DE102011016999A1

DE102011016999A1 - Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung in einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011016999A1
Application number: DE102011016999A
Authority: DE
Inventors: Lukas Holzer; Dr. Eich Jürgen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-03-29
Also published as: CN102859224A; DE112011101436A5; US20130066530A1; WO2011134451A1; US8712658B2; CN102859224B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung in einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Kupplung durch einen Aktor verfahren wird und der Einfluss des Verfahrens der Kupplung auf einen sich drehenden Elektromotor ausgewertet wird. Um ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung anzugeben, welches einfach und schnell durchzuführen ist, wird aus einer Kennlinie der Kupplung, welche das Verhältnis eines Aktorweges zu einem Kupplungsmoment darstellt, nahe dem Tastpunkt ein Kupplungsmoment und/oder ein Aktorweg entnommen, welcher an der Kupplung eingestellt wird und anschließend aus der von dem aktiv betriebenen Elektromotor beeinflussten Kupplung der jeweils zugehörige Aktorweg und/oder das zugehörige Kupplungsmoment gemessen wird, wobei das aus der Kennlinie ausgelesene Kupplungsmoment und der an der Kupplung gemessene Aktorweg und/oder der aus der Kennlinie entnommene Aktorweg und das gemessene Kupplungsmoment die aktuelle Tastpunktposition der Kupplung bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung in einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Kupplung durch einen Aktor verfahren wird und der Einfluss des Verfahrens der Kupplung auf einen sich drehenden Elektromotor ausgewertet wird.
Das von der Kupplung zu übertragende Motordrehmoment wird bei mittels Software gesteuerten Kupplungs- und Doppelkupplungssystemen mit Hilfe eines Aktors eingestellt. Den einzustellenden Aktorweg erhält man aus der Kupplungskennlinie, die das Kupplungsmoment als Funktion des Aktorweges beschreibt. Diese Kupplungskennlinie ändert sich sowohl kurzfristig, z. B. durch Temperatureinfluss, aber auch langfristig, z. B. durch Verschleiß der Kupplungsscheiben. Die Kupplungskennlinie selbst wird durch mindestens zwei Parameter, den Tastpunkt und den Reibwert. An das reale Verhalten einer Kupplung angepasst. Der Tastpunkt stellt diejenige Aktorposition dar, bei der die Kupplung gerade beginnt Moment zu übertragen. In der Praxis wird der Tastpunkt durch ein kleines Kupplungsmoment von beispielsweise 5 Nm angegeben.
Aus der DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung bekannt, bei welchem der Tastpunkt der Kupplung bei stillgesetzter Brennkraftmaschine bestimmt wird, indem die Kupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Kupplung auf eine Elektromaschine, die mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird. Dabei werden verschiedene Stützpunkte der Kupplungskennlinie aufgenommen. Auf der Kupplung wird ein Kupplungssollmoment über der Zeit eingestellt und eine aus der Elektromaschine gewonnene, dem Kupplungssollmoment zugeordnete Signalantwort ausgewertet. Das Kupplungssollmoment wird dabei zur besseren Auswertung der Signalantwort der Elektromaschine moduliert. Um den Tastpunkt zu erfassen, wird die Kupplungskennlinie vollständig aufgenommen, wobei aus der Differenz zwischen dem Kupplungssollmoment und dem Antwortsignal der Elektromaschine oder dem Verhältnis dieser beiden Signale zueinander der Tastpunkt ermittelt wird. Dabei handelt es sich um eine sehr aufwändige Bestimmung des Tastpunktes.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung anzugeben, welches einfach und zuverlässig zu ermitteln ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass aus einer Kennlinie der Kupplung, welche das Verhältnis eines Aktorweges zu einem Kupplungsmoment darstellt, nahe dem Tastpunkt ein Kupplungsmoment und/oder ein Aktorweg entnommen wird, welcher an der Kupplung eingestellt wird und anschließend aus der von dem aktiv betriebenen Elektromotor beeinflussten Kupplung der jeweils zugehörige Aktorweg und/oder das zugehörige Kupplungsmoment gemessen wird, wobei das aus der Kennlinie ausgelesene Kupplungsmoment und der an der Kupplung gemessene Aktorweg und/oder der aus der Kennlinie entnommene Aktorweg und das gemessene Kupplungsmoment die aktuelle Tastpunktposition der Kupplung bilden. Da hier jeweils nur ein Parameter, entweder die Aktorposition oder das Kupplungsmoment, ermittelt werden muss, lässt sich die Tastpunktposition besonders schnell erfassen.
Vorteilhafterweise wird am Elektromotor eine konstante Drehzahl eingestellt und die Kupplung durch den Aktor aus einem geöffneten Zustand in Schließrichtung solange verfahren, bis das Drehmoment des Elektromotors einen Wert aufweist, welcher dem aus der Kennlinie entnommenen Kupplungsmoment annähernd entspricht, wobei der vom Aktor zurückgelegte Aktorweg gemessen wird. Durch den Vergleich mit der Kupplungskennlinie reicht der einmal bestimmte Aktorweg aus, um eine genaue Tastpunktposition festzustellen.
In einer Ausgestaltung wird anstelle des Absolutmomentes eine Momentendifferenz am Elektromotor ausgewertet.
Besonders vorteilhaft lässt sich der Tastpunkt ermitteln, wenn der gemessene Aktorweg in der Kennlinie einem Wegoffset entspricht, um welchen die tatsächliche Kennlinie der Kupplung von der Kupplungskennlinie abweicht. Dabei handelt es sich um eine besonders einfache Methode die tatsächliche Kupplungskennlinie der Kupplung zu ermitteln.
In einer Variante wird der Aktor die Kupplung um einen aus der Kennlinie entnommenen Aktorweg verfahren, welchem in der Kennlinie ein kleines Kupplungsmoment zugeordnet ist, wobei das Drehmoment des Elektromotors in Richtung des Kupplungsmomentes erhöht wird und beim Erreichen eines schlupfenden Zustandes der Kupplung das Drehmoment des Elektromotors gemessen wird, welches in der Kennlinie dem entnommenen Aktorweg der entspricht und daraus die aktuelle Tastpunktposition der Kupplung gebildet wird. Auch hierbei reicht die Ermittlung nur eines einzigen Kupplungsmomentes aus, um damit die ursprüngliche Kupplungskennlinie derart zu verschieben, dass sie der tatsächlichen Kennlinie der zu prüfenden Kupplung entspricht.
Ferner entspricht das gemessene Drehmoment des Elektromotors in der Kupplungskennlinie einem Momentoffset, um welchen die tatsächliche Kennlinie der Kupplung von der ursprünglichen Kupplungskennlinie abweicht.
In einer Weiterbildung ist die Kupplung als Doppelkupplungssystem ausgebildet, wobei eine erste Kupplung über eine erste Getriebeeingangswelle die Drehbewegung des Elektromotors beeinflusst, während bei betätigter Bremse ein Gang in ein die zweite Kupplung mit einer Ausgangswelle verbindenden Getriebe eingelegt wird und die zweite Kupplung vollständig geschlossen wird. Durch diese Vorgehensweise wird, insbesondere bei einem Hybridfahrzeug, bei welchem ein Verbrennungsmotor sich im Triebstrang befindet, die erste Getriebeeingangswelle seitens des Verbrennungsmotors über die Ausgangswelle verriegelt, wodurch ein Anschleppen des Verbrennungsmotors sicher verhindert wird.
Vorteilhafterweise führt das Kraftfahrzeug keine Fahrbewegung aus und eine mit der ersten Kupplung verbundene erste Getriebeeingangswelle, welche die erste Kupplung über ein Getriebe mit dem Elektromotor verbindet, wird in einer Neutralposition des Getriebes angeordnet wobei insbesondere sich das als Hybridfahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeug in einer stationären Fahrsituation befindet. Eine solche Vorgehensweise ist speziell für Hybridfahrzeuge von besonderer Bedeutung, da Hybridfahrzeuge häufig eine Start-/Stoppstrategie aufweisen, bei welchen bei angehaltenem Fahrzeug der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Danach lässt sich die Tastpunktadaption mittels eines Elektromotors einfach in den Situationen ausführen, in welchen das Fahrzeug steht.
In einer Variante ist das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor ausgebildet, wobei der Verbrennungsmotor deaktiviert ist. Da das Hybridfahrzeug ausschließlich von dem Elektromotor angetrieben wird und der Verbrennungsmotor keinen Beitrag zum Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges leistet, kann auch während des stationären Fahrbetriebes die Tastpunktadaption ausgeführt werden, da die Kupplung nur mit dem Elektromotor verbunden wird.
Vorteilhafterweise ist das Kupplungsmoment kleiner als ein Anschleppmoment des Verbrennungsmotors. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer versehentlichen Übertragung des Kupplungsmomentes auf den Verbrennungsmotor sicher gestellt wird, dass der Verbrennungsmotor nicht mitgedreht oder gar angeschleppt wird.
In einer Weiterbildung wird ein Gang in das Doppelkupplungsgetriebes eingelegt wird, wobei von dem Elektromotor ein Drehmoment auf die zweite Kupplung übertragen wird, wobei eine erste Kupplung vollständig geöffnet ist. Auch mit einer solchen Vorgehensweise lässt sich die Position des Tastpunktes besonders einfach und schnell erfassen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden. Auch mit einer solchen
Es zeigt:
1: Schematischer Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes eines Hybridfahrzeuges.
In 1 ist ein Triebstrang 1 eines Hybridfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe dargestellt. Ein Elektromotor 2 ist über ein Getriebe 3 an einer ersten Getriebeeingangswelle 4 angebracht, die an eine erste Kupplung 7 führt. Ein Verbrennungsmotor 5 ist über eine Verbrennungsmotorausgangswelle 6 mit der ersten Kupplung 7 verbunden. Des Weiteren weist das Doppelkupplungsgetriebe eine zweite Kupplung 8 auf, welche einerseits mit einer Ausgangswelle 9 und andererseits mit der Verbrennungsmotorausgangswelle 6 verbunden ist.
Bei den weiteren Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass das Drehmoment des Elektromotors 2 mit hinreichender Genauigkeit bekannt ist.
Bei solchen Doppelkupplungsgetrieben gibt es verschiedene Möglichkeiten eine Referenzkupplungskennlinie, welche den Zusammenhang zwischen dem Kupplungsmoment und dem Aktorweg darstellt, in der Umgebung eines Tastpunktes mit Hilfe des Elektromotors 2 zu adaptieren. Unter dem Tastpunkt der Kupplung wird die Aktorposition verstanden, bei welcher die Kupplung gerade Moment übertragen kann. Das Tastpunktmoment ist beispielsweise auf 5 Nm festgelegt.
In einer ersten Situation wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug steht und der Verbrennungsmotor 5 ausgeschaltet ist. Die erste Getriebeeingangswelle 4 hat in dem Getriebe 3 eine Neutralposition eingenommen, so dass keine Übersetzung zwischen den im Getriebe 3 zusammengeführten Wellen greift. In einem ersten Schritt wird bei vollständig geöffneten Kupplungen am Elektromotor 2 eine konstante Drehzahl eingestellt. Nach Erreichen der Solldrehzahl kann aus dem Elektromotor-Momentensignal ein Referenzmoment ermittelt und abgespeichert werden. Anschließend wird in einem weiteren Schritt die geöffnete erste Kupplung 7 in eine Schließrichtung bewegt. Dies geschieht solange, bis am kontinuierlich gemessenen Drehmoment des Elektromotors 2 eine Abweichung zum zuvor ermittelten Referenzmoment auftritt, die einem Betrag entspricht, welcher vor Beginn der Messung aus der Referenzkupplungskennhinie entnommen wurde. Nun wird der Aktorweg festgestellt, den der Aktor beim Bewegen der ersten Kupplung 7 aus dem geöffneten Zustand bis zum Erreichen des vorbestimmten Betrages des Kupplungsmomentes zurück gelegt hat. Der so bestimmte Aktorweg wird in der Referenzkupplungskennlinie dem zuvor ausgewählten Referenzkupplungsmoment zugeordnet, wodurch der tatsächliche Tastpunkt der Kupplung ermittelt wird. Alternativ kann die Kupplung bis zu einer zuvor aus der Kennlinie entnommenen Aktorposition geschlossen werden. Das am Elektromotor 2 gemessene Drehmoment kann dem zuvor ausgewählten Referenzaktorweg in der Kupplungskennlinie zugeordnet werden. Die Kupplungskennlinie verschiebt sich somit in ihrer Gesamtheit, wobei die Form der Kennlinie erhalten bleibt.
In einer zweiten Situation wird ebenfalls davon ausgegangen, dass das Fahrzeug steht, der Verbrennungsmotor 5 abgeschaltet ist und die Getriebeeingangswelle 4 in eine Neutralposition eingestellt wurde. In einem ersten Schritt wird zunächst bei deaktiviertem Elektromotor 2 anhand der Referenzkupplungskennlinie ein beliebiges Referenzkupplungsmoment in der Umgebung des Referenztastpunktes ausgesucht. Anschließend wird in einem zweiten Schritt der zu dem ausgesuchten Referenzkupplungsmoment gehörende Referenzaktorweg an der Kupplung 7 eingestellt. Erst jetzt wird der Elektromotor 2 aktiviert und das Drehmoment des Elektromotors 2 langsam erhöht, bis die erste Kupplung 7 schlupft. Beginnt die Kupplung 7 zu schlupfen, wird an der ersten Getriebeeingangswelle 4 eine Drehung detektiert. Ist dies der Fall, wird das Drehmoment des Elektromotors 2 gemessen. Da das aus der Referenzkupplungskennlinie ausgelesene Referenzkupplungsmoment einer bestimmten Referenzaktorposition entspricht, wird das jetzt durch die Messung ermittelte Kupplungsmoment dieser Referenzaktorposition zugeordnet. Der Punkt, der aus dem gemessenen Kupplungsmoment und dem aus der Referenzkupplungskennlinie ausgelesenen Referenzaktorweg gebildet wird, stellt den aktuellen Tastpunkt der Kupplung dar. Die Kupplungskennlinie entspricht der um das gemessene Kupplungsmoment verschobenen Referenzkupplungskennlinie.
Bei beiden genannten Ausführungsbeispielen muss sichergestellt sein, dass das Kupplungsmoment immer klein genug ist, damit ein Anschleppmoment des Verbrennungsmotors 5 nicht überschritten wird, um eine Drehbewegung des Verbrennungsmotors 5 sicher zu verhindern.
Bei dem erläuterten Doppelkupplungsgetriebe ist es vorteilhaft, wenn im Stillstand der Räder, was insbesondere bei Betätigung einer nicht weiter dargestellten Bremse der Fall ist, eine zweite Getriebeeingangswelle 10, die die zweite Kupplung 8 mit dem Getriebe 3 verbindet, mit einem Gang belegt ist. Anschließend wird die zweite Kupplung 8 komplett geschlossen. Dadurch wird die erste Kupplung 7 motorseitig über die Ausgangswelle 9 verriegelt und ein Anschleppen des Verbrennungsmotors 5 sicher verhindert.
Eine Adaption der Kupplungskennlinie der Kupplung 8 kann analog dadurch erfolgen, dass im Getriebe 3 ein Gang eingelegt und somit vom Elektromotor 2 Drehmoment auf die Kupplung 8 übertragen wird. Die Kupplung 7 muss hierbei jedoch vollständig geöffnet sein und darf somit kein Moment übertragen
Bei Hybridfahrzeugen, welche sich in einem reinen Elektromotorbetrieb befinden, ist die Tastpunktadaption aber auch bei einem stationären Fahrbetrieb möglich. Unter einem stationären Fahrbetrieb wird dabei verstanden, dass ein konstanter Pedalwert eingestellt ist, eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist und ein gleichbleibendes Moment am Elektromotor 2 anliegt. Aus der Referenzkupplungskennlinie wird ein Referenzkupplungsmoment, beispielsweise von 5 Nm, ausgewählt. Anschließend wird das Drehmoment des Elektromotors 2 verändert, bis dieses Referenzkupplungsmoment erreicht ist. Da dieses Referenzkupplungsmoment, wie es aus der Referenzkupplungskennlinie ausgelesen wurde, wiederum einem Aktorweg zugeordnet ist, wird der Aktorweg gemessen, den der Aktor beim Verfahren der Kupplung aus einem geöffneten Zustand in eine Schließrichtung zurücklegt, bis das Referenzkupplungsmoment erreicht ist. Das aus der Referenzkupplungskennlinie ausgelesene Referenzkupplungsmoment wird dem gemessenen Aktorweg zugeordnet. Somit wird eine in der Umgebung des tatsächlichen Tastpunktes der Kupplung 7 adaptierte Kennlinie erlangt. Im Unterschied zu der eingangs geschilderten Situation 1 ändert sich im stationären Fahrbetrieb nur, dass sich die Last, die am Kraftfahrzeug angreift, verschiebt, da das Drehmoment des Elektromotors 2 erhöht werden muss, um die einmal eingestellte Drehzahl zu halten.
Bezugszeichenliste

1: Triebstrang
2: Elektromotor
3: Getriebe
4: erste Getriebeeingangswelle
5: Verbrennungsmotor
6: Verbrennungsmotorausgangswelle
7: erste Kupplung
8: zweite Kupplung
9: Ausgangswelle
10: zweite Getriebeeingangswellen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008030473 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer Kupplung in einem Triebstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Kupplung (7) durch einen Aktor verfahren wird und der Einfluss des Verfahrens der Kupplung auf einen sich drehenden Elektromotor (2) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Kennlinie der Kupplung (7), welche das Verhältnis eines Aktorweges zu einem Kupplungsmoment darstellt, nahe dem Tastpunkt ein Kupplungsmoment und/oder ein Aktorweg entnommen wird, welcher an der Kupplung (7) eingestellt wird und anschließend aus der von dem aktiv betriebenen Elektromotor (2) beeinflussten Kupplung (7) der jeweils zugehörige Aktorweg und/oder das zugehörige Kupplungsmoment gemessen wird, wobei das aus der Kennlinie ausgelesene Kupplungsmoment und der an der Kupplung (7) gemessene Aktorweg und/oder der aus der Kennlinie entnommene Aktorweg und das gemessene Kupplungsmoment die aktuelle Tastpunktposition der Kupplung (7) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Elektromotor (2) eine konstante Drehzahl eingestellt wird und die Kupplung (7) durch den Aktor aus einem geöffneten Zustand in Schließrichtung solange verfahren wird, bis das Drehmoment des Elektromotors (2) einen Wert aufweist, welcher dem aus der Kennlinie entnommenen Kupplungsmoment annähernd entspricht, wobei der vom Aktor zurückgelegte Aktorweg gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Aktorweg in der Kupplungskennlinie einem Wegoffset entspricht, um welchen die tatsächliche Kennlinie der Kupplung (7) von der Kupplungskennlinie abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor die Kupplung (7) um einen aus der Kennlinie entnommenen Aktorweg verfahren wird, der in der Kennlinie ein Kupplungsmoment zugeordnet ist, wobei das Drehmoment des Elektromotors (2) in Richtung des aus der Kennlinie entnommen Kupplungsmomentes erhöht wird und beim Erreichen eines schlupfenden Zustandes der Kupplung (7) das Drehmoment des Elektromotors (2) gemessen wird, welches in der Kennlinie dem entnommenen Aktorweg entspricht und daraus die aktuelle Tastpunktposition der Kupplung (7) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene Drehmoment des Elektromotors (2) in der Kupplungskennlinie einem Momentoffset entspricht, um welchen die tatsächliche Kennlinie der Kupplung (7) von der Kupplungskennlinie abweicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Doppelkupplungssystem (7, 8) ausgebildet ist, wobei die erste Kupplung (7) über eine erste Getriebeeingangswelle (4) die Drehbewegung des Elektromotors (2) beeinflusst, während bei betätigter Bremse ein Gang in ein die zweite Kupplung (8) mit einer Ausgangswelle (9) verbindenden Getriebe (3) eingelegt wird und die zweite Kupplung (8) vollständig geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug keine Fahrbewegung ausführt und die mit der ersten Kupplung (7) verbundene erste Getriebeeingangswelle (4), welche die erste Kupplung (7) mit dem Elektromotor (2) verbindet, in einer Neutralposition des Getriebes (3) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (5) und dem Elektromotor (2) ausgebildet ist, wobei der Verbrennungsmotor (5) deaktiviert wird und insbesondere sich das als Hybridfahrzeug ausgebildete Kraftfahrzeug in einer stationären Fahrsituation befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment kleiner ist als ein Anschleppmoment des Verbrennungsmotors (5).
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gang in das Doppelkupplungsgetriebes (3) eingelegt wird, wobei von dem Elektromotor (2) ein Drehmoment auf die zweite Kupplung (8) übertragen wird, wobei eine erste Kupplung (7) vollständig geöffnet ist.