Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines elektrisch betriebenen Kupplungsaktors, welcher abhängig von einer von einem Kupplungssteuergerät ausgegebenen Sollgröße entlang eines Betätigungswegs mittels eines auf die Regelstrecke des Betätigungswegs mittels Reglerparametern vorprogrammierten Reglers auf einen der Sollgröße entsprechenden Istwert gesteuert wird.

Automatisierte Reibungskupplungen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2010 024 938 A1 bekannt sind, werden entlang eines axialen Betätigungswegs um deren Drehachse betätigt. Hierzu werden Kupplungsaktoren eingesetzt, bei denen eine entsprechend ausgebildete Kupplungsbetätigung, beispielsweise eine Aktormechanik, eine hydrostatische Strecke oder dergleichen von einem Elektromotor betätigt wird, indem diese angetrieben beziehungsweise ein Geberzylinderkolben gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes betätigt wird. Um ein über die Reibungskupplung zu übertragendes Kupplungsmoment einzustellen, wird in einem Steuergerät anhand von Kennfeldern oder Algorithmen ein Zusammenhang zwischen Betätigungsweg und Kupplungsmoment ermittelt und in Form einer Sollgröße zur Steuerung des Elektromotors ausgegeben. Hierbei wird der Elektromotor mittels eines Reglers gegebenenfalls nach einer Vorsteuerung auf einen Istwert, der dem zu übertragenden Kupplungsmoment entspricht, geregelt. Der Regler wird dabei im Neuzustand mittels empirisch ermittelter Reglerparameter auf die Regelstrecke adaptiert. Die zunehmende Betriebsdauer des Kupplungsaktors und der Reibungskupplung, beispielsweise Fettalterung, Einlaufeffekte, Verschleiß und dergleichen sowie kurzzeitige Änderungen, beispielsweise

Temperaturänderungen in Reibungskupplung und/oder Kupplungsaktor können Änderungen der Regelstrecke bewirken. Um diese Änderungen zu erfassen, werden die Reglerparameter entsprechend robust eingestellt. Hierdurch müssen, was die Regelgüte und den Regelkomfort anbetrifft, zumindest in einigen Betriebsbereichen der Reibungskupplung Abstriche gemacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung einer

Reibungskupplung mittels eines Kupplungsaktors, das eine gleich bleibend hohe Regelgüte des Kupplungsaktors über dessen Betriebszeit und temporäre Änderungen der Regelstrecke erlaubt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.

In dem vorgeschlagenen Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mittels eines elektrisch betriebenen Kupplungsaktors, welcher abhängig von einer von einem Kupplungssteuergerät ausgegebenen Sollgröße entlang eines Betätigungswegs mittels eines auf die Regelstrecke des Betätigungswegs mittels Reglerparametern vorprogrammierten Reglers auf einen der Sollgröße entsprechenden Istwert gesteuert wird, ist vorgesehen, eine sich über eine Betriebszeit ändernde Regelstrecke mittels einer Änderung der Reglerparameter zu adaptieren, indem zumindest einem Wert einer eingestellten Sollgröße ein Sollgrößensprung aufgeprägt wird und eine nachfolgende Sprungantwort des Istwerts über die Zeit bei abgeschalteten Reglerparametern erfasst und aus der Sprungantwort die Reglerparameter ermittelt wird. Auf diese Weise kann das Zeitverhalten der Regelstrecke erfasst und gegebenenfalls mit dem Neuzustand verglichen werden. Treten Änderungen der Regelstrecke auf, die mittels der eingestellten Reglerparameter nur unzureichend kompensiert werden können, kann eine entsprechende Anpassung der Reglerparameter erfolgen. Ob eine Anpassung dieser erfolgen soll, kann von einer Schwelle von erfassbaren Größen, beispielsweise den Änderungen selbst, einem Zeitverhalten der Regelstrecke, aus diesem ableitbaren Größen und/oder dergleichen abhängig gemacht werden.

Die Durchführung einer Überprüfung des Zeitverhaltens und gegebenenfalls eine Adaption der Reglerparameter können über die Betriebszeit laufend, beispielsweise in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden. Die Überprüfung erfolgt bei Einstellungen der Reibungskupplung beziehungsweise Betriebszuständen des Antriebsstrangs, bei denen keine Gefährdung, Komforteinbuße oder dergleichen für den Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug und die Insassen des Kraftfahrzeugs infolge des durch den Sollwertsprung erhöhten Kupplungsmoments entsteht. Beispielsweise kann bei Antriebssträngen mit einem Doppelkupplungsgetriebe und einer Doppelkupplung die jeweils kein Kupplungsmoment übertragende Reibungskupplung überprüft werden. Alternativ oder zusätzlich können Kupplungszustände bei hohem zu übertragenden Kupplungsmoment vorgesehen werden, bei dem ein zunehmendes Kupplungsmoment in Kauf genommen werden kann. Des Weiteren kann bei geöffneter Reibungskupplung ein Sollwertsprung aufgeprägt werden, der beispielsweise bei geschlossener Bremse noch zu keiner Anfahraktion des Kraftfahrzeugs führt. Im Weiteren können beispielsweise zur Erfassung einer Hysterese der Regelstrecke auch negative Sollwertsprünge vorgesehen sein, die in Öffnungsrichtung der Reibungskupplung aufgeprägt werden.

Alternativ oder zusätzlich zu einer laufend erfolgenden Adaption der Reglerparameter mittels des vorgeschlagenen Verfahrens können abhängig von einer erfassten Größe des Antriebsstrangs eingeleitete Sollwertsprünge mit gegebenenfalls nachfolgender Adaption der Reglerparameter erfolgen, wenn beispielsweise bei einer eine vorgegebene Schwelle überschreitenden Temperaturänderung einer charakteristischen Temperatur des Antriebsstrangs, beispielsweise einer gemessenen oder mittels eines Temperaturmodells aus anderen Temperaturen ermittelten Kupplungstemperatur durchgeführt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Adaption der

Reglerparameter anhand einer Wendetangente der Sprungantwort. Hierbei kann ein zwischen einem ersten Zeitpunkt bei beginnender Sprungantwort und einem zweiten Zeitpunkt bei von der Wendetangente geschnittenem, von dem Sollgrößensprung einzustellendem Istwert vorgegebenes Zeitintervall erfasst werden. Anschließend wird das Zeitintervall von der Wendetangente in zwei Teilintervalle aufgeteilt und anhand des einzustellenden Istwerts und der Teilintervalle mittels ausgewählter Berechnungsalgorithmen die Reglerparameter bestimmt.

Die auf diese Weise bestimmten Berechnungsalgorithmen können abhängig von einem Regelverlauf des zu regelnden Istwerts angepasst voreingestellt werden. Wird beispielsweise ein aperiodischer Regelverlauf oder ein Regelverlauf mit Überschwingern erkannt, können die Berechnungsalgorithmen entsprechend unterschiedlich an diese Regelverläufe angepasst werden. Der Regelverlauf kann beispielsweise aus der Sprungantwort selbst abgeleitet werden, indem diese kurvenanalytisch bewertet wird. Weiterhin kann die Anzahl der Reglerparameter und der diese bestimmenden Berechnungsalgorithmen von einem Reglertyp, beispielsweise P-Regler, Pl-Regler, PID-Regler abhängig gemacht werden. Für den P-Regler wird dabei in bevorzugter Weise eine Verstärkung, für den Pl-Regler die Verstärkung und eine Zeitkonstante und für den PID-Regler die Verstärkung und zwei Zeitkonstanten adaptiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann beispielsweise für integrierende Strecken, beispielsweise bei einer Positionsregelung mittels eines P-Reglers der Regelparameter auf Basis einer Steigung des Betätigungswegs über die Zeit und einem Zeitintervall zwischen einem Zeitpunkt beim Start des Sollgrößensprungs und einem Zeitpunkt, bei dem die Zeitachse von einer Tangente der Weg-Zeit-Kurve geschnitten wird, ermittelt werden.

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 ein Diagramm eines auf eine Regelstrecke eines Kupplungsaktors aufgebrachten Sollwertsprungs über die Zeit,

Figur 2 ein Diagramm einer auf den Sollgrößensprung der Figur 1 folgenden Sprungantwort der Regelgröße,

Figur 3 ein Diagramm eines auf eine Regelstrecke eines Kupplungsaktors aufgebrachten Sollwertsprungs über die Zeit

und

Figur 4 ein Diagramm eines auf den Sollgrößensprung der Figur 3 folgenden Weg-

Zeit-Verhaltens.

Figur 1 zeigt das Diagramm 1 der Sollgröße SG über die Zeit t. Entsprechend der Kurve 2 wird zu dem vorgegebenen Zeitpunkt t ₀ die Sollgröße - hier von der SG=0 auf die SG(s) erhöht und gehalten. Aus dem Diagramm 3 der Figur 2 resultiert die als Kurve 4 dargestellte Sprungantwort des Istwerts IW über die Zeit t mit einem sich asymptotisch einstellenden, von dem Sollgrößensprung SG(s) der Figur 1 abhängigen Istwert IW(s) und dem Startwert bei dem Zeitpunkt t ₀ . Hierbei werden die aktuell eingestellten Reglerparameter des Reglers zurückgesetzt, so dass die die Kurve 4 beeinflussenden Größen ausschließlich auf die Regelstrecke selbst zurückgehen. In einem nachfolgenden Schritt wird aus dem Verlauf der Kurve 4 die Wendetangente 5 ermittelt, die den Ordinatenwert des einzustellenden Istwerts IW(s) am Schnittpunkt S schneidet und einen Zeitpunkt t-ι am Schnittpunkt S festlegt. Von den Zeitpunkten t ₀ , t-ι wird das Intervall At-ι eingeschlossen, das von der Wendetangente 5 in die Teilintervalle T _u, T _g unterteilt wird. Die Unterteilung erfolgt abhängig von der Steigung der Wendetangente, so dass insgesamt das Zeitverhalten der Kurve 4 abhängig von dem einzustellenden Istwert IW(s) wiedergegeben werden kann. Anhand der Ausbildung der Wendetangente 5 kann eine Adaption der Reglerparameter abhängig vom eingesetzten Reglertyp erfolgen.

In einem an ein Regelverfahren nach Chien, Hrones und Reswick angelehnten, besonders vorteilhaften Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung werden gemäß nachfolgender Tabelle 1 die Reglerparameter K _p in Form der Verstärkung für einen Proportionalregler P (P- Regler) beziehungsweise K _p , T _n für einen Pl-Regler beziehungsweise K _p , T _n , T _v für einen PID- Regler ermittelt. Diese werden mittels der dargestellten Berechnungsalgorithmen gebildet, indem der aus der Figur 2 einzustellende Istwert IW(s), der in Tabelle 1 zu K _s gesetzt wird, und die Teilintervalle T _u , T _g der Figur 2 in Ansatz gebracht werden. Hierbei werden beispielhaft zwei unterschiedliche Regelverläufe, nämlich ein aperiodischer Regelverlauf und ein Regelverlauf mit 20%iger Überschwingung unterschieden. Weiterhin werden diese Regelverläufe noch einmal in Zustände mit (äußerer) Störung und (innerer) Führung unterschieden, so dass für die entsprechenden Regelzustände die entsprechenden Berechnungsalgorithmen angewandt und dadurch die angepassten Reglerparameter adaptiert werden.

Tabelle 1

Die Figuren 3 und 4 zeigen die Diagramme 6 und 8 mit dem in Form der Kurve 7 aufgeprägten Sollgrößensprung SG(s) und der Weg-Zeit-Kurve 9 über die Zeit t. Der zum Zeitpunkt t ₀ aufgeprägte Sollgrößensprung SG(s) bewirkt in der Regelstrecke einen verzögerten Beginn der Wegeinstellung des Betätigungswegs s und danach ein im Wesentlichen konstantes Weg- Zeit-Verhalten, das durch die Tangente 10 wiedergegeben werden kann. Die bei einem standardisierten Zeitintervall ermittelte Steigung k, kann in Verbindung mit dem Zeitintervall At ₂ zur Adaption des Reglerparameters K _p eines P-Reglers nach folgendem Berechnungsalgorithmus herangezogen werden:

Hierbei wird das Zeitintervall At ₂ aus dem Zeitpunkt t ₀ zu Beginn des Sollgrößensprungs SG(s) und Zeitpunkt t ₂ am Schnittpunkt der Tangente 10 mit der Zeitachse festgelegt.

Bezuqszeichenliste

1 Diagramm

2 Kurve

3 Diagramm

4 Kurve

5 Wendetangente

6 Diagramm

7 Kurve

8 Diagramm

9 Weg-Zeit-Kurve

10 Tangente

IW Istwert

IW(s) einzustellender Istwert

Zeitintervall

At ₂ Zeitintervall

S Schnittpunkt

s Betätigungsweg

SG Sollgröße

SG(s) Sollgrößensprung

t Zeit

t ₀ Zeitpunkt

Zeitpunkt

t ₂ Zeitpunkt

Tu Teilintervall

T _g Teilintervall