DE102012221896A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunkts einer Reibungskupplung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die Erfindung dient zur Ermittlung eines einzigen Tastpunktes, der zur Steuerung eines Doppelkupplungsystems verwendet werden kann, wenn zwei unterschiedliche Tastpunkte, ermittelt aus zwei unterschiedlichen Quellen, aus Eingangswellendrehzahl und aus dem Triebstrangbeobachter, zur Verfügung stehen.
- a) Die Adaption des Tastpunktes über die Auswertung der Drehzahlen und Momente eines Triebstrangbeobachters im Fahrbetrieb ist in der
DE 102 13 946 A1 beschrieben: Zur Adaption von Kupplungsparametern, wie Reibwert und Tastpunktposition, wird ein modellbasierter Ansatz verwendet. Hierbei wird mit Hilfe eines Modells eine geschätzte Motordrehzahl und eine geschätzte Raddrehzahl aus dem als bekannt angenommenen Motormoment bestimmt. In der Regelungstechnik wird dieser Ansatz als Beobachter bezeichnet, wenn die Fehler, die aus dem Vergleich der geschätzten Drehzahlen mit den gemessenen Drehzahlen ermittelt werden, so auf das Triebstrangmodell zurückwirken, dass die Fehler aus ihrem anfänglichen Wert exponentiell nach Null abklingen. In1 ist das Triebstrangmodell des Beobachters mit der Rückführung der berechneten Rad-/Motordrehzahlfehler dargestellt. Die berechneten Fehler zeigen somit an, ob die berechneten Drehzahlen mit den gemessenen Drehzahlen übereinstimmen. - b) Die Adaption des Tastpunktes über die Auswertung der Getriebeeingangsdrehzahlen ist in der
DE 10 2010 024 941 A1 beschrieben: Die Ermittlung der Tastpunkte wird in der Neutralphase während einer Gangvorwahl durchgeführt, dabei wird die Neutralphase bei Bedarf verlängert. In der Neutralphase sind die Kupplungen normalerweise geöffnet, sodass die Schleppmomente der Eingangwelle eine Drehzahländerung bewirken. Die Erfindung teilt nun diese Neutralphase in zwei Phasen auf. In der ersten wird das Schleppmoment ermittelt, in der zweiten wird die Kupplung auf eine bestimmte Position gefahren, wodurch sich die Summe von Schleppmoment und Kupplungsmoment ermitteln lässt. Das Kupplungsmoment lässt sich somit bestimmen und im Allgemeinen über die hinterlegte Kupplungskennlinie nutzen, um mit der bekannten Kupplungsposition auf den Tastpunkt zu schließen. Der softwareseitige Tastpunkt kann dann direkt vorgegeben werden oder um ein Deltainkrement dem hier ermittelten Tastpunkt angeglichen werden. - Aufgrund der Softwarearchitektur muss derzeit der triebstrangbasierte Tastpunkt für den Fahrbetrieb genutzt werden. Der Triebstrangbeobachter ermittelt darüber hinaus noch weitere Parameter.
- Erste Ansätze für die Kombination der beiden Tastpunkte aus a) und b) bestanden darin, Veränderungen des eingangswellenbasierten Tastpunkts zu einem bestimmten Anteil in den triebstrangbasierten Tastpunkt zu übernehmen.
- Die ermittelten Tastpunkte sind unterschiedlich und je nach Fahrbetrieb kann nur der eingangswellenbasierte oder der triebstrangbasierte Tastpunkt aktualisiert werden. Der triebstrangbasierte Tastpunkt wird auf der aktiven Kupplung ermittelt, wohingegen der eingangswellendrehzahlbasierte Tastpunkt auf der inaktiven Kupplung ermittelt wird. Der triebstangbasierte Tastpunkt kann so auch schon bei Kriechvorgängen oder bei Rangiermanövern am Berg wirken, wohingegen der eingangwellenbasierte Tastpunkt seine Stärken während der Fahrt entwickelt.
- Die Unterschiede bei der Ermittlung der Tastpunkte ergeben sich durch Verfälschungen des Tastpunktes die bei beiden Verfahren unterschiedlich Ausfallen und auf unterschiedliche Quellen zurückzuführen sind. Der triebstrangbasierte Tastpunkt hängt stark von der Motormomentengenauigkeit und einem stabilen Motormomentenoffset ab. Wohingegen der eingangswellenbasierte Tastpunkt stark von Übersprecheffekten, Drehzahleffekten und der Kennliniengenauigkeit speziell in der Nähe des Tastpunktmomentes abhängt. Zwar werden diese Effekte über andere Strategien zum Teil kompensiert, allerdings kann der Effekt nie vollständig kompensiert werden, sodass immer eine Auswirkung der Effekte im Tastpunkt ersichtlich ist.
- Das Ändern des triebstrangbasierten Tastpunktes in Richtung des eingangswellenbasierten Tastpunktes muss, da es nur zu einzelnen Zeitpunkten erfolgt, sehr deutlich ausfallen, wohingegen der triebstrangbasierte Tastpunkt sich quasi kontinuierlich ändern kann. Der ohnehin unruhige Verlauf des triebstrangbasierten Tastpunktes wird so bei erfolgreicher Aktualisierung des eingangswellenbasierten Tastpunktes sprunghaft stark verändert, was noch mehr Unruhe in den Signalverlauf bringt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren vorzuschlagen, das den triebstrangbasiert ermittelten und den eingangswellenbasiert ermittelten Tastpunkt so kombiniert, dass trotz Verfälschungen der einzelnen Tastpunkte ein für den Fahrbetrieb stabiler Tastpunkt bereitgestellt wird, der die Vorteile beider Ermittlungsverfahren optimal kombiniert.
- Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, den zur Volatilität neigenden Tastpunkt weiter zu beruhigen.
- In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe auch durch das nachstehend beschriebene Verfahren gelöst.
- Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunkts einer Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug, die zwischen einem Motor als Antriebseinheit sowie einem automatisierten Getriebe angeordnet ist vorgesehen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass aus dem Motordrehzahlfehlersignal ein Motordrehzahlfehlerschwellenwert sowie aus dem Raddrehzahlfehlersignal ein Raddrehzahlfehlerschwellenwert ermittelt wird, wobei der aktuelle Wert für den jeweiligen Schwellenwert durch Absolutwertbildung und Filterung des jeweiligen Signals mit einer vorgegebenen Zeitkonstante ermittelt wird und nach Ermittlung des aktuellen Wertes für den jeweiligen Schwellenwert, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, der jeweilige Schwellenwert mit dem aktuell ermittelten Wert für den jeweiligen Schwellenwert aktualisiert wird.
- Vorteilhafterweise wird der ermittelte aktuelle Werte für den jeweiligen Schwellenwert unter bestimmten Umständen, nämlich wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, dazu benutzt, um einen schon vorliegenden jeweiligen Schwellenwert, der zur späteren Aktualisierung des Tastpunkts im Triebstrangmodell dient, zu aktualisieren, insbesondere zu erhöhen. Die Ermittlung der schon vorliegenden jeweiligen Schwellenwerte kann dabei auch nach anderen Verfahren als nach den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorgegebene Zeitkonstante sehr groß ist, wobei die Zeitkonstante bevorzugt zwischen 100s und 1000s beträgt und besonders bevorzugt 300s beträgt.
- In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass alternativ die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn das Motormoment und/oder das Kupplungsmoment kleiner als eine vorgegebene Momenten-Obergrenze und zugleich größer als eine vorgegebene Momenten-Untergrenze ist. Große Drehzahlfehler sollen bei großem Moment den Schwellenwert vorteilhafterweise nicht unnötig beeinflussen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Momenten-Obergrenze zwischen 25 Nm und 75 Nm, bevorzugt zwischen 40 Nm und 60 Nm und besonders bevorzugt 50 Nm beträgt und wobei die Momenten-Untergrenze zwischen 20 Nm und 0,1 Nm, bevorzugt zwischen 10 Nm und 1 Nm und besonders bevorzugt 3 Nm beträgt.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass keine Aktualisierung des jeweiligen Schwellenwerts bei offener Kupplung und stehendem Fahrzeug durchgeführt wird. Dies ist vorteilhafterweise vorgesehen, da in diesem Fall der Fehler sehr klein ist.
- In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein triebstrangbeobachterbasiert ermittelter Tastpunkt, der gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen ermittelt wird, sowie ein getriebeeingangswellenbasiert ermittelter Tastpunkt ermittelt wird und der triebstrangbeobachterbasiert ermittelte Tastpunkt einem Kupplungsmodell der Reibungskupplung als Tastpunkt zur Ermittlung weiterer Größen zur Verfügung gestellt wird.
- In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein triebstrangbeobachterbasiert ermittelter Tastpunkt, der gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen ermittelt wird, sowie ein getriebeeingangswellenbasiert ermittelter Tastpunkt ermittelt wird und die Kombination beider ermittelter Tastpunkte einem Kupplungsmodell der Reibungskupplung als Tastpunkt zur Ermittlung weiterer Größen zur Verfügung gestellt wird.
- Die Begriffe „getriebeeingangswellenbasiert ermittelter Tastpunkt“ sowie „getriebeeingangswellenbasierter Tastpunkt“ werden synonym verwendet. Analog gilt dies für den Begriff „triebstrangbeobachterbasiert ermittelter Tastpunkt“.
- In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kombination beider ermittelter Tastpunkte eine Mittelwertbildung aus triebstrangbeobachterbasiertem Tastpunkt sowie getriebeeingangswellenbasiertem Tastpunkt ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zurücknahme der Aktualisierung des jeweiligen Schwellenwerts durchgeführt wird, wenn das Schleppmoment, das auf die Getriebeeingangswelle wirkt größer ist als ein Schleppmomentschwellenwert oder wenn ein Signalfehler vorliegt, wobei ein Signalfehler vorliegt, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl aus der Getriebeausgangsdrehzahl bei ausgelegtem Gang ermittelt wird.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibung.
-
1 schematisches Strukturbild zur Signalgenerierung - Aus dem Motordrehzahl- bzw. dem Raddrehzahlfehler je einen sich dynamisch ändernden Schwellwert zu generieren, der durch Absolutwertbildung und Filterung des Signals mit einer sehr großen Zeitkonstante gewonnen wird.
- Der Schwellwert wird dann benutzt um schon existierende Schwellen für die Aktualisierung des Tastpunkt im Triebstrangmodell zu erhöhen.
- Die existierenden Schwellwerte für den Motordrehzahlfehler und den Raddrehzahlfehler dienen dazu den Tastpunkt zu beruhigen, erst wenn größere Fehler in den Drehzahlen angezeigt werden, wird der Tastpunkt korrigiert. Der Motordrehzahlfehler ist dabei von der Größe des Motormomentes und damit von der Größe des Kupplungsmomentes abhängig. Je mehr Kupplungsmoment übertragen werden soll, desto größer wird auch der Motordrehzahlfehler bzw. der Raddrehzahlfehler sein. Deshalb wird der neue Schwellwert nur dann aktualisiert, wenn das Motor- bzw. Kupplungsmoment kleiner als eine Schwelle z.B. 50 Nm und größer als z.B. 3 Nm ist. Damit sollen die enorm großen Drehzahlfehler bei großem Moment den Schwellwert nicht unnötig beeinflussen, auch soll bei offener Kupplung und stehendem Fahrzeug der Schwellwert nicht angepasst werden, da in diesem Fall der Fehler sehr klein ist.
- Bei kaltem System ist die ohnehin schon vorhandene Schwelle deutlich größer gewählt, weil dort das Motormoment sehr starken Schwankungen unterworfen ist und damit auch der Fehler tendenziell größer ist.
- Idealerweise wird durch die Erhöhung der Schwellen erreicht, dass der triebstrangbasierte Tastpunkt nicht mehr vom Triebstrangbeobachter selbst aktualisiert wird, sondern nur noch durch eine Aktualisierung des eingangswellenbasierten Tastpunktes, der anteilig auf den triebstrangbasierten Tastpunkt zurück wirkt. Der triebstrangbasierte Tastpunkt dient zugleich dem Kupplungsmodell als Tastpunkt.
- Je besser der triebstrangbasierte Tastpunkt und damit der Tastpunkt des Kupplungsmodells mit dem realen Tastpunkt übereinstimmen, desto kleiner wird der berechnete Fehler sein. Dennoch ist der Fehler, da Modelldrehzahlen direkt mit den Messgrößen verglichen werden, sehr stark von der Signalqualität der Motordrehzahl und der Raddrehzahl abhängig. Der Fehler kann deshalb bei jedem einzelnen Fahrzeug andere Varianzen und Mittelwerte aufweisen, die sich über die Lebensdauer noch verändern können.
- Die Bestimmung einer Varianz ist mit erheblichem Aufwand an Speicherbedarf und Rechenzeit verbunden, die sich in den allermeisten Projekten ohnehin schon an den Grenzen befinden. Deshalb wird mit der Benutzung des gefilterten Absolutwertes des Fehlers ein Signal generiert, welches den Mittelwert als auch zugleich die Varianz des Signals mit abbildet. Der Wert des neuen Signals wird sich deutlich erhöhen, wenn der Mittelwert des Absolutwertes ansteigt, aber auch wenn nur die Varianz steigt.
- Durch die Benutzung eines dynamisch generierten Schwellwertes kann so der Triebstrangbeobachter für den Normalbetrieb im Fahrzeug weitgehend abgeschaltet werden, was die Aktualisierung des Tastpunktes betrifft, es werden weiterhin andere Parameter wie z.B. Reibwert und Formfaktoren sowie die Hysterese mit dem Triebstrangbeobachter adaptiert. Damit kann in diesen Fällen immer auf den stabileren eingangswellenbasierten Tastpunkt zurückgegriffen werden. In Fällen wo der eingangswellenbasierte Tastpunkt keine Chance hat aktualisiert zu werden und damit eine Rückwirkung auf den Tastpunkt für das Kupplungsmodell ausgeschlossen ist, wie z.B. bei starkem Energieeintrag mit Anhänger am Berg, wird sich der Tastpunkt des realen Systems verstellen und damit den Fehler, vor allem zwischen Motordrehzahl und geschätzter Motordrehzahl, so stark erhöhen, dass dieser größer als die Schwelle ist und der triebstrangbasierte Tastpunkt direkt vom Triebstrangbeobachter aktualisiert wird. Die triebstrangbasierte Tastpunktadaption erhält damit den Charakter einer Notadaption, wohingegen die eingangwellenbasierte Adaption die im Normalfall langsamen Tastpunktänderungen abbildet.
- Trennung der Tastpunkte:
- Derzeit wird der triebstrangbeobachterbasierte Tastpunkt zusammen mit anderen Kupplungsparametern bestimmt und dieser Tastpunkt wird direkt im Kupplungsmodell verwendet um die geforderten Momente/Positionen einzustellen. Hauptgrund dafür ist der Ressourcenengpass in den Steuergeräten.
- Alternativ könnte man auch den Triebstrangbeobachter vom Kupplungsmodell trennen um einen eigenständigen triebstrangbeobachterbasierten Tastpunkt zu ermitteln. Der eingangswellenbasierte Tastpunkt ist von jeher eigenständig. Für das Kupplungsmodell könnte dann eine Kombination des eigenständige ermittelten triebstrangbasierten und eingangswellenbasierten Tastpunkts verwendet werden, es bietet sich hierzu als einfachste Lösung z.B. eine Mittelwertbildung an. Es sind aber auch andere Kombinationen denkbar.
- Rücknahme der Erhöhung der Schwellen:
- Alternativ kann in Situationen, in denen der eingangswellenbasierte Tastpunkt nicht oder nicht häufig ermittelt werden kann, die zusätzliche Erhöhung der Schwellen zurückgenommen werden. Der beobachterbasierte Tastpunkt gewinnt damit wieder mehr an Gewicht.
- Mögliche Situationen sind:
bei zu hohem Schleppmoment, das auf die Eingangswelle wirkt. Dabei verliert die betrachtete Welle bezogen auf die Motordrehzahl nach dem Auslegen des Ganges zu schnell die Differenzdrehzahl (Schlupf) und haftet mit der anderen Welle, bevor die Ermittlung des Tastpunktes erfolgreich abgeschlossen werden kann.
bei Signalfehlern, z.B. wenn die Eingangsdrehzahlen rechnerisch aus den Ausgangsdrehzahlen bestimmt werden. Bei ausgelegtem Gang sind die rechnerischen Eingangsdrehzahlen für die Bestimmung des Tastpunktes über die Eingangsdrehzahlen unbrauchbar. - Die Erhöhung der Fehlerschwellen für die Adaption des Tastpunktes im Triebstrangbeobachter wird durch ein leicht zu berechnendes Schwellwertsignal erreicht. Damit gelingt es den zur Volatilität neigenden Tastpunkt aus dem Triebstrangbeobachter weitgehend einzufrieren und den im Modell verwendeten Tastpunkt gezielt über den eingangswellenbasierten Tastpunkt nachzuführen. Der Verlauf des Tastpunktes kann so stark geglättet werden, wobei der triebstrangbeobachterbasierte Tastpunkt die Aufgabe einer Notadaption für die Fälle übernimmt, wo der eingangswellenbasierte Tastpunkt nicht aktualisiert werden kann und so keinen Einfluss auf den im Modell verwendeten Tastpunkt nehmen kann. Im Gegenzug ermöglicht die eingangswellenbasierte Tastpunktadaption die Änderung des Tastpunktes auf der inaktiven Kupplung was besonderst bei längeren Fahrten mit hoher Geschwindigkeit (z.B. Autobahn) Vorteile verschafft, da die inaktive Kupplung für ihren Einsatz beim Schalten in niedrigere Gänge vorbereitet wird.
- Bezugszeichenliste
-
- 110
- Motormoment
- 120
- Triebstrangmodell des Beobachters
- 130
- Motordrehzahlfehler
- 140
- Raddrehzahlfehler
- 150
- Motordrehzahl
- 160
- Raddrehzahl
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10213946 A1 [0002]
- DE 102010024941 A1 [0002]
Claims (9)
- Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunkts einer Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeug, die zwischen einem Motor als Antriebseinheit sowie einem automatisierten Getriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Motordrehzahlfehlersignal ein Motordrehzahlfehlerschwellenwert sowie aus dem Raddrehzahlfehlersignal ein Raddrehzahlfehlerschwellenwert ermittelt wird, wobei der aktuelle Wert für den jeweilige Schwellenwert durch Absolutwertbildung und Filterung des jeweiligen Signals mit einer vorgegebenen Zeitkonstante ermittelt wird und nach Ermittlung des aktuellen Wertes für den jeweiligen Schwellenwert, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, der jeweilige Schwellenwert mit dem aktuell ermittelten Wert für den jeweiligen Schwellenwert aktualisiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitkonstante sehr groß ist, wobei die Zeitkonstante bevorzugt zwischen 100s und 1000s beträgt und besonders bevorzugt 300s beträgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn das Motormoment und/oder das Kupplungsmoment kleiner als eine vorgegebene Momenten-Obergrenze und zugleich größer als eine vorgegebene Momenten-Untergrenze ist.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Momenten-Obergrenze zwischen 25 Nm und 75 Nm, bevorzugt zwischen 40 Nm und 60 Nm und besonders bevorzugt 50 Nm beträgt und wobei die Momenten-Untergrenze zwischen 20 Nm und 0,1 Nm, bevorzugt zwischen 10 Nm und 1 Nm und besonders bevorzugt 3 Nm beträgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass keine Aktualisierung des jeweiligen Schwellenwerts bei offener Kupplung und stehendem Fahrzeug durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein triebstrangbeobachterbasierter Tastpunkt gemäß den vorhergehenden Ansprüchen sowie ein getriebeeingangswellenbasierter Tastpunkt ermittelt wird und der triebstrangbeobachterbasierter Tastpunkt einem Kupplungsmodell der Reibungskupplung als Tastpunkt zur Ermittlung weiterer Größen zur Verfügung gestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein triebstrangbeobachterbasierter Tastpunkt gemäß den vorhergehenden Ansprüchen sowie ein getriebeeingangswellenbasierter Tastpunkt ermittelt wird und die Kombination beider ermittelter Tastpunkte einem Kupplungsmodell der Reibungskupplung als Tastpunkt zur Ermittlung weiterer Größen zur Verfügung gestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination beider ermittelter Tastpunkte eine Mittelwertbildung aus triebstrangbeobachterbasiertem Tastpunkt sowie getriebeeingangswellenbasiertem Tastpunkt ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zurücknahme der Aktualisierung des jeweiligen Schwellenwerts durchgeführt wird, wenn das Schleppmoment, das auf die Getriebeeingangswelle wirkt größer ist als ein Schleppmomentschwellenwert oder wenn ein Signalfehler vorliegt, wobei ein Signalfehler vorliegt, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl aus der Getriebeausgangsdrehzahl bei ausgelegtem Gang ermittelt wird.
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