DE102010062399B4

DE102010062399B4 - Verfahren zur Ermittlung und Regelung des an einer geschlossenen Kupplung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeug auftretenden Schlupfes

Info

Publication number: DE102010062399B4
Application number: DE102010062399.7A
Authority: DE
Inventors: Dr. Österreicher Florian; Johannes GEIGER; Roland Sergl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2030-12-04
Also published as: DE102010062399A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung des an einer geschlossenen Kupplung (3) eines Antriebsstrangs (1–11) auftretenden Schlupfes oder der an der geschlossenen Kupplung (3) auftretenden Differenzdrehzahl, wobei der Antriebsstrang (1–11) in Drehmomentflussrichtung betrachtet einen Antriebsmotor (1), die Kupplung (3), eine durch mindestens ein Getriebe (5, 7) gebildete Getriebeanordnung und mindestens ein Antriebsrad (10, 11) aufweist, wobei in die Ermittlung • eine auf einer Antriebsmotorseite (3a) der Kupplung (3) gemessene Drehzahl (nKW) und • eine in Drehmomentflussrichtung betrachtet – nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelte Drehzahl (nRAD,HL, nRAD,HR) eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl vorliegt, was dann als gegeben angesehen wird, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl (nKW) größer als eine modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist und dass der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl als negativ angesehen wird, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung (3) gemessene. Drehzahl (nKW) kleiner als die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist, wobei das von dem Antriebsmotor (1) abgegebene Drehmoment reduziert wird, wenn – ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl erkannt wird und – der positive Schlupf bzw. die positive Differenzdrehzahl einen vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert bzw. eine vorgegebene, zulässige Differenzdrehzahl für mehr als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet und wobei • in die Ermittlung des Schlupfes oder der Differenzdrehzahl eine angenommene momentane Übersetzung der Getriebeanordnung (5, 7) eingeht, • aus der nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelten Drehzahl und der angenommenen momentanen Übersetzung nach der Getriebeanordnung (5, 7) die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl (nGetein) ermittelt wird und • das Vorliegen eines vorgegebenen negativen Schlupfes bzw. einer negativen Differenzdrehzahl für mehr, als eine vorgegebene Zeitdauer zur Plausibilitätsprüfung des momentan erkannten Ganges des Stufengetriebes herangezogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 10 2008 046 843 A1 oder aus der DE 10 2006 058 724 B3 bekannt. Zum relevanten Stand der Technik zählen ferner die DE 60 2005 005 789 T2 , DE 102 30 651 A1 , DE 198 06 497 A1 sowie die DE 33 34 725 A1 .
Bei Fahrzeugen, die mit einem Verbrennungsmotor und einem Handschaltgetriebe ausgerüstet sind, wird als „Anfahrelement” eine Reibkupplung eingesetzt. Die Reibkupplung muss so dimensioniert sein, dass sie den im Betrieb maximal auftretenden Drehmomenten Stand hält. Als Maximalmoment, dem die Kupplung Stand halten muss, wird das maximal vom Antriebsmotor erzeugbare Antriebsmoment multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor angesehen. Dadurch soll sichergestellt werden, dass im Falle einer starken thermischen Belastung der Kupplung und einer damit einhergehenden Reduzierung des Reibkoeffizienten an den Reibflächen der Kupplung das Antriebsmoment noch sicher übertragen werden kann.
Die „Überdimensionierung” der Kupplung könnte minimiert werden, wenn der an der Kupplung auftretende Schlupf bzw. die zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplung auftretende Differenzdrehzahl überwacht werden könnte und bei einer bei geschlossener Kupplung (bei nicht getretenem Kupplungspedal) auftretenden, zu großen Differenzdrehzahl das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors reduziert werden könnte.
Eine Ermittlung des an der Kupplung auftretenden Schlupfes bzw. der zwischen Antriebsseite und der Abtriebsseite der Kupplung auftretenden Differenzdrehzahl setzt die Kenntnis der auf den beiden Kupplungsseiten auftretenden Drehzahlen voraus. Die Drehzahl der Antriebsseite der Kupplung ist üblicherweise bekannt, da diese exakt oder weitgehend (wenn ein Torsionsschwingungsdämpfer zwischengeschaltet ist) der Kurbelwellendrehzahl des Antriebsmotors entspricht, welche bei den meisten Fahrzeugen mittels eines Drehzahlsensors gemessen wird.
Die Drehzahl auf der Abtriebsseite der Kupplung könnte prinzipiell ebenfalls mittels eines Drehzahlsensors gemessen werden. Die Verwendung eines zweiten Drehzahlsensors ist jedoch mit Kosten verbunden. Im Übrigen stellt jeder zusätzliche Sensor ein gewisses „Ausfallrisiko” dar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung und zum Regeln des an einer geschlossenen Kupplung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeug auftretenden Schlupfes bzw. der dort auftretenden Differenzdrehzahl anzugeben, das mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand verbunden ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung des an einer geschlossenen Kupplung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs auftretenden Schlupfes oder der an der geschlossenen Kupplung auftretenden Differenzdrehzahl, wobei der Antriebsstrang in Drehmomentflussrichtung betrachtet mindestens einen Antriebsmotor, die Kupplung, eine durch mindestens ein Getriebe gebildete Getriebeanordnung und mindestens ein Antriebsrad zur Erzeugung von Fahrzeugvortrieb aufweist, wobei in die Ermittlung eine auf einer Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl eingeht.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in die Ermittlung des Schlupfes oder der Differenzdrehzahl eine – in Drehmomentflussrichtung betrachtet – „nach” der Getriebeanordnung ermittelte Drehzahl eingeht. Es wird also bewusst nicht mit einem zusätzlichen Drehzahlsensor gearbeitet, welcher unmittelbar die Drehzahl auf der Abtriebsseite der Kupplung misst. Vielmehr wird die Kupplungsabtriebsdrehzahl „modelliert”, d. h. rechnerisch ermittelt bzw. approximiert, worauf später noch näher eingegangen wird.
Alle für die Erfindung benötigten Sensoren sind in jedem Fahrzeug ohnehin bereits vorhanden.
Unter dem Begriff „Schlupf wird das Verhältnis der zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite bzw. der zwischen einem Antriebselement und einem Abtriebselement der Kupplung bestehenden Differenzdrehzahl bezogen auf eine Referenzdrehzahl (z. B. bezogen auf die Antriebsdrehzahl auf der Antriebsmotorseite der Kupplung) verstanden. Im Normalfall tritt an einer ordnungsgemäß funktionierenden Kupplung kein oder bei sehr großen Drehmomenten nur ein relativ geringer Schlupf auf.
Bei einer teilweise verschlissenen Kupplung hingegen kann bei starker Belastung bei geschlossener Kupplung ein signifikanter Schlupf auftreten, welcher, wenn er nicht möglichst schnell „ausgeregelt” wird, zu einem sehr starken und sehr schnellen weiteren Verschleiß und schließlich zum vollständigen Versagen der Kupplung führen würde.
Aus Kostengründen ist, man bemüht, die „Überdimensionierung” der Anfahrkupplung so gering wie möglich zu halten. Je geringer die „Überdimensionierung” bzw. „Sicherheit” einer Anfahrkupplung ist, um so größer ist aber das Risiko, dass bei geschlossener Kupplung an der Kupplung Schlupf auftritt. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann ohne einen weiteren (d. h. ohne einen nicht ohnehin bereits im Fahrzeug vorhandenen Sensor) der Schlupf bzw die an der Kupplung auftretende Differenzdrehzahl überwacht werden.
Wesentliche Voraussetzung für die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist eine Kupplungssensorik, mittels der sensiert werden kann, ob die Kupplung geschlossen oder geöffnet ist.
Die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl wird mittels einer Drehzahlmesssensorik gemessen. Die „Antriebsdrehzahl” der Kupplung kann z. B. mit der Drehzahl des Antriebsmotors gleichgesetzt werden, welche mittels eines Drehzahlsensors gemessen werden kann. „Gleichsetzen” ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass die Drehzahl der Antriebsseite nicht unbedingt exakt gleich der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors sein muss. Wenn beispielsweise zwischen der Antriebswelle des Antriebsmotors und der Eingangsseite der Reibkupplung ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet ist, so können die beiden Drehzahlen in gewissen Grenzen voneinander abweichen, was jedoch für die vorliegende Schlupfbetrachtung eine untergeordnete Rolle spielt.
Wie bereits erwähnt, geht in die Ermittlung des Schlupfes bzw. der an der Kupplung auftretenden Differenzdrehzahl zusätzlich zu der auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessenen Drehzahl eine nach der Getriebeanordnung ermittelte Drehzahl ein, wobei aus der nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl mittels einer angenommenen, momentanen Übersetzung der Getriebeanordnung eine Kupplungsabtriebsdrehzahl modelliert, d. h. rechnerisch ermittelt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird überprüft, ob ein „positiver Schlupf” bzw. eine „positive Differenzdrehzahl” vorliegt, oder ein „negativer Schlupf” bzw. eine „negative Differenzdrehzahl”. Ein Schlupf bzw. eine Drehzahldifferenz wird als „positiv” angesehen, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl größer als die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist. Dementsprechend wird ein Schlupf bzw. eine Differenzdrehzahl als „negativ” angesehen, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl kleiner als die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das von dem Antriebsmotor in den Antriebsstrang bzw. in die Kupplung eingespeiste Drehmoment reduziert wird, wenn

a) an der geschlossenen Kupplung ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl ermittelt wird und
b) der positive Schlupf bzw. die positive Differenzdrehzahl einen vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert bzw. eine vorgegebene, zulässige Differenzdrehzahl für mehr als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet.

Dadurch wird verhindert, dass eine (evtl. bereits geschädigte) Kupplung über Gebühr weiter geschädigt wird.
Im umgekehrten Fall kann vorgesehen sein, dass das Vorliegen mindestens eines vorgegebenen negativen Schlupfes bzw. einer negativen Differenzdrehzahl nicht als hinreichende Bedingung für eine Veränderung bzw. Reduzierung des vom Antriebsmotor abgegebenen Drehmoments angesehen wird. Das Vorliegen mindestens eines vorgegebenen negativen Schlupfes bzw. einer negativen Differenzdrehzahl für mehr als eine vorgegebene Zeitdauer wird zur Plausibilitätsprüfung des momentan erkannten Ganges des Stufengetriebes herangezogen. Da davon auszugehen ist, dass das Schleppmoment eines Motors bei geschlossener Kupplung stets übertragen werden kann, führt ein negativer Schlupf bzw. eine negative Differenzdrehzahl zur Erkennung eines unplausiblen Ganges.
Bei der „nach” der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl kann es sich um eine gemessene Raddrehzahl eines Antriebsrads des Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Raddrehzahlen eines oder mehrerer Antriebsräder des Fahrzeugs mittels zugeordneter Raddrehzahlensensoren gemessen werden und diese Raddrehzahlsignale zu dem „nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl” miteinander verknüpft werden. Die Verknüpfung kann beispielsweise über eine arithmetische Mittelwertbildung oder in anderer Weise erfolgen.
Der bereits mehrfach verwendete Begriff „Getriebeanordnung” ist äußerst breit zu interpretieren. Gemeint sind sämtliche zwischen der Abtriebsseite der Kupplung und der bzw. den (Rad-)drehzahlmessstellen vorgesehenen Übersetzungen bzw. Getriebestufen. Der Begriff Getriebeanordnung kann bei einem frontgetriebenem Fahrzeug oder einem heckgetriebenen Fahrzeug die Komponenten Stufengetriebe und Achsgetriebe umfassen, bei einem allradgetriebenen Fahrzeug die Komponenten Stufengetriebe, Verteilergetriebe und vorderes bzw. hinteres Achsgetriebe.
Um von der „nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl” auf die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl zu schließen, benötigt man die zwischen der „nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl” und der Kupplungsabtriebsdrehzahl bestehende Gesamtübersetzung. Bei einem Fahrzeug mit Handschaltgetriebe ist die Gesamtübersetzung durch fest vorgegebene Übersetzungen, wie z. B. die Übersetzung des Achsgetriebes, sowie durch die momentane Übersetzung des Stufengetriebes, d. h. durch den eingelegten Getriebegang bestimmt. Wenngleich der eingelegte Getriebegang mittels einer Sensorik sensiert werden könnte, ist es aus Kostengründen von Vorteil, den eingelegten Getriebegang in anderer Weise, d. h. ohne Sensorik zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung kann einzelnen Übersetzungen der Getriebeanordnung jeweils ein vorgegebenes „Übersetzungstoleranzband” zugeordnet sein. Zur Bestimmung der Übersetzung der Getriebeanordnung bzw. des momentan eingelegten Getriebegangs wird zunächst aus der auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessenen Drehzahl und der nach Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl (oder aus dem Kehrwert) ein Quotient gebildet. Anschließend wird überprüft ob der Quotient bzw. der Kehrwert innerhalb eines der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder liegt.
Liegt der Quotient (bzw. der Kehrwert) innerhalb eines der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder, so wird zunächst angenommen, dass ein dem Übersetzungstoleranzband zugeordneter Gang der tatsächlich eingelegte Gang ist und die diesem Gang zugeordnete vorgegebene Gesamtübersetzung die für die Ermittlung des Schlupfes bzw. der Differenzdrehzahl an der geschlossenen Kupplung zu verwendende momentane Übersetzung ist.
Berücksichtigt man, dass bei einer geschädigten Kupplung an der geschlossenen Kupplung ein beträchtlicher Schlupf auftreten kann, so ist klar, dass dieser Schlupf dazu führen kann, dass der Quotient bzw der Kehrwert in einem Übersetzungstoleranzband liegt, das nicht dem tatsächlich eingelegten Gang zugeordnet ist. Der an einer geschädigten Kupplung auftretende Schlupf kann die „ermittelte Gesamtübersetzung” also so stark verfälschen, dass irrtümlicherweise auf einen anderen als den tatsächlich eingelegten Gang geschlossen wird.
Bei einer geschädigten Kupplung kann beispielsweise der Fall eintreten, dass der Quotient, welcher aus der auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessenen Drehzahl und der nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl gebildet wird, in dem dem zweiten Vorwärtsgang zugeordneten Übersetzungstoleranzband liegt, wohingegen in Wirklichkeit der dritte Vorwärtsgang eingelegt ist.
Um derartige „systemische Fehler” auszuschließen, wird gemäß der Erfindung eine Plausibilitätskontrolle durchgeführt, mittels der überprüft wird, ob ein als tatsächlich eingelegt angenommener Gang tatsächlich eingelegt ist.
Die Plausibilitätskontrolle wird folgendermaßen durchgeführt. Zunächst wird das vom Antriebsmotor abgegebene Drehmoment für eine vorgegebene Zeitspanne (z. B. einige Millisekunden, Zehntelsekunden. oder einige wenige Sekunden) reduziert, was sehr einfach durch eine entsprechende Ansteuerung des Motorsteuergeräts erreicht werden kann. Dabei wird überprüft, wie sich die Drehmomentreduktion auf den ermittelten Schlupf bzw. die ermittelte Differenzdrehzahl auswirkt, welcher bzw. welche sich aus der auf der Antriebsmotorseite gemessenen Drehzahl und der modellierten Kupplungsabtriebsdrehzahl ergibt.
Kommt es in Folge der Reduktion des Antriebsmoments des Antriebsmotors zu einem Absinken des Schlupfes bzw. der Differenzdrehzahl in einen Schlupf- bzw. Differentialdrehzahlbereich, der knapp um den „Nullpunkt” herum liegt, d. h. zu einem Absinken des Schlupfes bzw. der Differenzdrehzahl in einen vorgegebenen Schlupf- bzw. Differenzdrehzahlbereich, welcher den „Nullpunkt enthält, so kann mit hoher Sicherheit von davon ausgegangen werden, dass der in der oben beschriebenen Weise als angenommener Gang ermittelte Gang der tatsächliche eingelegte Getriebegang ist.
Kommt es infolge der Drehmomentreduzierung hingegen zu einem starken Absinken der Drehzahl des Antriebsmotors bzw. stellt sich sogar ein deutlich negativer Schlupf oder eine deutlich negative Differenzdrehzahl ein, der bzw. die (absolut betrachtet) kleiner als ein vorgegebener negativer Schlupf oder kleiner als eine vorgegebene negative Differenzdrehzahl ist, so kann mit hoher Sicherheit davon ausgegangen werden, dass der zuvor angenommene Getriebegang nicht dem tatsächlich eingelegtem Getriebegang entspricht.
Wenn die Plausibilitätskontrolle zu diesem Ergebnis führt, wird davon ausgegangen, dass anstatt des zuvor angenommenen n-ten Ganges der n + 1-te Gang der tatsächlich eingelegte ist.
Anschließend wird unter der Annahme, dass der n + 1-te Gang eingelegt ist, auf Basis der auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessenen Drehzahl und der nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl und der sich daraus ergebenden Gesamtübersetzung der Getriebeanordnung eine modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ermittelt und darauf basierend der an der geschlossenen Kupplung auftretende Schlupf bzw. die an der geschlossenen Kupplung auftretende Differenzdrehzahl ermittelt.
Sofern die Bedingungen für einen Drehmomenteingriff am Antriebsmotor erfüllt sind (siehe oben), wird das Antriebsmoment des Antriebsmotors entsprechend reduziert, bis der Schlupf- bzw. die Differenzdrehzahl an der geschlossenen Kupplung entsprechend abgesunken ist. Anschließend wird eine erneute Plausibilitätsprüfung hinsichtlich des eingelegten Getriebegangs durchgeführt. Kommt man dann zu dem Ergebnis, dass der angenommene Getriebegang dem tatsächlich eingelegten Getriebegang entspricht, so kann davon ausgegangen werden, dass das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors in etwa dem von der geschlossenen Kupplung noch übertragbaren Drehmoment entspricht.
Dieses aktuell noch übertragbare Antriebsmoment wird über Fahrzyklen hinweg gespeichert und kann sich in beide Richtungen entwickeln, da sich der Reibkoeffizient einer Kupplung auch wieder erholen kann. Das Moment wird In einer Diagnosefunktion zur Bestimmung des Zustandes der Kupplung herangezogen. Unterschreitet das Antriebsmoment dauerhaft vorgegebene Schwellen, kann der Fahrer aufgefordert werden eine Werkstatt aufzusuchen.
Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben werden die einzelnen Gänge mittels eines in verschiedenen Schaltgassen bewegbaren Gangwahlhebels angewählt. In herkömmlichen H-Schaltschemata liegen beispielsweise die Gänge 1, 3, 5 sowie die Gänge 2, 4, 6 in Fahrzeugquerrichtung betrachtet üblicherweise nebeneinander. Manche Fahrzeuge sind mit einem Sensor ausgestattet, mittels dem sensiert werden kann, ob sich der Schalthebel in Bezug auf die Schalthebelneutralstellung in einer nach vorne, d. h. in Richtung der Gänge 1, 3, 5 oder in einer nach hinten, d. h. in Richtung der Gänge 2, 4, 6 verschwenkten Stellung befindet. Sofern ein derartiger Sensor vorhanden ist, kann vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung der momentanen Übersetzung der Getriebeanordnung lediglich die Übersetzungstoleranzbänder derjenigen Gänge berücksichtigt werden, die dem ermittelten „Schaltraum” (Gänge 1, 3, 5 bzw. Gänge 2, 4, 6) zugeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass, wenn der Gangwahlhebel aus der Neutralstellung nach vorne verschwenkt ist, lediglich die Übersetzungstoleranzbänder der Gänge 1, 3, 5 berücksichtigt werden.
Liegt der ermittelte Quotient nach einer vorgegebenen Zeitdauer nicht dauerhaft in einem der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder, so kann kein Gang erkannt werden. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass das von dem Antriebsmotor abgegebene Drehmoment durch entsprechende Ansteuerung des Motorsteuergeräts auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird, bei dem die Kupplung sicher haftet, um eine thermische Zerstörung des Kupplungsbelages zu verhindern. Nach der Reduktion des abgegebenen Drehmoments des Antriebsmotors, kommt der ermittelte Quotient in einem der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder zu Liegen und ein Gang kann erkannt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 wesentliche Gedanken des Grundprinzips der Erfindung; und
2 das Konzept der Gangerkennung gemäß der Erfindung.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit einem Antriebsmotor 1, der hier als Verbrennungsmotor ausgebildet ist und der eine Antriebs- bzw. Kurbelwelle 2 aufweist. Die Antriebs- bzw. Kurbelwelle 2 treibt ein Antriebselement 3a einer Kupplung 3 an. Ein mit dem Antriebselement 3a zusammenwirkendes Abtriebselement 3b der Kupplung 3 ist mit einem Getriebeeingang 4 eines Stufengetriebes (z. B. Handschaltgetriebe) gekoppelt. Eine Abtriebswelle 6 des Getriebes 5 treibt ein Achsdifferential 7 an, welches das eingeleitete Drehmoment über Abtriebswellen 8, 9 auf Antriebsräder 10, 11 eines des Fahrzeugs überträgt.
Das von dem Antriebsmotor 1 zu erzeugende Drehmoment wird über ein Steuergerät 12 eingesteuert. Primärer Eingangsparameter für das Steuergerät 12 ist ein vom Fahrer über das Fahrpedal 13 vorgegebenes Soll-Vortriebssignal 14. Dem Motorsteuergerät 12 werden eine Reihe weiterer Signale zugeführt, insbesondere die Drehzahl n_KW der Antriebs- bzw. Kurbelwelle 2 sowie Raddrehzahlsignale n_RAD,HL, n_RAD,HR der Antriebsräder 10, 11. Ferner wir dem Motorsteuergerät 12 die Getriebeeingangsdrehzahl n_Getein bzw. die Abtriebsdrehzahl des Abtriebselements 3b der Kupplung 3 zugeführt.
Während die Kurbelwellendrehzahl n_KW sowie die Raddrehzahlen (n_RAD,HL, n_RAD,HR) mittels Drehzahlsensoren gemessen werden, wird die Getriebeeingangsdrehzahl rechnerisch n_Getein ermittelt.
Die Getriebeeingangsdrehzahl bzw. die Drehzahl des Abtriebselements 3b der Kupplung 3 kann aus einer „gemittelten Raddrehzahl”, die durch Mittelwertbildung aus den beiden Raddrehzahlsignale n_RAD,HL, n_RAD,HR berechnet wird, gebildet werden. Aus dieser „nach der Getriebeanordnung ermittelten (mittleren) Drehzahl” und der momentanen Gesamtübersetzung der Getriebeanordnung kann die Drehzahl am Getriebeeingang (n_Getein) bzw. die Drehzahl des Abtriebselements 3b der Kupplung 3 ermittelt werden.
Voraussetzung hierfür ist, dass der momentan eingelegte Getriebegang bestimmt wird. Aus dem Verhältnis der Kurbelwellendrehzahl n_KW und der nach der Getriebeanordnung aus den Raddrehzahlsignalen n_RAD,HL, n_RAD,HR ermittelten Drehzahl wird ein Quotient gebildet. Anschließend wird überprüft, ob der Quotient in einem der für die einzelnen Getriebegänge vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder liegt.
Kann auf diese Weise ein angenommener Gang erkannt werden (vgl. 2), so wird die an der geschlossenen Kupplung 3 bestehende Drehzahldifferenz (d. h. die Differenz zwischen der Kurbelwellendrehzahl n_KW und der rechnerisch ermittelten Drehzahl n_Getein) ermittelt. Wird ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl festgestellt und liegt dieser positive Schlupf bzw. die positive Differenzdrehzahl für mehr als eine vorgegebene Zeitdauer über einem vorgegebenen, zulässigen Schlupf bzw. über einer vorgegebenen, zulässigen Differenzdrehzahl, so nimmt das Steuergerät 12 einen Regeleingriff vor, derart, dass das Solldrehmoment (1) verringert wird. Durch diese Maßnahme wird der erkannte Schlupf bzw. die erkannte Differenzdrehzahl zumindest soweit verringert, dass der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl an der Kupplung wieder unterhalb eines vorgegebenen, zulässigen Werts liegt.
Anschließend wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt, bei der überprüft wird, ob der angenommene Gang der tatsächlich eingelegte Getriebegang ist.
Hierzu wird für eine kurze Zeitdauer das Solldrehmoment des Verbrennungsmotors 1 von dem Motorsteuergerät 12 herabgesetzt und überprüft, wie sich dies auf den ermittelten Schlupf bzw. die ermittelte Differenzdrehzahl an der geschlossenen Kupplung 3 auswirkt. Wenn der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl auf einen Wert „nahe Null absinkt, d. h. in einem vorgegebenen, „schmalen” Wertebereich um den Nullpunkt herum zu liegen kommt, so kann mit sehr hoher Sicherheit davon ausgegangen werden, dass der zuvor ermittelte angenommene Gang der tatsächlich eingelegte Gang ist.
Kommt es in Folge der kurzzeitigen Drehmomentreduzierung hingegen zu einem starken Absinken des Schlupfes bzw. der Differenzdrehzahl, insbesondere zu einem Unterschreiten eines vorgegebenen, unteren Schlupf- bzw. Differenzdrehzahlwerts, so ist davon auszugehen, dass der zuvor ermittelte, angenommene Gang nicht dem tatsächlich eingelegtem Gang entspricht, sondern dass tatsächlich der n + 1-te Gang eingelegt ist, wenn zuvor davon ausgegangen wurde, dass der n-te Gang eingelegt ist.
Anschließend wird unter der Annahme, dass der n + 1-te Gang eingelegt ist, die Differenzdrehzahl an der Kupplung 3 ermittelt. Sofern nach wie vor ein Regeleingriff erforderlich ist, wird der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl zumindest soweit ausgeregelt, bis ein zulässiger Wert unterschritten wurde. Anschließend wird erneut eine Plausibilitätskontrolle des angenommenen eingelegten Gangs durchgeführt.
Kann hingegen, wie in 2 dargestellt, mittels der Quotientenbildung aus der Kurbelwellendrehzahl n_KW und der nach der Getriebeanordnung ermittelten Drehzahl kein Gang eindeutig erkannt werden, d. h. liegt der betreffende Quotient nicht dauerhaft innerhalb eines der Übersetzungstoleranzbänder, so wird eine dauerhafte Reduzierung des Soll-Drehmoments des Antriebsmotors 1 auf einen vorgegebenen Drehmomentwert durchgeführt um eine thermische Zerstörung des Kupplungsbelages zu verhindern. Nach der Reduktion des abgegebenen Drehmoments des Antriebsmotors, kommt der ermittelte Quotient in einem der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder zu Liegen und ein Gang kann erkannt werden.

Claims

Verfahren zur Ermittlung des an einer geschlossenen Kupplung (3) eines Antriebsstrangs (1–11) auftretenden Schlupfes oder der an der geschlossenen Kupplung (3) auftretenden Differenzdrehzahl, wobei der Antriebsstrang (1–11) in Drehmomentflussrichtung betrachtet einen Antriebsmotor (1), die Kupplung (3), eine durch mindestens ein Getriebe (5, 7) gebildete Getriebeanordnung und mindestens ein Antriebsrad (10, 11) aufweist, wobei in die Ermittlung • eine auf einer Antriebsmotorseite (3a) der Kupplung (3) gemessene Drehzahl (n_KW) und • eine in Drehmomentflussrichtung betrachtet – nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelte Drehzahl (n_RAD,HL, n_RAD,HR) eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl vorliegt, was dann als gegeben angesehen wird, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung gemessene Drehzahl (n_KW) größer als eine modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist und dass der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl als negativ angesehen wird, wenn die auf der Antriebsmotorseite der Kupplung (3) gemessene. Drehzahl (n_KW) kleiner als die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl ist, wobei das von dem Antriebsmotor (1) abgegebene Drehmoment reduziert wird, wenn – ein positiver Schlupf bzw. eine positive Differenzdrehzahl erkannt wird und – der positive Schlupf bzw. die positive Differenzdrehzahl einen vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert bzw. eine vorgegebene, zulässige Differenzdrehzahl für mehr als eine vorgegebene Zeitdauer überschreitet und wobei • in die Ermittlung des Schlupfes oder der Differenzdrehzahl eine angenommene momentane Übersetzung der Getriebeanordnung (5, 7) eingeht, • aus der nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelten Drehzahl und der angenommenen momentanen Übersetzung nach der Getriebeanordnung (5, 7) die modellierte Kupplungsabtriebsdrehzahl (n_Getein) ermittelt wird und • das Vorliegen eines vorgegebenen negativen Schlupfes bzw. einer negativen Differenzdrehzahl für mehr, als eine vorgegebene Zeitdauer zur Plausibilitätsprüfung des momentan erkannten Ganges des Stufengetriebes herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kupplungssensorik sensiert wird, ob die Kupplung (3) geschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der auf der Antriebsmotorseite (3a) der Kupplung gemessenen Drehzahl um die Drehzahl (n_KW) des Antriebsmotors (1) handelt, wobei diese mittels einer Drehzahlmesssensorik gemessen wird. 4., Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelten Drehzahl um einen Mittelwert von Raddrehzahlen (n_RAD,HL, n_RAD,HR) mehrerer Antriebsräder (10, 11) des Fahrzeugs oder mit Raddrehzahlen korrelierender Drehzahlen handelt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahlen (n_RAD,HL, n_RAD,HR) mittels Sensoreinrichtungen gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen Übersetzungen der Getriebeanordnung (5, 7) jeweils ein vorgegebenes Übersetzungstoleranzband zugeordnet ist, wobei – ein Quotient aus der auf der Antriebsmotorseite (3a) der Kupplung (3) gemessenen Drehzahl (n_KW) und der nach der Getriebeanordnung (5, 7) ermittelten Drehzahl gebildet wird, und – überprüft wird, ob der Quotient innerhalb eines der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder liegt, wobei wenn der Quotient innerhalb eines der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder liegt, angenommen wird, dass ein dem Übersetzungstoleranzband zugeordneter Gang der tatsächlich eingelegte Gang ist und die diesem Gang zugeordnete, vorgegebene Übersetzung die für die Ermittlung des Schlupfes bzw. der Differenzdrehzahl zu verwendende angenommene momentane Übersetzung ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plausibilitätskontrolle durchgeführt wird, mittels der überprüft wird, ob ein als eingelegt angenommener Gang tatsächlich eingelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Plausibilitätskontrolle das von dem Antriebsmotor (1) abgegebene Drehmoment für eine vorgegebene Zeitspanne reduziert wird und überprüft wird, wie sich dies auf den sich aus der auf der Antriebsmotorseite gemessenen Drehzahl (n_KW) und der modellierten Kupplungsabtriebsdrehzahl (n_Getein) ermittelten Schlupf bzw. die ermittelte Differenzdrehzahl auswirkt, wobei – der angenommene Gang als tatsächlich eingelegter Gang angesehen wird, wenn der Schlupf bzw. die Differenzdrehzahl in einen vorgegebenen Wertebereich absinkt, welcher den Nullpunkt enthält, bzw. – davon ausgegangen wird, dass der angenommene Gang nicht dem tatsächlich eingelegten Gang entspricht, wenn sich ein negativer Schlupf oder eine negative Differenzdrehzahl einstellt, der bzw. die kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Plausibilisierung des Ganges das aktuell maximal übertragbare Drehmoment der Kupplung ermittelt und über Fahrzyklen hinweg gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte, aktuell maximal übertragbare Drehmoment der Kupplung zur Ermittlung des Zustandes der Kupplung Verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Gänge der Getriebeanordnung (5, 7) mittels eines in verschiedenen Schaltgassen bewegbaren Gangwahlhebels angewählt werden, wobei mittels eines Sensors ermittelt wird, in welcher Schaltgasse sich der Gangwählhebel befindet, wobei bei der Ermittlung der momentanen Übersetzung lediglich die Übersetzungstoleranzbänder derjenigen Gänge berücksichtigt werden, die der ermittelten Schaltgasse zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Quotient nach einer vorgegebenen Zeit nicht dauerhaft innerhalb eines der vorgegebenen Übersetzungstoleranzbänder liegt, das von dem Antriebsmotor (1) abgegebene Drehmoment auf einen vorgegebenen Wert reduziert wird.