DE102017009531B4

DE102017009531B4 - Verfahren zum Betreiben eines schlupfgeregelten Systems eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017009531B4
Application number: DE102017009531.0A
Authority: DE
Inventors: Juergen Schuele
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2037-10-14
Also published as: DE102017009531A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines schlupfgeregelten Systems eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in zumindest einem Betriebszustand der Kupplung gezielt ein weniger als zehn Umdrehungen pro Minute betragender Minimalschlupf (66) der Kupplung eingestellt und mittels eines Reglers geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Regeln des Minimalschlupfes (66) ein die folgenden Regelschritte umfassender Regelvorgang mehrmals nacheinander durchgeführt wird:a) Regeln des Minimalschlupfes (66) mittels des Reglers auf Basis eines Anfangswerts des Minimalschlupfes (66);b) Bilden wenigstens eines Überprüfungswerts (64), während der Minimalschlupf mittels des Reglers geregelt wird, indem ein Ausgangswert des Reglers parallel unter Begrenzung eines positiven Integrationsgradienten zeitlich integriert wird;c) Überwachen des Regelns des Minimalschlupfes (66) dadurch, dass ein Vergleichen des Überprüfungswerts (64) mit einem Grenzwert erfolgt und überprüft wird, ob der Überprüfungswert (64) den Grenzwert erreicht oder überschreitet,d) wenn der Überprüfungswert (64) den Grenzwert erreicht oder überschreitet: Inkrementieren des Anfangswerts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines schlupfgeregelten Systems eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer schlupfgeregelten Kupplung eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2007 035 602 A1 bekannt. Bei dem Verfahren wird in zumindest einem Betriebszustand der Kupplung gezielt ein Minimalschlupf der Kupplung eingestellt und mittels eines Reglers geregelt, wobei der Minimalschlupf weniger als zehn Umdrehungen pro Minute beträgt. Der Regler wird beispielsweise durch eine elektronische Recheneinrichtung des Antriebsstrangs realisiert beziehungsweise durchgeführt.
Des Weiteren offenbart die DE 43 26 034 A1 eine Steuervorrichtung für eine Bypasskupplung eines Drehmomentwandlers bei einem selbsttätig schaltbaren Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen.
Die DE 195 04 847 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Drehmomentübertragungssystems.
Aus der DE 10 2008 053 542 A1 ist ein Verfahren zur Adaption eines Soll-Schlupfes einer Reibungskupplung bekannt, in welchem mittels einer Steuereinheit ein Vergleich eines Ist-Schlupfes mit einem Schlupf-Schwellwert durchgeführt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und komfortabler Betrieb des Antriebsstrangs realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter sowie komfortabler Betrieb des Antriebsstrangs realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass beim beziehungsweise zum Regeln des Minimalschlupfes ein die folgenden Regelschritte a) bis d) umfassender Regelvorgang mehrmals nacheinander durchgeführt wird: Bei dem Regelschritt a) des Regelvorgangs wird der Minimalschlupf mittels des Reglers auf Basis eines Anfangswerts des Minimalschlupfes geregelt. Werden beispielsweise der Regelvorgang und somit der Regelschritt a) erstmalig nach einem deaktivierten Zustand des Antriebsstrang und bei einer auf den deaktivierten Zustand folgenden Aktivierung des Antriebsstrangs erstmalig durchgeführt, so wird beispielsweise der Anfangswert als ein Initialisierungswert vorgegeben. Insbesondere wird dabei der Anfangswert beziehungsweise der Initialisierungswert beispielsweise mit 0 oder in einem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 1 vorgegeben. Bei dem Regelschritt b) des Regelvorgangs wird, insbesondere während der Minimalschlupf mittels des Reglers geregelt wird, wenigstens ein Überprüfungswert gebildet, indem ein Ausgangswert des Reglers zeitlich integriert und dabei beispielsweise aufsummiert wird. Da der Überprüfungswert gebildet wird, während der Minimalschlupf mittels des Reglers geregelt wird, wird der Ausgangswert des Reglers, insbesondere unter Begrenzung eines positiven Integrationsgradienten, parallel integriert. Bei dem Regelschritt c) des Regelvorgangs wird der Überprüfungswert mit einem beispielsweise vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert verglichen. Bei dem Regelschritt d) des Regelvorgangs wird der Anfangswert inkrementiert, das heißt beispielsweise um einen vorgegebenen oder vorgebbaren Inkrementen erhöht, wenn der Überprüfungswert den Grenzwert erreicht oder überschreitet.
Der Initialisierungswert kann appliziert werden und kann beispielsweise durch Empirie und/oder Erfahrungswerte ermittelt werden. Der Initialisierungswert kann eine Abhängigkeit von einer jeweiligen Bauvariante des Antriebsstrangs, insbesondere hinsichtlich Motor und/oder Achse, insbesondere Hinterachse etc., und kann beispielsweise durch Erfahrungswerte während einer Applikation ermittelt werden.
Das Regeln des Minimalschlupfs wird auch als Minimalschlupfregelung oder Nullschlupfregelung bezeichnet, welche dadurch überwacht wird, dass überprüft wird, ob der Überprüfungswert den Grenzwert erreicht oder überschreitet. Erreicht oder überschreitet der Überprüfungswert den Grenzwert, so wird beispielsweise ein Status gesetzt, welcher dazu verwendet wird, die Inkrementierung des Anfangswerts auszulösen beziehungsweise zu starten. Insbesondere ist es vorgesehen, dass jedes Mal dann, wenn der Überprüfungswert den Grenzwert erreicht beziehungsweise überschreitet, der Anfangswert inkrementiert wird, sodass der Anfangswert beispielsweise mehrere Male aufeinanderfolgend inkrementiert wird. Wurde beispielsweise der Regelvorgang mehrmals nacheinander durchgeführt, und wurde dabei jeweils der Anfangswert inkrementiert, so wird der jeweilige Regelschritt a) jeweils auf Basis des jeweils inkrementierten Anfangswerts durchgeführt.
Das schlupfgeregelte System, das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommt, ist ein Drehmomentübertragungssystem oder Drehmomentübertragungselement, über welches beispielsweise ein Drehmoment von einem ersten Bauelement auf ein zweites Bauelement, insbesondere von einer ersten Welle auf eine zweite Welle, übertragen wird. Dabei ist das schlupfgeregelte System insbesondere als Reiblamellenkupplung ausgebildet, oder aber als eine andere Kupplung. Beispielsweise ist die Reiblamellenkupplung eine Überbrückungskupplung, welche auch als Wandlerüberbrückungskupplung bezeichnet wird. Eine solche Überbrückungskupplung kommt beispielsweise in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Einsatz, um beispielsweise eine Pumpe beziehungsweise ein Pumpenrad des Drehmomentwandlers mechanisch, insbesondere reibschlüssig, mit einem Turbinenrad des Drehmomentwandlers zu koppeln, insbesondere drehfest zu verbinden, sodass das Turbinenrad über die Überbrückungskupplung von dem Pumpenrad antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Ferner ist es denkbar, dass das schlupfgeregelte Systems in einem Getriebe, insbesondere in den Reiblamellenkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, zum Einsatz kommt oder als nasse Anfahrkupplung in einem Getriebe, insbesondere in einem Wechselgetriebe, ausgebildet ist.
Dabei liegt der Erfindung insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Anhand von Verbrauchsuntersuchungen, insbesondere Verbrauchsberechnungen, mit einem Schlupf von null Umdrehungen pro Minute an einem als Überbrückungskupplung ausgebildeten schlupfgeregelten Systems konnte in vorgegebenen Fahrzyklen eine Kraftstoffverbrauchsreduktion und somit eine Reduktion von CO₂-Emissionen ausgewiesen werden. Mit anderen Worten wurde gefunden, dass durch einen Nullschlupf ein besonders wirkungsgradgünstiger und somit effizienter Betrieb darstellbar ist. Üblicherweise wird eine Überbrückungskupplung mit einem vorgebbaren, von einem Nullschlupf unterschiedlichen Schlupf betrieben, wobei der Schlupf beispielsweise geregelt wird. Ein solcher Schlupf der Überbrückungskupplung wird üblicherweise gezielt eingestellt, um einen komfortablen Betrieb realisieren zu können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn beispielsweise das zuvor genannte erste Bauelement über die Überbrückungskupplung von einem insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor angetrieben wird. Die gezielte Einstellung und Regelung des von einem Nullschlupf unterschiedlichen Schlupfes ermöglicht dabei einen besonders komfortablen Betrieb, da beispielsweise die genaue Drehzahl des Antriebsmotors nicht notwendigerweise bekannt ist. Die zuvor genannten Verbrauchsuntersuchungen haben jedoch gezeigt, dass es zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs vorteilhaft ist, den Schlupf so gering wie möglich zu halten und dabei insbesondere auf Null zu reduzieren. Die Reduzierung des Schlupfs auf Null ist jedoch nachteilig für einen komfortablen Betrieb, sodass es wünschenswert ist, gezielt einen Schlupf der Überbrückungskupplung einzustellen, den gezielt eingestellten und geregelten Schlupf der Überbrückungskupplung jedoch so gering wie möglich zu halten.
Ein solcher, möglichst geringer Schlupf des schlupfgeregelten Systems wird auch als Minimalschlupf bezeichnet. Somit ist es wünschenswert, im Rahmen einer Wirkungsgradoptimierung im Betrieb des schlupfgeregelten Systems eine Funktionalität, insbesondere in einer Software zum Betreiben des schlupfgeregelten Systems, umzusetzen, wobei es diese Funktionalität ermöglicht, den gewünschten und gezielt einzustellenden Schlupf im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren auf einen minimalen Wert zu reduzieren und dabei gleichzeitig das schlupfgeregelte System beziehungsweise ein das schlupfgeregelte System und den Regler umfassendes Regelsystem in einem geregelten Zustand zu belassen, um gewünschte Komfortfunktionen und Adaptionen des schlupfgeregelten Systems uneingeschränkt nutzen zu können. Ein Betrieb des als Reiblamellenkupplung ausgebildeten schlupfgeregelten Systems ohne Schlupf, das heißt mit einem Schlupf von null Umdrehungen pro Minute, wird auch als Überpressung oder Überanpressung der Reiblamellenkupplung bezeichnet. Unter einem Schlupf der Reiblamellenkupplung ist insbesondere zu verstehen, dass es beispielsweise zwischen den zuvor genannten Bauelementen eine Drehzahldifferenz beziehungsweise ein Drehzahlunterschied herrscht. Bei Überpressung der Reiblamellenkupplung jedoch besteht ein solcher Drehzahlunterschied zwischen den Bauelementen nicht.
Im Rahmen der Realisierung der zuvor genannten Funktionalität wurde das technische Problem identifiziert, einen minimalen, gewünschten Schlupf der Reiblamellenkupplung gezielt vorzugeben und gezielt einzustellen, wobei dieser Schlupf als Minimalschlupf, insbesondere abhängig von einer Drehzahlgüte, noch regelbar ist, das heißt noch geregelt beziehungsweise geregelt eingestellt werden kann. Insbesondere wurde gefunden, dass der Schlupf der Reiblamellenkupplung desto schwieriger einzustellen und zu regeln ist, je geringer der Schlupf beziehungsweise dessen Wert ist. Wird der Schlupf beziehungsweise Minimalschlupf der Reiblamellenkupplung auf einen besonders geringen Wert eingestellt, so kann das zuvor genannte System selbstständig in einen Zustand kommen, in welchem der Minimalschlupf nicht mehr geregelt werden kann. Ein solcher Zustand ist unerwünscht und kann nun mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden, indem beispielsweise der Schlupf beziehungsweise Minimalschlupf, welcher auch als Schlupfdrehzahl bezeichnet wird, selbstständig ermittelt und adaptiert werden kann.
Dabei liegt der Erfindung ferner die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Verfahren und insbesondere in aktuellen Automatikgetrieben aufgrund der begrenzten Drehzahlgenauigkeit der auch als Motordrehzahl bezeichneten Drehzahl des Antriebsmotors sowie einer Getriebeeingangs- beziehungsweise Turbinendrehzahl ein Minimalschlupf von circa fünf bis zehn Umdrehungen pro Minute an der als Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildeten Kupplung eingeregelt wird. Ein vollständiges Schließen der Kupplung, das heißt eine Überanpressung der Kupplung, wird vermieden, da ansonsten eine Schlupfregelung der Kupplung als komfortbestimmende Funktion während Lastwechseln und Schaltungen zur Vermeidung von NVH und Motoranregungen usw. nicht mehr verwendet werden kann, jedoch wünschenswerterweise verwendet wird. Der Nachteil bei dem gezielten Einstellen und Regeln eines Schlupfes der Kupplung besteht insbesondere darin, dass ständig eine Verlustleistung an der Kupplung vorhanden ist. Diese Verlustleistung resultiert insbesondere aus der zuvor genannten Drehzahldifferenz zwischen den Bauelementen. Eine vollständig geschlossene, das heißt überpresste oder überangepresste, Kupplung kann nicht unmittelbar eine gezielte Schlupferhöhung darstellen, da der Grad der Überanpressung eine unbekannte Größe ist und dadurch der Beginn des Schlupfzustandes nicht genau bestimmt werden kann.
Die Kupplung ist beispielsweise eine hydraulische Kupplung, bei welcher Kupplungselemente, insbesondere Reibelemente, hydraulisch und somit mittels eines Drucks eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, zusammengepresst werden. Der Schlupf hängt hierbei von dem Grad beziehungsweise der Stärke ab, mit dem beziehungsweise der die Kupplungselemente zusammengepresst werden, sodass der Schlupf von dem Druck abhängt, welcher beispielsweise auch als Stationärdruck bezeichnet wird. Der Stationärdruck beziehungsweise eine Stationärdruckadaption der Kupplung basiert üblicherweise auf einem geregelten System.
Es wurde ferner gefunden, dass dann, wenn der Minimalschlupf beziehungsweise dessen Anfangswert zu gering ist, der Minimalschlupf nicht geregelt werden kann, sodass beispielsweise der Regler beziehungsweise ein den Regler umfassendes System instabil wird. Es existiert somit eine untere Grenze für den Anfangswert beziehungsweise für den Minimalschlupf, bis zu welcher der Minimalschlupf noch geregelt werden kann. Mit anderen Worten ist der Anfangswert beispielsweise ein Soll-Wert oder eine Soll-Wert-Vorgabe des Minimalschlupfes. Der Soll-Wert soll so gering wie möglich sein, um einen effizienten Betrieb zu realisieren. Der Minimalschlupf kann jedoch nicht auf den Soll-Wert geregelt werden, wenn der Soll-Wert die untere Grenze unterschreitet. Der Minimalschlupf kann gerade noch auf den Soll-Wert geregelt werden, das heißt der Soll-Wert des Minimalschlupfes kann gerade dann noch eingestellt und stabil geregelt werden, wenn der Soll-Wert die untere Grenze nicht unterschreitet.
Dabei kann anhand dessen, dass der Überprüfungswert den Grenzwert überschreitet, erkannt werden, dass der Anfangswert (Soll-Wert) zu gering ist beziehungsweise dass der Minimalschlupf auf den Soll-Wert (Anfangswert) nicht geregelt werden kann, da letzterer zu gering ist. Wird dies erkannt, so wird der Anfangswert (Soll-Wert) bei dem Regelschritt d) inkrementiert, sodass im darauffolgenden Regelschritt a) der inkrementierte Anfangswert (Soll-Wert) verwendet wird. Überschreitet beispielsweise der Überprüfungswert den Grenzwert nicht oder nicht mehr, so ist der Anfangswert (Soll-Wert) hinreichend groß, dass der Minimalschlupf stabil auf den Soll-Wert geregelt werden kann. Gleichzeitig können der Anfangswert (Soll-Wert) und somit der Minimalschlupf hinreichend gering gehalten werden, um einen effizienten Betrieb zu realisieren. Insgesamt ist erkennbar, dass durch das Inkrementieren des Anfangswerts für die jeweiligen, darauffolgenden Regelvorgänge das zuvor genannte System in einen stabilen, das heißt regelbaren Zustand gebracht werden kann beziehungsweise es kann vermieden werden, dass das System beziehungsweise der Regler in einem instabilen, nichtregelbaren Zustand verbleibt.
Da der Minimalschlupf so gering wie möglich eingestellt wird, ist der Minimalschlupf größer als Null und kleiner als zehn Umdrehungen pro Minute, insbesondere kleiner als 7,5 Umdrehungen pro Minute.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Minimalschlupf in einem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 2,5 Umdrehungen pro Minute eingestellt wird. Hierdurch kann die zuvor genannte Drehzahldifferenz zwischen den Bauelementen besonders gering gehalten werden, sodass ein besonders wirkungsgradgünstiger beziehungsweise effizienter und somit kraftstoffverbrauchs- und emissionsarmer Betrieb realisierbar ist. Ferner kann ein besonders komfortabler Betrieb realisiert werden, da die Kupplung mit dem von Null unterschiedlichen Minimalschlupf betrieben wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Anfangswert so oft beziehungsweise so lange inkrementiert wird, bis ein Überschreiten des Grenzwerts durch den Überprüfungswert unterbleibt. Dadurch kann auf einfache Weise ein stabiler, das heißt regelbarer Zustand hergestellt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Anfangswert als ein Adaptionswert verwendet, wenn ein aus dem Inkrementieren des Anfangswerts resultierendes Überschreiten des Grenzwerts durch den Überprüfungswert unterbleibt. Mit anderen Worten, ist - wie zuvor beschrieben - der Anfangswert hinreichend groß, sodass der Minimalschlupf gerade noch auf den Anfangswert (Soll-Wert) stabil geregelt werden kann, so ist der Anfangswert der Adaptionswert, welcher durch das Inkrementieren des Anfangswerts gebildet wird. Dann unterbleibt gerade noch ein Überschreiten des Grenzwerts durch den Überprüfungswert. Der Adaptionswert ist somit beispielsweise der minimal mögliche Anfangswert oder Soll-Wert, auf den der Minimalschlupf gerade noch geregelt werden kann. Gegenüber dem Adaptionswert höhere Soll-Werte können ebenfalls stabil geregelt werden, jedoch kann ein gegenüber dem Adaptionswert geringerer Soll-Wert des Minimalschlupfes beispielsweise nicht mehr stabil geregelt werden. Mit anderen Worten, ist beispielsweise der Anfangswert geringer Minimalschlupf als der Adaptionswert, so ist die Kupplung nicht mehr regelbar und kommt, insbesondere selbstständig, in die Überanpressung. Dies kann daran erkannt werden, dass der Überprüfungswert den Grenzwert überschreitet. Wird dies erkannt beziehungsweise erfasst, so wird der Anfangswert erhöht (inkrementiert), bis die Kupplung beziehungsweise der Minimalschlupf wieder geregelt werden kann, sodass dann der Überprüfungswert den Grenzwert nicht mehr überschreitet.
Der Adaptionswert wird auch als Minimalschlupfwert bezeichnet und kann beispielsweise in einer Speichereinrichtung einer elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere in einem EEPROM, für einen nächsten Zündungslauf gespeichert und plausibilisiert werden.
Dabei ist es denkbar, dass der Adaptionswert, insbesondere bei einem Starten des Kraftfahrzeugs, aus der Speichereinrichtung abgerufen, dekrementiert und daraufhin als der Anfangswert für das, insbesondere erstmalig nach dem Starten erfolgende, Durchführen des Regelvorgangs verwendet wird. Ferner ist es denkbar, dass der Minimalschlupfwert bei jedem Zündungsreset erneut ermittelt wird. Wird beispielsweise der Adaptionswert gespeichert, so wird beispielsweise nach jedem oder nach mehreren Zündungsläufen der Adaptionswert initial um einen Wert erniedrigt, das heißt dekrementiert, um beispielsweise zu vermeiden, dass sich der Adaptionswert beziehungsweise der Anfangswert auf ein Maximum festfährt. Bei dem jeweiligen Wert, um welchen der Adaptionswert initial dekrementiert beziehungsweise der Anfangswert inkrementiert wird, handelt es sich beispielsweise um 0,25 Umdrehungen pro Minute.
Des Weiteren ist erkennbar, dass sich das Verfahren selbstständig den minimalen regelbaren Anfangswert und somit Soll-Wert für den Minimalschlupf sucht. Dies wird auch als Minimalschlupfadaption bezeichnet. Daher kann beispielsweist als der Initialwert ein besonders geringer Wert von beispielsweise 0 oder 0,5 Umdrehungen pro Minute vorgegeben werden. Dieser Initialwert wird dann auf die zuvor beschriebene Weise, das heißt durch die Minimalschlupfadaption zum Beispielsweise in 0,25-Schritten inkrementiert, falls der Überprüfungswert den Grenzwert überschreitet und dadurch erkannt wird, dass der eine Vorgabe darstellende Initialisierungswert zu gering ist, um sicher beziehungsweise stabil eingeregelt werden zu können. Der Vergleich des Überprüfungswerts mit dem Grenzwert ist somit eine Überprüfung, mittels welcher überprüft wird, ob der Überprüfungswert den Grenzwert überschreitet. Anhand dieser Überprüfung kann überprüft werden, ob der Regler den Anfangswert als Soll-Wert stabil einregeln kann. Die Überprüfung ist somit eine Reglerüberwachung, anhand welcher überwacht oder überprüft werden kann, ob der Regler den Minimalschlupf stabil auf den Anfangswert regeln kann oder nicht. Erkennt die Reglerüberwachung, dass der Überprüfungswert den Grenzwert überschreitet, so erkenn die Reglerüberwachung, dass der Anfangswert zu gering ist beziehungsweise dass der Regler den Minimalschlupf nicht auf den Anfangswert regeln kann. Dann wird der Anfangswert inkrementiert.
Um einen besonders vorteilhaften und insbesondere wirkungsgradgünstigen und komfortablen Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass als der Regler ein Regler verwendet wird, welcher ein P-Glied und ein I-Glied aufweist. Derartige P- und I-Glieder sind aus dem allgemeinen Stand der Technik, insbesondere aus dem Bereich der Regelungstechnik, hinlänglich bekannt, wobei das P-Glied auch als P-Anteil und das I-Glied auch als I-Anteil des Reglers bezeichnet wird. Der Regler wird beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Antriebsstrangs realisiert beziehungsweise durchgeführt, sodass der Minimalschlupf besonders schnell und präzise geregelt werden kann.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als der Regler ein PI-Regler verwendet, wodurch ein besonders effizienter und gleichzeitig komfortabler Betrieb darstellbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in Abhängigkeit von wenigstens einem einen Zustand des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Parameter von einem von dem zumindest einen Betriebszustand unterschiedlichen weiteren Betriebszustand der Kupplung in den zumindest einen Betriebszustand umgeschaltet, wobei in dem weiteren Betriebszustand ein gegenüber dem Minimalschlupf größerer Schlupf, insbesondere Soll-Schlupf, der Kupplung eingestellt und geregelt wird. Der Schlupf ist vorzugsweise wesentlich größer als drei Umdrehungen pro Minute und beträgt beispielsweise fünf bis zehn Umdrehungen pro Minute. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft möglich, einen Status einzuführen, der zur Erkennung eines gezielten Betriebszustands in Form des zumindest einen Betriebszustands dient, um die Minimal- beziehungsweise Nullschlupfregelung zu aktivieren. Mit anderen Worten, zunächst wird der Antriebsstrang beispielsweise in dem weiteren Betriebszustand betrieben. Wird dann beispielsweise wenigstens eine vorgebbare Bedingung erfüllt, indem der Parameter beispielsweise einen vorgegebenen oder vorgebbaren Wert oder Zustand einnimmt, so wird von dem weiteren Betriebszustand in den zumindest einen Betriebszustand umgeschaltet, in welchem dann die Minimalschlupfregelung erfolgt beziehungsweise durchgeführt wird. Hierzu wird beispielsweise auf wenigstens ein separates Schlupfkennfeld umgeschaltet. Mit anderen Worten wird beispielsweise der weitere Betriebszustand auf Basis wenigstens eines Standardkennfelds betrieben, wobei der zumindest einen Betriebszustand beispielsweise auf Basis des genannten Schlupfkennfelds betrieben wird. Bei der Umschaltung von dem weiteren Betriebszustand in den zumindest einen Betriebszustand wird somit von dem Standardkennfeld auf das Schlupfkennfeld umgeschaltet, anhand dessen dann der Minimalschlupf eingestellt und geregelt wird. Mit anderen Worten wird in dem Schlupfkennfeld beziehungsweise auf Basis des Schlupfkennfelds der Minimalschlupf appliziert.
Da der Schlupf in dem weiteren Betriebszustand wesentlich größer als der Minimalschlupf ist, ist beispielsweise die Regelung des Schlupfes in dem weiteren Betriebszustand wesentlich einfacher und unproblematischer als die Regelung des Minimalschlupfes. Um nun bei beziehungsweise nach dem Umschalten von dem weiteren Betriebszustand in den zumindest einen Betriebszustand beziehungsweise von dem Standardkennfeld auf das Schlupfkennfeld weiterhin eine besonders vorteilhafte Regelung zu ermöglichen, wird die zuvor genannte und auch als Reglerüberwachung bezeichnete Überwachung durchgeführt.
Diese Reglerüberwachung ermöglicht es, über ein Verhalten des Reglers, insbesondere des PI-Reglers, eine positive fehlerhafte Differenz der Drehzahl des Antriebsmotors, insbesondere einer Abtriebswelle des Antriebsmotors, zu einer Drehzahl eines Ausgangselements, insbesondere zu der Turbine beziehungsweise dem Turbinenrad, der Kupplung zu erkennen. Die Drehzahl des Antriebsmotors beziehungsweise der Abtriebswelle wird auch als Motordrehzahl bezeichnet. Die Drehzahl der Turbine beziehungsweise des Turbinenrads wird auch als Turbinendrehzahl bezeichnet.
Die Kupplung weist beispielsweise das genannte Ausgangselement und ein Eingangselement auf, welches mechanisch, insbesondere reibschlüssig, mit dem Ausgangselement koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar, ist, indem beispielsweise die genannten Kupplungselemente zusammengepresst werden. Dabei ist beispielsweise das zweite Bauelement von dem Ausgangselement antreibbar, sodass das zweite Bauelement über das Ausgangselement und das Eingangselement von dem ersten Bauelement antreibbar ist. Dies bedeutet, dass das Ausgangselement von dem Eingangselement antreibbar ist, wobei das Eingangselement von dem ersten Bauelement antreibbar ist. ist die Kupplung als Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildet, so ist das Eingangselement beispielsweise die genannte Pumpe beziehungsweise das genannte Pumpenrad, während das Ausgangselement beispielsweise die genannte Turbine beziehungsweise das genannte Turbinenrad ist. Die Verbrennungskraftmaschine kann dabei über ihre beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle Drehmomente bereitstellen, mittels welchen das Eingangselement antreibbar ist beziehungsweise wird. Anhand des Verhaltens des PI-Reglers kann nun eine etwaige Drehzahldifferenz zwischen der Abtriebswelle und dem Ausgangselement erkannt werden. In der Folge kann ein fehlerhaftes Hochintegrieren des Reglers durch die am Ende entstehende Überanpressung und eine dadurch nicht zu eliminierende Regelabweichung des Reglers vermieden werden, indem durch Inkrementierung des Anfangswerts die Regelung des Minimalschlupfes wieder stabilisiert wird. Dadurch kann beispielsweise ein minimaler Schlupfwert in Form des Adaptionswert gelernt beziehungsweise ermittelt werden, der für das System beziehungsweise den Regler gerade noch beherrschbar ist. Dieser minimale Schlupfwert ist der Adaptionswert, wobei der Überprüfungswert den Grenzwert gerade nicht überschreitet, wenn der Minimalschlupf den Adaptionswert aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem weiteren Betriebszustand der Schlupf mittels eines weiteren ein I-Glied aufweisenden Reglers geregelt wird, wobei sich die Regler in ihren I-Gliedern voneinander unterscheiden. Somit werden bis in den Betriebszuständen separate I-Regelparameter verwendet, um beispielsweise eine Schlupfregelung auf den speziellen, zumindest einen Betriebszustand, in dem die Minimal- beziehungsweise Nullschlupfregelung durchgeführt wird, abstimmen zu können.
Der genannte Parameter, anhand dessen beispielsweise von dem weiteren Betriebszustand in den zumindest einen Betriebszustand umgeschaltet wird, erfasst beispielsweise eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder einen Gang, insbesondere einen eingelegten Gang, eines Getriebes des Antriebsstrangs, einen Pedalwert, einen Pedalwertgradienten und/oder andere Größen beziehungsweise Parameter, sodass der zumindest eine Betriebszustand beispielsweise anhand von verschiedenen fahrzustandsbestimmenden Größen, insbesondere durch Applikation von Grenzwerten, definiert werden kann.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein schlupfgeregeltes System wie beispielsweise eine Kupplung, insbesondere eine Wandlerüberbrückungskupplung, in einem geregelten Zustand gehalten werden, wobei gleichzeitig der Wirkungsgrad maximiert werden kann, ohne die Vorteile einer Schlupfregelung wie Komfortfunktionen und Adaptionsfunktionen zu verlieren.
Mit anderen Worten, die Minimalschlupfadaption erfolgt beispielsweise, indem die Reglerüberwachung die nicht zu eliminierende Regelabweichung infolge der Abweichung der Motordrehzahl gegenüber der Turbinendrehzahl detektiert. Wenn dies geschieht, dann wird der Anfangswert, das heißt der Soll-Wert und somit eine Sollschlupfvorgabe der Nullschlupfregelung um einen applizierbaren Wert von beispielsweise 0,25 Umdrehungen pro Minute inkrementiert. Ist der inkrementierte Anfangswert (Soll-Wert) immer noch zu niedrig, um den Minimalschlupf auf den Soll-Wert stabil regeln zu können, so wird dies die Reglerüberwachung erneut detektieren, und es erfolgt eine erneute Inkrementierung, beispielsweise um 0,25 Umdrehungen pro Minute. Dieser Regelvorgang wiederholt sich solange, bis sich ein stabiler Zustand einstellt, d.h. bis der Soll-Wert (Anfangswert) so hoch ist, dass die Regelabweichung durch den Regler der Kupplung eliminiert werden kann, was daran erkannt wird, dass der Überprüfungswert den Grenzwert nicht (mehr) überschreitet.
Dem Verfahren liegt grundsätzlich das Basisproblem zugrunde, dass bei einer positiven Abweichung der Motordrehzahl gegenüber der Turbinendrehzahl auch bei vollständig geschlossener beziehungsweise überangepresster Kupplung eine positive Regelabweichung detektiert wird, was dazu führt, dass der I-Anteil immer weiter hochintegriert, und das bis zu einem maximal einstellbarem Druck. Es kann also herkömmlicherweise grundsätzlich geschehen, dass sich zum Beispiel bei einer Minimalschlupfvorgabe (Soll-Wert) von 0,5 Umdrehungen pro Minute und einer positiven Abweichung (Drehzahlfehler) der gemessenen Motordrehzahl gegenüber der Turbinendrehzahl von zum Beispiel 0,75 Umdrehungen pro Minute auch bei vollständig geschlossener Kupplung eine Ist-Schlupf-Abweichung von 0,25 Umdrehungen pro Minute (rpm) ergibt. Diese Abweichung kann der Regler nicht eliminieren. Um genau dies zu vermeiden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Minimalschlupfadaption durchgeführt. Die Reglerüberwachung funktioniert beispielsweise dadurch, dass parallel zum eigentlichen I-Anteil des Reglers der Kupplung ein zweiter paralleler Regler mit einem I-Anteil, der nur in einem bestimmten Betriebszustand, insbesondere in dem zumindest einen Betriebszustand aktiv ist, wenn beispielsweise der oben beschriebene Zustand detektiert wird. Dies geschieht dadurch, dass bei Überschreitung des beispielsweise festgelegten applizierbaren Grenzwertes durch den Überprüfungswert, das heißt durch das Integral des Reglers ein Zustand gesetzt wird, der die Inkrementierung der Minimalschlupfvorgabe, das heißt des Anfangswerts beziehungsweise des Soll-Werts, zur Folge hat.
Eine weitere Möglichkeit, den Minimalschlupf beziehungsweise dessen auch als Minimalschlupfadaptionswert bezeichneten Wert besonders gering halten zu können, besteht darin, den Zustand zu erkennen, in welchem das parallele Reglerintegral der Reglerüberwachung durch eine negative Regeldifferenz negative Werte erreicht. Dieser Zustand lässt eindeutig darauf schließen, dass der durch die Adaption vorgegebene Minimalschlupfsollwert sich auf einem ausreichenden oder zu hohen Niveau für einen Minimalschlupf befindet. Tritt dieses Ereignis gehäuft auf, so kann davon ausgegangen werden, dass der Minimalschlupfwert sich auf einen zu hohen Wert adaptiert hat und dekrementiert werden kann. Um eine Adaption nach unten zu ermöglichen wird dieses Ereignis mittels eines Zählers bis zu einem Maximalwert (z.B. 1000) gezählt. Wird dieser applizierbare Maximalwert des Zählers erreicht so wird der Adaptionswert um z.B. 0,25 rpm derkrementiert und der Zähler wieder mit Null initialisiert. Diese Initialisierung des Zählers geschieht ebenso, wenn die Reglerüberwachung eine Inkrementierung des Adaptionswertes veranlasst hat und der Zähler noch auf einem vorangegangenen Wert steht. Auf diese Art ist eine Minimalschlupfadaption in die positive wie auch negative Richtung möglich und es wird sich dadurch ein stabiler Wert einstellen, der von dem System beherrschbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kupplung eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug;
2 ein weiteres Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens;
3 ein weiteres Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens;
4 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens;
5 ein weiteres Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens; und
6 ein weiteres Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden wird anhand von 1 bis 6 ein Verfahren zum Betreiben eines als Kupplung ausgebildeten schlupfgeregelten Sstems eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug erläutert. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, und mittels des Antriebsstrangs antreibbar. Hierzu umfasst der Antriebsstrang beispielsweise einen Antriebsmotor, welcher insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist. Der Antriebsmotor umfasst dabei beispielsweise eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle, über welche der Antriebsmotor Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Kupplung weist ein Eingangselement oder Eingangsteil und ein Ausgangselement oder Ausgangsteil auf, wobei das Ausgangselement von dem Eingangselement antreibbar ist. Ferner weist die Kupplung beispielsweise Kupplungselemente auf, welche, insbesondere in axialer Richtung der Kupplung, zusammengepresst werden können, um dadurch beispielsweise das Ausgangselement mechanisch, insbesondere reibschlüssig, mit dem Eingangselement zu koppeln. In der Folge ist das Ausgangselement über die Kupplungselemente mechanisch und nicht oder nicht nur hydraulisch mit dem Eingangselement drehfest gekoppelt und von dem Eingangselement antreibbar.
Das Eingangselement ist beispielsweise von der Abtriebswelle antreibbar und insbesondere drehfest mit der Abtriebswelle gekoppelt. Die Abtriebswelle ist somit ein erstes Bauelement, von welchem das Eingangselement antreibbar ist. Das Ausgangselement ist beispielsweise mit einem zweiten Bauelement gekoppelt oder koppelbar, sodass das zweite Bauelement von dem Ausgangselement antreibbar ist. Somit ist das zweite Bauelement über die Kupplung, insbesondere über das Ausgangselement und das Eingangselement, von dem ersten Bauelement antreibbar. Bei den Bauelementen handelt es sich beispielsweise um jeweilige Wellen.
Insbesondere ist die Kupplung eine Reibkupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung. Beispielsweise ist die Kupplung eine Überbrückungskupplung, welche auch als Wandlerüberbrückungskupplung bezeichnet wird und in beziehungsweise bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Einsatz kommt. Bei einem solchen hydrodynamischen Drehmomentwandler ist beispielsweise das Eingangselement eine Pumpe beziehungsweise ein Pumpenrad, wobei das Ausgangselement beispielsweise eine Turbine beziehungsweise ein Turbinenrad ist. Ist die Kupplung beispielsweise vollständig geöffnet, so ist das Ausgangselement hydraulisch mit dem Eingangselement gekoppelt. Insbesondere ist dabei das Ausgangselement ausschließlich hydraulisch mit dem Eingangselement gekoppelt. Ist die Kupplung jedoch zumindest teilweise geschlossen, so ist das Ausgangselement über die Kupplung, insbesondere auch, mechanisch mit dem Eingangselement gekoppelt, sodass das Ausgangselement nicht beziehungsweise nicht nur hydrodynamisch von dem Eingangselement, sondern auch mechanisch von dem Eingangselement angetrieben werden kann. Mit anderen Worten ermöglicht es die Kupplung, das Ausgangselement über die Kupplung mechanisch, insbesondere reibschlüssig, mit dem Eingangselement zu koppeln. Durch Schließen der Kupplung kann somit das Ausgangselement mechanisch, insbesondere reibschlüssig, mit dem Eingangselement gekoppelt werden, sodass die hydraulische Kopplung zumindest teilweise überbrückt werden kann. In der Folge ist ein besonders effizienter Betrieb realisierbar.
Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird bei dem Verfahren in zumindest einem Betriebszustand der Kupplung gezielt ein weniger als zehn Umdrehungen pro Minute betragender Minimalschlupf der Kupplung eingestellt und mittels eines Reglers geregelt, sodass während des zumindest einen Betriebszustands eine Minimalschlupfregelung der Kupplung mittels des Reglers durchgeführt wird. Dabei ist der Regler vorzugsweise als PI-Regler ausgebildet und wird mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Antriebsstrangs realisiert beziehungsweise durchgeführt. Der PI-Regler weist somit ein P-Glied und ein I-Glied auf, wobei das P-Glied auch als P-Anteil oder P-Regelanteil bezeichnet wird, während das I-Glied auch als I-Anteil oder I-Regelanteil bezeichnet wird.
Um nun einen besonders effizienten und somit wirkungsgradgünstigen sowie gleichzeitig einen besonders komfortablen Betrieb des Antriebsstrangs insgesamt realisieren zu können, ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass beim Regeln des Minimalschlupfes ein die folgenden Regelschritte umfassender Regelvorgang mehrmals nacheinander durchgeführt wird:

a) Regeln des Minimalschlupfes (66) mittels des Reglers auf Basis eines Anfangswerts des Minimalschlupfes (66);
b) Bilden wenigstens eines Überprüfungswerts (64), indem ein Ausgangswert des Reglers zeitlich integriert wird;
c) Vergleichen des Überprüfungswerts (64) mit einem Grenzwert; und
d) wenn der Überprüfungswert (64) den Grenzwert erreicht oder überschreitet: Inkrementieren des Anfangswerts.

Beispielsweise ist es grundsätzlich möglich, die Kupplung zu überpressen und somit eine Überpressung oder Überanpressung der Kupplung einzustellen. Hierbei wird die Kupplung mit einem Schlupf von null Umdrehungen pro Minute betrieben, sodass zwischen den Bauelementen eine Drehzahldifferenz von Null besteht beziehungsweise kein Schlupf besteht. Bei einem solchen Schlupf von null Umdrehungen pro Minute existieren an der Kupplung kein Schlupf und somit keine Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement. Anhand von Verbrauchsrechnungen konnte herausgefunden werden, dass durch eine Überanpressung der Kupplung ein besonders hoher Wirkungsgrad realisiert werden kann, sodass der Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden können. Im Rahmen einer Wirkungsgradoptimierung ist es somit wünschenswert, insbesondere per Software, eine Funktionalität der Kupplung umzusetzen, wobei es die Funktionalität ermöglicht, einen Schlupf, mit welchem die Kupplung gezielt betrieben wird, auf einen minimalen Wert zu reduzieren und dabei gleichzeitig die Kupplung in einem geregelten Zustand zu belassen, um gewünschte Komfortfunktionen und Adaptionen der Kupplung uneingeschränkt nutzen zu können. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, den Schlupf der Kupplung so gering wie möglich zu halten, um einen besonders hohen Wirkungsgrad zu realisieren. Dennoch ist ein von Null unterschiedlicher und insbesondere gegenüber Null größerer Schlupf der Kupplung wünschenswert, um einen komfortablen Betrieb darstellen zu können.
In aktuellen Automatikgetrieben wird aufgrund der begrenzten Drehzahlgenauigkeit bei der Motordrehzahl im Getriebeeingangs- beziehungsweise Turbinendrehzahl ein Minimum von circa fünf bis zehn Umdrehungen pro Minute Schlupf an der insbesondere als Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildeten Kupplung eingeregelt. Ein vollständiges Schließen der Kupplung, das heißt eine Überpressung der Kupplung, wird vermieden, da die Schlupfregelung der Kupplung als komfortbestimmende Funktion mit deren Lastwechseln, Schaltungen, NVH und Motoranregungen usw. verwendet wird. Der Nachteil daran, dass die Kupplung mit einem Schlupf betrieben wird, besteht insbesondere darin, dass ständig eine Verlustleistung an der Kupplung vorhanden ist. Eine vollständig geschlossene, das heißt überangepresste Kupplung kann nicht unmittelbar eine gezielte Schlupferhöhung darstellen, da der Grad der Überanpressung eine unbekannte Größe ist und dadurch der Beginn des Schlupfzustands nicht genau bestimmt werden kann. Außerdem basiert eine Stationärdruckadaption der Kupplung auf einem geregelten System.
Das technische Problem besteht insbesondere darin, einen Schlupf der Kupplung gezielt vorzugeben und einzustellen und dabei diesen Schlupf der Kupplung besonders gering zu halten und dabei so gering einzustellen und vorzugeben, dass der auch als Minimalschlupf bezeichnete Schlupf der Kupplung abhängig von einer Drehzahlgüte noch geregelt werden kann. Dabei ist der zu fehlerhaften Zuständen im Integralteil des Reglers und infolgedessen zu fehlerhaften Stationärdruckadaptionswerten führende Fall, dass die auch als Motordrehzahl bezeichnete Drehzahl der Abtriebswelle beziehungsweise des Antriebsmotors eine positive fehlerhafte Abweichung gegenüber der Drehzahl des Ausgangselements der Kupplung aufweist. Dadurch wird selbst bei überangepresstem Zustand eine bleibende Regelabweichung detektiert, die wiederum dazu führt, dass der Regler ständig weiter integriert und der Druck an der Kupplung bis zu einem Maximaldruck ansteigen kann. Ist der Drehzahlfehler umgekehrt geartet, sodass die Drehzahl des Ausgangselements eine positive Abweichung gegenüber der Motordrehzahl aufweist, so bleibt die Regelung stabil und es wird lediglich ein tatsächlicher Schlupfwert eingeregelt, der um diesen Drehzahlfehler höher ausfällt. Aus diesem Grund soll mittels der oben genannten Funktionalität die minimale regelbare Schlupfdrehzahl, das heißt der minimal regelbare Minimalschlupf, selbstständig ermittelt und adaptiert werden, was im Folgenden erläutert wird.
Der Antriebsstrang weist beispielsweise ein Getriebe auf, über welches Räder des Kraftfahrzeugs und das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar sind. Das Getriebe ist beispielsweise ein Automatikgetriebe, in welchem die Kupplung insbesondere als Wandlerüberbrückungskupplung zum Einsatz kommt.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren wird beispielsweise ein Status eingeführt, der zur Erkennung des zumindest einen Betriebszustands als ein gezielter Betriebszustand dient, um die auch als Nullschlupfregelung bezeichnete Minimalschlupfregelung zu aktivieren. Der zumindest einen Betriebszustand wird beispielsweise ausgehend von einem weiteren Betriebszustand aktiviert, sodass von dem weiteren Betriebszustand in den zumindest einen Betriebszustand umgeschaltet wird. Der zumindest eine Betriebszustand kann beispielsweise anhand von verschiedenen zustandsbestimmenden Größen wie Geschwindigkeit, Gang, Fahrprogramm, Pedalwert, Pedalwertgradient usw. durch Applikation von Grenzwerten definiert werden. In dem weiteren Betriebszustand wird beispielsweise ein von dem Minimalschlupf unterschiedlicher, gegenüber dem Minimalschlupf wesentlich größerer Schlupf der Kupplung eingestellt und geregelt, wobei beispielsweise die Minimalschlupfregelung auf Basis eines Schlupfkennfelds durchgeführt wird, und wobei beispielsweise der weitere Betriebszustand auf Basis eines Standardkennfelds durchgeführt wird.
1 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens. Bei einem Block 10 wird beispielsweise die Kupplung zugeschaltet, wobei bei einem Block 12 eine Soll-Schlupfregelung der Kupplung durchgeführt wird. Im Rahmen der Soll-Schlupfregelung der Kupplung wird diese beispielsweise in dem zumindest einen Betriebszustand und in dem weiteren Betriebszustand betrieben. Zunächst wird die Kupplung beispielsweise in dem weiteren Betriebszustand betrieben. In dem Block 14 wird beispielsweise entschieden, ob die Kupplung in dem zumindest einen Betriebszustand oder in dem weiteren Betriebszustand betrieben wird, sodass beispielsweise bei dem Block 14 entschieden wird, ob die Minimalschlupfregelung oder eine Standardschlupfregelung durchgeführt wird. Die Standardschlupfregelung wird beispielsweise während des Weiteren Betriebszustands durchgeführt, in welchem beispielsweise der gegenüber dem Minimalschlupf größere Schlupf als Standardschlupf eingestellt wird. Der Standardschlupf liegt beispielsweise in einem Bereich von einschließlich fünf Umdrehungen pro Minute bis einschließlich zehn Umdrehungen pro Minute. Mit anderen Worten wird bei dem Block 14 überprüft, ob wenigstens eine Bedingung zum Durchführen der Minimalschlupfregelung erfüllt ist. Diese eine Bedingung umfasst beispielsweise:

- Geschwindigkeit
- Längsbeschleunigung
- Pedalwertgradient
- Pedalwert
- Minimal-/Maximal-Gang
- Schaltung aktiv
- Schaltvorahnungszeit
- Lastzustand Zug
- Gradientvorgabemoment
- Turbinengradient
- Temperatur der beispielsweise als Lamellen ausgebildeten Kupplungselemente der Kupplung
- Fahrprogramm
- statisches Motormoment
- Regeneration eines Partikelfilters, insbesondere eines Dieselpartikelfilters aktiv

Ergibt beispielsweise der Block 14, dass die Bedingungen für die Minimalschlupfregelung nicht erfüllt sind, so folgt auf den Block 14 ein Block 16, bei welchem mittels einer Rampe ein Kennfeldwert eingestellt wird, sodass von der Minimalschlupfregelung auf die Standardschlupfregelung und somit von dem zumindest einen Betriebszustand in den weiteren Betriebszustand umgeschaltet wird. Daraufhin folgt wieder der Block 12.
Ergibt jedoch der Block 14, dass die Bedingung beziehungsweise Bedingungen für die Minimalschlupfregelung erfüllt ist beziehungsweise sind, so folgt auf den Block 14 ein Block 18, bei dem überprüft wird, ob eine Wartezeit abgelaufen ist. Ist die Wartezeit noch nicht abgelaufen, so folgt auf den Block 18 der Block 16. Ergibt der Block 18 jedoch, dass die Wartezeit abgelaufen ist, so folgt auf den Block 18 ein Block 20, bei welchem der zumindest eine Betriebszustand als Status der Nullschlupfregelung beziehungsweise Minimalschlupfregelung gesetzt wird. Auf den Block 20 erfolgt dann ein Block 22, bei welchem mittels einer Rampe von dem Standardkennfeld und somit von dem Standardschlupf auf das Schlupfkennfeld und somit auf den Minimalschlupf übergegangen wird. Beträgt beispielsweise der Standardschlupf während des weiteren Betriebszustands fünf Umdrehungen pro Minute, so beträgt beispielsweise der Minimalschlupf 0,5 bis 2,5 Umdrehungen pro Minute. Bei einem auf den Block 22 folgenden Block 24 ist die auch als Nullschlupfregelung bezeichnete Minimalschlupfregelung aktiv beziehungsweise die Minimalschlupfregelung wird bei einem Block 24 durchgeführt. Bei einem Block 26 wird im Rahmen der Minimalschlupfregelung wenigstens ein separater I-Regelparameter verwendet. Beispielsweise werden während der jeweiligen Betriebszustände PI-Regler verwendet, um den Standardschlupf beziehungsweise den Minimalschlupf zu regeln, wobei sich die PI-Regler beispielsweise in ihren I-Gliedern voneinander unterscheiden und ansonsten beispielsweise gleichen.
2 zeigt beispielsweise ein Flussdiagramm, welches die Minimalschlupfregelung näher erläutert. Bei einem Block 28 wird beispielsweise überprüft, ob der Minimalschlupf beziehungsweise dessen Anfangswert, welcher beispielsweise ein Soll-Wert des Minimalschlupfes ist, eingeregelt und eine gefilterte Regelabweichung insbesondere hinsichtlich eines Fehlermoments und eines Fehlerschlupfs kleiner als ein Grenzwert ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt auf den Block 28 ein Block 30, bei welchem das Integral des PI-Reglers und somit der Überprüfungswert dekrementiert wird. Da der Ausgangswert integriert wird, während der Minimalschlupf geregelt wird, wird der Überprüfungswert parallel gebildet, sodass der Überprüfungswert ein paralleles PI-Regler-Integral ist. Ergibt der Block 28, dass der Minimalschlupf eingeregelt und die gefilterte Regelabweichung kleiner als der Grenzwert ist, so folgt auf den Block 28 ein Block 32. Bei dem Block 32 wird der auch als PI-Schlupfregler-Ausgangswert bezeichnete Ausgangswert parallel integriert, insbesondere unter Begrenzung eines positiven Integrationsgradienten. Auf den Block 32 folgt zum einen ein Block 34, bei welchem eine Sperrung der Stationärdruckadaption (SDA) der Kupplung durchgeführt wird, während das einfach auch als Integral bezeichnete PI-Regler-Integral größer als Null ist und somit eine Überwachungsfunktion aktiv ist. Diese Überwachungsfunktion ist eine Überwachung des PI-Reglers im Rahmen der Minimalschlupfregelung, sodass es nicht oder nicht übermäßig lange zu einem Ausbrechen des PI-Reglers und somit zu einer Überanpressung der Kupplung kommen kann. Zum anderen folgt auf den Block 32 ein Block 34, bei dem überprüft wird, ob der Überprüfungswert (das Integral) größer als der Grenzwert ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt auf den Block 34 ein Block 36, bei dem überprüft wird, ob das Integral kleiner als Null ist oder die Bedingungen für die Minimalschlupfregelung nicht mehr erfüllt sind oder die auch als Reglerüberwachung bezeichnete Überwachung aktiv ist. Auf den Block 36 folgt ein Block 38, bei welchem das Integral zu Null resettiert, das heißt auf Null gesetzt wird. Ergibt der Block 34, dass das Integral (Überprüfungswert) größer als der Grenzwert ist, so detektiert die Reglerüberwachung bei einem Block 40 eine bleibende positive Regelabweichung und damit einen positiven Drehzahlfehler der Drehzahl der Abtriebswelle gegenüber der Drehzahl des Ausgangselements, wobei die Drehzahl des Ausgangselements beispielsweise eine Getriebeeingangsdrehzahl ist. Dies kann insbesondere deswegen der Fall sein, da eine Getriebeeingangswelle von dem Ausgangselement antreibbar ist und insbesondere drehfest mit dem Ausgangselement gekoppelt ist. Ein Fazit des Blocks 40 ist dann, dass der Minimalschlupf nicht oder nicht mehr eingeregelt werden kann, da er bereits über Anpressung der Kupplung vorhanden ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen von Folgen oder Schritten, die aus dem Block 40 resultieren beziehungsweise auf diesen folgen. Dem Block 40 schließt sich ein Block 42 an, bei welchem der Anfangswert des Minimalschlupfes inkrementiert wird.
Zur Inkrementierung des Anfangswerts wird beispielsweise ein Inkrement von beispielsweise 0,25 Umdrehungen pro Minute verwendet. Auf den Block 42 folgt ein Block 44, bei welchem überprüft wird, ob der Minimalschlupf beziehungsweise dessen auch als Minimalschlupfwert bezeichneter Anfangswert größer als der Standardschlupf beziehungsweise ein Soll-Schlupfwert aus dem Standardkennfeld ist. Ist dies der Fall, so folgt auf den Block 44 ein Block 46, bei welchem der Soll-Schlupfwert beziehungsweise der Minimalschlupf gleich dem Soll-Schlupfwert aus dem Standardkennfeld ist. Mit anderen Worten wird der Minimalschlupf als Soll-Schlupf der Kupplung übernommen.
Ergibt der Block 44, dass der Minimalschlupfwert nicht größer als der Soll-Schlupfwert aus dem Standardkennfeld ist, so folgt auf den Block 44 ein Block 48, bei welchem der Soll-Schlupfwert, auf welchen die Kupplung geregelt wird, gleich der Summe aus Minimalschlupfwert plus dem Inkrement aus der Regelüberwachung ist. Mit anderen Worten wird beispielsweise ein Soll-Schlupf aus dem Standardkennfeld als Soll-Schlupf der Kupplung übernommen. Dann schließt sich an den Block 48 ein Block 50 an. Bei dem Block 50 wird beispielsweise ein Adaptionswert ermittelt. Der Adaptionswert ist der Anfangswert, bei welchem der Überprüfungswert den Grenzwert gerade nicht überschreitet, das heißt bei welchem der Anfangswert (Soll-Wert) gerade noch so gering ist, dass der Minimalschlupf gerade noch auf den Anfangswert (Soll-Wert) geregelt werden kann. Der Adaptionswert als Ergebnis aus Minimalschlupf- oder Nullschlupfregelung kann nach jedem Zündungslauf erneut gelernt werden oder kann in einer beispielsweise als EEPROM ausgebildeten Speichereinrichtung für einen nächsten Zündungslauf als Adaptionswert gespeichert werden, wobei dann der Adaptionswert gezielt nach jedem x-ten Zündungslauf wieder dekrementiert wird, insbesondere um einen Dekrement, welcher beispielsweise 0,25 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Das Ermitteln des Adaptionswerts wird auch als Adaption oder Adaptieren des Minimalschlupfes bezeichnet, da der Minimalschlupf im Rahmen des Verfahrens derart adaptiert beziehungsweise angepasst wird, dass der Minimalschlupf beziehungsweise der Minimalschlupfwert besonders gering eingestellt und dabei gleichzeitig geregelt werden kann. Dabei zeigt 4 ein Diagramm, bei welchem die Adaption des Minimalschlupfes aktiv ist. In 4 veranschaulicht ein Verlauf 52 einen Status der Nullschlupfregelung, während ein Verlauf 54 den Status der Reglerüberwachung veranschaulicht. In einem Bereich B ist die Reglerüberwachung aktiviert. Ein Verlauf 56 veranschaulicht einen Ist-Schlupf der Kupplung, während ein Verlauf 58 den zuvor genannten Soll-Wert oder Soll-Schlupf der Kupplung veranschaulicht. Ein Verlauf 60 veranschaulicht ein sogenanntes PI-Reglermoment der Kupplung, während ein Verlauf 62 eine gefilterte Regeldifferenz und somit ein Fehlermoment veranschaulicht. Dabei ist die gefilterte Regeldifferenz noch innerhalb eines Grenzwerts. Ein Verlauf 64 veranschaulicht den auch als paralleles Reglerintegral bezeichneten Überprüfungswert zur Detektion des Drehzahlfehlers. Dabei erreicht das parallele Reglerintegral an einer Stelle S beziehungsweise zu einem Zeitpunkt den genannten Grenzwert, sodass in der Folge der Minimalschlupf beziehungsweise der Anfangswert inkrementiert wird. Dies ist durch einen Verlauf 66 veranschaulicht, welcher zeigt, dass der Anfangswert inkrementiert wird, da die Reglerüberwachung aktiv ist und das Integral den Grenzwert erreicht. Ferner veranschaulicht ein Verlauf 68 einen Soll-Ventildruck der Kupplung.
5 zeigt ein Diagramm, gemäß welchem die Adaption des Minimalschlupfes nicht aktiv ist. Dabei ist anhand des Verlaufs 54 erkennbar, dass die Reglerüberwachung deaktiviert ist und deaktiviert bleibt, insbesondere da das parallele Reglerintegral (Verlauf 64) unterhalb des Grenzwerts bleibt. Mit anderen Worten erreicht das parallele Reglerintegral zur Detektion des Drehzahlfehlers den Grenzwert nicht, da der Minimalschlupf eingeregelt werden kann beziehungsweise da der Minimalschlupf hinreichend hoch ist, um geregelt zu werden. Gleichzeitig kann der Minimalschlupf besonders gering gehalten werden, um einen wirkungsgradgünstigen Betrieb zu realisieren. Da das parallele Reglerintegral den Grenzwert nicht erreicht, bleibt der Minimalschlupf beziehungsweise dessen Anfangswert konstant und wird nicht inkrementiert. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird der Anfangswert nicht inkrementiert, da die Reglerüberwachung nicht aktiv ist beziehungsweise da das parallele Reglerintegral den Grenzwert nicht erreicht.
Schließlich zeigt 6 ein Diagramm zum weiteren Veranschaulichen des Verfahren. Bei einem Block 70 detektiert die Reglerüberwachung als Ereignis eine negative Regelabweichung und damit einen hinreichenden oder zu hohen, auch als Minimalschlupfsollwert bezeichneten Soll-Wert des Minimalschlupfes. Bei einem Block 72 werden diese Ereignisse gezählt, sodass eine Anzahl dieser Ereignisse gebildet wird. Ergibt bei einem Block 74 ein Vergleich, dass die Anzahl der Ereignisse einen applizierbaren beziehungsweise vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet, so wird bei dem Block 72 fortgefahren. Überschreitet jedoch die Anzahl der Ereignisse den Schwellenwert, welcher beispielsweise 1000 beträgt, so wird bei einem Block 76 fortgefahren. Wird bei dem Block 76 ermittelt, dass der Minimalschlupf oder dessen Soll-Wert zu hoch ist, dann wird er dekrementiert, insbesondere um einen Dekrement von beispielsweise 0,25 Umdrehungen pro Minute. Dann wird die Anzahl beziehungsweise ein die Anzahl zählender Zähler bei einem Block 78 auf Null gesetzt beziehungsweise mit Null initialisiert, und bei einem Block 78 wird ermittelt, ob der Minimalschlupf oder dessen Soll-Wert größer als der Soll-Wert aus dem Standard-Kennfeld ist. Ist dies der Fall, so wird bei einem Block 80 der Soll-Wert gleich dem Soll-Wert aus dem Standardkennfeld gesetzt. Andernfalls wird bei einem Block 82 der Soll-Wert gleich der Summe aus Minimalschlupfkennfeld und Minimalschlupfadaptionswert geteilt durch die Reglerüberwachung gesetzt. Der Adaptionswert ist dabei mindestens Null und höchstens 5 Umdrehungen pro Minute zum Beispiel. Bei einem Block 84 erfolgt eine Inkrementierung des Minimalschlupfes um einen Inkrement von beispielsweise 0,25 Umdrehungen pro Minute.
Bezugszeichenliste

10: Block
14: Block
16: Block
18: Block
20: Block
22: Block
24: Block
26: Block
28: Block
30: Block
32: Block
34: Block
36: Block
38: Block
40: Block
42: Block
44: Block
46: Block
48: Block
50: Block
52: Verlauf
54: Verlauf
56: Verlauf
58: Verlauf
60: Verlauf
62: Verlauf
64: Verlauf
66: Verlauf
68: Verlauf
70: Block
72: Block
74: Block
76: Block
78: Block
80: Block
82: Block
84: Block
S: Stelle

Claims

Verfahren zum Betreiben eines schlupfgeregelten Systems eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in zumindest einem Betriebszustand der Kupplung gezielt ein weniger als zehn Umdrehungen pro Minute betragender Minimalschlupf (66) der Kupplung eingestellt und mittels eines Reglers geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Regeln des Minimalschlupfes (66) ein die folgenden Regelschritte umfassender Regelvorgang mehrmals nacheinander durchgeführt wird: a) Regeln des Minimalschlupfes (66) mittels des Reglers auf Basis eines Anfangswerts des Minimalschlupfes (66); b) Bilden wenigstens eines Überprüfungswerts (64), während der Minimalschlupf mittels des Reglers geregelt wird, indem ein Ausgangswert des Reglers parallel unter Begrenzung eines positiven Integrationsgradienten zeitlich integriert wird; c) Überwachen des Regelns des Minimalschlupfes (66) dadurch, dass ein Vergleichen des Überprüfungswerts (64) mit einem Grenzwert erfolgt und überprüft wird, ob der Überprüfungswert (64) den Grenzwert erreicht oder überschreitet, d) wenn der Überprüfungswert (64) den Grenzwert erreicht oder überschreitet: Inkrementieren des Anfangswerts.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalschlupf (66) in einem Bereich von 0,5 bis 2,5 Umdrehungen pro Minute eingeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert so oft inkrementiert wird, bis ein Überschreiten des Grenzwerts durch den Überprüfungswert (64) unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangswert als ein Adaptionswert verwendet wird, wenn ein aus dem Inkrementieren des Anfangswerts resultierendes Überschreiten des Grenzwerts durch den Überprüfungswert (64) unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert in einer Speichereinrichtung einer elektronischen Recheneinrichtung gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionswert, insbesondere bei einem Starten des Kraftfahrzeugs, aus der Speichereinrichtung abgerufen, dekrementiert wird und daraufhin als der Anfangswert für den Regelvorgang verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als der Regler ein Regler verwendet wird, welcher ein P-Glied und ein I-Glied aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als der Regler ein PI-Regler verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von wenigstens einem einen Zustand des Kraftfahrzeugs charakterisierenden Parameter von einem von dem zumindest einen Betriebszustand unterschiedlichen weiteren Betriebszustand der Kupplung in den zumindest einen Betriebszustand umgeschaltet wird, wobei in dem weiteren Betriebszustand ein gegenüber dem Minimalschlupf (66) größerer Schlupf der Kupplung eingestellt und geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 in dessen Rückbezug auf Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Betriebszustand der Schlupf mittels eines weiteren ein I-Glied aufweisenden Reglers geregelt wird, wobei sich die Regler in ihren I-Gliedern voneinander unterscheiden.