DE102012210871A1 - Verfahren zur Steuerung einer Trennkupplung in einem hybridischen Antriebsstrang und Antriebsstrang - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen hybridischen Antriebsstrang und ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung eines hybridischen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer mittels eines Freilaufs mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes zur Übertragung des Motormoments gekoppelten Brennkraftmaschine und einer die Brennkraftmaschine startenden und/oder das Kraftfahrzeug antreibenden Elektromaschine, welche Reibungskupplung ein aus einem Anlassmoment zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine und einem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schubmoment im Schubbetrieb des Antriebsstrangs gebildetes Übertragungsmoment auf die Brennkraftmaschine überträgt.
- Hybridische Antriebsstränge sind hinreichend aus Serienanwendungen bekannt. Hierbei wird neben einer eine Getriebeeingangswelle antreibenden Brennkraftmaschine eine Elektromaschine vorgesehen, die in der Schubphase des Antriebsstrangs als Generator dient und zudem in einer elektromotorischen Betriebsart die Brennkraftmaschine und/oder das Kraftfahrzeug mit dem hybridischen Antriebsstrang alleinig oder in Verbindung mit der Brennkraftmaschine unterstützend antreibt. Zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine ist dabei eine Reibungskupplung als Trennkupplung wirksam, die diese voneinander abkoppelt.
- In einem speziellen hybridischen Antriebsstrang ist zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Getriebeeingangswelle des Getriebes ein Freilauf angeordnet, der in Richtung einer Momentenübertragung von der Brennkraftmaschine auf das Getriebe sperrend und in Schubrichtung überrollend angeordnet ist. Um ein Schubmoment beispielsweise zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zusätzlich zur gegebenenfalls vorgenommenen Rekuperation der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine übertragen zu können, wird hierzu die Reibungskupplung zumindest partiell geschlossen. Weiterhin wird die Reibungskupplung geschlossen, wenn beispielsweise bei stehendem Kraftfahrzeug die Brennkraftmaschine im Kalt- oder Warmstart mittels der Elektromaschine oder während eines ausschließlich mittels der Elektromaschine fortbewegten oder segelnden Kraftfahrzeugs gestartet werden soll. Hierzu wird über die Reibungskupplung ein Anlassmoment übertragen, das ausschließlich von der Elektromaschine und/oder von der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs gebildet wird. Das Summenmoment setzt sich daher anteilig aus Schubmoment und Anlassmoment zusammen und kann das erforderliche Übertragungsmoment, das zum Start der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer Schubmomentabstützung nötige Moment bei standardmäßig geschlossener Reibungskupplung weit übertreffen, so dass die Komponenten der Reibungskupplung wie beispielsweise zwischen Anpressplatte und Gehäuse angeordnete Blattfedern, Vernietungen, die Kupplungsscheibe und dergleichen entsprechend hoch dimensioniert werden müssen. Insbesondere bei sich ändernden Belagreibwerten der Reibbeläge der Kupplungsscheibe können dabei besonders hohe, in dieser Höhe unnötige Momente übertragen werden.
- Aufgabe der Erfindung ist daher, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung in einem hybridischen Antriebsstrang und einen hybridischen Antriebsstrang mit geringer dimensionierter Reibungskupplung vorzuschlagen.
- Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung eines hybridischen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer mittels eines Freilaufs mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes zur Übertragung des Motormoments gekoppelten Brennkraftmaschine und einer die Brennkraftmaschine startenden und/oder das Kraftfahrzeug antreibenden Elektromaschine, welche Reibungskupplung ein aus einem Anlassmoment zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine und einem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schubmoment im Schubbetrieb des Antriebsstrangs gebildetes Summenmoment auf die Brennkraftmaschine überträgt, gelöst, wobei das an der Reibungskupplung anliegende Summenmoment auf ein vorgegebenes, über die Reibungskupplung übertragbares Übertragungsmoment begrenzt wird. Durch die Begrenzung des übertragbaren Moments kann die Reibungskupplung auf das tatsächlich nötige Übertragungsmoment und damit für eine geringere Übertragungskapazität ausgelegt werden, wodurch Kosten gespart werden können. Die Reibungskupplung wird dabei abhängig von Reibwerten der Reibeläge der Kupplungsscheibe und Anpresskräften eines Kupplungsaktors durch Vorgabe eines Aktorwegs des Kupplungswegs nur soweit geschlossen, bis das notwendige Übertragungsmoment übertragen wird. Höhere Momentenanteile des Summenmoments werden dabei durch einen schlupfenden Betrieb der Reibungskupplung ausgeblendet. Die Reibungskupplung schließt dabei vorteilhafterweise nur dann vollständig, wenn die Reibwerte einen minimalen, kalkulierten Wert einnehmen und die kalkulierten Toleranzwerte an den Grenzwerten liegen.
- Um Verlustenergien während des Haltens der Reibungskupplung zu vermeiden, ist der Kupplungsaktor selbsthemmend beispielsweise als Spindelaktor mit einer selbsthemmenden Gewindesteigung der Spindel ausgebildet.
- Die Steuerung der Reibungskupplung erfolgt mittels eines Steuergeräts, das aus einem vorgegebenen Übertragungsmoment mittels einer Kennlinie einen Aktorweg für den Kupplungsaktor ausgibt. Die Kennlinie wird dabei von dem Reibwert und dem Aktorweg aufgespannt und wird in vorteilhafter Weise bedarfsweise, beispielsweise regelmäßig und/oder nach einer Anzahl von Kupplungsvorgängen adaptiert. Eine Adaption der Kennlinie kann beispielsweise durch Bestimmen des Y-Achsenabschnitts in Form eines Tastpunkts, bei dem die Reibungskupplung gerade beginnt Moment zu übertragen, und einer Steigung in Form eines bei vorgegebenem Moment ermittelten Aktorwegs erfolgen.
- Im Weiteren wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens mit einer mittels eines Freilaufs mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes zur Übertragung des Motormoments gekoppelten Brennkraftmaschine und einer die Brennkraftmaschine startenden und/oder das Kraftfahrzeug antreibenden Elektromaschine, einer Reibungskupplung, an welcher ein aus einem Anlassmoment zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine und einem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schubmoment im Schubbetrieb des Antriebsstrangs gebildetes Summenmoment anliegt, gelöst, wobei die Reibungskupplung unter Einhaltung eines Sicherheitszuschlags auf ein vorgegebenes das Summenmoment begrenzendes Übertragungsmoment ausgelegt ist. Durch das begrenzte Übertragungsmoment kann die Reibungskupplung auf kleinere zu übertragende Momente ausgelegt werden. Es versteht sich, dass hierbei entsprechende Sicherheitszuschläge, die Toleranzen der einzelnen Kupplungskomponenten berücksichtigen, vorgesehen sind.
- Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt einen Teilschnitt durch einen hybridischen Antriebsstrang
1 eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, von der lediglich die Kurbelwelle2 dargestellt ist, der Getriebeeingangswelle3 des nicht näher dargestellten Getriebes, der Reibungskupplung4 und der Elektromaschine5 . Die Kurbelwelle2 ist über den Drehschwingungsdämpfer7 mit der Zwischenwelle8 verzahnt und leitet das Drehmoment der Brennkraftmaschine über das Eingangsteil9 des Freilaufs10 in die Getriebeeingangswelle3 ein. Die mittels des Stators11 an dem Gehäuse6 aufgenommene Elektromaschine ist mittels des Rotors13 mit dem Ausgangsteil14 des Freilaufs10 drehfest verbunden. Weiterhin ist der Rotor13 drehfest mit dem Eingangsteil15 der Reibungskupplung4 verbunden. Das Ausgangsteil der Reibungskupplung4 ist durch die Kupplungsscheibe16 gebildet, die drehfest mit der Zwischenwelle8 verbunden ist. - Der Kupplungsaktor
17 verlagert die Anpressplatte19 mittels der Tellerfeder18 axial und verspannt die mittels der Blattfedern20 drehfest und axial verlagerbar an dem mittels der Lagerung12 verdrehbar gegenüber dem Gehäusebauteil22 aufgenommenen Stützteil21 abgestützte Anpressplatte19 gegen die axial feste Gegendruckplatte23 , so dass die Reibbeläge24 der Kupplungsscheibe16 verspannt werden und durch Ausbildung eines Reibeingriffs mit Anpressplatte19 und Gegendruckplatte23 das Übertragungsmoment vom Rotor13 beziehungsweise der Getriebeeingangswelle3 unter Umgehung des in dieser Drehmomentrichtung überrollten Freilaufs10 auf die Zwischenwelle und von dort über den Drehschwingungsdämpfer7 auf die Kurbelwelle2 übertragen wird. - Der Start der Brennkraftmaschine erfolgt bei stehendem Kraftfahrzeug über die Reibungskupplung
4 durch Aufbringen des Anlassmoments durch die Elektromaschine5 , wobei die Reibungskupplung gerade soweit geschlossen wird, dass das Startmoment der Brennkraftmaschine übertragen wird. Weiterhin kann ein Start der Brennkraftmaschine bei fahrendem Kraftfahrzeug erfolgen, indem die bei eingelegter Übersetzung des Getriebes anliegende kinetische Energie, die beispielsweise durch einen Segelbetrieb oder alleinigen Antrieb der Elektromaschine5 bereitgestellt wird, über die Reibungskupplung4 auf die Kurbelwelle2 geleitet wird. Schließlich kann von der Getriebeeingangswelle3 auf den Rotor13 und bei Moment übertragender Reibungskupplung4 Schubmoment übertragen werden, das der Gewinnung elektrischer Energie beziehungsweise einer Schubabbremsung des Kraftfahrzeugs mittels der Brennkraftmaschine dient. In beiden Fällen wird die Reibungskupplung4 gerade soweit geschlossen beziehungsweise schlupfend betrieben, dass lediglich das vorgegebene Übertragungsmoment übertragen wird. Das Übertragungsmoment wird dabei so ausgelegt, dass sowohl das Anlassmoment als auch ein gewünschtes Schubmoment sicher übertragen werden, darüber hinaus die Reibungskupplung zu ihrem Selbstschutz als Überlastschutz dient, so dass bei größeren anstehenden Schubmomenten eine Überlastung der Reibungskupplung durch Einstellung von Schlupf verhindert wird. Durch die Vorgabe des Übertragungsmoments kann die Reibungskupplung auf die maximal erforderlichen Momente angepasst und entsprechend ausgelegt werden. Auf diese Weise kann eine Auslegung auf Spitzenmomente entfallen, wodurch die Reibungskupplung trotz lebensdauerfester Auslegung geringer dimensioniert werden kann. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Reibungskupplung
- 5
- Elektromaschine
- 6
- Gehäuse
- 7
- Drehschwingungsdämpfer
- 8
- Zwischenwelle
- 9
- Eingangsteil
- 10
- Freilauf
- 11
- Stator
- 12
- Lagerung
- 13
- Rotor
- 14
- Ausgangsteil
- 15
- Eingangsteil
- 16
- Kupplungsscheibe
- 17
- Kupplungsaktor
- 18
- Tellerfeder
- 19
- Anpressplatte
- 20
- Blattfeder
- 21
- Stützteil
- 22
- Gehäusebauteil
- 23
- Gegendruckplatte
- 24
- Reibbelag
Claims (5)
- Verfahren zur Steuerung einer Reibungskupplung (
4 ) eines hybridischen Antriebsstrangs (1 ) eines Kraftfahrzeugs mit einer mittels eines Freilaufs (10 ) mit einer Getriebeeingangswelle (3 ) eines Getriebes zur Übertragung des Motormoments gekoppelten Brennkraftmaschine und einer die Brennkraftmaschine startenden und/oder das Kraftfahrzeug antreibenden Elektromaschine (5 ), welche Reibungskupplung (4 ) ein aus einem Anlassmoment zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine (5 ) und einem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schubmoment im Schubbetrieb des Antriebsstrangs gebildetes Summenmoment auf die Brennkraftmaschine überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Reibungskupplung (4 ) anliegende Summenmoment auf ein vorgegebenes, über die Reibungskupplung (4 ) übertragbares Übertragungsmoment begrenzt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (
4 ) mittels eines selbsthemmenden Kupplungsaktors (17 ) betätigt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung des Übertragungsmoments diesem mittels einer Kennlinie ein Aktorweg zugeordnet wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie bedarfsweise adaptiert wird.
- Antriebsstrang (
1 ) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer mittels eines Freilaufs (10 ) mit einer Getriebeeingangswelle (3 ) eines Getriebes zur Übertragung des Motormoments gekoppelten Brennkraftmaschine und einer die Brennkraftmaschine startenden und/oder das Kraftfahrzeug antreibenden Elektromaschine (5 ) und einer Reibungskupplung (4 ), an welcher ein aus einem Anlassmoment zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine (5 ) und einem auf die Brennkraftmaschine wirkenden Schubmoment im Schubbetrieb des Antriebsstrangs (1 ) gebildetes Summenmoment anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (4 ) unter Einhaltung eines Sicherheitszuschlags auf ein vorgegebenes das Summenmoment begrenzendes Übertragungsmoment ausgelegt ist.
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