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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Status einer automatisierten Anfahrkupplung, wobei für die Bestimmung zwei Parameter auf Korrelation überprüft werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Status einer Anfahrkupplung mittels eines vorgenannten Verfahrens verifizierbar ist.
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Bei Kraftfahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben werden Anfahrkupplungen im Zuge von Anfahrvorgängen und auch bei der Durchführung von Gangwechseln üblicherweise automatisch betätigt. Die jeweilige Anfahrkupplung wird dabei dann zumeist über eine Getriebesteuerung des automatisierten Schaltgetriebes geregelt, welche hierfür ggf. mithilfe anderer Steuerungen mit den erforderlichen Daten von Sensoren versorgt wird, um Absichten des Fahrzeugführers und einen aktuellen Bewegungszustand des Kraftfahrzeuges erkennen zu können. Aus komfort- und auch aus sicherheitstechnischen Gründen ist es bei einer automatischen Regelung einer Anfahrkupplung unerlässlich, deren aktuellen Status zu kennen, also ob diese aktuell ein Drehmoment überträgt. Dazu wird üblicherweise ein Anlegepunkt der Anfahrkupplung ermittelt und zyklisch überprüft, da sich dieser verschleiß- und auch temperaturbedingt verändern kann.
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Aus der
DE 10 2008 030 473 A1 geht ein Verfahren zur Bestimmung eines Status einer automatisierten Anfahrkupplung hervor, welche dabei in einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Als Status der Anfahrkupplung wird dabei ein Anlegepunkt ermittelt, d.h. eine Kupplungsposition, bei welcher sich Kupplungshälften der Anfahrkupplung im Zuge eines Schließens der Kupplung erstmalig berühren, so dass die Kupplung ab dieser Position ein Drehmoment übertragen kann. Der Anlegepunkt wird dabei dadurch bestimmt, dass ein an die Anfahrkupplung angelegtes Kupplungssollmoment zunehmend vergrößert wird, bis an einer Elektromaschine im Hybridantriebsstrang eine dem Kupplungssollmoment zuordenbare Signalantwort erfasst werden kann. Diese Signalantwort wird dabei auf Korrelation mit dem Kupplungssollmoment überprüft, wobei es sich bei der Signalantwort dabei insbesondere um eine Momentenänderung an der Elektromaschine handelt.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung eines Status einer automatisierten Anfahrkupplung zu schaffen, wobei mit Hilfe dieses Verfahrens ein geöffneter Zustand der Anfahrkupplung als Status verifiziert werden können soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Anwendung kommt, geht zudem aus Anspruch 9 hervor.
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Gemäß der Erfindung werden bei einem Verfahren zur Bestimmung eines Status einer automatisierten Anfahrkupplung für die Bestimmung zwei Parameter auf Korrelation überprüft. Erfindungsgemäß ist die automatisierte Anfahrkupplung dabei in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges insbesondere zwischen einer Antriebsmaschine und einem Kraftfahrzeuggetriebe, bevorzugt einem automatisierten Schaltgetriebe, angeordnet und kann dabei das Kraftfahrzeuggetriebe antriebsseitig mit der Antriebsmaschine verbinden. Eine Betätigung der automatisierten Anfahrkupplung, bei welcher es sich bevorzugt um eine trocken- oder nasslaufende Schaltkupplung handelt, wird dabei dann insbesondere entweder über ein Getriebesteuergerät oder aber über ein separates Kupplungssteuergerät geregelt, wobei im letztgenannten Fall das Getriebesteuergerät im Zuge eines Anfahr- oder Schaltvorganges anleitend auf das Kupplungssteuergerät zugreifen kann.
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Die Bestimmung des Status der Anfahrkupplung wird hierbei dann ebenfalls entweder durch das Getriebesteuergerät oder aber das separat vorliegende Kupplungssteuergerät vollzogen. Im Rahmen der Erfindung ist unter „Korrelation“ eine statistische Überprüfung zweier Signale auf einen ggf. auch nur teilweise linearen Zusammenhang zu verstehen, indem Messwerte dieser beiden Signale hergenommen und miteinander auf deren Abweichung vom jeweiligen Mittelwert (Varianz) verglichen werden.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass als Status der Anfahrkupplung deren geöffneter Zustand verifiziert wird, indem eine Korrelation zwischen einer Motordrehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl überwacht wird. Mit anderen Worten wird also ein geöffneter Zustand der automatisierten Anfahrkupplung dadurch bestätigt, dass als Parameter eine Drehzahl der Antriebsmaschine und eine Eingangsdrehzahl des Kraftfahrzeuggetriebes einander gegenübergestellt werden und im Folgenden dann überprüft wird, ob die beiden Parameter miteinander korrelieren, also in einer Wechselbeziehung zueinander stehen.
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Ein derartiges Verfahren hat dabei den Vorteil, dass durch die Überwachung einer Korrelation zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl darüber eine Aussage getroffen werden kann, ob sich die automatisierte Anfahrkupplung aktuell in einem geöffneten Zustand befindet oder aber ein Drehmoment überträgt. Denn ab Erreichen eines Anlegepunkts der jeweiligen Anfahrkupplung, also einem Kontakt zwischen deren Kupplungshälften, wird eine Veränderung der Motordrehzahl auch eine entsprechende Veränderung der Eingangsdrehzahl des nachfolgenden Kraftfahrzeuggetriebes bewirken. Beide Parameter stehen in diesem Fall in Korrelation zueinander. Ist die Anfahrkupplung hingegen vollständig geöffnet, so kann eine Veränderung der Motordrehzahl unabhängig von einer Veränderung der Getriebeeingangsdrehzahl erfolgen, es besteht also keine Wechselbeziehung zwischen den Parametern. Insgesamt kann hierdurch ein anderweitig ermittelter Status der Anfahrkupplung bestätigt werden, welcher anhand von anderweitigen gemessenen oder errechneten Parametern, wie beispielsweise der erfassten Kupplungsposition, ermittelt worden ist. Insofern kann eine Abweichung des vermeintlichen Status der Kupplung von den tatsächlichen Verhältnissen frühzeitig erkannt und damit Folgeprobleme, wie Schaltungen im Getriebe bei nicht geöffneter bzw. nicht ausreichend weit geöffneter Kupplung, vermieden werden.
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Im Sinne der Erfindung werden die relevanten Daten in Form der aktuellen Motordrehzahl und der aktuellen Getriebeeingangsdrehzahl dem jeweiligen Steuergerät, sofern es diese nicht selbst ermittelt, bevorzugt über ein Datenbussystem mitgeteilt, in welches das jeweilige Steuergerät eingebunden ist und dabei in Datenaustausch mit Sensoren und anderen Steuergeräten steht. Insbesondere die Motordrehzahl wird dabei mit Hilfe eines Motorsteuergeräts ermittelt und im Folgenden dem Getriebesteuergerät mitgeteilt.
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Im Falle der
DE 10 2008 030 473 A1 wird als Status der automatisierten Anfahrkupplung deren Anlegepunkt ermittelt, also ab wann eine Drehmomentübertragung stattfindet. Ein ordnungsgemäßes Öffnen der Anfahrkupplung wird hingegen nicht überprüft.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird für die Überwachung der Korrelation ein Korrelationsfaktor zwischen Motordrehzahl und Getriebeeingangsdrehzahl ermittelt, welcher damit ein Maß für den Grad des linearen Zusammenhangs zwischen den beiden Parametern bildet. Geht der Korrelationsfaktor gegen Null oder beträgt sogar Null, so ist dies ein Hinweis darauf, dass die Anfahrkupplung in einen geöffneten Zustand überführt wurde. In Weiterbildung der Erfindung wird der Korrelationsfaktor zudem abseits der Überwachung zu Null gesetzt, um die Korrelationsrechnung zeitlich nur auf die für die Überwachung maßgeblichen Vorgänge zu begrenzen. Hierdurch kann die Gefahr von Fehlerfassungen reduziert werden, da Zufallskorrelationen ausgeschlossen werden, welche ansonsten die eigentlichen Vorgänge überlagern können.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird die Überwachung im Zuge einer Überführung der automatisierten Anfahrkupplung von einem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand durchgeführt. Dementsprechend kann das ordnungsgemäß Öffnen der Anfahrkupplung mit Hilfe der Überwachung der Korrelation zwischen Motordrehzahl und Getriebeeingangsdrehzahl zuverlässig überwacht und der geöffnete Zustand der Kupplung bestätigt werden. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird die Korrelation ab einem Schlupfbereich der Anfahrkupplung überwacht, womit vorliegend insbesondere der Bereich vom vollständig geschlossenen Zustand der Anfahrkupplung bis hin zu deren Anlegepunkt gemeint ist. Im Zuge des Öffnens der Anfahrkupplung kann dabei bei Ermittlung des Korrelationsfaktors dann bei einem ordnungsgemäßen Öffnen beobachtet werden, dass der Korrelationsfaktor von einem relativ hohen Wert auf Null oder nahe Null abfällt. Weiter bevorzugt wird der geöffnete Zustand der Anfahrkupplung dann bestätigt, wenn ein Grad der Korrelation einen Grenzwert nicht übersteigt, welcher bevorzugt nahe Null oder sogar Null gewählt wird.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird die Überwachung im Anschluss an eine Überführung der Anfahrkupplung in den geöffneten Zustand durchgeführt, so dass das Öffnen der Anfahrkupplung im Anschluss an deren vermeintliche Überführung in den geöffneten Zustand verifiziert werden kann. Bevorzugt wird dabei der geöffnete Zustand der Anfahrkupplung bestätigt, wenn ein Grad der Korrelation einen Grenzwert nicht übersteigt, also im Falle der Ermittlung eines Korrelationsfaktors dieser Faktor unterhalb eines vordefinierten Grenzwerts liegt. Dieser Grenzwert wird dabei dann wiederum bevorzugt im Bereich Null oder Null gewählt.
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Weiter bevorzugt wird die Überwachung nur dann durchgeführt, wenn vorher eine signifikante Änderung der Motordrehzahl erfasst wird. Hierdurch kann die Gefahr von zufälligen Korrelationen minimiert werden, welche ihre Ursache in zufälligen Verläufen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangsdrehzahl haben, die den Eindruck eines linearen Zusammenhangs erwecken. So können insbesondere unmittelbar nach einem Öffnen der Anfahrkupplung im Vorfeld gegebene Drehzahlverläufe der Antriebsmaschine und des Getriebeeingangs fortbestehen. Dies würde ansonsten in der Diagnose resultieren, dass die Anfahrkupplung nicht geöffnet hat. Wird die Überwachung nun erst dann durchgeführt, wenn sich die Motordrehzahl erheblich ändert, so müsste bei fehlender Öffnung der Anfahrkupplung auch eine signifikante Änderung in der Getriebeeingangsdrehzahl auftreten. Insgesamt wird also die Zuverlässigkeit des Verfahrens gesteigert.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Teils eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges;
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2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Status einer Anfahrkupplung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Status einer Anfahrkupplung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges hervor, welcher sich dabei aus einer Antriebsmaschine 1, bevorzugt in Form einer Brennkraftmaschine, einer Anfahrkupplung 2, einem automatisierten Schaltgetriebe 3, sowie weiteren Komponenten 4 zusammensetzt. Vorliegend ist die Anfahrkupplung 2, bei welcher es sich dabei bevorzugt um eine nasslaufende Trennkupplung handelt, zwischen der Antriebsmaschine 1 und dem automatisierten Schaltgetriebe 3 platziert und dient bei Betätigung der antriebsseitigen Anbindung des automatisierten Schaltgetriebes 3 an eine Abtriebsseite der Antriebsmaschine 1. Das automatisierte Schaltgetriebe 3 ist dann auf seiner Abtriebsseite mit den weiteren, nachfolgenden Komponenten 4 des Antriebsstranges gekoppelt.
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Schaltvorgänge im automatisierten Schaltgetriebe 3 werden vorliegend über ein Getriebesteuergerät 5 geregelt, welches im Zuge von Anfahrvorgängen und auch Gangwechseln zudem auch eine Regelung der Anfahrkupplung 2 übernimmt. Hierbei regelt das Getriebesteuergerät 5 die Anfahrkupplung 2 entweder unmittelbar oder über ein zwischengeschaltetes, separates Kupplungssteuergerät, auf welches das Getriebesteuergerät 5 dann anleitend zugreift. Insofern steuert das Getriebesteuergerät 5 im Zuge eines Anfahrvorganges oder eines Gangwechsels die Überführung der Anfahrkupplung 2 zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand und nimmt darauf abgestimmt das ggf. notwendige Auslegen eines Ist-Ganges und das Einlegen eines gewünschten Ziel-Ganges im Kraftfahrzeuggetriebe 3 vor.
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Wie zudem in 1 schematisch dargestellt ist, ist das Getriebesteuergerät 5 gemeinsam mit einem Motorsteuergerät 6 in ein Datenbussystem 7 eingebunden und kann über dieses Datenbussystem 7 mit dem Motorsteuergerät 6, sowie weiteren – vorliegend nicht dargestellten – Steuergeräten und Sensoren kommunizieren und Daten austauschen. Über das Datenbussystem 7 kann das Getriebesteuergerät 5 zudem anleitend auf das Motorsteuergerät 6 zugreifen, um im Zuge eines Anfahrvorganges und auch bei Gangwechseln einen Betrieb der Antriebsmaschine 1 mittelbar über das Motorsteuergerät 6 regeln zu können.
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Im Vorfeld eines Anfahrvorganges und auch im Zuge eines Gangwechsels im Schaltgetriebe 3 ist es notwendig, einen geöffneten Zustand der Anfahrkupplung 2 sicherzustellen. Dies, um im erstgenannten Fall ein ungewolltes Anfahren des Kraftfahrzeuges zu verhindern und im letztgenannten Fall eine Betätigung von Schaltelementen des Kraftfahrzeuggetriebes 3 bei noch geschlossener Anfahrkupplung auszuschließen, was ansonsten, insbesondere bei unsynchronisierten formschlüssigen Schaltelementen, eine Schädigung derselbigen nach sich ziehen könnte. Als Besonderheit kann daher im Falle des Antriebsstranges aus 1 ein geöffneter Zustand der Anfahrkupplung 2 verifiziert werden, also ein, beispielsweise anhand der gemessenen Kupplungsposition ermittelter Status der Anfahrkupplung 2 bestätigt werden.
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Diese Verifikation des geöffneten Zustands der Anfahrkupplung 2 ist dabei zum einen im Zuge eines als Ablaufdiagramm in 2 gezeigten Verfahrens und zum anderen entsprechend einem in 3 als Ablaufdiagramm dargestellten Verfahren möglich. Bei dem in 2 dargestellten Verfahren wird eine Verifikation des geöffneten Zustands der Anfahrkupplung 2 dabei während deren Überführung in den geöffneten Zustand durchgeführt, wohingegen im Falle des aus 3 hervorgehenden Verfahrens eine Überprüfung des Status der Anfahrkupplung 2 nach einem vermeintlichen Öffnen vollzogen wird.
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Zu Beginn des in 2 dargestellten Verfahrens ist die Anfahrkupplung 2 geschlossen. In einem ersten Schritt S1 wird dann eine Ansteuerung der Anfahrkupplung 2 über das Getriebesteuergerät 5, ggf. mittels eines zwischenliegenden Kupplungssteuergeräts, vorgenommen, um die Anfahrkupplung 2 in ihren geöffneten Zustand zu überführen. Im Folgenden wird dabei im Zuge des Öffnens ab einem vermeintlichen Schlupfbereich der Anfahrkupplung 2 in einem Schritt S2 eine Korrelationsrechnung gestartet, bei welcher ein Verlauf nMot(t) einer Motordrehzahl nmot und ein Verlauf ngetr(t) einer Getriebeeingangsdrehzahl nGetr gegenüber gestellt werden.
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Im Zuge des Schrittes S2 wird dabei ein Korrelationsfaktor kor ermittelt, welcher einen Grad des linearen Zusammenhangs zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl ngetr und der Motordrehzahl nMot wiedergibt. In einem auf Schritt S2 folgenden Schritt S3 wird dann abgefragt, ob der Korrelationsfaktor kor über einem Grenzwert kor* liegt. Dieser Grenzwert kor* liegt dabei im Bereich Null oder ist sogar Null. Ist dies zu bejahen, so wird zu Schritt S2 zurückgegangen und im Zuge des weiteren Öffnens der Anfahrkupplung 2 erneut eine Ermittlung des Korrelationsfaktors kor vorgenommen. Ist das Ergebnis aus Schritt S3 hingegen negativ, so wird zu einem letzten Schritt S4 gewechselt, in welchem ein geöffneter Zustand der Anfahrkupplung 2 bestätigt und das erfindungsgemäße Verfahren beendet wird.
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Im Unterschied zu dem Verfahren aus 2 ist die Anfahrkupplung 2 im Falle des aus 3 hervorgehenden Verfahrens bereits zu Beginn vermeintlich vollständig geöffnet, wobei dies im Rahmen des Verfahrens dann zu bestätigen ist. Um das Verfahren aber überhaupt starten zu können, wird in einem ersten Schritt S5 abgefragt, ob eine Änderung einer Motordrehzahl nMot der Antriebsmaschine 1 signifikant ist, ob also ein gewisser Gradient der Motordrehzahl nMot zu verzeichnen ist. Ist dies zu verneinen, so wird vor Schritt S5 zurückgesprungen, während im zu bejahenden Fall zu einem folgenden Schritt S6 übergegangen wird.
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Im Zuge des Schrittes S6 wird dann als Nächstes abgefragt, ob die Anfahrkupplung 2 angesteuert und in der Folge schon wieder in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Ist dies zu verneinen, so wird zu einem Schritt S7 übergewechselt, während in einem zu bejahenden Fall in einen Schritt S8 eine Beendigung des Verfahrens vorgenommen wird, da eine Verifikation des geöffneten Zustands der Anfahrkupplung 2 aufgrund des erneuten Schließens dann nicht mehr notwendig ist.
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Im Folgeschritt S7 wird dann, wie schon bei Schritt S2 des Verfahrens aus 2, im Rahmen einer Korrelationsrechnung ein Korrelationsfaktor kor hinsichtlich eines Zusammenhangs zwischen den Verläufen nGetr(t) einer Getriebeeingangsdrehzahl nGetr und eines Verlaufs nMot(t) der Motordrehzahl nMot ermittelt. Dieser erneut einen Grad für den linearen Zusammenhang zwischen der Getriebeeingangsdrehzahl nGetr und der Motordrehzahl nMot wiederspiegelnden Korrelationsfaktor kor wird dann in einem Schritt S9 wiederum einem Grenzwert kor* gegenübergestellt, wobei dieser bevorzugt im Bereich Null liegt oder sogar Null ist. Ist der errechnete Korrelationsfaktor kor dabei kleiner als bzw. gleich dem Grenzwert kor*, so deutet dies auf einen geöffneten Zustand der Anfahrkupplung 2 hin. Dies wird dann in einem Schritt S10 bestätigt und anschließend wieder zu Schritt S5 zurückgegangen, um den geöffneten Zustand der Anfahrkupplung 2 auch im Folgenden zu überprüfen.
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Liegt der Korrelationsfaktor kor hingegen über dem Grenzwert kor*, so besteht ein zumindest teilweiser linearer Zusammenhang zwischen der sich signifikant ändernden Motordrehzahl nMot und der Getriebeeingangsdrehzahl nGetr. Die Anfahrkupplung 2 überträgt in diesem Fall also ein gewisses Drehmoment, so dass davon auszugehen ist, dass sie zumindest noch nicht vollständig geöffnet hat. Dies wird dann in einem Schritt S11 entsprechend als Fehler erkannt, woraufhin ggf. Folgemaßnahmen, wie beispielsweise ein Unterdrücken von Schaltungen im Schaltgetriebe 3, eingeleitet werden.
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Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Status einer Anfahrkupplung kann deren ordnungsgemäßes Öffnen zuverlässig verifiziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmaschine
- 2
- Anfahrkupplung
- 3
- Automatisiertes Schaltgetriebe
- 4
- Komponenten
- 5
- Getriebesteuergerät
- 6
- Motorsteuergerät
- 7
- Datenbussystem
- nMot
- Motordrehzahl
- nMot(t)
- Verlauf Motordrehzahl
- nGetr
- Getriebeeingangsdrehzahl
- nGetr(t)
- Verlauf Getriebeeingangsdrehzahl
- kor
- Korrelationsfaktor
- kor*
- Grenzwert Korrelationsfaktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008030473 A1 [0003, 0011]
