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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung eines Antriebsstrangs für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Verfahren zum Betreiben von Kupplungen von Antriebssträngen für Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Bei einem solchen Verfahren wird die Kupplung mittels einer Stelleinrichtung betätigt. Dies bedeutet, dass die Kupplung mittels der Stelleinrichtung beispielsweise geöffnet und/oder geschlossen wird. Die Kupplung wird beispielsweise dazu verwendet, eine erste Komponente wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer zweiten Komponente wie beispielsweise einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs zu koppeln, das heißt zu verbinden. Ist die Kupplung beispielsweise geschlossen, so ist die Verbrennungskraftmaschine über die geschlossene Kupplung mit der elektrischen Maschine gekoppelt, sodass beispielsweise Drehmomente zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden können. Ist hingegen die Kupplung geöffnet, so ist die elektrische Maschine von der Verbrennungskraftmaschine entkoppelt beziehungsweise umgekehrt, sodass keine Drehmomente zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine übertragen werden können. Eine Verbrennungskraftmaschine und eine elektrische Maschine kommen insbesondere in einem hybriden Antriebsstrang eines Kraftwagens zum Einsatz.
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Ferner offenbart die
DE 10 2007 062 796 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Hybridantriebsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Hybridantriebsvorrichtung umfasst mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens eine elektrische Maschine, wobei der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine mittels einer Trennkupplung mechanisch miteinander wirkverbindbar sind. Bei dem Verfahren wird ein von der Trennkupplung übertragenes Schlupf-Drehmoment ermittelt. Dabei ist es vorgesehen, dass das Schlupf-Drehmoment in Abhängigkeit von einem Drehzahlverlauf einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors zumindest beim Starten und/oder Stoppen des Verbrennungsmotors bestimmt und beim Betreiben der Hybridantriebsvorrichtung berücksichtigt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein übermäßiger Verschleiß des Antriebsstrangs vermieden werden kann.
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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.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein übermäßiger Verschleiß des Antriebsstrangs, insbesondere der Kupplung, vermieden werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine kumulierte Laufleistung des Kraftwagens ermittelt und die Kupplung in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung mittels der Stelleinrichtung betätigt, das heißt geöffnet und/oder geschlossen, wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass üblicherweise in einer Recheneinrichtung wie beispielsweise in einem Steuergerät, insbesondere einem Getriebesteuergerät, eines Antriebsstrangs eines modernen Kraftwagens die Information über eine kumulierte Laufleistung des Kraftwagens vorliegt. Bei dieser kumulierten Laufleistung handelt es sich beispielsweise um einen Gesamtkilometerstand. Dieser Gesamtkilometerstand charakterisiert eine Strecke beziehungsweise die Länge einer Strecke, die der Kraftwagen während seiner Lebensdauer bereits gefahren wurde. Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass unterschiedliche Bauteile eines Antriebsstrangs unterschiedliche Einlaufeigenschaften aufweisen können. Unter einer solchen Einlaufeigenschaft ist beispielsweise die Veränderung eines Bauteils, insbesondere die Veränderung des Verhaltens des Bauteils, während einer Zeitspanne ab erstmaliger Inbetriebnahme des Bauteils im Antriebsstrang zu verstehen. Diese Bauteile werden beispielsweise nur in bestimmten Betriebszuständen belastet beziehungsweise können auch in anderen Betriebszuständen in unbelastetem Zustand unerwünschte Effekte hervorrufen.
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Ein solcher unerwünschter Effekt ist beispielsweise ein übermäßig hoher Reibwert bei geöffneter Kupplung aufgrund ihres noch nicht abgeschlossenen Einlaufeffekts. So hat zum Beispiel die als Trennkupplung ausgebildete Kupplung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe des Antriebsstrangs die Aufgabe, eine elektrische Fahrt des beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug ausgebildeten Kraftwagens zu ermöglichen und dabei die Verbrennungskraftmaschine möglichst reibungsfrei von einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs zu trennen. Im Neuzustand beziehungsweise bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt der Kupplung kann es jedoch üblicherweise, insbesondere in geöffnetem Zustand der Kupplung, zu erhöhten Reibungsverlusten in der Kupplung, insbesondere zwischen Lamellenpaarungen der Kupplung, kommen, wobei sich diese Reibungsverluste mit zunehmender Betriebsdauer der Kupplung und somit mit zunehmender Laufleistung des Kraftwagens aufgrund des Einlaufeffekts verringern. Kommt es nun beispielsweise bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt zu hohen Differenzdrehzahlen zwischen Komponenten der Kupplung, so kann es zu einem sehr hohen Wärmeeintrag in die Kupplung kommen, woraus gegebenenfalls eine Überhitzung und somit Schäden von Komponenten der Kupplung kommen kann.
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Dieser übermäßige Wärmeeintrag und daraus etwaig resultierende Beschädigungen können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nun verhindert werden, da die Kupplung in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung betätigt wird. Im Rahmen der Betätigung der Kupplung wird somit zumindest indirekt ihr Einlaufverhalten beziehungsweise der Einlaufzustand der Kupplung berücksichtigt, sodass bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt der Kupplung übermäßige Differenzdrehzahlen und somit übermäßige Belastungen der Kupplung vermieden werden können. Beispielsweise ist es in diesem Fall denkbar, zulässige Differenzdrehzahlen, welche maximal zwischen zwei Komponenten der Kupplung zugelassen werden, in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung einzustellen. Dadurch werden die zulässigen Differenzdrehzahlen an das Einlaufverhalten, das zum Beispiel mit der Laufleistung des Kraftwagens in elektrischer Fahrt in Verbindung steht, gekoppelt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur auf das Betreiben einer Kupplung beschränkt, sondern kann alternativ oder zusätzlich auch genutzt werden, um wenigstens eine Komponente eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung des Kraftwagens zu betätigen, das heißt zu betreiben. Somit kann beim Betreiben der jeweiligen Komponente die Laufleistung und somit das Einlaufverhalten beziehungsweise der Einlaufeffekt der jeweiligen Komponente berücksichtigt werden, sodass übermäßige Belastungen und daraus etwaig resultierende Schäden der jeweiligen Komponente bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt vermieden werden können. Mit anderen Worten ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Einlaufeffekt einzelner Komponenten unter Beachtung wenigstens eines Betriebszustands, insbesondere von mehreren Betriebszuständen, des Kraftwagens besonders genau zu verifizieren. Bei einem solchen Betriebszustand kann es sich um eine elektrische Fahrt, um eine Fahrt mit aktivierter Verbrennungskraftmaschine, um die Anzahl an Startvorgängen, um die Anzahl an Stoppvorgängen und/oder um andere Betriebszustände handeln.
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Kann der Kraftwagen beispielsweise in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden, so ist es denkbar, für wenigstens einen der Betriebszustände die kumulierte Laufleistung zu ermitteln und beispielsweise in einer Speichereinrichtung, beispielsweise einem EEBROM, abzulegen, das heißt zu speichern. Dadurch kann für diesen wenigstens einen Betriebszustand der Einlaufeffekt der Komponente, insbesondere Kupplung, besonders genau abgeleitet werden. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kupplung beispielsweise nur in dem wenigstens einem Betriebszustand oder in einem Teil von möglichen Betriebszuständen des Antriebsstrangs belastet wird.
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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 der einzigen Figur 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.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Kupplung eines Antriebsstrangs für einen Kraftwagen, bei welchem die Kupplung mittels einer Stelleinrichtung betätigt wird, wobei eine kumulierte Laufleistung des Kraftwagens ermittelt und die Kupplung in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung mittels einer Stelleinrichtung betätigt wird.
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Die einzige Fig. zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Komponente in Form einer Kupplung eines Antriebsstrangs für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Die Kupplung ist eine Trennkupplung, deren Funktion im Folgenden noch näher erläutert wird.
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Der Antriebsstrang umfasst im fertig hergestellten Zustand ein erstes Antriebsaggregat in Form einer Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine Abtriebswelle insbesondere in Form einer Kurbelwelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftwagens bereitstellen kann. Dies bedeutet, dass der Kraftwagen mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist.
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Der Kraftwagen ist als Hybrid-Fahrzeug ausgebildet, wobei der Antriebsstrang ein zweites Antriebsaggregat in Form einer elektrischen Maschine aufweist. Die elektrische Maschine ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, wobei der Kraftwagen mittels der elektrischen Maschine in dem Motorbetrieb antreibbar ist. Die Kupplung wird im Rahmen des Verfahrens mittels einer Stelleinrichtung betätigt, das heißt geöffnet und/oder geschlossen. In geschlossenem Zustand der Kupplung ist die Verbrennungskraftmaschine über die geschlossene Kupplung mit der elektrischen Maschine gekoppelt, sodass Drehmomente zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden können. Ist die Kupplung geöffnet, so ist die Verbrennungskraftmaschine von der elektrischen Maschine entkoppelt beziehungsweise umgekehrt, sodass keine Drehmomente zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine übertragen werden können.
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Die Kupplung ist dabei als Reibkupplung ausgebildet und umfasst eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite. Auf der Eingangsseite weist die Kupplung ein Eingangselement auf, wobei die Kupplung auf der Ausgangsseite ein Ausgangselement aufweist. Das Eingangselement und das Ausgangselement sind beispielsweise relativ zueinander drehbar, wenn die Kupplung geöffnet ist. Ist die Kupplung geschlossen, so sind das Eingangselement und das Ausgangselement drehfest miteinander verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Eingangselement mit der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere der Kurbelwelle, und das Ausgangselement mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist oder umgekehrt.
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Da die Kupplung beispielsweise als Reibkupplung ausgebildet ist, sind zum Koppeln des Ausgangselements und des Eingangselements Reiblamellen vorgesehen, welche auch als Lamellen bezeichnet werden. Um die Eingangsseite mit der Ausgangsseite und somit die Verbrennungskraftmaschine mit der elektrischen Maschine zu koppeln, werden die Lamellen beispielsweise zusammengepresst. Um das Eingangselement von dem Ausgangselement zu entkoppeln, wird das Zusammenpressen der Lamellen aufgehoben.
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Beispielsweise ist es möglich, den Antriebsstrang und somit den Kraftwagen insgesamt in einem ersten Betriebszustand zu betreiben. In dem ersten Betriebszustand liegt eine rein elektrische Fahrt des Kraftwagens vor, wobei diese elektrische Fahrt auch als E-Fahrt bezeichnet wird. In dem ersten Betriebszustand wird der Kraftwagen somit rein elektrisch, das heißt mittels der elektrischen Maschine angetrieben. Dabei wird der Kraftwagen nicht durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Ferner ist es denkbar, den Antriebsstrang und somit den Kraftwagen in einem zweiten Betriebszustand zu betreiben. In dem zweiten Betriebszustand liegt eine verbrennungsmotorische Fahrt vor, welche auch als VM-Fahrt bezeichnet wird. In dem zweiten Betriebszustand wird der Kraftwagen somit einzig und allein von der Verbrennungskraftmaschine, nicht jedoch von der elektrischen Maschine angetrieben. Ferner ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise im Rahmen eines Start-Stopp-Betriebs automatisch zu deaktivieren, das heißt zu stoppen sowie automatisch zu aktivieren, das heißt zu starten. Die Anzahl an Starts sowie die Anzahl an Stopps der Verbrennungskraftmaschine können dabei weitere, jeweilige Betriebszustände charakterisieren.
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Es hat sich gezeigt, dass die Kupplung einem Einlaufverhalten beziehungsweise einem Einlaufeffekt unterliegt. Die Kupplung hat insbesondere die Aufgabe, die Verbrennungskraftmaschine von der elektrischen Maschine bei der E-Fahrt möglichst reibungsfrei zu trennen, das heißt zu entkoppeln. Im Neuzustand beziehungsweise bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt der Kupplung jedoch kann es zu hohen Reibungsverlusten zwischen den Lamellen kommen. Mit zunehmender Betriebsdauer der Kupplung und somit mit zunehmender Laufleistung des Kraftwagens verringern sich diese Reibungsverluste aufgrund des zunehmenden Einlaufeffekts der Kupplung. Die genannten Reibungsverluste hängen insbesondere von der Differenzdrehzahl zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite und somit von der Differenzdrehzahl zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor ab. Die Differenzdrehzahl ist dabei eine Drehzahldifferenz zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine, wobei es zu dieser Differenzdrehzahl beziehungsweise Drehzahldifferenz bei geöffneter Kupplung kommen kann.
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Aus dem übermäßigen Reibungsverlust können eine übermäßige Erhitzung der Kupplung und somit Schädigungen der Kupplung, insbesondere der Lamellen, resultieren. Um nun einen solchen übermäßigen beziehungsweise übermäßig schnellen Verschleiß des Antriebsstrangs zu vermeiden, ist es im Rahmen des Verfahrens bei einem ersten Schritt S1 vorgesehen, dass eine kumulierte Laufleistung des Kraftwagens ermittelt wird. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Laufleistung in wenigstens einem der Betriebszustände, insbesondere in E-Fahrt, kumuliert wird. Bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens ist es vorgesehen, die Kupplung in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung mittels der Stelleinrichtung zu betätigen.
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Im Fall der Trennkupplung könnte für die Verifikation des Einlaufeffekts die Dauer beziehungsweise die Anzahl an vom Kraftwagen gefahrenen Kilometern herangezogen werden. Insbesondere wird die Wegstrecke herangezogen, die der Kraftwagen in E-Fahrt zurückgelegt hat. Hierzu werden beispielsweise in einer Funktion die in E-Fahrt gefahrenen Kilometer mit einem Maximalwert vergleichen. Entspricht die Anzahl an gefahrenen Kilometern, das heißt entspricht die kumulierte Laufleistung, dem Maximalwert, so kann davon ausgegangen werden, dass der Einlaufeffekt der Kupplung abgeschlossen ist, sodass auch bei hohen Differenzdrehzahlen keine übermäßigen Reibungsverluste und somit keine übermäßige Erhitzung eintreten. Liegt die kumulierte Laufleistung jedoch unterhalb des Maximalwerts, so kann darauf rückgeschlossen werden, dass der Einlaufeffekt der Kupplung noch nicht abgeschlossen ist, sodass übermäßig hohe Differenzdrehzahlen zu übermäßig hohen Reibverlusten führen würden.
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In der Folge kann in Abhängigkeit von dem Vergleich die zulässige Differenzdrehzahl zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine eingestellt werden. Mit anderen Worten ist es im Rahmen des Verfahrens vorzugsweise vorgesehen, dass eine Drehzahldifferenz, welche maximal zwischen der Eingangsseite als erster Komponente der Kupplung und der Ausgangsseite als zweite Komponente der Kupplung und somit zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine zugelassen wird, in Abhängigkeit von der ermittelten, kumulierten Laufleistung eingestellt wird. Da mit zunehmender Laufleistung und somit mit zunehmender Betriebsdauer der Kupplung der Einlaufeffekt zunimmt und somit die Reibungsverluste abnehmen, kann die zulässige Differenzdrehzahl zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine mit zunehmender Laufleistung, insbesondere in E-Fahrt, erhöht werden und somit beispielsweise von einem geringen Wert bis zu einem Maximalwert angehoben werden. Dies kann entweder interpoliert oder über Laufleistungsgrenzen mit Sprung auf die höheren Werte erfolgen.
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Ferner ist es möglich, das anhand der Fig. veranschaulichte Verfahren auf andere Komponenten des Antriebsstrangs zu übertragen. Eine solche Komponente weist beispielsweise relativ zueinander bewegbare Bauteile auf, wobei die Komponente in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebszustand, insbesondere der kumulierten Laufleistung, des Kraftwagens betrieben wird, sodass beim Betrieb der Komponente deren Einlaufeffekt berücksichtigt wird. Dadurch können unerwünschte Effekte, die bei noch nicht abgeschlossenem Einlaufeffekt der Komponente auftreten können, vermieden werden, sodass ein sicherer und verschleißarmer Betrieb des Antriebsstrangs realisierbar ist.
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Ist der Antriebsstrang beziehungsweise der Kraftwagen beispielsweise in unterschiedlichen Betriebszuständen betreibbar, so ist es denkbar, für lediglich einen der Betriebszustände oder für mehrere der Betriebszustände jeweilige Laufleistungen zu kumulieren und dabei die Komponente in Abhängigkeit von wenigstens einem der kumulierten Laufleistungen oder in Abhängigkeit von mehreren der kumulierten Laufleistungen zu betreiben. Dadurch ist es möglich, im Rahmen des Betriebs der Komponente lediglich einen der Betriebszustände, lediglich einen Teil von mehreren Betriebszuständen oder alle Betriebszustände zu berücksichtigen, um einen sicheren und verschleißarmen Betrieb des Antriebsstrangs zu realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062796 A1 [0003]
