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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Parametern einer zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position betätigbaren Reibungskupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydrostatische Aktuatoreinrichtung mit wenigstens einem Positionssensor und wenigstens einem Drucksensor, wobei die Reibungskupplungseinrichtung in Öffnungs- und/oder in Schließrichtung betätigt wird und dabei Datenpunkte einer Positions-Druck-Kennlinie ermittelt werden.
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WO 2010 / 012 485 A1 offenbart ein Kupplungsausrücksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Systems.
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Aus der
DE 10 2011 014 571 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Steuern einer automatisierten Kupplung, die ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem mit einem hydrostatischen Aktor umfasst, dessen Druck erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des hydrostatischen Aktors zur Kupplungskennlinienadaption verwendet wird, um die Kupplungskennlinienadaption bei Kupplungen, insbesondere bei direkt betätigten Doppelkupplungen, zu verbessern.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2012 204 940 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Adaption von Parametern einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebesystems, welches einen hydrostatischen Kupplungsaktor mit einem Drucksensor aufweist, in einem Kraftfahrzeug bei dem folgende Schritte ausgeführt werden: Schließen und/oder Öffnen der Kupplung, Erfassen eines Druckverlaufs mittels des Drucksensors sowie der Position der Kupplung während dem Schließen und/oder Öffnen der Kupplung, Adaption der Parameter für die Kupplung aus dem Druckverlauf und Verwenden der adaptierten Parameter im anschließenden Betrieb der Kupplung, um ein Verfahren zur Adaption von Kupplungsparametern eines Doppelkupplungsgetriebes anzugeben, das kostengünstig in der Anwendung ist, und vorzugsweise ohne einen Getriebeprüfstand oder Rollenprüfstand auskommt.
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Zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
10 2011 088 430.0 verwiesen. Die Lehre dieser Patentanmeldung ist als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Patentanmeldung sind Merkmale des vorliegenden Dokuments.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Insbesondere sollen Parameter für eine Klemmkraftlinie und eine Vorspannkraftlinie in ausreichender Genauigkeit ermittelt werden. Insbesondere soll ein komfortabler Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht werden. Insbesondere eine Streuung von Steifigkeiten von Vorspannfedern berücksichtigt werden. Insbesondere soll ein Tastpunkt genauer ermittelt werden. Insbesondere soll eine Tastpunktermittlung auch bei verrauschten Messdaten ermöglicht werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt also mit einem Verfahren zur Ermittlung von Parametern einer zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position betätigbaren Reibungskupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydrostatische Aktuatoreinrichtung mit wenigstens einem Positionssensor und wenigstens einem Drucksensor, wobei die Reibungskupplungseinrichtung in Öffnungs- und in Schließrichtung betätigt wird und dabei Datenpunkte einer Positions-Druck-Kennlinie ermittelt werden, bei dem mithilfe wenigstens zweier Datenpunkte der Positions-Druck-Kennlinie, die öffnungsseitig eines Tastpunkts der Reibungskupplungseinrichtung liegen, eine Vorspannkraftkennlinie, die eine Weg-Blattfederkraft-Kennlinie ist, ermittelt wird.
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Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine Reibungskupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann eine einzige Reibungskupplung aufweisen. Eine Reibungskupplungseinrichtung mit einer einzigen Reibungskupplung kann eine Einfachkupplung sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann zwei Reibungskupplungen aufweisen. Eine Reibungskupplungseinrichtung mit zwei Reibungskupplungen kann eine Doppelkupplung sein.
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Die Reibungskupplungseinrichtung kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs dienen. Der Antriebsstrang kann eine Brennkraftmaschine aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann in dem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe anordenbar sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann ein Eingangsteil aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens ein Ausgangsteil aufweisen. Das Eingangsteil der Reibungskupplungseinrichtung kann mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbindbar sein. Das wenigstens eine Ausgangsteil der Reibungskupplungseinrichtung kann mit einer Eingangswelle des Getriebes antriebsverbindbar sein. Die Bezeichnungen „Eingangsteil“ und „Ausgangsteil“ sind auf eine von der Brennkraftmaschine ausgehende Leistungsflussrichtung bezogen.
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Eine Reibungskupplung kann eine Einscheibenkupplung sein. Eine Reibungskupplung kann eine Mehrscheibenkupplung sein. Eine Reibungskupplung kann eine Trockenkupplung sein. Eine Reibungskupplung kann eine Nasskupplung sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann automatisiert betätigbar sein.
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Eine Reibungskupplung kann ausgehend von einer vollständig geöffneten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und einem Ausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig geschlossenen Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und einem Ausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine zunehmende Leistungsübertragung ermöglichen, wobei eine Leistungsübertragung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil reibschlüssig erfolgt. Umgekehrt kann ausgehend von einer vollständig geschlossenen Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und einem Ausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig geöffneten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Eingangsteil und einem Ausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine abnehmende Leistungsübertragung ermöglicht sein.
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Die Aktuatoreinrichtung kann wenigstens einen Aktuator aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann einen Aktuator aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann zwei Aktuatoren aufweisen. Eine Aktuatoreinrichtung mit einem Aktuator kann zur Betätigung einer Einfachkupplung dienen. Eine Aktuatoreinrichtung mit zwei Aktuatoren kann zur Betätigung einer Doppelkupplung dienen.
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Ein Aktuator kann zur semihydraulischen Ansteuerung einer Reibungskupplung dienen. Ein Aktuator kann eine hydraulische Strecke aufweisen. Ein Aktuator kann einen Geberzylinder aufweisen. Ein Aktuator kann einen Nehmerzylinder aufweisen. Der Nehmerzylinder kann zur Beaufschlagung einer Reibungskupplung dienen. Die hydraulische Strecke kann zur Leistungsübertragung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder dienen. Ein Aktuator kann wenigstens einen elektromotorischen Antrieb aufweisen. Der Antrieb kann zur Beaufschlagung des Geberzylinders dienen. Ein Aktuator kann ein Getriebe aufweisen.
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Der wenigstens eine Drucksensor kann dazu dienen, einen Druck in einer hydraulischen Strecke zu messen. Der wenigstens eine Positionssensor kann dazu dienen, eine Stellposition eines Aktuators zu messen. Der wenigstens eine Positionssensor kann eine Drehwinkelerkennung ermöglichen. Der wenigstens eine Positionssensor kann ein Winkelsensor sein. Der wenigstens eine Positionssensor kann eine Wegmessung ermöglichen. Der wenigstens eine Positionssensor kann ein Wegsensor sein. Der wenigstens eine Positionssensor kann ein Absolutwegsensor sein.
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Der Tastpunkt kann eine Aktuatorstellposition beschreiben, bei der eine Reibungskupplung bei einer von einer geöffneten Betätigungsposition ausgehenden Betätigung in Richtung einer geschlossenen Betätigungsposition beginnt, ein Moment zu übertragen. Der Tastpunkt kann eine Aktuatorstellposition beschreiben, bei der eine Reibungskupplung ein vorbestimmtes Moment überträgt. Das vorbestimmte Moment kann beispielsweise ca. 2-3 Nm betragen.
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Die Reibungskupplungseinrichtung kann eine Kontrolleinrichtung aufweisen. Die Kontrolleinrichtung kann zum Kontrollieren der Reibungskupplungseinrichtung dienen. Die Kontrolleinrichtung kann zum Kontrollieren einer Reibungskupplung dienen. Die Kontrolleinrichtung kann zum Kontrollieren der Aktuatoreinrichtung dienen. Die Kontrolleinrichtung kann zum Kontrollieren eines Aktuators dienen. Die Kontrolleinrichtung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Die Kontrolleinrichtung kann ein elektrisches Steuergerät aufweisen. Die Kontrolleinrichtung kann eine Speichereinrichtung aufweisen. Die Speichereinrichtung kann einen nichtflüchtigen, elektronischen Speicher aufweisen, dessen gespeicherte Informationen elektrisch gelöscht oder überschrieben werden können. Die Speichereinrichtung kann einen EEPROM aufweisen. Eine dem Tastpunkt zugeordnete Aktuatorstellposition kann in der Speichereinrichtung speicherbar sein. Die Kontrolleinrichtung kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Vorliegend kann die Bezeichnung „Tastpunkt“ sowohl den Tastpunkt als solchen als auch eine dem Tastpunkt zugeordnete Reibungskupplungs- oder Aktuatorstellposition bezeichnen.
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Die Positions-Druck-Kennlinie kann einen Druckverlauf in einer hydraulischen Strecke abhängig von einer Aktuatorstellposition darstellen. Die Positions-Druck-Kennlinie kann in einem Diagramm darstellbar sein, in dem auf einer x-Achse die Aktuatorstellposition und auf einer y-Achse der Druck aufgetragen sind. Ein Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie kann eine Information über einen Aktuatorstellpositionswert und einen korrespondierenden Druckwert umfassen. Die Positions-Druck-Kennlinie kann mithilfe von Mittelwerten gebildet sein. Die Mittelwerte können basierend auf gemessenen Werten gebildet sein. Die Vorspannkraftkennlinie kann eine Weg-Blattfederkraft-Kennlinie sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Ermittlung von Parametern für eine Klemmkraftlinie und eine Vorspannkraftlinie mit einer erhöhten Genauigkeit. Damit wird ein Betrieb des Kraftfahrzeugs mit einem erhöhten Komfort ermöglicht. Eine Streuung von Steifigkeiten von Vorspannfedern wird berücksichtigt. Eine Ermittlung eines Tastpunkts erfolgt mit einer erhöhten Genauigkeit. Eine Tastpunktermittlung ist auch bei verrauschten Messdaten ermöglicht. Es wird eine robuste Ermittlung von Kupplungsparametern bei einer Inbetriebnahme von direkt betätigten Doppelkupplungssystemen mit hydraulischem Aktuator ermöglicht.
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Erfindungsgemäß werden basierend auf der Positions-Druck-Kennlinie Datenpunkte einer Druckdifferenz-Kennlinie, die nach Skalierung einer Kraftdifferenz-Kennlinie entspricht, ermittelt und ausgehend von hohen Druck-/Kraftdifferenzen wird ein Datenpunkt der Druck-/Kraftdifferenz-Kennlinie ermittelt werden, mit dem die Druck-/Kraftdifferenz-Kennlinie unterhalb eines vorbestimmten Druck-/Kraftwerts sinkt. Der vorbestimmte Druckwert kann beispielsweise ca. 0,3 bar bis ca. 0,7 bar, insbesondere ca. 0,5 bar, betragen. Damit kann der öffnungsseitige dem Tastpunkt benachbarte Datenpunkt der Druck-/Kraftdifferenz-Kennlinie ermittelt werden.
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Alternativ kann die Tastpunktregion bestimmt werden, indem die Daten der Positions-Druck-Kennlinie mit aufsteigendem Index durchlaufen werden. Dabei kann mit einem niedrigen Index, beispielsweise mit dem Index 3, gestartet werden. Die Datenpunkte vor diesem Index können für die Schätzung einer Geraden mittels linearer Regression verwendet werden und die Datenpunkte ab diesem Index für eine zweite lineare Regression. Anschließend kann dann die Abweichung der Datenpunkte zu beiden Geraden ermittelt, quadriert oder der Absolutwert aufsummiert werden, um damit einen Gütewert bestimmen. Der Index kann dann auf den nächsten Wert verschoben und wiederum über die Bestimmung der zwei Geraden ein neuer Gütewert bestimmt werden. Dies kann durchgeführt werden, bis der Index den Wert N-1 erreicht, wobei N die Anzahl der Druck-Positons-Tupel ist. Der Index der den kleinsten Gütewert beinhaltet kann genutzt werden, um die Tastpunktregion festzulegen.
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Eine Tastpunktregion kann plausibilisiert werden. Fällt ein Druck-/Kraftgradient unter den vorbestimmten Druck-/Kraftwert, kann dennoch geprüft werden, ob beim nächst kleineren oder einem der nächsten kleineren Indexe der Wert des Gradienten wieder über den vorbestimmten Druck-/Kraftwert steigt. Ist dies der Fall, kann eine Suche solange fortgesetzt werden, bis der Druck-/Kraftgradient wieder unter den vorbestimmten Druck-/Kraftwert fällt und dort auch bleibt.
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Die Druckdifferenz-Kennlinie kann einen Druckdifferenzverlauf in einer hydraulischen Strecke abhängig von einer Aktuatorstellposition darstellen. Die Druckdifferenz-Kennlinie kann in einem Diagramm darstellbar sein, in dem auf einer x-Achse die Aktuatorstellposition und auf einer y-Achse die Druckdifferenz aufgetragen sind. Ein Datenpunkt der Druckdifferenz-Kennlinie kann eine Information über einen Aktuatorstellpositionswert und einen korrespondierenden Druckdifferenzwert umfassen. Die Kraftdifferenz-Kennlinie kann einen Kraftdifferenzverlauf in einer hydraulischen Strecke abhängig von einer Aktuatorstellposition darstellen. Die Kraftdifferenz-Kennlinie kann in einem Diagramm darstellbar sein, in dem auf einer x-Achse die Aktuatorstellposition und auf einer y-Achse die Kraftdifferenz aufgetragen sind. Ein Datenpunkt der Kraftdifferenz-Kennlinie kann eine Information über einen Aktuatorstellpositionswert und einen korrespondierenden Kraftdifferenzwert umfassen.
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Erfindungsgemäß werden ein mit dem Datenpunkt der Druck-/Kraftdifferenz-Kennlinie korrespondierender erster Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie und ein zweiter Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie, der öffnungsseitig des ersten Datenpunkts liegt, ausgewählt werden.
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Erfindungsgemäß wird die Vorspannkraftkennlinie als Geradengleichung mithilfe des ersten Datenpunkts und des zweiten Datenpunkts der Positions-Druck-Kennlinie ermittelt werden. Die Geradengleichung kann alternativ durch lineare Regression über die Datenpunkte ermittelt werden.
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Die Geradengleichung kann mithilfe gegebenenfalls zwischen dem ersten Datenpunkt und dem zweiten Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie liegender Datenpunkte geprüft werden. Es kann geprüft werden, wie genau mit der Geraden die Datenpunkte dargestellt werden können. Zur Prüfung können Abstände zwischen Datenpunkten und der bestimmten Geraden berechnet und der Absolutwert der Abstände summiert werden. Alternativ können die Abstände quadriert werden.
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Erfindungsgemäß liegen zwischen dem ersten Datenpunkt und dem zweiten Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie maximal zwei bis vier, insbesondere drei, Datenpunkte.
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Eine Klemmkraftkennlinie kann durch Subtraktion der Vorspannkraftkennlinie von einer Weg-Einrückkraft-Kennlinie ermittelt werden. Die Klemmkraftkennlinie kann eine auf einen Aktuator wirkende Gegenkraft beschreiben. Die Klemmkraftkennlinie kann Vorspannkraft beinhalten. Die Klemmkraftkennlinie kann in einem Diagramm darstellbar sein, in dem auf einer x-Achse die Aktuatorstellposition und auf einer y-Achse die Klemmkraft aufgetragen sind. Ein Datenpunkt der Klemmkraftkennlinie kann eine Information über einen Aktuatorstellpositionswert und einen korrespondierenden Klemmkraftwert umfassen.
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Ein Tastpunkt kann durch Interpolation der Klemmkraftkennlinie für eine vorgegebene Tastpunktkraft ermittelt werden. Bei der Ermittlung des Tastpunkts kann die Klemmkraftkennlinie ausgehend von dem ersten Datenpunkt der Positions-Druck-Kennlinie in Richtung der geöffneten Position betrachtet werden. Der ermittelte Tastpunkt kann durch Adaption einer veränderten Weg-Einrückkraft-Kennlinie nachgeführt werden. Eine Tastpunktadaption kann dazu dienen, einen berechneten Tastpunkt an einen realen Tastpunkt anzupassen. Die Ermittlung des Tastpunkts kann im Rahmen einer Tastpunktadaption erfolgen. Eine Tastpunktadaption kann zu einer Tastpunktverschiebung führen. Eine Tastpunktverschiebung kann einer Parallelverschiebung einer Kupplungskennlinie, in der ein übertragbares Moment über einem Weg aufgetragen ist, entsprechen.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Ermittlung von Kupplungsparametern für eine hydrostatisch direktbetätigte Kupplung bei einer Inbetriebnahme. Es kann eine kleine Anzahl von Datenpunkten in einem Bereich vor einem Tastpunkt zur Bestimmung einer Vorspannkraftkennlinie benutzt werden. Dieser Bereich erlaubt auch bei gealterten Systemen oder Systemen mit nichtlinearer Vorspannkraftkennlinie vernünftige Ergebnisse bei der Bestimmung des Tastpunktes.
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Zunächst kann ein Kraftgradient zwischen Stützstellen einer Mittelwertkennlinie einer Druck-Positions-Kennlinie ermittelt werden. Eine Druckdifferenz kann nach Skalierung gleichbedeutend mit einer Kraftdifferenz sein.
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Bei hohen Kraft-/Druckdifferenzen startend kann geprüft werden, bei welchem Datenpunkt der Kennlinie die Kraft-/Druckdifferenz unter eine Schwelle sinkt, z. B. unter 0,5 bar. Man kann sich den zugehörigen Index des Datenpunkts in der Kraft-/Druckdifferenzenkennlinie, z. B. den Datenpunkt mit dem Index 7 im Gradienten, merken. Je nach Wahl der Schwelle kann man sich nun in der Mittelwertkennlinie schon vor der Tastpunktposition befinden, dort würde man aus rein optischen Betrachtungen einen Druckanstieg und damit einen Kraftanstieg zwischen den Datenpunkten mit dem Index 8 und 9 erwarten. Man kann gegebenenfalls den Indexwert auch noch um einen kleinen ganzzahligen Wert verkleinern.
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Ausgehend von diesem Datenpunkt in der Mittelwertkennlinie, z. B. mit dem Datenpunkt mit dem Index 7, kann die Vorspannkraftkennlinie als Geradengleichung mit einem im Index nächst kleineren Datenpunkt bestimmt werden, also z. B. mit einem Datenpunkt mit dem Index kleiner gleich 6. Liegen Datenpunkte zwischen den zur Bestimmung der Geradengleichung genutzten Datenpunkte, dann kann der Abstand zwischen diesen Datenpunkten und der bestimmten Gerade berechnet und der Absolutwert der Abstände summiert werden und dadurch bestimmt werden, wie genau mit der Geraden die Datenpunkte dargestellt werden können. Alternativ kann man die Abstände auch quadrieren.
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Die Steigung der Mittelwertgerade kann am Anfang steiler sein als im mittleren Bereich. Es sollten deshalb für die Bestimmung der Geradengleichung nicht die ersten Punkte benutzt werden. Dies ist vor allem dann Wichtig, wenn bei einem gealterten System der Tastpunkt bei sehr hohen Positionswerten liegt. Speziell dann sollten maximal 3 Datenpunkte zwischen den Datenpunkten liegen die zur Bestimmung der Geradenparameter genutzt werden.
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Im Allgemeinen kann man davon ausgehen, dass die Vorspannkraftkennlinie nichtlinear ist. Dann kann mit der vorgeschlagenen Methode von hohen Momentwerten kommend auch bei gealterten Systemen mit hohem Tastpunkt sicher der Tastpunkt ermittelt werden.
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Die Vorspannkraftkennlinie kann im nächsten Schritt von den Messdaten, welche einer Systemkennlinie entsprechen, subtrahiert werden und man kann als Ergebnis Messdaten erhalten, welche die Klemmkraftkennlinie darstellen. In dieser Klemmkraftkennlinie können durch Interpolation mit einem festen Kraftwert F-Tp die Tastpunktposition ermittelt werden. Wichtig kann es hierbei sein, die Klemmkraftkennlinie erst ab dem Datenpunkt zu betrachten, der bei der Gradientenbetrachtung zum ersten mal unter der Schwelle lag, hier z. B. der Index 7, da durch Messrauschen die um die Vorspannkraftkennlinie reduzierten Messdaten für eine Interpolation nicht eindeutig sein können und ein so ermittelter Tastpunkt wiederrum viel zu niedrig sein könnte.
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Ist der Tastpunkt einmal genau ermittelt worden dann kann über die Adaption (
DE 10 2011 014 572 A1 ) sicher gestellt werden, dass dieser in einer veränderten Kennlinie nachgeführt wird. Durch Erwärmung des Fluids kann sich der Tastpunkt sehr schnell verändern, durch ein Schnüffeln kann dieser sich schnell verändernde Tastpunkt auf einen langfristigen Tastpunkt zurückgesetzt werden, der sich sehr langsam ändert. Bei der Inbetriebnahme kann der langfristige gleich dem kurzfristigen Tastpunkt gesetzt werden, wodurch Fehler im langfristigen Tastpunkt nach jedem Schnüffeln zu einem schlechten Fahrkomfort führen, da sich ein ungenauer langfristiger Tastpunkt nur sehr langsam verbessern kann. Für die Adaption eines in Betrieb genommenen Systems kann die Abbildung einer genauen Vorspannkraftkennlinie zweitrangig sein, nicht aber für die Inbetriebnahme selbst, besonders nahe dem Tastpunkt.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 einen Aufbau eines hydrostatischen Kupplungssystems,
- 2 ein Diagramm mit einer Positions-Druck-Kennlinie,
- 3 ein Diagramm mit einer Positions-Druckdifferenz-Kennlinie,
- 4 eine lineare Vorspannkraftkennlinie, eine Klemmkraftkennlinie und eine Systemkennlinie und
- 5 eine nichtlineare Vorspannkraftkennlinie, eine Klemmkraftkennlinie und eine Systemkennlinie.
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1 zeigt einen Aufbau eines hydrostatischen Kupplungssystems 100 am Beispiel eines dem Stand der Technik bekannten, schematisch dargestellten hydraulischen, hydrostatischen Kupplungsaktors (HCA). Diese schematische Darstellung zeigt nur den Aufbau zur Betätigung einer der zwei Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, die Betätigung der zweiten Kupplung erfolgt analog. Das hydraulische Kupplungssystem 100 umfasst auf der Geberseite 102 ein Steuergerät 104, das einen Aktuator 106 ansteuert. Der Aktuator 106 ist über ein Getriebe 107 mit dem Kolben 108 eines Zylinders 110 kinematisch verbunden. Bei einer Lageveränderung des Aktuators 106 und damit des Kolbens 108 im Zylinder 110 entlang des Aktuatorweges nach rechts wird das Volumen des Zylinders 110 verändert, wodurch ein Druck P in dem Zylinder 110 aufgebaut wird, der über ein Druckmittel 112 über eine Hydraulikleitung 114 zur Nehmerseite 116 des hydraulischen Kupplungssystems 100 übertragen wird. Die Hydraulikleitung 114 ist bezüglich ihrer Länge und Form der Bauraumsituation des Fahrzeugs angepasst. Auf der Nehmerseite 116 verursacht der Druck P des Druckmittels 112 in einem Zylinder 118 eine Wegänderung, die auf eine Kupplung 120 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck P in dem Zylinder 110 auf der Geberseite 102 des hydraulischen Kupplungssystems 100 kann mittels eines ersten Sensors 122 ermittelt werden. Bei dem ersten Sensor 122 handelt es sich bevorzugt um einen Drucksensor. Die von dem Aktuator 106 zurückgelegte Wegstrecke entlang des Aktuatorwegs wird mittels eines zweiten Sensors 124 ermittelt. Beim einmaligen Schließen/Öffnen der Kupplung 120 werden in geeigneter Weise Messdaten aufgenommen, anhand derer die Adaptivparameter des hydrostatischen Kupplungssystems 100 durch geeignete Verfahren bestimmt werden können. Dies wird im Folgenden ausgeführt.
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2 zeigt ein Diagramm 200 mit einer Positions-Druck-Kennlinie 202. In dem Diagramm 200 sind auf einer x-Achse Aktuatorstellpositionswerte aufgetragen. Die Aktuatorstellpositionswerte werden mithilfe eines Sensors, wie Sensor 124 gemäß 1, ermittelt. In dem Diagramm 200 sind auf einer y-Achse Druckwerte aufgetragen. Die Druckwerte werden mithilfe eines Sensors, wie Sensor 122 gemäß 1, ermittelt. Zur Ermittlung der Positions-Druck-Kennlinie 202 wird eine Kupplung, wie Kupplung 120 gemäß 1, mittels Positionsvorgabe bis zu einer maximalen Position oder Erreichen eines maximalen Drucks P im System rampenförmig geschlossen, im Maximum wird die Position kurz gehalten und danach wieder rampenförmig geöffnet. Während der Rampe wird das Drucksignal ausgewertet. Bei Erreichen vordefinierter Druck- oder Positionsschwellen werden Druck-Positions-Tupel für das Schließen und das Öffnen angelegt. In 2 sind Punkte, die den Druck-Positions-Tupeln zugeordnet sind, als Kreise markiert. Ein Mittelwert der Druckwerte der Druck-Positions-Tupel zwischen schließendem und öffnendem Druckast ist als Kreuz in der 2 eingetragen. Die mit den Mittelwerten gebildete Kennlinie ist als Positions-Druck-Kennlinie 202 bezeichnet.
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3 zeigt ein Diagramm 300 mit einer Positions-Druckdifferenz-Kennlinie 302. In dem Diagramm 300 sind auf einer x-Achse Aktuatorstellpositionswerte aufgetragen. In dem Diagramm 300 sind auf einer y-Achse Druckdifferenzwerte aufgetragen. Zur Ermittlung der Positions-Druckdifferenz-Kennlinie 302 werden zunächst jeweils Kraftgradienten zwischen den Stützstellen der Positions-Druck-Kennlinie 202 gemäß 2 ermittelt. Eine Druckdifferenz ist nach Skalierung gleichbedeutend mit einer Kraftdifferenz.
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Bei hohen Kraft-/Druckdifferenzen startend wird geprüft, bei welchem Datenpunkt der Kennlinie 302 die Kraft-/Druckdifferenz unter eine Schwelle sinkt, z. B. unter 0.5 bar. Man merkt sich den zugehörigen Index des Datenpunkts in der Kennlinie 302, z. B. den Index des Datenpunkts 304 im Gradienten. Je nach Wahl der Schwelle befindet man sich nun in der Positions-Druck-Kennlinie 202 gemäß 2 schon vor einer Tastpunktposition, dort würde man aus rein optischen Betrachtungen einen Druckanstieg und damit einen Kraftanstieg zwischen den Datenpunkten 206, 208 erwarten. Man kann gegebenenfalls den Indexwert auch noch um einen kleinen ganzzahligen Wert verkleinern.
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Ausgehend von diesem Datenpunkt in der Positions-Druck-Kennlinie 202 gemäß 2, z. B. mit dem Datenpunkt 204, wird die Vorspannkraftkennlinie als Geradengleichung mit einem im Index nächst kleineren Datenpunkt bestimmt, also vorliegend mit einem Datenpunkt mit dem Index kleiner gleich 6. Liegen Datenpunkte zwischen den zur Bestimmung der Geradengleichung genutzten Datenpunkte, dann kann der Abstand zwischen diesen Datenpunkten und der bestimmten Gerade berechnet und der Absolutwert der Abstände summiert werden und dadurch bestimmt werden, wie genau mit der Geraden die Datenpunkte dargestellt werden können. Alternativ kann man die Abstände auch quadrieren.
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In 2 kann man erkennen, dass die Steigung der Positions-Druck-Kennlinie 202 am Anfang steiler ist als im mittleren Bereich. Es sollten deshalb für die Bestimmung der Geradengleichung nicht die ersten Datenpunkte benutzt werden. Dies ist vor allem dann Wichtig, wenn bei einem gealterten System der Tastpunkt bei sehr hohen Positionswerten liegt. Speziell dann sollten maximal 3 Datenpunkte zwischen den Datenpunkten liegen die zur Bestimmung der Geradenparameter genutzt werden.
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4 zeigt eine lineare Vorspannkraftkennlinie 400, eine Klemmkraftkennlinie 402 und eine Systemkennlinie 404. Die Systemkennlinie 404 kann auch als Weg-Einrückkraft-Kennlinie bezeichnet werden. Die Systemkennlinie 404 ergibt sich durch Überlagerung der Vorspannkraftkennlinie 400 und der Klemmkraftkennlinie 402.
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5 zeigt eine nichtlineare Vorspannkraftkennlinie 500, eine Klemmkraftkennlinie 502, eine Systemkennlinie 504 und eine veränderte Systemkennlinie 506. Die Systemkennlinie 504 kann auch als Weg-Einrückkraft-Kennlinie bezeichnet werden. Die Systemkennlinie 504 ergibt sich durch Überlagerung der Vorspannkraftkennlinie 500 und der Klemmkraftkennlinie 502.
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Im Allgemeinen muss man, wie in 5 dargestellt, davon ausgehen, dass die Vorspannkraftkennlinie 500 nichtlinear ist. Dann kann mit der vorgeschlagenen Methode von hohen Momentenwerten kommend auch bei gealterten Systemen mit hohem Tastpunkt sicher der Tastpunkt ermittelt werden.
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Die Vorspannkraftkennlinie 400, 500 wird im nächsten Schritt von den Messdaten, welche im Modell der Systemkennlinie 404, 504 entsprechen, subtrahiert und man erhält als Ergebnis Messdaten, welche die Klemmkraftkennlinie 402, 502 darstellen. In dieser Klemmkraftkennlinie 402, 502 wird durch Interpolation mit einem festen Kraftwert F-Tp die Tastpunktposition ermittelt. Wichtig ist hierbei, die Klemmkraftkennlinie 402, 502 erst ab dem Datenpunkt zu betrachten, der bei der Gradientenbetrachtung zum ersten mal unter der Schwelle lag, hier z. B. der Datenpunkt 304 gemäß 3, da durch Messrauschen die um die Vorspannkraftkennlinie 400, 500 reduzierten Messdaten für eine Interpolation nicht eindeutig sein können und ein so ermittelter Tastpunkt wiederrum viel zu niedrig sein könnte.
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Ist der Tastpunkt einmal genau ermittelt worden dann wird über eine Adaption sichergestellt, dass dieser in einer veränderten Kennlinie 506 nachgeführt wird. Durch Erwärmung des Fluids kann sich der Tastpunkt sehr schnell verändern, durch ein Schnüffeln wird dieser sich schnell verändernde Tastpunkt auf einen langfristigen Tastpunkt zurückgesetzt, der sich sehr langsam ändert. Bei der Inbetriebnahme wird der langfristige gleich dem kurzfristigen Tastpunkt gesetzt, wodurch Fehler im langfristigen Tastpunkt nach jedem Schnüffeln zu einem schlechten Fahrkomfort führen, da sich ein ungenauer langfristiger Tastpunkt nur sehr langsam verbessern kann. Für die Adaption eines in Betrieb genommenen Systems ist die Abbildung einer genauen Vorspannkraftkennlinie 400, 500 zweitrangig, nicht aber für die Inbetriebnahme selbst, besonders nahe des Tastpunktes.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kupplungssystem
- 102
- Geberseite
- 104
- Steuergerät
- 106
- Aktuator
- 107
- Getriebe
- 108
- Kolben
- 110
- Zylinder
- 112
- Druckmittel
- 114
- Hydraulikleitung
- 116
- Nehmerseite
- 118
- Zylinder
- 120
- Kupplung
- 122
- Sensor
- 124
- Sensor
- 200
- Diagramm
- 202
- Positions-Druck-Kennlinie
- 204
- Datenpunkt
- 206
- Datenpunkt
- 208
- Datenpunkt
- 210
- Datenpunkt
- 300
- Diagramm
- 302
- Positions-Druckdifferenz-Kennlinie
- 304
- Datenpunkt
- 306
- Druckwert
- 400
- Vorspannkraftkennlinie
- 402
- Klemmkraftkennlinie
- 404
- Systemkennlinie
- 500
- Vorspannkraftkennlinie
- 502
- Klemmkraftkennlinie
- 504
- Systemkennlinie
- 506
- Systemkennlinie
