WO2016141940A1 - Verfahren zur adaption eines kupplungsmodells einer automatisierten kupplung durch anpassung eines reibwertes der kupplung - Google Patents

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    • F16D2500/7082—Mathematical model of the clutch

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting a clutch model of an automated clutch by adjusting a coefficient of friction of the clutch, in which a current coefficient of friction during a slipping phase of the clutch is determined, wherein the adjustment of the coefficient of friction is exceeded when exceeding a predetermined slip speed threshold by the current slip speed.
  • a clutch which is arranged between an internal combustion engine and a transmission and transmits the moment of the internal combustion engine to the power train, must be controlled as precisely as possible. Since the coupling has time-varying properties, for example under the influence of a change in temperature, a coupling model is required, which must be adapted on a regular basis. An adaptation of the coefficient of friction of the clutch model can only be adapted if there is a reliably detectable clutch slip.
  • DE 10 2010 024 941 A1 discloses a method for controlling a dual-clutch transmission with two partial drive trains, each of which can be coupled by means of a clutch to an internal combustion engine.
  • a touch point of the clutch is determined independently of the engine torque. This touch point is therefore determined during commissioning of the vehicle and adapted during operation of the vehicle.
  • a method and a device for adapting a hybrid disconnect clutch in a vehicle hybrid powertrain are known in which the internal combustion engine is shut down and after switching off the internal combustion engine, the hybrid disconnect clutch is opened. Subsequently, a time gradient of the speed of the internal combustion engine is detected when the engine and the hybrid disconnect clutch is off. When partially closing the hybrid disconnect clutch, as soon as the engine speed has fallen below a predetermined value, the time gradient of the engine speed in the partially-closed clutch is determined. Subsequently, the Characteristic of the hybrid disconnect clutch based on the determined, transmitted from the partially closed hybrid disconnect clutch torque adapted.
  • the clutch characteristic is characterized by a touch point and a coefficient of friction, both of which must be adjusted due to changing conditions of the vehicle and the clutch.
  • Fig. 3 the common strategy in the occurrence of a status "precise” and “imprecise” of the speed signals of the internal combustion engine or the transmission input shaft is illustrated.
  • the clutch actuation behaves “precisely” when the signal status is transmitted as described in connection with Section C.
  • the slip speed threshold n s for the friction coefficient remains untouched in this case, on the other hand, as shown in section D, the transmitted signal jam is "imprecise” no friction value adaptation takes place even if the slip exceeds the range ss in which can not be safely distinguished between slip and adhesion of the clutch. This is indicated by the adaptation bit b a equal to zero.
  • the object of the invention is to provide a method for adapting a clutch model of an automated clutch by adapting a coefficient of friction. Admit in which a friction value determination is made possible by a reliable distinction between a slip and a liability of the clutch.
  • the object is achieved in that the slip speed threshold for adjusting the coefficient of friction in dependence on a status "imprecise speed signals of an internal combustion engine or a transmission input shaft" is increased.
  • the increase in the slip speed threshold ensures that it is not necessary to dispense with all adaptation situations, but only those that are below the increased slip speed threshold.
  • By increasing the slip speed threshold a likelihood of confusion of slip and adhesion situations of the clutch is reliably prevented.
  • the slip speed threshold is thereby increased so that it can be safely assumed that the clutch is in a slipping state when the increased slip speed threshold is exceeded by the slip.
  • the slip speed threshold for adjusting the coefficient of friction is increased depending on the status of "imprecise speed signals of the engine or transmission input shaft.” This supports the situation in which clutch slip is artificially induced and additional adaptation periods are provided for the clutch model.
  • the current coefficient of friction is determined by an adjustment of a clutch torque against a moment of the internal combustion engine.
  • the friction coefficient adjustment is terminated when the current slip speed falls below the raised slip speed threshold.
  • the period for adaptation can be reliably limited.
  • 1 is a schematic diagram of a dual-clutch transmission
  • 2 shows an embodiment of the method according to the invention
  • Fig. 3 shows an embodiment of the method according to the prior art.
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of a dual-clutch transmission 1, as used in motor vehicles.
  • This dual-clutch transmission 1 is connected to the engine 2 and has two sub-strands 3 and 4.
  • the first sub-string 3 carries the odd gears 7, while the second sub-string 4 includes the even gears 8.
  • the gears 7 and 8 are in case of need connected to a transmission input shaft 9, 10 of a transmission 1 1, which drives the drive wheels 14 via a differential 12 and a drive shaft 13.
  • a rotational speed n v of the internal combustion engine 2 is detected by a rotational speed sensor 16, while a rotational speed n G of the transmission input shaft 9 is measured with a rotational speed sensor 17. Both speed sensors 16, 17 are connected to the control unit 15.
  • a gear 7 of a sub-string 3 is connected to the transmission input shaft 9, while the gear 8 of the other sub-string 4 is inserted.
  • the behavior of the two clutches 5, 6 must be precisely adjusted to avoid interference.
  • Each of the clutches 5, 6 is controlled via a clutch model, which is stored in the control unit 15.
  • One parameter of the clutch model is a coefficient of friction, which should be adapted regularly during operation of the vehicle.
  • the clutch 5 operates in a slipping state and transmits a clutch torque. This clutch torque is adjusted during the slipping phase of the clutch 5 with the torque of the internal combustion engine 2 and determines the coefficient of friction.
  • the engine speed n v and the transmission input shaft speed n G are evaluated. Is the status of the combustion engine speed n v or the transmission input speed n G "precise" (FIG. 2, section A), it is assumed that the slip speed range ss, in which the slip of the clutch 5 can not be reliably detected and confused with a liability of the clutch 5 a Adaptionsbit b a (Fig. 2a), is very small. exceeds the slip speed k s a preset slippage speed threshold n s, it is set which allows the adaptation of the coefficient of friction. the rotational speed n K of the coupling which n is the rotational speed v of the engine 2, is in this range above the speed n G of the transmission input shaft 9.
  • Fig. 2c which shows the slip of the clutch 5 over time t
  • the slip speed range ss in which a small slip of the clutch 5 occurs and where a confusion of the slip is a liability engagement of the clutch possible very small.
  • the slip speed k s is the slip speed threshold n s Overwr itet, the coefficient of friction is adapted.
  • the target speed of the slip k s for the slip request remains unchanged.
  • Section B shows the behavior of the speeds when the status of either the engine speed n v or the transmission input speed n G becomes "imprecise.” That is, the speeds have, for example, an offset error and / or a time delay
  • the minimum slipping speed threshold for adaptations is also increased raised slip speed threshold n s s is exceeded by the actual slip speed k which Adaptionsbit b 2 b is also a set for permitting the Reibwertanpassung.
  • the target slip is lifted n z for Reibwertanpassung. as a result, as shown in FIG., that the slip speed k s is increased over time ,
  • the coefficient of friction can also be adapted in the status "imprecise speed signals", whereby the clutch model can always follow the changed coefficient of friction characteristics.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Kupplungsmodells einer automatisierten Kupplung durch Anpassung eines Reibwertes der Kupplung (5, 6), bei welcher ein aktueller Reibwert während einer schlupfenden Phase der Kupplung (5, 6) bestimmt wird, wobei die Anpassung des Reibwertes bei Überschreitung einer vorgegebenen Schlupfdrehzahlschwelle (nS) durch die aktuelle Schlupfdrehzahl (ks) durchgeführt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem die Anzahl der Adaptionssituationen während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges erhöht wird, wird die Schlupfdrehzahlschwelle (nS) zur Anpassung des Reibwertes in Abhängigkeit von einem Status "unpräzise Drehzahlsignale eines Verbrennungsmotors (2) oder einer Getriebeeingangswelle" (9, 10) erhöht.

Description

Verfahren zur Adaption eines Kupplungsmodells einer automatisierten Kupplung durch Anpassung eines Reibwertes der Kupplung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Kupplungsmodells einer automatisierten Kupplung durch Anpassung eines Reibwertes der Kupplung, bei welcher ein aktueller Reibwert während einer schlupfenden Phase der Kupplung bestimmt wird, wobei die Anpassung des Reibwertes bei Überschreitung einer vorgegebenen Schlupfdrehzahlschwelle durch die aktuelle Schlupfdrehzahl durchgeführt wird.
Um den Komfortansprüchen in Fahrzeugen immer besser gerecht zu werden, muss eine Kupplung, welche zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist und das Moment des Verbrennungsmotors auf den Abtriebsstrang überträgt, möglichst präzise angesteuert werden. Da die Kupplung zeitlich veränderliche Eigenschaften, beispielsweise unter Einfluss einer Temperaturänderung aufweist, ist ein Kupplungsmodell erforderlich, das regelmäßig adaptiert werden muss. Eine Anpassung des Reibwertes des Kupplungsmodells kann nur adaptiert werden, wenn ein sicher erkennbarer Kupplungsschlupf vorliegt.
Die DE 10 2010 024 941 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. Im Fahrbetrieb des das Doppelkupplungsgetriebe umfassenden Fahrzeuges wird ein Tastpunkt der Kupplung unabhängig vom Motormoment ermittelt. Dieser Tastpunkt wird daher während der Inbetriebnahme des Fahrzeuges bestimmt und während des Betriebes des Fahrzeuges adaptiert.
Aus der WO 2008/064633 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Adaptieren einer Hybridtrennkupplung in einem Fahrzeug-Hybridantriebsstrang bekannt, bei welchem der Verbrennungsmotor stillgelegt wird und nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors die Hybridtrennkupplung geöffnet wird. Anschließend wird bei abgeschalteter Brennkraftmaschine und geöffneter Hybridtrennkupplung ein zeitlicher Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors erfasst. Bei einem Teilschließen der Hybridtrennkupplung, sobald die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einem vorbestimmten Wert abgefallen ist, wird der zeitliche Gradient der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei der teilgeschlossenen Kupplung ermittelt. Anschließend wird die Kennlinie der Hybridtrennkupplung anhand des ermittelten, von der teilgeschlossenen Hybridtrennkupplung übertragenen Kupplungsmomentes adaptiert. Die Kupplungskennlinie ist dabei durch einen Tastpunkt und einen Reibwert charakterisiert, die beide aufgrund sich ändernder Verhältnisse des Fahrzeuges und der Kupplung angepasst werden müssen.
Für den Fall, dass die Drehzahlsignale des Verbrennungsmotors oder der Getriebeeingangswelle nicht präzise sind, und beispielsweise einen Offsetfehler oder einen zeitlichen Verzug aufweisen, kann es vorkommen, dass fälschlicherweise ein Kupplungsschlupf erkannt wird, obwohl die Kupplung im Haftungseingriff steht. Diese Erkenntnis führt zu einer Fehladaption des Kupplungsmodells.
In Fig. 3 ist die geläufige Strategie beim Auftreten von einem Status„präzise" und „unpräzise" der Drehzahlsignale des Verbrennungsmotors oder der Getriebeeingangswelle verdeutlicht. Dabei verhält sich die Kupplungsansteuerung bei übermittelten Signalstatus„präzise" wie im Zusammenhang mit Abschnitt C beschrieben. Die Schlupfdrehzahlschwelle ns für die Reibwertanpassung bleibt in diesem Fall unangetastet. Liegt dagegen, wie im Abschnitt D dargestellt, der übermittelte Signalstaus „unpräzise" vor, findet gar keine Reibwertadaption statt, selbst wenn der Schlupf den Bereich ss in dem nicht sicher zwischen Schlupf und Haftung der Kupplung unterschieden werden kann, übersteigt. Dies wird durch das Adaptionsbit ba gleich Null angezeigt. Dies passiert selbst dann nicht, wenn ein großer Schlupf auftritt, was z.B. beim„Kriechen" des Fahrzeuges der Fall ist. Dieses Kupplungsmodell ist in dem Fall blind für jede Reibwertänderung. In diesem Fall entstehen bei realer Reibwertänderung deutliche Kupplungsmodellfehler, da das Kupplungsmodell den Änderungen nicht folgt. Dies führt endgültig zu einem falsch geschätzten Kupplungsmoment.
Ebenso bleiben aufgrund der Status„unpräzise Drehzahlen" von Verbrennungsmotor oder Getriebeeingangswelle bei normalen Fahrsituationen viele Adaptionsmöglichkeiten für den Reibwert ungenutzt. Der Reibwert wird somit seltener adaptiert, was ebenso dazu führt, dass das Kupplungsmodell den veränderten Reibwerten nicht nachgeführt wird. Ein solches falsch geschätztes Kupplungsmodell führt zu einer Verschlechterung des Fahrkomforts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Adaption eines Kupplungsmodells einer automatisierten Kupplung durch Anpassung eines Reibwertes an- zugeben, bei welchem eine Reibwertbestimmung durch eine zuverlässige Unterscheidung zwischen einem Schlupf und einer Haftung der Kupplung möglich ist.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schlupfdrehzahlschwelle zur Anpassung des Reibwertes in Abhängigkeit von einem Status "unpräzise Drehzahlsignale eines Verbrennungsmotors oder einer Getriebeeingangswelle" erhöht wird. Die Erhöhung der Schlupfdrehzahlschwelle stellt dabei sicher, dass nicht auf alle Adaptionssituationen verzichtet werden muss, sondern nur auf die, die unterhalb der erhöhten Schlupfdrehzahlschwelle liegen. Durch Erhöhung der Schlupfdrehzahlschwelle wird eine Verwechslungsgefahr von Schlupf und Haftungssituationen der Kupplung zuverlässig unterbunden. Die Schlupfdrehzahlschwelle wird dabei so weit erhöht, dass mit Sicherheit davon ausgegangen werden kann, dass die Kupplung sich in einem schlupfenden Zustand befindet, wenn die erhöhte Schlupfdrehzahlschwelle von dem Schlupf überschritten wird. Somit können auch bei dem Status„unpräzise Drehzahlsignalen des Verbrennungsmotors oder der Getriebeeingangswelle", bei welchem die Drehzahlen beispielsweise einen Offsetfehler und/oder einen zeitlichen Verzug aufweisen, präzise Kupplungsmomente bereitgestellt werden, was den Fahrkomfort auf hohem Niveau hält.
In einer Ausgestaltung wird die Schlupfdrehzahlschwelle zur Anpassung des Reibwertes in Abhängigkeit von dem Status„unpräzise Drehzahlsignale des Verbrennungsmotors oder der Getriebeeingangswelle" erhöht. Dies unterstützt die Situation, in welcher künstlich ein Schlupf der Kupplung hervorgerufen wird und wobei zusätzlich Adaptionszeiträume für das Kupplungsmodell geschaffen werden.
In einer Ausführungsform wird der aktuelle Reibwert durch einen Abgleich eines Kupplungsmomentes gegen ein Moment des Verbrennungsmotors bestimmt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Reibwertanpassung beendet, wenn die aktuelle Schlupfdrehzahl die angehobene Schlupfdrehzahlschwelle unterschreitet. Dadurch lässt sich der Zeitraum für die Adaption zuverlässig eingrenzen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Doppelkupplungsgetriebes, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach dem Stand der Technik.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll am Beispiel eines Doppelkupplungsgetriebes 1 erläutert werden. Dies stellt aber keine Einschränkung dar, sondern kann auf alle möglichen, eine Kupplung aufweisenden Getrieben angewendet werden.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Doppelkupplungsgetriebes 1 , wie es in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Dieses Doppelkupplungsgetriebe 1 ist mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden und weist zwei Teilstränge 3 und 4 auf. Die Verbindung eines Teilstranges 3, 4 mit dem Verbrennungsmotor 2 erfolgt über jeweils eine Kupplung 5, 6, die von einem Steuergerät 15 angesteuert werden. Der erste Teilstrang 3 trägt die ungeraden Gänge 7, während der zweite Teilstrang 4 die geraden Gänge 8 umfasst. Die Gänge 7 und 8 sind im Bedarfsfall mit einer Getriebeeingangswelle 9, 10 eines Getriebes 1 1 verbunden, welches über ein Differenzial 12 und eine Antriebswelle 13 die Antriebsräder 14 antreibt. Eine Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 2 wird durch einen Drehzahlsensor 16 detektiert, während eine Drehzahl nG der Getriebeeingangswelle 9 mit einem Drehzahlsensor 17 gemessen wird. Beide Drehzahlsensoren 16, 17 sind mit dem Steuergerät 15 verbunden.
Bei einem solchen Doppelkupplungsgetriebe 1 wird ein Gang 7 eines Teilstranges 3 mit der Getriebeeingangswelle 9 verbunden, während der Gang 8 des anderen Teilstranges 4 eingelegt wird. Zu diesem Zweck muss das Verhalten der beiden Kupplungen 5, 6 genau eingestellt werden, um Störungen zu vermeiden. Jede der Kupplungen 5, 6 wird dabei über ein Kupplungsmodell gesteuert, das in dem Steuergerät 15 abgelegt ist. Ein Parameter des Kupplungsmodells ist dabei ein Reibwert, welcher regelmäßig im Betrieb des Fahrzeuges adaptiert werden sollte. Zur Adaption des Reibwertes, welche an der Kupplung 5 erläutert werden soll, für die Kupplung 6 aber genauso zutrifft, arbeitet die Kupplung 5 in einem schlupfenden Zustand und überträgt ein Kupplungsmoment. Dieses Kupplungsmoment wird während der schlupfenden Phase der Kupplung 5 mit dem Moment des Verbrennungsmotors 2 abgeglichen und daraus der Reibwert ermittelt.
Vor der Reibwertadaption werden die Verbrennungsmotordrehzahl nv sowie die Ge- triebeeingangswellendrehzahl nG bewertet. Ist der Status der Verbrennungsmotor- drehzahl nv oder der Getriebeeingangswellendrehzahl nG „präzise" (Fig. 2, Abschnitt A), so wird davon ausgegangen, dass der Schlupfdrehzahlbereich ss, in dem der Schlupf der Kupplung 5 nicht sicher erkannt und mit einer Haftung der Kupplung 5 verwechselt werden kann, sehr klein ist. Überschreitet die Schlupfdrehzahl ks eine vorgegebene Schlupfdrehzahlschwelle ns, so wird ein Adaptionsbit ba gesetzt, welches die Adaption des Reibwertes erlaubt (Fig. 2a). Die Drehzahl nK der Kupplung, welche der Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 2 entspricht, liegt in diesem Bereich oberhalb der Drehzahl nG der Getriebeeingangswelle 9. Wie aus Fig. 2c hervorgeht, welche den Schlupf der Kupplung 5 über der Zeit t wiedergibt, ist der Schlupfdrehzahlbereich ss, in welchem ein geringer Schlupf der Kupplung 5 auftritt und in dem eine Verwechselung des Schlupfes mit einem Haftungseingriff der Kupplung möglich ist, sehr klein. Da die Schlupfdrehzahl ks die Schlupfdrehzahlschwelle ns überschreitet, wird der Reibwert adaptiert. Der Zieldrehzahl des Schlupfes ks für die Schlupfanforderung bleibt dabei unverändert.
Im Abschnitt B ist das Verhalten der Drehzahlen dargestellt, wenn der Status von entweder der Verbrennungsmotordrehzahl nv oder Getriebeeingangswellendrehzahl nG „unpräzise" wird. Das heißt, dass die Drehzahlen beispielsweise einen Offsetfehler und/oder einen zeitlichen Verzug aufweisen. Da in diesem Fall der Schlupfdrehzahlbereich ss, in dem ein Schlupf nicht sicher erkannt werden kann, größer wird, wird auch die Mindestschlupfdrehzahlschwelle für Adaptionen angehoben. Zur sicheren Einstellung eines sicher erkennbaren (ausreichend hohen) Schlupfes wird die Zielschlupfdrehzahl angehoben, was in Fig. 2c verdeutlicht ist. Wird die angehobene Schlupfdrehzahlschwelle ns durch die aktuelle Schlupfdrehzahl ks überschritten, wird ebenfalls das Adaptionsbit ba zur Erlaubnis der Reibwertanpassung gesetzt. Gleichzeitig wird der Zielschlupf nz für die Reibwertanpassung angehoben. Daraus ergibt sich, wie in Fig. 2b dargestellt, dass die Schlupfdrehzahl ks über der Zeit erhöht ist.
Durch die vorgeschlagene Lösung kann der Reibwert auch im Status„unpräzise Drehzahlsignale" adaptiert werden, wodurch das Kupplungsmodell jederzeit den geänderten Reibwerteigenschaften folgen kann. Bezugszeichenliste
1 Doppelkupplungsgetnebe
2 Verbrennungsmotor
3 Teilstrang
4 Teilstrang
5 Kupplung
6 Kupplung
7 Gang
8 Gang
9 Getriebeeingangswelle
10 Getriebeeingangswelle
1 1 Getriebe
12 Differenzial
13 Antriebswelle
14 Antriebsräder
15 Steuergerät
16 Drehzahlsensor
17 Drehzahlsensor
nv Verbrennungsmotordrehzahl
nG Getriebeeingangswellendrehzahl
ba Adaptionsbit
nK Kupplungsdrehzahl
nz Zielschlupf
ks Schlupfdrehzahl
ns Schlupfdrehzahlschwelle
ss Schlupfdrehzahlbereich

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Adaption eines Kupplungsmodells einer automatisierten Kupplung durch Anpassung eines Reibwertes der Kupplung (5, 6), bei welcher ein aktueller Reibwert während einer schlupfenden Phase der Kupplung (5, 6) bestimmt wird, wobei die Anpassung des Reibwertes bei Überschreitung einer vorgegebenen Schlupfdrehzahlschwelle (ns) durch die aktuelle Schlupfdrehzahl (ks) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfdrehzahlschwelle (ns) zur Anpassung des Reibwertes in Abhängigkeit von einem Status „unpräzise Drehzahlsignale eines Verbrennungsmotors (2) oder einer Getriebeeingangswelle" (9, 10) erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors (2) für die Schlupfanforderung in Abhängigkeit von dem Status„unpräzise Drehzahlsignale des Verbrennungsmotors (2) oder der Getriebeeingangswelle" (9, 10) angehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Reibwert durch einen Abgleich eines Kupplungsmomentes gegen ein Moment des Verbrennungsmotors (2) bestimmt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwertanpassung beendet wird, wenn die Schlupfdrehzahl (nK) die angehobenen Schlupfdrehzahlschwelle (ns) unterschreitet.
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