DE102012202413A1

DE102012202413A1 - Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102012202413A1
Application number: DE102012202413A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Reibold; Georg Göppert; Loyal MacMillian
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-09-20
Also published as: CN103620253A; US20140005000A1; DE112012001236A5; US9080617B2; CN103620253B; WO2012122959A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird. Um einer durch das Einlaufverhalten insbesondere der Reibbeläge der Reibungskupplung verursachten Komforteinbuße des Kraftfahrzeugs zu begegnen, wird die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird.
Verfahren zur Steuerung von Reibungskupplungen sind aus zahlreichen Serienanwendungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt. Insbesondere in Antriebssträngen mit einem Doppelkupplungsgetriebe, bei dem jeweils eine Reibungskupplung zwischen der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle eines Teilantriebsstrangs angeordnet ist und eine Schaltung zwischen zwei auf den beiden Teilantriebssträngen angeordneten Gängen mittels einer unterbrechungsfreien Überschneidungsschaltungen durch überschneidendes Öffnen einer und Schließen der anderen Reibungskupplung erfolgt, ist eine besonders exakte Steuerung der Reibungskupplungen vonnöten, um einen komfortablen Betrieb des Antriebsstrangs zu ermöglichen.
Zur Steuerung der Reibungskupplung(en) werden hierzu ein beziehungsweise zwei Kupplungsaktoren vorgesehen, die das über die Reibungskupplung zu übertragende Kupplungsmoment abhängig von Betriebsparametern steuert, indem beispielsweise abhängig vom zu übertragenden Kupplungsmoment ein Betätigungs- oder Aktorweg beziehungsweise ein diese bewirkender Sollwert aus einem Kupplungsmodell vorgegeben wird. In dem Kupplungsmodell wird das Realverhalten der Reibungskupplung abgebildet, wobei eine nominelle Kennlinie einen Zusammenhang zwischen dem Sollwert und dem zu übertragenden Kupplungsmoment herstellt. Diese Kennlinie wird abhängig von Betriebsparametern der Reibungskupplung laufend adaptiert. Beispielsweise wird durch Adaption eines Tastpunkts, bei dem die Reibungskupplung beginnt, Moment zu übertragen, die Kupplungskennlinie entlang des Sollwerts verlagert. Durch die Adaption eines Reibwerts wird das Reibverhalten der Reibungskupplung beispielsweise abhängig von Verschleiß, Hysterese und Temperatur modelliert. Weiterhin kann die Form der nominellen Kennlinie an aktuelle oder sich über Lebensdauer ändernde Eigenschaften der Reibungskupplung angepasst werden.
Die Umsetzung eines aus dem Kupplungsmodell gewonnenen Sollwerts erfolgt beispielsweise zuerst als Vorsteuerwert, der im Kupplungsaktor ungeregelt eingestellt und danach mittels einer Lageregelung exakt geregelt wird. Dem Sollwert kann anschließend ein Schlupfregelungsverfahren nachgeschaltet sein, das den Sollwert unter Regelung eines vorgegebenen Schlupfs einstellt.
Es hat sich hierbei gezeigt, dass die nominale Kennlinie bei noch nicht eingefahrener Reibungskupplung und vorgegebenen Komfortansprüchen nur begrenzt hilfreich ist. Beispielsweise ändert sich das Momentenübertragungsverhalten einer sogenannten „grünen“ Reibungskupplung mit Reibbelägen im Neuzustand stark, das beispielsweise auf Unebenheiten der Reibbeläge, aufeinander noch nicht angepassten Reibflächen der Reibbeläge und der komplementären Reibflächen von Anpress- und Gegendruckplatte, Setzeffekte der Belagfederung und dergleichen zurückgeführt werden kann. Durch die hohe Variabilität des Momentenübertragungsverhaltens resultieren daher zumindest zeitweise bei Verwendung der nominellen Kennlinie und deren Adaptionsroutinen Komforteinbußen.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung beziehungsweise zwei in einem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehenen Reibungskupplungen vorzuschlagen, das das Fahrkomfortverhalten eines Antriebsstrangs über deren gesamte Lebensdauer verbessert.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird, gelöst, wobei die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben wird. Hierdurch kann für jeden der beiden Betriebszustände, nämlich eine Reibungskupplung im Einfahrzustand und bei eingefahrenem Zustand eine getrennte Steuerung der Reibungskupplung vorgesehen werden, die zwar jeweils eine Steuerung der Reibungskupplung auf Basis eines Kupplungsmodells mit einer nominalen Kennlinie vorsieht, deren Betriebsparameter jedoch auf die beiden Zustände ausgelegt sind. Die Art der Parametrierung und der Umsetzung der Sollwerte kann dabei in den unterschiedlichen Sätzen mit der Maßgabe einer Erzielung eines höheren Fahrkomforts unterschiedlich sein. Insbesondere wird die nominelle Kennlinie mit einem für den allgemeinen Fahrbetrieb bei eingefahrener Reibungskupplung angepassten Satz von Betriebsparametern beibehalten und der Satz der Betriebsparameter im Einfahrzustand der Reibungskupplung an diesen Betriebszustand angepasst.
Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei die Änderung der Temperaturabhängigkeit des Reibwerts erwiesen, da sich der Reibwert bei einer Reibungskupplung deutlich von dem Temperaturverhalten einer eingefahrenen Reibungskupplung unterscheidet. Das Temperaturverhalten des Reibwerts kann dabei in der Kennlinie aufgrund von empirisch ermittelten Daten, als Formen oder in ähnlicher Weise vorgegeben werden. Weiterhin können geänderte und adaptierbare Betriebsparameter im Satz für den Einfahrvorgang beispielsweise auch als Anpassung einer allgemeinen Änderung der Temperatur, Temperaturgradienten, einer Reibleistung, Drehzahl, Schlupfdrehzahl und dergleichen angewendet werden.
Da der Einlaufprozess kontinuierlich abläuft, ist es vorteilhaft, den Satz des Einlaufzustands mit zunehmendem Betrieb der Reibungskupplung kontinuierlich in den Satz des eingelaufenen Zustands der Reibungskupplung zu überführen. Als Maß für den Übergang des Einlaufzustands in den eingelaufenen Zustand kann abhängig von einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie wie Reibenergie von 10 MJ als Schwelle für den Übergang des Einlaufzustands in den eingelaufenen Zustand vorgesehen sein. Dabei kann die Entwicklung der Betriebsparameter beispielsweise durch entsprechende Wichtung der Adaptionsergebnisse abhängig von der eingetragenen Energie so gesteuert werden, dass bei der Schwelle am Übergang der beiden Sätze ineinander der adaptierte Zustand der Betriebsparameter während der Einlaufphase im Wesentlichen der Parametrierung der Betriebsparameter im unveränderten Zustand der eingelaufenen Reibungskupplung entspricht, so dass quasi ein stetiger und fließender Übergang der beiden Zustände ineinander erfolgen kann. Die Schwelle des Übergangs kann von weiteren Parametern vorgebbar eingestellt werden. Beispielsweise kann die Schwelle abhängig vom Fahrverhalten des Fahrers über die Zeit, von der über den Zeitraum des Einfahrzustand integrierten Außentemperatur, der Anzahl der Kupplungsvorgänge, der Anzahl und Intensität der Schlupfvorgänge und/oder dergleichen sein.
Als Betriebsparameter der Reibungskupplung können beispielsweise der Reibwert, ein Tastpunkt, eine Form der Kennlinie und/oder eine Kupplungshysterese der Reibungskupplung sein. Hierbei geben der Reibwert und der Tastpunkt die Lage der Kennlinie in dem durch das Kupplungsmoment und den Sollwert aufgespannten Feld wieder. Die Form der Kennlinie gibt das beispielsweise nicht lineare Verhalten des Reibwerts wieder, der bei einer Reibungskupplung sich zudem vom eingefahrenen Zustand unterscheiden kann. Die Hysterese gibt das richtungsabhängige Verhalten des Kupplungsmoments beim Öffnen und Schließen der Reibungskupplung wieder.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden eine Häufigkeit der Adaption der Betriebsparameter und/oder eine Durchführung einer Adaption bei vorgegebenen Betriebszuständen des Antriebsstrangs in den beiden Sätzen unterschiedlich vorgenommen. Durch die erhöhte Variabilität des Momentenübertragungsverhaltens der Reibungskupplung im Einfahrzustand ist vorteilhaft, die Adaptionshäufigkeit der Betriebsparameter zu erhöhen. Dies kann durch eine Änderung der der im eingefahrenen Zustand üblichen Adaptionsbedingungen erreicht werden. Beispielsweise kann durch ein Absenken der Momentenschwelle der Brennkraftmaschine, ein Erweitern eines gültigen Bereichs für Drehzahlen, eine Erfassung von Reibleistungen oder Adaption bei weniger genauen Motormomenten beispielsweise während eines Momenteneingriffs an der Brennkraftmaschine, beim Übergang vom Leerlauf in ein Anfahren des Kraftfahrzeugs, während eines durch einen Turbolader verursachten Momenteneinbruchs und dergleichen die Häufigkeit der Adaption erhöht werden, wobei die Zuverlässigkeit dieser Adaptionen für sich bewertet werden kann.
Bei der Verwendung spezieller Adaptionssituationen, beispielsweise eines Erlernens eines Tastpunkts über Momentenrampen im Stillstand bei eingelegtem Gang oder der Drehzahl der Getriebeeingangswelle bei nicht aktiver Reibungskupplung in einem Doppelkupplungsgetriebe kann die Wiederholrate der entsprechenden Adaptionsschritte im Einfahrzustand der Reibungskupplung erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine auf zumindest einen Betriebsparameter wirksame Adaption in den beiden Sätzen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Beispielsweise kann neben der Erhöhung der Adaptionshäufigkeit eine zusätzliche Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zielführend sein. Diese kann beispielsweise direkt durch Erhöhen der Rückführverstärkung in die Adaptivparameter erreicht werden. Hierbei kann durch Verwendung von Mindestfehlerbändern beispielsweise ein durch Adaption festgestellter Fehler oder Fehlbetrag eines Betriebsparameters nur teilweise adaptiert werden, so dass insgesamt über mehrere Adaptionsschritte eine gegebenenfalls richtige Adaptionsgröße einer vorangegangenen Adaption verlangsamt vorgegeben wird und stark schwankende Adaptionswerte gemittelt werden. Beispielsweise sind im stationären Fall über den Sollwert nicht vollständig durchgeführter Adaptionsgrößen die entsprechenden Momentenfehler an der Reibungskupplung zwar größer, im dynamischen Fall durch deren mittelnde Funktion jedoch kleiner.
Alternativ oder zusätzlich kann während der Einlaufphase zumindest ein adaptierter Betriebsparameter vor einer Regelung vorgesteuert werden. Insbesondere für eine inaktive Reibungskupplung eines Doppelkupplungsgetriebes kann es vorteilhaft sein, die Adaptivparameter zusätzlich zu den vorhandenen Kompensationen vorzusteuern, vor allem wenn die Reibungskupplung bereits längere Zeit inaktiv ist und davon auszugehen ist, dass sich das Übertragungsverhalten geändert hat. Da harte Schaltungen/hartes Einkuppeln als kritischer angesehen werden als leichtes Wegtouren der Brennkraftmaschine, kann das leichte Anheben des Reibwerts der inaktiven Reibungskupplung vorteilhaft sein. Durch den zusätzlich auftretenden Schlupf beziehungsweise eine dadurch verlängerte Schlupfphase kann zudem die Adaptionshäufigkeit gesteigert werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn während der Einlaufphase zumindest ein Betriebsparameter asymmetrisch zugunsten eines höheren Fahrkomforts adaptiert wird. Hierbei ist ein leichtes Wegtouren der Brennkraftmaschine einem harten Einkuppeln vorzuziehen und diesbezüglich eine in diese Richtung wirkende asymmetrische Adaption zumindest eines Betriebsparameters vorzusehen. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem unterschiedliche Rückführverstärkungen bei der Adaption von Betriebsparametern abhängig von Vorzeichen dieser angewendet werden. Beispielsweise kann infolge der asymmetrischen Adaption des Reibwerts bei gleichem Momentenfehler schneller nach oben als nach unten adaptiert werden. Auch ist es möglich, unterschiedliche Fehlerschwellen für positive beziehungsweise negative Momentenfehler vorzusehen, bei denen eine Adaption überhaupt durchgeführt wird. Beispielhaft kann eine Adaption des Reibwerts erfolgen, wenn der Momentenfehler größer als 10 Nm oder kleiner als –20 Nm ist.
Schließlich kann alternativ oder zusätzlich in dem Steuerverfahren vorgesehen sein, während einer Einlaufphase Betriebszustände mit schlupfender Reibungskupplung gegenüber der eingelaufenen Phase zu erhöhen. An die Erhöhung des Fahranteils mit schlupfender Reibungskupplung kann dabei automatisch die Adaptionshäufigkeit erhöht werden. Durch den höheren Schlupfanteil selbst erhöht sich dabei zum Einen der Fahrkomfort und zum Anderen wird durch die häufigeren Adaptionsvorgänge der Reibungskupplung deren Momentengenauigkeit des Kupplungsmoments erhöht, was wiederum zu einer Steigerung des Fahrkomforts führt.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz der Einlaufphase mit zunehmendem Betrieb der Reibungskupplung kontinuierlich in den Satz der eingelaufenen Phase überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze abhängig von einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie ineinander überführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter der Reibungskupplung ein Reibwert, ein Tastpunkt, eine Form der Kennlinie und/oder eine Kupplungshysterese der Reibungskupplung sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Häufigkeit der Adaption der Betriebsparameter und/oder eine Durchführung einer Adaption bei vorgegebenen Betriebszuständen des Antriebsstrangs in den beiden Sätzen unterschiedlich vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf zumindest einen Betriebsparameter wirksame Adaption in den beiden Sätzen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einlaufphase zumindest ein adaptierter Betriebsparameter vor einer Regelung vorgesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einlaufphase zumindest ein Betriebsparameter asymmetrisch zugunsten eines höheren Fahrkomforts adaptiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Einlaufphase Betriebszustände mit schlupfender Reibungskupplung gegenüber der eingelaufenen Phase erhöht werden.