DE102015225215B4 - Method for the initial determination of a coefficient of friction of a hybrid clutch of a hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur initialen Bestimmung eines Reibwertes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, bei welchem die Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den Elektromotor (3) ausgegebene Moment an Antriebsräder (10) des Hybridfahrzeuges weitergeleitet wird, wobei während einer Einlaufphase der Hybridtrennkupplung (4), bei welcher die Hybridtrennkupplung (4) unter einem konstanten Schlupf betrieben wird, auf ein Kupplungsmoment geschlossen wird, aus welchem der initialen Reibwert der Hybridtrennkupplung (4) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufphase der Hybridtrennkupplung (4) beendet ist, wenn kein Schlupf mehr an der Hybridtrennkupplung (4) vorliegt, wobei der diesem Zustand der Hybridtrennkupplung (4) entsprechende Reibwert als initialer Reibwert der Kupplungssteuerung im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges zugrunde gelegt wird, wobei der während der Einlaufphase ermittelte Reibwert mit einem Faktor <1 skaliert wird und der skalierte Reibwert als initialer Reibwert der Kupplungssteuerung zugrunde gelegt wird.Method for initially determining a coefficient of friction of a hybrid clutch of a hybrid vehicle, in which the hybrid clutch (4) separates or connects an internal combustion engine (2) and an electric motor (3) and the torque output by the internal combustion engine (2) and/or the electric motor (3). is passed on to drive wheels (10) of the hybrid vehicle, during a running-in phase of the hybrid clutch (4), in which the hybrid clutch (4) is operated with a constant slip, a clutch torque is deduced from which the initial coefficient of friction of the hybrid clutch (4) is determined, characterized in that the run-in phase of the hybrid clutch (4) is ended when there is no longer any slip at the hybrid clutch (4), the friction value corresponding to this state of the hybrid clutch (4) being used as the initial friction value for clutch control when the hybrid vehicle is being driven is laid, with the during the Einla ufphase determined coefficient of friction is scaled with a factor <1 and the scaled coefficient of friction is used as the initial coefficient of friction of the clutch control.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur initialen Bestimmung eines Reibwertes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, bei welchem die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet und das durch den Verbrennungsmotor und/oder den Elektromotor ausgegebene Moment an Antriebsräder des Hybridfahrzeuges weitergeleitet wird.The invention relates to a method for initially determining a coefficient of friction of a hybrid clutch of a hybrid vehicle, in which the hybrid clutch separates or connects an internal combustion engine and an electric motor and the torque output by the internal combustion engine and/or the electric motor is transmitted to the drive wheels of the hybrid vehicle.
Bei Hybridfahrzeugen, welche verschiedene Kombinationen der Antriebsarten zulassen, wie elektromotorisch, elektrogeneratorisch, Verbrennungsmotor im Schub- oder Zugbetrieb, Verbrennungsmotor oder Elektromotor aus, ist eine mechanische Entkopplung der Momente vom Verbrennungsmotor und Elektromotor nötig. Die Entkopplung vom Verbrennungsmotor und Elektromotor erfolgt dabei durch eine Hybridtrennkupplung, die automatisch betätigt wird. Diese automatische Bestätigung der Hybridtrennkupplung erfolgt über einen Aktor, bestehend aus einem Steuergerät mit einer entsprechenden Software zur Ansteuerung der Hybridtrennkupplung und einem elektromechanischen oder elektrohydraulischen Aktuator zur Betätigung der Kupplung. Solche Hybridtrennkupplungen haben mehrere Parameter, die am Bandende ermittelt werden müssen. Dazu gehört ein sogenannter Reibwert, welcher ein dimensionsloses Maß für die Übertragungskraft der Hybridtrennkupplung angibt. Diese Übertragungskraft ist kupplungsspezifisch und muss somit für jede Kupplung ermittelt werden. Dabei muss dieser vor Beginn des Einsatzes der Hybridtrennkupplung im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges auf einen konkreten Wert eingestellt werden.In hybrid vehicles, which allow different combinations of drive types, such as electric motor, electric generator, internal combustion engine in overrun or traction mode, internal combustion engine or electric motor, mechanical decoupling of the torque from the internal combustion engine and electric motor is necessary. The combustion engine and electric motor are decoupled by a hybrid clutch that is automatically actuated. This automatic confirmation of the hybrid clutch takes place via an actuator consisting of a control unit with appropriate software for controlling the hybrid clutch and an electromechanical or electrohydraulic actuator for actuating the clutch. Such hybrid disconnect clutches have several parameters that have to be determined at the end of the line. This includes a so-called coefficient of friction, which specifies a dimensionless measure of the transmission force of the hybrid clutch. This transmission force is clutch-specific and must therefore be determined for each clutch. This must be set to a specific value before the hybrid disconnect clutch is used while the hybrid vehicle is being driven.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur initialen Bestimmung eines Reibwertes einer Hybridtrennkupplung anzugeben, bei welcher einerseits kürzere Zeiten zum Öffnen und Schließen der Hybridtrennkupplung ermöglicht werden und andererseits gewährleistet wird, dass auch wirklich nur das tatsächlich angeforderte Kupplungsmoment übertragen wird.The invention is based on the object of specifying a method for initially determining a coefficient of friction of a hybrid clutch in which, on the one hand, shorter times for opening and closing the hybrid clutch are made possible and, on the other hand, it is ensured that only the actually required clutch torque is actually transmitted.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass während einer Einlaufphase der Hybridtrennkupplung, bei welcher die Hybridtrennkupplung unter einem annähernd konstanten Schlupf betrieben wird, auf ein Kupplungsmoment geschlossen wird, aus welchem der initiale Reibwert der Hybridtrennkupplung ermittelt wird. Dies hat den Vorteil, dass in dieser Einlaufphase, welche vor der eigentlichen Inbetriebnahme des Kupplungssystems in Hybridfahrzeugen erfolgt, eine Kupplungskennlinie, welche das Kupplungsmoment über einen Kupplungsweg angibt, aufgenommen wird. Aus dieser Kupplungskennlinie kann dann auf den Reibwert geschlossen werden, welcher ein Maß für die Übertragungskraft der Hybridtrennkupplung ist und dimensionslos ausgebildet ist. Da eine Hybridtrennkupplung lediglich unter kleiner Last schnell geschlossen bzw. geöffnet wird, ergeben sich im normalen Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges keine Situationen, die ein Erlernen eines Reibwertes ermöglichen. According to the invention, the object is achieved in that during a run-in phase of the hybrid clutch, in which the hybrid clutch is operated with an approximately constant slip, a clutch torque is deduced from which the initial coefficient of friction of the hybrid clutch is determined. This has the advantage that in this run-in phase, which takes place before the clutch system in hybrid vehicles is actually put into operation, a clutch characteristic curve, which indicates the clutch torque over a clutch travel, is recorded. This characteristic curve of the clutch can then be used to deduce the coefficient of friction, which is a measure of the transmission force of the hybrid disconnect clutch and is dimensionless. Since a hybrid separating clutch is only quickly engaged or disengaged under low load, there are no situations during normal driving of the hybrid vehicle that would allow learning a coefficient of friction.
Deshalb wird die Schlupfphase während des Einlaufens der Hybridtrennkupplung genutzt, um einen initialen Reibwert für jedes Kupplungssystem zu lernen.Therefore, the slip phase during the running-in of the hybrid clutch is used to learn an initial coefficient of friction for each clutch system.
Vorteilhafterweise liegt während der Einlaufphase einer Kupplungssteuerung eine nominale Kupplungskennlinie zugrunde, die durch Reibwertgrenzen gekennzeichnet ist, wobei die Reibwertgrenzen vor der Bestimmung des initialen Reibwertes freigeben werden. Durch die Freigabe der Reibwertgrenzen können einfach auch während der Reibwertbestimmung Reibwerte erfasst werden, die weit außerhalb der nominalen Reibwertgrenzen liegen und somit einen entscheidenden Einblick auf das tatsächliche Reibwertverhalten des vorliegenden Kupplungssystems erlauben. Die Verwendung der nominalen Kupplungskennlinie ist lediglich deshalb notwendig, um der Kupplungssteuerung einen Anfangswert für das Steuerverfahren zu geben.Advantageously, during the run-in phase, a clutch control is based on a nominal clutch characteristic, which is characterized by friction value limits, the friction value limits being released before the initial friction value is determined. By releasing the friction coefficient limits, friction values that lie far outside the nominal friction coefficient limits can also easily be recorded during the determination of the friction coefficient gene and thus allow a crucial insight into the actual friction coefficient behavior of the present clutch system. The use of the nominal clutch characteristic is only necessary to give the clutch control an initial value for the control method.
In einer Ausgestaltung wird als nominale Kupplungskennlinie die flachste theoretisch vorkommende Kupplungskennlinie verwendet. Dies ist eine Kupplungskennlinie, welche normalerweise einen Reibwert von 270 aufweist. Ein solcher Reibwert ist Standard und kann allen unterschiedlichen Kupplungssystemen zunächst zugrunde gelegt werden.In one embodiment, the flattest theoretically occurring clutch characteristic is used as the nominal clutch characteristic. This is a characteristic of the clutch, which normally has a friction value of 270. Such a coefficient of friction is standard and can initially be used as a basis for all different clutch systems.
In einer Ausführungsform werden für die Reibwertbestimmung die Reibwertgrenzen zwischen 100 und 600 ausgeweitet. Dabei wird davon ausgegangen, dass alle Kupplungssysteme Reibwerte innerhalb eines solchen Bereiches aufweisen, so dass die Adaption des initialen Reibwertes für die unterschiedlichsten Kupplungssysteme angewendet werden kann.In one embodiment, the limits of the coefficient of friction between 100 and 600 are extended for the determination of the coefficient of friction. It is assumed that all clutch systems have coefficients of friction within such a range, so that the adaptation of the initial coefficient of friction can be used for a wide variety of clutch systems.
Erfindungsgemäß ist die Einlaufphase der Hybridtrennkupplung beendet, wenn kein Schlupf mehr an der Hybridtrennkupplung vorliegt, wobei der diesen Zustand der Hybridtrennkupplung entsprechende Reibwert als initialer Reibwert der Kupplungssteuerung im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges zugrunde gelegt wird. Da bei der Einlaufphase nicht nur ein konstanter Schlupf sondern auch sehr hohe Kupplungsmomente verwendet werden, wird sichergestellt, dass die Hybridtrennkupplung gezielt eingelaufen wird und das übertragene Kupplungsmoment sich erhöht. Damit wird gewährleistet, dass das geforderte Kupplungsmoment von der Kupplungssteuerung auch tatsächlich durch die Hardware des Kupplungssystems übertragen wird. Der ermittelte initiale Reibwert wird nach der Einstellung „Zündung an“ im Hybridfahrzeug, in welchem das Kupplungssystem verbaut ist, als initialer Reibwert für den weiteren Fahrbetrieb zugrunde gelegt.According to the invention, the running-in phase of the hybrid clutch ends when there is no longer any slippage in the hybrid clutch, with the coefficient of friction corresponding to this state of the hybrid clutch being used as the initial coefficient of friction for clutch control when the hybrid vehicle is being driven. Since not only constant slip but also very high clutch torques are used during the run-in phase, it is ensured that the hybrid clutch is run in in a targeted manner and the transmitted clutch torque increases. This ensures that the required clutch torque is actually transmitted by the clutch controller through the hardware of the clutch system. After the "ignition on" setting in the hybrid vehicle in which the clutch system is installed, the determined initial coefficient of friction is taken as the basis for further driving operation.
Erfindungsgemäß wird der ermittelte Reibwert mit einem Faktor ≤1 skaliert und der skalierte Reibwert als initialer Reibwert der Kupplungssteuerung verwendet. Aufgrund der Skalierung wird eine gewisse Sicherheit geschaffen, die berücksichtigt, dass ein zuverlässiges Öffnen und Schließen der Hybridtrennkupplung erfolgt. Je weiter der Reibwert nach oben verschoben ist, je schneller erfolgt das Öffnen oder Schließen der Hybridtrennkupplung, was zu einer entscheidenden Kraftstoffeinsparung führt.According to the invention, the coefficient of friction determined is scaled by a factor of ≦1 and the scaled coefficient of friction is used as the initial coefficient of friction for the clutch control. Due to the scaling, a certain security is created, which takes into account that the hybrid disconnect clutch is reliably opened and closed. The further the coefficient of friction is shifted upwards, the faster the opening or closing of the hybrid clutch takes place, which leads to decisive fuel savings.
In einer Ausführungsform wird der während der Einlaufphase der Hybridtrennkupplung ermittelte Reibwert als Obergrenze für die Reibwertsteuerung für den Fahrbetrieb festgesetzt.In one embodiment, the coefficient of friction determined during the run-in phase of the hybrid disconnect clutch is set as the upper limit for controlling the coefficient of friction for driving.
In einer Weiterbildung wird der Faktor der Skalierung auf 1 gesetzt, wenn in der Einlaufphase eine große Anzahl von Messpunkten ermittelt wird. Durch die große Anzahl von Messpunkten kann darauf geschlossen werden, dass aus der Mittelung dieser Messpunkte ein hinreichend genauer Reibwert bestimmt wurde, der nicht weiter begrenzt werden muss.In a development, the scaling factor is set to 1 if a large number of measuring points are determined in the run-in phase. Due to the large number of measuring points, it can be concluded that a sufficiently precise coefficient of friction was determined from the averaging of these measuring points, which does not have to be further limited.
In einer Ausgestaltung wird bei Verbleiben eines Restschlupfes der Hybridtrennkupplung nach Beendigung der Einlaufphase der initiale Reibwert verkleinert. Ein Restschlupf kann beispielsweise verbleiben, wenn die Hybridtrennkupplung verschmutzt ist. Durch die Verkleinerung des Reibwertes wird die Hybridtrennkupplung weiter geschlossen, so dass ein kürzerer Weg der Kupplung zum Schließen oder Öffnen notwendig ist.In one embodiment, the initial coefficient of friction is reduced if there is residual slippage of the hybrid separating clutch after the end of the run-in phase. A residual slip can remain, for example, if the hybrid disconnect clutch is dirty. Due to the reduction in the coefficient of friction, the hybrid disconnect clutch is closed further, so that a shorter distance for the clutch to close or open is necessary.
In einer Ausgestaltung wird als Hybridtrennkupplung eine unbetätigt geschlossene Kupplung verwendet, die von einem hydrostatischen Kupplungsaktorsystem betätigt wird.In one embodiment, a clutch that is closed when not actuated and is actuated by a hydrostatic clutch actuator system is used as the hybrid disconnect clutch.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention permits numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes, -
2 eine Prinzipdarstellung eines hydrostatischen Kupplungsbetätigungssystems mit einer hydraulischen Übertragungsstrecke, -
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic diagram of a hybrid drive, -
2 a schematic diagram of a hydrostatic clutch actuation system with a hydraulic transmission line, -
3 an embodiment of the method according to the invention.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The same features are marked with the same reference symbols.
In
Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit antreibendem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt. Um sicherzustellen, dass beim Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 ein ausreichendes Drehmoment vom Elektromotor 3 bereitgestellt wird, welches sowohl das Kraftfahrzeug über den Antriebsrädern 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, welche den Verlauf eines Kupplungsmomentes über dem Weg des hydrostatischen Kupplungsaktors 12 angibt. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Hybridtrennkupplung 4 um eine unbetätigt geschlossene Kupplung (normally closed) mit Hebelfedern handelt.The hybrid separating clutch 4 arranged between the
Ein Kupplungsbetätigungssystem 13 mit dem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 ist in
Die Kupplungskennlinie zeigt das von der Hybridtrennkupplung 4 übertragene Kupplungsmoment in Abhängigkeit von einem Weg des Kupplungsaktors. Diese Kupplungskennlinie ist durch mehrere Kennwerte, insbesondere einen Reibwert, gekennzeichnet. Der Reibwert stellt dabei ein Verstärkungsmoment der übertragenen Kupplung dar. Da bei einem Hybridantrieb eine Bestimmung des Reibwertes während des Betriebes des Hybridantriebes nicht möglich ist, soll im Weiteren ein Verfahren beschrieben werden, bei welchem ein initialer Reibwert der Hybridtrennkupplung 4 bestimmt wird. In
Während der Einlaufphase steigt der Reibwert deutlich an, da der nominelle Reibwert von 270 der flachsten theoretisch vorkommenden Kupplungskennlinie entspricht. Nach Abschluss der Einlaufroutine liegt an der Hybridtrennkupplung 4 kein Schlupf mehr an. Anschließend wird im Schritt 130 der aus den Messwerten bestimmte Reibwert skaliert. Die Skalierung erfolgt mit einem Faktor zwischen 0 und 1. Dies ist möglich, um eine gewisse Sicherheit vorzuhalten. So kann z.B. ein Reibwert 513 mit dem Faktor 0,9 skaliert zu 461 werden. Anschließend werden im darauffolgenden Schritt 140 die initialisierten Reibwertgrenzen, insbesondere die obere Reibwertgrenze, auf den ermittelten skalierten Reibwert, also 461, gesetzt. Dieser im Schritt 140 als Obergrenze skalierte Reibwert wird im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges nach der Einstellung „Zündung an“ im Steuergerät 15 initialisiert und liegt somit der während der Fahrt des Hybridfahrzeuges zugrunde liegenden Kupplungssteuerung zugrunde.During the run-in phase, the coefficient of friction increases significantly, since the nominal coefficient of friction of 270 corresponds to the flattest theoretically occurring clutch characteristic. After completion of the running-in routine, there is no longer any slip at the
Sollte bei beendeter Einlaufphase infolge einer Verschmutzung der Hybridtrennkupplung 4 noch weiter ein Schlupf auftreten, so kann in einer Notadaption der initialisierte Reibwert noch weiter verkleinert werden, was zur Folge hat, dass die Hybridtrennkupplung 4 weiter geschlossen wird. Da der Reibwert temperaturabhängig ist, kann dieser abhängig von der Wahl der oberen Reibwertgrenze berücksichtigt werden.If at the end of the run-in phase due to contamination of the
Aufgrund dieses in der Einlaufphase ermittelten initialen Reibwertes ist es möglich, dass bei einer Hybridtrennkupplung 4 einerseits kürzere Zeiten zum Öffnen und Schließen der Hybridtrennkupplung 4 ermöglicht werden und andererseits gewährleistet wird, dass auch immer das von der Kupplungssteuerung angeforderte Kupplungsmoment tatsächlich übertragen wird.Due to this initial coefficient of friction determined in the running-in phase, it is possible that with a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 33
- Elektromotorelectric motor
- 44
- Hybridtrennkupplunghybrid disconnect clutch
- 55
- Kurbelwellecrankshaft
- 66
- Rotorrotor
- 77
- Statorstator
- 88th
- Abtriebswelleoutput shaft
- 99
- Getriebetransmission
- 1010
- Antriebsräderdrive wheels
- 1111
- Getriebesystemtransmission system
- 1212
- Hydrostatischer KupplungsaktorHydrostatic clutch actuator
- 1313
- Kupplungsbetätigungssystemclutch actuation system
- 1414
- Geberseitedonor side
- 1515
- Steuergerätcontrol unit
- 1616
- KolbenPistons
- 1717
- Geberzylindermaster cylinder
- 1818
- Hydraulikflüssigkeithydraulic fluid
- 1919
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 2020
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 2121
- Drucksensorpressure sensor
- 2222
- Wegsensordisplacement sensor
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-
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