WO2014166490A2 - Verfahren zur verminderung von rupfschwingungen einer reibungskupplung in einem antriebsstrang eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for reducing juddering vibrations of an automatically controlled by a clutch actuator based on a clutch torque to be transmitted clutch desired torque arranged in a drive train of a motor vehicle between an internal combustion engine and a transmission friction clutch with an occasionally occurring Rupfschwingungenem Kupplungsistmoment.
  • Automated friction clutches in a powertrain of a motor vehicle between an internal combustion engine and a transmission have long been known.
  • a clutch actuator controlled by a controller displaces an actuator, such as a clutch lever, a plate spring, a lever spring, or the like along an actuation path.
  • the actuation path is assigned, for example, to external conditions such as clutch temperature, the frictional properties of the clutch linings, operating time and the like, and can be calibrated, for example, by means of a touch point on the actuating travel.
  • a clutch desired torque or connected to this size is determined by a control unit, a clutch desired torque or connected to this size and output as a control variable for setting a clutch desired torque corresponding actuating travel of the clutch actuator.
  • this size can be an electrical variable such as voltage, current or pulse width of a supply voltage or a pressure, a volume flow or the like in a hydraulically or pneumatically operated clutch actuator with electric drive of the clutch actuator.
  • the setting of the actuation path can be monitored or regulated by means of relative and / or absolute displacement sensors.
  • an amplified and phase-shifted signal of the same frequency is generated and modulated as a control signal to the clutch desired torque to extinguish vibrations of the transmission input signal.
  • this compensation can lead to a behavior that is difficult to control.
  • a phase jump takes place in the transmission input signal, a frequency determination is difficult, as well as with strongly changing amplitude or frequency, since amplitude, phase and frequency modulation are related to each other.
  • the object of the present invention is to reduce a method for reducing drive train vibrations, in particular geometrically excited picking vibrations.
  • the proposed method is a software strategy to reduce forced chatter vibrations of known frequency at a mechatronically driven friction clutch.
  • these are powertrain vibrations that are induced by geometric errors in the clutch system and are excited, for example, by a speed of the internal combustion engine, a transmission input or slip speed.
  • a method is shown, as can be seen from the analysis of an input signal which shows the comfort-relevant juddering vibration, for example transmission input speed or vehicle acceleration signal and other signals representing the frequency. correspond to frequencies of the expected suggestions, for example, slip speed calculates a necessary drive correction in the clutch actuator.
  • the proposed method is suitable for further vibration-prone processes, so that instead of clutch-specific variables such as clutch desired torque, Kupplungsistmoment, Kupplungsstörmoment, Kupplungskorrekturmoment, juddering vibration and the like, the general variables, such as target torque, actual torque, disturbance torque, correction torque, vibration and deig leichen can be set, the apply to the corresponding processes in a corresponding way. Furthermore, in an application in a clutch control station further geometric excitations, for example motor-side imbalances and overcharges, can be compensated.
  • the clutch is unable to compensate for such dynamic compensations
  • the correction torque in a hybrid vehicle with an electric machine that can be engaged by the internal combustion engine could alternatively or additionally be provided by the latter, provided that the friction clutch is arranged to support the friction clutch side , Furthermore, vibrations that do not depend solely on a Rupfanregung be compensated for adhering friction clutch of the electric machine.
  • the proposed method provides for a reduction of Rupfschwingungen an automatically operated friction clutch in a drive train of a motor vehicle, wherein the friction clutch between a drive unit, such as internal combustion engine, internal combustion engine and a transmission is arranged with a driven by the internal combustion engine with a closed friction clutch transmission input shaft.
  • a drive unit such as internal combustion engine, internal combustion engine and a transmission
  • a transfer function being used between the nominal clutch torque and the input signal.
  • the input signal is a transmission input speed signal or a vehicle acceleration signal, wherein the input signal is characterized by oscillation frequency, amplitude and phase.
  • the guide frequency is the rotational speed of the drive unit, such as the internal combustion engine.
  • the amplitude and phase determined from the Fourier analysis are returned by means of the inverse of the transfer function and sign reversal and / or a correction of amplitude and phase for correcting the desired clutch torque
  • the guide frequency is used and wherein the sum of clutch desired torque and Kupplungssollmomentenoffset is used to reduce Rupfschwingungen instead of the desired clutch torque.
  • the correction takes place by means of an integral controller. In this way, an unwanted juddering vibration, in particular geometric judder can be compensated.
  • the proposed method relates to a reduction of juddering vibrations, in particular by geometrical deviation of the friction clutch forced geometric juddering vibrations of a friction clutch.
  • This is automatically controlled by a clutch actuator based on a clutch desired torque assigned to a clutch torque to be transmitted.
  • the friction clutch is preferably arranged in a drive train of a motor vehicle between an internal combustion engine and a transmission. Due to the geometrically caused picking vibrations, occasional oscillating clutch initial torques can occur at the friction clutch.
  • an absolute amplitude and a phase of the input signal are determined from a representative of the oscillatory clutch torque input signal based on a derived in a torque curve between the engine and friction clutch, vibration-selective command variable.
  • a phase-selective coupling fault torque is determined by means of a transfer function mapping the input signal to a vibration-selective clutch torque, from which a phase-correct clutch correction torque is determined and the clutch target torque is corrected therewith.
  • the input signal can be formed from a transmission input signal, for example a rotational characteristic such as speed of a transmission input shaft and / or a vehicle acceleration signal, or can be determined from this.
  • the reference variable may be a rotational characteristic, for example the rotational speed of the internal combustion engine.
  • phase-selective amplitude can be determined from the reference variable.
  • This phase-selective amplitude can serve as a reference for determining a phase-selective amplitude of the input signal.
  • One or both phase-selective amplitudes of the reference variable or the input signal can be determined by means of a Fourier analysis of the input signal.
  • a determination of a clutch correction torque for the phase-selective compensation of the determined clutch disturbance torque can be achieved by means of an inversion of the clutch disturbance torque. be made.
  • the correction of the desired clutch torque can take place in different ways, for example regulated by means of a regulator and / or precontrolled by means of a pilot control.
  • the correction can be permanent or temporal, for example, depending on a threshold for a limited period.
  • the desired clutch torque can be corrected for example by means of a P-controller with the clutch correction torque.
  • an amplitude of the clutch correction torque can be corrected continuously by means of an I-controller.
  • a correction of a clutch torque with oscillation may be provided within predetermined amplitudes and / or phase shifts of the input signal, the coupling fault torque, the clutch correction torque and / or the reference variable. Furthermore, a correction of the desired clutch torque can be delayed in time in the sense of a hysteresis.
  • the phase-selective Kupplungsstörmoment be provided by means of one of the electric machine contributed, the clutch correction torque corresponding torque.
  • the method is particularly suitable when geometrical errors in the clutch system with the friction clutch lead to clutch disturbances, which are stable with respect to their amplitude for a long time, that is, for example, within a characteristic readjustment time of the clutch actuator and preferably have a stable phase relationship to the reference variable.
  • variable frequency or a variable frequency window it is preferred to specify a variable frequency or a variable frequency window, occur in the caused by geometric judder coupling fault, leading to a modulation of an input signal at this frequency.
  • Vibration component of the input signal with respect to this frequency Vibration component of the input signal with respect to this frequency.
  • Amplitude and phase of the input signal are transferred to the coupling torque by means of the transfer function.
  • their inverse is formed from the coupling disturbance torque and supplied to the clutch desired torque as a clutch compensation torque.
  • a correction of the desired clutch torque can be achieved by means of a defined proportion of the
  • Share for example, 50% can be fixed, regulated or depending on other parameters be specified.
  • a feedback of the clutch correction torque to the clutch desired torque can be done by means of an I-controller.
  • the proposed method can be used in addition to already implemented vibration measures of the clutch control, wherein determined in different methods modulation moments can be superimposed.
  • the proposed method is preferably implemented in a control unit for controlling the friction clutch.
  • the proposed method represents a robust method for reducing juddering vibrations.
  • the proposed method uses this approximately known dependence to obtain a stabilized control signal by converting the observed input signal oscillation, characterized by oscillation frequency, amplitude and phase, into time-dependent oscillating clutch compensation moments, which are much more stable in phase and at constant geometric error Amplitude are. This makes it possible to realize a correction which reduces the oscillation via a corresponding antiphase desired-torque modulation.
  • I-controller By returning to a stable signal and slow controller concepts, such as I-controller are applicable, which ideally compensate for the vibration as far as the drive hardware allows.
  • the invention will be explained in more detail with reference to the single FIGURE.
  • the upper part of the block diagram 1 shows the control of a per se known by a clutch actuator automatically controlled friction clutch.
  • the control unit outputs for this purpose the desired clutch torque M (soll).
  • the control variable SG for example an electrical actuator voltage or the like, is determined from the clutch desired value M (soll) on the basis of a clutch characteristic curve.
  • the actuator mechanism shown in block 3 for example, pre-controlled and then adjusted in a controlled manner the actual clutch torque M (is) is set.
  • Block 4 shows the dynamic interactions in the friction clutch and the surrounding drive train, which lead to geometric juddering vibrations. The result is the following oscillatory clutch torque M (s), for example, at a transmission input, for example at the transmission input shaft.
  • the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) with the amplitude A and the phase ⁇ , for example a vibration-prone rotational speed is picked up at the branching 6 and supplied to the correction module 5 at the branching 6. Furthermore, the correction variable 5, the reference variable F (n), for example, supplied to the rotational speed n of the internal combustion engine. From these variables, the phase-selective clutch correction torque M (korr) is determined in a transfer function from the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) as a function of amplitude and phase, by means of which the clutch desired torque M (soll) is corrected in a phase-selective manner at the branch 7.
  • the correction module 8 may include a similar or another vibration compensating algorithm, wherein an input signal E (x) and at least one further quantity G may be supplied and a clutch correction torque M (korr2) may be fed to the branch 7. Further modules corresponding to the correction module 8 can be provided.
  • the lower part of the block diagram 1 shows the correction module 5 of the upper part in detail.
  • the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) and the reference variable F (n) are subjected to a Fourier analysis in block 9, wherein the reference variable serves as a reference for estimating the frequency of the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) and the amplitude A and the Phase ⁇ of the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) are determined.
  • the reference variable F (n) may, for example, be the rotational speed of the internal combustion engine, since geometrical errors in the clutch system over one engine revolution can produce a nonuniformity in the contact pressure of the clutch.
  • the reference variable F (n) can be used as a reference frequency signal, the reference variable for a Fourier analysis of the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ).
  • the Fourier analysis can be performed continuously over the last oscillation period of the guide frequency. From The Fourier analysis of complex components (amplitude and phase) are now available in units of the input signal ⁇ ( ⁇ , ⁇ ).
  • the clutch disturbance torque M (st) is calculated from these quantities on the basis of a transfer function which simulates the function of the friction clutch empirically or by means of models.
  • the clutch correction torque M (korr) is determined from the clutch disturbance torque M (st), for example by inversion and regulation, for example by means of a corresponding inversion algorithm and an I-controller, P-controller and / or the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Rupfschwingungen einer von einem Kupplungsaktor automatisiert anhand einer einem zu übertragenden Kupplungsmoment zugeordneten Kupplungssollmoment gesteuerten, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten Reibungskupplung mit einem infolge zeitweise auftretender Rupfschwingungen schwingungsbehaftetem Kupplungsistmoment. Um eine Verminderung der Rupfschwingungen zu erzielen, wird aus einem für das schwingungsbehaftete Kupplungsmoment repräsentativen Eingangssignal anhand einer in einem Momentenverlauf zwischen Brennkraftmaschine und Reibungskupplung abgeleiteten, schwingungsselektiven Führungsgröße eine absolute Amplitude und eine Phase des Eingangssignals ermittelt, anhand einer die Führungsgröße auf ein schwingungsselektives Kupplungsmoment abbildenden Übertragungsfunktion ein phasenselektives Kupplungsstörmoment bestimmt, aus diesem ein phasenrichtiges Kupplungskorrekturmoment bestimmt und mit diesem das Kupplungssollmoment korrigiert wird.

Description

Verfahren zur Verminderung von Rupfschwingungen einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Rupfschwingungen einer von einem Kupplungsaktor automatisiert anhand einer einem zu übertragenden Kupplungsmoment zugeordneten Kupplungssollmoment gesteuerten, in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten Reibungskupplung mit einem infolge zeitweise auftretender Rupfschwingungen schwingungsbehaftetem Kupplungsistmoment. Automatisierte Reibungskupplungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe sind seit Langem bekannt. Hierbei verlagert anstatt des Fußes eines Fahrers ein mittels einer Steuereinrichtung gesteuerter Kupplungsaktor ein Betätigungselement, beispielsweise einen Kupplungshebel, eine Tellerfeder, eine Hebelfeder oder dergleichen entlang eines Betätigungsweges. Dem Betätigungsweg ist eine beispielsweise an äußere Verhältnisse wie Kupplungstemperatur, den Reibeigenschaften der Kupplungsbeläge, Betriebszeit und dergleichen anpassbare und beispielsweise mittels eines Tastpunkts auf den Betätigungsweg kalibier- bare Momentenkennlinie zugeordnet. Beispielsweise abhängig von der vom Fahrer gewünschten oder aus einer Getriebesteuerung resultierenden Betriebssituation der Reibungskupplung wird von einer Steuereinheit ein Kupplungssollmoment oder eine mit dieser verbundene Größe ermittelt und als Steuergröße zur Einstellung eines dem Kupplungssollmoment entsprechenden Betätigungswegs des Kupplungsaktors ausgegeben. Je nach Ausbildung des Kupplungsaktors kann diese Größe bei elektrischem Antrieb des Kupplungsaktors eine elektrische Größe wie Spannung, Strom oder Pulsweite einer Versorgungsspannung oder ein Druck, ein Volumenstrom oder dergleichen bei einem hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Kupplungsaktor sein. Die Einstellung des Betätigungswegs kann mittels relativer und/oder absoluter Wegsensoren überwacht oder geregelt werden.
An derartigen Reibungskupplungen können bedingt durch die geometrischen, nicht dem Idealzustand entsprechenden Eigenschaften und Fertigungstoleranzen, beispielsweise zu ungleichem Reibeingriff führende Winkel- und/oder Achsversätze zwischen den Reibpartnern der Reibungskupplung, so genannte Rupfschwingungen auftreten, bei deren Auftreten dem aufgrund des vorgegebenen Kupplungssollmoments eingestellten Kupplungssollmoment eines mit einer vorgegebenen Amplitude und Frequenz überlagertes Kupplungsstörmoment überlagert wird, welches zu Komfortstörungen des Kraftahrzeugs und erhöhtem Verschleiß führen kann. Zur Verminderung derartiger Rupfschwingungen ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2012 217 132.0 ein Verfahren bekannt, bei dem die Frequenz, Amplitude und Phase einer dem Getriebeeingangssignal überlagerten Schwingung ermittelt wird. Abhängig von der ermittelten Frequenz wird hierbei ein verstärktes und phasenverschobenes Signal gleicher Frequenz erzeugt und als Steuersignal auf das Kupplungssollmoment moduliert, um Schwingungen des Getriebeeingangssignals auszulöschen. Beim Auftreten mehrerer Frequenzanteile mit vergleichbarer Amplitude im ermittelten Bereich kann diese Kompensation zu einem schwer kontrollierbaren Verhalten führen. Findet zudem ein Phasensprung im Getriebeeingangssignal statt, ist eine Frequenzbestimmung schwierig, ebenso bei sich stark ändernder Amplitude oder Frequenz, da Amplituden-, Phasen- und Frequenzmodulation miteinander zusammenhängen.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2013 204 698.7 wird ein Verfahren offenbart, um Triebstrangschwingungen in allgemeiner Form durch eine Tilgung einer Resonanzfrequenz zu dämpfen. Mittels dieses Verfahrens ist eine Verringerung der geometrisch bedingten Rupfschwingungen nur begrenzt möglich. Zwar lassen sich durch Anpassung von Filterparametern bekannte Anregungsfrequenzen variieren, um eine Optimierung für diese Anregung durchzuführen, doch können dadurch weitere Anregungsfrequenzen verstärkt, beispielsweise ein geometrisch bedingtes Rupfen in einer anderen Frequenz gefördert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Verringerung von Triebstrangschwingungen, insbesondere geometrisch angeregte Rupfschwingungen zu verringern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens nach Anspruch 1 wieder.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren handelt es sich um eine Softwarestrategie, um erzwungene Rupfschwingungen bekannter Frequenz an einer mechatronisch angesteuerten Reibungskupplung zu mindern. Typischerweise handelt es sich um Triebstrangschwingungen, die durch geometrische Fehler im Kupplungssystem induziert werden und beispielsweise durch eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, einer Getriebeeingangs- oder Schlupfdrehzahl angeregt werden. Es wird eine Methode dargestellt, wie man aus der Analyse eines Eingangssignals, das die komfortrelevante Rupfschwingung zeigt, beispielsweise Getriebeeingangsdrehzahl oder Fahrzeugbeschleunigungssignal und weiterer Signale, die den Fre- quenzen der erwarteten Anregungen entsprechen, beispielsweise Schlupfdrehzahl eine notwendige Ansteuerkorrektur in der Kupplungsaktorik berechnet. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich für weitere schwingungsbehaftete Prozesse, so dass anstatt kupplungsspezifischer Größen wie Kupplungssollmoment, Kupplungsistmoment, Kupplungsstörmoment, Kupplungskorrekturmoment, Rupfschwingung und dergleichen die allgemeinen Größen, beispielsweise Sollmoment, Istmoment, Störmoment, Korrekturmoment, Schwingung und deig- leichen angesetzt werden können, die für die entsprechenden Prozesse in entsprechender Weise zutreffen. Desweiteren können bei einer Anwendung in einem Kupplungssteuerpio- zess weitere geometrische Anregungen, beispielsweise motorseitige Unwuchten und deig- leichen kompensiert werden. Sollte die Kupplung beispielsweise bezüglich hrer dynamischen Fähigkeiten zu derartigen Kompensationen nicht in der Lage sein, könnte das Korrekturmoment bei einem Hybridfahrzeug mit einer der Brennkraftmaschine zuschaltbaren Elek- tromaschine alternativ oder zusätzlich durch diese bereit gestellt weiden, soweit diese trieb- strangseitig die Reibungskupplung unterstützend angeordnet ist. Weiterhin können Schwingungen, die nicht alleinig von einer Rupfanregung abhängen, bei haftender Reibungskupplung von der Elektromaschine kompensiert werden.
Das vorgeschlagene Verfahren sieht eine Verminderung von Rupfschwingungen einer automatisiert betätigten Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vor, wobei die Reibungskupplung zwischen einer Antriebseinheit, wie Brennkraftmaschine, Verbrennungsmotor und einem Getriebe mit einem mit einer von der Brennkraftmaschine bei geschlossener Reibungskupplung angetriebenen Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass mittels eines Eingangssignals, welches Kupplungsmo- mentenschwankungen umfasst und an dem mittels eines als Bezugsgröße dienenden Führungsfrequenzsignals eine Fourier-Analyse durchgeführt wird, wobei zwischen Kupplungssollmoment und Eingangssignal eine Übertragungsfunktion angewendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Eingangssignal ein Getriebeeingangsdrehzahlsignal oder ein Fahrzeugbeschleunigungssignal ist, wobei das Eingangssignal durch Schwingungsfrequenz, Amplitude und Phase charakterisiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Führungsfrequenz die Drehzahl der Antriebseinheit, wie beispielsweise des Verbrennungsmotors ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die aus der Fourier-Analyse ermittelte Amplitude und Phase mittels der Inversen der Übertra- gungsfunktion sowie Vorzeichenumkehr und/oder einer Korrektur von Amplitude und Phase zur Korrektur des Kupplungssollmoments zurückgeführt werden, wobei zur Ermittlung des phasenrichtigen Kupplungssollmomentenoffsets die Führungsfrequenz herangezogen wird und wobei zur Verminderung von Rupfschwingungen anstelle des Kupplungssollmoments die Summe aus Kupplungssollmoment und Kupplungssollmomentenoffset herangezogen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Korrektur mittels eines Integral-Reglers erfolgt. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Rupfschwingung, insbesondere geometrisches Rupfen kompensiert werden.
Im Einzelnen betrifft das vorgeschlagene Verfahren eine Verminderung von Rupfschwingungen, insbesondere durch geometrische Abweichung der Reibungskupplung erzwungene geometrische Rupfschwingungen einer Reibungskupplung. Diese wird von einem Kupplungsaktor automatisiert anhand einer einem zu übertragenden Kupplungsmoment zugeordneten Kupplungssollmoment gesteuert. Die Reibungskupplung ist bevorzugt in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet. An der Reibungskupplung können bedingt durch die geometrisch bedingten Rupfschwingungen zeitweise schwingungsbehaftete Kupplungsistmomente auftreten. Hierbei werden aus einem für das schwingungsbehaftete Kupplungsmoment repräsentativen Eingangssignal anhand einer in einem Momentenverlauf zwischen Brennkraftmaschine und Reibungskupplung abgeleiteten, schwingungsselektiven Führungsgröße eine absolute Amplitude und eine Phase des Eingangssignals ermittelt. Aus diesen wird mittels einer das Eingangssignal auf ein schwingungsselektives Kupplungsmoment abbildenden Übertragungsfunktion ein phasenselektives Kupplungsstörmoment bestimmt, aus diesem ein phasenrichtiges Kupplungskorrekturmoment bestimmt und mit diesem das Kupplungssollmoment korrigiert. Das Eingangssignal kann aus einem Getriebeeingangssignal, beispielsweise einem Drehkennwert wie Drehzahl einer Getriebeeingangswelle und/oder einem Fahrzeugbeschleunigungssignal gebildet sein beziehungsweise aus diesem bestimmt werden. Die Führungsgröße kann ein Drehkennwert, beispielsweise Drehzahl der Brennkraftmaschine sein.
Beispielsweise kann aus der Führungsgröße eine phasenselektive Amplitude ermittelt werden. Diese phasenselektive Amplitude kann als Bezugsgröße zur Ermittlung einer phasenselektiven Amplitude des Eingangssignals dienen. Eine oder beide phasenselektive Amplituden der Führungsgröße beziehungsweise des Eingangssignals können mittels einer Fourier-Analyse des Eingangssignals ermittelt werden.
Eine Ermittlung eines Kupplungskorrekturmoments zur phasenselektiven Kompensation des ermittelten Kupplungsstörmoments kann mittels einer Invertierung des Kupplungsstörmo- ments erfolgen. Die Korrektur des Kupplungssollmoments kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, beispielsweise mittels eines Reglers geregelt und/oder mittels einer Vorsteuerung vorgesteuert. Die Korrektur kann permanent oder auch zeitlich, beispielsweise abhängig von einer Schwelle befristet erfolgen. Das Kupplungssollmoment kann beispielsweise mittels eines P-Reglers mit dem Kupplungskorrekturmoment korrigiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Amplitude des Kupplungskorrekturmoments laufend mittels eines I-Reglers korrigiert werden. Eine Korrektur eines schwingungsbehafteten Kupplungsmoments kann innerhalb vorgegebener Amplituden und/oder Phasenverschiebungen des Eingangssignals, des Kupplungsstörmoments, des Kupplungskorrekturmoments und/oder der Führungsgröße vorgesehen sein. Weiterhin kann eine Korrektur des Kupplungssollmoments zeitlich im Sinne einer Hysterese verzögert erfolgen.
Insbesondere in hybridischen Antriebssträngen mit einer die Brennkraftm aschine
unterstützenden Elektromaschine kann das phasenselektive Kupplungsstörmoment mittels eines von der Elektromaschine beigesteuerten, dem Kupplungskorrekturmoment entsprechenden Moments bereitgestellt werden.
Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich weiterhin durch folgende vorteilhafte Merkmale aus:
Das Verfahren eignet sich insbesondere, wenn geometrische Fehler im Kupplungssystem mit der Reibungskupplung zu Kupplungsstörmomenten führen, die bezüglich ihrer Amplitude längere Zeit, das heißt beispielsweise innerhalb einer charakteristischen Nachregelzeit des Kupplungsaktors stabil sind und bevorzugt eine stabile Phasenbeziehung zu der Führungsgröße aufweisen.
Es wird bevorzugt eine variable Frequenz oder ein variables Frequenzfenster vorgegeben, bei dem durch geometrisches Rupfen bedingte Kupplungsstörmomente auftreten, die zu einer Modulation eines Eingangssignals mit dieser Frequenz führen.
Es erfolgt eine kontinuierliche Bestimmung der Amplitude und Phase eines
Schwingungsanteils des Eingangssignals in Bezug auf diese Frequenz.
Amplitude und Phase des Eingangssignals werden mittels der Übertragungsfunktion auf das Kupplungsstörmoment überführt. Bevorzugt wird aus dem Kupplungsstörmoment deren Inverse gebildet und als Kupplungskompensationsmoment dem Kupplungssollmoment zugeführt.
Eine Korrektur des Kupplungssollmoments kann mittels eines definierten Anteils des
Kupplungskorrekturmoments, beispielsweise dessen Amplitude erfolgen. Der
Anteil, beispielsweise 50% kann fest, geregelt oder abhängig von weiteren Parametern vorgegeben werden.
Eine Rückführung des Kupplungskorrekturmoments auf das Kupplungssollmoment kann mittels eines I-Reglers erfolgen.
Es können mehrere Korrekturen (Steuerungsanteile/ Regler) gleichzeitig mit unterschiedlichen Führungsgrößen vorgesehen sein, wobei deren Ergebnisse additiv überlagert werden können.
Das vorgeschlagene Verfahren kann zusätzlich zu bereits implementierten Schwingungsmaßnahmen der Kupplungssteuerung eingesetzt werden, wobei in verschiedenen Verfahren ermittelte Modulationsmomente übereinander gelegt werden können.
Das vorgeschlagene Verfahren ist bevorzugt in einer Steuereinheit zur Steuerung der Reibungskupplung implementiert.
Das vorgeschlagene Verfahren stellt ein robustes Verfahren zur Verringerung von Rupfschwingungen dar.
Zusammenfassend ausgedrückt ändert sich bei auftretenden geometrischen, das heißt bauartbedingten Rupfschwingungen die Schwingungsfrequenz gegenüber der Frequenz bekannter Anregungsquellen. Schneidet die Anregungsfrequenz eine Eigenfrequenz des Antriebsstrangs, so ist die Schwingung besonders ausgeprägt und außerhalb des Antriebsstrangs wahrnehmbar und messbar. Obwohl die Schwingungsfrequenz im Prinzip bekannt ist und sich die Schwingung im Prinzip durch eine gegenphasige Ansteuerung der Reibungskupplung mit dieser Frequenz weitgehend auslöschen lässt, ist es sehr schwierig, dies mit der richtigen Phase und Amplitude durchzuführen, da sich das physikalische Kupplungsmoment nicht einfach direkt messen lässt. Das gemessene Signal, das als Indikator für das Kupplungsmoment verwendet wird, weist meist eine starke Frequenzabhängigkeit in Amplitude und Phase (vgl. Resonanzdurchgang eines getriebenen gedämpften harmonischen Oszillators) auf, die in der Regel nicht genau bekannt ist. Das vorgeschlagene Verfahren verwendet diese ungefähr bekannte Abhängigkeit, um ein stabilisiertes Regelsignal zu erhalfen, indem die beobachtete Eingangssignalschwingung, charakterisiert durch Schwhgungsfre- quenz, Amplitude und Phase, in zeitlich abhängige schwingende Kupplungskompensations- momente umrechnet, die bei konstantem geometrischem Fehler deutlich stabiler in Phase und Amplitude sind. Damit lässt sich eine Korrektur realisieren, die über eine entsprechende gegenphasige Sollmomentenmodulation die Schwingung reduziert. Durch eine Rückführung auf ein stabiles Signal sind auch langsame Reglerkonzepte, beispielsweise I-Regler anwendbar, die im Idealfall die Schwingung soweit kompensieren, wie es die Ansteuerhardware zulässt. Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt das Blockdiagramm 1 des vorgeschlagenen Verfahrens. Der obere Teil des Blockdiagramms 1 zeigt die Steuerung einer an sich bekannten mittels eines Kupplungsaktors automatisiert gesteuerten Reibungskupplung. Das Steuergerät gibt hierzu das Kupplungssollmoment M(soll) aus. In Block 2 wird aus dem Kupplungssollwert M(soll) anhand einer Kupplungskennlinie die Steuergröße SG, beispielsweise eine elektrische Aktorspannung oder dergleichen bestimmt. Mittels der in Block 3 dargestellten Aktormechanik wird beispielsweise vorgesteuert und anschließend weggeregelt das Kupplungsistmoment M(ist) eingestellt. In Block 4 sind die dynamischen Wechselwirkungen in der Reibungskupplung und dem umgebenden Antriebsstrang dargestellt, die zu geometrischen Rupfschwingungen führen. Folge ist das nachfolgende schwingungsbehaftete Kupplungsmoment M(s) beispielsweise an einem Getriebeeingang, beispielsweise an der Getriebeeingangswelle. An dem Ausgang der Reibungskupplung, beispielsweise an der Getriebeeingangswelle wird an der Verzweigung 6 das aufgrund der Rupfschwingungen schwingungsbehaftete Eingangssignal Ε(Α,φ) mit der Amplitude A und der Phase φ, beispielsweise eine schwingungsbehaftete Drehzahl abgegriffen und dem Korrekturmodul 5 zugeführt. Weiterhin wird dem Korrekturmodul 5 die Führungsgröße F(n), beispielsweise die Drehzahl n der Brennkraftmaschine zugeführt. Aus diesen Größen wird in einer Übertagungsfunktion aus dem Eingangssignal Ε(Α,φ) abhängig von Amplitude und Phase das phasenselektive Kupplungskorrekturmoment M(korr) bestimmt, mittels dem an der Verzweigung 7 das Kupplungssollmoment M(soll) phasenselektiv korrigiert wird. Das Korrekturmodul 8 kann einen ähnlichen oder eine andere Schwingung kompensierenden Algorithmus enthalten, wobei ein Eingangssignal E(x) und zumindest eine weitere Größe G zugeführt werden können und ein Kupplungskorrekturmoment M(korr2) in die Verzweigung 7 eingespeist werden kann. Weitere dem Korrekturmodul 8 entsprechende Module können vorgesehen sein.
Der untere Teil des Blockdiagramms 1 zeigt das Korrekturmodul 5 des oberen Teils im Detail. Hier werden das Eingangssignal Ε(Α,φ) und die Führungsgröße F(n) im Block 9 einer Fourier-Analyse unterzogen, wobei die Führungsgröße als Bezugsgröße zur Abschätzung der Frequenz des Eingangssignals Ε(Α,φ) dient und die Amplitude A und die Phase φ des Eingangssignals Ε(Α,φ) ermittelt werden. Die Führungsgröße F(n) kann beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine sein, da geometrische Fehler im Kupplungssystem über eine Motorumdrehung eine Ungleichförmigkeit in der Anpresskraft der Kupplung erzeugen können. Die Führungsgröße F(n) kann als Führungsfrequenzsignal die Bezugsgröße für eine Fourier-Analyse des Eingangssignals Ε(Α,φ) verwendet werden. Die Fourier-Analyse kann kontinuierlich über die letzte Schwingungsperiode der Führungsfrequenz erfolgen. Die aus der Fourier-Analyse berechneten komplexen Komponenten (Amplitude und Phase) sind nun in Einheiten des Eingangssignals Ε(Α,φ) vorhanden. In Block 10 wird aus diesen Größen anhand einer Übertragungsfunktion, die empirisch oder anhand von Modellen die Funktion der Reibungskupplung nachbildet, das Kupplungsstörmoment M(st). In den Blöcken 1 1 , 12 wird aus dem Kupplungsstörmoment M(st) beispielsweise durch Invertierung und Regelung, beispielsweise mittels eines entsprechenden Invertierungsalgorithmus und eines I-Reglers, P- Reglers und/oder dergleichen das Kupplungskorrekturmoment M(korr) bestimmt.
Bezugszeichenliste
1 Blockdiagramm
2 Block
3 Block
4 Block
5 Korrekturmodul
6 Verzweigung
7 Verzweigung
8 Korrekturmodul
9 Block
10 Block
1 1 Block
12 Block
A Amplitude
Ε(Α,φ) Eingangssignal
E(x) Eingangssignal
F(n) Führungsgröße
G Größe
M(ist) Kupplungsistmoment
M(korr) Kupplungskorrekturmoment
M(korr2) Kupplungskorrekturmoment
M(s) schwingungsbehaftetes Kup
M(soll) Kupplungssollmoment
M(st) Kupplungsstörmoment
SG Steuergröße
φ Phase

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Verminderung von Schwingungen, insbesondere Rupfschwingungen einer von einem Aktor, insbesondere Kupplungsaktor automatisiert anhand einer einem zu übertragenden Kupplungsmoment zugeordneten Sollmoment, insbesondere Kupplungssollmoment (M(soll)) gesteuerten, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten Baueinheit, insbesondere Reibungskupplung mit einem infolge zeitweise auftretender Schwingungen schwingungsbehafteten Istmoment, insbesondere Kupplungsistmoment (M(ist)), dadurch gekennzeichnet, dass aus einem für das schwingungsbehaftete Moment, insbesondere Kupplungsmoment (M(s)) repräsentativen Eingangssignal (Ε(Α,φ)) anhand einer in einem Momentenverlauf, insbesondere zwischen Brennkraftmaschine und Reibungskupplung abgeleiteten, schwingungsselektiven Führungsgröße (F(n)) eine absolute Amplitude (A) und eine Phase (φ) des Eingangssignals Ε(Α,φ) ermittelt werden, aus diesen mittels einer ein schwingungsselektives Moment, insbesondere Kupplungsmoment abbildenden Übertragungsfunktion ein phasenselektives Störmoment, insbesondere Kupplungsstörmoment (M(st)) bestimmt, aus diesem ein phasenrichtiges Korrekturmoment, insbesondere Kupplungskorrekturmoment (M(korr)) bestimmt und mit diesem das Sollmoment, insbesondere Kupplungssollmoment (M(soll)) korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal
(Ε(Α,φ)) ein Getriebeeingangssignal oder ein Fahrzeugbeschleunigungssignal ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße (F(n)) ein Drehkennwert der Brennkraftmaschine ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Führungsgröße (F(n)) eine phasenselektive Amplitude (A) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße (F(n)) als Bezugsgröße für eine Fourier-Analyse des Eingangssignals (Ε(Α,φ)) dient.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmoment, insbesondere Kupplungskorrekturmoment (M(korr)) aus einer Invertierung des Störmoments, insbesondere Kupplungsstörmoments (M(st)) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Sollmoment, insbesondere Kupplungssollmoment (M(soll)) mittels eines P-Reglers mit dem Korrekturmoment, insbesondere Kupplungskorrekturmoment (M(korr)) korrigiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude des Korrekturmoments, insbesondere Kupplungskorrekturmoments
(M(korr)) laufend mittels eines I- eglers korrigiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur eines schwingungsbehafteten Moments, insbesondere Kupplungsmoments (M(s)) innerhalb vorgegebener Amplituden und/oder Phasenverschiebungen des Eingangssignals (Ε(Α,φ)), des Störmoments, insbesondere Kupplungsstörmoments (M(st)), des Kupplungskorrekturmoments (M(korr)) und/oder der Führungsgröße (F(n)) vorgesehen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Antriebsstrang mit einer die Brennkraftmaschine unterstützenden Elektromaschine das phasenselektive Störmoment, insbesondere Kupplungsstörmoment (M(st)) mittels eines von der Elektromaschine beigesteuerten, dem Korrekturmoment, insbesondere Kupplungskorrekturmoment (M(korr)) entsprechenden Moment bereitgestellt wird.
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