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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschätzen des Schleifpunkts einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm zum Durchführen des Verfahrens und ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Unter einer Kupplung ist ein Maschinenelement zu verstehen, das zur starren, elastischen, beweglichen oder lösbaren Verbindung zweier Wellen dient. Insbesondere bei einer lösbaren Kupplung werden zwei Maschinenelemente formschlüssig und/oder kraftschlüssig so miteinander verbunden, dass es möglich ist, zwischen den beiden Wellen ein Drehmoment bzw. eine Kraft zu übertragen. In Kraftfahrzeugen werden zumeist Einscheiben-Trockenkupplungen verwendet, die eine kraftschlüssige, im Betrieb lösbare Kupplung darstellen.
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Im Betrieb können somit die beiden Maschinenelemente voneinander getrennt bzw. gelöst werden, um eine Kraftübertragung zu unterbrechen und diese Verbindung dann durch Bewirken einer Relativbewegung zwischen den beiden Maschinenelementen wieder herbeizuführen. Im Kraftfahrzeug wird dieser Vorgang bei manuellen Schaltgetreiben als Einkuppeln bezeichnet. Der Moment bzw. Punkt, ab dem es zu einer Kraftübertragung zwischen den beiden Maschinenelementen und damit auch zwischen den beiden zu koppelnden Wellen kommt, wird als Schleifpunkt der Kupplung bezeichnet. Als Schleifpunkt der Kupplung wird somit der Punkt bezeichnet, ab dem eine Kraftübertragung stattfindet.
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Es wird nunmehr angestrebt zu bestimmen bzw. abzuschätzen, wo dieser Punkt liegt und somit abzuschätzen, ab wann es zu einer Kraftübertragung der Kupplung kommt. Bei einem Kraftfahrzeug mit manuellem Schaltgetriebe bedeutet dies bspw., dass die Position bzw. Lage des Kupplungspedals abgeschätzt bzw. bestimmt wird, der der Schleifpunkt der Kupplung zugeordnet ist.
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Bei der Entwicklung von Bremssystemen gibt es bereits eine Abschätzung des Schleifpunkts der Kupplung. Aber auch bei anderen Anwendungsfällen können ähnliche Funktionen bzw. Logiken zum Einsatz kommen. Alle diese Logiken haben gemein, dass diese versuchen, den Schleifpunkt in Situationen abzuschätzen, in denen das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus beschleunigt wird. Die Grundlage dieser Logiken besteht darin, zu überprüfen, wann das Fahrzeug beginnt sich zu bewegen und welche Kupplungsposition bei diesem Zeitpunkt vorliegt.
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Daher müssen diese Schätzalgorithmen berücksichtigen, dass eine geschlossene Feststell- bzw. Parkbremse oder autonome Haltefunktionen einen negativen Einfluss auf die Abschätzung haben kann bzw. können. Wenn nunmehr standardmäßig eine Stillstandfunktion vorgesehen ist, die im Stillstand aktiv ist, dann ist es problematisch, überhaupt eine korrekte Abschätzung vornehmen zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren in Anspruch 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 9 sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung.
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Das vorgestellte Verfahren dient zum Abschätzen bzw. Bestimmen des Schleifpunkts einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit manuellem Schaltgetriebe. Dabei ist in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs eine Kupplung vorgesehen, wobei das Verfahren bei fahrendem Kraftfahrzeug durchgeführt wird. Dabei wird ein Signal, das eine Information zu der Drehzahl des Antriebsmotors, insbesondere Verbrennungsmotors, trägt, ausgewertet, um den Schleifpunkt der Kupplung zu bestimmen.
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Es wird somit erreicht, den Schleifpunkt der Kupplung abzuschätzen, bei dem die Kupplung damit beginnt, sich zu schließen. Der Schleifpunkt der Kupplung kann bspw. dazu verwendet werden, es Haltefunktionen zu ermöglichen, die angewandte Bremskraft zu lösen, sobald der Schleifpunkt erreicht ist.
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Eine Haltefunktion ist bspw. ein Berganfahr-Assistent, der den hydraulischen Bremsdruck der Bremse im Bremssystem hält, wenn der Fahrer am Berg das Bremspedal löst. Dies erfolgt typischerweise für ein bis zwei Sekunden. Es gibt auch andere Haltefunktionen, die ähnlich vorgehen für längere Zeiträume, bspw. bis zu zehn Minuten. Diese sind dann in vielen Fällen im Fahrzeug ein- und ausschaltbar.
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Der Schleifpunkt der Kupplung kann aber auch für andere Fälle verwendet werden. So können viele Assistenz-Funktionen die Information benötigen, ob ein Kraftschluss über die Kupplung besteht oder nicht.
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Es gibt bspw. die Anforderung, nur dann den aufgebrachten Bremsdruck zu lösen oder eine mechanische Feststellbremse beim Losfahren zu öffnen, wenn der Schleifpunkt der Kupplung erreicht ist. Hier setzen das vorgestellte Verfahren und die beschriebene Anordnung an, indem diese es ermöglichen, diesen Schleifpunkt abzuschätzen bzw. zu bestimmen.
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Ein Vorteil der hierin betriebenen Logik besteht darin, dass die Abschätzung während des Fahrens vorgenommen wird. Aufgrund der vielen Schaltmanöver ist es sehr wahrscheinlich, zumindest einige Situationen pro Zünd-Zyklus zu erkennen, in denen ein Schleifpunkt abgeschätzt werden kann, während das Fahrzeug angetrieben wird. Schaltmanöver sind Situationen, in denen der Fahrer während der Fahrt die Gänge auf- und abschaltet und dafür die Kupplung betätigt. Wenn ein Schleifpunkt mehr oder weniger einmal bei jedem Zünd-Zyklus erfasst werden kann, berücksichtigt der Schleifpunkt automatisch Zeichen der Nutzung während der Lebensdauer.
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Erforderliche Vorbedingungen, zumindest für einige der Ausführungsformen, sind:
- - keine Fahrerassistenzfunktion steuert gegenwärtig den Verbrennungsmotor,
- - ein kontinuierliches Signal der Kupplungsposition ist bereitgestellt,
- - eine Information zu dem betätigten Gaspedal liegt vor, üblicherweise ist ein kontinuierliches Signal verfügbar,
- - Motordrehzahl ist bekannt.
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Dem vorgestellten Verfahren liegt zugrunde, dass für den Fall, dass das Kupplungspedal vollständig gedrückt ist, die Motordehzahl auf einen typischen Bereich reduziert wird, in dem die Leerlaufdrehzahl der Maschine gehalten bzw. gesteuert wird. Sobald der Fahrer das Kupplungspedal loslässt, wird sich die Motordrehzahl erhöhen, sobald der Schleifpunkt der Kupplung erreicht ist. Diese Situation kann sehr gut im Falle einer geeigneten Bewegung der Kupplungspedalposition in einer solchen Situation erfasst werden. Hauptbedingungen für eine einfache Erfassung sind, dass der Fahrer nicht das Gaspedal betätigt und keine autonomen Fahrfunktionen den Motor auf irgendeine Weise steuern bzw. regeln.
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Typische Situationen, in denen eine solche Erfassung möglich sein sollte, liegen dann vor, wenn der Fahrer einen niedrigen Gang wählt und das Fahrzeug vorsichtig entschleunigt, indem das Kupplungspedal langsam gelöst wird, während das Fahrzeug näher an eine Verkehrsampel, ein Ende eines Verkehrstaus oder eine beginnende Kurve kommt.
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Tatsächlich können andere Situationen vorliegen, in denen der Fahrer dasselbe Verhalten zeigt, selbst wenn der Fahrer dies selbst nicht erkennt.
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Um mehr Situationen zu erhalten, in denen eine Abschätzung des Schleifpunkts vorgenommen werden kann, kann eine Erweiterung der Logik bzw. Funktion möglich sein, so dass dem Fahrer ermöglicht wird, die Gaspedalposition konstant zu halten oder dass der Fahrer das Gaspedal weniger durchdrückt, während der Abschätzalgorithmus abläuft. In diesem Fall muss eine wirkliche signifikante Erhöhung der Motordrehzahl erfasst werden, um eine gültige Abschätzung zu erlangen.
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Eine solche Erweiterung ist jedoch nur für den Fall empfehlenswert, dass ein Risiko besteht, dass zu wenige Situationen auftreten, die die grundsätzlichen logischen Teile des vorgestellten Verfahrens erfüllen, während das Fahrzeug angetrieben wird.
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Die vorgestellte Anordnung dient zum Durchführen des Verfahrens und ist bspw. in Hardware und/oder Software implementiert. Die Anordnung kann in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs integriert oder als solches ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einem Flussdiagramm eine mögliche Ausführung des beschriebenen Verfahrens.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführung der beschriebenen Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens. In einem ersten Schritt 10 ist die Funktion zum Abschätzen des Schleifpunkts noch inaktiviert. In einem nächsten Schritt 12 wird überprüft, ob die Kupplung vollständig zusammengedrückt ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 14). Andernfalls wird die Funktion in einem Schritt 16 aktiviert. Es wird dann in einem Schritt 20 überprüft, ob die Kupplung vollständig zusammengedrückt ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 22). Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 24 überprüft, ob die Kupplung vollständig gelöst ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 26). Andernfalls wird in einem Schritt 28 überprüft, ob das Gaspedal betätigt wird. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 30). Andernfalls wird in einem Schritt 32 überprüft, ob die Motordrehzahl in einem vorgegebenen Bereich, nämlich im Bereich der Leerlaufdrehzahl, ist. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 34). Andernfalls wird in einem Schritt 36 überprüft, ob die Leerlaufdrehzahl ansteigt. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 38). Ist dies der Fall, so erfolgt in einem Schritt 40 eine Überprüfung, ob die Leerlaufdrehzahl signifikant ansteigt.
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Signfikant bedeutet, dass die Drehzahl einen minimalen positiven Gradienten aufweisen muss. Damit soll sichergestellt werden, dass Schwankungen auf dem Signal nicht ausreichen, um einen Schleifpunkt zu erkennen.
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Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 42). Andernfalls wird in einem Schritt 50 überprüft, ob die Kupplungspedalgeschwindigkeit in einem vorgegebenen Bereich ist.
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Die Kupplung darf typischerweise nicht zu schnell gelöst werden, da es sonst schwierig ist, den exakten Schleifpunkt abzuschätzen.
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Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung 52. Andernfalls wird in einem Schritt 54 der erwartete Schleifpunkt der Kupplung gespeichert.
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Anschließend wird in einem Schritt 60 überprüft, ob die Leerlaufdrehzahl ansteigt. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 62). Andernfalls wird in einem Schritt 64 überprüft, ob die Motordrehzahl signifikant angestiegen ist.
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Die Logik basiert darauf, dass beim Lösen der Kupplung die Motordrehzahl ansteigt. Dafür muss ein Mindestmaß an Anstieg gewährleistet sein. Das wird hier am Ende noch einmal überprüft. Typischerweise wird nämlich beim Lösen des Kupplungspedals erst einmal nichts passieren, dann wird der Schleifpunkt erreicht und dann steigt die Drehzahl an, bspw. von 600 U/min auf 2.000 U/min.
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Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Rücksprung (Pfeil 66). Andernfalls wird der erwartete Schleifpunkt in einem Schritt 68 bestätigt.
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2 zeigt in einer schematischen, stark vereinfachten Darstellung ein Kraftfahrzeug mit der Ausführung der beschriebenen Anordnung. Die Darstellung zeigt ein Kraftfahrzeug, das insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. In der Kraftfahrzeug sind ein Antriebsmotor 102, in diesem Fall ein Verbrennungsmotor, und eine Kupplung 104 vorgesehen, die miteinander gekoppelt sind. Weiterhin ist eine Anordnung 106, bspw. ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät, vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, das vorgestellte Verfahren durchzuführen. Diese Anordnung 106 ist somit dazu vorgesehen, einen Schleifpunkt der Kupplung 104 abzuschätzen, wozu das hierin beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
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Das vorgestellte Verfahren und die beschriebene Anordnung können auf verschiedene Weisen in Steuergeräten von Kraftfahrzeugen umgesetzt werden. So können diese bspw. in Verbindung mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP: Electronic Stability Program) oder einem integrierten Bremskraftverstärker (IPB: Intgerates Power Brake) verwendet werden. Mit der vorgestellten Abschätzung sollte ein Starten von autonomen Haltefunktionen lediglich durch Lösen des Kupplungspedals möglich sein. Mit den bereits vorliegenden Ansätzen benötigt der Fahrer auch die Gaspedalposition, um loszufah ren.
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Zu beachten ist, dass autonome Halte-Assistenzfunktionen, die den Bremsdruck halten, obwohl der Fahrer nicht auf der Bremse steht, den Bremsdruck oft nur abbauen, wenn der Fahrer auch das Gaspedal betätigt. Das bedeutet, dass, wenn nur das Kupplungspedal und nicht das Gaspedal gelöst wird, der Bremsdruck nicht gelöst wird und das Fahrzeug nicht anfahren kann. Das vorgestellte Verfahren unterstützt alle Ansätze, bei denen ein Bremsdruckabbau auch durch reines Lösen des Kupplungspedals ermöglicht ist. Diese Ansätze werden hierdurch deutlich komfortabler.
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Eine Verwendung einer solchen Funktion im Motorsteuergerät scheint offensichtlich. In solchen Fällen kann der Schleifpunkt der Kupplung auch anderen Steuergeräten für verschiedene Anwendungsfälle bereitgestellt werden. Da die vorgestellte Logik im wesentlichen Signale benötigt, die in einem Motorsteuergerät verfügbar sind, ist es zweckmäßig, die Logik auch in diesem Motorsteuergerät zu implementieren.
