Die Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen und Verfahren und deren Verwendung zur automatisierten Betätigung eines Aggregats im Antriebstang eines Kraftfahrzeuges, wie insbesondere einer Kupplung, eines Getriebes und/oder eines Antriebsmotors.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf Lebensdauer, Verschleiß, Funktionalität, Aufbau, Teilevielfalt, Komfort, Montagefreundlichkeit, Kosten und Sicherheit.

Der Erfindung lag weiterhin die Aufgabe zugrunde, zur Kupplungsbetätigung eine von ei- ner Steuereinheit verwendbare Anfahrfunktion zu entwickeln, mittels welcher ein Anfahren eines Kraftfahrzeuges durch gezieltes Schließen einer Kupplung ansteuerbar ist. Dazu wird eine von einer Betätigungseinheit automatisiert betätigbare Kupplung aufgrund von Steuersignalen derart angesteuert, daß sie ein Anfahren des Fahrzeuges ermöglicht, in- dem sie gezielt eingerückt wird.

Der Erfindung lag eine weitere Aufgabe zugrunde, in der Steuerung einer automatisierten Kupplung Kenngrößen, wie beispielsweise einen Reibwert, derart zu erfassen bzw. zu verwenden, daß das Ein-und/oder Ausrücken ohne unnötig lange Schlupfphasen erfolgen kann. Bei Fahrzeugen mit automatisierter Kupplung kann der von dem Steuerverfahren verwendete Reibwert beim Herunterfahren des Steuergerätes der automatisierten Kupp- lung, also beim Abschalten, gespeichert werden. Beim Start des Steuergerätes wird für die Initialisierung der Reibwert-Adaption dieser abgespeicherte Reibwert verwendet.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Kupplung derart zu steuern, daß durch Tempe- raturänderungen hervorgerufene Abweichungen nicht zu einem unkomfortablen oder si- cherheitskritischen Verhalten führen.

Erfindungsgemäß wird zumindest eine obige Aufgabe bei einem eingangs geschilderten Kraftfahrzeug dadurch gelöst, daß ein Beobachtersystem oder eine Beobachterstrategie zur Bestimmung des Motordrehzahlgradienten und des Kupplungsreibwerts eingesetzt wird.

Der Beobachter als technisches System ist grundsätzlich aus der Regelungstechnik be- kannt als ein Instrument, mit dem sich nicht messtechnisch erfasste Signale eines Prozes- ses rekonstruieren lassen. Die bekannteste Ausführungsform ist der Luenberger- Beobachter, der als lineares Parallelmodell geeignet ist, interne Zustandsvariablen eines Prozesses zu schätzen. Erfindungsgemäß wird die Ermittlung einer Geschwindigkeit vor- geschlagen, indem nur das zugehörige Wegsignal sensorisch erfasst wird.

Moderne Motorsteuerungen von Kraftfahrzeugen bieten beispielsweise über CAN Infor- mationen über die Motordrehzahl, nicht jedoch bezüglich deren zeitlicher Ableitung, die für verschiedene Steuer-und Regelungsaufgaben im Antriebsstrang hilfreich oder notwendig ist.

Ein Weg zur Approximation besteht in der Bildung des Differenzenquotienten : <BR> <BR> <BR> <BR> d nm # nm(tk)-nm(tk-1)<BR> <BR> <BR> d t TA Dabei sind dnm/dt der zeitliche Gradient der Motordrehzahl nm, nm (tk) die Motordrehzahl eines Messpunkts k, nm (tk-i) die Motordrehzahl eines Messpunkts k-1 aufgenommen mit einem diskre- ten Zeitintervall TAvor dem Messpunkt k.

Diese Lösung besitzt jedoch die Nachteile des Rauschens und, daß Phasenverluste auftreten können. Auch kann eine zur Signalglättung verwendbare Filterung des Signals zu einem Phasenverlust führen.

Eine insbesondere in Verbindung mit Systemen mit automatisierter Kupplung und/oder automatisiertem Getriebe vorteilhafte Lösung besteht in der Verwendung eines Beob- achters, um insbesondere in Schlupfphasen neben der Motordrehzahl und dem Motor- moment auch das eingestellte Kupplungsmoment in die Bestimmung des Drehzahlgra- dienten einfließen zu lassen.

Die prinzipielle Struktur des Beobachters besitzt die in Figur 3 dargestellte Struktur. Der Vorteil der Beobachterstruktur ergibt sich aus der Tatsache, daß zur Gradientenbe- stimmung nicht nur die Drehzahl, sondern auch die Drehmomente als Ursache eines Drehzahlgradienten herangezogen werden. Der strichliert gezeichnete Block Trot in Fi- gur 3 kann zusätzlich eingeführt werden, um eventuell vorhandene Zeitverzögerungen beim Messen und Senden der Motordrehzahl durch die Motorsteuerung zu berücksich- tigen. Die Empfindlichkeit des Beobachters wird mit Hilfe des Verstärkungsfaktors K eingestellt. Eine Erweiterung der Beobachterstruktur im Sinne einer modellbasierten Systemidentifikation ist ebenfalls möglich, um während der Schlupfphasen Kupplung- kenngrößen wie den Reibwert zu identifizieren Der physikalische und somit auch der von dem Steuerverfahren verwendete Reibwert erhöht sich relativ stark bei einer Erwärmung der Kupplung. Stellt man das Fahrzeug mit warmer Kupplung und somit hohem physikalischen und von dem Steuerverfahren verwendeten Reibwert ab und fährt dann beispielsweise nach ca. 2-3 Stunden wieder mit kalter Kupplung los, so hat der von dem Steuerverfahren verwendete Reibwert bei Motorstart den selben hohen Wert, wie beim Abstellen des Fahrzeugs. Der physikali- sche Reibwert der Kupplung ist jedoch aufgrund der abgekühlten Kupplung wieder ab- gesunken. Somit fährt das Fahrzeug mit falschen von dem Steuerverfahren verwende- ten Reibwert los. Dadurch werden die Schaltungen schlupfig, das heißt, daß zuviel Schlupf bzw. zu lange Schlupfphasen auftreten. Dieser Zustand hält so lange an, bis das von dem Steuerverfahren verwendete Adaptionsverfahren den Reibwert wieder richtig angepasst hat.

Vorteilhaft ist es, den von der Steuerung verwendeten Reibwert bei Motorstart auf eine andere Art zu initialisieren. Die Initialisierung kann dabei folgendermaßen durchgeführt werden : 1. Initialisierung des von der Steuerung verwendete Reibwert mit einem fest vorgege- benen Reibwert (RW-Init).

2. Initialisierung des von der Steuerung verwendeten Reibwerts nach einer Funktion der Motor-Abstellzeit. Dabei läuft der Reibwert zum Zeitpunkt"Motor aus"in Abhän- gigkeit von der Motorabstellzeit auf einen nominellen Initialisierungswert (RW_Init).

3. Initialisierung des von der Steuerung verwendeten Reibwerts nach einer Funktion der Temperatur. Anhand eines Temperaturmodells, mit dem die auch eine Kupp- lungstemperatur bestimmt werden kann, kann beim Einschalten des Steuergerätes unter anderem die Abkühitemperatur bei ausgeschaltetem Motor berechnet werden.

Der Initialisierungs-Reibwert könnte mit diesem Temperaturmodell bestimmt werden.

Ebenso kann man die Kühlertemperatur, Motortemperatur o. ä. verwenden, wenn diese für das Steuergerät zur Verfügung steht.

4. Bestimmen des Initialisierungs-Reibwertes durch ein Kennfeld. Dieses Kennfeld kann entweder in Bezug auf die Motorabstellzeit oder auf die Abkühitemperatur des Motors oder der Kupplung bezogen sein.

5. Bestimmen des nominellen Initialisierungs-Reibwertes (RW_Init).

Für die Bestimmung des nominellen Initialisierungsreibwertes kann erfindungsge- mäß zumindest eine der folgenden Möglichkeiten herangezogen werden : a) Den Initialisierungsreibwert auf einen festen Wert setzen, z. B. auf einen Reibwert-Ersatzwert oder auf den nominellen Reibwert. b) Der nominell Initialisierungsreibwert kann adaptiert werden. Hierzu kann z. B. der nominelle Initialisierungsreibwert in bestimmten Zeitabständen neu festgesetzt werden. c) Eine Adaption des nominellen Initialisierungsreibwertes bei bestimmten Temperaturen, z. B. nur im Bereich von 80°C... 100°C, damit der Reibwert der Situation von Motorstart entspricht.

d) Zusätzlich kann die jeweilige Adaption des nominellen Initialisierungsreib- wertes auf kleine Veränderungen beschränkt werden, damit fälschlich gro- ße Änderungen vermieden werden.

Auch können Kombinationen der oben angeführten Merkmale vorteilhaft sein.

Es ist vorteilhaft, eine Reibwertinitialisierung bei eingeschalteter Zündung vorzugsweise dann durchzuführen, wenn zu erwarten ist, daß der Reibwert, der bei der vorhergehen- den Zündungsphase ermittelt und adaptiert wurde, sich wesentlich vom aktuellen Reibwert unterscheidet. Aus diesem Grund kann die Reibwertinitialisierung zweckmäßi- ger Weise durchgeführt werden, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Um die Bedingung für eine Reibwertinitialisierung zu erkennen, ist es zweckmäßig, wenn am Ende einer Betriebsphase die aktuelle Kupplungstemperatur beispielsweise in einem Speicher, wie einem EEProm, abgespeichert wird. Bei eingeschalteter Zündung wird diese Temperatur ausgelesen und mit der aktuellen Temperatur verglichen. Eine Reib- wertinitialisierung ist dann zweckmäßig, wenn ein großer Temperaturunterschied zwi- schen diesen beiden ermittelten Temperaturen vorliegt.

Die aktuelle Kupplungstemperatur wird beispielsweise mittels eines Temperaturmodells berechnet oder sie kann auch mittels eines Temperatursensors gemessen werden. Hier- bei kann es sinnvoll sein, zumindest eines der folgenden Signale zu verwenden : Getriebetemperatur, Motortemperatur, Außentemperatur, Motorabstellzeit und Kühlwas- sertemperatur. Besonders vorteilhaft kann beispielsweise aus Kostengründen sein, auf einen Kupplungstemperatursensor zu verzichten und die Kupplungstemperatur zumindest mittels eines der in einem Kraftfahrzeugen vorhandenen Temperatursensors unter Ver- wendung eines entsprechenden Temperaturmodells zu berechnen.

Es hat sich herausgestellt, daß zwischen dem von der Steuerung verwendeten Reibwert zur Berechnung des von der Kupplung übertragbaren Drehmomentes und der Kupp- lungstemperatur Rückwirkungen bestehen. Wird der Reibwert über längere Zeit nicht a- daptiert, so kann sich die Kupplungstemperatur dennoch erheblich ändern. Möglich ist dies z. B. in folgenden Situationen :

'Bei einem abgestellten Fahrzeug ; 'Bei einem Hybridfahrzeug, das längere Zeit nur mit Elektromotor als Antriebsmotor fährt ; Wenn Schaltungen mit geschlossener Kupplung durchgeführt werden und dadurch die Adaptionsmöglichkeit während der Schaltung fehlt, beispielsweise in einem Hyb- ridfahrzeug oder einem Fahrzeug mit Lastschaltgetriebe.

Ein falscher Reibwert während der Anfahrt oder beim Wiedereinkuppeln nach einer Schaltung kann zu Triebstrangschwingungen und schlechtem Komfort führen.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Temperaturabhängigkeit des Reibwertes zunächst ermittelt wird : Rw = functionl (RwTU, TcC). (1) Dabei bezeichnet Rw den temperaturabhängigen Reibwert, der in der Kupplung- steuerung für alle Berechnungen beispielsweise von Kupplungsdrehmomenten benutzt wird. RwTU ist der temperaturunabhängige Reibwert und TcC bezeichnet die aktuelle Kupplungstemperatur. Zweckmäßig ist, daß diese Funktion bezüglich der Kupplung- temperatur invertierbar ist, um den temperaturunabhängigen Reibwert aus dem aktuel- len Reibwert ermitteln zu können : RwTU = function2 (Rw, TcC). (2) Die beiden Funktionen können arithmetisch oder über Tabellen definiert sein. Eine ein- fache Implementierung erfolgt z. B. in Form eines temperaturabhängigen Korrekturfak- tors F (TcC) zwischen den beiden Reibwerten : Rw = RwTU * F (TcC) und (3) RwTU = Rw/F (TcC). (4)

Die beiden Werte Rw und RwTU werden nach Ausschalten der Zündung im Speicher, beispielsweise im EEProm, gespeichert. Der Wert RwTU ist beispielsweise abhängig von der Reibbelagart des Reibbelag der Kupplung, dem Abrieb oder auch der Feuchte des Kupplungsbelages, so daß eine Adaption notwendig ist. Vorteilhaft ist die Adaption von Rw während der Anfahrt oder beim Wiedereinkuppeln nach einer Schaltung.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, den temperaturabhängigen Reibwert Rw nach dem Systemstart und jeweils vor der Anfahrt bzw. vor einem Wiedereinkuppeln bei- spielsweise durch (1) bzw. (3) zu initialisieren. Da eine eventuell sprungartige Änderung des Reibwertes Rw zu einem Sprung des Kupplungsmomentes führen kann, ist es zweckmäßig, wenn diese Initialisierung nur in solchen Situationen getätigt wird, in de- nen ein solcher Momentensprung unkritisch ist. Vorzugsweise wird diese Initialisierung oder Vorsteuerung des Reibwertes deshalb z. B. durchgeführt, wenn die Kupplung voll- ständig geschlossen ist, z. B. bei einem Systemstart oder bei jedem Volumenausgleich einer Hydraulikstrecke, wie Schnüffeln und/oder wenn die Kupplung offen ist und/ode wenn die Kupplung ein sehr geringes Moment überträgt.

Nach einer vollständigen Adaption kann der temperaturunabhängige Reibwert mit Hilfe von (2) bzw. (4) dieser Adaption nachgezogen werden. Vorzugsweise wird diese"Rück- speisung"der Adaption in den temperaturunabhängigen Reibwert nicht direkt, sondern über eine Filterung durchgeführt, um starke Schwankungen von RwTU zu vermeiden.

Desweiteren ist eine zweistufige Filterung mit verschiedenen Zeitkonstanten möglich.

Das Ergebnis der Kurzzeitfilterung, RwTU1, würde dann kurzfristige Reibwertänderun- gen durch z. B. hohe Feuchte enthalten ; er gilt nur für eine Fahrt und wird bei jedem Systemstart dem Langzeitwert gleichgesetzt. Der Langzeitwert als Ergebnis der länger- fristigen Filterung, RwTU2, enthält den temperaturunabhängigen Reibwert, der sich nur durch Alterung etc. ändert. Eine Adaption des temperaturunabhängigen Reibwertes kann unterbunden werden, wenn z. B. die Kupplungstemperatur extrem niedrige oder hohe Werte aufweist, für die ggfs. die Temperaturabhängigkeit nicht sicher bekannt ist.

Voraussetzung für eine"richtige"Initialisierung beim Systemstart ist ein guter Schätz- wert der Kupplungstemperatur zu diesem Zeitpunkt.

Bei Fahrzeugen mit automatisiertem Getriebe und/oder automatisierter Kupplung existiert eine sogenannte Reibwertadaption, d. h. ein rechnerisch aus Betriebsdaten ermittelter Reibwert wird laufend in der Steuersoftware adaptiert, das heißt-auf Grund der vorliegen- den Daten nei ermittelt, und an den physikalisch aktuell wirksamen Reibwert der Kupp- lung angepaßt. Für diese Adaption kann das aktuelle übertragene Kupplungsmoment M (K) aus dem Motormoment M (M) und dem von der Motorbeschleuigung und dem Träg- heitsmoment der Kurbelwelle mit Schwungmasse gebildeten Motorbeschleunigungsmo- ment M (B) folgendermaßen herangezogen werden : M (K) = M (M)-M (B) Wird in Folge falscher Momentensignale bzw. anderer Ungenauigkeiten der Reibwert fälschlich zu tief adaptiert, so wird nach jeder Schaltung fälschlich zuviel Kupplungsmo- ment aufgebaut. Dies hat zur Folge, daß der Schlupf sehr schnell abgebaut wird, was sich teilweise durch eine ruckelige Schaltung äußert. Während dieser Phase erfolgt stets eine erneute Reibwertadaption an den neuen Zustand. Fällt die Verwendung der falschen Mo- mentensignale beziehungsweise der Ungenauigkeiten weg, so stimmen die Momenten- signale wieder besser mit den physikalischen Werten überein, und der der berechnete Reibwert wird mittels des Adaptionsverfahrens wieder an den physikalischen Reibwert adaptiert. In Folge der zuvor falsch adaptierten Reibwerte hat die Anpassung des Reib- werts eine unerwünschte Hysterese.

Um eine derartige Fehladaption zu vermeiden beziehungsweise zu vermindern, wird die Erfahrung, dass bei einem richtig adaptierten Reibwert die Schlupfzeit der Kupplung wäh- rend der Kupplungsvorgänge nahe zu gleich ist, genutzt und vorgeschlagen, die Schlupf- zeit nach einer Schaltung beim Schließen der Kupplung zu detektieren und auszuwerten.

Damit kann eine Notadaption des Reibwertes dann erfolgen, wenn mittels einer von ei- nem Sollwert abweichenden Schlupfzeit eine fehlerhafte Ermittlung der Momentensignale oder große Schwankungen und Abweichungen dieser detektiert wird. Die Notadaption kann dann in Abhängigkeit anderer Signale erfolgen. Ist der Reibwert korrekt, so ist die Schlupfzeit nach einer Schaltung in Abhängigkeit des Pedalwertes konstant. Die Schlupf- zeit ist zwar noch von weiteren Faktoren wie z. B. Steigung und/oder Anhängerbetrieb abhängig, diese Faktoren können aber durch eine geeignete Abstimmung eliminiert wer-

den. Der Reibwert kann vorteilhafterweise mittels einer Notadaption ermittelt werden, wenn die Schlupfzeit einen bestimmten Wert in Abhängigkeit vom Pedalwert überschrei- tet. Der Zusammenhang zwischen Schlupfzeit und Notadaption des Reibwertes kann nach einer mathematischen Funktionen erfolgen. Insbesondere kann ein ein linearer Zu- sammenhang vorteilhaft sein, bei dem bei längerer Schlupfzeit ein größerer Reibwert er- mittelt wird. Bei dieser Art der Adaption wird also nicht das Motormoment und die Motor- beschleunigung, sondern die Schlupfzeit und der Pedalwert herangezogen : Reibwert = f (Schlupfzeit, Pedalwert,....) Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird die Anpassung eines Reibwerts in Abhängigkeit von der Kupplungstemperatur ermittelt, Wird eine Kupplung beispielsweise in kurzer Zeit schnell erwärmt, so verändert sich der Reibwert der Kupplung. Um dieses Phänomen zu kompensieren, ist es zweckmäßig, in einer Steuerungssoftware eine soge- nannte Reibwertadaption durchzuführen. Damit die Reibwertadaption innerhalb des Steuerungsprogramms stabil läuft und beispielsweise kurzzeitige extreme Daten der Kupplungstemperatur, die beispielsweise direkt mittels eines Kupplungstemperatursen- sors gemessen oder mittels anderer Parameter, beispielsweise mittels der Messwerte an- derer Temperatursensoren oder mittels des übertragenen Moments, des Motormoments rtmittelt werden kann, in ihrem Einfluss beschränkt werden können, ist eine Begrenzung der maximalen Veränderung des Reibwertes zweckmäßig, d. h. der Reibwert darf sich nur um einen vorgebbaren Wert pro Zeiteinheit ändern, andernfalls wird die Änderung auf ei- nen vorgebbaren Wert begrenzt.

Steigt jedoch die Kupplungstemperatur schnell an, kann daher die Reibwertadaption an den physikalischen Reibwert in Folge der Begrenzung zu langsam sein. Eine generelle Erhöhung der maximalen zeitlichen Änderung des Reibwertes ist jedoch nicht unbedingt vorteilhaft, weil damit die Stabilität der Adaption gefährdet werden könnte.

Ist die RW-Adaption"zu langsam", so äußerst sich das derart, daß fälschlich zu wenig Kupplungsmoment aufgebaut wird, d. h. bei Schaltungen oder Anfahrten der Schlupf zu hoch ist.

Der erfinderische Gedanke sieht nun eine Abhängigkeit der maximalen zeitlichen Ände- rung des Reibwerts von der Kupplungstemperatur vor.

Steigt die Kupplungstemperatur schnell an, so kann dies bei der Reibwertadaption da- durch berücksichtigt werden, daß die maximale zeitliche Änderung des Reibwerts von einem beispielsweise fest vorgegebenen Wert erhöht wird. Die maximale zeitliche Ände- rung des Reibwerts kann auch in Abhängigkeit des Temperaturgradienten erhöht werden.

Der Zusammenhang zwischen Kupplungstemperatur bzw. Gradient der Kupplungstempe- ratur und maximaler zeitlicher Änderung des Reibwerts kann nach einer mathematischen Formel geschehen. Besonders sinnvoll ist ein linearer Zusammenhang d. h. je höher die Kupplungstemperatur bzw. je größer der Temperaturgradient, desto größer kann die zeit- liche Änderung des Reibwerts sein.

Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken kann die Reibwertadaption beim Start des Fahrzeugs positiv beeinflusst werden. Wird das Fahrzeug mit heißer Kupplung und daher kleinem adaptiertem Reibwert abgestellt und die Zündung erst wieder nach dem Abküh- len der Kupplung eingeschaltet, so ist der von der Steuersoftware verwendete Reibwert fälschlicher Weise zu klein. Um dies zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, den Reib- wert nicht direkt in Abhängigkeit von der Kupplungstemperatur oder dessen Gradient zu gestalten sondern den Reibwert mit einen Faktor und/oder Offset zu versehen, der in Ab- hängigkeit von der Temperatur verändert wird. Dieser Faktor kann beispielsweise beim Wiedereinschalten der Zündung auf eins, der Offset auf Null gesetzt werden. Neben der Verwendung eines Faktors oder eines additiven Offset besteht auch noch die Möglichkeit die Information"Kupplung war bei Ausschalten der Zündung heiß"mit abzuspeichern. In diesem Fall kann beim Einschalten der Zündung die maxiale zeitliche Änderung des Reibwerts ebenfalls erhöht werden. Somit wird erreicht, daß der zu kleine Reibwert schneller an den physikalischen Reibwert adaptiert wird.

Eine weiterer erfinderischer Gedanke besteht darin, den zu großen Schlupf direkt zu eli- minieren, indem ein integrativer Anteil (I-Anteil) der Regelung oder Steuerung auch bei Anfahrten aktivierbar ist.

Um hierbei Anfahrten bei normaler Kupplungstemperaturunter einem vorgegebenen Grenzwert nicht negativ zu beeinflussen, ist es zweckmäßig, den l-Anteil-erst dann zu aktiveren, wenn die Kupplungstemperatur über dem vorgegebenen Grenzwert ist.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt : Figur 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Ansicht, Figur 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Ansicht, Figuren 3a und 3b Blockschaltbilder eines Beobachters und Figuren 4a und Fig. 4b jeweils Diagramme.

Die Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Antriebseinheit 2, wie Motor o- der Brennkraftmaschine. Weiterhin ist im Antriebsstrang des Fahrzeuges ein Drehmo- mentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbei- spiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluß zwischen Motor und Ge- triebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentüber- tragungssystem an das Getriebe und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Ab- triebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie Reibungskupplung, La- mellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung ausges- taltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende, eine verschleißausgleichende Kupp- lung sein kann. Das Getriebe 4 ist als Handschaltgetriebe, wie Wechselstufengetriebe, dargestellt. Entsprechend des erfindungsgemäßen Gedankens kann das Getriebe aber

auch ein automatisiertes Schaltgetriebe sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest ei- nes Aktors angesteuert durchgeführt wird.

Weiterhin kann auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automat- getriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvor- gängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.

Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheiben- umschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie Kupplung oder Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem kann wei- terhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmo- ment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem kann eine Trockenrei- bungskupplung oder eine naß laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann sie ein Drehmomentwandler sein.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebs- seite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 ü- bertragen wird, indem die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfe- der 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, wie Aktor, betätigt.

Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuer- einheit 13, wie Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b um- fassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung kann der Aktor und die Steuer- elektronik auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie Gehäusen, angeordnet sein.

Die Steuereinheit 13 kann die Steuer-und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, daß das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor mit Elektronik benötigt. Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor 12, wie Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe oder Stirnradge- triebe oder Kurbelgetriebe oder Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder kann direkt oder über ein Gestänge erfol- gen.

Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors, wie des Geberzylinderkolbens 11 a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportio- nal zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleuni- gung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine Druckmittelleitung 9, wie Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückhebel oder Ausrückmittel 20 wirkverbunden, so daß eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, daß das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.

Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmoment- übertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., es kann mittels Druck- mittelgeber-und Nehmerzylinder ausgerüstet sein. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelge- berzylinders kann elektromotorisch vorgesehen sein, wobei der Elektromotor 12 elekt- ronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement des Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmit- telbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet wer- den, um eine Position eines Elementes einzustellen.

Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrück- mittels 20, wie Ausrückgabel oder Zentralausrücker, kann die Kraftbeaufschlagung der

Druckplatte respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druck- platte dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposi- tion und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur An- steuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druck- platte 3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden End- positionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmit- tels 20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplung- momente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motor- momenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormo- mente übertragen werden, wobei die Drehmoment-Ungleichförmigkeiten im Antriebs- strang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert wer- den.

Zur Ansteuerung, wie Steuerung oder Regelung, des Drehmomentübertragungssys- tems werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zu- standsgrößen, Signale und Meßwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet wer- den, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Senso- ren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.

Die Figur 1 zeigt, daß ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahisensor 16, sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden und Meßwerte bzw. Informationen an das Steuergerät weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie Computereinheit, der Steuereinheit 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.

Das Getriebe ist als Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalt-

hebels betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Bedienhebel, wie Schalthebel 18, des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät weiterleitet.

Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zu- mindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, daß der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg-oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.

Das Steuergerät steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, daß in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes die Steuereinheit Steuer-oder Regelung- befehle an den zumindest einen Aktor ausgibt. Das Antriebselement 12 des Aktors, wie Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Meßwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als Hard-und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennel- dern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.

Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder sie steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so daß mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die Gangposi- tion des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertra- gungssystems herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges bestimmt werden kann. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentra- len Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die

Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätig- tem Gaspedal, wie Lasthebel,-ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei einem nicht betätigten Signal ist er ausgeschaltet, so daß durch diese digitale Information er- kannt werden kann, ob der Lasthebel, wie Gaspedal, betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels.

Die Figur 1 zeigt neben dem Gaspedal 30, wie Lasthebel, und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der Betriebs- bremse oder der Feststellbremse, wie Bremspedal, Handbremshebel oder hand-oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie Schalter, ausgestaltet, wobei dieser de- tektiert, daß das Betätigungselement betätigt ist oder nicht betätigt ist. Mit diesem Sen- sor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor kann jedoch auch als analoger Sen- sor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Betätigungselementes ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.

Die Figur 2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer An- triebseinheit 100, einem Drehmomentübertragungssystem 102, einem Getriebe 103, einem Differential 104 sowie Antriebsachsen 109 und Rädern 106. Das Drehmoment- übertragungssystem 102 ist auf oder an einem Schwungrad 102a angeordnet oder be- festigt, wobei das Schwungrad in der Regel einen Anlasserzahnkranz 102b trägt. Das Drehmomentübertragungssystem weist eine Druckplatte 102d, einen Kupplungsdeckel 102e, eine Tellerfeder 102f und eine Kupplungsscheibe 102c mit Reibbelägen auf. Zwi- schen der Kupplungsscheibe 102d und dem Schwungrad 102a ist die Kupplungsschei- be 102c gegebenenfalls mit einer Dämpfungseinrichtung angeordnet. Ein Kraftspeicher, wie Tellerfeder 102f, beaufschlagt die Druckplatte in axialer Richtung auf die Kupp- lungsscheibe hin, wobei ein Ausrücklager 109, wie beispielsweise druckmittelbetätigter Zentralausrücker, zur Betätigung des Drehmomentübertragungssystems vorgesehen

ist. Zwischen dem Zentralausrücker und den Tellerfederzungen der Tellerfeder 102f ist ein Ausrücklager 110 angeordnet. Durch eine axiale Verlagerung des Ausrücklagers wird die Tellerfeder beaufschlagt und rückt die Kupplung aus. Die Kupplung kann wei- terhin als gedrückte oder als gezogene Kupplung ausgebildet sein.

Der Aktor 108 ist ein Aktor eines automatisierten Schaltgetriebes, welcher ebenfalls die Betätigungseinheit für das Drehmomentübertragungssystem beinhaltet. Der Aktor 108 betätigt getriebeinterne Schaltelemente, wie beispielsweise eine Schaltwalze oder Schaltstangen oder eine zentrale Schaltwelle des Getriebes, wobei durch die Betäti- gung die Gänge in beispielsweise sequentieller Reihenfolge oder auch in beliebiger Reihenfolge eingelegt oder herausgenommen werden können. Über die Verbindung 111 wird das Kupplungsbetätigungselement 109 betätigt. Die Steuereinheit 107 ist über die Signalverbindung 112 mit dem Aktor verbunden, wobei die Signalverbindungen 113 bis 115 mit der Steuereinheit in Verbindung stehen, wobei die Leitung 114 eingehende Signale verarbeitet, die Leitung 113 Steuersignale von der Steuereinheit verarbeitet und die Verbindung 115 beispielsweise mittels eines Datenbusses eine Verbindung zu an- deren Elektronikeinheiten herstellt.

Zum Anfahren oder zum Starten des Fahrzeuges im wesentlichen aus dem Stand oder aus einer langsamen Rollbewegung, wie Kriechbewegung, das heißt zum gezielten fah- rerseitig eingeleiteten Beschleunigen des Fahrzeuges, bedient der Fahrer im wesentli- chen nur das Gaspedal, wie den Lasthebel 30, wobei die gesteuerte oder geregelte automatisierte Kupplungsbetätigung mittels des Aktors das übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems bei einem Anfahrvorgang steuert. Durch die Betätigung des Lasthebels wird mittels des Lasthebelsensors 31 der Fahrerwunsch nach einem mehr oder weniger starken oder schnellen Anfahrvorgang detektiert und anschließend von der Steuereinheit entsprechend angesteuert. Das Gaspedal und die Sensorsignale des Gaspedals werden als Eingangsgrößen zur Steuerung des Anfahr- vorgangs des Fahrzeuges herangezogen.

Bei einem Anfahrvorgang wird während des Anfahrens das übertragbare Drehmoment, wie Kupplungsmoment Mksoll im wesentlichen mittels einer vorgebbaren Funktion oder anhand von Kennlinien oder Kennfeldern beispielsweise in Abhängigkeit von der Motor- drehzahl bestimmt, wobei die Abhängigkeit von der Motordrehzahl oder von anderen

Größen, wie dem Motormoment, in vorteilhafter Weise über ein Kennfeld oder eine Kennlinie realisiert wird.

Wird bei einem Anfahrvorgang, im wesentlichen aus dem Stand oder aus einen Ankriechzustand, bei geringer Geschwindigkeit der Lasthebel bzw. das Gaspedal auf einen bestimmten Wert a betätigt, so wird mittels einer Motorsteuerung 40 ein Motor- moment angesteuert. Die Steuereinheit der automatisierten Kupplungsbetätigung 13 steuert entsprechend vorgebbarer Funktionen oder Kennfelder das übertragbare Dreh- moment des Drehmomentübertragungssystems an, so daß sich ein stationärer Gleich- gewichtszustand zwischen dem angesteuerten Motormoment und dem Kupplungsmo- ment einstellt. Der Gleichgewichtszustand charakterisiert sich in Abhängigkeit von der Lasthebelstellung a durch eine definierte Anfahrdrehzahl, ein Anfahr-oder Motormo- ment sowie ein definiertes übertragbares Drehmoment des Drehmomentübertragungs- system und ein auf die Antriebsräder übertragendes Drehmoment, wie beispielsweise Antriebsmoment. Der funktionale Zusammenhang des Anfahrmoments als Funktion der Anfahrdrehzahl wird im folgenden als Anfahrkennlinie bezeichnet. Die Lasthebelstellung a ist proportional zur Stellung der Drosselklappe des Motors.

Die Figur 2 zeigt neben dem Gaspedal 122, wie Lasthebel, und einem damit in Verbin- dung stehenden Sensor 123 ein Bremsenbetätigungselement 120 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie Bremspedal, Handbremshebel oder hand-oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sen- sor 121 ist an dem Betätigungselement 120 angeordnet und überwacht dessen Betäti- gung. Der Sensor 121 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, daß das Betätigungselement betätigt ist oder nicht betätigt ist.

Mit diesem Sensor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Be- triebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Betätigungselementes ermittelt. Auch die- ser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.

Die Figur 3a zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung einer Bestimmung eines Dreh- zahlgradienten dnm/dt in Abhängigkeit von der Motordrehzahl nm und einer Momen-

tengröße M während der Schlupfphase einer Reibungskupplung mittels eines Beob- achters 201. Die Momentengröße M wird dabei in einer Vergleichseinheit 203 aus der Differenz einer Signalmomentengröße Me und einer Sollmomentengröße Mk gebildet.

Me bedeutet hierbei eine vom Motorsteuergerät zur Verfügung Momentengröße, die beispielsweise über CAN-Bus erhältlich ist und aus einem Kennfeld des Motors und weiteren Parametern wie beispielsweise der Drosselklappenstellung gebildet sein kann.

Sie gibt das aktuell bei vorgegebener Drehzahl nm ermittelte vom Motor abgegebene Motormoment an. Mk gibt das über die Kupplung zu übertragende Sollmoment während eines Schlupfvorgangs an. Die Größe kann im Kupplungssteuergerät gebildet werden, wobei Parameter wie beispielsweise der eingelegte Gang, die Getriebeeingangsdreh- zahl, die Getriebeausgangsdrehzahl, ein Schaltwunsch des Fahrers und dergleichen berücksichtigt sein können. In einem anschließenden Schritt 202 wird aus Momen- tengröße M unter Eliminierung des Trägheitsmoments des Motors unter entsprechender Berücksichtung von Umrechnungsfaktoren einer Winkelbeschleunigung in einen Dreh- zahlgradienten der auf die Momentengröße M rückführbare Drehzahlgradient dnm (M)/dt, der in der Vergleichseinheit 204 mit dem Korrekturwert K zur Bildung des Drehzahlgra- dienten dnm/dt korrigiert wird. In der Verzweigung 205 erfolgt die Auftrennung des Dreh- zahlgradienten dnm/dt in einen Ausgangsast 206 und einen Rekursionsast 207, denen jeweils der Wert des Drehzahlgradienten dnm/dt zur Verfügung steht. Im Rekursionsast 207 folgt die Integration 208 des Drehzahlgradienten dnm/dt zu einer Rekursionsdreh- zahl nm (R), die in einem weiteren Block 209 einer Kompensation von Zeitunterschieden zwischen Messen und Senden der Motordrehzahl nm unterzogen werden kann, damit kein zeitlicher Versatz zwischen der Motordrehzahl nm und der Rekursionsdrehzahl nm (R) entsteht beziehungsweise ein solcher minimiert werden kann. Es versteht sich, dass ein dem Block 209 entsprechender Block alternativ oder zusätzlich vor den Ver- gleichsknoten 203 zur entsprechenden Kompensation der Signalmomentengröße Me vorgesehen sein kann. Im Vergleichsknoten 210 erfolgt eine Differenzbildung der Sig- nale der Motordrehzahl nm und der Rekursionsdrehzahl nm (R) zu einer Korrekturdreh- zahl nm (K), die in dem Block 211 zu einer Korrekturgröße bestimmt wird, die als Sum- mand im Vergleichsknoten 204 aus dem Drehzahlgradienten dnm (M)/dt den Drehzahl- gradienten dnm/dt bildet.

Figur 3b zeigt einen Triebstrangbeobachter 301 mit einigen Erweiterungen und Variati- onsmöglichkeiten des in Figur 3a gezeigten Beobachters 201, bei dem Signale, die zur

Steuerung eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs 1 (siehe Figur 1) beispielsweise mit zumindest einer automatisierten Kupplung und einem Schaltgetriebe nützlich oder not- wendig sind, in einem einheitlichen Ansatz bestimmt beziehungsweise korrigiert werden können. Dabei werden beispielhaft für einen derartigen Triebstrangbeobachter in dem in Figur 3b gezeigten Ausführungsbeispiel das effektive Motormoment Me, das übertrage- ne Kupplungsmoment Mk, das gesamte Fahrwiderstandsmoment MF, das Trägheits- moment des Motors JM, die in ein Trägheitsmoment umgerechnete Fahrzeugmasse JF, die Motordrehzahl nM, die Raddrehzahl nF, woraus beispielsweise die Fahrzeugge- schwindigkeit berechnet werden kann, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die gangabhängige Gesamtübersetzung i des Getriebes in Abhängigkeit von einem Gang des Getriebes berücksichtigt.

Es gelten für dieses Ausführungsbeispiel nach einem zugrunde gelegten Modell für den motorseitigen Drehzahlgradienten dnm/dt und den fahrzeugseitigen Drehzahlgradienten (beispielsweise in Abhängigkeit von der Raddrehzahl oder der Drehzahl einer im Ge- triebe drehenden Welle unter Berücksichtigung der dort vergleichen mit der Raddreh- zahl anliegenden Übersetzung) dnf/dt folgende Beziehungen: dnM / dt = 30/#1/(Me - Mk) (GI. 1) 7v JM dnF/dt = (i (Gang) Mk-M1) (G 1. 2) ZJF Das übertragene Kupplungsmoment Mk und das Fahrwiderstandsmoment MF sind zur Steuerung von automatisierten Schaltgetrieben sowie automatisierte Kupplungen be- deutende Größen, die in der Regel nicht messbar sind. Mit Hilfe des in Figur 3b ge- zeigten Triebstrangbeobachters 301 werden diese Größen rekonstruiert.

Die dem Beobachter 301 zugeführte Größen sind in dem gezeigten Ausführungsbei- spiel die Motordrehzahl nM, die Raddrehzahl nF, das effektive Motormoment me sowie ein Eingangssignal eines aktuellen Gangs G. Der Triebstrangbeobachter 301 wird auf den Triebstrang vorzugsweise als PI-Beobachter in Form eines sogenannten Störbeob- achters angewendet. Der Grundgedanke dieses Ansatzes besteht darin, das übertrage-

ne Kupplungsmoment Mk und das Fahrwiderstandsmoment MF als unbekannte"Stör- größen"zu betrachten.

Ausgehend von dem als Stellgröße vorgegebenen Motormoment Me und den letzten Schätzwerten für Mk und MF werden die Gleichungen (1) und (2) laufend im Beobachter berechnet, wobei die unbekannten Größen aus Speichern herangezogen werden kön- nen. Um beim Einschalten des Steuergeräts mit sinnvollen Startwerten für die Schätz- größen Mk (R), MF (R) und nM (R) arbeiten zu können, werden verschiedene Initialisie- rungsmaßnahmen vorgeschlagen. Grundsätzlich können diese Schätzgrößen mit Null initialisiert werden, wenn relativ lange Einschwingphasen bis zur ausreichenden Appro- ximation des Beobachters an die herrschenden Bedingungen nicht störend sind. Vor- teilhafterweise können die Initialisierung der Schätzgrößen wie folgt initialisiert werden : nM (R) = nM sowie nF (R) = nF Für den Schätzwert Mk (R) können folgende Initialisierungen vorteilhaft sein : 'der Schätzwert Mk (R) wird gleich dem aktuellen Motormoment Me gesetzt ; 'fa falls Kupplung schlupft, wird der Schätzwert Mk (R) aus der aktuellen Kupplungspo- sition abgeleitet, der Schätzwert Mk (R) wird mit dem in einem Speicher (z. B. EEPROM) abgelegten letzten Schätzwert der vorherigen Betriebsphase initialisiert.

Für den Schätzwert MF (R) können folgende Initialisierungen vorteilhaft sein : der Startwert wird aus der aktuellen Raddrehzahl geschätzt ; 'der Schätzwert MF (R) wird mit dem in einem Speicher (z. B. EEPROM) abgelegten letzten Schätzwert der vorherigen Betriebsphase initialisiert.

Anschließend wird für jeden Rechenzyklus, der entsprechend einer Taktrate vorgege- ben sein kann, im Knotenpunkt 331 das den Motor beschleunigende Differenzmoment aus dem effektiven Motormoment Me und der Schätzgröße Mk (R) berechnet. Daraus wird in Block 302 unter Berücksichtigung des Motorträgheitsmomentes der Schätzwert des Motordrehzahlgradienten dnm (R)/dt bestimmt. Im Knotenpunkt 310 wird der Schätzwert des Motordrehzahlgradienten dnm (R)/dt mit einem Korrekturwert dnM (R')/dt

korrigiert. Die Integration dieser Größe in Block 308 führt zu einer geschätzten Motor- drehzahl nM (R), die im Knotenpunkt 304 mit der gemessenen Motordrehzahl nM vergli- chen und so ein Fehlersignal eM bestimmt wird.

Im Block 322 wird unter Berücksichtigung der Fahrzeugmasse der Schätzwert des Raddrehzahlgradienten dnF (R)/dt aus den Schätzgrößen Mk (R') und MF (R) gebildet, die im Knotenpunkt 333 miteinander verknüpft werden. Dabei ist der Schätzwert Mk (R') die Größe des nach dem Getriebe gewandelten Kupplungsmoments, das ein mittels der Ganginformation G im Block 332 erzeugter, aus dem Schätzwert des Kupplungsmo- ments Mk (R) gebildeter Schätzwert ist. Der Schätzwert MF (R) gibt einen in Block 350 bestimmten Schätzwert des Fahrwiderstandsmoments wieder. Aus dem Schätzwert des Raddrehzahlgradienten dnF (R)/dt wird nach einer Korrektur mittels der Korrekturgröße K (R) im Knotenpunkt 320 mittels einer Integration über die Zeit ein Schätzwert nF (R) gebildet, der mit dem gemessenen oder über andere Methoden bestimmten Drehzahl- signal nF eines Rads im Knotenpunkt 324 verglichen wird. Daraus wird das Fehlersignal eF gewonnen.

Mit diesen Fehlersignalen eM, eF werden die Schätzwerte des Beobachters laufend ak- tualisiert und korrigiert. Hierzu sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Korrek- turblöcke L1, L2,350, L3 vorgesehen, die jeweils einen Eingang für jedes Fehlersignal eM, eF aufweisen. Die Fehlersignale werden dabei in den einzelnen Korrekturblöcken verstärkt und gegeneinander gewichtet. Dabei dienen die Blöcke L1, L2 als direkte An- kopplung des Fehlersignals an die Schätzwerte dnF (R)/dt beziehungsweise dnM (R')/dt an den Knotenpunkten 310 beziehungsweise 320 und zur Stabilisierung des Beobach- ters insgesamt, damit Regelschwingungen vermieden werden. Die aus dem Korrektur- block L2 ausgegebene Größe wird nach Integration in Block 330 zu einer Schätzgröße Mk (R) des übertragenen Kupplungsmoments. Vorteilhafterweise sind die Parametrie- rungen von L1, L2, L3 abhängig von bestimmten Randbedingungen wählbar, beispiels- weise in Abhängigkeit vom aktuell eingelegten Gang, von der Fahrpedal-oder Brems- betätigung, von der Fahrgeschwindigkeit und dergleichen.

Im Korrekturblock 350 wird eine Schätzgröße MF (R) für das Fahrwiderstandsmoments generiert und mit Hilfe der Fehlersignale eM, eF korrigiert. Als Fahrwiderstand können

beispielsweise Luftwiderstand, Hangabtriebsmoment und Bremsmomente berücksich- tigt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Triebstrangbeobachters 301 sieht eine Aufteilung des Fahrwiderstandsmoments MF (R) auf verschiedene Komponenten vor : MF = Mnom + MHang + MBrems Der Anteil Mnom bezeichnet die nominelle Fahrwiderstandskennlinie, die in der Regel für ein gegebenes Fahrzeug bekannt ist und den Fahrwiderstand in der Ebene bei Wind- stille beschreibt. Für eine solche nominelle Betriebsbedingung existiert in einer Getrie- besteuerung typischerweise ein erstes Schaltkennfeld zur Auswahl des zu schaltenden Gangs. Ein an den Fahrbetrieb in der Ebene angepasstes Schaltkennfeld eignet sich jedoch wenig für Bergauf-und Bergabfahrten. Aus diesem Grund ist es empfehlens- wert, nicht das gesamte Fahrwiderstandsmoment MF, sondern nur die Abweichung vom nominellen Moment zu ermitteln. Nach Gleichung 4 besteht diese Differenz aus der Summe des Bremsmoments MBrems und des Moments Gang, das aus der aktuell auf das Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft resultiert. Grundsätzlich sind MHang und MBrems ohne zusätzliche Sensoren nicht getrennt beobachtbar. Während in einigen Fahrzeugtypen vorhandene Bremsdrucksensoren ausgewertet werden können, aus denen auf MBrems geschlossen werden könnte, steht in der Mehrheit der heutigen Fahr- zeuge lediglich ein Bremslichtschalter mit einem Signal B, das in Korrekturblock 350 Verarbeitet wird, zur Verfügung. In diesem Fall kann folgende Lösung vorgesehen sein : Bei nicht betätigter Bremse wird das Bremsmoment zu Null angenommen. Das Fehler- signal eF wird gleichzeitig verwendet, um analog zu MF (R) in der ersten Ausführungs- form des Triebstrangbeobachters den im Korrekturblock vorhandenen Schätzwert MHang (R) des Hangabtriebsmoments permanent zu aktualisieren.

Bei betätigter Bremse wird dagegen der Wert von MHang (R) eingefroren, das heißt auf seinem letzten Wert aus der Phase ohne Bremsbetätigung festgehalten. Die Fehlern- formation eF fließt dann in einen Schätzwert MBrems (R) für das Bremsmoment ein.

Die Größe MHang (R) steht somit zur Verfügung, um bei Bergfahrten oder anderen er- schwerten Umgebungsbedingungen die Gangwahl geeignet zu beeinflussen, beispiels- weise durch die Wahl eines niedrigeren Gangs für erhöhte Zugkraftreserven.

Vorteilhafterweise lässt sich der Beobachter 301 so erweitern, dass ein Motormomente- noffset im Leerlauf kompensiert und/oder eine stationäre Abweichungen zwischen Fah- rerwunschmoment und Motormoment für die weitere Berücksichtigung in der Kupplungs-oder Getriebesteuerung erfasst wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Motormomentensignal Me in der Regel eine bessere relative als absolute Ge- nauigkeit besitzt und dass häufig auch im Stationärbetrieb, das heißt bei weitgehend konstantem Motormoment, signifikante Unterschiede zwischen dem Fahrerwunschmo- ment und dem sich tatsächlich einstellenden Motor-Istmoment vorliegen. Beispielsweise bei Fahrten im Gebirge mit großen Höhenunterschieden variiert bei gleicher Fahrpedal- stellung das Motor-Istmomente teilweise in großem Umfang. Wird in dieser Fahrsituati- on die Kupplung entsprechend einer fest vorgegebenen Momentensteuerung geschlos- sen, kann daraus ein unkomfortables Schließen der Kupplung resultieren. Nach dem erfinderischen Gedanken kann hiergegen in einem Beobachter, beispielsweise dem Triebstrangbeobachter 301 der Figur 3b, ein Faktor kM eingefügt werden, mit dem das aktuell erzielbare-Motormoment Me, akt durch folgende Annäherung aus dem Fahrer- wunschmoment Me, wunsch abgeschätzt werden kann : Meaku ~ Me ak, (R) = kM Me Wunsch Zur Anpassung des Faktors kM wird in weitgehend stationären Betriebszuständen die Differenz zwischen der Schätzgröße Me, akt (R) und dem tatsächlich gelieferten Motor- moment Me, akt minimiert.

Der Triebstangbeobachter 301 kann vorteilhafterweise dahingehend abgewandelt wer- den, dass während der Schlupfphasen der Kupplung ein Modell der Kupplungskennlinie identifiziert wird. Durch die Kombination des oben beschriebenen Triebstrangbeobach- ters mit der modellgestützten Variante lassen sich Vorteile sowohl für die Kupplung- kennlinienadaption als auch für die Ergebnisse des Triebstrangbeobachters erzielen.

Hervorzuheben ist insbesondere die Möglichkeit, eine Tastpunktadaption im normalen Fahrbetrieb durchzuführen, das heißt ohne die Einleitung von speziellen Tastvorgängen

während geeigneter Fahrsituationen. Während der Schlupfphasen der Kupplung sind die Absolutbeträge von übertragenem und übertragbarem Kupplungsmoment identisch.

Daher lässt sich das übertragene Moment auch aus der in der Kupplungs-oder Getrie- besteuerung bekannten Kupplungsposition Xk mittels der Funktion IMk(R) l f (Xk) ableiten. Dabei werden in der ASG-Steuerung vorteilhafterweise Tastpunkt-, Reibwert- und/oder Formfaktoren-Adaptionen vorgenommen, um die Kupplungskennlinie konti- nuierlich an die aktuellen Verhältnisse im Fahrzeug anzupassen, insbesondere um nicht vernachlässigbaren Schwankungen der sogenannte Kupplungskennlinie f (Xk) zu opti- mieren.

Der Triebstrangbeobachter, beispielsweise wie unter Figur 3b beschrieben, kann vor- teilhafterweise im Getriebe-oder Kupplungssteuergerät 107 (siehe Figur 2) als Soft- warealgorithmus implementiert werden. Es versteht sich, dass die Strukturen des Trieb- strangbeobachters in zeitdiskreter Form implementiert werden, so dass beispielsweise unter einer Integration auch eine Aufsummierung von Signalen in diskreten Zeitab- schnitten zu verstehen ist. Die Figur 4a zeigt ein Diagramm zur Darstellung eines Reibwertes RW als Funktion der Abstellzeit tA eines Motors oder eines Fahrzeuges.

Dabei soll der Reibwert RW (T), der an eine hohe Kupplungstemperatur adaptiert wurde, während der Abstellzeit tA, in der auch die Kupplung abkühlt und sich daher der physi- kalische Reibwert der Kupplung ändert, an den sich ändernden Reibwert der Kupplung bis auf einen Reibwert RW (I) bei Umgebungstemperatur angepasst werden. Dabei kann ein der Reibwert RW in Abhängigkeit von der Abstellzeit tA linear abfallend entlang der Kurve 301 oder hyperbelartig und asymptotisch auf den Reibwert RW (I) in Form der Kurve 302 zulaufend vorgesehen sein. Bei einer erneuten Inbetriebnahme des Fahr- zeugs wird dann bei noch warmer Kupplung der entsprechende Reibwert RW, der der abgelaufenen Zeit tA nach der Stillegung des Motors beziehungsweise Fahrzeugs ent- spricht zugrunde gelegt. Es versteht sich, dass der Reibwert RW in Abhängigkeit von der Stillegungszeit tA auch in Form von Kennfeldern abgelegt sein kann, wobei in das Kennfeld ein vorher bestimmtes Abkühlverhalten der Kupplung berücksichtigt wurde, beispielsweise eine Abhängigkeit von der Außentemperatur, von der Ladung, vom An-

hängerbetrieb, von einem Fahrprofil, in dem Fahrsituation wie Schaltvorgänge, Beschleunigungs-und Bremsvorgänge, Traktion und dergleichen abgelegt sind, Fahr- dauer, Steigung der Straße und dergleichen.

Die Figur 4b zeigt eine andere Möglichkeit der Kompensation des von einem Kupp- lungssteuergerät ermittelten Reibwerts RW nach dem Abstellen und einer erneuten Inbetriebnahme des Fahrzeugs bei einer noch warmen Kupplung. Die Ermittlung des Reibwerts RW erfolgt dabei von der Abstellzeit unabhängig, wobei ein Temperaturmo- dell zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung herangezogen wird, das mit der Motortemperatur, beispielsweise durch Messung der Kühlwassertemperatur arbeitet.

Bei einer Motortemperatur im Bereich der Umgebungstemperatur wird dabei der ur- sprüngliche Reibwert RW (I), bei Erhöhung der Motortemperatur der Reibwert RW in Abhängigkeit von der aus dieser Motortemperatur abgeleiteten Temperatur T der Kupplung entlang der Kurve 303, die hier linear dargestellt ist, aber auch andere Kur- venformen annehmen kann, eingestellt.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspru- ches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegen- ständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prio- ritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen.

Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Ge- genständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Viel- mehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modi- fikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzel- nen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen so- wie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw.

Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens- tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.