DE112011103921B4

DE112011103921B4 - Verfahren zur Ermittlung von Kupplungsreibwerten sowie Verfahren zur Ermittlung von Kupplungstastpunkten

Info

Publication number: DE112011103921B4
Application number: DE112011103921.2T
Authority: DE
Inventors: Erhard Hodrus; Dr. Reibold Ekkehard; Dr. Göppert Georg; Dr. Eich Jürgen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2031-11-05
Also published as: DE102011085751A1; US8725374B2; US20130253791A1; DE112011103921A5; WO2012069034A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung von Kupplungsreibwerten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell sowie einem Kupplungsmodell sowie Verfahren zur Ermittlung von Kupplungstastpunkten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell sowie einem Kupplungsmodell.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Die Erfindung dient einer situationsbedingten schnelleren Adaption des Kupplungsreibwertes bei einem Kraftfahrzeuggetriebe mit automatisierter Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem.
Die DE 102 13 946 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung von Kupplungsreibwerten einer automatisierten Kupplung.
Die DE 10 2010 052 145 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung von Kupplungstastpunkten einer automatisierten Kupplung.
Die DE 10 2004 029 558 A1 offenbart ein Verfahren zum Adaptieren einer Kupplungskennlinie anhand eines Kupplungstastpunktes einer automatisierten Kupplung.
Die DE 103 43 096 A1 offenbart ein Verfahren zum Vermeiden von durch Axialverschiebungen zwischen einer Kupplungseingangeswelle und einer Kupplungsausgangswelle bedingten Referenzpositionsverschiebungen einer von einem Aktor betätigten Kupplung.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2008 030 473 A1 wird ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer Trennkupplung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs offenbart. Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 027 071 A1 offenbart ein Verfahren zur Reibwertermittlung einer Trennkupplung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs.
Zur Adaption von den Kupplungsparametern, wie Reibwert und Tastpunktposition, wird ein an sich bekannter modellbasierter Ansatz verwendet wie er in 1 dargestellt ist. Mit Hilfe eines Modells 100 wird eine geschätzte Motordrehzahl und eine geschätzte Raddrehzahl aus dem als bekannt angenommenen Motormoment 110 bestimmt. In der Regelungstechnik wird dieser Ansatz als Beobachter bezeichnet, wenn die Fehler 140, 150, die aus dem Vergleich der geschätzten Drehzahlen mit den gemessenen Drehzahlen 120, 130 ermittelt werden, so auf das Triebstrangmodell 100 zurückwirken, dass die Fehler 140, 150 aus ihrem anfänglichen Wert exponentiell nach Null abklingen. Das Abklingverhalten des Fehlers lässt sich durch eine Zeitkonstante darstellen und entspricht im weitesten Sinne einer Filterung des durch den Beobachter ermittelten Reibwertes. Dieser kann so nicht beliebig schnell dem realen Reibwert der Kupplung folgen. Es wird im Gegenteil versucht einen relativ stabilen Reibwert durch Kompensationen zu erhalten. In 1 ist das Triebstrangmodell des Beobachters mit der Rückführung der berechneten Rad-/Motordrehzahlfehler dargestellt.
Bei einer schnellen Veränderung des realen Reibwertes, die nicht stark durch eine Kompensation abgeschwächt werden kann, wird der Reibwert für ein bestimmtes Zeitintervall mehr oder weniger stark falsch bestimmt. Ist er Reibwert in der Software im Vergleich zum realen Reibwert der Kupplung deutlich zu hoch, dann wird das vom Motor aufgebrachte Moment in einer sich schnell erhöhenden Motordrehzahl auswirken, was wiederum zu einer sehr starken Erhöhung der Reibleistung führt. im umgekehrten Fall wird die Kupplung sofort Haften und eine Schwingungsdämpfung durch Schlupf an der Kupplung ist ausgeschlossen.
Im Falle von hohen Reibleistungseinträgen - wie z.B. über 25kW - wurde festgestellt, dass der Reibwert zunächst leicht ansteigt. Dieses Ansteigen wurde durch eine Reibleistungskompensation auf dem Reibwert berücksichtigt, danach bricht der reale Reibwert aber stark ein. Da der Zeitpunkt des Einbruchs stark variiert, kann dieser Effekt nicht mittels einer Kompensation abgemildert werden. Die stark erhöhte Motordrehzahl führt dabei zu einem weiteren hohen Energieeintrag, sodass sich der Reibwert der Kupplung auch nicht erholen kann. Dieser Effekt kann bei allen Doppelkupplungssystemen in unterschiedlich starken Ausprägungen festgestellt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung des zeitlichen Verlaufs des realen Kupplungsreibwerts sowie des realen Kupplungstastpunkt weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 3 gelöst.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ermittlung von Kupplungsreibwerten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell sowie einem Kupplungsmodell vorgesehen. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass ein kurzfristiger Reibwert und ein langfristiger Reibwert der Kupplung mittels Adaption ermittelt werden, wobei der kurzfristige Reibwert ab Überschreiten eines ersten Schwellenwerts einer Kenngröße mit einer erhöhten Adaptionsgeschwindigkeit ermittelt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwerts der Kenngröße die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zurückgenommen wird und der kurzfristige Reibwert auf den langfristigen Reibwert in einem Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt in einem Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden zurückgeführt wird.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe auch durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ermittlung von Kupplungstastpunkten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell sowie einem Kupplungsmodell vorgesehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein kurzfristiger Tastpunktwert und ein langfristiger Tastpunktwert der Kupplung mittels Adaption ermittelt werden, wobei der kurzfristige Tastpunktwert ab Überschreiten eines ersten Schwellenwerts einer Kenngröße mit einer erhöhten Adaptionsgeschwindigkeit ermittelt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwerts der Kenngröße die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zurückgenommen wird und der kurzfristige Tastpunktwert auf den langfristigen Tastpunktwert in einem Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt in einem Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden zurückgeführt wird.
In Folgenden werden weitere bevorzugte Ausführungsformen zu beiden oben genannten, die Aufgabe lösenden Verfahren ausgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückführung des kurzfristigen Reibwerts bzw. des kurzfristigen Tastpunktwerts rampenförmig oder exponentiell abklingend erfolgt und/oder dass die Rückführung der Adaption des kurzfristigen Reibwerts bzw. des kurzfristigen Tastpunktwerts überlagert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der kurzfristige Reibwert bzw. der kurzfristige Tastpunktwert bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts durch Erhöhen der Adaptionsgeschwindigkeit auf das 1,5-fache bis 10-fache des Wertes der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts, bevorzugt durch Erhöhen auf das 2,5-fache des Wertes der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der langfristige Reibwert bzw. der langfristige Tastpunktwert bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts durch Verringern der Adaptionsgeschwindigkeit auf das 0,01-fache bis 0,6-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts, bevorzugt durch Verringern auf das 0,4-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts ermittelt wird.In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Unterschreiten des zweiten Schwellenwerts oder alternativ sobald der kurzfristige Reibwert auf den langfristigen Reibwert bzw. der kurzfristige Tastpunktwert auf den langfristigen Tastpunktwert zurückgeführt ist, die Verringerung der Adaptionsgeschwindigkeit zurückgenommen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Schwellenwert größer als der zweite Schwellenwert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erster und zweite Schwellenwert der Kenngröße ein Schwellenwert der Reibleistung ist In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Schwellenwert 15 bis 35 KiloWatt bevorzugt 25 KiloWatt und der zweite Schwellenwert 4 bis 10 KiloWatt beträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erster und zweite Schwellenwert der Kenngröße ein Schwellenwert der Kupplungstemperatur oder der Drehzahl an der jeweiligen Eingangswelle der Kupplung oder der Drehzahl des Motors oder der Schlupfdrehzahl an der Kupplung oder der Kupplungsmomentenhysterese oder des Ölvolumenstroms bei einer Nasskupplung oder der Aktorgeschwindigkeit oder der Aktorposition ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erster und der zweite Schwellenwert gleich groß sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kupplungsmodell stets den kurzfristigen Reibwert bzw. den kurzfristigen Tastpunktwert der Kupplung verwendet.
Die erfindungsgemäßen Verfahren haben den Vorteil, die Ermittlung des zeitlichen Verlaufs des realen Kupplungsreibwerts sowie des realen Kupplungstastpunkt weiter zu verbessern, insbesondere in Situationen in denen Kompensationen nicht möglich sind
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figur sowie deren Beschreibung.
Es zeigen im Einzelnen:

2 schematisch Signalverläufe und schematische Darstellung des Verlaufs des Verfahrens bezüglich des Reibwerts

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, nicht wie gemäß dem Stand der Technik nur einen Reibwert je Kupplung in der Software sondern jetzt zwei Reibwerte je Kupplung vorzusehen. Ein Doppelkupplungssystem weist in diesem Sinne mindestens zwei Kupplungen auf. Die Adaptionsgeschwindigkeit eines der beiden Kupplungsreibwerte je Kupplung wird in allen Situationen bei denen Kompensationen nicht möglich sind, deutlich erhöht. Ein Reibwert stellt so in bestimmten Situationen eine kurzfristige sich schnell ändernde Größe dar, während der andere Reibwert eine langfristige sich langsam ändernde Größe darstellt.
2 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf bezüglich des Reibwerts. Ist die Reibleistung 210 größer als ein vorher definierter Reibleistungsschwellenwert 230, der beispielweise 25 KiloWatt beträgt, so wird die Adaptionsgeschwindigkeit des kurzfristigen Reibwertes 260 deutlich erhöht. Die Erhöhung erfolgt dabei beispielsweise auf das 2,5-fache des Wertes vor der Erhöhung. Dieser ist damit in der Lage schnell dem realen Reibwert zu folgen, während der langfristige Reibwert 250 bis zu dem Zeitpunkt des Überschreitens der Reibleistungsschwellenwerts 230 identisch mit dem kurzfristigen Reibwert ist und sich in der Situation mit hoher Reibleistung 240 jetzt extrem langsam ändert. Der langfristige Reibwert 250 wird quasi zum Beginn der Situation 240 eingefroren oder mit reduzierter Geschwindigkeit adaptiert und dient so als Referenz auf die der kurzfristige Reibwert 260 wieder zurückgeführt werden muss, wenn die Situation nicht mehr vorhanden ist. Die Reduzierung erfolgt dabei beispielsweise auf das 0,4-fache des Wertes vor der Reduzierung. Nachdem die Situation 240 nicht mehr erkannt wird, die Reibleistung also wieder unter eine Schwelle 230 abgesunken ist, sind die zwei Reibwerte 250, 260 unterschiedlich. Die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit wird mit dem Verlassen der Situation 240 mit hoher Reibleistung wieder zurückgenommen. Der kurzfristige Reibwert wird dann wieder zum langfristigen Reibwert rampenförmig zurückgeführt 270, dies erfolgt innerhalb eines Zeitraums von 5 bis 10 Sekunden. Die Reduzierung der Adaptionsgeschwindigkeit wird mit dem Verlassen der Situation 240 mit hoher Reibleistung wieder zurückgenommen oder alternativ spätestens sobald der kurzfristige Reibwert wieder auf den langfristigen Reibwert zurückgeführt ist. Das Kupplungsmodell verwendet in allen Situationen den kurzfristigen Reibwert.
Eine generelle Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit bei der Verwendung von nur einem Reibwert an Stelle von zwei Reibwerten - nämlich dem kurzfristigen und dem langfristigen Reibwert - scheidet aus, da dieser zwar schnell einem Effekt folgen kann, aber bei Verlust des Schlupfes dort eingefroren wird. Für die nächste Situation kann so der Reibwert sehr falsch liegen, da sich in der Situation in der kein Schlupf vorhanden ist und somit keine Möglichkeit zur Adaption besteht, sich der Reibwert der Kupplung - quasi unbemerkt - stark verändern kann.
Alternative Schwellen zur Situationserkennung bei der Reibleistung:

Alternativ zu einer Schwelle für den Leistungseintrag kann auch mit zwei unterschiedlichen Schwellen gearbeitet werden. Hierbei liegt die Schwelle zum Erkennen der Situation in der Regel höher - beispielsweise bei 25 KiloWatt - als die Schwelle zum Beendigen der Situation mit hoher Reibleistung, die beispielsweise bei 4 bis 10 KiloWatt liegt. Es kann auch der umgekehrte Fall von Vorteil sein.

Alternative Rückführungsstrategien des kurzfristigen auf den langfristigen Reibwert:

Alternativ zur rampenförmigen Rückführung, bei der eine feste Schrittweite auf den kurzfristigen Reibwert addiert bzw. subtrahiert wird bis die beiden Reibwerte wieder übereinstimmen, kann auch ein exponentielles Abklingverhalten verwendet werden. Die Rückführung kann auch einer Adaption des kurzfristigen Reibwertes überlagert werden.

Alternative Triggersignale:

Statt nur bei hoher Reibleistung den Mechanismus mit kurz und langfristigem Reibwert zu aktivieren, können auch vorher definierte Schwellen bei anderen Signalen dafür verwendet werden einen Situationstrigger auszulösen. Zu diesen möglichen Signalen zählen die Kupplungstemperatur, die Drehzahl an der betrachteten Eingangswelle, die Drehzahl des Motors, Schlupfdrehzahl an der Kupplung, Kupplungsmomentenhysterese, Ölvolumenströme bei Nasskupplungen, die Aktorgeschwindigkeit und die Aktorposition.

Alternative Adaptionssignale:

Statt nur den Kupplungsreibwert situationsbedingt zu schneller zu adaptieren, kann der Mechanismus für kurzfristige und langfristige Variablen auch auf andere Adaptivparameter wie z.B. den Kupplungstastpunkt angewendet werden.

Es wird gemäß der Erfindung also vorgeschlagen statt einem Reibwert je Kupplung einen kurzfristigen und einen langfristigen Reibwert je Kupplung zu verwenden. In Fällen von hohen Reibleistungseinflüssen wird die Adaptionsgeschwindigkeit des kurzfristigen Reibwertes stark erhöht, wobei der langfristige Reibwert als Referenz dient und zu Beginn der Situation gespeichert wird. Der kurzfristige schnellveränderliche Reibwert wird nach der Situation gezielt auf diesen langsam veränderlichen langfristigen Reibwert zurückgeführt.
Bezugszeichenliste

100: Triebstrangmodell des Beobachters
110: Motormoment
120: Motordrehzahl
130: Raddrehzahl
140: Motordrehzahlfehler
150: Raddrehzahlfehler
210: Reibleistung
220: Zeit
230: Reibleistungsschwelle
240: Situation mit hoher Reibleistung
250: langfristiger Reibwert
260: kurzfristiger Reibwert
270: Situation der Reibwertrückführung

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Kupplungsreibwerten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell (100) sowie einem Kupplungsmodell, wobei ein kurzfristiger Reibwert (260) und ein langfristiger Reibwert (250) der Kupplung mittels Adaption ermittelt werden, wobei der kurzfristige Reibwert ab Überschreiten eines ersten Schwellenwerts (230) einer Kenngröße mit einer erhöhten Adaptionsgeschwindigkeit ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der langfristige Reibwert (250) bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) durch Verringern der Adaptionsgeschwindigkeit auf das 0,01-fache bis 0,6-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230), bevorzugt durch Verringern auf das 0,4-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwerts (230) der Kenngröße die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zurückgenommen wird und der kurzfristige Reibwert (260) auf den langfristigen Reibwert (250) in einem Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt in einem Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden zurückgeführt (270) wird.
Verfahren zur Ermittlung von Kupplungstastpunkten einer automatisierten Kupplung, insbesondere in einem Doppelkupplungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einem Triebstrangmodell (100) sowie einem Kupplungsmodell, wobei ein kurzfristiger Tastpunktwert und ein langfristiger Tastpunktwert der Kupplung mittels Adaption ermittelt werden, wobei der kurzfristige Tastpunktwert ab Überschreiten eines ersten Schwellenwerts (230) einer Kenngröße mit einer erhöhten Adaptionsgeschwindigkeit ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der langfristige Tastpunktwert bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) durch Verringern der Adaptionsgeschwindigkeit auf das 0,01-fache bis 0,6-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230), bevorzugt durch Verringern auf das 0,4-fache des Werts der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines zweiten Schwellenwerts (230) der Kenngröße die Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zurückgenommen wird und der kurzfristige Tastpunktwert auf den langfristigen Tastpunktwert in einem Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt in einem Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung des kurzfristigen Reibwerts (260) bzw. des kurzfristigen Tastpunktwerts rampenförmig oder exponentiell abklingend erfolgt und/oder dass die Rückführung der Adaption des kurzfristigen Reibwerts (260) bzw. des kurzfristigen Tastpunktwerts überlagert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kurzfristige Reibwert (260) bzw. der kurzfristige Tastpunktwert bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) durch Erhöhen der Adaptionsgeschwindigkeit auf das 1,5-fache bis 10-fache des Wertes der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230), bevorzugt durch Erhöhen auf das 2,5-fache des Wertes der Adaptionsgeschwindigkeit vor Überschreiten des ersten Schwellenwerts (230) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erster und zweite Schwellenwert der Kenngröße ein Schwellenwert der Reibleistung ist, wobei der erste Schwellenwert 15 bis 35 KiloWatt bevorzugt 25 KiloWatt und der zweite Schwellenwert 4 bis 10 KiloWatt beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Schwellenwert der Kenngröße ein Schwellenwert der Kupplungstemperatur oder der Drehzahl an der jeweiligen Eingangswelle der Kupplung oder der Drehzahl des Motors oder der Schlupfdrehzahl an der Kupplung oder der Kupplungsmomentenhysterese oder des Ölvolumenstroms bei einer Nasskupplung oder der Aktorgeschwindigkeit oder der Aktorposition ist.