DE102005058511A1

DE102005058511A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102005058511A1
Application number: DE200510058511
Authority: DE
Inventors: Anton Dr. Ing. Rink; Michael Dipl.-Ing. Spruth (Fh); Moritz Dipl.-Ing. Stockmeier
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung. Das bekannte Verfahren kann nicht unterscheiden, ob ein Fehler eines Sensors, welcher einen Istwert eines Betätigungskennwerts misst, oder ein Fehler einer Einstellvorrichtung vorliegt. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels welchem zwischen verschiedenen Fehlerursachen unterschieden werden kann. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird nach Erkennung eines Fehlers von einer Regelung auf eine Steuerung des Betätigungskennwerts umgeschaltet. Mittels einer zweiten Überwachungsfunktion wird ausgehend von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs geprüft, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird. Im Fall eines positiven Ergebnisses der zweiten Überwachungsfunktion wird ein Fehler des Sensors (17) erkannt. Im Fall eines negativen Ergenisses wird ein Fehler der Einstellvorrichtung (14, 16) erkannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Aus der DE 199 52 476 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist als ein stufenloses Umschlingungsgetriebe ausgeführt, welches hydraulisch angesteuert wird. Das Steuerungssystem verfügt über zwei Drucksensoren, mittels welchen Istwerte von Betätigungskennwerten des Steuerungssystems in Form eines Hauptdrucks und eines Anpressdrucks gemessen werden. Diese Betätigungskennwerte werden mittels jeweils eines Reglers auf ihre jeweiligen Sollwerte eingeregelt. Eine Überwachungsfunktion prüft, ob eine unzulässige Regelabweichung einer der Regler vorliegt. Dazu werden die mit den Drucksensoren gemessenen Druckwerte mit plausiblen Druckwerten verglichen. Die plausiblen Druckwerte unterscheiden sich je nach Betriebszustand des Getriebes. Sobald eine unzulässige Regelabweichung erkannt wird, wird von der Regelung auf eine Steuerung der Druck-Sollwerte umgeschaltet.

Der Grund für die unplausiblen Druckwerte kann zum einen darin liegen, dass ein Drucksensor defekt ist. Es ist aber auch möglich, dass die Druck-Sollwerte auf Grund eines Fehlers innerhalb der hydraulischen Ansteuerung nicht korrekt eingestellt werden können und die Drucksensoren korrekte Istwerte der Drücke liefern. Eine Unterscheidung zwischen den beiden genannten Gründen ist mit dem in der DE 199 52 476 A1 beschriebenen Verfahren nicht möglich.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mittels welchen zwischen verschiedenen Fehlerursachen in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs unterschieden werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

Erfindungsgemäß wird nach dem Umschalten von der Regelung zur Steuerung des Betätigungskennwerts mittels einer zweiten Überwachungsfunktion ausgehend von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs geprüft, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird. Diese Prüfung findet unabhängig vom gemessenen Istwert des Betätigungskennwerts statt. Im Fall eines positiven Ergebnisses der zweiten Überwachungsfunktion, also wenn der Sollwert erfolgreich angesteuert werden kann, wird ein Fehler des Sensors erkannt. Im Fall eines negativen Ergebnisses, also wenn der Sollwert nicht erfolgreich angesteuert werden kann, wird ein Fehler der Einstellvorrichtung erkannt.

Die Fehlerart kann in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Bei einer Reparatur kann diese Information für eine schnelle Diagnose und Reparatur des Fehlers verwendet werden. Ein Tausch von intakten Bauteilen, beispielsweise einer hydraulischen Einstellvorrichtung bei defektem Drucksensor, kann vermieden werden. Damit werden niedrige Reparaturkosten erreicht, was sowohl für den Besitzer des Kraftfahrzeugs, als auch, im Falle einer Garantiereparatur, für den Fahrzeughersteller vorteilhaft ist.

Außerdem kann das Steuerungssystem je nach Art des Fehlers unterschiedlich reagieren. Beispielsweise kann bei einem Fehler des Sensors der Fahrzeugführer über ein Display über einen Fehler informiert werden und zum Aufsuchen einer Werkstatt aufgefordert werden. Durch das Umschalten auf eine Steuerung bleibt das Kraftfahrzeug aber komforteingeschränkt voll funktionstüchtig. Bei einem Fehler in der Einstellvorrichtung kann ein fehlerfreier Betrieb des Kraftfahrzeugs hingegen nicht mehr sichergestellt werden. Deshalb kann in diesem Fall die Drehmomentübertragungseinrichtung in einen Notbetrieb gebracht werden. Der Notbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass keine Ansteuerung von Stellgliedern des Steuerungssystems durch eine elektronische Steuerungseinrichtung erfolgt. Bei einem hydraulischen Steuerungssystem stellen sich beispielsweise Hydraulikdrücke innerhalb des Steuerungssystems in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs ein, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Drehzahl einer Antriebsmaschine. Damit kann ein Notbetrieb, also ein eingeschränkter Betrieb des Kraftfahrzeugs aufrechterhalten werden.

Mit der Kenntnis der Fehlerart kann die Betriebsart des Kraftfahrzeugs mit dem größtmöglichen Funktionsumfang bereitgestellt werden.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann beispielsweise als ein automatisches Getriebe, beispielsweise ein stufenloses Umschlingungsgetriebe oder ein Stufenautomatikgetriebe ausgeführt sein. Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann insbesondere als eine Reibungskupplung, welche hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch betätigt wird, ausgeführt sein. Die Reibungskupplung kann insbesondere als eine Anfahrkupplung, welche insbesondere zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe des Antriebsstrangs angeordnet ist, ausgeführt sein. Die Reibungskupplung kann auch innerhalb des Getriebes zum Schalten von verschiedenen Gängen angeordnet sein.

Der Betätigungskennwert, welcher vom Sensor gemessen wird, unterscheidet sich je nach Ausführung der Stellglieder des Steuerungssystems. Bei hydraulischen oder pneumatischen Stellgliedern ist der Betätigungskennwert beispielsweise als ein Druck oder ein Strom ausgeführt. Bei elektromechanischen Stellgliedern ist der Betätigungskennwert beispielsweise als ein Verstellweg oder eine Position eines Stellmotors oder als ein Strom ausgeführt.

Der Sollwert für den Betätigungskennwert wird von einer übergeordneten Funktion erzeugt. Dabei kann direkt ein Sollwert vorgegeben werden. Es ist aber auch möglich, dass ein Sollwert einer anderen Größe vorgegeben wird, aus dem sich der Sollwert für den Betätigungskennwert ergibt. Ist die Drehmomentübertragungseinrichtung beispielsweise als eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung ausgeführt, kann ein Sollwert für ein übertragbares Kupplungsmoment vorgegeben werden. Dieses ergibt sich unter anderem aus einem Betätigungsdruck, welcher gemessen werden kann. Dieser Betätigungsdruck könnte in diesem Fall den Betätigungskennwert darstellen. Der Betätigungsdruck kennzeichnet in diesem Fall einen Betätigungsgrad der Reibungskupplung, er stellt also ein Maß dafür dar, wie weit die Reibungskupplung geschlossen ist. Falls zur Druckverstärkung ein hydraulischer Verstärkungsschieber eingesetzt wird, kann auch der Vorsteuerdruck des Verstärkungsschiebers gemessen und als Betätigungskennwert verwendet werden. Für die Umrechnung der verschiedenen Größen kann ein Modell bzw. ein inverses Modell der Regelstrecke verwendet werden.

Eine unzulässige Regelabweichung bei der Regelung des Betätigungskennwerts kann beispielsweise erkannt werden, wenn die Differenz zwischen Soll- und Istwert betragsmäßig größer als eine Schwelle wird. Zusätzlich kann als weitere Bedingung gelten, dass dies für eine festlegbare Zeitspanne ununterbrochen erfüllt sein muss.

Falls eine unzulässige Regelabweichung erkannt wurde, so wird von einer Regelung auf eine Steuerung umgeschaltet. Die Stellglieder werden also so angesteuert, dass sich der Sollwert des Betätigungskennwerts einstellen müsste. Ist beispielsweise das Steuerungssystem hydraulisch und das Stellglied als ein Regelmagnetventil ausgeführt, so ist in der elektronischen Steuerungseinrichtung, welche das Regelmagnetventil mit einem Ansteuerstrom ansteuert, eine Strom-Druck-Kennlinie abgelegt. Die Steuerungseinrichtung bestimmt damit aus einem Solldruck einen theoretisch notwendigen Ansteuerstrom und stellt diesen am Regelmagnetventil ein.

Nach dem Umschalten auf die Steuerung des Betätigungskennwerts prüft die zweite Überwachungsfunktion, ob der Sollwert erfolgreich eingestellt wird. Die Prüfung geht aus von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs, wie beispielsweise Drehzahlen und Drehzahlgradienten der Antriebsmaschine, der Drehmomentübertragungseinrichtung und/oder eines Getriebes, und/oder einem abgegebenen Drehmoment der Antriebsmaschine. Die Betriebsgrößen können gemessen, mittels Modellrechnungen bestimmt oder aus Kennlinien bzw. Kennfeldern ausgelesen werden.

Innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion wird anhand der Betriebsgrößen geprüft, ob der tatsächliche Betätigungskennwert ungefähr dem Sollwert entspricht. Ist beispielsweise die Drehmomentübertragungseinrichtung als ein stufenloses Umschlingungsgetriebe ausgeführt, so kann beispielsweise geprüft werden, ob trotz eines angesteuerten Anpressdrucks, der ausreichen sollte, um ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu verhindern, ein übermäßiger Schlupf am Variator auftritt. Der Schlupf am Variator kann aus Drehzahlen vor und nach dem Variator bestimmt werden.

Ist die Drehmomentübertragungseinrichtung als eine Reibungskupplung ausgeführt, so kann beispielsweise geprüft werden, ob ein übermäßiger Schlupf an der Reibungskupplung auftritt, obwohl der angesteuerte Druck hoch genug sein sollte, um ein Rutschen der Reibungskupplung zu verhindern. Der Schlupf an der Reibungskupplung kann aus Drehzahlen vor und nach der Reibungskupplung bestimmt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird eine Regelfehler-Kenngröße ermittelt, indem eine Kennwertdifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Betätigungskennwerts bestimmt wird und die Quadrate der genannten Kennwertdifferenz anschließend aufsummiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem festen Zeittakt, von beispielsweise 10 ms durchgeführt. Damit wird die Regelfehler-Kenngröße alle 10 ms um das Quadrat der aktuellen Kennwertdifferenz erhöht. Eine unzulässige Regelabweichung wird erkannt, wenn die Regelfehler-Kenngröße einen Regelfehler-Schwellwert überschreitet.

Die Regelfehler-Kenngröße wird insbesondere zurückgesetzt, wenn ein Betrag der genannten Kennwertdifferenz für eine erste Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Regelfehler-Grenzwert ist. Beim Zurücksetzen der Regelfehler-Kenngröße wird ihr der Wert 0 zugewiesen.

Es wäre auch möglich, die Beträge der Kennwertdifferenz aufzusummieren. Durch die Summation der Quadrate werden aber größere Differenzen stärker gewichtet.

In Ausgestaltung der Erfindung wird ausgehend vom angesteuerten Sollwert des Betätigungskennwerts ein Soll-Kupplungsmoment bestimmt. Das Soll-Kupplungsmoment ergibt sich beispielsweise aus dem Sollwert des Betätigungsdrucks und einer die Reibungskupplung beschreibenden Kenngröße in Form eines Faktors. Das Soll-Kupplungsmoment ergibt sich dann aus dem Produkt des Betätigungskennwerts und des genannten Faktors. Außerdem wird ausgehend von einem abgegebenen Drehmoment der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs ein Ist-Kupplungsmoment abgeschätzt. Sofern die Reibungskupplung zwischen Antriebsmaschine und Getriebe angeordnet ist, so ergibt sich das Ist-Kupplungsmoment aus dem abgegebenen Drehmoment der Antriebsmaschine unter Berücksichtigung des Drehmoments, welches sich aus der Beschleunigung der trägen Massen der Antriebsmaschine ergibt. Das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine wird von einer Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine beispielsweise aus einer eingespritzten Kraftstoffmenge und der Drehzahl der Antriebsmaschine bestimmt.

Innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion wird in Abhängigkeit des genannten Soll-Kupplungsmoments und des genannten Ist-Kupplungsmoment geprüft, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird. Dazu wird beispielsweise eine Drehmomentdifferenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Kupplungsmoment bestimmt. Die Einsteuerung wird beispielsweise als erfolgreich angesehen, wenn der Betrag der genannten Drehmomentdifferenz kleiner als ein Grenzwert ist. Zusätzlich kann als weitere Bedingung gelten, dass dies für eine festlegbare Zeitspanne ununterbrochen erfüllt sein muss.

Die Prüfung in Abhängigkeit des Soll-Kupplungsmoments und des Ist-Kupplungsmoment wird insbesondere in solchen Situationen durchgeführt, in denen ein Schlupf an der Kupplung herrscht und auch herrschen soll. Dies ist beispielsweise beim Anfahren des Kraftfahrzeugs gegeben.

Insbesondere wird eine Drehmomentfehler-Kenngröße ermittelt, indem die Drehmomentdifferenz zwischen dem Soll-Kupplungsmoment und dem Ist-Kupplungsmoment bestimmt wird. Anschließend werden die Quadrate der genannten Drehmomentdifferenz aufsummiert. Die zweite Überwachungsfunktion liefert ein negatives Ergebnis, wenn die Drehmomentfehler-Kenngröße einen Drehmomentfehler-Schwellwert überschreitet.

Es wäre auch möglich, die Beträge der Drehmomentdifferenz aufzusummieren.

Die Drehmomentfehler-Kenngröße wird insbesondere zurückgesetzt, wenn ein Betrag der genannten Drehmomentdifferenz für eine zweite Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Drehmomentfehler-Grenzwert ist. Beim Zurücksetzen der Drehmomentfehler-Kenngröße wird ihr der Wert 0 zugewiesen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird ein Schlupf an der Reibungskupplung bestimmt. Der Schlupf ergibt sich aus der Differenz der Drehzahlen vor und nach der Reibungskupplung. Ist die Reibungskupplung zwischen Antriebsmaschine und Getriebe angeordnet, so entspricht die Drehzahl vor der Reibungskupplung der Drehzahl der Antriebsmaschine. Diese Drehzahl wird von der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine bestimmt und der Steuerungseinrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung übermittelt.

Innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion wird in Abhängigkeit des genannten Schlupfs geprüft, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird. Beispielsweise wird geprüft, ob der Betrag des Schlupfs größer als ein Schwellwert ist. Ist dies der Fall liefert die zweite Überwachungsfunktion ein negatives Ergebnis. Es wäre ebenso möglich, eine Summe der Beträge von Schlupfwerten oder eine Summe der Quadrate der Schlupfwerte zu bestimmen und anschließend zu prüfen, ob die Summe einen Schwellwert überschreitet.

Die Prüfung in Abhängigkeit des Schlupfs an der Reibungskupplung wird insbesondere dann ausgeführt, wenn die Reibungskupplung so angesteuert wird, dass kein Schlupf auftreten sollte, die Kupplung also vollständig geschlossen sein sollte. Das Soll-Kupplungsmoment ist in diesem Fall also größer als das von der Reibungskupplung zu übertragende Drehmoment.

Insbesondere wird durch eine Ableitung nach der Zeit ausgehend vom Schlupf an der Kupplung ein Schlupfgradient bestimmt. Die zweite Überwachungsfunktion liefert insbesondere dann ein negatives Ergebnis, wenn der Schlupfgradient einen Gradienten-Schwellwert überschreitet. So kann ein Aufreißen der Reibungskupplung erkannt werden. Ein Aufreißen der Reibungskupplung tritt dann auf, wenn das an der Reibungskupplung anliegende Drehmoment deutlich höher ist als das übertragbare Drehmoment der Reibungskupplung.

Die genannten Schwell- und Grenzwerte sowie die genannten Zeitspannen müssen auf die tatsächlichen Begebenheiten im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs abgestimmt werden.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine symbolische Darstellung von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs,

2 eine symbolische Darstellung des Steuerungssystems einer Reibungskupplung im Antriebsstrang und

3 eine Darstellung eines Zustandsautomaten in einem Umschaltblock
Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eine Antriebsmaschine 10, welche von einer nicht separat dargestellten Motorsteuerung angesteuert wird. Mittels der Motorsteuerung kann ein abgegebenes Drehmoment der Antriebsmaschine eingestellt werden. Die Motorsteuerung misst eine Drehzahl der Antriebsmaschine und bestimmt aus der Drehzahl und der eingespritzten Kraftstoffmenge die Höhe des abgegebenen Drehmoments. Die Antriebsmaschine 10 ist über eine Reibungskupplung 11 mit einem Getriebe 12 verbunden. Das Getriebe 12 ist als ein automatisches Stufengetriebe mit mehreren gekoppelten Planetensätzen ausgeführt. Durch wahlweises Schließen und Öffnen von Kupplungen und Bremsen im Getriebe 12 können verschiedene Gänge im Getriebe 12 eingestellt werden. Das Getriebe 12 ist ausgangsseitig mit dem Kraftfahrzeug 13 verbunden.
Im Getriebe 12 ist ein nicht dargestellter Drehzahlsensor angeordnet, mittels welchem eine Eingangsdrehzahl des Getriebes 12 gemessen werden kann. Die Eingangsdrehzahl des Getriebes 12 entspricht der Drehzahl nach der Reibungskupplung 11. Da die Drehzahl der Antriebsmaschine 10 der Drehzahl vor der Reibungskupplung entspricht, können so die Drehzahlen vor und nach der Reibungskupplung 11 gemessen werden.
Die Reibungskupplung 11 und das Getriebe 12 werden von einer elektronischen Steuerungseinrichtung 13 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 13 steht dazu in Signalverbindung mit dem genannten Drehzahlsensor des Getriebes 12 und nicht dargestellten Stellgliedern des Getriebes 12, mittels welchen die verschiedenen Gänge des Getriebes 12 geschaltet werden können. Die Steuerungseinrichtung 13 steht außerdem in Signalverbindung mit der Motorsteuerung der Antriebsmaschine 10, womit der Steuerungseinrichtung 13 die Informationen über die Drehzahl und das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 10 zur Verfügung stehen.
Zur Ansteuerung der Reibungskupplung 11 steuert die Steuerungseinrichtung 13 ein Regelmagnetventil 14 mit einem Ansteuerstrom an. Das Regelmagnetventil 14 erzeugt an seinem Ausgang 15 einen vom Ansteuerstrom abhängigen Ventildruck. Eine Kennlinie, welchen den Zusammenhang zwischen Ansteuerstrom und Ventildruck darstellt, ist in der Steuerungseinrichtung 13 gespeichert.
Der Ventildruck wirkt auf einen hydraulischen Verstärkungsschieber 16, welcher den Ventildruck um einen bauartbedingten Verstärkungsfaktor verstärkt. Der so erzeugte Kupplungsdruck wirkt auf einen nicht dargestellten Betätigungskolben der Reibungskupplung 11. Damit werden Reibelemente der Reibungskupplung 11 zusammengedrückt und ab einem bestimmten Kupplungsdruck kann die Reibungskupplung 11 Drehmoment übertragen. Das so genannte Kupplungsmoment ergibt sich aus der Höhe des Betätigungsdrucks multipliziert mit einem bauartbedingten Faktor.
Der Ventildruck, der vom Regelmagnetventil 14 erzeugt wird, kann mit einem Drucksensor 17 gemessen werden. Der Drucksensor 17 steht in Signalverbindung mit der Steuerungseinrichtung 13, so dass dieser die Information über die Höhe des Ventildrucks vorliegt.
Ausgehend von der Höhe des Ventildrucks kann die Steuerungseinrichtung 13 durch Multiplikation mit dem Verstärkungsfaktor des Verstärkungsschiebers 16 und dem Faktor der Reibungskupplung 11 das übertragbare Kupplungsmoment der Reibungskupplung 11 bestimmen.
Die Steuerungseinrichtung 13 bestimmt in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs ein Soll- Kupplungsmoment der Reibungskupplung 11. Die Steuerungseinrichtung 13 versucht durch eine entsprechende Ansteuerung des Regelmagnetventils 14, das Soll-Kupplungsmoment einzustellen.
Die Steuerungseinrichtung 13, das Regelmagnetventil 14, der Verstärkungsschieber 16 und der Drucksensor 17 bilden damit ein Steuerungssystem der Reibungskupplung 11. Das Regelmagnetventil 14 und der Verstärkungsschieber 16 bilden eine Einstellvorrichtung der Reibungskupplung 11.
Gemäß 2 verfügt die Steuerungseinrichtung 13 über einen Strategieblock 29, welcher die Strategie für die Reibungskupplung 11, also das Soll-Kupplungsmoment festlegt. Aus dem Soll-Kupplungsmoment berechnet der Strategieblock 29 mit Hilfe der genannten Kennlinie und der Umrechnungsfaktoren einen Sollwert für den Ventildruck am Ausgang 15 des Regelmagnetventils 14. Der Ventildruck ist eine Betriebsgröße des Steuerungssystems und stellt einen Betätigungskennwert der Reibungskupplung 11 dar. Er ist ein Maß für den Betätigungsgrad der Reibungskupplung 11.
In einem Normalbetrieb des Steuerungssystems dient der Sollwert des Ventildrucks als Sollgröße für einen Regler 18. Der Regler 18 erhält außerdem vom Drucksensor 17 die Information über die Höhe des gemessenen Ventildrucks, also über den Istwert des Ventildrucks. Aus Sollwert und Istwert des Ventildrucks bildet der Regler eine Regelabweichung, die er versucht in bekannter Weise mittels einer entsprechenden Ansteuerung des Regelmagnetventils 14 auszugleichen.
Statt als Sollgröße für den Regler 18 zu dienen, kann der Sollwert des Ventildrucks auch als Sollgröße für eine Steuerung 19 dienen. Die Steuerung 19 bestimmt aus der genannten Strom-Druck-Kennlinie des Regelmagnetventils 14 einen für den aktuellen Sollwert des Ventildrucks zugehörigen Wert für den Ansteuerstrom und steuert das Regelmagnetventil 14 mit diesem Ansteuerstrom an.
Alternativ zum Regler 18 und zur Steuerung 19 kann der Sollwert des Ventildrucks auf einen Abschaltblock 20 geführt werden. Wenn der Abschaltblock aktiviert ist, findet keine Ansteuerung des Regelmagnetventils 14 statt. Das Steuerungssystem befindet sich damit in einem Notbetrieb. Dieser wird meist begleitet von einem Notbetrieb des Getriebes 12, bei welchem beispielsweise wahlweise der 2. Gang oder der Rückwärtsgang geschaltet ist.
Die Umschaltung zwischen dem Regler 18, der Steuerung 19 und dem Abschaltblock 20 erfolgt durch einen Umschaltblock 21, der als ein so genannter Fehler Manager ausgeführt ist. Der Umschaltblock 21 erhält Informationen von einem Regler-Überwachungsblock 22 und einem Steuerungs-Überwachungsblock 23. Der Regler-Überwachungsblock 22 erhält als Eingangsgrößen den Sollwert für den Ventildruck vom Strategieblock 29 und den gemessenen Istwert des Ventildrucks vom Drucksensor 17. Der Steuerungs-Überwachungsblock 23 erhält als Eingangsgrößen ebenfalls den Sollwert für den Ventildruck vom Strategieblock 29, die Drehzahl nach der Reibungskupplung 11 vom Drehzahlsensor im Getriebe 12 sowie die Drehzahl und das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 10 von der Motorsteuerung.
In 3 ist ein Zustandsautomat im Umschaltblock 21 dargestellt. Bei der Inbetriebnahme und in einem Normalbetrieb des Steuerungssystems befindet sich der Umschaltblock 21 in einem Zustand 24, in welchem der Regler 18 aktiv ist. In diesem Zustand 24 ist auch der Regler- Überwachungsblock 22 aktiv. Der Regler-Überwachungsblock 22 bestimmt eine Kennwertdifferenz aus der Differenz von Sollwert und gemessenem Istwert des Ventildrucks: pk_fehler = pk_soll – pk_messmit

pk_fehler: = Kennwertdifferenz,
pk_soll: = Sollwert des Ventildruck,
pk_mess: = gemessener Istwert des Ventildrucks.

Davon ausgehend wird eine Regelfehler-Kenngröße aus der Summe der Quadrate der Kennwertdifferenz bestimmt:
mit

Vp: = Regelfehler-Kenngröße.

Der Regler-Überwachungsblock 22 erkennt eine unzulässige Regelabweichung und sendet ein entsprechendes Signal an den Umschaltblock 21, wenn die Regelfehler-Kenngröße einen Regelfehler-Schwellwert überschreitet. Die Regelfehler-Kenngröße wird zurückgesetzt, ihr wird also der Wert 0 zugewiesen, wenn die Kennwertdifferenz für eine festgelegte erste Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Regelfehler-Grenzwert ist.
Sobald eine unzulässige Regelabweichung erkannt wurde, der Umschaltblock 21 also ein entsprechendes Signal vom Regler-Überwachungsblock 22 erhalten hat, wechselt der Zustand des Umschaltblocks in den Zustand 25. Beim Wechsel vom Zustand 24 in den Zustand 25 wird der Regler 18 und der Regler-Überwachungsblock 22 deaktiviert, sowie die Steuerung 19 und der Steuerungs-Überwachungsblock 23 aktiviert.
Der Steuerungs-Überwachungsblock 23 prüft, ob der Sollwert des Ventildrucks erfolgreich angesteuert wird. Dazu wendet der Steuerungs-Überwachungsblock 23 in Abhängigkeit der aktuellen Fahrsituation unterschiedliche Methoden an.
Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs, also wenn Schlupf an der Reibungskupplung 11 auftritt und auch auftreten soll, berechnet der Steuerungs-Überwachungsblock 23 ausgehend vom Sollwert des Ventildrucks ein Soll-Kupplungsmoment, also ein Drehmoment, welches die Reibungskupplung 11 übertragen können müsste, wenn der Istwert des Ventildrucks dem Sollwert entsprechen würde. Dazu werden die genannte Kennlinie und die Umrechnungsfaktoren herangezogen. Außerdem wird ein Ist-Kupplungsmoment nach folgender Formel abgeschätzt: Mk_ber = M_mot – J_mot·dω_mot/dtmit

Mk_ber: = Ist-Kupplungsmoment,
M_mot: = abgegebenes Drehmoment der Antriebsmaschine,
J_mot: = Massenträgheitsmoment der Antriebsmaschine,
ω_mot: = Winkelgeschwindigkeit der Antriebsmaschine.

Aus Soll-Kupplungsmoment und Ist-Kupplungsmoment wird eine Drehmomentdifferenz bestimmt: Mk_fehler = Mk_soll – Mk_bermit

Mk_ fehler: = Drehmomentdifferenz,
Mk_soll: = Soll-Kupplungsmoment.

Darauf aufbauend wird eine Drehmomentfehler-Kenngröße durch die Summation der Quadrate der Drehmomentdifferenz berechnet:
mit

Vm: = Drehmomentfehler-Kenngröße.

Der Steuerungs-Überwachungsblock 23 erkennt, dass der Sollwert des Ventildrucks nicht erfolgreich angesteuert wird und sendet ein entsprechendes Fehler-Signal an den Umschaltblock 21, wenn die Drehmomentfehler-Kenngröße einen Drehmomentfehler-Schwellwert überschreitet. Die Drehmomentfehler-Kenngröße wird zurückgesetzt, ihr wird also der Wert 0 zugewiesen, wenn die Drehmomentdifferenz für eine festgelegte zweite Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Drehmomentfehler-Grenzwert ist.
In Fahrsituationen, in denen die Reibungskupplung 11 so angesteuert wird, dass sie vollständig geschlossen sein sollte, also beispielsweise beim Fahren mit höherer Geschwindigkeit in einem festen Gang, wird eine zweite Methode zur Überprüfung der Steuerung 19 verwendet. Dazu wird ein Kupplungsschlupf bestimmt: Δω = ω_mot – ω_getrmit

Δω: = Kupplungsschlupf,
ω_mot: = Winkelgeschwindigkeit der Antriebsmaschine,
ω_getr: = Winkelgeschwindigkeit am Getriebeeingang.

Davon ausgehend wird ein Schlupfgradient bestimmt: Δω_fehler = dΔω/dtmit

Δω_fehler: = Schlupfgradient.

Der Steuerungs-Überwachungsblock 23 erkennt, dass der Sollwert des Ventildrucks nicht erfolgreich angesteuert wird und sendet ein entsprechendes Fehler-Signal an den Umschaltblock 21, wenn der Schlupfgradient einen Gradienten-Schwellwert überschreitet.
Falls für eine festlegbare Zeitspanne der Sollwert des Ventildrucks erfolgreich angesteuert wurde, der Umschaltblock 21 also kein Fehler-Signal vom Steuerungs-Überwachungsblock 23 empfangen hat, so wird kurzfristig in den Zustand 26 gewechselt, in dem in einen Fehlerspeicher ein Sensorfehler eingetragen wird. Der Fehlerspeicher kann mittels eines geeigneten Auslesegeräts beispielsweise in einer Werkstatt ausgelesen werden.
Sobald allerdings der Umschaltblock ein Fehler-Signal vom Steuerungs-Überwachungsblock 23 erhält, wechselt der Zustand 25 in den Zustand 27, in dem die Steuerung 19 deaktiviert und der Abschaltblock 20 aktiviert wird. Ausgehend vom Zustand 27 wird kurzfristig in den Zustand 28 gewechselt, in dem in den Fehlerspeicher ein Fehler der Einstellvorrichtung eingetragen wird.

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Drehmomentübertragungseinrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei – ein Istwert eines Betätigungskennwerts, welcher eine Betriebsgröße des Steuerungssystems (13, 14, 16, 17) kennzeichnet, mittels eines Sensors (17) gemessen wird, – der Betätigungskennwert mittels eines Reglers (18) und einer Einstellvorrichtung (14, 16) auf einen Sollwert eingeregelt wird, – mittels einer ersten Überwachungsfunktion überwacht wird, ob eine unzulässige Regelabweichung des Reglers (18) vorliegt, – im Fall einer unzulässigen Regelabweichung – mittels einer Steuerung (19) und der Einstellvorrichtung (14, 16) der Sollwert angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass – mittels einer zweiten Überwachungsfunktion ausgehend von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs ohne Berücksichtigung des gemessenen Istwerts des Betätigungskennwerts geprüft wird, ob der Sollwert erfolgreich angesteuert wird und – im Fall eines positiven Ergebnisses der zweiten Überwachungsfunktion ein Fehler des Sensors (17) und im Fall eines negativen Ergebnisses ein Fehler der Einstellvorrichtung (14, 16) erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erkannten Fehler der Einstellvorrichtung (14, 16) die Ansteuerung der Drehmomentübertragungseinrichtung (11) in einen Notbetrieb gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (11) als eine Reibungskupplung (11) ausgeführt ist und der Betätigungskennwert einen Betätigungsgrad der Reibungskupplung (11) kennzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelfehler-Kenngröße ermittelt wird, indem – eine Kennwertdifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Betätigungskennwerts bestimmt wird und – die Quadrate der genannten Kennwertdifferenz aufsummiert werden und eine unzulässige Regelabweichung erkannt wird, wenn die Regelfehler-Kenngröße einen Regelfehler-Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfehler-Kenngröße zurückgesetzt wird, wenn ein Betrag der genannten Kennwertdifferenz für eine erste Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Regelfehler-Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – ausgehend vom angesteuerten Sollwert des Betätigungskennwerts ein Soll-Kupplungsmoment und – ausgehend von einem abgegebenen Drehmoment einer Antriebsmaschine (10) des Kraftfahrzeugs ein Ist-Kupplungsmoment abgeschätzt wird und innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion in Abhängigkeit des genannten Soll-Kupplungsmoments und des genannten Ist-Kupplungsmoments geprüft wird, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentfehler-Kenngröße ermittelt wird, indem – eine Drehmomentdifferenz zwischen dem Soll-Kupplungsmoment und dem Ist-Kupplungsmoment bestimmt wird und – die Quadrate der genannten Drehmomentdifferenz aufsummiert werden und die zweite Überwachungsfunktion ein negatives Ergebnis liefert, wenn die Drehmomentfehler-Kenngröße einen Drehmomentfehler-Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentfehler-Kenngröße zurückgesetzt wird, wenn ein Betrag der genannten Drehmomentdifferenz für eine zweite Zeitspanne ununterbrochen kleiner als ein Drehmomentfehler-Grenzwert ist.
Verfahren nach einem Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlupf an der Reibungskupplung (11) bestimmt wird und innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion in Abhängigkeit des genannten Schlupfs geprüft wird, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Schlupf ein Schlupfgradient bestimmt wird und innerhalb der zweiten Überwachungsfunktion in Abhängigkeit des genannten Schlupfgradienten geprüft wird, ob der Sollwert des Betätigungskennwerts erfolgreich angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Überwachungsfunktion ein negatives Ergebnis liefert, wenn der genannte Schlupfgradient einen Gradienten-Schwellwert überschreitet.
Einrichtung zur Erkennung eines Fehlers in einem Steuerungssystem einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Sensor (17), mittels welchem ein Istwert eines Betätigungskennwerts, welcher eine Betriebsgröße des Steuerungssystems (13, 14, 16, 17) kennzeichnet, messbar ist, und einer Steuerungseinrichtung (13), welche dazu vorgesehen ist – den Betätigungskennwert mittels eines Reglers (18) und einer Einstellvorrichtung (14, 16) auf einen Sollwert einzuregeln, – mittels einer ersten Überwachungsfunktion zu überwachen, ob eine unzulässige Regelabweichung des Reglers (18) vorliegt, – im Fall einer unzulässigen Regelabweichung – mittels einer Steuerung (19) und der Einstellvorrichtung (14, 16) den Sollwert einzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, – mittels einer zweiten Überwachungsfunktion ausgehend von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs ohne Berücksichtigung des gemessenen Istwerts des Betätigungskennwerts zu prüfen, ob der Sollwert erfolgreich angesteuert wird und – im Fall eines positiven Ergebnisses der zweiten Überwachungsfunktion einen Fehler des Sensors (17) und im Fall eines negativen Ergebnisses einen Fehler der Einstellvorrichtung (14, 16) zu erkennen.