DE102006045386B4 - Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung, die als eine trockenlaufende Reibungskupplung ausgebildet ist und in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor (2) und einem Getriebe (3) angeordnet ist, wobei eine Kupplungstemperatur (T_K) ermittelt wird und in Abhängigkeit der ermittelten Kupplungstemperatur (T_K) eine Adaption einer Steuerungskennlinie der Kupplung (4) durchgeführt wird, wobei zu Beginn eines Fahrbetriebs mit einer Abkühlzeit (Δt_Abk) einer der Kupplung (4) benachbarten Baugruppe (2, 3), mit einer in dem vorhergehenden Fahrbetrieb zuletzt berechneten und abgespeicherten Temperatur (T_K1) der Kupplung (4), und mit einer vorab ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik der Kupplung (4) die aktuelle Temperatur (T_K2) der Kupplung (4) berechnet wird,
und diese Temperatur (T_K2) der Kupplung (4) während eines aktuellen Fahrbetriebs als Startwert zur Berechnung nachfolgender Temperaturen der Kupplung (4) verwendet wird, die jeweils als aktuelle Temperatur zur Adaption der Steuerungskennlinie verwendet werden dadurch gekennzeichnet,
dass zu Beginn des Fahrbetriebs die aktuelle Temperatur (T_M2) der Baugruppe (2, 3) sensorisch erfasst wird, dass mit der sensorisch erfassten Temperatur (T_M2), mit einer in dem vorhergehenden Fahrbetrieb zuletzt sensorisch erfassten und abgespeicherten Temperatur (T_M1) der Baugruppe (2, 3), und mit einer vorab ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik der Baugruppe (2, 3) die Abkühlzeit (Δt_Abk) der Baugruppe (2, 3) berechnet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung, die als eine trockenlaufende Reibungskupplung ausgebildet ist und in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei eine Kupplungstemperatur ermittelt wird und in Abhängigkeit der ermittelten Kupplungstemperatur eine Adaption einer Steuerungskennlinie der Kupplung durchgeführt wird.
• In Kraftfahrzeugen wird eine automatisierte Kupplung zumeist in Verbindung mit einem automatisierten Getriebe, wie einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG), einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe (DKG), oder einem stufenlos verstellbaren Getriebe (CVT), in der Funktion eines Anfahrelementes und/oder einer Schaltkupplung eingesetzt. Bei einer sogenannten Halbautomatik ist der Einsatz einer automatisierten Kupplung jedoch auch in Verbindung mit einem manuell schaltbaren Getriebe vorgesehen.
• In der hier zugrunde gelegten Bauart einer trockenlaufenden Reibungskupplung umfasst eine Kupplung mindestens zwei Druckplatten und eine mit Reibbelägen versehene Mitnehmerscheibe, die axial zwischen den Druckplatten angeordnet ist. Die motorseitige Druckplatte, die zumeist ein Schwungrad bildet oder einstückig mit einem Schwungrad verbunden ist, steht drehfest mit der Kurbelwelle eines als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Antriebsmotors in Verbindung. Die getriebeseitige Druckplatte ist über einen Kupplungskorb drehfest mit der motorseitigen Druckplatte verbunden und wird mittels einer getriebeseitig zwischen dem Kupplungskorb und der Druckplatte angeordneten, zumeist als Membranfeder ausgebildete Anpressfeder gegen die Mitnehmerscheibe gedrückt, wodurch die Mitnehmerscheibe zwischen den beiden Druckplatten eingespannt wird. Die Mitnehmerscheibe ist axial verschiebbar und drehfest auf der Eingangswelle des Getriebes gelagert. Somit kann die Kupplung im unbetätigten Ruhezustand ein Drehmoment des Antriebsmotors auf die Eingangswelle des Getriebes übertragen. Zum Öffnen bzw. Ausrücken der Kupplung und zum Einstellen eines bestimmten übertragbaren Drehmomentes im Schlupfbetrieb ist ein ansteuerbarer Kupplungssteller ggf. in Verbindung mit Ausrückelementen vorgesehen. Der Kupplungssteller kann z.B. als ein kupplungsextern angeordneter hydraulisch oder pneumatisch wirksamer Stellzylinder ausgebildet sein, dessen Kolben über einen Ausrückhebel und ein Ausrücklager mit den Federzungen der Anpressfeder in Verbindung steht. Der Kupplungssteller kann jedoch auch als ein sogenannter Zentralausrücker ausgebildet sein, bei dem der Kolben eines kupplungsintern angeordneten hydraulisch oder pneumatisch wirksamen ringzylindrischen Stellzylinders unmittelbar über ein Ausrücklager mit den Federzungen der Anpressfeder in Verbindung steht. Alternativ dazu sind auch elektromotorisch oder elektromagnetisch wirksame Stellantriebe in der Funktion eines Kupplungsstellers möglich.
• Zur Steuerung der Kupplung, insbesondere zur Einstellung eines bestimmten übertragbaren Drehmomentes der Kupplung im Schlupfbetrieb, wird allgemein eine Steuerungskennlinie verwendet, die den Zusammenhang zwischen dem übertragbaren Drehmoment der Kupplung und einer Stellgröße, wie dem Stellweg bzw. dem Ausrückweg oder dem Stelldruck bzw. dem elektrischen Stellstrom, des zugeordneten Kupplungsstellers wiedergibt. Abhängig von der Betriebstemperatur der Kupplung, die in einem Bereich zwischen der Umgebungstemperatur und bis zu 300 °C liegen kann, ergeben sich jedoch Abweichungen, die auf eine temperaturabhängige Dehnung und Verformung der Bauteile, insbesondere der Druckplatten, und auf eine temperaturabhängige Änderung des Reibwertes der Reibbeläge zurückzuführen sind. Ohne eine Berücksichtigung bzw. Korrektur dieser Abweichungen kommt es aufgrund abweichender Drehmomentwerte der Kupplung bei Anfahr- und Schaltvorgängen entweder zu einer erhöhten thermischen Belastung der Kupplung aufgrund zu langer Schlupfphasen oder zu ruckartigen Lastspitzen aufgrund zu kurzer Schlupfphasen. Es sind daher mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen jeweils eine Kupplungstemperatur ermittelt wird und in Abhängigkeit der ermittelten Kupplungstemperatur eine Adaption einer Steuerungskennlinie der Kupplung durchgeführt wird.
• So wird in der DE 102 36 540 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung vorgestellt, bei dem ein Greifpunkt der Kupplung in Abhängigkeit der Kupplungstemperatur bestimmt wird und bei der Steuerung der Kupplung berücksichtigt wird. Zur Bestimmung der Kupplungstemperatur wird ein rechnerisches Temperaturmodell verwendet, das die der Kupplung zugeführte Reibleistung beinhaltet. Zwischen dem damit ermittelten adaptierten Greifpunkt der Kupplung und dem tatsächlichen Greifpunkt der Kupplung ergeben sich jedoch so große Abweichungen, das zusätzliche Korrekturschritte, wie ein Stalltest und ein Schnüffeltest, erforderlich sind.
• Ein weiteres Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung ist aus der DE 10 2004 023 581 A1 bekannt. In diesem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass vor jeder Anfahrt des Kraftfahrzeugs eine nach der Anfahrt zu erwartende Kupplungstemperatur berechnet und mit einem vorab festgelegten Temperaturgrenzwert verglichen wird, und dass bei einer zu erwartenden Überschreitung des Temperaturgrenzwertes eine Ersatzstrategie für die Anfahrt durchgeführt wird, z.B. das Drehmoment des Antriebsmotors und/oder die Drehzahl des Antriebsmotors und/oder die Einkuppeldauer reduziert wird. Das bekannte Verfahren kann die maximal auftretende Temperatur nur grob abschätzen, da z.B. die vor der Anfahrt vorliegende Kupplungstemperatür nicht berücksichtigt wird.
• Schließlich ist in der DE 10 2004 029 558 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung beschrieben, bei dem der Tastpunkt oder der Reibwert der Kupplung als Adaptionsparameter verwendet wird, und bei dem die Adaption in Abhängigkeit des Temperaturgradienten der Kupplung und/oder der in die Kupplung eingebrachten Reibleistung durchgeführt wird. Auch bei diesem Verfahren wird die zu Beginn einer Adaption vorliegende Kupplungstemperatur nicht berücksichtigt, sodass die durchgeführte Adaption relativ ungenau ist.
• Es ist offensichtlich, dass bei den bekannten Verfahren die jeweils der Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung zugrunde liegende Ermittlung der Kupplungstemperatur nur durch eine grobe Abschätzung und demzufolge relativ ungenau erfolgt. Demzufolge ist in diesen Verfahren auch die jeweilige Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung relativ ungenau, was entweder bei einer vorsichtigen Auslegung der Steuerungsstrategie zu einer unnötigen Einschränkung des Steuerungsspielraums der Kupplung führt oder bei einer riskanten Auslegung der Steuerungsstrategie eine thermische Überlastung der Kupplung zur Folge haben kann. Jedenfalls ist bei den bekannten Verfahren aufgrund einer relativ ungenauen Adaption der jeweiligen Steuerungskennlinie mit ruckbehafteten Anfahr- und Schaltvorgängen zu rechnen.
• Aus der DE 199 51 946 A1 und der DE 197 50 824 A1 sind Verfahren zur Kennlinienadaptation einer Reibkupplung bekannt, bei denen die aktuelle Kupplungstemperatur berücksichtigt wird.
• Aus der DE 102 13 946 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Reibwerts einer Reibkupplung bekannt, bei dem die Kupplungstemperatur nach der Wiederinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs aufgrund einer bekannten Kupplungsabkühlungscharakteristik und der bekannten Motorabstellzeit berechnet wird. Das Bestimmen der Motorabstellzeit wird hier nicht näher erläutert.
• Es ist somit das Problem der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, nach dem eine genauere Ermittlung der aktuellen Kupplungstemperatur und demzufolge eine verbesserte Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung möglich ist.
• Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zu Beginn des Fahrbetriebs die aktuelle Temperatur T_Bg2 der der Kupplung benachbarten Baugruppe sensorisch erfasst wird, dass mit der sensorisch erfassten Temperatur T_Bg2, mit einer in dem vorhergehenden Fahrbetrieb zuletzt sensorisch erfassten und abgespeicherten Temperatur T_Bg1 der Baugruppe, und mit einer vorab ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik der Baugruppe die Abkühlzeit Δt_Abk der Baugruppe berechnet wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kupplungstemperatur aufgrund der rotierenden Bauteile nicht unmittelbar sensorisch erfasst werden kann, und dass die aktuelle Temperatur T_K der Kupplung während eines Fahrbetriebs nicht nur von dem aktuellen Wärmeeintrag beeinflusst wird, sondern auch wesentlich von der Temperatur T_K2 zu Beginn des aktuellen Fahrbetriebs abhängt. Es ist daher wichtig, diese Temperatur T_K2 als Anfangswert zur Ermittlung nachfolgender Temperaturwerte möglichst genau zu bestimmen. Dies erfolgt erfindungsgemäß zu Beginn eines Fahrbetriebs über die Ermittlung der Abkühlzeit Δt_Abk seit dem letzten Fahrbetrieb, wobei dies anhand der gemessenen Temperaturwerte und der bekannten Abkühlcharakteristik einer benachbarten Baugruppe, beispielsweise des Antriebsmotors oder des Getriebes, erfolgt. Die Ermittlung der Abkühlzeit Δt_Abk ist deshalb erforderlich, weil die elektronischen Steuerungssysteme moderner Kraftfahrzeuge keine fortlaufende Systemzeit aufweisen, sondern die Zeitzählung jeweils mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs, d.h. zu Beginn einer neuen Betriebsphase, neu beginnt, d.h. jeweils mit der Zeit t = 0 startet. Mit der ermittelten Abkühlzeit Δt_Abk, der zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase abgespeicherten Temperatur T_K1 der Kupplung, und der bekannten, d.h. in Laborversuchen während der Entwicklung des Kraftfahrzeugs ermittelten Abkühlcharakteristik der Kupplung wird die aktuelle Temperatur T_K2 der Kupplung zu Beginn einer aktuellen Betriebsphase somit mit hoher Genauigkeit rechnerisch ermittelt. Demzufolge können auch die thermisch bedingten Verformungen von Bauteilen der Kupplung und Änderungen des Reibwertes der Reibbeläge sehr genau bestimmt werden, sodass eine wesentlich verbesserte Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung möglich ist.
• Das Abkühlverhälten der benachbarten Baugruppe wird zweckmäßig durch eine an sich bekannte e-Funktion $$\text{T}\_\text{Bg(t)}=\text{T\_U}+\left(\text{T\_Bg0}-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(-\text{C}\_\text{Bg}\ast \text{t}\right)$$

  

  mit der Zeit t, der zeitabhängigen Temperatur T_Bg(t) der Baugruppe, der Umgebungstemperatur T_U, der Temperatur T_Bg0 der Baugruppe zu Beginn einer Abkühlphase und der Abkühlkonstanten C_Bg der Baugruppe abgebildet. Daraus wird für den vorliegenden Anwendungsfall die Formel $$\mathrm{\Delta }\text{t\_Abk}=-1\text{/C\_Bg}\ast \text{In}\left[\text{(}\text{T\_Bg2}-\text{T\_U})\text{/}\left(\text{T\_Bg}1-\text{T\_U}\right)\right]$$

  

  mit der Temperatur T_Bg1 der Baugruppe zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase und der Temperatur T_Bg2 zu Beginn der aktuellen Betriebsphase abgeleitet, mit der die Abkühlzeit Δt_Abk der betreffenden Baugruppe und damit auch der Kupplung auf einfache Weise berechnet wird. Dabei ist die Abkühlcharakteristik der Baugruppe durch die vorab, z.B. in Laborversuchen, ermittelte Abkühlkonstante C_Bg gegeben.
• Das Abkühlverhalten der Kupplung wird vorteilhaft ebenfalls durch eine an sich bekannte e-Funktion $$\text{T\_K}\left(\text{t}\right)=\text{T\_U}+\left(\text{T\_K}0-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(-\text{C\_K}\ast \text{t}\right)$$

  

  mit der Zeit t, der zeitabhängigen Temperatur T_K(t) der Kupplung, der Umgebungstemperatur T_U, der Temperatur T_K0 der Kupplung zu Beginn einer Abkühlphase und der Abkühlkonstanten C_K der Kupplung abgebildet. Damit wird für den vorliegenden Anwendungsfall die aktuelle Temperatur T_K2 der Kupplung zu Beginn der aktuellen Betriebsphase nach der Formel $$\text{T\_K2}=\text{T\_U}+\left(\text{T\_K1}-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(\text{-C\_K}\ast \mathrm{\Delta }\text{t\_Abk}\right)$$

  

  mit der Temperatur T_K1 der Kupplung zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase auf einfache Weise berechnet, wobei die Abkühlcharakteristik der Kupplung durch die vorab, z.B. in Laborversuchen, ermittelte Abkühlkonstante C_K gegeben ist.
• Zur Ermittlung der Abkühlzeit Δt_Abk können die bei Verbrennungsmotoren mit elektronischer Motorsteuerung (EMS) und bei automatisierten Getrieben mit elektronischer Getriebesteuerung (EGS) ohnehin als Messwerte zur Verfügung stehenden Temperaturen des Antriebsmotors oder des Getriebes verwendet werden. So können mittels eines Temperatursensors die Kühlwassertemperatur oder die Öltemperatur des Antriebsmotors zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase t1 erfasst und abgespeichert und zu Beginn der aktuellen Betriebsphase t2 erfasst werden, und diese Temperaturwerte T_M1, T_M2 zur Berechnung der Abkühlzeit Δt_Abk verwendet werden. Ebenso kann mittels eines Temperatursensors die Öltemperatur des Getriebes zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase t1 erfasst und abgespeichert und zu Beginn der aktuellen Betriebsphase t2 erfasst werden, und diese Temperaturwerte T_G1, T_G2 zur Berechnung der Abkühlzeit Δt_Abk verwendet werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit der derart ermittelten Abkühlzeit Δt_Abk können auch die Abkühlzeiten mehrerer benachbarter Baugruppen, wie des Antriebsmotors und des Getriebes, ermittelt werden, und daraus die resultierende Abkühlzeit Δt_Abk durch eine arithmetische Mittelung bestimmt werden.
• Die Umgebungstemperatur T_U wird zweckmäßig mittels eines Außentemperatursensors des Kraftfahrzeugs ermittelt. Alternativ dazu kann die Umgebungstemperatur T_U zu Beginn eines Fahrbetriebs, selbst bei einem mit einem Vorverdichtungssystem , wie einem Abgasturbolader oder einem Kompressor, versehenen Antriebsmotor, mittels eines im Ansaugtrakt des Antriebsmotors angeordneten Ansauglufttemperatursensors ermittelt werden. Stehen beide Sensoren zur Verfügung, so können die damit gewonnenen Temperaturwerte T_U gemittelt werden oder zur gegenseitigen Funktionskontrolle der Sensoren verwendet werden.
• Da sich aufgrund von Wärmeleitung, Konvektion, und Wärmestrahlung die Temperaturen benachbarter Bauteile und Stoffe gegenseitig beeinflussen und zudem in den Bauteilen der Kupplung unterschiedliche Temperaturen auftreten, werden zweckmäßig zu Beginn einer Betriebsphase t2 die Temperatur T_Kg2 des Kupplungsgehäuses, die Temperatur T_KI2 der in dem Kupplungsgehäuse eingeschlossenen Innenluft und die Temperaturen T_K_Bt2 wesentlicher Bauteile der Kupplung, insbesondere die Temperatur T_K_Dpm2 der motorseitigen Druckplatte, die Temperatur T_K_Dpg2 der getriebeseitigen Druckplatte und die Temperaturen T_K_Rbm2, T_K_Rbg2 der Reibbeläge der Mitnehmerscheibe, wie zuvor beschrieben, rechnerisch ermittelt. Da auch innerhalb der Bauteile der Kupplung und benachbarter Bauteile und Stoffe zum Teil erhebliche Temperaturunterschiede auftreten können, werden zu Beginn einer Betriebsphase t2 die Temperatur T_Kg2 des Kupplungsgehäuses und/oder die Temperatur T_KI2 der in dem Kupplungsgehäuse eingeschlossenen Innenluft und/oder die Temperaturen T_K_Bt2 wesentlicher Bauteile der Kupplung vorteilhaft jeweils für verschiedene geometrische Positionen, wie zuvor beschrieben, rechnerisch ermittelt. Hierdurch steht eine Vielzahl von sehr genauen Temperaturwerten zur Verfügung, sodass für den aktuellen Fahrbetrieb die jeweils aktuelle Verformung der Bauteile der Kupplung und der aktuelle Reibwert der Reibbeläge genau bestimmt werden können und demzufolge eine genaue Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung durchgeführt werden kann.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dienen.
• Hierzu zeigt:
• 1 Ein Temperatur-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
• 2 einen typischen Antriebsstrang zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Form.
• Ein Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs nach 2, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist, umfasst einen als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2, ein Getriebe 3 beliebiger Bauart mit veränderbarer Übersetzung und eine zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 angeordnete Kupplung 4. Die Kupplung 4 ist als eine Einscheiben-Trockenkupplung ausgebildet und weist zwei Druckplatten 5a, 5b und eine mit Reibbelägen 7a, 7b versehene Mitnehmerscheibe 6 auf, die axial zwischen den Druckplatten 5a, 5b angeordnet ist. Die motorseitige Druckplatte 5a bildet ein Schwungrad und ist drehfest mit der Kurbelwelle 8 des Antriebsmotors 2 verbunden. Die getriebeseitige Druckplatte 5b ist über einen Kupplungskorb 9 drehfest mit der motorseitigen Druckplatte 5a verbunden und wird mittels einer getriebeseitig zwischen dem Kupplungskorb 9 und der Druckplatte 5b angeordneten Anpressfeder 10 gegen die Mitnehmerscheibe 6 gedrückt, wodurch die Mitnehmerscheibe 6 zwischen den beiden Druckplatten 5a, 5b eingespannt wird. Die Mitnehmerscheibe 6 ist axial verschiebbar und drehfest auf der Eingangswelle 11 des Getriebes 3 gelagert. Zum Ausrücken der Kupplung ist ein steuerbarer Kupplungssteller 12 vorgesehen, der vorliegend als ein hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder ausgebildet ist, dessen Kolben 13 über einen Ausrückhebel 14 und ein Ausrücklager 15 mit inneren Federzungen der Anpressfeder 10 in Wirkverbindung steht. Die Bauteile der Kupplung 4 sind in dem luftgefüllten Innenraum 16 eines Kupplungsgehäuses 17 angeordnet. Das Getriebe 3 steht ausgangsseitig über eine Ausgangswelle 18 mit dem Achsantrieb 19 einer Antriebsachse 20 in Verbindung.
• Im unbetätigten Ruhezustand ist die Kupplung 4 geschlossen und kann ein maximales Drehmoment von dem Antriebsmotor 2 auf die Eingangswelle 11 des Getriebes 3 übertragen. Zum vollständigen Öffnen und zur Einstellung eines geringeren übertragbaren Drehmomentes im Schlupfbetrieb wird die Kupplung 4 mittels des Kupplungsstellers 12 vollständig oder teilweise ausgerückt. Insbesondere zur Einstellung eines bestimmten übertragbaren Drehmomentes der Kupplung 4 im Schlupfbetrieb ist die genaue Kenntnis des Zusammenhangs zwischen dem übertragbaren Drehmoment der Kupplung 4 und der Stellgröße, d.h. vorliegend dem Stellweg oder dem Stelldruck, des Kupplungsstellers 12 erforderlich, der zumeist in Form einer Steuerungskennlinie gegeben ist. Aufgrund von Wärmedehnung der Bauteile 5a, 5b, 6 der Kupplung 4 und einer temperaturabhängigen Änderung des Reibwertes der Reibbeläge 7a, 7b ist die genaue Kenntnis der aktuellen Temperaturen der Bauteile der Kupplung 4 und benachbarter Bauteile, Stoffe und Baugruppen erforderlich, die zur temperaturabhängigen Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung 4 genutzt werden.
• In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass eine Motortemperatur T_M des Antriebsmotors 2 und eine Umgebungstemperatur T_U der Außenluft, ggf. auch eine Getriebetemperatur T_G des Getriebes während eines Fahrbetriebs permanent sensorisch erfasst werden. Des weiteren ist vorgesehen, dass die Temperatur T_K_Dpm der motorseitigen Druckplatte 5a, die Temperatur T_K_Rbm des motorseitigen Reibbelages 7a, die Temperatur T_K_Rbg des getriebeseitigen Reibbelages 7b, die Temperatur T_K_Dpg der getriebeseitigen Druckplatte 5b, die Temperatur des Kupplungsgehäuses T_Kg und die Temperatur T_KI der in dem Kupplungsgehäuse eingeschlossenen Innenluft für jeweils mindestens eine geometrische Position während eines Fahrbetriebs permanent rechnerisch ermittelt werden. Hierzu ist jeweils eine möglichst genaue Kenntnis der entsprechenden Temperaturen zu Beginn des jeweiligen Fahrbetriebs erforderlich, wobei diese Temperaturen von der Abkühlzeit Δt_Abk, d.h. dem Zeitraum seit dem Ende des vorhergehenden Fahrbetriebs und von dem jeweiligen Abkühlverhalten der betreffenden Bauteile bzw. Stoffe abhängig sind.
• In 1 ist nun beispielhaft die erfindungsgemäße Ermittlung der Abkühlzeit Δt_Abk und der Temperatur T_K2 an einer beliebigen geometrischen Position der Kupplung 4 zu Beginn eines Fahrbetriebs mittels der Motortemperatur T_M des Antriebsmotors 2 dargestellt. Eine vorhergehende Betriebsphase (Fahrbetrieb 1) hat im Zeitpunkt t1 geendet, d.h. das Kraftfahrzeug und der Antriebsmotor 2 wurden dann abgestellt. Demzufolge hat sich der Antriebsmotor 2 entsprechend dem Kurvenverlauf T_M(t) zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 abgekühlt. Im Zeitpunkt t2 beginnt eine neue Betriebsphase (Fahrbetrieb 2), die hier die aktuelle Betriebsphase bildet, d.h. das Kraftfahrzeug und der Antriebsmotor 2 werden dann wieder in Betrieb gesetzt.
• Mit dem zum Zeitpunkt t1 gemessenen und abgespeicherten Temperaturwert T_M1, dem zum Zeitpunkt t2 gemessenen Temperaturwert T_M2, und der vorab in Laborversuchen ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik des Antriebsmotors 2, die bei einer Abbildung durch eine e-Funktion durch die Abkühlkonstante C_M des Antriebsmotors 2 gegeben ist, wird die Abkühlzeit Δt_Abk berechnet. Mit der derart ermittelten Abkühlzeit Δt_Abk, dem zum Zeitpunkt t1 berechneten und abgespeicherten Temperaturwert T_K1, und der vorab in Laborversuchen ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik. der Kupplung 4, die bei einer Abbildung durch eine e-Funktion durch die Abkühlkonstante C_K der Kupplung 4 gegeben ist, wird zum Zeitpunkt t2, d.h. zu Beginn des aktuellen Fahrbetriebs, die aktuelle Temperatur T_K2 der Kupplung 4 berechnet. Dieser Temperaturwert T_K2 wird in der aktuellen Betriebsphase (Fahrbetrieb 2) auch als Startwert zur Berechnung weiterer jeweils aktueller Temperaturwerte T_K(t) der Kupplung 4 verwendet, die jeweils Grundlage der temperaturabhängigen Adaption der Steuerungskennlinie der Kupplung 4 sind.
• Bezugszeichenliste

1

Antriebsstrang

2

Antriebsmotor

3

Getriebe

4

Kupplung

5a

motorseitige Druckplatte

5b

getriebeseitige Druckplatte

6

Mitnehmerscheibe

7a

motorseitiger Reibbelag

7b

getriebeseitiger Reibbelag

8

Kurbelwelle

9

Kupplungskorb

10

Anpressfeder

11

Eingangswelle

12

Kupplungssteller

13

Kolben

14

Ausrückhebel

15

Ausrücklager

16

Innenraum

17

Kupplungsgehäuse

18

Ausgangswelle

19

Achsantrieb

20

Antriebsachse

C_Bg

Abkühlkonstante einer Baugruppe

C_K

Abkühlkonstante der Kupplung

C_M

Abkühlkonstante des Antriebsmotors

t

Zeit

t1

Zeitpunkt

t2

Zeitpunkt

T

Temperatur

T_Bg

Temperatur einer Baugruppe

T_Bg0

Temperatur einer Baugruppe zu Beginn einer Abkühlphase

T_Bg1

Temperatur einer Baugruppe zum Zeitpunkt t1

T_Bg2

Temperatur einer Baugruppe zum Zeitpunkt t2

T_G

Temperatur des Getriebes

T_G1

Temperatur des Getriebes zum Zeitpunkt t1

T_G2

Temperatur des Getriebes zum Zeitpunkt t2

T_K

Temperatur der Kupplung

T_K0

Temperatur der Kupplung zu Beginn einer Abkühlphase

T_K1

Temperatur der Kupplung zum Zeitpunkt t1

T_K2

Temperatur der Kupplung zum Zeitpunkt t2

T_Kg

Temperatur des Kupplungsgehäuses

T_Kg2

Temperatur des Kupplungsgehäuses zum Zeitpunkt t2

T_KI

Temperatur der Innenluft der Kupplung

T_KI2

Temperatur der Innenluft der Kupplung zum Zeitpunkt t2

T_K_Bt

Temperatur eines Bauteils der Kupplung

T_K_Bt2

Temperatur eines Bauteils der Kupplung zum Zeitpunkt t2

T_K_Dpg

Temperatur der getriebeseitigen Druckplatte

T_K_Dpg2

Temperatur der getriebeseitigen Druckplatte zum Zeitpunkt t2

T_K_Dpm

Temperatur der motorseitigen Druckplatte

T_K_Dpm2

Temperatur der motorseitigen Druckplatte zum Zeitpunkt t2

T_K_Rbg

Temperatur des getriebeseitigen Reibbelags

T_K_Rbg2

Temperatur des getriebeseitigen Reibbelags zum Zeitpunkt t2

T_K_Rbm

Temperatur des motorseitigen Reibbelags

T_K_Rbm2

Temperatur des motorseitigen Reibbelags zum Zeitpunkt t2

T_M

Temperatur des Antriebsmotors

T_M1

Temperatur des Antriebsmotors zum Zeitpunkt t1

T_M2

Temperatur des Antriebsmotors zum Zeitpunkt t2

T_U

Umgebungstemperatur

Δt_Abk

Abkühlzeit

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung, die als eine trockenlaufende Reibungskupplung ausgebildet ist und in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor (2) und einem Getriebe (3) angeordnet ist, wobei eine Kupplungstemperatur (T_K) ermittelt wird und in Abhängigkeit der ermittelten Kupplungstemperatur (T_K) eine Adaption einer Steuerungskennlinie der Kupplung (4) durchgeführt wird, wobei zu Beginn eines Fahrbetriebs mit einer Abkühlzeit (Δt_Abk) einer der Kupplung (4) benachbarten Baugruppe (2, 3), mit einer in dem vorhergehenden Fahrbetrieb zuletzt berechneten und abgespeicherten Temperatur (T_K1) der Kupplung (4), und mit einer vorab ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik der Kupplung (4) die aktuelle Temperatur (T_K2) der Kupplung (4) berechnet wird, und diese Temperatur (T_K2) der Kupplung (4) während eines aktuellen Fahrbetriebs als Startwert zur Berechnung nachfolgender Temperaturen der Kupplung (4) verwendet wird, die jeweils als aktuelle Temperatur zur Adaption der Steuerungskennlinie verwendet werden dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Fahrbetriebs die aktuelle Temperatur (T_M2) der Baugruppe (2, 3) sensorisch erfasst wird, dass mit der sensorisch erfassten Temperatur (T_M2), mit einer in dem vorhergehenden Fahrbetrieb zuletzt sensorisch erfassten und abgespeicherten Temperatur (T_M1) der Baugruppe (2, 3), und mit einer vorab ermittelten und abgespeicherten Abkühlcharakteristik der Baugruppe (2, 3) die Abkühlzeit (Δt_Abk) der Baugruppe (2, 3) berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlverhalten der benachbarten Baugruppe (2, 3) durch die Funktion $$\text{T\_Bg}\left(\text{t}\right)=\text{T\_U}+\left(\text{T\_Bg0}-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(-\text{C\_Bg}\ast \text{t}\right)$$

   

   mit der Zeit t, der zeitabhängigen Temperatur T_Bg(t) der Baugruppe (2, 3), der Umgebungstemperatur T_U, der Temperatur T_Bg0 der Baugruppe (2, 3) zu Beginn einer Abkühlphase, und der Abkühlkonstanten C_Bg der Baugruppe (2, 3) abgebildet wird, und dass die Abkühlzeit Δt_Abk nach der daraus ableitbaren Formel $$\mathrm{\Delta }\text{t\_Abk}=-1\text{/C\_Bg}\ast \text{In}\left[\left(\text{T\_Bg2}-\text{T\_U}\right)\text{/}\left(\text{T\_Bg1}-\text{T\_U}\right)\right]$$

   

   mit der Temperatur T_Bg1 der Baugruppe (2, 3) zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase (t1) und der Temperatur T_Bg2 zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) berechnet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlverhalten der Kupplung (4) durch die Funktion $$\text{T\_K}\left(\text{t}\right)=\text{T\_U+}\left(\text{T\_K0}-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(\text{-C\_K}\ast \text{t}\right)$$

   

   mit der Zeit t, der zeitabhängigen Temperatur T_K(t) der Kupplung (4), der Umgebungstemperatur T_U, der Temperatur T_K0 der Kupplung (4) zu Beginn einer Abkühlphase und der Abkühlkonstanten C_K der Kupplung (4) abgebildet wird, und dass die aktuelle Temperatur T_K2 der Kupplung (4) zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) nach der daraus ableitbaren Formel $$\text{T\_K}2=\text{T\_U+}\left(\text{T\_K}1-\text{T\_U}\right)\ast \text{exp}\left(-\text{C\_K}\ast \mathrm{\Delta }\text{t\_Abk}\right)$$

   

   mit der Temperatur T_K1 der Kupplung zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase (t1) berechnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Temperatursensors die Kühlwassertemperatur oder die Öltemperatur des Antriebsmotors (2) zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase (t1) erfasst und abgespeichert und zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) erfasst wird, und dass diese Temperaturwerte (T_M1, T_M2) zur Berechnung der Abkühlzeit (Δt_Abk) verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Temperatursensors die Öltemperatur des Getriebes (3) zum Ende der vorhergehenden Betriebsphase (t1) erfasst und abgespeichert und zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) erfasst wird, und dass diese Temperaturwerte (T_G1, T_G2) zur Berechnung der Abkühlzeit (Δt_Abk) verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlzeiten mehrerer benachbarter Baugruppen (2, 3) ermittelt werden, und dass die resultierende Abkühlzeit (Δt_Abk) durch eine arithmetische Mittelung der ermittelten Abkühlzeiten bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Außentemperatursensors des Kraftfahrzeugs und/oder mittels eines im Ansaugtrakt des Antriebsmotors (2) angeordneten AnsaugluftTemperatursensors die Umgebungstemperatur (T_U) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) die Temperatur (T_Kg2) des Kupplungsgehäuses (17), die Temperatur (T_KI2) der in dem Kupplungsgehäuse (17) eingeschlossenen Innenluft, und die Temperaturen (T_K_Bt2) wesentlicher Bauteile (5a, 5b, 6, 7a, 7b, 9, 10) der Kupplung rechnerisch ermittelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) die Temperatur (T_K_Dpm2) der motorseitigen Druckplatte (5a), die Temperatur (T_K_Dpg2) der getriebeseitigen Druckplatte (5b), und die Temperaturen (T_K_Rbm2, T_K_Rbg2) der Reibbeläge (7a, 7b) der Mitnehmerscheibe (6) rechnerisch ermittelt werden.
10. Verfahren nach Anspruche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der aktuellen Betriebsphase (t2) die Temperatur (T_Kg2) des Kupplungsgehäuses (17) und/oder die Temperatur (T_KI2) der in dem Kupplungsgehäuse (17) eingeschlossenen Innenluft und/oder die Temperaturen (T_K_Bt2) wesentlicher Bauteile (5a, 5b, 6, 7a, 7b, 9, 10) der Kupplung (4) jeweils für verschiedene geometrische Positionen rechnerisch ermittelt werden.

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