DE102011103773A1

DE102011103773A1 - Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102011103773A1
Application number: DE201110103773
Authority: DE
Inventors: Ulrich Neuberth; Michael Reuschel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2011-12-29
Also published as: DE112011102179A5; WO2012000471A1; KR101845100B1; KR20130089582A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Motormoment in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Kupplungsschlupf geregelt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Motormoment durch ein Eingriffsmoment MEingriff begrenzt wird, das von einer gewünschten Veränderung einer Motordrehzahl ωMotor,soll abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Motormoment in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Kupplungsschlupf geregelt wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 014 467 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung in einem Antriebsstrang zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe bekannt, bei dem das Motormoment des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Schlupf geregelt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Komfort und/oder die Verfügbarkeit einer automatisierten Reibungskupplung, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Motormoment in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Kupplungsschlupf geregelt wird, weiter zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Motormoment in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Kupplungsschlupf geregelt wird, dadurch gelöst, dass das Motormoment durch ein Eingriffsmoment M_Eingriff begrenzt wird, das von einer gewünschten Veränderung einer Motordrehzahl ω_Motor,soll abhängt. Die Motordrehzahl ω_Motor,soll soll zum Beispiel unter Einhaltung einer Begrenzung einer in die Reibungskupplung eingetragenen Reibleistung ansteigen oder abfallen. In dem Eingriffsmoment M_Eingriff wird die Veränderung der Motordrehzahl ω_Motor,soll über der Zeit berücksichtigt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment durch ein Eingriffsmoment M_Eingriff begrenzt wird, das von einem Trägheitsmoment J_Motor auf einer Motorseite der Reibungskupplung abhängt. Bei dem Trägheitsmoment J_Motor handelt es sich um das Massenträgheitsmoment der auf der Motorseite der Reibungskupplung bewegten Masse.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment M_Eingriff in Abhängigkeit von einem Offsetmoment M_Offset begrenzt wird, das nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Dabei entspricht J_Motor dem Trägheitsmoment auf der Motorseite der Kupplung und dω_Motor,soll/dt der gewünschten Motordrehzahlsteigung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment M_Eingriff in Abhängigkeit von einer erlaubten maximalen Reibleistung P_Limit begrenzt wird. Die erlaubte maximale Reibleistung P_Limit hängt vom Kupplungsmoment und/oder vom auftretenden Schlupf ab.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment M_Eingriff nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Dabei entspricht M_Eingriff dem begrenzenden Motoreingriffsmoment und P_Limit der erlaubten maximalen Reibleistung. ω_Schlupf entspricht der Schlupfdrehzahl an der Kupplung in Rad pro Sekunde. J_Motor entspricht dem Trägheitsmoment auf der Motorseite der Kupplung und
der gewünschten Motordrehzahlsteigung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen Reibleistung P_Limit mit einem Korrekturfaktor k multipliziert wird, der Ungenauigkeiten im Motormoment und/oder Kupplungsmoment berücksichtigt. Durch den Korrekturfaktor k wird die erlaubte maximale Reibleistung P_Limit modifiziert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor k nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Durch die Aufintegration der Kupplungsmomente beziehungsweise der Motormomente plus dem dynamischen Massenträgheitsanteil kann zum Beispiel währende eines Anfahrvorgangs berechnet werden, ob es größere Abweichungen gibt, die eine Korrektur der erlaubten maximalen Reibleistung P_Limit erforderlich machen. Mit dem Korrekturfaktor k kann die erlaubte oder zulässige maximale Reibleistung P_Limit minimiert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment beim Anfahren, insbesondere beim Anfahren am Berg, durch das Eingriffsmoment M_Eingriff begrenzt wird. Dabei wird die Reibleistung indirekt durch eine passende Reduzierung des Motormoments reduziert, und zwar bei gleichzeitig möglichst hohem Fahrkomfort und hoher Fahrzeugverfügbarkeit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um eine Strategie zum Schutz einer automatisierten Reibungskupplung, die im Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Dabei soll die in die Reibungskupplung eingetragene Reibleistung zum Schutz der Kupplung vor Überlast reduziert werden. Voraussetzung ist eine spezifizierte maximale Reibleistung, eine bekannte Schlupfdrehzahl (Differenz zwischen Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl) an der zu schützenden Kupplung und die Möglichkeit eines momentenbegrenzenden Motoreingriffs am Antriebsmotor.
Die eingetragene Reibleistung entspricht: P[W] = M[Nm]·ω_Schlupf[ rad / s].
Dabei entspricht P der Reibleistung in Watt, M dem Kupplungsmoment in Newtonmeter, und ω_Schlupf der Schlupfdrehzahl an der Kupplung in Rad pro Sekunde.
Um die eingetragene Reibleistung zu begrenzen, muss das Kupplungsmoment in Abhängigkeit vom Kupplungsschlupf nach obiger Formel begrenzt werden. Da in der Regel gleichzeitig der Kupplungsschlupf reduziert werden soll beziehungsweise die Motordrehzahl auf einen bestimmten Wert eingeregelt werden soll, muss dazu im Allgemeinen das Motormoment durch einen entsprechenden Eingriff begrenzt werden. Damit ergibt sich für eine konstante Motordrehzahl auch das entsprechende Kupplungsmoment. Soll die Motordrehzahl unter strikter Einhaltung der Leistungsbegrenzung ansteigen oder abfallen, ergibt sich ein zusätzlicher Offset für das Eingriffsmoment nach:
Dabei entspricht J_Motor dem Trägheitsmoment auf der Motorseite der Kupplung und
der gewünschten Motordrehzahlsteigung.
Der begrenzende Motoreingriff ergibt sich damit zu:
Dabei entspricht M_Eingriff dem begrenzenden Motoreingriff und P_Limit der erlaubten maximalen Reibleistung.
Durch eine übliche Regelung der Kupplungsansteuerung ergibt sich damit indirekt auch das gewünschte begrenzte Kupplungsmoment, ohne direkt in die Kupplungsmomentenregelung eingreifen zu müssen, die in der Regel auf ein komfortables Verhalten abgestimmt ist. Die tatsächliche Reibleistung ist damit also noch abhängig von der Regelung, die das Kupplungsmoment vorgibt.
Sollen auch kurzzeitige Abweichungen von der maximalen Reibleistung vermieden werden, muss auch das Kupplungsmoment direkt begrenzt werden. Eine direkte Begrenzung des Kupplungsmoments hat allerdings in der Regel Komforteinbußen zur Folge, die durch umständliche Filterungen vermieden werden sollten. Da derartige Filterungen durch eine Kupplungsmomentenregelung, die das Motormoment als Führungsgröße verwendet, meist schon implementiert sind, hat der reine Motoreingriff Vorteile in Hinsicht auf den Regelungsaufwand.
Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Schutzstrategie handelt, die im Normalfall keinen Einfluss hat, ist ein geringer Aufwand wünschenswert. Ein großer Vorteil der Motormomentenbegrenzung ist auch, dass das Motormoment in Phasen mit (großem) Kupplungsschlupf keine direkte Auswirkung auf die Beschleunigung des Fahrzeugs hat, da hier das Moment am Antriebstrang im Wesentlichen nur durch das Kupplungsmoment erzeugt wird. Das Motormoment hat dann nur Auswirkungen auf den Motordrehzahlverlauf.
Bedingt durch Ungenauigkeiten im Motormoment/Kupplungsmoment kann es notwendig sein, die Leistungsgrenze zu modifizieren. Durch beispielsweise eine Aufintegration von Kupplungsmomenten beziehungsweise Motormomenten plus den dynamischen Massenträgheitsanteil kann während einer Anfahrt berechnet werden, ob es größere Abweichungen gibt.
So kann beispielsweise ein Korrekturfaktor k bestimmt werden, mit dem bei größeren Abweichungen die Leistungsgrenze P_Limit korrigiert wird:
Mit diesem Korrekturfaktor kann die zulässige Reibleistung minimiert werden, wenn erkannt wird, dass die Kupplungsmomente größer als die effektiven Motormomente sind. P_Limit,neu[W] = P_Limit[W]·k
So kann sichergestellt werden, dass die zulässige Reibleistung nicht überschritten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise in Doppelkupplungsprojekten Anwendung. Das Verfahren kann zum Beispiel Teil einer Kupplungsstrategie in einer Kupplungssteuerungssoftware für automatisierte Kupplungen sein. Dabei wird das Verfahren hauptsächlich zum Schutz vor Missbrauch in Anfahrsituationen benötigt, beispielsweise wenn der Fahrer bei schnell rückwärts rollendem Fahrzeug mit eingelegtem Vorwärtsgang das Fahrpedal betätigt. Das Verfahren kann aber allgemein in allen Fahrsituationen mit Schlupf angewendet werden.
Es wird eine Möglichkeit aufgezeigt, die Forderung nach einer maximal zulässigen Reibleistung an einer (Anfahr-)Kupplung in einer automatisierten Kupplungssteuerung mit wenig Aufwand und großem Nutzen in einer bereits vorhandenen Kupplungssteuerung umzusetzen. Eine wesentliche Idee ist dabei, die Reibleistung indirekt durch eine passende Reduzierung des Motormoments zu reduzieren bei gleichzeitig möglichst hohem Fahrkomfort und hoher Fahrzeugverfügbarkeit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009014467 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung, die in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Motormoment in Abhängigkeit von einem an der Reibungskupplung auftretenden Kupplungsschlupf geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment durch ein Eingriffsmoment M_Eingriff begrenzt wird, das von einer gewünschten Veränderung einer Motordrehzahl ω_Motor,soll abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment durch ein Eingriffsmoment MEingriff begrenzt wird, das von einem Trägheitsmoment JMotor auf einer Motorseite der Reibungskupplung abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment MEingriff in Abhängigkeit von einem Offsetmoment MOffset begrenzt wird, das nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment MEingriff in Abhängigkeit von einer maximalen Reibleistung PLimit begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsmoment MEingriff nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen Reibleistung PLimit mit einem Korrekturfaktor k multipliziert wird, der Ungenauigkeiten im Motormoment und/oder Kupplungsmoment berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor k nach der folgenden Formel ermittelt wird:
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment beim Anfahren, insbesondere beim Anfahren am Berg, durch das Eingriffsmoment MEingriff begrenzt wird.