DE102007006799B4

DE102007006799B4 - Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung

Info

Publication number: DE102007006799B4
Application number: DE102007006799.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Eich Jürgen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: DE102007006799A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung mindestens einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle, wobei nach dem Verfahren zur Steuerung der Kupplung erste zumindest teilweise errechnete Parameter verwendet werden, die anhand zweiter zumindest teilweise messtechnisch ermittelter Parameter adaptiert werden, und zur Adaption prädizierte erste Parameter mit zweiten Parametern verglichen werden und anhand des Vergleiches ein Prädiktionsfehler ermittelt wird, wobei der Prädiktionsfehler ausgewertet wird und anhand des Auswertungsergebnisses festgestellt wird, ob die zweiten Parameter fehlerhaft sind, wobei die zweiten Parameter als fehlerhaft festgestellt werden, wenn der Prädiktionsfehler einen vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Parameter solange als fehlerhaft festgestellt werden, solange der Prädiktionsfehler innerhalb eines von dem vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert und einem vorbestimmbaren zweiten niedrigeren Fehlerschwellenwert gebildeten Fehlerschwellenwertbereichs liegt, wobei bei Vorliegen einer Fehlerbedingung in der Form eines Prädiktionsfehlers oder eines innerhalb eines Fehlerschwellenwertbereichs liegenden Prädiktionsfehlers die Parameteradaption solange unterbrochen wird, solange die Fehlerbedingung erfüllt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die DE 10 2005 029 587 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle. Die DE 198 24 772 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung oder Notbetriebssteuerung eines Einrückzustands einer automatisiert betätigbaren Kupplung.
Die DE 196 38 077 C1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Schaltvorgangs zur Umschaltung zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen.
Solche automatisiert betätigten Kupplungen werden beispielsweise in Verbindung mit einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Doppelkupplungsgetriebe verwendet, wobei die Kupplung mittels eines Aktuators betätigt wird, der von einer Steuervorrichtung angesteuert wird.
Die Kupplung oder die Kupplungen eines solchen Fahrzeugs unterliegen während des Betriebs einem Verschleißverhalten und auch Temperaturschwankungen, sodass sich das Übertragungsverhalten der Kupplung ändert. Um nun das Übertragungsverhaltung der Kupplung möglichst genau vorausbestimmen zu können, werden Kennlinienadaptionen durchgeführt, um beispielsweise zu erreichen, dass das angenommene, von der Kupplung übertragbare Kupplungsmoment möglichst genau dem tatsächlich übertragbaren Kupplungsmoment in dem jeweiligen Betriebszustand entspricht, um beispielsweise einem komfortbeeinflussenden Schaltruck vorzubeugen.
Anhand der DE 197 51 455 A1 ist bereits ein Verfahren zum Regeln einer automatisiert betätigten Kupplung bekannt geworden. Nach diesem bekannten Verfahren wird ein Betriebspunkt einer Ansteuergröße der Kupplung und dem einer Kupplungskapazität entsprechenden Wert bestimmt und der vorbestimmte Punkt der Kennfunktion auf einen adaptierten Punkt verändert, sodass sich die Differenz zwischen dem vorbestimmten Punkt der Kennfunktion und dem Betriebspunkt verringert und dann die ursprüngliche Kennfunktion durch die neue adaptierte Kennfunktion ersetzt, um dem jeweiligen Betriebszustand der Kupplung Rechnung zu tragen.
Anhand der DE 102 13 946 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt geworden zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, das im Antriebsstrang eine automatisiert zu betätigende Kupplung besitzt. Das Übertragungsverhalten der Kupplung im Betrieb hängt im wesentlichen vom Reibwert ab, sodass nach dieser Druckschrift versucht wurde, den Reibbeiwert zu erfassen und so zu verwenden, dass das Einrücken oder Ausrücken der Kupplung ohne unnötig lange Schlupfphasen erfolgt. Aufgrund dessen stellt der Reibbeiwert eine zu adaptierende Kenngröße dar, sodass also der von der Steuerung angenommene Reibbeiwert möglichst genau dem tatsächlichen Reibbeiwert entspricht.
Der Reibbeiwert der Kupplung ist ein während des Betriebs des Fahrzeugs messtechnisch nicht zu ermittelnder Parameter, sodass nach dieser Druckschrift vorgeschlagen wurde, einen so genannten Triebstrangbeobachter einzusetzen, mit dem sich messtechnisch nicht erfassbare Signale eines Prozesses rekonstruieren lassen. Es wird daher rechnerisch der Reibbeiwert anhand von Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs laufend ermittelt und adaptiert, d. h. aufgrund der vorliegenden Daten neu ermittelt und an den physikalisch aktuell wirksamen Reibbeiwert der Kupplung angepasst.
In der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung DE 10 2005 017 024 A1 wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines automatisierten Getriebes im Antriebstrang eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei nach diesem Verfahren ein Bewertungskriterium zum Qualifizieren einer aktuell verwendeten Kupplungskennlinie benutzt wird, um in Abhängigkeit von diesem Bewertungskriterium eine Adaptionsstrategie auszuwählen. Auf der Basis dieses Bewertungskriteriums wird ein Vertrauensmaß ermittelt für die adaptierte Kupplungskennlinie und vorgeschlagen, das Vertrauensmaß mit zunehmendem Adaptionsfehler zu verringern. Als Adaptionsparameter wird nach dieser Druckschrift ein Momentenfehler vorgeschlagen, also in Abhängigkeit eines auftretenden Mindestmomentenfehlers eine Adaption durchzuführen.
In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung DE 10 2006 045 858 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle vorgeschlagen, nach dem unter Verwendung eines Triebstrangbeobachters ein Vergleich durchgeführt wird zwischen zur Adaption prädizierten ersten Parametern und zweiten Parametern, wobei die ersten Parameter teilweise errechnete Parameter sein können und die zweiten Parameter zumindest teilweise messtechnisch ermittelte Parameter sein können und anhand des Vergleichs ein Prädiktionsfehler ermittelt wird, aus dem ein Vertrauensmaß für die Qualität der Adaption bestimmt wird. In Abhängigkeit von dem Prädiktionsfehler wird dann eine entsprechende Adaptionsstrategie ausgewählt und das Vertrauensmaß bei steigendem Prädiktionsfehler verringert bzw. bei kleiner werdendem Prädiktionsfehler erhöht.
In die Bildung des Vertrauensmaßes gehen daher einerseits prädizierte Parameter ein und andererseits auch zumindest teilweise messtechnisch ermittelte Parameter oder anderweitig, beispielsweise über einen Fahrzeugbus übertragene Fahrzeugzustandsdaten, wie beispielsweise das aktuelle Motormoment, welches beispielsweise anhand eines Momentenkennfelds bestimmt werden kann und beispielsweise über den CAN-Bus des Fahrzeugs übertragen wird und somit in die Adaption eingeht.
In die Adaption des beispielsweise zu nennenden Reibbeiwerts gehen daher teilweise errechnete Parameter ein, wie beispielsweise ein Zustandsvektor mit einer aktuellen Prädiktion von Triebstrangzustandsparametern, wie beispielsweise auf den Triebstrang zurückgerechnete Fahrwiderstandsmomente und Massenträgheitsmomente und auch messtechnisch ermittelte Parameter, wie beispielsweise die aktuell geschaltete Fahrstufe, also bei einem lediglich als Beispiel zu nennenden Doppelkupplungsgetriebe die Übersetzungsverhältnisse der beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes. Werden nun beispielsweise aufgrund von Sensorfehlern fehlerhafte Inputdaten in der Form beispielsweise falscher Ganginformationen als zweite Parameter zur Verfügung gestellt, so führt dies unter Umständen dazu, dass der Adaptionsalgorithmus fälschlicherweise von Kupplungsschlupf ausgeht, obwohl die Kupplung in Realität bereits haftet. Unter diesen Umständen wird der zu adaptierende Wert, also beispielsweise der Reibwert unplausible Werte annehmen, was beispielsweise zu einem unerwünschten Fahrzustand des Fahrzeugs und einem unkomfortablen Fahren führen kann.
Bei dem vorstehend genannten Beispiel wurde daher aufgrund der fehlerhaften Inputdaten eine falsche Adaption von Kupplungsparametern, wie beispielsweise dem Tastpunkt oder Reibbeiwert durchgeführt. Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle zu schaffen, welches Adaptionsfehler vermeidet.
Die Erfindung schafft nun zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt nun ein Verfahren vor zur Steuerung mindestens einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle, wobei nach dem Verfahren zur Steuerung der Kupplung erste zumindest teilweise errechnete Parameter verwendet werden, die anhand zweiter zumindest teilweise messtechnisch ermittelter Parameter adaptiert werden und zur Adaption prädizierte erste Parameter mit zweiten Parametern verglichen werden und anhand des Vergleichs ein Prädiktionsfehler ermittelt wird, wobei nach der Erfindung dieser Prädiktionsfehler ausgewertet wird und anhand des Auswertungsergebnisses festgestellt wird, ob die zweiten Parameter fehlerhaft sind. Es bedeutet nun mit anderen Worten, dass anhand des Prädiktionsfehlers eine Plausibilisierung der Inputparameter, insbesondere der zumindest teilweise messtechnisch ermittelten Parameter durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise dazu verwenden, festzustellen, dass dem Triebstrangbeobachter fehlerhafte Inputparameter zur Verfügung gestellt wurden, was sich beispielsweise in einem signifikanten Anstieg des Prädiktionsfehlers niederschlägt.
Im Falle von dem Triebstrangbeobachter beispielsweise zur Verfügung gestellter Ganginformationen in der Form von Übersetzungsverhältnissen der Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes können diese Übersetzungsverhältnisse diskrete Werte einnehmen. Wenn nun dem Triebstrangbeobachter falsche Ganginformationen zur Verfügung gestellt werden, so führt dies zu einer schnellen und betragsmäßig großen Veränderung des Prädiktionsfehlers. Darüber hinaus können dem Triebstrangbeobachter aber auch Parameter als Inputdaten zur Verfügung gestellt werden, die sich innerhalb bestimmter Wertebereichsgrenzen zulässigerweise verändern. Um nun dieser Gegebenheit Rechnung zu tragen, ist es nach einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass die zweiten Parameter als fehlerhaft festgestellt werden, wenn sie Werte außerhalb vorbestimmbarer Wertebereichsgrenzen einnehmen. Damit wird ein beispielsweise zu nennender zweiter Parametersatz dann noch nicht als fehlerhaft qualifiziert, wenn der Prädiktionsfehler zwischen zwei Adaptionszyklen zwar Veränderungen erfährt, diese Veränderungen aber nicht so groß sind, dass von einem fehlerhaften zweiten Inputparametersatz ausgegangen werden muss, im Umkehrschluss also festgestellt wird, dass die zweiten Parameter nicht als fehlerhaft zu qualifizieren sind.
Da der zweite Parametersatz beispielsweise auch kurzfristigen Störungen in der Form von beispielsweise Messwertrauschen unterliegen kann, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass der Prädiktionsfehler vor der Auswertung zur Beseitigung des Einflusses kurzfristiger Veränderungen gefiltert, insbesondere tiefpassgefiltert wird. Damit werden hochfrequente, beispielsweise von Messwertrauschen hervorgerufene Veränderungen des Prädiktionsfehlers ausgefiltert.
Die Frage, ob der zweite Parametersatz oder ein spezieller Wert aus dem zweiten Parametersatz fehlerhaft ist, kann nach der Erfindung dadurch festgestellt werden, wenn der Prädiktionsfehler einen vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert überschreitet. Es wird also nach der Erfindung beispielsweise eine Auswertung dahingehend getroffen, ob der Absolutbetrag des gefilterten Prädiktionsfehlers einen ersten Schwellenwert S1 überschreitet und daraufhin ein Fehlerflag gesetzt wird. Beim nächsten Adaptionszyklus kann nun der Betrag des gefilterten oder ungefilterten Prädiktionsfehlers wieder unter den Schwellenwert S1 fallen und bei einem darauf folgenden Adaptionszyklus wieder den Schwellenwert S1 überschreiten, sodass ein Toggeln des Auswertungsergebnisses die Folge wäre. Um nun dies zu vermeiden, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die zweiten Parameter solange als fehlerhaft festgestellt werden, solange der Betrag des Prädiktionsfehlers innerhalb eines von dem vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert und einem vorbestimmbaren zweiten niedrigeren Fehlerschwellenwert gebildeten Fehlerschwellenbereichs liegt.
Es wird damit mit anderen Worten erreicht, dass der vorstehend genannte, gesetzte Fehlerflag erst dann wieder zurückgenommen wird, wenn der Betrag des Prädiktionsfehlers zwar den ersten Schwellenwert S1 unterschritten hat, aber auch einen zweiten, niedrigeren zweiten Fehlerschwellenwert S2 unterschritten hat, sodass von einer Fehlerbedingung ausgegangen wird, solange der Prädiktionsfehler innerhalb des vorstehend genannten Fehlerschwellenwertbereichs verbleibt.
Die vorstehend geschilderten Fehlerschwellenwerte können nun konstante Werte annehmen oder auch Funktionen des Fahrzustands des Fahrzeugs sein. Ist beispielsweise der Betrag des Motormoments im betrachteten Adaptionszyklus sehr klein, dann wird sich eine falsche Ganginformation sehr viel weniger auf eine lediglich als Beispiel zu nennende errechnete Fahrzeugbeschleunigung auswirken als dies bei einem hohen Motormoment der Fall ist. Aufgrund dieser Gegebenheit ist es nach der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen, dass mindestens ein Fehlerschwellenwert in Abhängigkeit eines prädizierten Parameters oder eines messtechnisch ermittelten Parameters bestimmt wird, also beispielsweise die Fehlerschwellenwerte motormomentenabhängig bestimmt werden.
Mit dem vorstehend geschilderten erfindungsgemäßen Verfahren kann anhand des Auswertungsergebnisses des Prädiktionsfehlers festgestellt werden, ob die dem Triebstrangbeobachter zur Verfügung gestellten zweiten Parameter fehlerhaft sind, also die zumindest teilweise messtechnisch ermittelten Parameter fehlerhaft sind.
Es führt dies zur Erkenntnis, dass der zweite Inputparametersatz fehlerhaft ist. Um nun diese Erkenntnis dahingehend zu erweitern, welcher Inputparameter des zweiten Inputparametersatzes fehlerhaft ist, ist es nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Prädiktionsfehler in Verbindung mit Fahrzustandsdaten des Fahrzeugs zur Feststellung verwendet wird, welcher einzelne der zweiten Parameter als fehlerhaft festzustellen ist. So kann beispielsweise bei einem deutlichen Anstieg des Prädiktionsfehlers bei der Prädiktion der Motordrehzahl, aber gleichbleibenden Raddrehzahlsensordaten - die wiederum lediglich als Beispiel zu nennen sind - und damit gleichbleibender gemessener Fahrzeuggeschwindigkeit darauf geschlossen werden, dass eine fehlerhafte Motormomenteninformation im zweiten Inputparametersatz vorliegt und erfindungsgemäß damit reagiert werden, die Adaption bis zum Erlöschen der Fehlerbedingung abzuschalten. Somit wird verhindert, dass Systemkenngrößen aufgrund eines Systemfehlers divergieren. Solange also die Fehlerbedingung erfüllt ist, kann nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Vorliegen der Fehlerbedingung in der Form eines Prädiktionsfehlers oder eines innerhalb eines Fehlerschwellenwertbereichs liegenden Prädikitionsfehlers die Parameteradaption unterbrochen werden.
Die Erfindung wird nunmehr im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die in einer einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Triebstrangbeobachters zeigt, anhand dessen Prädiktionsfehlerauswertung festgestellt werden kann, ob ein Inputparametersatz fehlerhaft ist.
Auf der Basis eines Vektors x (k | k), der aktuelle Schätzungen von Triebstrangzuständen und Triebstrangparametern aufweist, die damit erste zumindest teilweise errechnete Parameter bilden, und dem beispielsweise aus einem Kennfeld im jeweiligen Betriebspunkt des Antriebsmotors bekannten Motormoment TrqEng und der aktuellen Gangstufe des Getriebes Gears (k) - also zumindest teilweise messtechnisch ermittelter zweiter Parameter - wird im Block 101 der zukünftige Zustands- und Parametervektor x (k + 1 | k) prädiziert.
Diese Prädiktion der künftigen Parameter wird beispielsweise dazu eingesetzt, eine Kennlinienadaption der Kupplung durchzuführen. Anhand einer Transformation im Block 102 kann ein Vektor x (k | k - 1), also ein Vektor für die ersten Parameter abgeleitet werden, der in den Block 104 rückgespeist wird, um dort als Eingangsgröße für einen nächsten Rechenzyklus zu dienen, d. h. also für eine neue Schätzung der ersten Parameter. Nach der Transformation im Block 102 werden die so erhaltenen Werte im Block 103 einer weiteren Transformation unterzogen, um eine Vorhersage für messtechnisch ermittelte zweite Parameter yPred (k | k - 1) zu ermitteln, die dann am Knoten 108 mit messtechnisch erfassten Signalen y (k) verglichen werden, die aus dem Block 105 eingespeist werden und beispielsweise Sensorsignale in der Form der Motordrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Getriebedrehzahl sein können. Auf diese Weise wird am Knoten 108 ein Prädiktionsfehler ermittelt, der in den Block 104 als Input zurückgespeist wird, um im nächsten Rechenzyklus als Eingangsgröße für die nächste Schätzung der Zustandsparameter des Triebstrangs einzugehen.
Anhand des Prädiktionsfehlers ePred (k) wird nach der Erfindung eine Überprüfung festgestellt, ob die zumindest teilweise messtechnisch ermittelten zweiten Parameter, die beispielsweise die Ganginformation umfassen können, fehlerhaft sind. Überschreitet nämlich der Absolutbetrag des Prädiktionsfehlers ePred (k) einen vorbestimmten Schwellenwert, so wird nach der Erfindung darauf geschlossen, dass der zweite Parametersatz fehlerhaft ist. Ist aber der Prädiktionsfehler klein, so unterscheiden sich die geschätzten Messgrößen nur wenig von den tatsächlichen Messgrößen und es kann im Umkehrschluss daraus geschlossen werden, dass der zweite Parametersatz nicht fehlerbehaftet ist.
Der Block 107 beschreibt weitere Eingangsgrößen, wie beispielsweise Flags- oder Kennzahlen, die den Schlupfzustand der Kupplung oder beispielsweise einen Aktorverfahrweg beschreiben.
Die Erfindung macht es daher möglich, anhand des Prädiktionsfehlers des Triebstrangbeobachters festzustellen, ob dem Triebstrangbeobachter zur Verfügung gestellte zumindest teilweise messtechnisch ermittelte Parameter fehlerbehaftet sind oder nicht, sich also beispielsweise außerhalb vorbestimmbarer Wertebereichsgrenzen befinden oder nicht. Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.
Bezugszeichenliste

101: Block
102: Block
103: Block
104: Block
105: Block
106: Block
107: Block
108: Knoten

Claims

Verfahren zur Steuerung mindestens einer automatisierten Kupplung im Triebstrang eines Fahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle, wobei nach dem Verfahren zur Steuerung der Kupplung erste zumindest teilweise errechnete Parameter verwendet werden, die anhand zweiter zumindest teilweise messtechnisch ermittelter Parameter adaptiert werden, und zur Adaption prädizierte erste Parameter mit zweiten Parametern verglichen werden und anhand des Vergleiches ein Prädiktionsfehler ermittelt wird, wobei der Prädiktionsfehler ausgewertet wird und anhand des Auswertungsergebnisses festgestellt wird, ob die zweiten Parameter fehlerhaft sind, wobei die zweiten Parameter als fehlerhaft festgestellt werden, wenn der Prädiktionsfehler einen vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Parameter solange als fehlerhaft festgestellt werden, solange der Prädiktionsfehler innerhalb eines von dem vorbestimmbaren ersten Fehlerschwellenwert und einem vorbestimmbaren zweiten niedrigeren Fehlerschwellenwert gebildeten Fehlerschwellenwertbereichs liegt, wobei bei Vorliegen einer Fehlerbedingung in der Form eines Prädiktionsfehlers oder eines innerhalb eines Fehlerschwellenwertbereichs liegenden Prädiktionsfehlers die Parameteradaption solange unterbrochen wird, solange die Fehlerbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Parameter als fehlerhaft festgestellt werden, wenn sie Werte außerhalb vorbestimmbarer Wertebereichsgrenzen einnehmen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prädiktionsfehler vor der Auswertung zur Beseitigung des Einflusses kurzfristiger Veränderungen der zweiten Parameter tiefpassgefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fehlerschwellenwert in Abhängigkeit eines prädizierten Parameters oder messtechnisch ermittelten Parameters bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prädiktionsfehler in Verbindung mit Fahrzustandsdaten des Fahrzeugs zur Feststellung verwendet wird, welcher der zweiten Parameter als fehlerhaft festzustellen ist.