DE102017111966A1

DE102017111966A1 - Verfahren zur Berechnung einer Sollposition eines Kupplungsaktors bei einer Steuerung einer Kupplung

Info

Publication number: DE102017111966A1
Application number: DE102017111966.3A
Authority: DE
Inventors: Henrik Beier; Matthias Krug
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06
Also published as: CN109058323A; CN109058323B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer Sollposition eines Kupplungsaktors bei einer Steuerung einer Kupplung, bei welchem ein Sollmoment (TrqReq₁) über eine Kupplungskennlinie (A) einem Betätigungsweg (L_Tgt) des die Kupplung betätigenden Kupplungsaktors zugeordnet wird, wobei der dem Sollmoment (TrqReq₁) zuzuordnende Betätigungsweg (L_Tgt) durch einen von einer Weghysterese der Kupplung abhängenden Korrekturfaktor (KF) korrigiert wird. Bei einem Verfahren, bei welchem die Regelungsdynamik erhöht wird, wird die Weghysterese des Kupplungsmomentes (TrqReq₁) bei der Bestimmung der dem Sollmoment (TrqReq₁) zugeordneten Sollposition (L_Tgt) des Kupplungsaktors berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer Sollposition eines Kupplungsaktors bei einer Steuerung einer Kupplung, bei welchem ein Sollmoment über eine Kupplungskennlinie einem Betätigungsweg des die Kupplung betätigenden Kupplungsaktors zugeordnet wird, wobei der dem Sollmoment zugeordnete Betätigungsweg durch einen von einer Weghysterese der Kupplung abhängigen Korrekturfaktor korrigiert wird.
Aus der DE 10 2011 011 152 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung bekannt, wobei die Reibungskupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet ist und mittels eines Betätigungsglieds der Reibungskupplung entlang eines über eine Kupplungskennlinie einem über die Reibungskupplung übertragbaren Sollmoment zugeordneten Betätigungsweg axial betätigenden Kupplungsaktor angetrieben wird. Die zwischen dem Sollmoment und dem über die Reibungskupplung tatsächlich übertragenen Istmoment entlang des Betätigungsweges auftretende Hysterese wird kompensiert, indem ein zur Steuerung des Kupplungsaktors bestimmter Istwert mittels einer Korrekturgröße korrigiert wird.
In 3 ist ein Verlauf der Sollposition eines Kupplungsaktors nach einem negativen Sprung im Kupplungssollmoment TrqReq₁ dargestellt, wobei das Kupplungssollmoment über dem Weg L des Kupplungsaktors gezeigt ist. Auf der Basis der aktuellen Kupplungskennlinie A wird aus dem Sollmoment TrqReq₁ eine Sollposition L_TGT-1 berechnet. Bei dieser Berechnung wird der sich schließende Hystereseast der Kupplungskennlinie A verlassen, wobei sich die aktuelle Kupplungskennlinie A durch die Hysterese weiter nach links verschiebt (Kurve A1). Bei weiteren Verschiebungen der Kupplungskennlinie A wird auch die Sollposition LAct neu bestimmt, wobei sich die Sollpositionen L_TGT-2 und L_TGT-3 ergeben. Die Verschiebung wird dabei zwischen dem sich öffnenden und dem sich schließenden Hystereseast durch einen Korrekturfaktor KF im inneren Hysteresebereich moduliert. Somit erfolgt eine sukzessive Annäherung der Istposition aus der aktuellen Kennlinie an die Hysterese-behaftete Sollposition.
Da die Hystereseweite der Kupplung nicht über den gesamten Momentenbereich konstant ist, kann eine mit geringem Sollmoment abnehmende Hystereseweite zu einem Überschwingen der zum Sollmoment korrespondierenden Sollposition des Kupplungsaktors führen. Dies hat eine schlechte Drehmomentengenauigkeit in Überschneidungsschaltungen eines Doppelkupplungsgetriebes beim Öffnen der einen Kupplung und Schließen der zweiten Kupplung zur Folge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Berechnung einer Sollposition eines Kupplungsaktors bei einer Steuerung einer Kupplung anzugeben, bei welcher die Dynamik eines Einregelvorganges gesteigert wird und ein überschwingendes Regelungsverhalten vermieden wird.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Weghysterese des Kupplungsmomentes bei der Bestimmung der dem Sollmoment zugeordneten Sollposition des Kupplungsaktors berücksichtigt wird. Dies hat den Vorteil, dass bei der Berechnung der Sollposition in einer Steuerungssoftware ein überschwingendes Regelverhalten unterbunden wird. Da zusätzlich zur Hysterese an der aktuellen Position auch die Hysterese an der Sollposition modelliert wird, wird eine Dynamiksteigerung erreicht, da auf das iterative Verfahren zur Bestimmung der Sollposition verzichtet wird. Dies ist besonders relevant für Kupplungssysteme, die große Hystereseweiten aufweisen. Darüber hinaus wird die innere Konsistenz eines Kupplungsmomentenmodells gestärkt, da sich für ein Sollmoment die Sollposition nicht im Verlauf des Regelvorganges ändert. Dies ist insbesondere für die Drehmomentgenauigkeit in Überschneidungsschaltungen von Vorteil.
Vorteilhafterweise wird der Bestimmung der dem Sollmoment zugeordneten Sollposition des Kupplungsaktors ein Hysteresemodell zugrunde gelegt, bei welchem eine Hysteresekennlinie um zwei äußere Hystereseäste ergänzt wird, wobei ein erster äußerer Hystereseast einer expliziten Berechnung der Kupplungskennlinie ohne Berücksichtigung einer Hysteresekompensation und der zweite äußere Hystereseast einer expliziten Berechnung der Kupplungskennlinie mit der vollen Hystereseweite entspricht.
In einer Ausgestaltung wird die Sollposition des Kupplungsaktors im inneren Hysteresebereich über eine Skalierung einer Differenz zwischen Sollposition und einer Istposition des Kupplungsaktors mit dem Korrekturfaktor durchgeführt, wobei die skalierte Differenz zur Istposition addiert wird. Durch diese skalierte Differenz kann sofort auf die Sollposition des Kupplungsaktors geschlossen werden, wodurch Rechenzeit eingespart wird.
In einer Variante wird eine Größe der mit dem Korrekturfaktor skalierten Sollposition gegenüber einer Nicht-Hysterese-bedingten Sollposition des Kupplungsaktors begrenzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein solcher Korrekturfaktor nicht nur Hysterese-bedingte Probleme ausgleicht. Fehler, die nicht ihren Ursprung in der Hysterese haben, werden durch die Größenbegrenzung ausgekoppelt.
In einer Ausführungsform wird als Korrekturfaktor ein Momentengradient im inneren Hysteresebereich des Hysteresemodells verwendet, der auf die Hälfte des Momentengradienten der nominellen Kupplungskennlinie begrenzt ist. Somit ist für dieselbe Momentenänderung ein doppelter Aktorweg erforderlich. Dabei handelt es sich um Erfahrungswerte, der aber bei einzelnen Kupplungssystemen mit großer Hystereseweite beliebig verändert werden können. Mittels eines solchen flachen Momentengradienten lässt sich die tatsächliche Zielposition rechnerisch einfach ermitteln.
In einer Weiterbildung erfolgt eine Berechnung der dem Sollmoment zugeordneten Sollposition auf der Basis der aktuellen Kupplungskennlinie, sofern die Aktorbewegung auf demselben Hystereseast fortgesetzt wird.
In einer Ausgestaltung ergibt sich bei einer auf die äußeren Hystereseäste fallenden Differenz aus Sollposition und Istposition die Sollposition direkt aus der Kupplungskennlinie ohne Berücksichtigung einer Hysteresekompensation bzw. der Kupplungskennlinie mit der vollen Hystereseweite. Dabei wird Rechenzeit eingespart, da eine direkte Zuordnung aus dem Hysteresemodell auf die Sollposition möglich ist.
Vorteilhafterweise wird die Sollposition von den durch die äußeren Hystereseäste abgedeckten Positionen begrenzt. Somit kann eine zuverlässige Umschaltung zwischen der inneren Hysterese auf der Grundlage der aktuellen Kupplungskennlinie und den äußeren Hystereseästen erfolgen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen Vergleich der Einregelvorgänge gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem Stand der Technik,
3 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach dem Stand der Technik.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welches anhand einer Kupplungskennlinie erläutert werden soll, bei welchem ein Kupplungsmoment Trq über der Position LAct eines die Kupplung ansteuernden Kupplungsaktors dargestellt ist. Dabei wird eine Sollposition des Kupplungsaktors, die dem angeforderten Sollmoment TrqReq₁ entspricht, direkt unter Berücksichtigung einer Kupplungshysterese berechnet. Zu diesem Zweck wird ein dreiteiliges Momentenmodell verwendet, welches drei Äste A, B, C aufweist. Die Kennlinie A bildet den inneren Hysteresebereich zugehörig zu der aktuellen Kupplungsposition. Diese wird ergänzt um einen linken Hystereseast B und einen rechten Hystereseast C. Bei dem linken Hystereseast B handelt es sich um den öffnenden Ast, welcher aus einer expliziten Berechnung der Kupplungskennlinie mit der vollen Hysteresekompensation bestimmt wird. Der rechte Hystereseast C stellt den schließenden Ast dar, welcher ohne Berücksichtigung der Hystereseweite bestimmt wird. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die aktuelle Kupplungsposition auf dem schließenden Hystereseast.
In einem Ausgangszustand zum Zeitpunkt 0 wird einem Kupplungsmoment TrqReq₀ ein aktueller Aktorweg L_Current-0 zugeordnet. Springt nun das angeforderte Kupplungsmoment von dem Wert TrqReq₀ auf den Wert TrqReq₁ =konstant, so wird mittels eines Korrekturfaktors KF, der als Momentengradient ausgebildet ist und seinen Ausgangspunkt P1 im Schnittpunkt des Ausgangszustandes hat, in dem Punkt P2, wo der Momentengradient das angeforderte konstante Sollmoment TrqReq₁ schneidet, die vorläufige Sollposition L_Tgt-KF ermittelt. Dazu wird die Differenz der Istposition L_Current-0 und der Sollposition L_Tgt-current mit dem Korrekturfaktor KF skaliert. Anschließend wird die skalierte Differenz zur aktuellen Position L_Current-0 hinzuaddiert. Daraus ergibt sich aufgrund dessen, dass die skalierte Differenz eine negative Zahl darstellt, die Sollposition L_Tgt-KF .
Die erläuterte Berechnung erfolgt dabei auf Basis der aktuellen Hysteresekennlinie A und ist für den inneren Hysteresebereich H gültig. Die skalierte Differenz liegt im Punkt P2 außerhalb der beiden äußeren Hystereseäste B, C. Daher wird die Sollposition L_Tgt , die dem angeforderten Sollmoment TrqReq₁ der Kupplung entspricht, direkt aus der jeweiligen ergänzenden Kurve B bzw. C ermittelt. Hier Kurve B an Punkt P3. Das Umschalten zwischen der inneren Hysterese H und den äußeren Hystereseästen B, C kann als Limitierung der Sollposition L_Tgt mit den Positionen, die durch die äußeren Hystereseäste B, C vorgegeben werden, realisiert werden.
In 2 ist ein Vergleich der Einregelvorgänge mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach dem Stand der Technik dargestellt. 3a zeigt dabei den Stand der Technik, während in 3b ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Der in Kennlinie 3a dargestellte Sprung des Sollmomentes Trq wird durch eine Sollposition LAct nachvollzogen, bei welchem sich die Sollposition LAct sukzessive an das Sollmoment TrqReq₁ annähert. Im Gegensatz dazu wird, wie aus 3b ersichtlich, bei einem Sprung des Sollmomentes Trq gleichzeitig ein Sprung der Sollposition LAct erreicht, was durch die direkte Hystereseberechnung möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lösung verkürzt den Einregelvorgang und ermöglicht eine höhere Aktorgeschwindigkeit durch direkte Berücksichtigung der Hysterese. Die Vorgabe eines Sollmomentes Trq korreliert bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Sollposition des Kupplungsaktors, die sich im Verlauf des Einregelns nicht ändert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011011152 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Berechnung einer Sollposition eines Kupplungsaktors bei einer Steuerung einer Kupplung, bei welchem ein Sollmoment (TrqReq₁) über eine Kupplungskennlinie (A) einem Betätigungsweg (L_Tgt) des die Kupplung betätigenden Kupplungsaktors zugeordnet wird, wobei der dem Sollmoment (TrqReq₁) zuzuordnende Betätigungsweg (L_Tgt) durch einen von einer Weghysterese der Kupplung abhängenden Korrekturfaktor (KF) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Weghysterese des Kupplungsmomentes (TrqReq₁) bei der Bestimmung der dem Sollmoment (TrqReq₁) zugeordneten Sollposition (L_Tgt) des Kupplungsaktors berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der dem Soll-Moment (TrqReq₁) zugeordneten Sollposition (L_Tgt) des Kupplungsaktors ein Hysteresemodell zugrunde gelegt wird, bei welchem eine Hysteresekennlinie (A) durch zwei äußere Hystereseäste (B, C) ergänzt wird, wobei ein erster äußerer Hystereseast (b) einer expliziten Berechnung der Kupplungskennlinie ohne Berücksichtigung einer Hysteresekompensation und der zweite äußere Hystereseast (C) einer expliziten Berechnung der Kupplungskennlinie mit der vollen Hystereseweite entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollposition (L_Tgt) des Kupplungsaktors über eine Skalierung einer Differenz zwischen der Sollposition (L_Tgt) und einer Istposition (L_current-0) des Kupplungsaktors mit dem Korrekturfaktor (KF) ermittelt wird, wobei die skalierte Differenz zur Ist-Position (L_current-0) addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollposition mit Berücksichtigung des Korrekturfaktors (KF) gegenüber einer Nicht-Hysterese-begrenzten Soll-Position des Kupplungsaktors begrenzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrekturfaktor ein Momentengradient im inneren Hysteresebereich (H) des Hysteresemodells verwendet wird, der auf die Hälfte des Momentengradienten einer nominellen Kupplungskennlinie begrenzt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Berechnung der dem Sollmoment zugeordneten Sollposition des Kupplungsaktors auf der Basis der aktuellen Kupplungskennlinie erfolgt, wenn eine Aktorbewegung auf demselben Hystereseast fortgesetzt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer außerhalb der äußeren Hystereseäste (B, C) fallenden Differenz aus Sollposition (L_Tgt) und Istposition (L_current-0) die Sollposition (L_Tgt) direkt aus der Kupplungskennlinie ohne Berücksichtigung einer Hysteresekompensation bzw. der Kupplungskennlinie mit der vollen Hystereseweite ergibt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollposition (L_Tgt) von den durch die äußeren Hystereseäste (B, C) abgedeckten Positionen begrenzt wird.