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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebspunkts einer Kupplungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung basierend auf einem Betriebsparameter bestimmt wird.
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Verfahren zur Bestimmung von Betriebspunkten von Kupplungseinrichtungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Kupplungseinrichtungen, zum Beispiel nasslaufende Lamellenkupplungen, müssen in modernen Antriebssträngen gleichzeitig hohen Leistungs- sowie Komfortansprüchen genügen. Hieraus ergibt sich meist ein Kompromiss zwischen der Erfüllung von Leistungsanforderungen, insbesondere in Bezug auf die Schaltzeit, die für die Ausführung eines Schaltvorgangs bzw. das Schließen einer Kupplungseinrichtung aufgewendet werden darf und von Komfortanforderungen bzw. der Verbrauchseffizienz, die dadurch nicht beeinträchtigt werden sollen, sondern nach Möglichkeit gesteigert werden sollen.
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Grundlage dafür, die beschriebenen Anforderungen zu erfüllen, bildet eine ausreichend schnelle und auch genaue Umsetzung von Sollvorgaben im Istwert. Insbesondere bei einer hydraulischen Steuerung von Kupplungseinrichtungen sind dynamische Verzögerungen im Ansprechverhalten bekannt, die einerseits gewünscht sind, um eine ausreichende Dämpfung und durch Belagwellung eine Reduzierung des Schleppmoments zu gewährleisten, jedoch andererseits hinderlich sind, wenn einem Sollverlauf möglichst dynamisch gefolgt werden soll. Üblicherweise wird für die Steuerung der Kupplungseinrichtung somit ein Sensor verwendet, der eine Betriebsgröße eines Aktuators erfassen kann, welcher Aktuator für die Steuerung der Kupplungseinrichtung vorgesehen ist. In einer hydraulisch betätigten Kupplungseinrichtung wird beispielsweise ein Drucksensor bzw. ein Druckregler verwendet, der den Druck des Hydraulikfluids überwacht, der zur Betätigung der Kupplungseinrichtung eingestellt werden soll.
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Basierend auf der erfassten Betriebsgröße des Aktuators, wie beschrieben beispielsweise der Druck oder bei mechanischen Systemen ein Betätigungsweg, kann die Steuerung der Kupplungseinrichtung vorgenommen werden, beispielsweise kann eine sogenannte Schnellbefüllroutine durchgeführt werden, bei der die Kupplungseinrichtung bis zu einem Zwischenpunkt geschlossen wird, beispielsweise einem Einkuppelpunkt, der auch „Touchpoint“ genannt wird. Hierzu ist ferner bekannt, dass sich die Eigenschaften der Kupplungseinrichtung beim Schließen verändern, da der beschriebene Zwischenzustand beispielsweise noch innerhalb eines „weichen“ Bereichs liegt, in dem sich der Kolben der Kupplungseinrichtung bei steigendem Druck bewegt und daher Volumen in die Kolbenkammer einströmen kann, um eine geforderte Druckänderung zu erzeugen. Während der Betätigung verändert sich das Verhalten dahingehend, dass die Kolbenkammer ab einem bestimmten Betätigungspunkt vollständig gefüllt sein kann, sodass die Kupplungssteifigkeit signifikant zunehmen kann und die Kupplungseinrichtung somit oberhalb des bestimmten Betätigungspunkts in einem vergleichsweise „harten“ Bereich betrieben wird. Diese Charakteristik die die Weg- bzw. Druckvolumenaufnahme der Kupplungseinrichtung.
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Hieraus ergibt sich, dass eine gewünschte Druckänderung, die erforderlich ist, um einen bestimmten Betätigungszustand zu realisieren, von dem Bereich abhängt, in dem die Kupplungseinrichtung aktuell betrieben wird. Soll beispielsweise in dem beschriebenen „weichen Bereich“ möglichst schnell einer bestimmten Druckvorgabe gefolgt werden, sind entsprechend hohe Volumenströme nötig und somit hohe Differenzdrücke anzulegen, die tatsächlich oberhalb des gewünschten Solldrucks liegen. Wird ein solcher vergleichsweise höherer gewählter Differenzdruck jedoch nicht rechtzeitig zurückgenommen, sodass das gewünschte Betätigungsniveau zu schnell erreicht wird, kann der hohe Volumenstrom dazu führen, dass ungewünschte hohe Drücke an der Kupplungseinrichtung erzeugt werden. Dies kann zu ungewünscht hohen Momenten an der Kupplungseinrichtung führen, die sich negativ auf den Komfort auswirken können. Wird jedoch der Differenzdruck zu früh zurückgenommen entsteht ein ungewünschter Verzug im Erreichen des gewünschten Druckes und somit ein Schleppfehler.
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Daher ist es üblicherweise erforderlich, einen geeigneten Sensor zu verwenden, der die Regelung der Betriebsgröße des Aktuators der Kupplungseinrichtung sowohl schnell als auch ausreichend genau erlaubt, um die Systemdynamik wie gewünscht einstellen zu können. In Kupplungssystemen, die ohne einen entsprechenden Sensor auskommen müssen, kann der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung nicht basierend auf Sensorwerten bestimmt werden. Der Verlauf der Betätigung wird daher, üblicherweise über alle Exemplare der Kupplungseinrichtung hinweg, auf ein mittleres Verhalten abgestimmt. Mit anderen Worten wird der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtungen für alle Kupplungseinrichtungen gleichartig bestimmt, unabhängig davon, wie die einzelnen Kupplungseinrichtungen im Betrieb tatsächlich reagieren. Je nachdem welche charakteristischen Eigenschaften ein Exemplar bezogen auf die Summe aller Exemplare aufweist, kann daher im Betrieb ein zu lange anstehender Differenzdruck oder ein zu kurz anstehender Differenzdruck bzw. allgemein eine von einer optimalen Ansteuerung abweichende Ansteuerung auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Verfahren zur Bestimmung eines Betriebspunkts einer Kupplungseinrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebspunkts einer Kupplungseinrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung basierend auf einem Betriebsparameter bestimmt wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung basierend auf einem von einer Aktuatorbetriebsgröße eines Aktuators der Kupplungseinrichtung verschiedenen Betriebsparameter des Antriebsstrangs bestimmt wird.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Bestimmung des Betriebspunkts der Kupplungseinrichtung ein aussagekräftiges Bestimmungskriterium bereitgestellt wird, das als Grundlage verwendet werden kann. Hierbei soll das Bestimmungskriterium unabhängig von der Aktuatorbetriebsgröße des Aktuators der Kupplungseinrichtung sein. Das bedeutet insbesondere, dass bei einer druckbetätigten Kupplungseinrichtung, beispielsweise einer hydraulischen Kupplungseinrichtung, die Bestimmung des Betriebspunkts nicht basierend auf Werten eines Drucksensors des Aktuators durchgeführt wird, sondern ein Betriebsparameter des Antriebsstrangs verwendet wird, der von dem Aktuator unabhängig ist bzw. von der Aktuatorbetriebsgröße des Aktuators verschieden ist.
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Dies erlaubt insbesondere, dass es nicht erforderlich ist, dem Aktuator der Kupplungseinrichtung eine entsprechende Sensorik zuzuordnen bzw. eine solche Sensorik vorhalten zu müssen. Stattdessen können weitere Betriebsparameter herangezogen werden, um den Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung zu bestimmen. Somit können auch Kupplungseinrichtungen, die nicht über eine entsprechende Sensorik verfügen, ausreichend schnell und ausreichend genau angesteuert werden, um sowohl Leistungs- als auch Komfortanforderungen genügen zu können. Durch die Bestimmung der Betriebspunkte bzw. des wenigstens einen Betriebspunkts der Kupplungseinrichtung kann für jedes einzelne Exemplar das Verhalten im Betrieb bestimmt und eine entsprechende Ansteuerung vorgenommen werden. Es ist daher nicht erforderlich, eine durchschnittliche Festlegung des Betriebspunkts für alle Muster bzw. alle Exemplare vorzuhalten, die für jedes einzelne Exemplar mehr oder weniger genau zutrifft.
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Beispielsweise kann als Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung der Steifigkeitsübergang (im Folgenden „Knickpunkt“) im Druckverlaufs der Kupplungseinrichtung bestimmt werden. Als Druckverlauf der Kupplungseinrichtung wird insbesondere der Verlauf des Drucks in der Kupplungseinrichtung über der Zeit verstanden. Der „Knickpunkt“ bezeichnet somit die Veränderung der Steifigkeit der Kupplungseinrichtung in ihrem Betrieb, also beispielsweise eine Veränderung des dynamischen Ansteuerverhaltens der Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit ihres Schließzustands.
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Mit anderen Worten verhält sich die Kupplungseinrichtung vor Passieren des Knickpunkts anders als nach Passieren des Knickpunkts. Insbesondere muss mehr Kraft bzw. Energie aufgewendet werden, um eine weitere Kolbenbewegung bei Schließung der Kupplungseinrichtung nach Passieren des Knickpunkts zu erreichen. Demgegenüber wird vor Passieren des Knickpunkts für dieselbe Veränderung des Schließgrads eine deutlich reduzierte Kraft bzw. Energie erforderlich, um dieselbe Schließwirkung zu erzielen. Beispielsweise gibt der Knickpunkt des Druckverlaufs der Kupplungseinrichtung denjenigen Punkt in der Druckvolumenaufnahme an, an dem die Schließbewegung rein von der Steifigkeit des Betätigungssystems der Kupplungseinrichtung, maßgeblich der Kupplungsbetätigungskolben, bestimmt wird. Bei dem Knickpunkt kann beispielsweise ein Kolbenvolumen der Kupplungseinrichtung vollständig befüllt sein, sodass eine weitere Erhöhung des Schließgrad nicht durch eine weitere Befüllung vorgenommen wird. Ebenso kann an dem Knickpunkt eine Zusammenpressung der Lamellen derart erreicht sein, dass diese flächig aneinander anliegen. Insbesondere kann oberhalb des Knickpunkts das Verhalten der Kupplungseinrichtung durch die Steifigkeit der Bauteile der Kupplungseinrichtung, beispielsweise die Kolbensteifigkeit bestimmt sein, wobei unterhalb des Knickpunkts das Verhalten von der Bewegung der Bauteile, beispielsweise eine Verlagerung des Kolbens bestimmt werden kann.
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Letztlich kann somit der Knickpunkt/der Steifigkeitsübergang der Kupplungseinrichtung bestimmt werden, ohne einen Istwert bzw. einen Istdruck von einem Sensor des Aktuators, zum Beispiel ein Drucksensor oder ein Wegsensor, zugeführt zu bekommen. Stattdessen ist es möglich, den Betriebspunkt, beispielsweise den Knickpunkt, basierend auf alternativen, im System verfügbaren Betriebsparametern, zu ermitteln bzw. zu bestimmen. Insbesondere können spezielle Anregungen oder Ansteuerungen des Systems, des Antriebsstrangs oder der Kupplungseinrichtung vorgenommen werden, um anhand der darauf folgenden Reaktion einen Rückschluss auf den realen Verlauf der Betätigung der Kupplungseinrichtung ziehen zu können. Beispielsweise kann durch eine spezielle Ansteuerung eine Reaktion des Systems provoziert werden, die einen Rückschluss auf einen real vorherrschenden Istdruckverlauf zulässt.
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Grundsätzlich kann die Bestimmung des Betriebspunkts, je nach verwendeter Kupplungseinrichtung bzw. je nach Funktion der Kupplungseinrichtung im Antriebsstrang, in beliebigen Betriebssituationen vorgenommen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Betriebspunkts in einem Fahrbetrieb des Antriebsstrangs und/oder in einem Prüfbetrieb, insbesondere in einer Werkstatt oder einer Prüfung in der Produktion, durchgeführt werden. Hierbei ist grundsätzlich eine Bestimmung des Betriebspunkts für alle Kupplungseinrichtungen in dem Prüfbetrieb möglich. Die Bestimmung des Betriebspunkts kann beispielsweise im Rahmen eines Werkstattaufenthalts oder im Rahmen einer sogenannten „end-of-line“-Prüfung (EOL), also in einer Fertigungsstraße bzw. am Ende einer Fertigungsstraße, durchgeführt werden, da hier die entsprechenden Ansteuerungen der Kupplungseinrichtung sich nicht negativ auf einen Komfort der Insassen auswirken können.
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Je nach Art und Verwendung der Kupplungseinrichtung im Antriebsstrang ist es ebenso möglich, die Bestimmung des Betriebspunkts in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs bzw. des Antriebsstrangs vorzunehmen, also während der Verwendung durch einen Benutzer. Hierbei können grundsätzlich die Zusammenhänge der Ansteuerung der Kupplungseinrichtung mit dem realisierten Druck bzw. Schließgrad ermittelt werden. Beispielsweise kann ermittelt werden, wie viel Volumen die Kupplungseinrichtung aufnimmt, um eine bestimmte Kraft bzw. einen bestimmten Druck zu realisieren. In Bezug auf eine hydraulische Betätigung beschriebene Beispiele, die einen Volumenstrom, eine Druckvorgabe und dergleichen erfordern, sind auf mechanische bzw. elektromechanische Systeme entsprechend übertragbar, beispielsweise auf einen entsprechenden Betätigungsweg, eine Betätigungsgeschwindigkeit und dergleichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine, insbesondere in einem Parkzustand des Kraftfahrzeugs, ein Drehmoment erzeugt, das zumindest teilweise mittels der Kupplungseinrichtung an ein weiteres Antriebsstrangelement, insbesondere einen Verbrennungsmotor, übertragen wird, wobei der Schließgrad der Kupplungseinrichtung zur Bestimmung des Betriebspunkts verändert wird. Hierbei kann grundsätzlich die beschriebene elektrische Maschine dazu verwendet werden, ein Drehmoment zu erzeugen. Beispielsweise kann die Kupplungseinrichtung, deren Betriebspunkt bestimmt werden soll, als sogenannte „K0-Kupplung“, also als Trennkupplung, ausgeführt sein. Die Kupplungseinrichtung kann beispielsweise dafür verwendet werden, einen Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine zu koppeln. Der Verbrennungsmotor stellt hierbei nur ein Beispiel für ein Antriebsstrangelement dar, das durch die Kupplungseinrichtung angekoppelt werden kann.
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Die elektrische Maschine kann zum Beispiel in einem bestimmten Betriebszustand des Antriebsstrangs dafür verwendet werden, den Verbrennungsmotor zu starten. In dem beschriebenen Szenario zur Bestimmung des Betriebspunkts kann beispielsweise ein Parkzustand des Kraftfahrzeugs vorliegen, wobei der Verbrennungsmotor ausgeschaltet sein kann. Das Drehmoment bzw. die Drehzahl der elektrischen Maschine kann so gewählt werden, dass diese nicht ausreichen, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung kann somit bestimmt werden, ohne eine Auswirkung auf den Betrieb des Kraftfahrzeugs zu besitzen, da letztlich die elektrische Maschine zur Erzeugung des Drehmoments verwendet wird und das Drehmoment über die Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit ihres aktuell eingestellten Schließgrads an das weitere Antriebsstrangelement weitergeleitet werden kann. Dadurch kann bestimmt werden, wie weit die Kupplungseinrichtung tatsächlich geschlossen ist bzw. kann überprüft werden, ob die Kupplungseinrichtung sich bei einer gegebenen Ansteuerung in den gewünschten Schließgrad versetzt.
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Ebenso ist es möglich, dass der Betriebspunkt, insbesondere der Knickpunkt, in diesem Szenario ermittelt wird, beispielsweise durch Überwachung entsprechender Betriebsparameter bzw. deren Veränderung bei sich veränderndem Schließgrad der Kupplungseinrichtung. Hierbei kann beispielsweise die Drehzahl der elektrischen Maschine oder das von der elektrischen Maschine über die Kupplungseinrichtung an das weitere Antriebsstrangelement abgegebene Drehmoment betrachtet werden. Hierbei können auch die Drehzahlen der einzelnen Antriebsstrangelemente betrachtet werden.
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Wie beschrieben, ist letztlich ein beliebiger Betriebsparameter bzw. ein beliebiges Signal, das einen Rückschluss auf den real bzw. aktuell vorliegenden Betätigungsverlauf der Kupplungseinrichtung zulassen, für die Bestimmung des Betriebspunkts der Kupplungseinrichtung geeignet. Beispielsweise kann als Betriebsparameter einer der folgenden Parameter verwendet werden bzw. erfasst werden oder einen solchen Parameter umfassen:
- - ein Istmoment der elektrischen Maschine und/oder
- - ein Istmoment des Verbrennungsmotors und/oder
- - eine Momentenbilanz der elektrischen Maschine und/oder
- - ein Drehzahlverlauf der elektrischen Maschine und/oder
- - ein Drehzahlverlauf eines Verbrennungsmotors und/oder
- - ein Druckwert eines Systemdrucksensors und/oder
- - ein Volumenwert eines Volumenstromsensors und/oder
- - ein Positionswert eines Positionssensors.
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Wie beschrieben, kann die elektrische Maschine dazu verwendet werden, eine bestimmte Bewegung in den Antriebsstrang einzubringen, die mittels der Kupplungseinrichtung übertragen werden soll. Je nachdem, welcher Schließgrad der Kupplungseinrichtung vorliegt, d.h. in welchem Betriebspunkt die Kupplungseinrichtung tatsächlich steht, wird die Bewegung von der elektrischen Maschine auf das weitere Antriebsstrangelement übertragen. Hierzu kann prinzipiell jedes Signal oder jeder Betriebsparameter verwendet werden, der einen Rückschluss auf das Verhalten der Kupplungseinrichtung zulässt. Hierzu kann beispielsweise die Drehzahl der elektrischen Maschine überwacht werden. Die elektrische Maschine kann dazu in einer Leerlaufdrehzahlregelung betrieben werden, sodass bei Schließen der Kupplungseinrichtung die Drehbewegung auf das wenigstens eine weitere Antriebsstrangelement, beispielsweise den Verbrennungsmotor, übertragen werden kann. Die Drehbewegung der elektrischen Maschine wird dabei insbesondere so gewählt, dass der Verbrennungsmotor zwar gedreht werden kann, jedoch nicht gestartet werden kann, oder zusätzlich über ein Startverbot am Starten gehindert wird. Der bestimmte Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung kann dann in Abhängigkeit der Überwachung geeigneter Betriebsparameter bestimmt werden, beispielsweise durch eine Drehzahlbetrachtung des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die Kupplungseinrichtung bis zu einem Zwischenpunkt, insbesondere einem Touchpoint, geschlossen werden und anschließend kann eine Sollansteuerung, insbesondere eine Solldruckansteuerung, basierend auf einem festgelegten Steuerprofil durchgeführt werden, wobei der Betriebspunkt in Abhängigkeit einer Veränderung des Betriebsparameters ermittelt wird. Die Sollansteuerung kann auch ohne Einnehmen eines Zwischenpunkts durchgeführt werden. Wie bereits beschrieben, verändert sich der Betriebsparameter in verschiedenen Betriebsbereichen oder verschiedenen Betriebspunkten der Kupplungseinrichtung verschieden stark. Hierbei kann eine Veränderung des Betriebsparameters in einem „weichen Bereich“ von der Veränderung des Betriebsparameters in einem „harten Bereich“ abweichen. Durch Überwachung der Veränderung des Betriebsparameters kann somit der gewünschte Betriebspunkt gefunden werden, nämlich insbesondere derjenige Punkt, an dem sich das Verhalten des Betriebsparameters verändert.
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Das zuvor beschriebene Steuerprofil für die Sollansteuerung kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beispiele für ein solches Steuerprofil können eine rampenförmige und/oder treppenförmige und/oder spitzenförmige Ausgestaltung des Steuerprofils sein. Die treppenförmige Ausgestaltung des Steuerprofils erlaubt eine direkte Betrachtung des Gradienten bzw. der Reaktion auf die Bewegung im Antriebsstrang. Mit anderen Worten ist es möglich, festzustellen, ob die Kupplungseinrichtung aktuell unterhalb oder oberhalb des gewünschten Betriebspunkts, insbesondere des Knickpunkts, betrieben wird. Es bietet sich insbesondere an, die Stufenhöhe in einem Bereich um den gewünschten Betriebspunkt bzw. in einem Bereich, in dem der Betriebspunkt erwartet wird, ausreichend klein zu wählen, sodass der Betriebspunkt bzw. der für die Erreichung des Betriebspunkts notwendige Betriebsparameter ausreichend genau abgeleitet werden kann.
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Mit anderen Worten kann die rechnerisch zu erwartende Genauigkeit im Bereich der Größenordnung der Stufenhöhe liegen. Hierbei sollte die Stufenhöhe jedoch ausreichend hoch gewählt werden, um noch eine sichtbare Reaktion aus dem System zu erhalten. Für eine reproduzierbare Ermittlung können geeignete Filter verwendet werden, sodass der Betriebsparameter von einem Grundrauschen abgesetzt erfasst werden kann. Beispielsweise erlaubt dies, einen zum Zeitpunkt der Detektion des Betriebspunkts angesteuerten Solldruck auszuwerten und diesen als Betriebsparameter zu bestimmen. Mit anderen Worten wird der Betriebspunkt bestimmt, an dem derjenige Solldruck angelegen hat, der zum Verbringen der Kupplungseinrichtung in den Betriebspunkt nötig war. Anstelle der Treppe ist es ebenso möglich, den Betriebsparameter in Form einer Rampe, d.h. von einem Startpunkt zu einem Endpunkt, durchlaufen zu lassen. Die Rampe kann, muss jedoch nicht linear verlaufen. Bei der Verwendung einer sprungförmigen bzw. spitzenförmigen Ansteuerung ist zu berücksichtigen, dass sich hierbei der Betriebsparameter sehr stark über einen sehr geringen Zeitraum ändert, sodass dies die ungenaueste Ermittlungsmethode darstellt.
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Das Verfahren kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass eine Sollansteuerung so schnell ausgeführt wird, dass der zugehörige Istwert den Sollwert nicht erreicht. Beispielsweise kann die Sollansteuerung so ausgeführt werden, dass der Solldruck zur Steuerung der Kupplungseinrichtung nicht von dem zugehörigen Istdruck erreicht werden kann. Typischerweise kann die Rampe bzw. Treppenstufe so schnell durchgeführt bzw. durchgefahren werden, dass sich zwar ein Istdruck aufbaut, aufgrund der hydraulischen Verzugszeit den angesteuerten Solldruck jedoch nicht erreichen kann. In der Solldruckansteuerung wird somit kein Differenzdruck vorgehalten. Ein Differenzdruck baut sich jedoch durch den Schleppfehler in der Kupplungseinrichtung auf.
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Weiterhin kann bei dem Verfahren eine Gradientenänderung des Betriebsparameters ermittelt werden und der Betriebspunkt basierend auf der Gradientenänderung bestimmt werden. Als Gradient des Betriebsparameters wird letztlich die Geschwindigkeit der Veränderung des Betriebsparameters verstanden. Der Gradient gibt somit an „wie schnell“ sich der Betriebsparameter verändert. Zum Beispiel kann als Gradient die Steigung eines Drucks über der Zeit betrachtet werden. Der zuvor beschriebene „Knickpunkt“ bezeichnet somit denjenigen Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung, an dem sich der Gradient ändert. Insbesondere ist nach Passieren des Knickpunkts ein größerer Gradient realisiert als vor Passieren des Knickpunkt. Mit anderen Worten verändert sich der Betriebsparameter nach Passieren des Knickpunkts stärker bzw. schneller als vorher.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, die zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die beschriebene Steuerungseinrichtung ist beispielsweise für die Ansteuerung der einzelnen oder einzelner Komponenten des Antriebsstrangs vorgesehen, sodass das zuvor beschriebene Verfahren mittels der Steuerungseinrichtung durchgeführt werden kann. Hierbei kann die Steuerungseinrichtung Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein. Ein solches Kraftfahrzeug kann somit eine Steuerungseinrichtung und einen Antriebsstrang aufweisen. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, sind daher vollständig auf die Steuerungseinrichtung übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 einen schematischen Ausschnitt eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Steuerungseinrichtung;
- 2a, 2b ein schematisches Diagramm eines Betriebszustands einer Kupplungseinrichtung und eines Betriebsparameters über der Zeit nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 3a, 3b ein schematisches Diagramm eines Betriebszustands einer Kupplungseinrichtung und eines Betriebsparameters über der Zeit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Antriebsstrangs 1 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang 1 weist eine Kupplungseinrichtung 2 auf, die dazu ausgebildet ist, eine lösbare Verbindung bzw. Kopplung zwischen einer elektrischen Maschine 3 und einem Verbrennungsmotor 4 herzustellen. Grundsätzlich ist die Auswahl und die Anordnung der Kupplungseinrichtung 2 beliebig wählbar. Beispielsweise könnte eine der Kupplungseinrichtungen K1, K2 einer Doppelkupplung 5 ebenfalls als Kupplungseinrichtung 2 im Sinne der vorliegenden Anmeldung verstanden werden. Der Antriebsstrang 1 weist ferner eine Steuerungseinrichtung 6 auf bzw. ist eine Steuerungseinrichtung 6 in dem Kraftfahrzeug vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, einzelne Antriebsstrangelemente zu steuern.
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Insbesondere kann mittels der Steuerungseinrichtung 6 ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebspunkts der Kupplungseinrichtung 2 durchgeführt werden. Wie bereits beschrieben, kann das Verfahren auch für die Bestimmung von Betriebspunkten der Kupplungseinrichtungen K1, K2 verwendet werden. Nachfolgend wird der Einfachheit halber lediglich auf die Kupplungseinrichtung 2 eingegangen. Die Kupplungseinrichtung 2 kann in dieser Ausführungsform als Trennkupplung bzw. „K0-Kupplung“ verstanden werden. Je nach Schließzustand der Kupplungseinrichtung 2 kann somit der Verbrennungsmotor 4 mit der elektrischen Maschine 3 bzw. dem restlichen Antriebsstrang 1 verbunden werden. Ist die Kupplungseinrichtung 2 geöffnet, ist der Verbrennungsmotor 4 abgekoppelt.
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Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt werden, zum Beispiel in einem Parkzustand, in dem das Kraftfahrzeug abgestellt ist. Für die Durchführung des Verfahrens kann der Verbrennungsmotor 4 abgestellt sein. Die elektrische Maschine 3 kann dann dazu verwendet werden, eine Bewegung zu erzeugen. Da der Abtrieb des Antriebsstrangs 1 durch Öffnen der Doppelkupplung 5, insbesondere beider Kupplungseinrichtungen K1, K2 von der Antriebsseite abgekoppelt ist, ist die von der elektrischen Maschine 3 erzeugte Bewegung nur vom Schließzustand der Kupplungseinrichtung 2 abhängig. Mit anderen Worten besitzt die für die Bestimmung des Betriebspunkts der Kupplungseinrichtung 2 erzeugte Bewegung keine Auswirkung auf den Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs, sodass sich keine negativen Auswirkungen auf den Komfort der Benutzer des Kraftfahrzeugs ergeben.
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Hierbei ist es möglich, einen Betriebsparameter des Antriebsstrangs 1 zu überwachen und diesen als Grundlage dafür zu verwenden, in welchen Betriebspunkt die Kupplungseinrichtung 2 gestellt ist. Insbesondere kann überprüft werden, ob bei einem gewünschten Schließgrad der Kupplungseinrichtung 2 tatsächlich ein entsprechender realer Schließgrad realisiert wird. Die Kupplungseinrichtung 2 kann dazu letztlich beliebig betätigt werden, insbesondere hydraulisch oder elektromechanisch. Dazu ist die Kupplungseinrichtung 2 mit einem nicht näher dargestellten Aktuator verbunden. Der Betriebsparameter des Antriebsstrangs 1, der überwacht werden soll, um den Betriebspunkt der Kupplungseinrichtung 2 zu bestimmen ist in jedem Fall von einem Aktuatorbetriebsparameter verschieden. Das bedeutet insbesondere, dass das beschriebene Verfahren ohne einen Sensor des Aktuators auskommt, beispielsweise kein Drucksensor oder kein Wegsensor erforderlich ist, um den gewünschten Betriebspunkt zu bestimmen.
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Stattdessen kann beispielsweise ein beliebiger Betriebsparameter, der die Bewegung der elektrischen Maschine 3 und/oder die durch die Kupplungseinrichtung 2 an den Verbrennungsmotor 4 übertragene Bewegung betrifft, erfasst werden. Die elektrische Maschine 3 kann insbesondere eine Drehzahl derart erzeugen, dass bei geschlossener Kupplungseinrichtung 2 der Verbrennungsmotor 4 gedreht wird, jedoch nicht gestartet wird oder zusätzlich über ein Startverbot am Starten gehindert wird, um den Komfort der Benutzer nicht zu beeinträchtigen. Wie beschrieben, ist es beliebig, welcher Betriebsparameter verwendet wird. Als Betriebsparameter können beispielsweise Drehzahlen der elektrischen Maschine 3 oder des Verbrennungsmotors 4 verwendet werden. Ebenso ist es möglich, eine Momentenbilanz aufzustellen, d.h., festzustellen, welches Drehmoment von der elektrischen Maschine 3 erzeugt wird und welches Drehmoment an dem Verbrennungsmotor 4 ankommt.
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Dementsprechend kann eine Sollansteuerung der Kupplungseinrichtung 2 vorgenommen werden. Das bedeutet, dass die Steuerungseinrichtung 6 einem Steuerprofil entsprechend angesteuert werden kann. Als Beispiele zweier möglicher Steuerprofile sind in 2, 3 Betriebszustände und Betriebsparameter über der Zeit aufgetragen. Die Darstellungen in 2, 3 entsprechen jeweils in 2a, 3a der Ansteuerung der Kupplungseinrichtung 2 und in 2b, 3b der Reaktion des erfassten Betriebsparameters. In den gezeigten Ausführungsformen wird der Gradient 7 des Betriebsparameters über der Zeit in 2b, 3b aufgetragen, wobei in 2a, 3a ein Sollparameter 8 sowie ein Istparameter 9 aufgetragen ist.
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In 2 wird der Sollparameter 8 rampenförmig verändert. Hierbei wird die Kupplungseinrichtung 2 zunächst in einen Zwischenzustand 10 verbracht, der beispielsweise der Touchpoint der Kupplungseinrichtung 2 ist. Ausgehend von dem Zwischenzustand 10 kann zu einem Zeitpunkt 11 die rampenförmige Erhöhung des Sollparameters 8 vorgenommen werden. Die Rampenform kann sich beispielsweise zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt erstrecken. Obwohl die gezeigte Rampe linear ist, ist eine beliebige anderweitige Form ebenfalls möglich. Ersichtlich stellt sich aufgrund des vorgegebenen Sollparameters 8 ein korrespondierender Istparameter 9 ein. Hierbei kann es sich beispielsweise um den zum Schließen der Kupplungseinrichtung 2 erforderlichen Druck handeln. Das beschriebene Prinzip ist selbstverständlich auf jedwede beliebige Betätigung der Kupplungseinrichtung 2, beispielsweise elektromechanisch, ebenfalls übertragbar.
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Wie beschrieben, kann bei der rampenförmigen Ansteuerung der Kupplungseinrichtung 2 eine Überwachung eines beliebigen Betriebsparameters erfolgen, der einen Rückschluss auf den Schließzustand der Kupplungseinrichtung 2 erlaubt. Beispielsweise kann die Drehzahl, die durch die Kupplungseinrichtung 2 an den Verbrennungsmotor 4 übertragen wird, betrachtet werden. Ebenso ist es möglich, das Drehmoment bzw. eine Momentenbilanz, einen Druckwert eines Systemdrucksensors oder einen Volumenwert eines Volumenstromsensors bzw. den Positionswert eines Positionssensors zu überwachen. Hierbei können insbesondere die Gradienten des beschriebenen Betriebsparameters betrachtet werden. Wie aus 2b ersichtlich ist, verändert sich der Gradient 7 ab einem Betriebspunkt 12 in einen Gradienten 7`, wobei der Gradient 7 insbesondere flacher ist als der Gradient 7`. Mit anderen Worten wird die Veränderung des Betriebsparameters über die Zeit größer.
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Die Überwachung des Betriebsparameters erlaubt somit den bestimmten Betriebspunkt 12 zu finden, ab dem die Veränderung des Betriebsparameters bei gleicher Betätigung der Kupplungseinrichtung 2 zunimmt. Handelt es sich beispielsweise um eine hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung, kann der Betriebspunkt 12 den sogenannten Knickpunkt darstellen, an dem das System kaum noch Volumen an Hydraulikfluid mehr aufnehmen kann. Der beschriebene Betriebspunkt 12 kann somit die Grundlage für die Steuerung der Kupplungseinrichtung 2 bilden.
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3a zeigt eine zu 2a ähnliche Darstellung, wobei die Sollansteuerung nicht rampenförmig durchgeführt wird, wie in 2a, sondern davon abweichend treppenförmig. Mit anderen Worten wird der Sollparameter 8 nicht in Form einer Rampe zwischen einem Startwert und einem Endwert verändert, sondern der Sollparameter 8 wird in einzelnen Stufen, beispielsweise mit Stufenhöhe 13 verändert. Dementsprechend stellt sich eine Änderung des Istparameters 9 ein. In 3b ist wiederum der Gradient 7, 7` des Betriebsparameters aufgetragen, der für die Bestimmung des Betriebspunkts 12 verwendet werden soll. Ersichtlich ist bei einer Ansteuerung der Kupplungseinrichtung 2 unterhalb des Betriebspunkts 12 ein vergleichsweise geringer Gradient 7 zu verzeichnen. An dem Betriebspunkt 12 oder oberhalb des Betriebspunkts 12 nimmt der Gradient 7` des Betriebsparameters signifikant zu, so dass der Betriebspunkt 12 sicher bestimmt werden kann.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Kupplungseinrichtung
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Doppelkupplung
- 6
- Steuerungseinrichtung
- 7, 7'
- Gradient
- 8
- Sollparameter
- 9
- Istparameter
- 10
- Zwischenzustand
- 11
- Zeitpunkt
- 12
- Betriebspunkt
- 13
- Stufenhöhe
- K1, K2
- Kupplungseinrichtung
