DE102012102276A1

DE102012102276A1 - Verfahren zur Adaption einer Trennkupplung

Info

Publication number: DE102012102276A1
Application number: DE201210102276
Authority: DE
Inventors: Nils Sauvlet; Markus Oel; Jörg-Michael Birkhold
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption des von einer Trennkupplung übertragbaren Drehmoments eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor zum Antrieb, wobei der Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor über eine Trennkupplung verbindbar ist und dem Elektromotor im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Doppelkupplungsgetriebe nachgeordnet ist, wobei eine Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments nach einer Drehmoment- oder Drehimpulsbilanz erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption einer Trennkupplung, insbesondere gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Fahrzeugen mit Parallelhybrid als Antriebsanodnung wird ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor im Antriebsstrang angeordnet, wobei entweder der Verbrennungsmotor oder der Elektromotor oder beide Motoren zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden können. So kann bei rein elektrischer Antriebsart die zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor vorgesehene Trennkupplung ausgerückt werden, so dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden kann und dennoch das Fahrzeug von dem Elektromotor angetrieben werden kann. Wird die Trennkupplung eingerückt, so kann der Verbrennungsmotor ein Drehmoment auf den Antriebsstrang übertragen und diesen antreiben. Dies kann bei einem antreibenden Elektromotor oder bei frei drehendem Elektromotor erfolgen.
Bei rein elektrischem Betrieb ist das Zuschalten des Verbrennungsmotors von besonderer Bedeutung, da dies erfolgen soll, ohne dass Passagiere des Fahrzeugs dies als störend empfinden sollen. So ist durch das Zuschalten des Verbrennungsmotors kein Rucken erwünscht, was durch plötzlich auftretende zusätzliche Drehmomente oder plötzlich reduzierte Drehmomente entsteht. Da das Zuschalten erst einmal durch das Anschleppen des Verbrennungsmotors beginnt, wäre ohne zusätzliche Drehmomenterhöhung beim Schließen der Trennkupplung eine Drehmomentreduzierung für den Vortrieb spürbar, weil ein Teil des für den Vortrieb zur Verfügung stehenden Drehmoments plötzlich abgezweigt werden würde und für das Anschleppen des Verbrennungsmotors verwendet werden würde. Wird hingegen ein zusätzliches Drehmoment durch den Elektromotor bereit gestellt, so muss das Schließen der Trennkupplung derart gesteuert erfolgen, dass nur gerade das zusätzliche Drehmoment für das Anschleppen des Verbrennungsmotors verwendet wird, damit kein Ruck entsteht.
Das von der Trennkupplung übertragbare Drehmoment wird durch die Kupplungskennlinie bestimmt. Durch thermische Veränderungen und mechanische Toleranzen kann nun die Kennlinie im Betrieb verschoben oder verzerrt sein, so dass beim Einrücken der Trennkupplung ein übertragbares Drehmoment resultiert, das nicht dem erwarteten Drehmoment entspricht. Ist dies der Fall, so treten beispielsweise beim Anschleppen des Verbrennungsmotors Drehmomentschwankungen auf, die als Rucke empfunden werden, weil das von der Kupplung übertragbare Drehmoment nicht dem beabsichtigten Drehmoment entspricht.
Daher ist es bei Fahrzeugen mit Parallelhybridantriebsanordnung von entscheidender Bedeutung für die Qualität der Zuschaltung des Verbrennungsmotors, das von der Trennkupplung übertragbare Drehmoment möglichst genau zu kennen bzw. bestimmen zu können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Adaption des von der Kupplung übertragbaren Drehmoments zu schaffen, welches das von der Kupplung übertragbare Drehmoment zumindest in den wesentlichen Betriebssituationen auf bei vorliegenden thermischen Änderungen oder Toleranzen dennoch genau bestimmen lässt.
Dies wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach ein Verfahren zur Adaption des von einer Trennkupplung übertragbaren Drehmoments eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs geschaffen wird wobei der Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor über eine Trennkupplung verbindbar ist und dem Elektromotor im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Doppelkupplungsgetriebe nachgeordnet ist, wobei eine Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments nach einer Drehmoment- oder Drehimpulsbilanz erfolgt. Dabei wird im Wesentlichen dauerhaft oder in speziellen Betriebssituationen das von der Trennkupplung übertragbare Drehmoment anhand einer Drehmoment- oder Drehimpulsbilanz ermittelt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn bei der Drehmomentbilanz gilt: –M_KO + M_EM – Omegapunkt_EM·J_EM–M_PDK = 0
Mit M_KO = dem übertragbaren Drehmoment der Trennkupplung, M_EM = dem Drehmoment des Elektromotors, Omegapunkt_EM der zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Elektromotors, auch Drehzahlgradient des Elektromotors genannt, J_EM dem Massenträgheitsmoment des Elektromotors und M_PDK = dem Drehmoment des nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebes. So kann das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_KO mit Hilfe von M_EM und M_PDK und dem Drehzahlgradienten des Elektromotors bestimmt werden. Dabei kann M_PDK bei elektrischer Fahrt mit M_KO = 0 adaptiert werden.
Durch Integration des Drehmoments kann der Drehimpuls ermittelt werden bzw. durch zeitliche Differentiation des Drehimpulses kann das Drehmoment ermittelt werden. So kann aus einer Drehmomentbilanz oder aus einer Drehimpulsbilanz grundsätzlich das übertragbare Drehmoment ermittelt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments durch Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors, Einstellung eines vorgebbaren übertragbaren Drehmoments der Trennkupplung, Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors, Korrektur der Kupplungskennlinie anhand der Differenz zwischen der erwarteten und der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors erfolgt. Diese Adaption kann vorteilhaft für jeden Betriebspunkt der Kupplung erfolgen, so dass zumindest bereichsweise die gesamte Kennlinie der Trennkupplung in verschiedenen Betriebspunkten adaptierbar ist.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Kupplungskennlinie durch additive und/oder multiplikative Beiträge an das tatsächliche übertragbare Drehmoment adaptiert wird.
Dadurch kann eine Zerrung der Kennlinie durch wenige Rechenoperationen und diesbezügliche Anpassungen realisiert werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren zur Adaption während des Betriebs des Fahrzeugs in vorgebbaren Betriebssituationen erfolgt. Dadurch kann in vorgebbaren Betriebssituationen eine Adaption erfolgen, wobei die gesamte Kennlinie dann an Hand der ausgewählten Betriebspunkte angepasst werden kann.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verfahren zu Adaption am Bandende bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfolgt. Dies ist daher besonders vorteilhaft, weil nach der Montage aufgrund der üblicher Weise vorliegenden Toleranzen die Adaption vorteilhaft durchgeführt wird, bevor das Fahrzeug Motorbetrieben bewegt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und Elektromotor,
2 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und Elektromotor, und
3 ein Diagramm.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Parallelhybridantriebsanordnung mit einem Verbrennungsmotor 2 und einem Elektromotor 3. Dabei ist der Verbrennungsmotor 2 und der Elektromotor 3 auf einer gemeinsamen Welle 4 angeordnet, was bedeutet, dass der Abtrieb 5 des Verbrennungsmotors 2 und der Abtrieb 6 des Elektromotors 3 auf die gleiche Welle 4 übertragen. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der Trennkupplung 7, also zwischen Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 ist vorteilhaft ein Dämpfer 8 vorgesehen, welcher beispielsweise als Zwei-Massen-Schwungrad ausgebildet sein kann. Der Dämpfer 8 kann aber auch optional entfallen oder anderweitig im Antriebsstrang angeordnet sein.
Die Trennkupplung 7 kann die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 2 mit der Ausgangswelle 6 des Elektromotors 3 drehmomentübertragend verbinden. Im ausgerückten Zustand ist die Trennkupplung 7 offen und überträgt kein Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 auf die Welle 4. Wird die Kupplung eingerückt, so kann das von der Trennkupplung 7 übertragbare Drehmoment kann dabei moduliert gesteuert werden. Durch diese Modulation des übertragbaren Drehmoments, beispielsweise durch Steuerung einer Anpressung einer Kupplungsscheibe in der Kupplung zwischen Druckplatte und Kupplungsgehäuse, kann gezielt ein Schlupf oder ein übertragbares Drehmoment eingestellt werden.
Dem Elektromotor 3 im Drehmomentfluss nachgeordnet ist ein Doppelkupplungsgetriebe 9 mit zwei Kupplungen 10, 11 und dem diesbezüglichen Getriebe 12, das nur schematisch dargestellt ist. Dem nachgeordnet ist ein weiterer Antriebsstrang 13 mit Differential 14 und Achsen 15 und angetriebenen Rädern 16.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Darstellung eines Kraftfahrzeugs 101 mit einem Verbrennungsmotor 102 und einem Elektromotor 103. Dabei ist der Verbrennungsmotor 102 und der Elektromotor 103 wiederum auf einer gemeinsamen Welle 104 angeordnet, was bedeutet, dass der Abtrieb 105 des Verbrennungsmotors 102 und der Abtrieb 106 des Elektromotors 103 auf die gleiche Welle 104 übertragen. Dem Verbrennungsmotor 102 nachgeordnet ist eine Trennkupplung 107 angeordnet. Dem Elektromotor 103 ist ein Dämpfer 108 nachgeordnet, welcher beispielsweise als Zwei-Massen-Schwungrad ausgebildet sein kann.
Die Trennkupplung 107 kann die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 102 mit der Ausgang 106 des Elektromotors 103 drehmomentübertragend verbinden. Im ausgerückten Zustand ist die Kupplung 107 ebenso offen und überträgt kein Drehmoment des Verbrennungsmotors 102 auf die Welle 104. Das von der Kupplung 107 übertragbare Drehmoment kann dabei wiederum moduliert gesteuert werden. Dem Elektromotor 103 im Drehmomentfluss nachgeordnet ist ebenso ein Doppelkupplungsgetriebe 109 mit zwei Kupplungen 110, 111 und dem diesbezüglichen Getriebe 112, das nur schematisch dargestellt ist. Dem nachgeordnet ist ein weiterer Antriebsstrang 113 mit Differential 114 und Achsen 115 und angetriebenen Rädern 116. Der Dämpfer 108 ist somit zwischen dem Elektromotor 108 und dem Doppelkupplungsgetriebe 109 angeordnet.
Die 3 zeigt ein Diagramm 200 als Blockschaltbild, in welchem der Verlauf des Adaptionsverfahrens erläutert wird. Verfahren zur Adaption des von einer Trennkupplung übertragbaren Drehmoments erfolgt nach einer Drehmoment- oder Drehimpulsbilanz erfolgt.
Bei der Drehmomentbilanz gilt für den Fall, dass die Trennkupplung und das Doppelkupplungsgetriebe im Schlupf ist: –M_KO + M_EM – Omegapunkt_EM·J_EM – M_PDK = 0
Mit M_KO = dem übertragbaren Drehmoment der Trennkupplung, M_EM = dem Drehmoment des Elektromotors, Omegapunkt_EM der zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Elektromotors, auch Drehzahlgradient des Elektromotors genannt, J_EM dem Massenträgheitsmoment des Elektromotors und M_PDK = dem Drehmoment des nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebes. So kann das von der Kupplung übertragbare Drehmoment M_KO mit Hilfe von M_EM und M_PDK und dem Drehzahlgradienten des Elektromotors bestimmt werden. Dabei kann M_PDK bei elektrischer Fahrt mit M_KO = 0 adaptiert werden.
Dabei wird die Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments durch Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors 201, Einstellung eines vorgebbaren übertragbaren Drehmoments der Trennkupplung 202, Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors 203, Korrektur des Kupplungskennlinie anhand der Differenz zwischen der erwarteten und der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors 204 durchgeführt.
Dabei kann die Häufigkeit der Durchführung des Verfahrens variabel gestaltet werden. Vorzugsweise erfolgt die Adaption zu vorgebbaren Betriebssituationen, wie beispielsweise zum Motorstart, beim Ampelstopp, zyklisch abhängig von der Zeit, oder in anderen wiederkehrenden Betriebssituationen.

Claims

Verfahren zur Adaption des von einer Trennkupplung übertragbaren Drehmoments eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor zum Antrieb, wobei der Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor über eine Trennkupplung verbindbar ist und dem Elektromotor im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Doppelkupplungsgetriebe nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments nach einer Drehmoment- oder Drehimpulsbilanz erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehmomentbilanz gilt: –M_KO + M_EM – Omegapunkt_EM·J_EM – M_PDK = 0 Mit M_KO = dem übertragbaren Drehmoment der Trennkupplung, M_EM = dem Drehmoment des Elektromotors, Omegapunkt_EM der zeitlichen Ableitung der Drehzahl des Elektromotors, J_EM dem Massenträgheitsmoment des Elektromotors und M_PDK = dem Drehmoment des nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebes.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaption des von der Trennkupplung übertragbaren Drehmoments durch Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors, Einstellung eines vorgebbaren übertragbaren Drehmoments der Trennkupplung, Bestimmung der Drehzahl des Elektromotors, Korrektur des Kupplungskennlinie anhand der Differenz zwischen der erwarteten und der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskennlinie durch additive und/oder multiplikative Beiträge an das tatsächliche übertragbare Drehmoment adaptiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Adaption während des Betriebs des Fahrzeugs in vorgebbaren Betriebssituationen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zu Adaption am Bandende bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfolgt.