Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 365 „Umweltfreundliche Antriebstechnik für Fahrzeuge“ wurde an der TU München ein Hybridfahrzeug entwickelt, welches mit einem stufenlosen Kettenwandlergetriebe in i2-Bauweise ausgestattet ist. Zur Synchronisierung der dort verwendeten Klauenkupplungen während einer Umschaltung der Fahrbereiche wurde ein Regler für die Übersetzung des CVT-Variators entwickelt (Synchronpunkt), der mittels Störgrößenaufschaltung die hierfür erforderliche hohe Regelgüte erreicht und komfortable und zuverlässige Umschaltvorgänge ermöglicht.

Für die Anwendung z.B. im Antriebsstrang von mobilen Arbeitsmaschinen wurde der Synchronpunktsregler um eine zusätzliche Dimension (Übersetzung) erweitert, um den gesamten Spreizungsbereich abdecken zu können. Die universell einsetzbare Reglerstruktur wurde mit Hilfe eines Rapid-Control-Prototyping-Systems unter Matlab/Simulink® erstellt. Berücksichtigt wurde sowohl das konventionelle Anpresssystem des PIV-Kettenwandlers mit Vierkantensteuerschieber (Konstantstromsystem) als auch die am Lehrstuhl für Landmaschinen der TU München entwickelte druckgeregelte Anpresshydraulik. Als wichtigste Nichtlinearität der Strecke wurde das Anpresskraftverhältnis für den stationären Zustand (di/dt=0) von primärem zu sekundärem Scheibensatz (?-Wert) als Kennfeld berücksichtigt. Das ?-Kräfteverhältnis wird in Verbindung mit der Mindestanpresskraft (hier: proportional zum höheren Moment der beiden Scheibensätze) dazu benutzt, die erforderlichen Anpressdrücke mittels Störgrößenaufschaltung vorzugeben. Dabei finden unter anderem der Drehzahleinfluss (Fliehöldrücke) und die Besonderheiten des jeweiligen Anpresssystems (Ventilkennlinie) Berücksichtigung. Da Messungen der ?-Verläufe nicht in ausreichendem Maße für alle relevanten Betriebspunkte vorliegen, und die Werte bei verschiedene Varianten des Variators differieren, findet die Ermittlung der ?-Kennfelder adaptiv innerhalb der Reglerstruktur statt. Als Adaptionskriterium dient der Verlauf der Stellgröße des linearen Übersetzungsreglers im stationären Zustand, welche im Idealfall gegen Null geht (Bild 1).


Da sich durch eine Verstellung des CVT-Getriebes zusätzlich dynamische Momente im Antriebsstrang ergeben, die dem eigentlichen Beschleunigungswunsch des Fahrers kurzzeitig entgegenwirken, stellt die Beherrschung Verstellrate des CVT-Getriebes eine wichtige Größe bei der Regelung des Antriebsstrangs dar.
Durch eine Erweiterung des Übersetzungsreglers wird die gezielte Vorgabe einer Verstellrate möglich: Hierfür nutzt man den proportionalen Zusammenhang zwischen Verstellrate des CVTs und der Differenz zwischen den tatsächlichen Anpresskräften und den Kräften für den stationären Zustand. Das Ergebnis ist ein für verschiedenste Anwendungen geeigneter CVT-Regler der in Verbindung mit serientauglicher Steuergeräte-Hardware (16-bit µC @ 20 MHz) eingesetzt werden kann.