WO2012122959A1 - Verfahren zur steuerung einer reibungskupplung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a friction clutch in a
  • Clutch actuators provided which controls the over the friction clutch to be transmitted clutch torque depending on operating parameters, for example, depending on the transmitted clutch torque an actuating or Aktorweg or this effecting setpoint from a clutch model is specified.
  • the coupling model the real behavior of the friction clutch is shown, with a nominal characteristic establishes a relationship between the setpoint and the clutch torque to be transmitted. This characteristic is continuously adapted depending on operating parameters of the friction clutch. For example, by adapting a sensing point at which the friction clutch begins to transmit torque, the clutch characteristic is displaced along the setpoint.
  • the friction behavior of the friction clutch is modeled, for example, depending on wear, hysteresis and temperature.
  • the shape of the nominal characteristic curve can be adapted to current or life-changing properties of the friction clutch.
  • the conversion of a desired value obtained from the clutch model is carried out, for example, first as a precontrol value, which is adjusted in an unregulated manner in the clutch actuator and then regulated precisely by means of a position control.
  • the setpoint can then be a slip rate
  • Friction clutch and specified comfort requirements only limited helpful.
  • the torque transmission behavior of a so-called "green" friction clutch with friction linings in the new state changes greatly, which can be attributed, for example, to unevenness of the friction linings, friction surfaces of the friction linings and the complementary friction surfaces of the pressure plate and counterpressure plate, set effects of the pad spring suspension and the like.
  • the high variability of the momentum transfer behavior therefore results in a loss of comfort at least at times when using the nominal characteristic curve and its adaptation routines.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for controlling a friction clutch or two provided in a dual-clutch transmission friction clutches, which improves the ride comfort of a drive train over its entire life.
  • the object is achieved by a method for controlling a friction clutch in a drive train of a motor vehicle by means of a clutch model based on a clutch model in which a nominal characteristic of the clutch torque transmitted via the friction clutch is continuously adapted to current operating parameters, wherein the friction clutch during a break-in phase and is operated in a run-in phase of the friction clutch with different sets of operating parameters.
  • a method for controlling a friction clutch in a drive train of a motor vehicle by means of a clutch model based on a clutch model in which a nominal characteristic of the clutch torque transmitted via the friction clutch is continuously adapted to current operating parameters, wherein the friction clutch during a break-in phase and is operated in a run-in phase of the friction clutch with different sets of operating parameters.
  • the type of parameterization and the implementation of the setpoints may be different in the different sentences with the proviso of achieving a higher ride comfort.
  • the nominal characteristic is maintained with a set of operating parameters adapted to the general driving operation when the friction clutch is retracted, and the set of operating parameters in the retracted state of the friction clutch is adapted to this operating state.
  • the change in the temperature dependence of the coefficient of friction has proved to be particularly advantageous, since the coefficient of friction in a friction clutch differs significantly from the temperature behavior of a retracted friction clutch.
  • the temperature behavior of the coefficient of friction can be specified in the characteristic curve on the basis of empirically determined data, as shapes or in a similar manner.
  • changed and adaptable operating parameters in the set for the retraction for example, as an adaptation of a general change in temperature, temperature gradients, a friction, speed, slip speed and the like can be applied.
  • the run-in process is continuous, it is advantageous to continuously convert the rate of the run-in state to the rate of run-in state of the friction clutch with increasing operation of the friction clutch.
  • a measure of the transition of the inlet state in the run-in state may be provided depending on a registered in the friction clutch energy.
  • a registered in the friction clutch energy such as friction energy of 10 MJ as a threshold for the transition of the inlet state in the run-in state.
  • the development of the operating parameters can be controlled, for example, by appropriate weighting of the adaptation results depending on the energy input, so that at the threshold at the transition of the two sets into one another the adapted state of the operating parameters during the break-in phase essentially the parameterization of the operating parameters in the unchanged state of the run Friction clutch corresponds, so that a quasi-steady and flowing transition of the two states can take place in each other.
  • the threshold of the transition can be set by other parameters specifiable.
  • the threshold may be dependent on the driver's drivability over time, the outside temperature integrated over the period of the stall condition, the number of clutch operations, the number and intensity of the skips, and / or the like.
  • an operating parameter of the friction clutch may be, for example, the coefficient of friction, a touch point, a shape of the characteristic and / or a clutch hysteresis of the friction clutch.
  • the coefficient of friction and the touch point the position of the characteristic in the field spanned by the clutch torque and the setpoint field again.
  • the shape of the characteristic curve reflects, for example, the non-linear behavior of the coefficient of friction, which, in the case of a friction clutch, can also differ from the retracted state.
  • the hysteresis indicates the direction-dependent behavior of the clutch torque when opening and closing the friction clutch.
  • the repetition rate of the corresponding adaptation steps can be increased in the retracted state of the friction clutch.
  • Adaptation in the two sets can be performed at different speeds.
  • an additional increase in the adaptation speed can be expedient. This can be achieved, for example, directly by increasing the feedback gain into the adaptive parameters.
  • minimum error bands for example, an error or a deficiency of an operating parameter determined by adaptation can be adapted only partially, so that a possibly correct adaptation value of a previous adaptation is given a slower total over several adaptation steps and strongly fluctuating adaptation values are averaged.
  • the corresponding moment errors at the friction clutch are indeed larger, but smaller in the dynamic case due to their average function.
  • at least one adapted during the start-up phase at least one adapted
  • Operating parameters are pre-controlled before a scheme.
  • hard circuits / hard engagement are considered more critical than easy driving of the engine, the slight increase of the friction coefficient of the inactive friction clutch may be advantageous. Due to the additionally occurring slip or an extended slip phase, the adaptation frequency can be increased.
  • At least one operating parameter is adapted asymmetrically in favor of a higher driving comfort.
  • a light Wegtouren the internal combustion engine is preferable to a hard engagement and in this regard to provide an acting in this direction asymmetric adaptation of at least one operating parameter.
  • This can be achieved, for example, by applying different feedback gains in the adaptation of operating parameters depending on their sign.
  • different error thresholds for positive or negative torque errors in which an adaptation is performed at all.
  • an adaptation of the coefficient of friction can take place if the torque error is greater than 10 Nm or less than -20 Nm.
  • the frequency of adaptation can be automatically increased to the increase of the driving share with slipping friction clutch.
  • the higher slip percentage itself increases driving comfort, and on the other hand, the more frequent adaptation processes of the friction clutch increase its torque accuracy of the clutch torque, which in turn leads to an increase in ride comfort.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird. Um einer durch das Einlaufverhalten insbesondere der Reibbeläge der Reibungskupplung verursachten Komforteinbuße des Kraftfahrzeugs zu begegnen, wird die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird.
Verfahren zur Steuerung von Reibungskupplungen sind aus zahlreichen Serienanwendungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt. Insbesondere in Antriebssträngen mit einem Doppelkupplungsgetriebe, bei dem jeweils eine Reibungskupplung zwischen der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer Getriebeeingangswelle eines Teilantriebsstrangs angeordnet ist und eine Schaltung zwischen zwei auf den beiden Teilantriebssträngen angeordneten Gängen mittels einer unterbrechungsfreien Überschneidungsschaltungen durch ü- berschneidendes öffnen einer und Schließen der anderen Reibungskupplung erfolgt, ist eine besonders exakte Steuerung der Reibungskupplungen vonnöten, um einen komfortablen Betrieb des Antriebsstrangs zu ermöglichen.
Zur Steuerung der Reibungskupplung(en) werden hierzu ein beziehungsweise zwei
Kupplungsaktoren vorgesehen, die das über die Reibungskupplung zu übertragende Kupplungsmoment abhängig von Betriebsparametern steuert, indem beispielsweise abhängig vom zu übertragenden Kupplungsmoment ein Betätigungs- oder Aktorweg beziehungsweise ein diese bewirkender Sollwert aus einem Kupplungsmodell vorgegeben wird. In dem Kupplungsmodell wird das Realverhalten der Reibungskupplung abgebildet, wobei eine nominelle Kennlinie einen Zusammenhang zwischen dem Sollwert und dem zu übertragenden Kupplungsmoment herstellt. Diese Kennlinie wird abhängig von Betriebsparametern der Reibungskupplung laufend adaptiert. Beispielsweise wird durch Adaption eines Tastpunkts, bei dem die Reibungskupplung beginnt, Moment zu übertragen, die Kupplungskennlinie entlang des Sollwerts verlagert. Durch die Adaption eines Reibwerts wird das Reibverhalten der Reibungskupplung beispielsweise abhängig von Verschleiß, Hysterese und Temperatur modelliert. Weiterhin kann die Form der nominellen Kennlinie an aktuelle oder sich über Lebensdauer ändernde Eigenschaften der Reibungskupplung angepasst werden.
Die Umsetzung eines aus dem Kupplungsmodell gewonnenen Sollwerts erfolgt beispielsweise zuerst als Vorsteuerwert, der im Kupplungsaktor ungeregelt eingestellt und danach mittels einer Lageregelung exakt geregelt wird. Dem Sollwert kann anschließend ein Schlupfrege-
|Bestätigungskopie lungsverfahren nachgeschaltet sein, das den Sollwert unter Regelung eines vorgegebenen Schlupfs einstellt.
Es hat sich hierbei gezeigt, dass die nominale Kennlinie bei noch nicht eingefahrener
Reibungskupplung und vorgegebenen Komfortansprüchen nur begrenzt hilfreich ist. Beispielsweise ändert sich das Momentenübertragungsverhalten einer sogenannten„grünen" Reibungskupplung mit Reibbelägen im Neuzustand stark, das beispielsweise auf Unebenheiten der Reibbeläge, aufeinander noch nicht angepassten Reibflächen der Reibbeläge und der komplementären Reibflächen von Anpress- und Gegendruckplatte, Setzeffekte der Belagfederung und dergleichen zurückgeführt werden kann. Durch die hohe Variabilität des Mo- mentenübertragungsverhaltens resultieren daher zumindest zeitweise bei Verwendung der nominellen Kennlinie und deren Adaptionsroutinen Komforteinbußen.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung beziehungsweise zwei in einem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehenen Reibungskupplungen vorzuschlagen, das das Fahrkomfortverhalten eines Antriebsstrangs über deren gesamte Lebensdauer verbessert.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird, gelöst, wobei die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben wird. Hierdurch kann für jeden der beiden Betriebszustände, nämlich eine Reibungskupplung im Einfahrzustand und bei eingefahrenem Zustand eine getrennte Steuerung der Reibungskupplung vorgesehen werden, die zwar jeweils eine Steuerung der Reibungskupplung auf Basis eines Kupplungsmodells mit einer nominalen Kennlinie vorsieht, deren Betriebsparameter jedoch auf die beiden Zustände ausgelegt sind. Die Art der Parametrierung und der Umsetzung der Sollwerte kann dabei in den unterschiedlichen Sätzen mit der Maßgabe einer Erzielung eines höheren Fahrkomforts unterschiedlich sein. Insbesondere wird die nominelle Kennlinie mit einem für den allgemeinen Fahrbetrieb bei eingefahrener Reibungskupplung angepassten Satz von Betriebsparametern beibehalten und der Satz der Betriebsparameter im Einfahrzustand der Reibungskupplung an diesen Betriebszustand angepasst. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei die Änderung der Temperaturabhängigkeit des Reibwerts erwiesen, da sich der Reibwert bei einer Reibungskupplung deutlich von dem Tem- peraturverhalten einer eingefahrenen Reibungskupplung unterscheidet. Das Temperaturverhalten des Reibwerts kann dabei in der Kennlinie aufgrund von empirisch ermittelten Daten, als Formen oder in ähnlicher Weise vorgegeben werden. Weiterhin können geänderte und adaptierbare Betriebsparameter im Satz für den Einfahrvorgang beispielsweise auch als Anpassung einer allgemeinen Änderung der Temperatur, Temperaturgradienten, einer Reibleistung, Drehzahl, Schlupfdrehzahl und dergleichen angewendet werden.
Da der Einlaufprozess kontinuierlich abläuft, ist es vorteilhaft, den Satz des Einlaufzustands mit zunehmendem Betrieb der Reibungskupplung kontinuierlich in den Satz des eingelaufenen Zustands der Reibungskupplung zu überführen. Als Maß für den Übergang des Einlaufzustands in den eingelaufenen Zustand kann abhängig von einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie wie Reibenergie von 10 MJ als Schwelle für den Übergang des Einlaufzustands in den eingelaufenen Zustand vorgesehen sein. Dabei kann die Entwicklung der Betriebsparameter beispielsweise durch entsprechende Wichtung der Adaptionsergebnisse abhängig von der eingetragenen Energie so gesteuert werden, dass bei der Schwelle am Übergang der beiden Sätze ineinander der adaptierte Zustand der Betriebsparameter während der Einlaufphase im Wesentlichen der Parametrierung der Betriebsparameter im unveränderten Zustand der eingelaufenen Reibungskupplung entspricht, so dass quasi ein stetiger und fließender Übergang der beiden Zustände ineinander erfolgen kann. Die Schwelle des Übergangs kann von weiteren Parametern vorgebbar eingestellt werden. Beispielsweise kann die Schwelle abhängig vom Fahrverhalten des Fahrers über die Zeit, von der über den Zeitraum des Einfahrzustand integrierten Außentemperatur, der Anzahl der Kupplungsvorgänge, der Anzahl und Intensität der Schlupfvorgänge und/oder dergleichen sein.
Als Betriebsparameter der Reibungskupplung können beispielsweise der Reibwert, ein Tastpunkt, eine Form der Kennlinie und/oder eine Kupplungshysterese der Reibungskupplung sein. Hierbei geben der Reibwert und der Tastpunkt die Lage der Kennlinie in dem durch das Kupplungsmoment und den Sollwert aufgespannten Feld wieder. Die Form der Kennlinie gibt das beispielsweise nicht lineare Verhalten des Reibwerts wieder, der bei einer Reibungskupplung sich zudem vom eingefahrenen Zustand unterscheiden kann. Die Hysterese gibt das richtungsabhängige Verhalten des Kupplungsmoments beim öffnen und Schließen der Reibungskupplung wieder. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden eine Häufigkeit der Adaption der
Betriebsparameter und/oder eine Durchführung einer Adaption bei vorgegebenen Betriebszu- ständen des Antriebsstrangs in den beiden Sätzen unterschiedlich vorgenommen. Durch die erhöhte Variabilität des Momentenübertragungsverhaltens der Reibungskupplung im Einfahrzustand ist vorteilhaft, die Adaptionshäufigkeit der Betriebsparameter zu erhöhen. Dies kann durch eine Änderung der der im eingefahrenen Zustand üblichen Adaptionsbedingungen erreicht werden. Beispielsweise kann durch ein Absenken der Momentenschwelle der Brennkraftmaschine, ein Erweitern eines gültigen Bereichs für Drehzahlen, eine Erfassung von Reibleistungen oder Adaption bei weniger genauen Motormomenten beispielsweise während eines Momenteneingriffs an der Brennkraftmaschine, beim Übergang vom Leerlauf in ein Anfahren des Kraftfahrzeugs, während eines durch einen Turbolader verursachten Momenteneinbruchs und dergleichen die Häufigkeit der Adaption erhöht werden, wobei die Zuverlässigkeit dieser Adaptionen für sich bewertet werden kann.
Bei der Verwendung spezieller Adaptionssituationen, beispielsweise eines Erlernens eines Tastpunkts über Momentenrampen im Stillstand bei eingelegtem Gang oder der Drehzahl der Getriebeeingangswelle bei nicht aktiver Reibungskupplung in einem Doppelkupplungsgetriebe kann die Wiederholrate der entsprechenden Adaptionsschritte im Einfahrzustand der Reibungskupplung erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine auf zumindest einen Betriebsparameter wirksame
Adaption in den beiden Sätzen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Beispielsweise kann neben der Erhöhung der Adaptionshäufigkeit eine zusätzliche Erhöhung der Adaptionsgeschwindigkeit zielführend sein. Diese kann beispielsweise direkt durch Erhöhen der Rückführverstärkung in die Adaptivparameter erreicht werden. Hierbei kann durch Verwendung von Mindestfehlerbändern beispielsweise ein durch Adaption festgestellter Fehler oder Fehlbetrag eines Betriebsparameters nur teilweise adaptiert werden, so dass insgesamt über mehrere Adaptionsschritte eine gegebenenfalls richtige Adaptionsgröße einer vorangegangenen Adaption verlangsamt vorgegeben wird und stark schwankende Adaptionswerte gemittelt werden. Beispielsweise sind im stationären Fall über den Sollwert nicht vollständig durchgeführter Adaptionsgrößen die entsprechenden Momentenfehler an der Reibungskupplung zwar größer, im dynamischen Fall durch deren mittelnde Funktion jedoch kleiner. Älternativ oder zusätzlich kann während der Einlaufphase zumindest ein adaptierter
Betriebsparameter vor einer Regelung vorgesteuert werden. Insbesondere für eine inaktive Reibungskupplung eines Doppelkupplungsgetriebes kann es vorteilhaft sein, die Adaptivpa- rameter zusätzlich zu den vorhandenen Kompensationen vorzusteuern, vor allem wenn die Reibungskupplung bereits längere Zeit inaktiv ist und davon auszugehen ist, dass sich das Übertragungsverhalten geändert hat. Da harte Schaltungen/hartes Einkuppeln als kritischer angesehen werden als leichtes Wegtouren der Brennkraftmaschine, kann das leichte Anheben des Reibwerts der inaktiven Reibungskupplung vorteilhaft sein. Durch den zusätzlich auftretenden Schlupf beziehungsweise eine dadurch verlängerte Schlupfphase kann zudem die Adaptionshäufigkeit gesteigert werden.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn während der Einlaufphase zumindest ein Betriebsparameter asymmetrisch zugunsten eines höheren Fahrkomforts adaptiert wird. Hierbei ist ein leichtes Wegtouren der Brennkraftmaschine einem harten Einkuppeln vorzuziehen und diesbezüglich eine in diese Richtung wirkende asymmetrische Adaption zumindest eines Betriebsparameters vorzusehen. Dies kann beispielsweise erzielt werden, indem unterschiedliche Rückführverstärkungen bei der Adaption von Betriebsparametern abhängig von Vorzeichen dieser angewendet werden. Beispielsweise kann infolge der asymmetrischen Adaption des Reibwerts bei gleichem Momentenfehler schneller nach oben als nach unten adaptiert werden. Auch ist es möglich, unterschiedliche Fehlerschwellen für positive beziehungsweise negative Momentenfehler vorzusehen, bei denen eine Adaption überhaupt durchgeführt wird. Beispielhaft kann eine Adaption des Reibwerts erfolgen, wenn der Momentenfehler größer als 10 Nm oder kleiner als -20 Nm ist.
Schließlich kann alternativ oder zusätzlich in dem Steuerverfahren vorgesehen sein, während einer Einlaufphase Betriebszustände mit schlupfender Reibungskupplung gegenüber der eingelaufenen Phase zu erhöhen. An die Erhöhung des Fahranteils mit schlupfender Reibungskupplung kann dabei automatisch die Adaptionshäufigkeit erhöht werden. Durch den höheren Schlupfanteil selbst erhöht sich dabei zum Einen der Fahrkomfort und zum Anderen wird durch die häufigeren Adaptionsvorgänge der Reibungskupplung deren Momentengenauigkeit des Kupplungsmoments erhöht, was wiederum zu einer Steigerung des Fahrkomforts führt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines Kupplungsaktors auf Basis eines Kupplungsmodells, bei dem eine nominelle Kennlinie des über die Reibungskupplung übertragenen Kupplungsmoments laufend an aktuelle Betriebsparametern adaptiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung während einer Einlaufphase und in einer eingelaufenen Phase der Reibungskupplung mit unterschiedlichen Sätzen von Betriebsparametern betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Satz der Einlaufphase mit zunehmendem Betrieb der Reibungskupplung kontinuierlich in den Satz der eingelaufenen Phase überführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sätze abhängig von einer in die Reibungskupplung eingetragenen Energie ineinander überführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter der Reibungskupplung ein Reibwert, ein Tastpunkt, eine Form der Kennlinie und/oder eine Kupplungshysterese der Reibungskupplung sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Häufigkeit der Adaption der Betriebsparameter und/oder eine Durchführung einer A- daption bei vorgegebenen Betriebszuständen des Antriebsstrangs in den beiden Sätzen unterschiedlich vorgenommen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf zumindest einen Betriebsparameter wirksame Adaption in den beiden Sätzen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einlaufphase zumindest ein adaptierter Betriebsparameter vor einer Regelung vorgesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einlaufphase zumindest ein Betriebsparameter asymmetrisch zugunsten eines höheren Fahrkomforts adaptiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Einlaufphase Betriebszustände mit schlupfender Reibungskupplung gegenüber der eingelaufenen Phase erhöht werden.
PCT/DE2012/000137 2011-03-14 2012-02-16 Verfahren zur steuerung einer reibungskupplung Ceased WO2012122959A1 (de)

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