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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur adaptiven Ermittlung
eines Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und auf eine entsprechende Schaltanordnung nach
Anspruch 11.
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Die
Ermittlung des Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs, das die Brennkraftmaschine
an die Kurbelwelle abgibt, wird insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen
in der Regel mittels eines Drehmomentenmodells simuliert. Dieses
Modell basiert auf einer Umrechung der Ansteuerdauer der Injektoren
auf eine Einspritzmenge über
ein Injektorkennfeld. Die daraus berechnete Einspritzmenge wird über ein
Wirkungsgradkennfeld auf ein inneres Motormoment umgerechnet. Das
innere Motormoment wird anschließend um ein ermitteltes Motorreibmoment
und um die Momente der Nebenaggregate, z. B. der Klimaanlage, des
Generators und der Servopumpe reduziert. Das dadurch entstehende
Kupplungsmoment wird bspw. über
eine Schnittstelle eines Bussystems dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt.
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Alle
Drehmomentenmodelle haben den Nachteil, dass sie an jedem Übergang
von einem Wert zum nächsten
Wert fast immer fehlerhaft sind. Das führt dazu, dass die Information über das
Kupplungsmoment, das dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt
wird, ebenfalls fehlerhaft ist. Die führt vor allem im ausgekuppelten
Leerlauf zu Problemen, z. B. zu einer schlechten Schaltqualität.
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Aus
der
DE 103 05 092
A1 ist ein Verfahren zur automatischen Anpassung eines
Drehmomentenmodells bekannt, bei dem während einer Konstantfahrt des
Kraftfahrzeugs wenigstens ein Parameter des Drehmomentenmodells
verstellt wird und anschließend
die Auswirkungen auf das Drehmomentenmodell analysiert werden. Im
speziellen wird während
einer Konstantfahrt das mit Hilfe des Drehmomentenmodells ermittelte
Ist-Drehmoment mit
einem berechneten Fahrzeug-Drehmoment verglichen. Treten während der
Fahrt Verschiebungen zwischen dem berechneten Fahrzeug-Drehmoment
und dem ermittelten Ist-Drehmoment auf, dann werden ein oder mehrere
Parameter im Drehmomentenmodell angepasst. Mögliche Parameter können bspw. der
Zündwinkel
oder die Zylinderfüllung
sein. Ein derartiges Verfahren ist äußerst aufwendig.
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Aufgabe
der Erfindung ist es nun, ein einfaches und genaues Verfahren sowie
eine dazugehörige
Schaltanordnung zur Ermittlung eines Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Schaltanordnung
nach Anspruch 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei
der Erfindung wird davon ausgegangen, dass das Kupplungsmoment,
das die Brennkraftmaschine an die Kurbelwelle abgibt, mittels eines
herkömmlichen
Drehmomentenmodells ermittelt wird. Dieses Modell basiert auf einer
Umrechung der Ansteuerdauer der Injektoren auf eine Einspritzmenge über ein
Injektorkennfeld. Die daraus berechnete Einspritzmenge wird über ein
Wirkungsgradkennfeld auf ein inneres Motormoment umgerechnet. Das
innere Motormoment wird anschließend um das aktuell ermittelte
Motorreibmoment und um aktuell ermittelte Nebenaggregatmomente,
wie z. B. das Moment der Klimaanlage, des Generators und der Servopumpe reduziert.
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Weiter
liegt der Erfindung die Kenntnis zugrunde, dass im ausgekuppelten
stationären
Leerlauf das Kupplungsmoment in etwa Null sein muss, d. h. das innere
Motormoment entspricht in etwa der Summe aus Motorreibmoment und
Nebenaggregatmomente, wenn das Getriebeaufnahmemoment nicht berücksichtigt
wird. Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass im (ausgekuppelten)
stationären Leerlauf
der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein derartiges Korrekturdrehmoment
ermittelt wird, so dass das im stationären Leerlauf ermittelte Kupplungsmoment
nach der Adaption des Drehmomentenmodells in etwa Null wird bzw.
das innere Moment in etwa gleich der Summe aus aktuell ermitteltem
Motorreibmoment und aktuellen Nebenaggregatmomenten entspricht oder
einem vorgegebenen Wert entspricht. Dieses ermittelte Korrekturdrehmoment wird
anschließend
für die
Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen. Je nachdem, welche
Signale berücksichtigt
werden, wird das Korrekturdrehmoment derart ermittelt, dass das
Kupplungsmoment Null wird, oder dass es einen vorgegebenen Wert
annimmt.
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Vorteilhafterweise
wird das Korrekturdrehmoment während
des stationären
Leerlaufs zu vorgegebenen Adaptionszeitpunkten ermittelt. Weiter kann
das ermittelte Korrekturdrehmoment mittels eines PT1-Filters gefiltert
werden, so dass das ermittelte Korrekturdrehmoment mit einer gewissen
Verzögerung
zur Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen wird. Die Zeitkonstante
des PT1-Filters bzw. die Adaptionszeitkonstante kann variabel sein. Vorteilhafterweise
wird die Zeitkonstante des PT1-Filters bzw. die Adaptionszeitkonstante
in Abhängigkeit von
der Laufzeit des Kraftfahrzeugs vorgegeben. So ist es sinnvoll,
zu Beginn der Laufzeit des Kraftfahrzeugs sehr kleine Adaptionszeitkonstanten
bzw. Zeitkonstanten vorzugeben, bspw. ca. 0,5 s, da zu Beginn der
Laufzeit des Kraftfahrzeugs das Drehmomentenmodell – speziell
das Motorreibmoment – noch
nicht an aktuelle Fahrzeugparameter und eventuell vorliegende Bauteiletoleranzen
angepasst ist. Ist das Fahrzeug bereits länger in Betrieb, können größere Adaptionszeitkonstanten
bzw. eine größere Zeitkonstante
des PT1-Filters vorgegeben werden, da in der Regel nur noch eine
Drift des Drehmomentenmodells – speziell
des Motorreibmoments bzw. des Kupplungsmoments – erkannt und korrigiert werden
muss.
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Werden
bei der Ermittlung des Korrekturdrehmoments lediglich Momente berücksichtigt,
die bereits im Drehmomentenmodell einen Einfluss auf die Ermittlung
des Kupplungsmoments nehmen, also Motorreibmoment und die Momente
der Nebenaggregate, wird ein derartiges Korrekturdrehmoment ermittelt,
so dass das im stationären
Leerlauf ermittelte Kupplungsmoment nach der Adaption des Drehmomentenmodells
in etwa Null wird. Vorteilhafterweise kann bei der Ermittlung des
Korrekturdrehmoments jedoch auch ein ermitteltes Getriebeaufnahmemoment
berücksichtigt
werden. In diesem Fall wird ein derartiges Korrekturdrehmoment ermittelt, das
einen vorgegebenen Wert annimmt, der in diesem Fall dem Getriebeaufnahmemoment
entspricht.
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Vorteilhafterweise
werden für
verschiedene Betriebsmodi der Brennkraftmaschine, bspw. Normalbetrieb
oder Regenerationsbetrieb, verschiedene Adaptionswerte zum Adaptieren
des Motorreibmoment-Kennfelds
gelernt bzw. ermittelt. Dadurch wird aus dem Motorreibmoment-Kennfeld ein für jeden Betriebsmodus
der Brennkraftmaschine optimales Motorreibmoment ermittelt, welches
wiederum in die Ermittlung des Kupplungsmoments einfliest. Damit die
Adaptionswerte nicht verloren gehen, können die ermittelten Korrekturdrehmomente
jeweils in einem nichtflüchtigen
Speicher (EE-Prom) gespeichert werden. Somit können diese Werte weiter für die Adaption
des Drehmomentenmodells verwendet werden, bis ein neues Korrekturdrehmoment
im jeweiligen Betriebsmodus ermittelt wird.
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Vorteilhafterweise
wird das Drehmomentenmodell derart adaptiert, dass das ermittelte
Motorreibmoment direkt, oder ein Motorreibmoment-Kennfeld, das zur
Ermittlung des aktuellen Motorreibmoments verwendet wird, in Abhängigkeit
vom ermittelten Korrekturdrehmoment adaptiert bzw. korrigiert wird.
Dies bedeutet, dass das ermittelte Motorreibmoment unter Berücksichtigung
des Korrekturdrehmoments derart verändert wird, dass dieses ermittelte
Motorreibmoment möglichst
genau dem tatsächlich
aktuell vorliegenden Motorreibmoment entspricht. Dabei wird vorteilhafterweise
vorausgesetzt, das das für
einen bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ermittelte
Korrekturdrehmoment, also das im stationären Leerlauf ermittelten Korrekturdrehmoment
näherungsweise
als Offset für alle
Betriebspunkte genutzt werden kann. Somit kann bei einer Adaption
des Motorreibmoment-Kennfeldes das Kennfeld in jedem Punkt mit einem
Offset beaufschlagt werden, der dem ermittelten Korrekturdrehmoment
entspricht. Alternativ dazu kann auch das ermittelte Motorreibmoment
erst nach der Ermittlung des vorläufigen Motorreibmoments mit
einem Offset beaufschlagt werden, der dem ermittelten Korrekturdrehmoment
entspricht. Alternativ kann auch erst das mittels eines bereits
bekannten Drehmomentenmodells ermittelte Kupplungsdrehmoment am
Ende des Drehmomentenmodells um einen Offset reduziert werden, der
dem ermittelten Korrekturdrehmoment entspricht.
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Vorteilhafterweise
wird eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des
Motorreibmoments in Abhängigkeit
des ermittelten Korrekturdrehmoments erst dann vorgenommen, wenn ein
vorgegebenes Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall überschritten ist, d. h. erst
dann, wenn das erstmalig ermittelte Korrekturkupplungsmoment für eine vorgegebene
Zeit vorliegt bzw. ermittelt wurde. Erst ab diesem Zeitpunkt kann
davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem ermittelten Korrekturkupplungsmoment
um einen zuverlässigen
Wert handelt.
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Ebenso
ist es sinnvoll, bei der Adaption des Drehmomentenmodells bzw. der
Adaption des Motorreibmoments in Abhängigkeit des ermittelten Korrekturdrehmoments
zusätzlich
noch vorgegebene Fahrzeugparameter, bspw. die Getriebetemperatur und/oder
den Lenk(rad)winkel und/oder den Lenk(rad)winkelgradienten zu berücksichtigen.
In Abhängigkeit
der aktuellen Werte dieser Fahrzeugparameter wird entschieden, ob
ein zuverlässiges Korrekturdrehmoment
ermittelt worden ist, welches für
die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen werden kann. Nur
wenn fahrzeugparameter-abhängige
Bedingungen erfüllt
sind, ist eine Adaption sinnvoll. Ist das Korrekturdrehmoment nicht zuverlässig, wird
es verworfen und das zuletzt ermittelte und zuverlässige Korrekturdrehmoment,
das in einem Speicher gespeichert ist, zur Adaption des Drehmomentenmodells
verwendet.
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Schließlich kann
auch noch der Momentenbedarf der Nebenaggregate einschließlich des
Momentenbedarfs der Klimaanlage berücksichtigt werden. Somit soll
eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des Motorreibmoments in
Abhängigkeit
des ermittelten Korrekturdrehmoments nur dann vorgenommen werden,
wenn der Momentenbedarf der Nebenaggregate eine vorgegebene Momentenbedarfs-Schwelle
nicht überschreitet.
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Um
ein für
jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine optimales Korrekturdrehmoment
anzugeben, welches für
die Adaption des Drehmomentenmodells verwendet wird, kann das ermittelte
Korrekturdrehmoment in Abhängigkeit
von aktuell vorliegenden Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrigiert
werden. Erst dieses korrigierte Korrekturdrehmoment wird dann zur
Adaption des Drehmomentenmodells verwendet. Bei den vorgegebenen
Betriebsparametern kann es sich beispielsweise um die aktuelle Temperatur
der Brennkraftmaschine und/oder um die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder
um das aktuelle Drehmoment der Brennkraftmaschine handeln. Ebenso
ist es sinnvoll das ermittelte Korrekturdrehmoment auf einen vorgegebenen
maximalen oder minimalen Korrekturgrenzwert zu begrenzen, fall das
ermittelte Korrekturdrehmoment darüber hinausgeht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann mittels einer dazugehörigen
Schaltanordnung durchgeführt
werden, wobei die Schaltanordnung in einem bereits vorhandenen Steuergerät zur Ermittlung
des Kupplungsmoments integriert sein kann.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigt
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1 ein
vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Korrekturdrehmoments
und
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2 ein
vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines adaptierten Motorreibmoments
innerhalb eines Drehmomentenmodells in Abhängigkeit eines ermittelten
Korrekturdrehmoments.
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Die 1 zeigt
ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Korrekturdrehmoments K_n
bzw. K_r, in Abhängigkeit
dessen ein Drehmomentenmodell zur Ermittlung eines Kupplungsmoments
adaptiert werden soll. Das Korrekturdrehmoment K_n ist der relevante
Wert, wenn sich die Brennkraftmaschine im Normalbetriebmodus befindet
und das Korrekturdrehmoment K_r ist der relevante Wert, wenn sich
die Brennkraftmaschine im Regenerationsbetriebmodus befindet.
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Um
mit der Ermittlung des Korrekturdrehmoments K_n bzw. K_r überhaupt
beginnen zu können, müssen verschiedene
Bedingungen erfüllt
sein. Zum einen muss sich die Brennkraftmaschine im stationären Leerlauf
LL befinden, da nur in diesem Zustand eine Voraussage über das
tatsächliche
Kupplungsdrehmoment getroffen werden kann. Schließlich kann
bereits hier die Bedingung t > dt0
abgefragt werden, die erfüllt
ist, wenn das Fahrzeug bereits länger als
ein gewisses Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall dt0 in Betrieb ist.
Des Weiteren können
oder müssen
weitere Bedingungen Bed erfüllt
sein.
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Sobald
diese Bedingungen LL, t > dt0
und Bed erfüllt
sind, wird im Schritt 10 ein (noch nicht zugeordnetes)
Korrekturdrehmoment K_LL in Abhängigkeit
von dem mittels eines Drehmomentenmodells aktuell ermittelten Kupplungsdrehmoment
im Leerlauf, also M_K_LL und unter Berücksichtigung eines Getriebeaufnahmemoments
M_G ermittelt, also K_LL = f (M_K_LL, M_G). Das Korrekturmoment K_LL
entspricht dem Wert des um das Getriebeaufnahmemoment M_G reduzierten
und im Leerlauf ermittelten Kupplungsdrehmoments M_K_LL.
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Im
nächsten
Schritt 20a bzw. 20b wird die Zuordnung des (noch
nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoments K_LL zu einem Betriebsmodus
vorgenommen. Befindet sich die Brennkraftmaschine im Normalebetrieb,
wird im Schritt 20a das (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoment
K_LL zum Korrekturdrehmoment K_n im Normalbetrieb. Dieses Korrekturdrehmoment
K_n im Normalebetrieb wird anschließend im nächsten Schritt 25a mittels
eines ersten PT1-Filters PT1a gefiltert. Die Zeitkonstante ta des
PT1-Filters PT1a wird in Abhängigkeit
von der Laufzeit lz des Kraftfahrzeugs mittels eines Kennfels Ka_lz
vorgegeben. Schließlich
wird das gefilterte Korrekturdrehmoment im Schritt 30a in
einem nichtflüchtigen
Speicher Sp1 gespeichert, so dass es auch später zur Verfügung steht.
Dieser Wert von K_n bleibt solange gespeichert, bis ein neuer Wert
für K_n
ermittelt wird. Befindet sich die Brennkraftmaschine im Regenerationsbetrieb,
wird das (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoment K_LL im Schritt 20b zum
Korrekturdrehmoment K_r im Regenerationsbetrieb. Dieses Korrekturdrehmoment
K_r im Regenerationsbetrieb wird anschließend im nächsten Schritt 25b mittels
eines zweiten PT1-Filters PT1b gefiltert. Die Zeitkonstante tb des
PT1-Filters PT1b wird in Abhängigkeit
von der Laufzeit lz des Kraftfahrzeugs mittels eines Kennfels Kb_lz
vorgegeben. Anstelle des ersten und zweiten PT1-Filters PT1a und PT1b
kann auch ein gemeinsames PT1-Filter eingesetzt werden. Schließlich wird
das gefilterte Korrekturdrehmoment im Schritt 30b in einem
nichtflüchtigen
Speicher Sp2 gespeichert, so dass auch dieses später zur Verfügung steht.
Dieser Wert von K_r bleibt solange gespeichert, bis ein neuer Wert
für K_r ermittelt
wird.
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Die
gespeicherten Korrekturdrehmomente K_n und K_r werden anschließend zur
Adaption des Drehmomentenmodells verwendet.
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In
der 2 wird gezeigt, wie die Adaption des Drehmomentenmodells
in Abhängigkeit
von den ermittelten Korrekturdrehmomenten K_n bzw. K_r in alles
Betriebspunkten vorgenommen wird.
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Eine
Adaption des Drehmomentenmodells wird nur vorgenommen, wenn verschiedene
Bedingungen erfüllt
sind. So muss bspw. eine Bedingung t > dt0 erfüllt sein. Diese Bedingung ist
erfüllt,
wenn die Brennkraftmaschine länger
als ein vorgegebenes Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall dt0 in Betrieb
ist, da erst dann das zu ermittelnde Korrekturdrehmoment K_n bzw.
K_r einen zuverlässigen
Wert liefert und eine Adaption sinnvoll ist.
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Schließlich muss
auch noch der Momentenbedarf M_neb der Nebenaggregate einschließlich des
Momentenbedarfs der Klimaanlage berücksichtigt werden. Somit soll
eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des Motorreibmoments
in Abhängigkeit
des ermittelten Korrekturdrehmoments nur dann vorgenommen werden,
wenn der Momentenbedarf der Nebenaggregate eine vorgegebene Momentenbedarfs-Schwelle X nicht überschreitet,
d. h. M_neb < X.
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Schließlich müssen auch
noch vorgegebene fahrzeugparameter-abhängige Bedingungen Par erfüllt sein.
Dabei kann es sich bspw. um die Getriebetemperatur und/oder den
Lenk(rad)winkel und/oder den Lenk(rad)winkelgradienten handeln.
In Abhängigkeit
der aktuellen Werte dieser Fahrzeugparameter wird entschieden, ob
ein zuverlässiges
Korrekturdrehmoment ermittelt worden ist, welches für die Adaption
des Drehmomentenmodells herangezogen werden kann. Nur wenn fahrzeugparameter-abhängige Bedingungen
erfüllt
sind, ist eine Adaption sinnvoll.
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Sind
die Bedingungen erfüllt,
wird in einem ersten Schritt 100 in Abhängigkeit vom Betriebsmodus
der Brennkraftmaschine n oder r das dazugehörige ermittelte Korrekturdrehmoment
K_r oder K_n für
die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen. Zu vereinfachten
Darstellung werden in Abhängigkeit
vom aktuellen Betriebsmodus n oder r die Korrekturdrehmomente K_n
bzw. K_r einem neuen Parameter K zugeordnet.
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In
den nächsten
Schritten 200, 300 und 400 wird der Korrekturwert
K an aktuell vorliegende Betriebsparameter angepasst. So wird im
Schritt 200 in Abhängigkeit
von der Temperatur T der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit
E_T, die bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus der aktuellen Temperatur
T ein erster Korrekturfaktor x1 ermittelt, mit dem das Korrekturdrehmoment
K multipliziert wird, so dass sich ein erstes korrigiertes Korrekturdrehmoment
K1 ergibt. Im Schritt 300 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl n
der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit E_n, die
bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus der aktuellen Drehzahl n ein
zweiter Korrekturfaktor x2 ermittelt, mit dem das erste korrigierte
Korrekturdrehmoment K1 multipliziert wird, so dass sich ein zweites
korrigiertes Korrekturdrehmoment K2 ergibt. Schließlich wird
im Schritt 400 in Abhängigkeit
vom Drehmoment M der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit E_M,
die bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus dem aktuellen Drehmoment
M ein dritter Korrekturfaktor x2 ermittelt, mit dem das zweite korrigierte
Korrekturdrehmoment K2 multipliziert wird, so dass sich ein drittes
korrigiertes Korrekturdrehmoment K3 ergibt.
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Dieses
dritte Korrekturdrehmoment fließt nun
im Schritt 500 in das Drehmomentenmodell zur adaptiven
Ermittlung des Kupplungsdrehmoments ein. In diesem Schritt wird
das Motorreibmoment M_R bzw. die Ermittlung des Motorreibmoments
in Abhängigkeit
vom ermittelten dritten korrigierten Korrekturdrehmoment K3 verändert. So
kann beispielsweise das vorläufig
ermittele Motorreibmoment M_R dadurch adaptiert werden, dass es
in allen Betriebspunkten mit dem ermittelten dritten korrigierten
Korrekturdrehmoment als Offsetwert addiert wird und das sich daraus
ergebene Motorreibmoment innerhalb des Drehmomentenmodells zur Ermittlung
des Kupplungsdrehmoments verwendet wird.
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Durch
diese Adaption verbessert sich die Schaltqualität des Kraftfahrzeugs erheblich,
da die Laufzeitdrift verringert wird. Somit ergibt sich ein verbessertes
dynamisches Verhalten des Fahrzeugs.
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Zusätzlich ist
es auch möglich
eine Adaption des Drehmomentenmodells vor der Inbetriebnahme des
Kraftfahrzeugs durchzuführen.
Hierbei können noch
weitere Parameter berücksichtigt
werden.