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Title:
METHOD AND DEVICE FOR REDUCING VIBRATIONS OF AN OUTPUT SHAFT OF A DRIVE MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/154234
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for reducing vibration of an output shaft (3) of a drive motor (2), which provides a drive torque, the method comprising the following steps: monitoring an operating variable of the drive motor (2), by means of which vibration of the output shaft (3) can be detected; if vibration of the output shaft (3) is detected, determining an intervention time for activating the drive motor (2) with an additional compensation drive torque by means of the monitored operating variable; activating the drive motor (2) at the determined intervention time (Tk) with the compensation torque, which is designed to reduce or eliminate the amplitude of the vibration of the output shaft (3).

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Inventors:
FAUL, Tilo (Oberriexingerstr. 26, Sersheim, 74372, DE)
MICHELS, Markus (Donnersbergstr. 12, Stuttgart, 70469, DE)
REGER, Maximilian (Gueglingweg 28, Stuttgart, 70439, DE)
Application Number:
EP2011/058113
Publication Date:
December 15, 2011
Filing Date:
May 19, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
FAUL, Tilo (Oberriexingerstr. 26, Sersheim, 74372, DE)
MICHELS, Markus (Donnersbergstr. 12, Stuttgart, 70469, DE)
REGER, Maximilian (Gueglingweg 28, Stuttgart, 70439, DE)
International Classes:
B60W30/20; B60W10/04; B60W50/06; F02D35/00; F02D41/00
Foreign References:
DE102004039756A1
DE10017281A1
DE19523898A1
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Reduzieren einer Schwingung auf einer Abtriebswelle (3) eines Antriebsmotors (2), der ein Antriebsmoment bereitstellt, mit folgenden Schritten:

- Ansteuern des Antriebsmotors (2) gemäß einem zeitlichen Verlauf eines Ansteuermoments;

- Überwachen einer Betriebsgröße des Antriebsmotors (2), mit der eine Schwingung auf der Abtriebswelle erkennbar ist;

- bei Erkennen der Schwingung auf der Abtriebswelle (3), Ermitteln eines Aufschaltzeitpunkts (Tk) zum Ansteuern des Antriebsmotors (2) mit einem zusätzlichen Kompensationsmoments (M2) mit Hilfe der überwachten Betriebsgröße;

- Ansteuern des Antriebsmotors (2) zum ermittelten Aufschaltzeitpunkt (Tk) mit dem zusätzlichen Kompensationsmoment (M2), das ausgelegt ist, um die Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle (3) zu reduzieren oder zu eliminieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Aufschaltzeitpunkt (Tk) als der Zeitpunkt ermittelt wird, der durch den Übergang von einer ersten Halbwelle der Schwingung auf der Abtriebswelle (3) zu einer zweiten Halbwelle definiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betriebsgröße des Antriebmotors (2) einer Drehzahl oder eines über die Abtriebswelle (3) bereitgestellten Antriebsmoments entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zusätzliche Kompensationsmoment (M2) einen Betrag aufweist, der so bestimmt ist, dass die Amplitude der sich lediglich durch die Aufschaltung des Kompensationsmoments (M2) ergebenden Schwingung auf der Abtriebswelle (3) im Wesentlichen der zum Aufschaltzeitpunkt (Tk) bestehenden Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle (3) entspricht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit den weiteren Schritten:

- Bereitstellen einer Angabe eines Verlaufs einer Sollmomentenänderung, die einen zeitlichen Verlauf eines Sollmoments angibt, um das das Antriebsmoment geändert werden soll;

- Ansteuern des Antriebsmotors (2) gemäß dem zeitlichen Verlauf des Ansteuermoments, wobei die Zeitwerte des zeitlichen Verlaufs des Ansteuermoments jeweils einem Anteil der entsprechenden Zeitwerte des Verlaufs der Sollmomentenänderung entsprechen.

Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Gradient des Verlaufs des Ansteuermoments und das zusätzliche Kompensationsmoments (M2) gleichgerichtet sind.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei nach dem Ansteuern des Antriebsmotors (2) mit dem zusätzlichen Kompensationsmoment (M2) der Antriebsmotor (2) gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf einer weiteren Teilmomentenänderung angesteuert wird, wobei sich der vorgegebene zeitliche Verlauf der weiteren Teilmomentenänderung an den Verlauf der vorgegebenen Sollmomentenänderung annähert.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zeitliche Verlauf des Ansteuermomentes eine positive Änderung des Antriebsmoments oder eine negative Änderung des Antriebsmoments aufweist.

Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Betrag eines Gradienten des vorgegebenen zeitlichen Verlaufs der weiteren Teilmomentenänderung einen vorgegebenen Gradientenschwellenwert bei einer positiven Änderung des Antriebsmoments nicht überschreitet bzw. bei einer negativen Änderung des Antriebsmoments nicht unterschreitet.

0. Vorrichtung zum Reduzieren einer Schwingung auf einer Abtriebswelle (3) eines Antriebsmotors (2), der ein Antriebsmoment bereitstellt, die ausgebildet ist:

- um den Antriebsmotor gemäß einem zeitlichen Verlauf eines Ansteuermoments anzusteuern;

- um eine Betriebsgröße des Antriebsmotors (2) zu überwachen, mit der eine Schwingung auf der Abtriebswelle (3) erkennbar ist;

- um bei Erkennen der Schwingung auf der Abtriebswelle (3) einen Auf- schaltzeitpunkt (Tk) zum Ansteuern des Antriebsmotors (2) mit einem zusätzlichen Kompensationsantriebsmoments (M2) mit Hilfe der überwachten Betriebsgröße zu ermitteln; und

- um den Antriebsmotor (2) zum ermittelten Aufschaltzeitpunkt (Tk) gemäß dem zusätzlichen Kompensationsmoment (M2) anzusteuern, das ausgelegt ist, um die Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle (3) zu reduzieren oder zu eliminieren.

1 1 . - Motorsystem (1 ), umfassend:

- einen Antriebsmotor (2);

- eine Vorrichtung nach Anspruch 9.

12. Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführt.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren von Schwingungen auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge, insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebsstrang von Antriebsmotoren.

Stand der Technik

Steuergeräte zur Realisierung einer Motorsteuerung von Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen werden in der Regel kundenspezifisch angepasst. Dies erfolgt durch Steuergeräteparameter, die die unterschiedlichen Softwarefunktionen des Steuergerätes einstellen bzw. anpassen. Einige der Steuergeräteparameter betreffen das dynamische Verhalten des Kraftfahrzeuges wie z.B. das Ansprechverhalten des Fahrzeuges bei Vorgabe eines Lastwechsels. Diese Steuergeräteparameter können Zeitkonstanten für Filterungen, Gradientenbegrenzungen des Momentenverlaufs und etwaige Zeitverzögerungen betreffen.

Durch die Formung des Verlaufs des Abtriebsmomentes des Antriebsmotors bei einer vorgegebenen Änderung eines Fahrerwunschmoments soll vermieden werden, dass durch Vorgabe einer sprungförmigen oder in sonstiger Weise geformten Änderung des Fahrerwunschmoments die Abtriebswelle so angeregt wird, das unangenehme bzw. schädliche Schwingungen auftreten und auf das Fahrzeug übertragen werden. Diese könnten sich beispielsweise durch Ruckeln des Fahrzeugs äußern. Übliche Strategien zur Vermeidung eines solchen Verhaltens bestehen in der Formung des Momentenaufbaus, d.h. in einer Glättung bzw. Filterung der Momentenänderung des Fahrerwunschmoments. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Vortrieb gehemmt wird. Dies wird vom Fahrer als unspontanes Ansprechverhalten empfunden. Bei der Festlegung der Steuergeräteparameter, die dieses dynamische Verhalten des Antriebsmotors beeinflussen, wird deshalb ein Kom- promiss zwischen spontanem Ansprechverhalten und geringer Schwingungsneigung der Abtriebswelle gesucht.

Da üblicher weise eine gewisse Spontanität des Ansprechverhaltens von allen Fahrzeugherstellern gewünscht und die Momentenänderung entsprechend geformt ist, treten in der Regel nicht vernachlässigbare Schwingungen auf der Abtriebswelle auf. Diese werden bislang aktiv durch Momenteneingriffe eliminiert. Bei Verbrennungsmotoren als Antriebsmotoren können sich diese aktiven Momenteneingriffe negativ auf Abgasemissionen und Systemdiagnosen auswirken.

Die durch die Steuergeräteparameter bewirkte Momentenformung ist unabhängig von der im System hervorgerufenen Reaktion. Die Systemreaktion, d.h. die aufgrund einer Vorgabe einer Änderung des Fahrerwunschmoments hervorgerufene Schwingung auf der Abtriebswelle, kann sich durch Alterung und/oder Bauteil- Toleranzen des Motorsystems ändern. Die bei der Applikation der Steuergerätefunktionen gewählten Steuergeräteparameter sind deshalb nicht für alle Fahrzeuge, insbesondere nicht im Verlauf ihrer gesamten Lebensdauer optimal. Die das dynamische Ansprechverhalten betreffenden Steuergeräteparameter beeinflussen den Momentenaufbau, ohne die tatsächliche Systemreaktion auf die vorgegebene Änderung des Fahrerwunschmoments zu berücksichtigen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, wobei bei vorgegebener Spontanität des Ansprechverhaltens des Fahrzeugs und bei Vorgabe eines Fahrerwunschmoments betriebspunktabhängig die Schwingung auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors reduziert bzw. eliminiert wird. Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1 , sowie durch die Vorrichtung, das Motorsystem und das

Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Reduzieren einer Schwingung auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors vorgesehen, der ein Antriebsmoment bereitstellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

- Überwachen einer Betriebsgröße des Antriebsmotors, mit der eine Schwingung auf der Abtriebswelle erkennbar ist;

- bei Erkennen der Schwingung auf der Abtriebswelle, Ermitteln eines Aufschaltzeitpunkts zum Ansteuern des Antriebsmotors mit einem zusätzlichen Kompensationsantriebsmoments mit Hilfe der überwachten Betriebsgröße;

- Ansteuern des Antriebsmotors zum ermittelten Aufschaltzeitpunkt mit dem Kompensationsmoment, das ausgelegt ist, um die Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle zu reduzieren oder zu eliminieren.

Insbesondere kann das Verfahren die weiteren Schritte aufweisen:

- Bereitstellen einer Angabe eines Verlaufs einer Sollmomentenänderung, die ei- nen zeitlichen Verlauf eines Sollmoments angibt, um das das Antriebsmoment geändert werden soll;

- Ansteuern des Antriebsmotors gemäß dem zeitlichen Verlauf des Ansteuermoments, wobei die Zeitwerte des Verlaufs des Ansteuermoments jeweils einem Anteil der entsprechenden Zeitwerte des Verlaufs der Sollmomentenänderung entsprechen.

Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, bei einer angeforderten Änderung des Sollmoments, bei der eine Änderung des Antriebsmomentes um ein Sollmoment gefordert wird, den Antriebsmotor gemäß dem Verlauf des Ansteu- ermoments anzusteuern. Dabei wird das geforderte Sollmoment um ein von dem

Sollmoment abhängiges Ansteuermoment geändert. Die Ansteuerung gemäß dem Ansteuermoment führt möglicherweise aufgrund einer schnellen Änderung der Vorgabe des Ansteuermoments an den Antriebsmotor zu einer entsprechenden Systemreaktion in Form einer Drehzahländerung.

Durch Vorgabe der Änderung des Ansteuermoments um das Ansteuermoment wird jedoch auf der Abtriebswelle des Antriebsmotors eine Schwingung initiiert, die eine bestimmte Schwingfrequenz und eine Dämpfung aufweist. Gemäß dem obigen Verfahren wird nun der Antriebsmotor zeitlich verzögert mit einem zusätzlichen Kompensationsmoment angesteuert. Die durch die Ansteuerung mit dem zusätzlichen Kompensationsmoment auf der Abtriebswelle ausgelöste Schwingung überlagert nun die durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment ausgelöste Schwingung, so dass die sich aufgrund des zeitlichen Versatzes einstellenden Schwingungen auf der Abtriebswelle zumindest teilweise kompensieren oder bestenfalls auslöschen. Dadurch ergibt sich eine resultierende Schwingung mit geringerer Amplitude bzw. die Schwingung auf der Abtriebswelle wird vollständig eliminiert.

Das obige Verfahren eignet sich dazu, zum einen eine hohe Spontaneität im Ansprechverhalten zu erreichen, da die erste Teilmomentenanforderung sofort umgesetzt wird und zum anderen können die negativen Auswirkungen bei einem spontanem Ansprechverhalten, wie z.B. Ruckeln des Fahrzeugs, reduziert bzw. eliminiert werden.

Weiterhin kann der Aufschaltzeitpunkt als der Zeitpunkt ermittelt werden, der durch den Übergang von einer ersten Halbwelle der Schwingung auf der Abtriebswelle zu einer zweiten Halbwelle definiert ist.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Betriebsgröße des Antriebmotors einer Drehzahl oder eines über die Abtriebswelle bereitgestellten Antriebsmoments entsprechen.

Es kann vorgesehen sein, dass das zusätzliche Kompensationsmoment einen Betrag aufweist, der so bestimmt ist, dass die Amplitude der sich lediglich durch die Aufschaltung des zusätzlichen Kompensationsmoments ergebenden Schwingung auf der Abtriebswelle im Wesentlichen der zum Aufschaltzeitpunkt bestehenden Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle entspricht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Gradient des Verlaufs des Ansteuermoments und das zusätzliche Kompensationsmoments gleichgerichtet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann nach dem Ansteuern des Antriebsmotors mit dem Kompensationsmoment der Antriebsmotor gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf einer weiteren Teilmomentenänderung angesteuert werden, wobei sich der vorgegebene zeitliche Verlauf der weiteren Teilmomentenänderung an den Verlauf der vorgegebenen Sollmomentenänderung annähert.

Es kann vorgesehen sein, dass der zeitliche Verlauf des Ansteuermomentes eine positive Änderung des Antriebsmoments oder eine negative Änderung des Antriebsmoments aufweist.

Um zu vermeiden, dass durch das Ansteuern des Antriebsmotors gemäß dem Verlauf der weiteren Teilmomentänderung eine zusätzliche Schwingung auf der Abtriebswelle angeregt wird, kann vorgesehen sein, dass ein Betrag eines Gradienten des vorgegebenen zeitlichen Verlaufs der weiteren Teilmomentenänderung einen vorgegebenen Gradientenschwellenwert bei einer positiven Änderung des Antriebsmoments nicht überschreitet bzw. bei einer negativen Änderung des Antriebsmoments nicht unterschreitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Reduzieren einer Schwingung auf einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors, der ein Antriebsmoment bereitstellt, vorgesehen. Die Vorrichtung ist ausgebildet:

- um den Antriebsmotor gemäß einem zeitlichen Verlauf eines Ansteuermoments anzusteuern;

- um eine Betriebsgröße des Antriebsmotors zu überwachen, mit der eine Schwingung auf der Abtriebswelle erkennbar ist;

- um bei Erkennen der Schwingung auf der Abtriebswelle einen Aufschaltzeitpunkts zum Ansteuern des Antriebsmotors mit einem zusätzlichen Kompensationsantriebsmoments mit Hilfe der überwachten Betriebsgröße zu ermitteln; und

- um den Antriebsmotor zum ermittelten Aufschaltzeitpunkt gemäß dem zusätzli- chen Kompensationsmoment anzusteuern, das ausgelegt ist, um die Amplitude der Schwingung auf der Abtriebswelle zu reduzieren oder zu eliminieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem vorgesehen. Das Motorsystem umfasst den Antriebsmotor und die obige Vorrichtung.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug;

Figur 2 eine Darstellung des Verlaufes der Fahrzeuglängsbeschleunigung bei Vorgabe einer sprunghaften Änderung des Fahrerwunschmoments zur Erläuterung der Spontanität des Ansprechverhaltens;

Figur 3a und 3b Verläufe des Fahrerwunschmomentes, der daraus ermittelten Teilmomente sowie des Drehzahlverlaufes als Reaktion auf das Fahrerwunschmoment bzw. als Reaktion auf die Ansteuerung mit den Teilmomenten;

Figur 4a und 4b Verläufe des Fahrerwunschmomentes, der daraus ermittelten Teilmomente sowie des Drehzahlverlaufes als Reaktion auf das Fahrerwunschmoment bzw. als Reaktion auf die Ansteuerung mit den Teilmomenten; und

Figur 5a und 5b Verläufe des Fahrerwunschmomentes, der daraus ermittelten Teilmomente sowie des Drehzahlverlaufes als Reaktion auf das Fahrerwunschmoment bzw. als Reaktion auf die Ansteuerung mit den Teilmomenten.

Beschreibung von Ausführungsformen Figur 1 zeigt schematisch ein Antriebsystem 1 mit einem Antriebsmotor 2, der eine Abtriebswelle 3 aufweist, die direkt oder indirekt mit einem Getriebe 4 gekop- pelt ist. Abtriebsseitig des Getriebes 4 ist dieses mit einem Antriebsrad 5 gekoppelt, um ein entsprechendes mit dem Antriebssystem 1 ausgestattetes Fahrzeug anzutreiben. Das nachfolgend beschriebene Verfahren ist auch anwendbar bei Antriebsmotoren, die direkt Antriebsräder antreiben.

Der Antriebsmotor 2 kann ein Verbrennungsmotor, wie z.B. ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor sein. Jedoch kann bei der vorliegenden Erfindung jegliche Art von Antriebsmotoren vorgesehen sein. Allgemein ist in Verbindung mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren die Verwendung jeglicher Art von An- triebsmotoren vorstellbar, wie z.B. von Elektromotoren und dergleichen.

Der Antriebsmotor 2 wird durch eine Steuereinheit 6 angesteuert, indem die Steuereinheit 6 dem Antriebsmotor 2 eine Momentenansteuerung als Stellgröße vorgibt. Der Steuereinheit 6 wird im Allgemeinen als Vorgabegröße ein Fahrer- wunschmoment FWM bereitgestellt. Abhängig von dem vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM steuert das Steuergerät 6 den Antriebsmotor 2 so an, dass das über die Abtriebswelle 3 abgegebene Antriebsmoment möglichst genau dem vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM und möglichst genau dem zeitlichen Verlauf des Fahrerwunschmoments entspricht oder dass sich das Antriebsmo- ment möglichst schnell bzw. mit definiertem Zeitverlauf dem Fahrerwunschmoment FWM annähert.

Der Fahrer des Kraftfahrzeugs kann das Fahrerwunschmoment FWM in der Regel beliebig vorgeben. Die Steuereinheit 6 setzt das Fahrerwunschmoment FWM in der Regel in ein Sollmoment um, und steuert üblicherweise den Antriebsmotor

2 zum schnellstmöglichen Erreichen des Sollmomentes an. Bei der Vorgabe des Fahrerwunschmomentes FWM sind auch schnelle und sogar sprunghafte Änderungen möglich. Folgt das angeforderte Sollmoment, mit dem der Antriebsmotor angesteuert werden soll, wie in der Regel gewünscht, unverzüglich einem sol- chen Fahrerwunschmoment FWM, so kann es dadurch zu sprunghaften oder sehr schnellen Änderungen (hoher Sollmomentengradient) des von dem Antriebsmotor auszugebenen Antriebsmomentes kommen. Dadurch kann die Abtriebswelle 3 zu Schwingungen angeregt werden. Diese Schwingungen äußern sich beispielsweise in einer periodischen Drehzahländerung oder Änderung des tatsächlichen Antriebsmoments auf der Abtriebswelle und beim Fahren des

Fahrzeugs durch Ruckeln. In dem Steuergerät 6 können daher Steuergeräteparameter vorgesehen sein, die eine maximale Spontaneität des Ansprechverhaltens vorgeben. Diese Steuergeräteparameter dienen im Wesentlichen dazu, den Gradienten des Sollmoments zu begrenzen, um so die Schwingungen auf der Abtriebswelle 3 zu reduzieren.

Figur 2 zeigt ein Diagramm einer Änderung der Fahrzeuglängsbeschleunigung a(t) bei einer sprunghaften Änderung des vorgegebenen Fahrerwunschmomentes FWM. Man erkennt einen zeitlichen Verlauf eines Anstiegs bis zu einem vorgegebenen Wert a S TAT, wobei die Steilheit und die Höhe des zeitlichen Verlaufs ein Maß für die Sprungqualität des Ansprechverhaltens darstellt. Umso schneller der stationäre Endwert der Beschleunigung 3STAT in Reaktion auf die Vorgabe des sprunghaften Anstiegs des Fahrerwunschmoments FWM erreicht wird, desto spontaner empfindet der Fahrer das Fahrzeugverhalten. Diese Zusammenhänge lassen sich ebenfalls in der Motordrehzahl finden, da die Fahrzeugbeschleunigung der Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und die Fahrzeuggeschwindigkeit sich aus der Motordrehzahl durch das Übersetzungsverhältnis und den Radradius berechnen lässt. Somit sind der Gradient und die Höhe des Drehzahlanstiegs nach einer sprunghaften Änderung des Sollmomentes ebenfalls ein Maß für die Spontanität bzw. des Ansprechverhaltens des Fahrzeuges.

Die Steuergerätparameter, die die Spontaneität des Ansprechverhaltens festlegen, werden wie oben erwähnt in der Regel vom Fahrzeughersteller appliziert und stellen einen Kompromiss zwischen der Spontanität des Ansprechverhaltens und der Reduzierung der Schwingungen auf der Abtriebswelle 3 dar.

Um die Schwingungen der Abtriebswelle 3 weiter zu reduzieren, wird nun ein Konzept vorgeschlagen, bei dem die Änderung bzw. die Erhöhung des Fahrerwunschmoments FWM ausgehend von einem Ausgangswunschmoment FWM 0 in dem Steuergerät 6 zunächst reduziert in Form einer Änderung eines von dem geforderten Fahrerwunschmoment FWM (Sollmoment) abhängigen Ansteuermoments bzw. dessen zeitlichen Verlaufs umgesetzt wird. Mit anderen Worten wird dem bestehenden, dem Ausgangswunschmoment FWM 0 entsprechenden Antriebsmoment, gemäß dem der Antriebsmotor 3 vor der Änderung des Fah- rerwunschmoments FWM betrieben wird, auf die entsprechende Änderung des

Fahrerwunschmoments das Ansteuermoment bzw. dessen Verlauf hinzugefügt. Der Antriebsmotor 2 wird von dem Steuergerät 6 gemäß dem zeitlichen Verlauf der Änderung des Ansteuermoments angesteuert. Die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment soll ein Antriebsmoment auf der Abtriebswelle 3 bereitstellen, das vom Fahrer mit der gewünschten Spontanität wahrgenommen wird. Die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment kann beispielsweise einer Ansteuerung des Antriebsmotors entsprechen, die zur Abgabe eines Antriebsmoments führt, das - im eingeschwungenen Zustand - das bisherige Antriebsmoment, d.h. das Antriebsmoment vor der Änderung des Fahrerwunschmoments um das Ansteuermoment erhöht.

Die durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment umgesetzte Änderung des Fahrerwunschmoments entspricht jedoch nur einem Anteil der angeforderten Änderung des vorgegebenen Fahrerwunschmoments FWM und führt daher nach ihrer Umsetzung zu einem entsprechend geringeren Schwingen der Abtriebswelle 3. Dieser Anteil wird hierin als Spontaneitätsfaktor bezeichnet. Die Wahl eines höheren Spontaneitätsfaktors, d.h. Anteils der angeforderten Änderung des vorgegebenen Fahrerwunschmomentes FWM für die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment führt zwar zu einer höheren Spontaneität des Ansprechverhaltens aber auch zu einem entsprechend stärkerem Schwingen auf der Abtriebswelle 3.

Der Anteil an dem Sollmoment, der dem Ansteuermoment entspricht, bzw. die Zeitwerte der Anteile an dem Sollmoment, die den Zeitwerten des Ansteuermoments entsprechen, kann als ein Steuergeräteparameter bzw. mehrere Steuerge- räteparamter zum Einstellen der Spontaneität vorgegeben werden und kann be- triebspunktabhängig unterschiedlich appliziert werden. Der Anteil kann konstant oder zeitlich variabel vorgegeben werden.

Um die hervorgerufene Schwingung auf der Abtriebswelle 3 zumindest teilweise zu kompensieren, wird zeitlich versetzt zu dem Aufschalten der Änderung des Ansteuermoments auf das bisherige, dem Fahrerwunschmoment FWM 0 entsprechendes Ansteuermoment ein Kompensationsmoment aufgeschaltet (Kompensa- tionsmomentenansteuerung). Die Änderung, insbesondere die Erhöhung des momentanen Antriebsmoments um das zusätzliche Kompensationsmoment wird zeitlich versetzt aufgeschaltet, d.h. zu der Anforderung der Änderung des An- steuermoments addiert. Dadurch soll die Amplitude der durch die Änderung des Ansteuermoments bei der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment erzeugten Schwingung auf der Abtriebswelle 3 reduziert oder eliminiert werden.

Die Höhe des aufgeschalteten Kompensationsmomentes ist abhängig von der Schwingung, die durch die Ansteuerung des Antriebsmotors 2 gemäß der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment erzeugt wurde, und von Systemeigenschaften, die Einfluss auf die Eigenfrequenz, die Verstärkung, die Eigendämpfung und dergleichen haben. Mit einem fest vorgegebenen Kompensationsmoment erreicht man eine Reduzierung der Schwingung auf der Abtriebswelle 3. Die optimale Höhe des Kompensationsmomentes kann auch mit Hilfe des Systemverhaltens nach Beginn der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment, bzw. aus dem Anteil und den Systemeigenschaften errechnet oder geschätzt werden. Sich ändernde Systemeigenschaften werden durch die Analyse der Systemantwort er- fasst und können adaptiert werden. Hierdurch kann eine stets optimale Auslöschung der Schwingungen der Abtriebswelle 3 erreicht werden.

In den Figuren 3a und 3b ist ein mögliches Systemverhalten gemäß einem Ausführungsbeispiel graphisch dargestellt. Figur 3a zeigt den Verlauf des vorgegebenen Fahrerwunschmomentes FWM sowie die resultierende Ansteuerung des Antriebsmotors 2 durch das Steuergerät 6. In dem gezeigten Beispiel ändert sich das Fahrerwunschmoment FWM sprungartig auf einen Maximalwert FWM max . Das Steuergerät 6 ermittelt aus dem maximalen Fahrerwunschmoment FWM max mit Hilfe des Spontaneitätsfaktors das Ansteuermoment für den Betrieb des Antriebsmotors. Das Ansteuermoment M-ι ist in der Regel, jedoch nicht notwendigerweise kleiner als das maximale Fahrerwunschmoment FWM max und führt zu einer Systemantwort, die an Hand des Drehzahlverlaufes, der in Figur 3b dargestellt ist, veranschaulicht wird.

In Figur 3b ist der Verlauf der Drehzahl, die sich durch Aufschalten der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment ergibt, als Drehzahlverlauf gemäß der Kurve K1 , angegeben durch die durchgezogene Linie, dargestellt. Man erkennt, dass in dem Bereich B1 eine erste Halbwelle einer durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment hervorgerufenen Schwingung auf der Abtriebswelle 3 anhand des Drehzahlverlaufes zu erkennen ist. Beginnend mit einer Anfangsdrehzahl n 0 zum Zeitpunkt des Beginns der Änderung des Fahrerwunschmoments FWM steigt die Drehzahl n bis auf einen ersten Maximalwert n max eines ersten lokalen Maximums für die erste Halbwelle des Drehzahlsignals an. Anschließend sinkt die Drehzahl n wieder ab. Die Anregung, die aus der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment resultiert, entspricht einer gedämpften Schwingung auf der Abtriebswelle 3, die sich in periodischen Schwingungen mit abnehmender Amplitude auswirkt. Die Dämpfung ist durch die Systemeigenschaften des Antriebssystems bestimmt. Diese Schwingung ist, wie oben erwähnt, störend, da sie sich durch Ruckeln beim Fahrverhalten des Fahrzeugs bemerkbar macht.

Um eine größtmögliche Reduktion bzw. Eliminierung der Schwingung auf der Antriebswelle zu erreichen, wird nun eine Kompensationsmomentenansteuerung mit einem Kompensationsmoment M 2 zusätzlich zu der Ansteuerung mit dem Ansteuermoment M-ι an den Antriebsmotor 2 angelegt, und zwar zeitlich versetzt, um zumindest eine Teilauslöschung der durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment bewirkten Schwingung zu erreichen. Vorzugsweise erfolgt die Kom- pensationsmomentenansteuerung, d.h. die weitere Erhöhung der Vorgabe des Ansteuermoments um das Kompensationsmoment M 2 , zu einem Zeitpunkt T k , an dem die Krümmung der durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment M-ι erzeugte Schwingung ihren ersten Wendepunkt hat. Der Zeitpunkt T k des ersten Wendepunktes ist durch die zweite Ableitung des Drehzahlenverlaufes in bekannter Weise ermittelbar. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät 6 den Drehzahlverlauf überwacht und die Kompensationsmomentenansteuerung dann vornimmt, wenn die zweite Ableitung des ermittelten Drehzahlsignals 0 ist. Die durch die Kompensationsmomentenansteuerung bewirkte Schwingung auf der Abtriebswelle 3 (Kurve K2, gestrichelt) überlagert die durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment bewirkte Schwingung und ist durch den gepunkteten Drehzahlverlauf dargestellt. Der resultierende Drehzahlverlauf (siehe Kurve K3, gestrichelt) ergibt sich durch die Überlagerung beider gedämpfter Schwingungen, d.h. den Schwingungen, die durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment und durch das Aufschalten des zusätzlichen Kompensationsmoments bewirkt worden sind. Man erkennt, dass im günstigsten Fall mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens die Schwingung auf der Abtriebswelle 3 nach der ersten Halbwelle eliminiert werden kann.

Zur vollständigen Eliminierung ist die Höhe des Kompensationsmoments der Kompensationsmomentenansteuerung so zu wählen, dass die Amplitude der aufgrund der Kompensationsmomentenansteuerung resultierenden Schwingung dem Betrag des ersten Minimumwerts n min1 eines ersten lokalen Minimums der zweiten Halbwelle der durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment bewirkten Schwingung entspricht. Das Verhältnis zwischen dem Ansteuermoment M-i und des zusätzlichen Kompensationsmoments M 2 der Kompensationsmomente- nansteuerung ist im Wesentlichen durch den Dämpfungsverlauf beim momenta- nen Betriebszustand des Antriebsystems bestimmt. Das Momenten-Verhältnis ergibt sich bei bekannter Anfangs-Drehzahl n 0 und Eigenfrequenz aus der Anfangsamplitude n max und der Dämpfung, die durch einen exponentiellen Verlauf gemäß e ~£t bestimmt ist, nach einer halben Periodendauer, d.h. der Dämpfung zum Zeitpunkt T k . nit) = η ΰ + ·ί3. ϊ51ίΜΓ ι- &ί 3Ϊϊϊ (ωί + φ α )

Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass der Zeitpunkt der Kompensationsmo- mentenansteuerung zum Zeitpunkt T k erfolgt. Davon abweichende Zeitpunkte zum Anlegen der Kompensationsmomentenanforderung führen jedoch im Allgemeinen zu einer nicht vollständigen Auslöschung der durch die Teilmomentenan- forderung hervorgerufenen Schwingung und stellen somit nicht optimale Lösungen dar.

Um als Sollmomentenanforderung das maximale Fahrerwunschmoment FWM max an den Antriebsmotor 2 auszugeben, kann vorgesehen sein, dass nach der Kompensationsmomentenansteuerung und nach Abwarten einer durch das Ansprechverhalten des Antriebsmotors 2 benötigten Zeitdauer bis zur Aufschaltung des durch die Kompensationsmomentenansteuerung geforderten Antriebsmoments eine weitere Teilmomentenansteuerung durchgeführt wird. Die weitere Teilmomentenansteuerung sieht eine Erhöhung der bestehenden Vorgabe des Antriebsmomentes um ein weiteres Teilmoment M 3 vor. Dies kann notwendig sein, um die Differenz des momentanen nach der Aufschaltung des Kompensationsmoments erreichte Antriebsmoment an das durch das Fahrerwunschmoment FWM auszugleichen.

Der zeitliche Verlauf des weiteren Teilmoments für die weitere Teilmomentenansteuerung wird vorzugsweise so bemessen, dass diese keine nennenswerte Schwingung auf der Abtriebswelle 3 hervorruft. Dazu kann vorgesehen sein, dass die weitere Teilmomentenansteuerung mit einem geringem z.B. vorgegebenen Gradienten bzw. Verlauf vorgegeben wird, der die Vorgabe des Ansteuer- moments kontinuierlich ändert, bis das vorgegebene Ansteuermoment dem Fahrerwunschmoment FWM max entspricht. Beispielsweise kann die weitere Teilmo- mentenansteuerung eine lineare oder auf sonstige Weise geformte Annäherung an das Fahrerwunschmoment FWM max , z.B. in Form eines sich asymptotisch an das Fahrerwunschmoment FWM max annähernden Verlaufs vorsehen. Im Wesentlichen dient die weitere Teilmomentenansteuerung dazu, die Differenz zwischen dem momentan geforderten maximalen Fahrerwunschmoment FWM max und das sich nach der Kompensationsmomentenansteuerung ergebende Ansteuermoment auszugleichen.

In den Figuren 4a und 4b ist ein Beispiel für ein mögliches Systemverhalten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel graphisch dargestellt. Figur 4a zeigt den Verlauf des vorgegebenen Fahrerwunschmomentes FWM sowie die resultierende Ansteuerung des Antriebsmotors 2 durch das Steuergerät 6. In dem gezeigten Beispiel ändert sich das Fahrerwunschmoment FWM mit einer vorbestimmten Steigung von einem Ausgangswunschmoment FWM 0 zu einem maximalen Fahrerwunschmoment FWM max . Daraus ergibt sich der Verlauf des Ansteuermoments durch Multiplikation des Verlaufs des Sollmoments mit dem Spontaneitätsfaktor. Im konkreten Fall ermittelt sich so das jeweilige Ansteuermoment, das eine Änderung bezüglich des Fahrerwunschmoment FWM 0 angibt, durch Multiplikation des momentanen Zeitwerts des Fahrerwunschmoments FWM mit dem Spontaneitätsfaktor, der einen Anteil zwischen 0 und 100% definiert. Zu dem Zeitpunkt TK, der, wie oben beschrieben, vorzugsweise dem Zeitpunkt des Übergangs von der ersten Halbwelle zu einer zweiten Halbwelle der durch die Teilmomentenansteuerung hervorgerufenen Schwingung auf dem Abtriebsstrang entspricht, wird die Ansteuerung mit dem zusätzlichen Kompensationsmoment aufgeschaltet, so dass sich dieser zu dem momentanen, durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment erreichten Antriebsmoment hinzuaddiert. Das Kompensationsmoment kann als (positiver oder negativer) Momentensprung dem momentanen Antriebsmoment hinzugefügt werden. Alternativ kann ein definierter Verlauf des Kompensationsmomentes vorgegeben werden, der zu einer geeigneten Kompensation der durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment hervorgerufenen Schwingung führt. Wie bereits oben dargestellt, kann mit Hilfe der weiteren Teilmomentenansteuerung das Antriebsmoment, gemäß dem der Antriebsmotor angesteuert wird, an ein momentan gefordertes Fahrerwunschmoment (hier: FWM max ) angenähert werden, im vorliegenden Fall durch eine asymptotischen Formgebung des Verlaufs des weiteren Teilmoments, mit dem das jeweils durch die Ansteuerung mit dem Ansteuermoment und die Ansteuerung mit dem Kompensationsmoment erreichte Antriebsmoment zusätzlich beaufschlagt wird.

Vorstehend wurde das Verfahren bei einem Lastwechsel anhand einer Lastaufschaltung, d.h. eine Erhöhung des geforderten Fahrerwunschmoment FWM erklärt d.h. der Fahrer fordert ein höheres Moment als das derzeit anstehende an, welches das Motorsteuergerät z.B. durch Erhöhung der Einspritzung umsetzt. Das obige Verfahren ist jedoch analog auch auf eine Lastabschaltung anwendbar. Dabei fordert der Fahrer ein niedrigeres Moment als das derzeit anstehende Moment an, was das Motorsteuergerät z.B. durch Erniedrigung oder Wegnahme der Einspritzung umsetzt.

In den Figuren 5a und 5b sind analog zu den Figuren 4a und 4b die Verläufe des vorgegebenen Fahrerwunschmomentes FWM sowie die resultierende Ansteuerung des Antriebsmotors 2 durch das Steuergerät 6 dargestellt. In dem gezeigten Beispiel ändert sich das Fahrerwunschmoment FWM mit einer vorbestimmten negativen Steigung von einem Ausgangswunschmoment FWM 0 zu einem vorgegebenen minimalen Fahrerwunschmoment FWM min . Daraus ergibt sich der Verlauf des Ansteuermoments durch Multiplikation des Verlaufs des Sollmoments mit dem Spontaneitätsfaktor.