Beschreibung

Sensorlose Istgang-Modellierung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine elektronische Vorrichtung, die beispielsweise in einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann, um eine sensorlose Istgang-Modellierung zu ermöglichen. Basierend auf der Istgang-Modellierung kann ferner eine Kupplungsschutzreaktion vorgenommenen werden.

Es ist bekannt, dass eine signifikante Differenz zwischen der Motordrehzahl und der

Getriebeeingangsdrehzahl (allgemein als "Kupplungsschlupf' bezeichnet) zu einer Abnutzung der Kupplung führen kann. Um solche Abnutzung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn Kupplungsschlupf möglichst reduziert wird. Hierfür werden in Kraftfahrzeugen

Kupplungsschutzfunktionen realisiert.

Zur Anwendung der Kupplungsschutzfunktion für Handschaltgetriebe ist die Kenntnis der Kupplungs-Differenzdrehzahl nötig. Diese Kupplungs-Differenzdrehzahl kann beispielsweise mittels Drehzahlsensoren in Motor und am Getriebe ermittelt werden. Nicht jedes Fahrzeug weist jedoch einen Drehzahlsensor auf, der Rückschluss auf die Getriebeeingangsdrehzahl erlaubt. In solchen Fällen sind alternative Wege erforderlich, um die Getriebedrehzahl zu ermitteln.

Aus der europäischen Patentschrift EP 1 930 631 B1 ist eine Gangpositionsbestimmungsvorrichtung für Handschaltgetriebe und eine

Gangschaltungsaufforderungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt. Ein aktuell eingelegter Getriebegang wird aus der Motorgeschwindigkeit und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis einer Gangabschätzungskarte ermittelt. Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass Kupplungsschlupf nicht berücksichtigt wird, was besonders in Anfahr- und

Beschleunigungssituationen von Nachteil ist.

Aus dem US-Patent Nr. 6,490,517 B1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines

leistungsfähigsten Ganges für ein Fahrzeug bekannt, wenn dieses Beschleunigungsvorgänge ausführt. Auch dieses Verfahren beruht auf der Auswertung des Verhältnisses zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorgeschwindigkeit und hat damit den Nachteil, dass

Kupplungsschlupf nicht berücksichtigt wird. Aus der europäischen Patentschrift EP 2 331 848 B1 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Zustands eines Getriebes bekannt. Das Verfahren beruht auf einer Bestimmung eines

Trägheitsmoments auf Basis eines aus Winkelgeschwindigkeiten berechneten

Übersetzungsverhältnisses und auf Basis eines ermittelten Motordrehzahlmoments. Durch Vergleich des berechneten Trägheitsmoments mit dem Trägheitsmoment der

Getriebeeingangswelle wird ermittelt, ob sich das Getriebe in der neutralen Position befindet, oder ob ein Gang eingelegt ist. Rückschlüsse auf den eingelegten Gang erlaubt das Verfahren jedoch nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine entsprechende

elektronische Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise überwinden.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und eine erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Istgang-Abschätzung in einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplung zwischen einem Motor und einem Getriebe, wobei die Istgang-Abschätzung auf einer Zug-Schub-Ermittlung beruht. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, ein Motorrad oder dergleichen. Bei dem Motor kann es sich um beliebige Motortypen handeln, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder dergleichen. Bei dem Getriebe kann es sich um ein

Fahrzeuggetriebe handeln, z.B. ein Getriebe mit sechs verschiedenen Getriebeübersetzungen, die hier auch als Gänge bezeichnet werden. Ein Schalthebel kann vorgesehen werden, der es einem Fahrer ermöglicht, einen Gang anzuwählen.

Eine Istgang-Abschätzung kann Ergebnisse liefern, die Rückschlüsse auf den eingelegten Gang ermöglichen. Beispielsweise kann in gewissen Situationen eine Istgang-Abschätzung den tatsächlich eingelegten Gang sicher ermitteln. Auch kann eine Istgang-Abschätzung in anderen Situationen mehrere plausible Gänge aus der Gesamtheit der Gänge angeben. Ferner kann eine Istgang-Abschätzung auch den nächstliegenden von mehreren plausiblen Gängen angeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform beruht die Zug-Schub-Ermittlung auf einer

Kupplungsmomentenberechnung. Auf Grundlage der Kupplungsmomentenberechnung kann beispielsweise darauf rückgeschlossen werden, ob eine Zugphase oder eine Schubphase vorliegt. Beispielsweise kann die Zug-Schub-Ermittlung eine Berechnung eines Kupplungsistmomentes gemäß folgender Gleichung umfassen:

^{1 n} kup,ist ^{1 l} mot "mot ^{A ω} ηιοί wobei M _{kup ist} ein Kupplungsistmoment ist, M _mot ein Drehmoment des Motors ist, 6 _mot ein Trägheitsmoment des Motors ist und ü> _mot eine zeitliche Änderungen der

Motorwinkelgeschwindigkeit ist.

Die Zug-Schub-Ermittlung kann ferner einen Vergleich des berechneten Kupplungsistmoments ^M kup,ist ^m it Schwellwerten für Zug und Schub umfassen. Dies hat den Vorteil, dass eine sichere Entscheidung über Zug oder Schub getroffen werden kann.

In einer Ausführungsform beruht die Istgang-Abschätzung auf einem Vergleich einer

Motordrehzahl mit einer Eingangsdrehzahl eines Ganges. Auf diese Weise kann eine

Differenzdrehzahl ermittelt werden, die es wiederum ermöglicht, darauf rückzuschließen, ob unzulässiger Schlupf vorliegt oder nicht.

Der Vergleich der Motordrehzahl mit der Eingangsdrehzahl kann ferner das Ergebnis der Zug- Schub-Ermittlung berücksichtigen. Auf diese Weise wird es möglich, auf weitere Sensoren, wie beispielsweise einen Allgangsensor zu verzichten.

In einer bevorzugten Ausführungsform berücksichtigt die Istgang-Abschätzung auf Basis der Zug-Schub-Ermittlung jeweils eine Vorzugsrichtung, beispielsweise bei Schub hin zu längeren Gängen oder bei Zug hin zu kürzeren Gängen. So sind beispielsweise bei ununterbrochenem Zug Änderungen hin zu längeren Gängen sinnvoll, im Schub entsprechend Änderungen hin zu kürzeren Gängen.

Beruhend auf der ermittelten Istgang-Abschätzung kann bei Kupplungsschlupf ferner eine Kupplungsschutzreaktion ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass dadurch eine

Abnutzung der Kupplung verringert werden kann. Die Lebensdauer der Kupplung wird erhöht. Insbesondere bei schwacher Tragfähigkeit der Kupplung kann eine Kupplungsschutzreaktion die Fahreigenschaften verbessern.

Die Kupplungsschutzreaktion kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass, sobald im Zug unzulässiger Kupplungsschlupf bezogen auf den nächstgelegenen Gang erkannt wird, dieser durch einen reduzierenden Motormomenteneingriff abgebaut wird. Dadurch kann unzulässiger Schlupf vermieden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird durch den Motormomenteneingriff die Motordrehzahl auf die Drehzahl des eingelegten Ganges überführt. Auch dadurch kann vorteilhafter Weise Kupplungsschlupf vermieden werden.

Eine erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung ist dazu ausgelegt, die oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei der elektronischen Vorrichtung kann es sich um einen

Mikroprozessor handeln, der beispielsweise in einem Motorsteuerungssystem eingesetzt wird. Die elektronische Vorrichtung kann dazu ausgelegt sein, Software auszuführen, die

Funktionalität aufweist, um die oben beschriebenen Verfahren auszuführen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel von Komponenten eines Kraftfahrzeugs zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm zeigt, in dem schematisch und beispielhaft dargestellt ist, wie beruhend auf einer Zug-Schub-Ermittlung eine Istgang-Abschätzung durchgeführt werden kann;

Fig. 3 schematisch eine Istgang-Erkennung in einer Zugphase zeigt;

Fig. 4 schematisch eine Istgang-Erkennung in einer Schubphase zeigt;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Kupplungsschutzreaktion bei Zug zeigt;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für funktionelle Komponenten einer elektronischen Vorrichtung zeigt;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für funktionelle Komponenten einer elektronischen Vorrichtung zeigt; und

Fig. 8 einen beispielhaften Verlauf des Kupplungssollmoments M _kuPiSOÜ in Abhängigkeit des Kupplungsweges zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel von Komponenten eines Kraftfahrzeugs ist in Fig. 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Motor 2 auf, der Antriebskraft über ein Zweimassenschwungrad 3, eine Kupplung 4 und ein Getriebe 5 auf ein Rad 6 überträgt. Über einen Schalthebel 7 lassen sich am Getriebe 5 verschiedene Getriebegänge anwählen, die jeweils ein spezifisches

Übersetzungsverhältnis des Getriebes 5 festlegen.

Fig. 1 zeigt auch schematisch eine Drehzahl n _mot des Motors, eine Drehzahl n _kup des Getriebe und eine Raddrehzahl n _rad . So kann an der Kupplung 4 eine Drehzahldifferent An zwischen Motorseite Getriebeseite vorliegen. Ist das vom Motor 2 in die Kupplung 4 eingeleitete Moment größer als das von der Kupplung übertragbare Moment, so steigt die Drehzahldifferent An. Liegt eine Drehzahldifferent An vor, so spricht man auch von Kupplungsschlupf. Ist die Drehzahl n _mot des Motors 2 größer als die Eingangsdrehzahl n _kup des Getriebes, so fließt bei schlupfender Kupplung Leistung vom Motor zum Getriebe.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele von Verfahren zum Ermitteln einer Istgang- Abschätzung in einem Kraftfahrzeug mit einer Kupplung zwischen einem Motor und einem Getriebe beschrieben.

Zug-Schub-Ermittlung

Mittels Zug-Schub-Ermittlung wird ermittelt, ob sich das Kraftfahrzeug in einer Zugphase oder einer Schubphase befindet. Im folgend beschriebenen Ausführungsbeispiel beruht eine Zug- Schub-Ermittlung auf einer Kupplungsmomentenberechnung.

Gemäß der Gleichung:

Mku ,ist ~ M _mo t — ö _mo t X ⁽ ^>mot wird beruhend auf dem Drehmoment des Motors M _mot , dem Trägheitsmoment 6 _mot des Motors und der Motorwinkelbeschleunigung ü> _mot ein Kupplungsistmoment M _{kup ist} ermittelt. Der Anteil

6 _mot x ü> _mot beschreibt das Drehmoment, das zu einer Drehzahländerung des Motors selbst erforderlich ist. a> _mot bezeichnet hierbei die Motorwinkelgeschwindigkeit in Sl-Einheiten (rad/s) und 6ö _mot die zeitliche Änderungen der Motorwinkelgeschwindigkeit und ist also proportional zu dem Motordrehzahlgradienten.

Für obige Zwecke kann angenommen werden, dass das Trägheitsmoment 6 _mot des Motors aus der Motorspezifikation bekannt ist und dass das Drehmoment M _mot des Motors und die

Motorwinkelgeschwindigkeit a> _mot aus dem Motorsteuerungssystem abrufbar ist.

Ein positives Kupplungsistmoment M _{kup ist} zeigt an, dass der Motor ein positives Drehmoment auf das Getriebe ausübt und somit eine Zugphase vorliegt. Ein negatives Kupplungsistmoment ^M kup,ist ^ze igt ^an _> dass in umgekehrter Richtung das Getriebe ein beschleunigendes

Drehmoment auf den Motor ausübt und somit eine Schubphase vorliegt.

Um möglichst sichere Ergebnisse der Zug-Schub-Ermittlung zu erlangen, wird in diesem Ausführungsbeispiel das ermittelte Kupplungsistmoment gegen einen vordefinierten

Schwellwert M _th geprüft. Auf eine Zugphase wird nur geschlossen, falls das

Kupplungsistmoment M _{kup ist} größer als der Schwellwert M _th ist. Auf eine Schubphase wird nur geschlossen, falls das Kupplungsistmoment M _{kup ist} kleiner als der Schwellwert—M _th ist. Zug: M _kuPiist > M _th (z.B. 20 Nm)

Schub: M _kuv>ist < - M _th (z.B. -20 Nm)

Istgang-Abschätzung

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch und beispielhaft dargestellt ist, wie beruhend auf der Zug-Schub-Ermittlung eine Istgang-Abschätzung durchgeführt werden kann.

In dem Diagramm der Fig. 2 ist auf der Rechtswertachse die Zeit t und auf der Hochwertachse die Drehzahl n aufgetragen. Das Diagramm zeigt den Verlauf der Motordrehzahl n _mot . Die Motordrehzahl n _mot ist proportional zu der in obiger Gleichung genannten

Motorwinkelgeschwindigkeit ω _ΐηοΐ . Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten

unterschiedlichen Bezeichnungen gehen lediglich darauf zurück, dass die

Motorwinkelgeschwindigkeit in der Gleichung in Sl-Einheiten ausgedrückt ist, wogegen in dem Diagramm der Fig. 2 nicht notwendiger Sl-Einheiten verwendet werden. Die Motordrehzahl n _mot kann in einer üblichen Einheit wie beispielsweise U/min (Umdrehungen pro Minute) oder U/s (Umdrehungen pro Sekunde) ausgedrückt werden. a> _mot und n _mot können beispielsweise als proportional angesehen werden, z.B. gemäß der Beziehung a> _mot = 2nn _mot mit den Sl- Einheiten [co _mot ] = rad/s und [n] = 1/s.

In der Fig. 2 sind ferner die Eingangsdrehzahlen von vier Getriebegänge G3, G4, G5 und G6 als horizontale Linien eingezeichnet. Die Eingangsdrehzahl eines Ganges wird hier durch Multiplikation einer ermittelten Raddrehzahl (oder mehrerer Raddrehzahlen) mit der aus der Getriebespezifikation bekannten Getriebeübersetzung ermittelt. Raddrehzahlen werden auf die dem Fachmann bekannte Weise, beispielsweise mittels Drehzahlsensoren ermittelt. Hier kann angenommen werden, dass die Raddrehzahlen beispielsweise (über den CAN-Bus) aus einem Bremsensteuerungsgerät abrufbar sind. Auch kann hier wieder angenommen werden, dass die Motordrehzahl n _mot aus dem Motorsteuerungssystem abrufbar ist.

Beruhend auf dem Ergebnis der oben beschriebenen Zug-Schub-Ermittlung können bei einer Abweichung der ermittelten Motordrehzahl n _mot von den nächstliegenden Eingangsdrehzahlen Rückschlüsse auf den Istgang gezogen werden.

Zunächst kann auf den nächstliegenden plausiblen Gang geschlossen werden, indem ausgehend von der Motordrehzahl n _mot bei einer erkannten Zugphase sämtliche Gänge als plausible betrachtet werden, deren Eingangsdrehzahl kleiner ist als die (oder gleich ist zur) Motordrehzahl n _mot . Gleichermaßen können bei einer erkannten Schubphase sämtliche Gänge als plausible betrachtet werden, deren Eingangsdrehzahl größer ist als die (oder gleich ist zur) Motordrehzahl n _mn† . Als eine Abschätzung des Istgangs kann zunächst der nächstliegende plausible Istgang betrachtet werden, also jener Gang der als plausibel ermittelten Gänge, dessen

Eingangsdrehzahl der Motordrehzahl n _mot am nächsten liegt.

Ist die Motordrehzahl n _mot gleich (oder nahe an) der Eingangsdrehzahl eines Ganges, so verschwindet die Differenzdrehzahl An bezüglich der Eingangsdrehzahl dieses plausiblen Ganges und der fragliche Gang kann als der nächstliegende plausible Gang betrachtet werden.

Verschwindet die Differenzdrehzahl für einen gewissen Zeitraum, so kann auf eine

Synchronizität geschlossen werden und der nächstliegende Gang kann als Istgang (eingelegter Gang) erkannt werden. Auch kann, falls sich bei ändernden Motordrehmoment keine

Differenzdrehzahl einstellt auf Synchronizität geschlossen werden und demgemäß der nächstliegende Gang als Istgang erkannt werden.

In Fig. 2 sind durch vertikale Linien fiktive Differenzdrehzahlen zum jeweils nächstliegenden plausiblen Gang angegeben, wobei sich die vertikalen gepunkteten Linien auf erkannte

Schubphasen beziehen und sich die vertikalen durchgezogenen Linien auf erkannte Zugphasen beziehen.

Auf Grundlage des oben dargelegten Grundprinzips lässt sich demnach der eingelegte Istgang mittels einer Zug-Schub-Unterscheidung abschätzen. Die Istgang-Abschätzung kann darauf beruhen, dass aus den möglichen Gängen die Untermenge der plausiblen Gänge ermittelt wird. Die Istgang-Abschätzung kann ferner darauf beruhen, auf den nächstgelegenen plausiblen Gang zu schließen. Folgend kann im Rahmen der Istgang-Abschätzung, wie unten detaillierter beschrieben, der real tragende Gang ohne Schlupf (im Fehlerfall durch Motormomenten- reduktion herbeiführbar) festgestellt werden. Diese Istgang-Erkennung wird im Folgenden näher erläutert.

Istgang-Erkennung

Im Folgenden wird nun beschrieben, wie - solange der Triebstrang nicht vollständig geöffnet wird (mittels Schalthebel / Kupplungspedal) - kontinuierlich anhand der

Differenzdrehzahlbedingungen für Zug bzw. Schub der ermittelte Istgang präzisiert und nachgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Istgang-Erkennung in einer Zugphase. Das obere Diagramm der Fig. 3 entspricht dem Diagramm der Fig. 2. Auf der Rechtswertachse ist die Zeit t und auf der Hochwertachse die Drehzahl n aufgetragen. Das Diagramm zeigt den Verlauf der

Motordrehzahl n _mot und die Eingangsdrehzahlen von vier Getriebegänge G3, G4, G5 und G6 als horizontale Linien. Das darunterliegende Diagramm zeigt auf der Rechtswertachse ebenfalls die Zeit t und auf der Hochwertachse den nächstliegenden plausiblen Gang G. In einem ersten Zeitabschnitt ist die Kupplung gelöst. Eine Zug-Schub-Erkennung ist bei gelöster Kupplung nicht möglich, oder anders ausgedrückt, bei gelöster Kupplung gibt es weder Zug noch Schub. Eine Istgang-Abschätzung ist in diesem Zeitabschnitt nicht möglich, bzw. liefert ein unbestimmtes Ergebnis. Zur Zeit t ₀ wird ein Gang eingelegt. Erstmals liefert die Zug- Schub-Erkennung ein definiertes Ergebnis, nämlich dass sich das Fahrzeug in einer Zugphase befindet. Auf Grundlage der Motordrehzahl n _mot und den Eingangsdrehzahlen G3, G4, G5 und G6 der sechs Getriebegänge wird als nächstliegender plausibler Gang G4 ermittelt. Die Gänge G5 und G6 sind weitere plausible Gänge. Zum Zeitpunkt t ist die Motordrehzahl n _mot

signifikant unter die Eingangsdrehzahl des vierten Ganges G4 gefallen. Gang G4 scheidet deshalb als plausibler Gang aus. Es verbleiben die Gänge G5 und G6 als plausible Gänge, wobei zum Zeitpunkt t Gang G5 der nächstliegende plausible Gang ist. Ab Zeitpunkt t ₂ ist die Motordrehzahl n _mot signifikant unter die Eingangsdrehzahl des fünften Ganges G5 gefallen. Gang G5 scheidet deshalb als plausibler Gang aus. Es verbleibt Gang G6 als einziger plausibler Gang. Gang G6 kann deshalb als Istgang erkannt und gehalten werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Istgang-Erkennung in einer Schubphase. Auf der

Rechtswertachse des oberen Diagramms ist die Zeit t und auf der Hochwertachse die Drehzahl n aufgetragen. Das obere Diagramm zeigt den Verlauf der Motordrehzahl n _mot und die

Eingangsdrehzahlen von sechs Getriebegänge G3, G4, G5 und G6 als vertikale Linien. Das darunterliegende Diagramm zeigt auf der Rechtswertachse ebenfalls die Zeit t und auf der Hochwertachse den nächstliegenden plausiblen Gang G.

In einem ersten Zeitabschnitt ist die Kupplung gelöst. Eine Zug-Schub-Erkennung ist bei gelöster Kupplung nicht möglich, oder anders ausgedrückt, bei gelöster Kupplung gibt es weder Zug noch Schub. Eine Istgang-Abschätzung ist in diesem Zeitabschnitt nicht möglich, bzw. liefert ein unbestimmtes Ergebnis. Zur Zeit t ₀ wird ein Gang eingelegt. Erstmals liefert die Zug- Schub-Erkennung ein definiertes Ergebnis, nämlich dass sich das Fahrzeug in einer

Schubphase befindet. Auf Grundlage der Motordrehzahl n _mot und den Eingangsdrehzahlen G3, G4, G5 und G6 der sechs Getriebegänge wird als nächstliegender plausibler Gang G6 ermittelt. Die Gänge G5 und kleiner sind weitere plausible Gänge. Zum Zeitpunkt t ist die Motordrehzahl ⁿ mot signifikant über die Eingangsdrehzahl des sechsten Ganges G6 gestiegen. Gang G6 scheidet deshalb als plausibler Gang aus. Es verbleiben die Gänge G5 und kleiner als plausible Gänge, wobei ab dem Zeitpunkt t Gang G5 der nächstliegende plausible Gang ist. Zum Zeitpunkt t ₂ ist die Motordrehzahl n _mot signifikant über die Eingangsdrehzahl des fünften Ganges G5 gestiegen. Gang G5 scheidet deshalb als plausibler Gang aus. Es verbleiben die Gänge G4 und kleiner als plausible Gänge, wobei ab dem Zeitpunkt t ₂ Gang G4 der nächstliegende plausible Gang ist. Zum Zeitpunkt t ₃ ist die Motordrehzahl n _mot signifikant über die Eingangsdrehzahl des vierten Ganges G4 gestiegen. Auch Gang G4 scheidet deshalb als plausibler Gang aus. Es verbleiben die Gänge G3 und kleiner als nächstliegender plausibler Gang, der im Folgenden als Istgang erkannt wird, da die Motordrehzahl nicht signifikant über die Eingangsdrehzahl des Ganges G3 steigt bzw. beruhend auf den oben dargelegten

Prinzipien auf Synchronizität geschlossen werden kann.

Kupplungsschutzreaktion

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsschutzreaktion beschrieben. Das Grundprinzip der Kupplungsschutzreaktion dieses Ausführungsbeispiels beruht darauf, dass, sobald im Zug unzulässiger Kupplungsschlupf (bezogen auf den nächstgelegenen Gang) erkannt wird, dieser durch einen reduzierenden Motormomenteneingriff abgebaut wird.

Durch diesen Motormomenteneingriff kann beispielsweise die Motordrehzahl auf die Drehzahl des eingelegten Ganges überführt werden.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Kupplungsschutzreaktion bei Zug. Das Diagramm der Fig. 5 entspricht dem Diagramm der Fig. 2. Auf der Rechtswertachse ist die Zeit t und auf der Hochwertachse die Drehzahl n aufgetragen. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf der Motordrehzahl n _mot ohne Kupplungsschutzreaktion. Die durchgezogene Linie zeigt den Verlauf der Motordrehzahl n _mot mit Kupplungsschutzreaktion. Die Eingangsdrehzahlen von vier Getriebegängen G3, G4, G5 und G6 sind als horizontale Linien gezeigt. Wie bereits in

Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wurde, liegt zum Zeitpunkt t ₀ ein erfolgreiches Zug- Schub-Ergebnis vor, wonach sich das Fahrzeug in einer Zugphase befindet. Mit diesem

Ergebnis der Zug-Schub-Ermittlung und aus der Motordrehzahl n _mot zur Zeit t ₀ kann Gang G4 als nächstliegender plausibler Gang bestimmt werden. Die Gänge G5 und G6 sind weitere plausible Gänge. Da bezüglich der Eingangsdrehzahlen der plausiblen Gänge G4, G5 und G6 jeweils signifikante Differenzdrehzahlen erkannt werden, die als etwaiger unzulässiger Schlupf interpretiert werden, wird durch Motormomenteneingriff die Motordrehzahl n _mot unter die Eingangsdrehzahl des Ganges G4 überführt. Zum Zeitpunkt t liegt die Motordrehzahl n _mot signifikant unter der Eingangsdrehzahl des Ganges G4, so dass Gang G4 als plausibler Gang ausscheidet und nun Gang G5 als nächstliegender Gang angenommen wird. Gang G6 bleibt plausibel. Da bezüglich der Eingangsdrehzahlen der plausiblen Gänge G5 und G6 weiterhin signifikante Differenzdrehzahlen erkannt werden, was weiterhin als etwaiger unzulässiger Schlupf interpretiert wird, wird durch Motormomenteneingriff die Motordrehzahl n _mot unter die Eingangsdrehzahl des Ganges G5 überführt. Zum Zeitpunkt t ₂ liegt die Motordrehzahl n _mot signifikant unter der Eingangsdrehzahl des Ganges G5, so dass Gang G5 als plausibler Gang ausscheidet und nun Gang G6 als einziger plausibler Gang und damit als Istgang angenommen wird. Da bezüglich der Eingangsdrehzahl des Ganges G6 auch weiterhin eine Differenzdrehzahl erkannt wird, was als unzulässiger Schlupf interpretiert wird, wird durch Motormomenteneingriff die Motordrehzahl n _mot auf die Eingangsdrehzahl des Ganges G6, also auf die

Eingangsdrehzahl des Istganges überführt. Die beschriebene Kupplungsschutzreaktion ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Tragfähigkeit der Kupplung stark herabgesetzt ist und deswegen ein dauerhafter

Kupplungsschutzeingriff hilfreich ist.

Funktionsübersicht

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für funktionelle Komponenten einer elektronischen

Vorrichtung, welche zur Implementierung der oben beschriebenen Verfahren eingesetzt werden kann. Die funktionellen Komponenten sind in diesem Ausführungsbeispiel als Software implementiert, die auf einem Mikroprozessor ausgeführt wird, beispielsweise dem

Mikroprozessor eines Motorsteuerungssystems.

Die elektronische Vorrichtung umfasst als funktionelle Komponenten eine Komponente A zur Berechnung des Kupplungsistmomentes. Die Komponente A zur Berechnung des

Kupplungsistmomentes empfängt als Eingangssignal ein Motordrehzahlsignal S04 und ein Motordrehmomentsignal S05 und liefert ein Kupplungsistmomentsignal S08 an eine

Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung.

Die Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung empfängt das Kupplungsistmomentsignal S08 von der Komponente A zur Berechnung des Kupplungsistmomentes und ferner ein

Kupplungspedalstatussignal S06 und ermittelt beruhend auf diesen Signalen ein

Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, ein Kupplungsmoment-Schub-Flag S10 und ein

Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 . Die Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung gibt das Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, das Kupplungsmoment-Schub-Flag S10 und das

Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 an eine Komponente C zur Gang- und

Eingangsdrehzahlberechnung aus. Die Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung gibt ferner das Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 an eine Komponente E zur Ermittlung der

Kupplungsschutzreaktion aus.

Die Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung empfängt das

Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, das Kupplungsmoment-Schub-Flag S10 und das

Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 von der Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung. Die Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung empfängt ferner ein

Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S01 , ein Reifenumfangsignal S02 und ein

Schalthebelstatussignal S03. Beruhend auf dem Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, dem

Kupplungsmoment-Schub-Flag S10, dem Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 , dem

Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S01 , dem Reifenumfangsignal S02 und dem

Schalthebelstatussignal S03 ermittelt die Komponente C zur Gang- und

Eingangsdrehzahlberechnung ein modelliertes Gangsignal S15, ein

Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 und ein Differenzdrehzahlsignal S17. Die Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung gibt das modelliertes Gangsignal S15, das Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 und das Differenzdrehzahlsignal S17 als Ausgabesignale aus. Ferner gibt die Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung das

Differenzdrehzahlsignal S17 an eine Komponente D zur Reibleistungsberechnung und die Komponente E zur Ermittlung einer Kupplungsschutzreaktion aus.

Die Komponente D zur Reibleistungsberechnung empfängt das Differenzdrehzahlsignal S17 von der Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung und das

Kupplungsistmomentsignal S08 von der Komponente A zur Berechnung des

Kupplungsistmomentes und ermittelt beruhend auf diesen ein Kupplungsreibleistungssignal S13 und ein Kupplungsreibenergiesignal S14 und gibt diese an die Komponente E zur Ermittlung einer Kupplungsschutzreaktion aus.

Eine Komponente F zur Ermittlung des Kupplungsmindestmomentes aus dem

Kupplungspedalweg empfängt ein Kupplungswegsignal S07, ermittelt daraus ein

Kupplungsmindestmomentsignal S12 und gibt dieses an die Komponente E zur Ermittlung einer Kupplungsschutzreaktion aus.

Die Komponente E zur Ermittlung einer Kupplungsschutzreaktion empfängt das

Differenzdrehzahlsignal S17 von der Komponente C zur Gang- und

Eingangsdrehzahlberechnung, das Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 von der Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung, das Kupplungsreibleistungssignal S13 und das

Kupplungsreibenergiesignal S14 von der Komponente D zur Reibleistungsberechnung, das Kupplungsistmomentsignal S08 von der Komponente A zur Berechnung des

Kupplungsistmomentes und das Kupplungsmindestmomentsignal S12 von der Komponente F zur Ermittlung des Kupplungsmindestmomentes und ermittelt beruhend auf diesen Signalen ein Kupplungsschutz-Flag S18 und gibt dieses als Ausgangssignal aus.

Die Eingangssignale S01 , S02, S03, S04, S05, S06 und S07 stehen der Motorsteuerung intern zur Verfügung oder können von dieser über den CAN-Bus von anderen Fahrzeugkomponenten abgefragt werden.

Das optionale Schalthebelstatussignal S03 gibt an, ob ein Gang eingelegt ist, gibt aber selbst keinen Aufschluss darüber, welcher Gang eingelegt ist. Das Schalthebelstatussignal S03 kann beispielsweise verwendet werden, um zu erkennen, ob eine gültige Zug-Schub-Erkennung überhaupt möglich ist. Beispielsweise kann die Komponente C zur Gang- und

Eingangsdrehzahlberechnung beruhend auf dem Schalthebelstatussignal S03 prüfen, ob ein Gang eingelegt ist und, falls erkannt wird, dass kein Gang eingelegt ist, als modelliertes Gangsignal S15 einen Undefiniertes Wert ausgeben, der anzeigt, dass nicht definiert auf einen Gang rückgeschlossen werden kann.

Das optionale Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S01 und das ebenfalls optionale

Reifenumfangsignal S02 können von der Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung herangezogen werden, um die Raddrehzahl zu ermitteln, aus der gemäß den obigen Ausführungen die Eingangsdrehzahl der Gänge berechnet werden kann. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S01 und das Reifenumfangsignal S02 können

beispielsweise zur Anwendung kommen, falls die Raddrehzahl nicht von Raddrehzahlsensoren zur Verfügung gestellt wird.

Das ebenfalls optionale Kupplungspedalstatussignal S06 kann von der Komponente B zur Zug- Schub-Ermittlung verwendet werden, um festzustellen, ob die Kupplung vollständig offen ist, oder nicht. Zeigt das Kupplungspedalstatussignal S06 an, dass die Kupplung offen ist, so kann die Komponente B zur Zug-Schub-Ermittlung die Zug-Schub-Ermittlung vorzeitig abbrechen, das Kupplungsmoment-Offen-Flag auf wahr setzen, das Kupplungsmoment-Zug-Flag S09 auf falsch setzen und das Kupplungsmoment-Schub-Flag S10 auf falsch setzen.

Das ebenfalls optionale Kupplungswegsignal S07 kann Aufschluss über den

Kupplungspedalweg geben. Die Komponente F zur Berechnung des

Kupplungsmindestmomentes kann beruhend auf dem Kupplungswegsignal S07 ein

Kupplungsmindestmomentsignal S12 ermitteln, das wiederum von der Komponente E zur Ermittlung der Kupplungsschutzreaktion vorteilhaft verwendet werden kann, um den Wert des Kupplungsschutz-Flags S18 zu ermitteln.

Der Fachmann wird erkennen, dass nicht alle Signale und Komponenten zwingend zur

Realisierung der obigen Verfahren erforderlich sind. Beispielsweise ist die Komponente F zur Berechnung des Kupplungsmindestmomentes optional und wird nur eingesetzt, falls in einer Ausführungsform das optionale Kupplungswegsignal S07 zur Verfügung steht. Auch ist die Komponente D zur Reibleistungsberechnung optional und wird nur eingesetzt, falls in einer Ausführungsform das optionale Kupplungsreibleistungssignal S13 und das optionale

Kupplungsreibenergiesignal S14 von der Komponente E zur Ermittlung der

Kupplungsschutzreaktion auch zur Ermittlung des Kupplungsschutz-Flags S18 herangezogen werden sollen. Die Komponente D zur Reibleistungsberechnung kann das

Kupplungsreibleistungssignal S13 beispielsweise gegen einen vorbestimmten Schwellwert prüfen und, falls die Kupplungsreibleistung den Schwellwert übersteigt, die

Kupplungsschutzreaktion auslösen, d.h. das Kupplungsschutzsignal S18 auf wahr setzen.

Die Komponente C zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung kann das modellierte

Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 und das modellierte Differenzdrehzahlsignal S17 an die Motorsteuerung zur weiteren Verwendung ausgeben. Der Fachmann wird erkennen, dass auch diese Ausgabe der Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 und der Differenzdrehzahlsignal S17 optional ist.

Das ausgegebene modellierte Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 kann beispielsweise den ermittelten nächstliegenden plausiblen Gang oder einen ermittelten Istgang angeben. Alternativ oder zusätzlich kann das modellierte Getriebeeingangsdrehzahlsignal S16 auch sämtliche plausiblen Gänge als Vektor angeben.

Das ausgegebene modellierte Differenzdrehzahlsignal S17 kann beispielsweise eine

Differenzdrehzahl bezüglich dem nächstliegenden plausiblen Gang oder bezüglich dem ermittelten Istgang angeben. Alternativ oder zusätzlich kann das modellierte

Differenzdrehzahlsignal S17 auch einen Vektor von Differenzdrehzahlen ausgeben, der für jeden plausiblen Gang eine entsprechende Differenzdrehzahl enthält.

Das von der Komponente E zur Ermittlung der Kupplungsschutzreaktion ausgegebene

Kupplungsschutz-Flag S18 kann verwendet werden, um, falls das Kupplungsschutz-Flag S18 von der Komponente E zur Ermittlung der Kupplungsschutzreaktion auf wahr gesetzt wird, eine Kupplungsschutzreaktion einzuleiten, die beispielsweise darin bestehen kann, durch einen Motormomenteneingriff die Motordrehzahl auf die Drehzahl des eingelegten Ganges (oder des nächstliegenden Ganges) überzuführen.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für funktionelle Komponenten einer elektronischen Vorrichtung, welche zur Implementierung der oben beschriebenen Verfahren eingesetzt werden kann. Auch hier sind die funktionellen Komponenten als Software implementiert, die auf einem Mikroprozessor ausgeführt wird, beispielsweise dem Mikroprozessor eines

Motorsteuerungssystems.

Eine Komponente A' zur Berechnung der Getriebeeingangsdrehzahlen empfängt ein

Fahrzeuggeschwindigkeitssignal S01 und ein Reifenumfangsignal S02 und ermittelt daraus einen Vektor aus Getriebeeingangsdrehzahlen. Die Komponente A' gibt diesen Vektor aus Getriebeeingangsdrehzahlen als Getriebeeingangsdrehzahlsignal S19 an eine Komponente B' zur Berechnung der plausibilisierten Getriebeeingangsdrehzahlen aus.

Die Komponente B' zur Berechnung der plausibilisierten Getriebeeingangsdrehzahlen empfängt das Getriebeeingangsdrehzahlsignal S19 von der Komponente A' zur Berechnung der

Getriebeeingangsdrehzahlen und empfängt ferner ein Motordrehzahlsignal S04, ein

Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, ein Kupplungsmoment-Schub-Flag S10, ein

Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 und ein Schalthebelstatussignal S03. Die Komponente B' zur Berechnung der plausiblen Getriebeeingangsdrehzahlen ermittelt daraus ein modelliertes Getriebeeingansdrehzahlsignal S16, sowie ein modelliertes Gangsignal S15 und gibt diese aus. Die Komponente B' zur Berechnung der plausiblen Getriebeeingangsdrehzahlen gibt das modellierte Getriebeeingansdrehzahlsignal S16 ferner auch an eine Subtraktionskomponente C aus, welche das modellierte Getriebeeingansdrehzahlsignal S16 und das Motordrehzahlsignal S04 empfängt, beruhend darauf durch Subtraktion eine oder mehrere modellierte

Differenzdrehzahlen ermittelt und diese als modelliertes Differenzdrehzahlsignal S17 ausgibt. Die Komponente B' zur Berechnung der plausibilisierten Getriebeeingangsdrehzahlen kann das Kupplungsmoment-Zug-Flag S09, das Kupplungsmoment-Schub-Flag S10 und das Kupplungsmoment-Offen-Flag S1 1 von einer Komponente zur Zug-Schub-Ermittlung erhalten, wie sie als Komponente B im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 gezeigt ist.

Fig. 8 zeigt in einem Diagramm einen beispielhaften Verlauf des Kupplungssollmoments ^M kup,soii (Kupplungsmindestmomentsignal S12 in Fig. 6) in Abhängigkeit des Kupplungsweges

(Kupplungswegsignal S07 in Fig. 6). Auf der Rechtswertachse des Diagramms ist der

Kupplungsweg abgetragen. Auf der Hochwertachse ist das Kupplungssollmoment M _{kup so ü} abgetragen. Die durchgezogene Linie gibt eine Basiskennlinie an, die sich auf eine Kupplung im ursprünglichen Zustand bezieht. Die gestrichpunktete Linie gibt eine aktuelle

Kupplungskennlinie an, die den aktuellen Abnutzungszustand repräsentiert. Die gestrichelte Linie gibt eine Grenzkennlinie an, unterhalb der weitere Kupplungsschutzmechanismen greifen können. Die Komponente F zur Ermittlung des Kupplungsmindestmomentes der Fig. 6 kann auf Grundlage der Basiskennlinie oder vorzugsweise auf Basis der aktuellen Kupplungskennlinie arbeiten.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug (Komponenten)

2 Motor

3 Zweimassenschwungrad

4 Kupplung

5 Getriebe

6 Rad

7 Schalthebel

n _mot Motordrehzahl

n _kup Kupplungsdrehzahl (Eingangsdrehzahl Getriebe)

n _rad Raddrehzahl

An Differenzdrehzahl

^M kup,ist Kupplungsistmoment

M _mot Motordrehmoment

6 _mot Trägheitsmoment des Motors

ü> _mot Motorwinkelbeschleunigung

M _th Drehmomentenschwellwert

G3 dritter Gang

G4 vierter Gang

G5 fünfter Gang

G6 sechster Gang

to, t t ₂ , t ₃ Zeitpunkte

A Komponente zur Berechnung des Kupplungsistmomentes

B Komponente zur Zug-Schub-Ermittlung

C Komponente zur Gang- und Eingangsdrehzahlberechnung

D Komponente zur Reibleistungsberechnung

E Komponente zur Ermittlung der Kupplungsschutzreaktion

F Komponente zur Ermittlung des Kupplungsmindestmomentes

A' Komponente zur Berechnung der Getriebeeingangsdrehzahlen

B' Komponente zur Berechnung der plausibilisierten Getriebeeingangsdrehzahlen

C Subtraktionskomponente S01 Fahrzeuggeschwindigkeitssignal

S02 Reifenumfangsignal

S03 Schalthebelstatussignal

S04 Motordrehzahlsignal

S05 Motordrehmomentsignal

S06 Kupplungspedalstatussignal

S07 Kupplungswegsignal

S08 Kupplungsistmomentsignal

S09 Kupplungsmoment-Zug-Flagsignal

S10 Kupplungsmoment-Schub-Flag

S1 1 Kupplungsmoment-Offen-Flag

S12 Kupplungsmindestmomentsignal

S13 Kupplungsreibleistungssignal

S14 Kupplungsreibenergiesignal

S15 modelliertes Gangsignal

S16 modelliertes Getriebeeingansdrehzahlsignal

S17 modelliertes Differenzdrehzahlsignal

S18 Kupplungsschutz-Flag

S19 Getriebeeingangsdrehzahlsignal