wirksam vermieden, daß es infolge der Antiruckel-Funktion bei Gasgeben unter Rückschalten eines Getriebes zur Rücknahme des Motordrehmomentes kommt. Das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs wird verbessert.

Besonders vorteilhaft ist, daß eine Beeinträchtigung der Antiruckel-Funktion nicht stattfindet, so daß sie dort ihre gewohnt vorteilhafte Wirkung zeigt und Triebstrangschwingungen wirksam unterdrückt.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Soll- bzw. Modelldrehzahl auf der Basis von Betriebsgrößen gebildet wird, welche ohnehin zur Verfügung stehen. Damit ergibt sich eine Reduzierung des Aufwandes bei verbesserter Funktion.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise in Verbindung mit stufenlosen Automatikgetrieben (CVT-Getrieben). In diesem Anwendungsfall wird eine besonders vorteilhafte Wirkung erzielt und das Fahrverhalten des Fahrzeugs bei Gasgeben erheblich verbessert.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei die Steuerung einer Antriebseinheit, welche mit einem stufenlosen Automatikgetriebe ausgestattet ist. Dies stellt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar, die jedoch auch in Verbindung mit anderen Getriebetypen anwendbar ist. In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches ein Programm repräsentiert, daß im Mikrocomputer der Getriebe- und/oder Motorsteuereinheit abläuft und welches den eingesetzten Antiruckel-Regler darstellt. In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm skizziert, welches die Bildung der Soll- bzw. Modelldrehzahl zeigt, die dem Antiruckel-Regler zugeführt wird.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches die Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs, welche mit einem stufenlosen Automatikgetriebe (CVT-Getriebe) ausgestattet ist, zeigt. Es ist ein Verbrennungsmotor 1 mit einer elektronischen Motorsteuereinheit 2 dargestellt. Das stufenlose Getriebe 3 besitzt eine elektronische Getriebesteuereinheit 4. Die Motorsteuereinheit und die Getriebesteuereinheit werden dabei in einem Ausführungsbeispiel in einem kombinierten Steuergerät untergebracht. Das stufenlose Getriebe 3 umfaßt einen Drehmomentenwandler 5, mit Wandlerüberbrückungskupplung 6 und Kupplungen 7a, 7b für Vorwärts- und Rückwärtsfahrtumschaltung mit Planetensatz 8, die zwischen dem Motor 1 und dem Variator 9 angeordnet sind. Der Variator 9 besteht aus einem antriebsseitigen (primären) Kegelscheibensatz 10 und einem abtriebsseitigen (sekundären) Kegelscheibensatz 11, wobei mit Hilfe einer Kette oder eines Schubgliederbandes 12 die Kraft von dem Antriebs- auf den Abtriebsscheibensatz übertragen wird. Jeder Kegelscheibensatz besteht aus einer axial feststehenden und einer axial beweglichen Scheibe. Durch gleichzeitige Variation der axial beweglichen Scheiben auf dem Antriebs- und dem Abtriebsscheibensatz ändert sich die Übersetzung des Variators 9 von einer hohen Anfahrübersetzung (low) bis zu einer niedrigen Übersetzung (overdrive). Der Abtriebsscheibensatz 11 ist über ein Ausgleichsgetriebe 13 mit den Antriebswellen 16 der Räder verbunden. Die elektronische Getriebesteuereinheit 4 hat wenigstens die Aufgabe, die Übersetzung des Getriebes einzustellen und zu erfassen. Dazu können beispielsweise an der Antriebsscheibe 10 und der Abtriebsscheibe 11 Drehzahlsensoren 14 und 15 vorhanden sein. Üblicherweise stellt die elektronische Getriebesteuerung 4 die Übersetzung des Getriebes 3 ein, steuert die Kupplungen 7a, 7b und die Wandlerüberbrückungskupplung 6 an. Neben diesem beispielhaft vorgestellten stufenlosen Umschlingungsgetriebe können auch andere stufenlos in ihrer Übersetzung verstellbare Getriebe, z. B. Reibradgetriebe, Torroid-Getriebe, etc. eingesetzt werden.

Die elektronische Motorsteuerung 2 ist mit Sensoren 20 zur Erfassung des Fahrerwunsches verbunden. Ein derartiger Sensor ist im einfachsten Fall ein Fahrpedalstellungssensor. Ferner sind Sensoren 21 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Sensoren 22 zur Ermittlung der Motordrehzahl vorgesehen. Die Motorsteuerung 2 wirkt auf wenigstens ein Stellglied 23 zur Einstellung des Motormomentes nach Maßgabe des auf der Basis des Fahrerwunsch vorgegebenen Sollmoments. Dabei ist es im Zusammenhang mit der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise unerheblich, wie dieses wenigstens eine Stellglied angesteuert wird, mit deren Hilfe das Motorsollmoment in ein Motormoment umgesetzt wird.

Neben dem Einsatz von Verbrennungsmotoren wird die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise auch in Verbindung mit anderen Antriebskonzepten, z. B. Elektromotoren, eingesetzt.

In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches ein einen Antiruckel-Regler realisierendes Programm skizziert. Dieses Programm läuft in einem Mikrocomputer ab, welcher Teil der Motorsteuereinheit 2 oder der Getriebesteuereinheit 4 ist. Der Mikrocomputer erfaßt aus den ggf. aufbereiteten Sensorsignalen bzw. aus den Sensorsignalen abgeleitet das Fahrerwunschmoment 100, die Motordrehzahl 102, die Getriebeübersetzung 111 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 101. Dabei wird das Fahrerwunschmoment auf der Basis des Signals des Sensors 20, welcher die Stellung des Fahrpedal repräsentiert, unter Berücksichtigung wenigstens der Motordrehzahl gebildet. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird in einem Ausführungsbeispiel mittels eines Sensors gemessen, in einem anderen Ausführungsbeispiel auf der Basis wenigstens eines ausgewählten Radgeschwindigkeitssignals abgeschätzt. Die Getriebeübersetzung wird wie nachfolgend beschrieben, ermittelt. Die genannten Signale werden einem Beobachter 200 zugeführt, dessen Aufbau und Funktionsweise anhand des Ablaufdiagramms der Fig. 3 skizziert ist. Ausgang des Beobachters 200 ist die Soll- bzw. Modelldrehzahl 110. Diese wird einem Schwingungserkenner 201 zusammen mit der erfaßten Motordrehzahl 102 zugeführt. Dieser bildet entsprechend der Vorgehensweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik die Abweichung zwischen den beiden Drehzahlgrößen und isoliert die mögliche Drehzahlschwingung. Die auf diese Weise isolierte Drehzahlschwingung 104 wird dann im Regler 202 in einen Drehmomentenänderungswert 105 umgerechnet, wie es ebenfalls im eingangs genannten Stand der Technik dargestellt ist. Dieser Drehmomentenänderungswert wird dann dem Fahrerwunschmoment 100 aufgeschaltet (vgl. Sollmomentenbilder 204), welches von dem Änderungswert derart beeinflußt wird, daß die Umsetzung des so gebildeten Sollmoments zu einer Reduzierung der Triebstrangschwingung führt. Das auf diese Weise ermittelte Sollmoment 103 wird dann im Block 203 in die wenigstens eine Stellgröße umgesetzt, welche derart bemessen sind, daß das Sollmoment durch Betätigen des wenigstens einen Stellglieds 23 im wesentlichen eingestellt wird.

Wesentlich zur Verbesserung der Antiruckel-Funktion ist die Bildung der Soll- bzw. Modelldrehzahl im Beobachter 200. In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispieles dieses Beobachters dargestellt. Wird der Antiruckel-Regler in der Motorsteuerungseinheit realisiert und ist die Getriebesteuerung in einer anderen Steuereinheit untergebracht, so wird von der Getriebesteuereinheit 4 die Istübersetzung 111 des Getriebes und/oder die Sollübersetzung des Getriebes an die Motorsteuereinheit 2 übermittelt. In der Getriebesteuereinheit bzw. als Alternative in der Motorsteuereinheit wird die Istübersetzung 111 aus den Signalen der Drehzahlsensoren 14, 15 wie folgt ermittelt:



JI = K.NPM/NSE



JI: Istübersetzung

NPM: Getriebeabtriebsdrehzahl

NSE: Motordrehzahl

K: Faktor, der weitere Getriebestufen berücksichtigt

Der Faktor K ist insbesondere bei Vorhandensein mehrerer Kupplungen im Getriebe auch abhängig von der jeweils zugeschalteten Kupplung.

Der Beobachter 200 enthält einen Motordrehzahlgradientenbilder 207, welche den Motordrehzahlgradienten 211 berechnet, der durch eine Übersetzungsverstellung des Getriebes hervorgerufen wird. Diesem werden die z. B. wie oben bestimmte Getriebeübersetzung 111 und die Fahrzeuggeschwindigkeit 101 zugeführt. Auf der Basis dieser Größen wird der Motordrehzahlgradient berechnet, indem von einer konstanten Fahrgeschwindigkeit vor und nach der Übersetzungsverstellung ausgegangen wird und die zeitliche Änderung der Motordrehzahl auf der Basis der zeitlichen Änderung der Übersetzung des Getriebes bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit und damit Abtriebsdrehzahl abgeschätzt wird. Der Motordrehzahlgradient 211 repräsentiert also den Gradienten der Motordrehzahl, der durch die Verstellung des Getriebes entsteht. Im Motordrehzahlgradientenbilder 205 wird z. B. auf der Basis des Fahrerwunschmomentes 100 und der Motordrehzahl 102 ein weiterer Motordrehzahlgradient 212 berechnet, welcher den Motordrehzahlgradienten repräsentiert, der aus dem Wunsch des Fahrers nach Beschleunigung des Fahrzeugs entsteht. Dabei wird in anderen Ausführungen anstelle des Fahrerwunschmoments 100 eine andere, das Fahrerwunschmoment repräsentierende Größe herangezogen, wie z. B. das im Stand der Technik verwendete Beschleunigungsmoment, das Istdrehmoment, die Fahrpedalstellung, etc. Zur Bestimmung des Motordrehzahlgradienten 212 wird davon ausgegangen, daß das Fahrerwunschmoment unter den aktuellen Bedingungen ohne Berücksichtigung der Verstellung der Getriebeübersetzung einer bestimmten Beschleunigung des Fahrzeugs entspricht (bei Erfassung des Beschleunigungsmoments bereits berücksichtigt) Aus der zu erwartenden Geschwindigkeitszunahme bei unveränderter Übersetzung wird dann auf eine Drehzahländerung geschlossen.

Die beiden Motordrehzahlgradienten werden verknüpft, vorzugsweise addiert (Verknüpfungsstelle 208), und das Resultat (Summe) im Integrator 206 integriert. Ergebnis ist die Soll- bzw. Modelldrehzahl 110 für den Antiruckel-Regler.

Die zur Berechnung der Motordrehzahlgradienten notwendigen Parameter in der Berechnungsblöcken 205, 206 und 207 werden aus Kennlinien als Funktion der Getriebeübersetzung 111 ausgelesen.

Die dargestellte Vorgehensweise wird auch bei Getrieben eingesetzt, die eine stufenlose Verstellcharakteristik aufweisen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, wobei das Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung von Schwingungen im Antriebs- Strang im Fahrzeug beeinflußt wird, wobei die Beeinflussung des Drehmoments aus einem Vergleich der Drehzahl der Antriebseinheit mit einer vorgegebenen Solldrehzahl abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Solldrehzahl abhängig von den durch die Fahrervorgabe und/oder die Übersetzungsverstellung des Getriebes hervorgerufenen Motordrehzahlgradienten bestimmt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Getriebe mit stufenloser Verstellcharakteristik, insbesondere ein CVT-Getriebe ist.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Übersetzungsverstellung des Getriebes hervorgerufene Motordrehzahlgradient auf der Basis der Getriebeübersetzung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Fahrerwunsch entsprechende Motordrehzahlgradient aus Fahrervorgabe und Motordrehzahl ermittelt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Gradienten verknüpft und das Verknüpfungsergebnis zur Sollmotordrehzahl integriert werden.
  6. 6. Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, mit einer Steuereinheit, die ein Drehmoment der Antriebseinheit im Sinne einer Verringerung von Schwingungen im Antriebsstrang des Fahrzeugs beeinflußt, die eine Reglereinheit umfaßt, welche das Drehmoment auf der Basis der Istdrehzahl und einer Solldrehzahl im Sinne einer Verringerung von Schwingungen beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereinheit einen Beobachter umfaßt, welcher den durch eine Übersetzungsverstellung des Getriebes hervorgerufene Motordrehzahlgradienten und/oder den durch die Fahrervorgabe hervorgerufene Motordrehzahlgradienten ermittelt und daraus die Sollmotordrehzahl ableitet.






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