DE102007031383A1 - Verfahren der Tastpunktermittlung einer automatisiert betätigten Kupplung und Testgerät dafür - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Tastpunktermittlung einer mittels eines Steuergeräts und eines Aktuators automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeugs bei der Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des einen Antriebsmotor aufweisenden Fahrzeugs, wobei der Antriebsmotor mittels eines Motorsteuergeräts gesteuert wird, das eine Signalinformation über das aktuelle Motormoment bereitstellt und die Tastpunktermittlung mittels einer in einem Testgerät gespeicherten Schrittfolge durchgeführt wird.
- Bei einem Fahrzeug mit einer automatisiert betätigten Kupplung findet während des Betriebs des Fahrzeugs regelmäßig eine Tastpunktermittlung statt, bei der die Kupplung des Fahrzeugs mittels des Steuergeräts und des Aktuators so weit in Richtung Schließen der Kupplung verfahren wird, bis sie beginnt, ein vom Antriebsmotor bereitgestelltes Abtriebsmoment zu übertragen. Im normalen Fahrbetrieb unterliegt die Kupplung einem unvermeidbaren Belagverschleiß, weshalb eine solche Tastpunktermittlung regelmäßig durchgeführt wird, um festzustellen, ab welchem Verfahrweg des Aktuators die Kupplung beginnt, in den Triebstrang des Fahrzeugs ein Moment einzutragen.
- Eine solche Tastpunktermittlung muss aber auch bei der ersten Inbetriebnahme des Fahrzeugs am Fertigungsband oder bei der Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs nach einem Werkstattaufenthalt durchgeführt werden, wenn hier für den Triebstrang relevante Bauteile, wie beispielsweise die Kupplung des Fahrzeugs, ausgetauscht worden sind.
- Wenn nun am Fertigungsband eine Tastpunktermittlung durchgeführt wird, so unterscheidet sich diese Tastpunktermittlung von der während des Betriebs des Fahrzeugs regelmäßig durchgeführten Tastpunktermittlung dadurch, dass die am Fertigungsband ablaufende Tastpunktermittlung mittels einer in einem fahrzeugexternen Testgerät gespeicherten Schrittfolge durchgeführt wird. Zu diesem Zweck wird ein entsprechend ausgestattetes Testgerät mit einem Datenübertragungssystem des Fahrzeugs, beispielsweise also einen Bus-System in der Form des CAN-Bus verbunden, oder eine andere Datenaustauschverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Testgerät hergestellt und dann auf der Basis der im Testgerät gespeicherten Schrittfolge die Tastpunktermittlung durchgeführt.
- Am Fertigungsband wird die Tastpunktermittlung von einem dort beschäftigten Arbeiter mit dem Testgerät durchgeführt, der eine vorbestimmte Abfolge zur Vorbereitung und Durchführung der Tastpunktermittlung einzuhalten hat. Die Tastpunktermittlung hat zum Ziel, die Verfahrposition des Aktuators zu ermitteln, ab der dieser beginnt, das vom Antriebsmotor stammende Abtriebsmoment über die Kupplung in den Triebstrang des Fahrzeugs einzuleiten. Zu diesem Zweck muss sich der Antriebsmotor in Betrieb befinden und ein Motormoment bereitstellen.
- Der im Fahrzeug vorhandene Antriebsmotor muss also in Betrieb gesetzt werden und es kann sich dabei um einen so genannten grünen Antriebsmotor handeln, der also mit der Ausnahme von etwaigen Prüfstandsläufen noch keine längere Betriebsphase erfahren hat und bei dem daher das bereitgestellte Motormoment entsprechenden Schwankungen unterliegt. Auch kann sich die Situation einstellen, dass der Antriebsmotor am Fertigungsband vor der Tastpunktermittlung noch nicht in Betrieb genommen worden ist und sich somit im kalten Betriebszustand befindet.
- Wird nun der Antriebsmotor unmittelbar vor der Tastpunktermittlung gestartet, so wird er vom Motorsteuergerät auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl angesteuert, um die Warmlaufphase zu verkürzen. Während dieser Zeitdauer der Leerlaufdrehzahlanhebung stellt der Motor ein anderes Motormoment zur Verfügung als im Lauf ohne Leerlaufdrehzahlanhebung. Die Tastpunktermittlung benötigt aber ein stabiles Motormoment, um nicht zu fehlerhaften Ergebnissen zu führen, sodass dann die Tastpunktermittlung wiederholt werden muss. Eine fehlerhafte Tastpunktermittlung übt am Fertigungsbandende einen negativen Einfluss auf die Taktzeit aus.
- Bisher wurde daher so vorgegangen, dass vor dem Beginn der Tastpunktermittlung eine vorbestimmte Wartezeit abgewartet wird, während der eine etwaige Leerlaufdrehzahlanhebung abgelaufen ist und sich das vom Antriebsmotor bereitgestellte Motormoment stabilisiert hat. Die Wartezeit ist nun im Testgerät gespeichert und wird auch dann berücksichtigt, wenn die Phase der Leerlaufdrehzahlanhebung, also die Warmlaufzeit des Antriebsmotors bereits abgelaufen war, weil der Antriebsmotor zur Durchführung anderer Testvorgänge am Fertigungsband beispielsweise bereits vorher in Betrieb genommen wurde.
- Wird nun diese Wartezeit nochmals abgewartet, so führt dies in unerwünschter Weise zu einer Verlängerung der Taktzeit.
- Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der Tastpunktermittlung derart weiterzubilden, dass die Wartezeit vor der tatsächlichen Tastpunktermittlung verkürzt wird.
- Die Erfindung weist nun zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
- Die Erfindung schafft nun ein Verfahren der Tastpunktermittlung einer mittels eines Steuergeräts und eines Aktuators automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeugs bei der Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des einen Antriebsmotor aufweisenden Fahrzeugs, wobei der Antriebsmotor mittels eines Motorsteuergeräts gesteuert wird, das eine Signalinformation über das aktuelle Motormoment bereitstellt und die Tastpunktermittlung mittels einer in einem Testgerät gespeicherten Schrittfolge durchgeführt wird, wobei auf der Basis der Signalinformation ein Gütekriterium für im Motormoment während eines vorbestimmten Zeitintervalls vorhandener Schwankungen bestimmt wird und die Tastpunktermittlung bei einem, einen vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllenden Gütekriterium durchgeführt wird.
- Das Motorsteuergerät stellt also eine Signalinformation bereit über das im jeweiligen betrachteten Augenblick abgegebene Motormoment an der Kurbelwelle. Dieses Motormoment unterliegt nun Schwankungen, die beispielsweise aufgrund der zylinderselektiven Verbrennung und daraus resultierender Drehungleichförmigkeiten zustande kommen. Hat sich das vom Motor abgegebene Motormoment stabilisiert, so nimmt ähnlich einem Einschwingvorgang die Pegelhöhe der Schwankungen des Motormoments ab. Nach der Erfindung werden nun die Schwankungen des Motormoments während eines vorbestimmten Zeitintervalls beobachtet und aus der Pegelhöhe ein Gütekriterium bestimmt, sodass mit der Tastpunktermittlung begonnen werden kann, wenn dieses Gütekriterium einen vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllt.
- Nähert sich nun das auf der Basis der vom Motorsteuergerät bereitgestellten Signalinformation über das Motormoment bestimmte Gütekriterium beispielsweise in einer Approximation von oben oder von unten dem vorbestimmbaren Schwellenwert, so wird dann mit der Tastpunktermittlung begonnen bzw. die Tastpunktermittlung durchgeführt, wenn das Gütekriterium den vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllt.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass das Gütekriterium anhand einer sich weitgehend periodisch verändernden, einen Motormomentenverlauf während einer vorbestimmten Zeitdauer repräsentierenden Signalfolge bestimmt wird. Vom Motorsteuergerät wird beispielsweise interrupt-gesteuert eine Signalinformation über das jeweils aktuelle Motormoment bereitgestellt. Wird nun diese Signalinformation während einer vorbestimmten Zeitdauer beobachtet, so repräsentiert diese Signalfolge einen Motormomentenverlauf während der vorbestimmten Zeitdauer. Das Motormoment ändert sich dabei ähnlich einer Schwingung weitgehend periodisch und es ist nun nach der Erfindung vorgesehen, dass das Gütekriterium anhand dieser so ermittelten Signalfolge bestimmt wird.
- Diese Signalfolge kann dabei aus der Signalinformation des Motorsteuergeräts mit einem Filteralgorithmus, insbesondere einem Tiefpassfilter oder einem Bandpassfilter gewonnen werden und umfasst im wesentlichen niederfrequente Bestandteile der Signalinformation im Bereich von weitgehend kleiner 1 Hz.
- Wird nun die Signalinformation des Motorsteuergeräts während des vorbestimmten Zeitintervalls beobachtet, so wird also nach der vorliegenden Erfindung von diesen Signalen nur derjenige Bereich zur Bestimmung des Gütekriteriums herangezogen, der die periodisch sich verändernden Schwankungen des Motormoments eliminiert und einen Informationsgehalt besitzt, der bezüglich der Frage von Bedeutung ist, ob sich das Motormoment stabilisiert hat, da periodisch auftretenden Drehungleichförmigkeiten des Motormoments hier nicht von Bedeutung sind und daher beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters herausgefiltert werden.
- Von der vom Motorsteuergerät bereitgestellten Signalinformation wird also nach der vorliegenden Erfindung derjenige Bereich mittels des Filteralgorithmus zur Auswertung herausgefiltert, der zur Bestimmung des nach der Erfindung vorgesehenen Gütekriteriums für das Motormoment von Bedeutung ist.
- Das Gütekriterium selbst wird dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung während einer vorbestimmten Zeitdauer, die wiederum ein Ausschnitt der vorstehend erwähnten vorbestimmten Zeitdauer sein kann, in der Signalfolge auftretender extremaler, insbesondere minimaler und maximaler Werte bestimmt. Auf der Basis der Pegelhöhe während dieser vorbestimmten Zeitdauer wird also nach der Erfindung ein Gütekriterium für die im Motormoment vorhandenen Schwankungen bestimmt und zu diesem Zweck beispielsweise eine Differenz gebildet aus den maximalen und minimalen Werten der Signalfolge während der vorbestimmten Zeitdauer.
- Erfüllt nun dies so gebildete Differenz das vorstehend erwähnte Schwellenwertskriterium, ist also beispielsweise kleiner als ein vorbestimmbarer Schwellenwert, so kann mit der Tastpunktermittlung Wartezeit unabhängig begonnen werden, da sich das Motormoment stabilisiert hat und die in dem vorbestimmten Zeitintervall auftretenden Schwankungen des Motormoments abgeklungen sind und somit ein für die Tastpunktermittlung ausreichend stabiles Motormoment bereitsteht.
- Das Gütekriterium wird an dem bereits erwähnten vorbestimmbaren Schwellenwert gemessen. Der Schwellenwert selbst nun wiederum kann nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Funktion der Veränderungsrate des Gütekriteriums während aufeinander folgender oder beabstandeter Zeitintervalle und/oder antriebsmotorspezifischer Parameter sein.
- Es wird also beispielsweise während eines ersten Zeitintervalls auf der Basis der dort beobachteten Signalfolge ein erstes Gütekriterium ermittelt. Sodann wird in einem unmittelbar darauf folgenden zweiten Zeitintervall oder auch in einem zweiten Zeitintervall im Abstand zum ersten Zeitintervall ein zweites Gütekriterium ermittelt und die Veränderungsrate des Gütekriteriums bestimmt. Der vorbestimmbare Schwellenwert nun kann eine Funktion dieser Veränderungsrate des Gütekriteriums sein, sodass aus einer beispielsweise zuerst beobachteten hohen Veränderungsrate des Gütekriteriums und einer daraufhin beobachteten langsameren Veränderungsrate des Gütekriteriums darauf geschlossen werden kann, dass das Gütekriterium sich einem Grenzwert nähert und der vorbestimmbare Schwellenwert daher höher angesetzt werden kann als dieser Grenzwert und somit die Wartezeit für das Erreichen des Grenzwerts durch das Gütekriterium nicht mehr abgewartet werden muss, sondern verkürzt werden kann und daher der vorbestimmbare Schwellenwert dynamisch an das Verhalten des Antriebsmotors angepasst werden kann. Daneben ist eine solche Anpassung des vorbestimmbaren Schwellenwerts aber auch auf der Basis von antriebsmotorspezifischer Parameter möglich, wie beispielsweise einer Welligkeit in der gefilterten Signalfolge.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es aber auch vorgesehen, dass die Tastpunktermittlung dann durchgeführt wird, wenn ein Gradient der Drehzahl des Antriebsmotors während eines vorbestimmten Zeitintervalls innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertbereichs geblieben ist. Durch dieser Weiterbildung der Erfindung kann der Eingangs geschilderten Gegebenheit der Leerlaufdrehzahlanhebung des Antriebsmotors durch das Motorsteuergerät Rechnung getragen werden und dadurch dem beobachteten Verhalten von Antriebsmotoren Rechnung getragen werden, die in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Drehzahl ein anderes Verhalten auf das Finden des Tastpunktes hin zeigen.
- Zur Tastpunktermittlung wird nämlich die Kupplung soweit geschlossen, bis sie beginnt, ein vom Antriebsmotor bereitgestelltes Abtriebsmoment zu übertragen. Diese Momentenübertragung führt auf der Seite des Antriebsmotors zu einem kurzzeitigen Absinken des Abtriebsmoments, woraufhin das Motorsteuergerät den Motor so ansteuert, dass das Motormoment um einen Betrag von beispielsweise 2 bis 8 Nm erhöht wird.
- Dieses so erhöhte Motormoment wird über den vorstehend lediglich beispielshalber erwähnten CAN-Bus wieder ausgegeben und kann dahingehend ausgewertet werden, dass der Tastpunkt der Kupplung ermittelt wurde und somit der Verfahrweg des Aktuators zum Erreichen des Tastpunkts der Kupplung bestimmbar ist. Zur Tastpunktermittlung wird also das Motormoment ausgewertet und überprüft, ob das Motormoment auf eine Betätigung des Aktuators der Kupplung hin um den vorstehend beispielshalber erwähnten Wert angestiegen ist. Es wird also eine Momentdifferenz ausgewertet, die dadurch Zustande kommt, dass das Motorsteuergerät den Antriebsmotor zur Momentenerhöhung entsprechend ansteuert. Die Antriebsmotoren reagieren auf eine solche vom Motorsteuergerät induzierte Steigerung des Motormoments aber unterschiedlich, je nachdem auf welcher Drehzahlhöhe sich der Antriebsmotor bei dem entsprechenden Signal des Motorsteuergeräts zum Anheben des Motormoments befindet.
- Mit der vorstehend erwähnten Überprüfung des Gradienten der Drehzahl des Antriebsmotors kann nun beobachtet werden, ob beispielsweise die applikationsspezifische Motorleerlaufdrehzahl erreicht wurde und sämtliche, in der Motorsteuerung ablaufenden und die Drehzahl beeinflussenden Adaptionen beendet worden sind und so das Gütekriterium zur Bewertung der Stabilität des Motormoments ausgewertet werden kann.
- Die Erfindung sieht nun auch ein Testgerät vor mit einem gespeicherten Programmcode zur Ermittlung des Tastpunkts einer mittels eines Steuergeräts und eines Aktuators automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeugs, wobei das Testgerät eine Filtereinrichtung besitzt zur Bildung einer niederfrequenten Signalfolge aus einer von einem Motorsteuergerät bereitgestellten Signalinformation über das aktuelle Motormoment und das Testgerät auch eine Einrichtung besitzt zur Bestimmung eines Gütekriteriums anhand der Signalfolge und das Testgerät die Tastpunktermittlung bei einem, einen vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllenden Gütekriterium beginnt.
- Das Testgerät bestimmt nun das Gütekriterium während der Warmlaufzeit des Motor kontinuierlich und startet die Tastpunktermittlung beim Erreichen des vorbestimmbaren Schwellenwerts. Das Gütekriterium kann aber auch von einem Steuergerät für die Betätigung der Kupplung bestimmt werden, sodass das Testgerät dann das Gütekriterium aus dem Steuergerät kontinuierlich ausliest und an das Steuergerät einen Befehl zur Initialisierung der Tastpunktermittlung ausgibt, wenn das Gütekriterium den vorbestimmbaren Schwellenwert erreicht hat.
- Aus der vom Motorsteuergerät bereitgestellten Signalinformation über das aktuelle Motormoment wird nach der vorliegenden Erfindung eine niederfrequente Signalfolge im Bereich von weitgehend kleiner 1 Hz beobachtet. Zu diesem Zweck kann das Testgerät einen Tiefpassfilter erster oder höherer Ordnung mit einer Grenzfrequenz im Bereich von 0.5 bis 2 Hz besitzen. Das zur Durchführung der Tastpunktadaption verwendete Testgerät filtert also durch seinen Tiefpassfilter höherfrequente Anteile aus dem Momentensignal des Motorsteuergeräts heraus und bewertet das gefilterte Signal beispielsweise nach minimalem und maximalem Pegel während einer vorbestimmten Zeitdauer. Die Differenz der beiden Grenzpegel kann nun als Gütekriterium für das Motormoment definiert werden.
- Das Gütekriterium wird vom Testgerät ermittelt oder über das Testgerät vom Steuergerät für den Aktuator der automatisiert betätigten Kupplung ausgelesen und bewertet. Um nun die Laufzeit des Antriebsmotors vor der Tastpunktermittlung zu verkürzen, wird beispielsweise während des Warmlaufens des Motors das Gütemaß vom Testgerät kontinuierlich ausgelesen und beim Erreichen der notwendigen applikationsspezifischen Grenze in der Form des vorbestimmbaren Schwellenwerts kann dann die Tastpunktermittlung vom Testgerät initialisiert werden.
- Der vorbestimmbare Schwellenwert kann nun im Testgerät beispielsweise als Funktion der Veränderungsrate des Gütekriteriums hinterlegt sein oder auch von außen eingegeben werden, beispielsweise als auch vorgegebner Wert in Abhängigkeit von vorab ermittelten Werten aufgrund mehrerer durchgeführter Test an mehreren Antriebsmotoren einer Baureihe.
- Da nun nicht mehr eine fest vorgegebene Wartezeit vor der Initialisierung der Tastpunktermittlung abgewartet werden muss, ergibt sich somit bei der Fahrzeugproduktion am Bandende ein Vorteil bezüglich der Taktzeit. Auch können auf diese Art und Weise Antriebsmotoren ermittelt werden, deren Momentenqualität aufgrund eines beispielsweise vorhandenen Fehlers zur Tastpunktermittlung nicht ausreicht, da das Gütekriterium vom betrachteten Antriebsmotor nicht erreicht wird.
- Auch kann anhand des Gütekriteriums bereits in der Prototypenphase des Antriebsmotors und einer daraufhin beispielsweise erfolgenden Änderung der Motorsteuerung eine Aussage darüber getroffen werden, wie lang der zu erwartende Motorwarmlauf sein muss, bis ein ausreichend stabiles Momentensignal vorliegt, ohne dass hierzu aufwendige Prüfstandsläufe und Analysen durchgeführt werden müssen. Dies bietet den Vorteil, dass die zu erwartende Zeit für die Tastpunktermittlung am Bandende bereits vorab feststeht und daher bei der Taktzeit des Bandes berücksichtigt werden kann.
- Die Erfindung schafft daher ein Verfahren der Tastpunktermittlung, bei der vor der Tastpunktermittlung nicht eine festegelegte Wartezeit für die Stabilisierung des Motormoments des Antriebsmotors abgewartet werden muss, sondern die Tastpunktermittlung unmittelbar dann angestoßen werden kann, wenn das die Stabilität des Motormoments des Antriebsmotors berücksichtigende Gütekriterium den vorbestimmbaren Schwellenwert erreicht hat.
- Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche verwiesen.
Claims (9)
- Verfahren der Tastpunktermittlung einer mittels eines Steuergeräts und eines Aktuators automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeugs bei der Inbetriebnahme oder Wiederinbetriebnahme des einen Antriebsmotor aufweisenden Fahrzeugs, wobei der Antriebsmotor mittels eines Motorsteuergeräts gesteuert wird, das eine Signalinformation über das aktuelle Motormoment bereitstellt und die Tastpunktermittlung mittels einer in einem Testgerät gespeicherten Schrittfolge durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis der Signalinformation ein Gütekriterium für im Motormoment während eines vorbestimmten Zeitintervalls vorhandener Schwankungen bestimmt wird und die Tastpunktermittlung bei einem einen vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllenden Gütekriterium durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gütekriterium anhand einer sich weitgehend periodisch verändernden, einen Motormomentenverlauf während einer vorbestimmten Zeitdauer repräsentierenden Signalfolge bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalfolge aus der Signalinformation mit einem Filteralgorithmus, insbesondere einem Tiefpassfilter oder einem Bandpassfilter gewonnen wird und im wesentlichen niederfrequente Bestandteile der Signalinformation im Bereich von weitgehend kleiner 1 Hz umfasst.
- Verfahren nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gütekriterium anhand während einer vorbestimmten Zeitdauer in der Signalfolge auftretender extremaler, insbesondere minimaler und maximaler Werte bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gütekriterium anhand einer Differenz der während der vorbestimmten Zeitdauer minimalen und maximalen Werte der Signalfolge bestimmt wird.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmbare Schwellenwert eine Funktion der Veränderungsrate des Gütekriteriums während aufeinander folgender oder beabstandeter Zeitintervalle und/oder antriebsmotorspezifischer Parameter ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastpunktermittlung durchgeführt wird nachdem ein Gradient der Drehzahl des Antriebsmotors während eines vorbestimmten Zeitintervalls innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertbereichs geblieben ist.
- Testgerät mit einem gespeicherten Programmcode zur Ermittlung des Tastpunkts einer mittels eines Steuergeräts und eines Aktuators automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Testgerät eine Filtereinrichtung zur Bildung einer niederfrequenten Signalfolge aus einer von einem Motorsteuergerät bereitgestellten Signalinformation über das aktuelle Motormoment besitzt und das Testgerät eine Einrichtung zur Bestimmung eines Gütekriteriums anhand der Signalfolge aufweist und das Testgerät die Tastpunktermittlung bei einem einen vorbestimmbaren Schwellenwert erfüllenden Gütekriterium beginnt.
- Testgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Tiefpassfilter erster oder höherer Ordnung mit einer Grenzfrequenz im Bereich von 0.5 bis 2 Hz.
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