DE102013206033A1

DE102013206033A1 - Verfahren zur Emittlung eines Haftzustands einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102013206033A1
Application number: DE102013206033A
Authority: DE
Inventors: Rainer Praus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2013-10-24
Also published as: US20130276525A1; US9109990B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Haftzustands einer mit vorgegebenem Schlupf zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil betriebenen Reibungskupplung. Um bei Differenzdrehzahlen im Bereich eines Rauschens dieser zu ermöglichen, wird aus über eine ungefilterte Drehzahldifferenz zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil erfassten Messwerten kontinuierlich ein Mittelwert und dessen Varianz gebildet und bei einem Unterschreiten des Mittelwerts unter einen vorgegebenen Schwellwert und gleichzeitig den Mittelwert überschreitender Varianz auf den Haftungszustand erkannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Haftzustands einer mit vorgegebenem Schlupf zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil betriebenen Reibungskupplung.
Eine betreffende Reibungskupplung kommt in Antriebssträngen zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe zum Einsatz und steuert das von der Brennkraftmaschine auf das Getriebe übertragbare Moment. Ist das Getriebe als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet, ist zwischen jeweils einem Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes und der Brennkraftmaschine eine derartige Reibungskupplung angeordnet. Im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung überträgt diese dabei das maximal übertragbare Moment einschließlich der Momentenspitzen der Brennkraftmaschine, die infolge deren Drehungleichförmigkeiten auftreten. Gemäß entsprechender Steuerungsverfahren derartiger, automatisiert mittels eines Kupplungsaktors betriebener Reibungskupplungen werden diese daher nicht auf das maximale Moment geschlossen sondern mit einem vorgegebenen, von der Fahrsituation abhängigen Schlupf betrieben, bei dem zwischen dem bevorzugt mit der Kurbelwelle verbundenen Eingangsteil und bevorzugt mit einer Getriebeeingangswelle des Getriebes verbundenen Ausgangsteil der Reibungskupplung eine Differenzdrehzahl geregelt wird, bei der die Drehmomentspitzen der Brennkraftmaschine nicht oder nur teilweise übertragen werden. Hierdurch wird eine Dämpfung der in dem Antriebsstrang auftretenden Drehschwingungen bewirkt. Hierbei ist in der Steuerung der Reibungskupplung und in dem Getriebe eine eindeutige Zuordnung eines Schlupf- und eines Haftzustands beispielsweise für Adaptionsverfahren der Reibungskupplung und Schaltpunkte des Getriebes nötig. Zur Unterscheidung von Schlupf- und Haftzustand wird beispielsweise ein minimaler Schlupf mit Differenzdrehzahlen zwischen Ein- und Ausgangsteil von kleiner 50 U/min als Übergang vom Schlupf- in den Haftzustand erkannt. Derartig geringe Differenzdrehzahlen sind einerseits zur Dämpfung von Drehmomentspitzen vorteilhaft, andererseits aber von Rausch- und Schwingungsstörungen überlagert, so dass die Detektion eines Haftzustands schwierig ist.
Aus der DE 10 2009 029 741 A1 wird der Haftzustand einer Reibungskupplung anhand einer auf das anliegende Kupplungsmoment zurückgeführte Führungsgröße erkannt.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Erkennung eines Haftzustands einer Reibungskupplung.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Haftzustands einer mit vorgegebenem Schlupf zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil betriebenen Reibungskupplung gelöst, wobei aus über eine ungefilterte Drehzahldifferenz zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil erfassten Messwerten kontinuierlich ein Mittelwert und dessen Varianz gebildet und bei einem Unterschreiten des Mittelwerts unter einen vorgegebenen Schwellwert und gleichzeitig den Mittelwert überschreitender Varianz auf den Haftungszustand erkannt wird. Gemäß dem erfinderischen Gedanken wird hierbei die verrauschte, den Schlupf wiedergebende Differenzdrehzahl kontinuierlich gemittelt und der Fehler des Mittelwerts bestimmt. Wird der Mittelwert aufgrund eines sich verringernden Schlupfs kleiner, wird der Haftzustand erkannt, wenn der Fehlerbalken des Mittelwerts den Wert Null einschließt.
Bei üblichen Bestimmungen des Mittelwerts steigt insbesondere bei großen Änderungen des Schlupfs der Fehler des Mittelwerts schneller an als der Mittelwert selbst, so dass der Haftzustand falsch erkannt werden kann. Um dies zu verhindern, erfolgt eine Erfassung der Messwerte innerhalb äquidistanter Zeitintervalle anhand eines fortlaufenden Zählers, wobei ein aktueller Mittelwert aus einer anhand des Zählers ermittelten Anzahl von Messwerten gebildeten vorhergehenden Mittelwert und einem neu erfassten Messwert gebildet wird. Eine Initialisierung des Mittelwerts durch Zurücksetzung des Zählers erfolgt dabei, wenn eine Änderung einer letzten gegenüber einer vorletzten Varianz des Mittelwerts einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Hierbei wird ein gültiger Mittelwert in bevorzugter Weise erst dann ermittelt, wenn ein Mittelwert aus einer vorgegebenen Anzahl von Messwerten gebildet wurde, um eine ausreichende statistische Sicherheit des Mittelwerts und dessen Varianz zu erzielen.
In bevorzugter Weise wird ein Mittelwert x -_n aus der Anzahl n in äquidistanten Zeitabständen erfasster Messwerte x_n der Differenzdrehzahl aus der Drehzahl des Eingangsteils, beispielsweise der Motordrehzahl und der Drehzahl des Ausgangsteils, beispielsweise der Drehzahl der Getriebeeingangswelle ermittelt. Der aktuelle Mittelwert x -_n+1 wird aus dem Mittelwert x -_n unter Berücksichtigung des aktuell erfassten Messwerts x_n+1 gemäß Gleichung (1) x -_n+1 = x -_n + 1 / n + 1(x_n+1 – x -_n) (1) ermittelt.
Die zugehörige aktuelle Varianz σ 2 / n-1 wird entsprechend des aktuellen Mittelwerts x -_n+1 aus der zu diesem zugehörigen Varianz σ 2 / n nach der Gleichung (2)
ermittelt.
Hierbei kann bei vollständig geschlossener Reibungskupplung und positiver Differenzdrehzahl eine Fehlbestimmung des Haftungszustands erfolgen, da der Mittelwert über längere Zeit und daher über eine höhere Anzahl von Messwerten konstant bleibt und die Varianz sehr klein ist. In diesem Fall wird beispielsweise von einem Steuergerät der Reibungskupplung keine Information ausgegeben, dass die Reibungskupplung geschlossen ist. Dies bedeutet, dass dieser Information der geschlossenen Reibungskupplung nachfolgende Abläufe, Prozeduren und dergleichen nicht gestartet werden können. Um einer derartigen Fehlbestimmung vorzubeugen, kann bei Vorliegen dieser Betriebsbedingungen bei geschlossener Reibungskupplung auf einen Haftungszustand erkannt werden, wenn der Mittelwert einen Grenzwert unterschreitet.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Erkennung eines Haftungszustands einer automatisierten Reibungskupplung.
Der Ablauf des Blockschaltbilds 100 startet in Block 1 mit der Ermittlung des Varianzunterschieds Δσ 2 / n der gemäß Gleichung (2) ermittelten aktuellen Varianz σ 2 / n-1 mit der vorhergehenden Varianz σ 2 / n aus der laufenden Erfassung und Berechnung von Messwerten der Drehzahlen des Eingangsteils und des Ausgangsteils der Reibungskupplung, der Berechnung der Differenzzahlen aus diesen und Ermittlung der im Abstand eines Zeitintervalls mit zunehmender Anzahl n ermittelten Mittelwerts x -_n , x -_n-1 . In Block 2 werden diese sowie die Varianzabweichung gegenüber der Varianz σ 2 / n gespeichert. In der Verzweigung 3 wird überprüft, ob die Anzahl n der Messwerte zur Erkennung eines Haftzustands größer als eine minimale Anzahl n(min) zur ausreichend genauen Ermittlung des Haftungszustands ist. Wird die Anzahl der Messwerte unterschritten, wird in Block 6 der Zähler zur Zählung der Anzahl n hochgesetzt. Ist die Anzahl der Messwerte in der Verzweigung größer oder gleich der minimalen Anzahl wird in Verzweigung 4 geprüft, ob der Varianzunterschied Δσ 2 / n größer als ein vorgegebener Grenzwert S1, oder der Schlupfunterschied Δs in Form eines Unterschieds der Mittelwerte x -_n , x -_n+1 größer als ein vorgegebener Grenzwert S2 oder der Schlupf in Form des Mittelwerts x -_n+1 größer als ein vorgegebener Grenzwert S3 sind. Ist dies der Fall, wird der Zähler auf einen Anfangswert n(st) gesetzt. Ist dies nicht der Fall, wird in Verzweigung 5 überprüft, ob die Anzahl n kleiner als eine maximal verwendbare Anzahl n von Messwerten ist. Ist dies der Fall, wird in Block 8 der Zähler hochgesetzt. Ist dies nicht der Fall, wird der Zähler auf die Anzahl n(min) gesetzt.
Den Blöcken 6, 7, 8, 9 folgt die Verzweigung 10, in der geprüft wird, ob der Zähler größer als der Anfangswert n(st) ist. Ist dies der Fall, wird in Block 11 der aktuelle Mittelwert x -_n-1 nach Gleichung (1) und in Block 12 die aktuelle Varianz σ 2 / n+1 nach Gleichung (2) ermittelt. Ist dies nicht der Fall, wird in Block 13 der aktuelle Mittelwert x -_n+1 dem aktuell erfassten Messwert n + 1 gleichgesetzt und in Block 14 die aktuelle Varianz σ 2 / n+1 zu Null gesetzt.
Anschließend an die Blöcke 12, 14 wird in der Verzweigung 15 überprüft, ob der Mittelwert x -_n+1 größer als ein vorgegebener Grenzwert S4, oder die Anzahl n des Zählers kleiner n(min) oder der Schlupfunterschied Δs größer als ein vorgegebener Grenzwert S5 sind. Ist dies der Fall, wird in Block 18 ein Flag zu FALSE gesetzt, was bedeutet, dass keine Haftung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird in Verzweigung 16 überprüft, ob die aktuelle Varianz σ 2 / n+1 größer als das Quadrat des aktuellen Mittelwerts x -_n+1 ist. Ist dies der Fall, wird in Block 20 ein Flag zu TRUE gesetzt, was bedeutet, dass der Haftungszustand der Reibungskupplung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird in Verzweigung 17 überprüft, ob der Mittelwert x -_n+1 innerhalb einer Unsicherheitsgröße, beispielsweise bei geschlossener Reibungskupplung und positivem Schlupf mit konstantem Mittelwert und geringer Varianz liegt. Ist dies der Fall, wird in Block 20 das Flag auf TRUE gesetzt. Ist dies nicht der Fall, wird das Flag auf FALSE gesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Block
2: Block
3: Verzweigung
4: Verzweigung
5: Verzweigung
6: Block
7: Block
8: Block
9: Block
10: Verzweigung
11: Block
12: Block
13: Block
14: Block
15: Verzweigung
16: Verzweigung
17: Verzweigung
18: Block
19: Block
20: Block
21: Block
100: Blockschaltbild

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 102009029741 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Haftzustands einer mit vorgegebenem Schlupf zwischen einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil betriebenen Reibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, dass aus über eine ungefilterte Drehzahldifferenz zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil erfassten Messwerten kontinuierlich ein Mittelwert und dessen Varianz gebildet und bei einem Unterschreiten des Mittelwerts unter einen vorgegebenen Schwellwert und gleichzeitig den Mittelwert überschreitender Varianz auf den Haftungszustand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte innerhalb äquidistanter Zeitintervalle anhand eines fortlaufenden Zählers erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Mittelwert aus einem anhand des Zählers ermittelten Anzahl von Messwerten gebildeten, vorhergehenden Mittelwert und einem aktuell ermittelten Messwert gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler zurückgesetzt wird, wenn eine Änderung einer letzten gegenüber einer vorletzten Varianz des Mittelwerts einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert bei Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl von Messwerten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert nach der Formel x -_n+1 = x -_n + 1 / n + 1(x_n+1 – x -_n) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Varianz nach der Formel
ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei vollständig geschlossener Reibungskupplung und einem einen Grenzwert unterschreitenden Mittelwerts auf einen Haftungszustand erkannt wird.