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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments einer Kupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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In
DE102018128897.2 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentübertragungseigenschaft einer Kupplung, die eine Kopplung zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement bewirken kann beschrieben, bei dem das Antriebselement in Betrieb ist und dabei mit einer ersten Drehzahl dreht und die Kupplung eine Schließstellung einnehmen kann und abhängig von der Schließstellung ein Übertragungsdrehmoment zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement übertragen kann. Das Abtriebselement kann mit einer zweiten Drehzahl drehen und die zeitliche Änderung der zweiten Drehzahl weist zumindest einen Abtriebsdrehzahlgradienten auf. Die Ermittlung erfolgt, indem die Kupplung bis zu einer ersten Schließstellung betätigt wird und dabei zumindest ein erster Abtriebsdrehzahlgradient festgestellt wird und das Übertragungsdrehmoment abhängig von dem zumindest ersten Abtriebsdrehzahlgradienten bestimmt wird.
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In
DE 10 2010 024 941 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilantriebssträngen beschrieben, von denen jeder über eine Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. In dem inaktiven Teilantriebsstrang wird zunächst bei geöffneter Kupplung von einem eingelegten Gang in Neutral gewechselt, anschließend das Schleppmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt, anschließend die Kupplung des inaktiven Teilantriebsstrangs bis zu einer vorgegebenen Position an der ein Kupplungsmoment übertragen wird geschlossen und ein Gesamtmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs während eines vorgegebenen Zeitraums ermittelt. Daraufhin wird das Kupplungsmoment der Eingangswelle des inaktiven Teilantriebsstrangs aus dem Schleppmoment sowie dem Gesamtmoment als der Summe aus Schleppmoment und Kupplungsmoment und anschließend die Tastpunktposition aus dem Absolutwert des ermittelten Kupplungsmoments sowie der Kupplungskennlinie der Kupplung ermittelt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments einer Kupplung zu verbessern. Bevorzugt soll für die Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments der Kupplung eine Drehmomentmessung entbehrlich sein. Die Ermittlung des Übertragungsdrehmoments im Betrieb der Kupplung soll einfacher, kostengünstiger und schneller erfolgen. Das Übertragungsdrehmoment soll genauer ermittelt werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments einer Kupplung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann eine während des Betriebs erfolgende Ermittlung des Übertragungsdrehmoments der Kupplung bewirkt werden. Das Übertragungsdrehmoment kann genauer ermittelt werden. Dadurch kann die Kupplung zuverlässiger betrieben werden.
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Die Kupplung kann in einem Fahrzeug wirksam sein. Die Kupplung kann eine automatisierte und/oder halbautomatisierte Kupplung sein. Das Antriebselement kann ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor sein. Das Abtriebselement kann zumindest ein Differenzialgetriebe und/oder ein Fahrzeugrad und/oder eine Antriebsachse sein. Das Verfahren kann bei stehendem Fahrzeug und/oder bei nichtdrehendem Abtriebselement durchgeführt werden.
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Das Verfahren kann während eines Betriebs des Fahrzeugs zur Adaption der Kupplungsbetätigung angewendet werden. Das Übertragungsdrehmoment kann zur Ermittlung wenigstens eines Tastpunkts der Kupplung, der sich aus dem ersten Übertragungsdrehmoment und der ersten Schließstellung berechnen lässt, herangezogen werden. Die dem ermittelten Übertragungsdrehmoment entsprechende erste Schließstellung kann als diesem Übertragungsdrehmoment im weiteren Betrieb der Kupplung zugeordneter Tastpunkt verwendet werden und den bisherigen diesem Übertragungsdrehmoment zugeordneten Tastpunkt ersetzen.
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Der Kupplungsausgang kann mit dem Abtriebselement über ein Getriebe gekoppelt sein. Das Getriebe kann in einer Neutralstellung den Kupplungsausgang und das Abtriebselement entkoppeln. Dadurch kann die erste Drehzahl von einer Abtriebsdrehzahl des Abtriebselements unabhängig sein. Während des ersten und/oder zweiten Durchlaufs kann das Getriebe in Neutralstellung sein.
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Die Kupplung kann von der Öffnungsstellung ausgehend sprunghaft in die erste Schließstellung betätigt werden. Die erste Drehzahl kann in der Öffnungsstellung konstant, insbesondere Null und in der Schließstellung gleich der ersten Antriebsdrehzahl sein. Die erste Antriebsdrehzahl kann eine Leerlaufdrehzahl des Antriebselements sein.
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Die erste Schließstellung kann einer Betätigungsposition der Kupplung zwischen der Öffnungsstellung und einer maximalen Schließstellung der Kupplung entsprechen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das der ersten Schließstellung zugeordnete Übertragungsdrehmoment zumindest abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten ermittelt, wenn der Gradientenparameter innerhalb eines Gradientenparameterbereichs liegt.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die erste Schließstellung in dem zweiten Durchlauf kleiner eingestellt, wenn der Gradientenparameter aus dem ersten Durchlauf oberhalb des Gradientenparameterbereichs liegt und/oder die erste Schließstellung in dem zweiten Durchlauf größer eingestellt, wenn der Gradientenparameter aus dem ersten Durchlauf unterhalb des Gradientenparameterbereichs liegt.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Gradientenparameter der Betrag des ersten Drehzahlgradienten.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung erfolgt die erste Schließstellung zu einem ersten Zeitpunkt und die erste Drehzahl ist der Antriebsdrehzahl zu einem um eine erste Zeitspanne nach dem ersten Zeitpunkt liegenden zweiten Zeitpunkt angeglichen, wobei der Gradientenparameter die erste Zeitspanne ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Gradientenparameter eine Maximalabweichung des ersten Drehzahlgradienten, wobei die Maximalabweichung der Differenz des in einem jeweiligen Durchlauf ermittelten maximalen ersten Drehzahlgradienten und dem in dem gleichen Durchlauf ermittelten minimalen ersten Drehzahlgradienten entspricht.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist der Gradientenparameter eine Anzahl an zur Erfassung des ersten Drehzahlgradienten in einem Durchlauf erreichten Messpunkten.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung wird die Kupplung nach der ersten Schließstellung in die Öffnungsstellung gebracht und dabei ein zweiter Drehzahlgradient der ersten Drehzahl ermittelt. Die Kupplung kann ausgehend von der ersten Schließstellung sprunghaft in die Öffnungsstellung gebracht werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein kupplungsausgangsseitiges Schleppmoment abhängig von dem zweiten Drehzahlgradienten ermittelt. Das kupplungsausgangsseitige Schleppmoment kann ein Reibmoment, insbesondere wenigstens eines Lagers umfassen.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die Kupplung ausgehend von der Öffnungsstellung dann in die erste Schließstellung betätigt, wenn die erste Drehzahl einen vorgegebenen Drehzahlwert und/oder einen vorgegebenen Drehzahlgradienten aufweist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer Kupplung, bei der ein Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung durchführbar ist.
- 2: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung bei einem ersten Durchlauf.
- 5: Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung bei einem zweiten Durchlauf.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs mit einer Kupplung 12, bei der ein Verfahren zur Ermittlung eines Übertragungsdrehmoments in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung durchführbar ist. Die Kupplung 12 ist wirksam zwischen einem Antriebselement 14, hier einem Verbrennungsmotor und einem Abtriebselement 16, hier einer Antriebsachse angeordnet.
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Die Kupplung 12 weist einen Kupplungseingang 18 auf, der mit dem Antriebselement 14 verbunden ist. Das Antriebselement 14 kann im Betrieb eine Antriebsdrehzahl ωe aufweisen. Weiterhin weist die Kupplung 12 einen Kupplungsausgang 20 auf, der abhängig von einer Kupplungsbetätigung mit dem Kupplungseingang 18 wirksam, insbesondere reibschlüssig, verbunden werden kann, womit die Kupplung 12 eine Schließstellung einnimmt, bei der ein Übertragungsdrehmoment zwischen dem Kupplungseingang 18 und dem Kupplungsausgang 20 übertragen werden kann.
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Der Kupplungsausgang 20 ist mit dem Abtriebselement 16 über ein Getriebe 22 gekoppelt. Das Getriebe 22 ist wirksam zwischen dem Kupplungsausgang 20 und dem Abtriebselement 16 angeordnet. In einer Neutralstellung entkoppelt das Getriebe 22 den Kupplungsausgang 20 und das Abtriebselement 16. Dadurch ist eine kupplungsausgangsseitige erste Drehzahl ω1 unabhängig von einer Abtriebsdrehzahl ωa des Abtriebselements 16.
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In 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 100 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Ein erster Durchlauf 102 zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments erfolgt, indem bei freidrehendem Kupplungsausgang 104, bei Getriebe in Neutralstellung 106 und bei betriebenem Antriebselement, das mit einer ersten Antriebsdrehzahl ωe,1 , die insbesondere eine Leerlaufdrehzahl ist, betrieben wird, im Fall einer vorliegenden Schließstellung 108 der Kupplung, diese in eine Öffnungsstellung 110 gebracht wird und ansonsten in der Öffnungsstellung 110 belassen wird.
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Sobald die erste Drehzahl ω1 und/oder die Abtriebsdrehzahl ωa eine vorgegebene Drehzahl oder einen vorgegebenen Drehzahlgradienten aufweist, wird die Kupplung anschließend sprunghaft in eine erste Schließstellung 112 betätigt, womit die erste Drehzahl ω1 ansteigt und dabei einen ersten Drehzahlgradienten ω̇1 aufweist. Mit der dabei erfolgenden Erfassung 114 des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 wird auch wenigstens ein Gradientenparameter A des erfassten Drehzahlgradienten ω̇1 ermittelt.
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In einem sich an den ersten Durchlauf 102 anschließenden und analog zu dem ersten Durchlauf 102 ausgeführten zweiten Durchlauf 116 zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments wird die erste Schließstellung 112 abhängig von dem zumindest einen Gradientenparameter A eingestellt. Das der ersten Schließstellung 112 zugeordnete erste Übertragungsdrehmoment M wird bei dem ersten und zweiten Durchlauf 102, 116 abhängig von dem erfassten ersten Drehzahlgradienten ω̇1 erst ermittelt, wenn der Gradientenparameter A innerhalb eines Gradientenparameterbereichs B liegt. Dadurch kann eine während des Betriebs erfolgende genauere Ermittlung des Übertragungsdrehmoments M der Kupplung bewirkt werden.
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Befindet sich der Gradientenparameter A bereits bei dem ersten Durchlauf 102 innerhalb des Gradientenparameterbereichs B, dann kann bereits in dem ersten Durchlauf 102 das Übertragungsdrehmoment über den ersten Drehzahlgradienten ω̇1 ermittelt werden, was hier durch die gestrichelte Verbindung zu dem Übertragungsdrehmoment M dargestellt ist. Ist der Gradientenparameter bei dem ersten Durchlauf 102 hingegen außerhalb des Gradientenparameterbereichs B, wird die erste Schließstellung 112 in dem zweiten Durchlauf 116 gegenüber der ersten Schließstellung 112 des ersten Durchlaufs 102 verändert eingestellt. Beispielsweise wird die erste Schließstellung 112 in dem zweiten Durchlauf 116 kleiner eingestellt, wenn der Gradientenparameter A aus dem ersten Durchlauf 102 oberhalb des Gradientenparameterbereichs B liegt. Entsprechend wird die erste Schließstellung 112 in dem zweiten Durchlauf 116 größer eingestellt, wenn der Gradientenparameter A aus dem ersten Durchlauf 102 unterhalb des Gradientenparameterbereichs B liegt.
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Nachdem die erste Schließstellung 112 eingenommen ist und die erste Drehzahl ω1 der ersten Antriebsdrehzahl ωe,1 angeglichen ist, wird die Kupplung nach der ersten Schließstellung 112 sprunghaft in die Öffnungsstellung 118 gebracht, womit die erste Drehzahl ω1 ausgehend von dem Wert der ersten Antriebsdrehzahl ωe,1 abfällt und dabei einen zweiten Drehzahlgradienten ω̇2 aufweist. Mit der Erfassung 120 des zweiten Drehzahlgradienten ω̇2 wird ein kupplungsausgangsseitiges Schleppmoment Mf abhängig von dem zweiten Drehzahlgradienten ω̇2 ermittelt. Das Schleppmoment Mf wird bei der Berechnung des Übertragungsdrehmoments M einbezogen.
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3 zeigt Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. In 3 a) ist ein zeitlicher Verlauf der Abtriebsdrehzahl ωa , in 3 b) ist ein zeitlicher Verlauf der Betätigungsposition L der Kupplung und in 3 c) ist ein zeitlicher Verlauf der Antriebsdrehzahl ωe und der ersten Drehzahl ω1 abgebildet.
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Das Verfahren wird beispielsweise während eines Stillstands des Fahrzeugs angewendet, bei dem die Abtriebsdrehzahl ωa gleich Null ist, wie dies beispielhaft aus dem zeitlichen Verlauf der Abtriebsdrehzahl ωa in 3 a) hervorgeht. Dabei ist das Antriebselement in Betrieb und dreht mit einer ersten Antriebsdrehzahl ωe,1 die einer Leerlaufdrehzahl des Antriebselements entspricht. Die Kupplung ist bereits in einer Öffnungsstellung L0 und das Getriebe ist in Neutralstellung. Die erste Drehzahl ω1 ist konstant bei einem Wert ω1,1 . Die Kupplung wird sprunghaft von der Öffnungsstellung L0 in die erste Schließstellung L1 betätigt. Die erste Schließstellung L1 entspricht einer Betätigungsposition der Kupplung zwischen der Öffnungsstellung L0 und einer maximalen Schließstellung Lmax der Kupplung. Durch die erste Schließstellung L1 der Kupplung steigt die erste Drehzahl ω1 an und weist dabei zu Beginn einen ersten Drehzahlgradienten ω̇1 auf, der jedoch durch den weiteren nichtlinearen Verlauf der ersten Drehzahl ω1 nur für den Anfang beschreibend für den Verlauf der ersten Drehzahl ω1 ist.
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Ein derartiger Verlauf der ersten Drehzahl ω1 kann zur Berechnung des Übertragungsdrehmoments aus dem ersten Drehzahlgradienten ω̇1 nur begrenzt tauglich sein. Ein wie hier den Verlauf der ersten Drehzahl ω1 nur unzureichend beschreibender erster Drehzahlgradient ω̇1 kann von der weiteren Verwendung zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments ausgenommen werden, indem eine Maximalabweichung des ersten Drehzahlgradienten ω̇1, die der Differenz des in einem jeweiligen Durchlauf ermittelten maximalen ersten Drehzahlgradienten und dem in dem gleichen Durchlauf ermittelten minimalen ersten Drehzahlgradienten als Gradientenparameter gebildet wird und bei der Erfassung des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 der Gradientenparameter dahingehend geprüft wird, ob dieser in einem vorgegebenen Gradientenparameterbereich liegt. Ist die Maximalabweichung wie in dem in 3 c) abgebildeten Verlauf der ersten Drehzahl ω1 zu gross, wird der erfasste erste Drehzahlgradient ω̇1 von der Ermittlung des Übertragungsdrehmoments ausgenommen.
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In 4 sind Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung bei einem ersten Durchlauf dargestellt. In 4 a) ist ein zeitlicher Verlauf der Betätigungsposition L der Kupplung und in 4 b) ist ein zeitlicher Verlauf der Antriebsdrehzahl ωe und der ersten Drehzahl ω1 abgebildet.
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Das Antriebselement dreht mit einer ersten Antriebsdrehzahl ωe,1 , die einer Leerlaufdrehzahl des Antriebselements entspricht. Die Kupplung ist bereits in einer Öffnungsstellung L0 und das Getriebe ist in Neutralstellung. Die erste Drehzahl ω1 ist Null. Die Kupplung wird sprunghaft von der Öffnungsstellung L0 in die erste Schließstellung L1 betätigt. Durch die erste Schließstellung L1 der Kupplung steigt die erste Drehzahl ω1 an und weist dabei einen ersten Drehzahlgradienten ω̇1 mit einem großen Betrag auf. Die erste Schließstellung L1 erfolgt zu einem ersten Zeitpunkt t1 und die erste Drehzahl ω1 ist der Antriebsdrehzahl ωe zu einem um eine erste Zeitspanne nach dem ersten Zeitpunkt t1 liegenden zweiten Zeitpunkt t2 angeglichen. Die erste Zeitspanne kann beispielsweise 20 ms betragen. Erfolgt die Abtastung des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 allerdings nur alle 10 ms, können nur drei Messpunkte erfasst werden.
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Ein derartig großer Betrag des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 kann zur Berechnung des Übertragungsdrehmoments aus dem ersten Drehzahlgradienten ω̇1 nur begrenzt tauglich sein, da die Anzahl an Messpunkten der durch eine Abtastung erfolgenden Erfassung des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 unzureichend ist. Ein derartiger erster Drehzahlgradient ω̇1 kann von der weiteren Verwendung zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments ausgenommen werden, indem der Betrag des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 als Gradientenparameter gebildet wird und bei der Erfassung des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 der Gradientenparameter dahingehend geprüft wird, ob dieser in einem vorgegebenen Gradientenparameterbereich liegt. Ist der Betrag des ersten Drehzahlgradienten ω̇1 wie in dem in 4 b) abgebildeten Verlauf der ersten Drehzahl ω1 zu gross und liegt damit außerhalb eines vorgegebenen Gradientenparameterbereichs, wird der erfasste erste Drehzahlgradient ω̇1 von der Ermittlung des Übertragungsdrehmoments ausgenommen.
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5 zeigt Kurvendiagramme bei Anwendung eines Verfahrens in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung bei einem zweiten Durchlauf. In 5 a) ist ein zeitlicher Verlauf der Betätigungsposition L der Kupplung und in 5 b) ist ein zeitlicher Verlauf der Antriebsdrehzahl ωe und der ersten Drehzahl ω1 abgebildet.
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Der in dem ersten Durchlauf, der in den 4 a) und b) abgebildet ist, ermittelte Gradientenparameter als der Betrag des erfassten ersten Drehzahlgradienten ω̇1 wird in dem zweiten Durchlauf zur Ermittlung des Übertragungsdrehmoments verwendet, um die erste Schließstellung L1 abhängig von dem Gradientenparameter einzustellen. Der in dem ersten Durchlauf erfasste Gradientenparameter liegt oberhalb eines Gradientenparameterbereichs und soll in dem zweiten Durchlauf verringert werden. Deswegen wird die erste Schließstellung L1 in dem zweiten Durchlauf gegenüber der ersten Schließstellung des ersten Durchlaufs kleiner eingestellt. Dadurch fällt der erste Drehzahlgradient ω̇1 gegenüber dem aus dem ersten Durchlauf kleiner aus und kann daher zur Ermittlung des ersten Übertragungsdrehmoments verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Kupplung
- 14
- Antriebselement
- 16
- Abtriebselement
- 18
- Kupplungseingang
- 20
- Kupplungsausgang
- 22
- Getriebe
- 100
- Verfahren
- 102
- erster Durchlauf
- 104
- Kupplungsausgang
- 106
- Neutralstellung
- 108
- Schließstellung
- 110
- Öffnungsstellung
- 112
- erste Schließstellung
- 114
- Erfassung
- 116
- zweiter Durchlauf
- 118
- Öffnungsstellung
- 120
- Erfassung
- A
- Gradientenparameter
- B
- Gradientenparameterbereich
- L
- Betätigungsposition
- L0
- Öffnungsstellung
- L1
- erste Schließstellung
- Lmax
- maximale Schließstellung
- M
- Übertragungsdrehmoment
- Mf
- Schleppmoment
- ωe
- Antriebsdrehzahl
- ωe,1
- erste Antriebsdrehzahl
- ωa
- Abtriebsdrehzahl
- ω1
- erste Drehzahl
- ω̇1
- erster Drehzahlgradient
- ω̇2
- zweiter Drehzahlgradient
- t1
- erster Zeitpunkt
- t2
- zweiter Zeitpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018128897 [0002]
- DE 102010024941 A1 [0003]
