DE102011010880A1

DE102011010880A1 - Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102011010880A1
Application number: DE201110010880
Authority: DE
Inventors: Dr. Reibold Ekkehard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2011-09-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten Kupplungsaktor, der an der Reibungskupplung einen einem Öffnungsgrad der Reibungskupplung entsprechenden Betätigungsweg abhängig von einem Motormomentensignal einer Brennkraftmaschine einstellt, wobei ein Zusammenhang zwischen dem Motormomentensignal und dem Betätigungsweg unter vorgegebenen Bedingungen adaptiert wird. Um Adaptionen des Zusammenhangs beispielsweise in Form einer Kennlinie bei unzureichend exaktem oder ungültigem Motormomentensignal zu vermeiden, erfolgt eine Bewertung des Motormomentensignals auf Basis einer Multizeitskalenanalyse und eine Adaption bei einer Bewertung des Motormomentensignals kleiner als einer vorgegebenen Qualitätsschwelle wird ausgesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten Kupplungsaktor, der an der Reibungskupplung einen einem Öffnungsgrad der Reibungskupplung entsprechenden Betätigungsweg abhängig von einem Motormomentensignal einer Brennkraftmaschine einstellt.
Automatisierte Reibungskupplungen werden in Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben wie Doppelkupplungsgetrieben und dergleichen eingesetzt. Dabei wird die Reibungskupplung anstatt mittels eines Kupplungspedals von einem Kupplungsaktor betätigt, der von einer Steuereinheit gesteuert wird. Die Steuerung des über die Reibungskupplung zu übertragenden Moments erfolgt dabei unter anderem in Abhängigkeit von einem beispielsweise über CAN-Bus bereitgestellten Motormomentensignal. Dabei werden ein dem Motormoment entsprechendes über die Reibungskupplung übertragbares Moment und gegebenenfalls ein Sicherheitszuschlag durch den Kupplungsaktor beispielsweise durch Vorsteuern des Kupplungsaktors auf einen vorgegebenen Betätigungsweg mit anschließender Lageregelung vorgegeben. Insoweit entspricht der eingestellte Betätigungsweg einem Öffnungsgrad beziehungsweise einer Schließstellung der Reibungskupplung.
Der Zusammenhang zwischen dem Motormomentensignal und dem Betätigungsweg des Kupplungsaktors wird an zeitliche, beispielsweise kurzfristige Änderungen, die beispielsweise von der Kupplungstemperatur abhängig sein können und an langfristige, beispielsweise von mechanischen Komponenten und deren Langzeitverhalten abhängige Änderungen angepasst. Hierzu wird der als Kennlinie, Kennfeld oder algorithmisch hinterlegte Zusammenhang laufend adaptiert. Beispielsweise kann bei einer Kennlinie des Motormoments beziehungsweise des aus diesem abgeleiteten über die Reibungskupplung zu übertragenden Moments gegen den Betätigungsweg ein Tastpunkt bei beginnender Momentübertragung und eine Steigung der Kennlinie, beispielsweise ein Reibwert der Reibungskupplung adaptiert werden. Im Weiteren kann ein Offset des Motormomentensignals korrigiert werden, das beispielsweise aus dem Betrieb von Nebenaggregaten resultiert, das jedoch bei der Adaption der Kupplungskennlinie unbeachtlich bleiben muss.
Hierbei hat sich gezeigt, dass das zur Verfügung gestellte Motormomentensignal insoweit unzuverlässig oder fehlerhaft sein kann, dass Änderungen im Momentverhalten der Brennkraftmaschine auftreten können, die zu einer Fehladaption der Kupplungskennlinie und/oder des Offsets des Motormoments führen können. Diese können zu einer Verschlechterung des Fahrkomforts insbesondere beim Kriechen, Anfahren und Schalten des Kraftfahrzeugs führen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung des Verfahrens zur Steuerung der Reibungskupplung insbesondere vor dem Hintergrund der Adaption des Zusammenhangs zwischen Motormoment und Betätigungsweg und einem damit verbundenen verbesserten Fahrkomfort und einem weniger verschleißbehafteten Betrieb der mechanischen Bauteile von Reibungskupplung und Kupplungsaktor.
Die Erfindung wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten Kupplungsaktor, der an der Reibungskupplung einen einem Öffnungsgrad der Reibungskupplung entsprechenden Betätigungsweg abhängig von einem Motormomentensignal einer Brennkraftmaschine einstellt, gelöst, wobei ein Zusammenhang zwischen dem Motormomentensignal und dem Betätigungsweg unter vorgegebenen Bedingungen adaptiert wird, eine Bewertung des Motormomentensignals auf Basis einer Multizeitskalenanalyse erfolgt und eine Adaption bei einer Bewertung des Motormomentensignals kleiner als einer vorgegeben Qualitätsschwelle ausgesetzt wird. Durch die Verwendung einer Multizeitskalenanalyse werden Unregelmäßigkeiten der Motormomentensignale erkannt, beispielsweise Offsets des Motormoments und dergleichen und bei einem Auftreten dieser eine Adaption beispielsweise einer Offset-Kompensation oder der Kupplungskennlinie solange ausgesetzt sind, bis die Motormomentensignale wieder zuverlässig sind, das heißt, die Qualitätsschwelle wieder erreichen oder überschreiten.
Dabei kann eine derartige Multizeitskalenanalyse in besonders vorteilhafter Weise in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wobei ausgehend von einem als stabil erkannten Leerlauf bei erreichter oder überschrittener Qualitätsschwelle ein Momentenoffset oder der Tastpunkt der Reibungskupplung in hoher Qualität ermittelt werden kann. Die Anwendung der Multizeitskalenanalyse eignet sich in vorteilhafter Weise auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit höheren über die Reibungskupplung übertragenen Momenten. Da sich im Fahrbetrieb die Momente der Brennkraftmaschine und damit die über die Reibungskupplung zu übertragenden Momente beispielsweise infolge der Änderung der Motordrehzahl und/oder des Fahrerwunschmoments, das aus dem Gaspedalwert ermittelt werden kann, schnell ändern können, wird anstatt eines zu Null werdenden Referenzwertes des Motormoments im Leerlauf ein beispielsweise aus einem statischen Motorkennfeld entnommener Referenzwert herangezogen. Steht ein derartiges statisches Motorkennfeld nicht zur Verfügung, kann auch hier der Referenzwert entsprechend dem Leerlauf zu Null gesetzt werden. Ändern sich hierbei die Motormomente schnell, kann in der Multizeitskalenanalyse durch entsprechende Auslegung von Berechnungs- und Erfassungsgrößen wie Filtern, Beobachtungssignalen und dergleichen berücksichtigt werden, dass bei schnellen Motormomentenänderungen die Qualitätsschwelle unterschritten wird und eine Adaption der Kupplungsparameter, die den Zusammenhang zwischen Motormoment und Betätigungsweg abbilden, beispielsweise Momentenoffset, Tastpunkt, Reibwert und dergleichen, ausgesetzt wird. Dadurch wird der empirischen Erfahrung entsprochen, nach der grundsätzlich hoch dynamische Motormomente stärker fehlerbehaftet sind als stationäre oder sich langsam ändernde Motormomente und deren Motormomentensignale.
Die Multizeitskalenanalyse umfasst dabei alle Verfahren einer Signalverarbeitung des Motormomentensignals, bei denen durch Vergleich zumindest zweier aus dem Motormomentensignal abgeleiteter, unterschiedliches Signal-/Zeitverhalten repräsentierender Analysengrößen erfolgt. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden dabei die Analysengrößen aus dem mittels zweier unterschiedlicher Zeitkonstanten gefilterten Motormomentensignal gebildet. Alternativ können die Analysengrößen aus einem ausreichend rauscharmen Motormomentensignal und dem mittels einer vorgegebenen Zeitkonstante gefilterten Motormomentensignal gebildet werden. Dabei ist im ersten Fall eine bevorzugte Zeitkonstante einer beispielsweise mittels eines PT1-Filterverfahrens durchgeführten Filterung bevorzugt kleiner fünf Sekunden, vorzugsweise eine Sekunde und eine zweite Zeitkonstante in bevorzugter Weise um einen Faktor zehn größer als die erste Zeitkonstante.
Alternativ können die Analysengrößen mittels eines Störbeobachters ermittelt werden.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein typisches Verhalten eines Motormomentenverlaufs einer Brennkraftmaschine über die Zeit
und 2 ein Flussdiagramm zur Durchführung einer Routine zur Bewertung des Motormomentensignals.
1 zeigt das Diagramm 1 des Motormoments M über die Zeit t im Leerlauf der Brennkraftmaschine. Zeigen die einzelnen Messpunkte 2 den ungefilterten Verlauf des Motormoments der Brennkraftmaschine über die Zeit t, also die einzelnen Motormomentensignale. Die mit den Markierungen (o) bezeichnete Kurve 3 zeigt den mittels eines PT1-Filters mit kurzer Zeitkonstante von 1 s gefilterten Verlauf des Motormoments. Die mit den Markierungen (x) versehene Kurve 4 zeigt den Verlauf des mittels eines PT1-Filters mit einer Zeitkonstante von 10 s gefilterten Motormoments über die Zeit t. Aus den Verläufen des Motormoments wird deutlich, dass diese über dem Nullpunkt liegen, dass also von der Brennkraftmaschine im Leerlauf und bei vollständig geöffneter Reibungskupplung ein Motormomentensignal größer Null ausgegeben wird. Dieses schwankt weiterhin durch Zu- und Abschaltung von Nebenaggregaten. Beispielsweise wird im Zeitpunkt t₁ die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs zugeschaltet und nach entsprechender Regelung im Zeitpunkt t₂ endgültig angeschaltet.
Um das Motormoment M bei der Steuerung und Regelung der Reibungskupplung verwenden und bei vollständig geöffneter Reibungskupplung ein über diese übertragenes Moment auf Null setzen zu können, ist – wie aus dem Diagramm 1 hervorgeht – ein Momentenoffset nötig. Des weiteren soll eine Kennlinie wie Kupplungskennlinie an den Zusammenhang des Motormoments und dem abhängig von diesem eingestellten Kupplungsmoment an die momentane Betriebssituation adaptiert werden. Aus dem Diagramm 1 wird deutlich, dass eine Adaption der Kennlinie und des Momentenoffsets unter Verwendung der Messpunkte 2 fehlerhaft sein kann, wenn diese stark schwanken oder beim Betrieb von Nebenaggregaten oder aufgrund anderer Regelvorgänge unzuverlässig sind.
Es wird daher eine Multizeitskalenanalyse durchgeführt, bei der zwei zur gleichen Zeit ermittelte Analysegrößen der Kurven 3 und 4 miteinander verglichen werden, indem beispielsweise deren Differenz gebildet wird. Liegt die Differenz außerhalb einer vorgebbaren Qualitätsschwelle, wird das Motormoment als ungenau oder ungültig eingestuft und eine Adaption des Momentenoffsets und/oder der Kupplungskennlinie ausgesetzt. Dies trifft bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf die Zeitbereiche zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ und zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₅ zu.
2 zeigt das Flussdiagramm 5 zu Durchführung einer Routine zur Anwendung einer Multizeitskalenanalyse. In Block 6 wird das Rohsignal Mmot_roh des Motormoments eingelesen und in Block 8 mit dem im Block 7 eingelesenen Referenzmoment Mref verglichen. Das Referenzmoment Mref kann beispielsweise im Leerlauf zu Null gesetzt werden und bei höheren Motormomenten als Kenngröße aus einem Kennfeld für statische Motormomente entnommen werden. In Block 8 wird das Referenzmoment Mref vom Rohsignal des Motormoments Mmot_roh abgezogen. In den nachfolgenden Blöcken 9, 10 wird die Differenz einer Filterung, beispielsweise mittels eines PT1-Filters mit unterschiedlichen Zeitkonstanten tau1, beispielsweise mit einer Zeitkonstante von einer Sekunde und tau2, beispielsweise mit einer Zeitkonstante von zehn Sekunden unterworfen und damit die Analysengrößen Mmot1 und Mmot2 der Multizeitskalenanalyse gebildet. In Block 11 wird die Differenz der beiden Analysengrößen gebildet und in Block 12 deren Absolutbetrag gebildet. In Block 13 wird eine Momenten- wie Qualitätsschwelle Mschwelle vorgegeben. Der Absolutbetrag der Analysengrößen der Differenz der Analysengrößen Mmot1 und Mmot2 wird in der Verzweigung 14 mit der Qualitätsschwelle Mschwelle verglichen. Ist der Absolutbetrag größer als die Qualitätsschwelle Mschwelle wird die Güte des Motormoments auf den Wert UNGENAU geändert, der während einer Adaptionsroutine abgefragt wird und eine Adaption der entsprechenden Routine, beispielsweise einer Routine zur Adaption des Motormentenoffsets, des Tastpunkts und/oder des Reibwerts der Kupplungskennlinie abbrechen oder aussetzen kann. Ist der Absolutbetrag kleiner oder gleich der Qualitätsschwelle Mschwelle bleibt die Bewertung der Güte des Motormoments auf beispielsweise GÜLTIG oder GENAU oder wird auf diesen Wert gesetzt, so dass entsprechende Adaptionsroutinen gestartet und durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Diagramm
2: Messpunkt
3: Kurve
4: Kurve
5: Diagramm
6: Block
7: Block
8: Block
9: Block
10: Block
11: Block
12: Block
13: Block
14: Verzweigung
15: Block
M: Motormoment
Mmot_roh: Rohsignal Motormoment
Mref: Referenzmoment
Mmot1: Analysengröße
Mmot2: Analysengröße
Mschwelle: Qualitätsschwelle
t: Zeit
t₁: Zeitpunkt
t₂: Zeitpunkt
t₃: Zeitpunkt
t₄: Zeitpunkt
t₅: Zeitpunkt
tau1: Zeitkonstante
tau2: Zeitkonstante

Claims

Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten Kupplungsaktor, der an der Reibungskupplung einen einem Öffnungsgrad der Reibungskupplung entsprechenden Betätigungsweg abhängig von einem Motormomentensignal einer Brennkraftmaschine einstellt, wobei ein Zusammenhang zwischen dem Motormomentensignal und dem Betätigungsweg unter vorgegebenen Bedingungen adaptiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung des Motormomentensignals auf Basis einer Multizeitskalenanalyse erfolgt und eine Adaption bei einer Bewertung des Motormomentensignals kleiner als einer vorgegebenen Qualitätsschwelle (Mschwelle) ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Leerlauf der Brennkraftmaschine eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Multizeitskalenanalyse ein Offset des Motormomentensignals ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Anwendung der Multizeitskalenanalyse das Motormomentensignal mit einem Referenzmomentensignal kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzmomentensignal aus einem statischen Motormomentenkennfeld entnommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Multizeitskalenanalyse durch Vergleich zumindest zweier aus dem Motormomentensignal abgeleiteter, unterschiedliches Signal-/Zeitverhalten repräsentierender Analysengrößen (Mmot1, Mmot2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysengrößen (Mmot1, Mmot2) aus dem mittels zweier unterschiedlicher Zeitkonstanten (tau1, tau2) gefilterten Motormomentensignal gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysengrößen aus einem ausreichend rauscharmen Motormomentensignal und dem mittels einer vorgegebenen Zeitkonstante gefilterten Motormomentensignal gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zeitkonstante (tau1) kleiner fünf Sekunden, vorzugsweise eine Sekunde beträgt und die erste und eine zweite Zeitkonstante (tau2) zumindest um einen Faktor zehn größer als die erste Zeitkonstante ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysengrößen mittels eines Störbeobachters ermittelt werden.