DE102016215855A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifizierung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, wobei die Hybridtrennkupplung (4) von einem hydrostatischen Kupplungsaktor (12) betätigt wird, wobei die Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet und der Tastpunkt (TP) durch ein langsames Betätigen der Hybridtrennkupplung (4) ausgehend von einer Position, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beachtung eines Motormomentes bestimmt wird, wenn eine definierte Momentenänderung detektiert wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine fehlerhafte Tastpunktermittlung korrigiert wird, wird ein bei der Momentenänderung beobachtetes Kupplungsmoment auf einen Fehler überwacht und bei Feststellung eines fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Startposition der Tastpunktadaption dynamisch auf einen kleineren Wert abgesenkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, wobei die Hybridtrennkupplung von einem hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird, wobei die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet und der Tastpunkt durch ein langsames Betätigen der Hybridtrennkupplung ausgehend von einer Position, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beobachtung eines Motormomentes bestimmt wird, wenn eine definierte Momentenänderung detektiert wird.
  • Die DE 10 2010 024 941 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit mindestens zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. Im Fahrtbetrieb des, das Doppelkupplungsgetriebe umfassenden Fahrzeuges wird ein Tastpunkt der Kupplung unabhängig vom Motormoment ermittelt. Dieser Tastpunkt wird dabei während der Inbetriebnahme des Fahrzeuges bestimmt und während des Betriebes des Fahrzeuges adaptiert.
  • Bei einem Hybridfahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang kann der Fahrwiderstand aus zwei unabhängigen Energiequellen, wie Kraftstoff eines Verbrennungsmotors und elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektromotors, durch Umwandlung in mechanische Energie überwunden werden. Gemäß der DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Hybridtrennkupplung in einem Hybridantriebsstrang bekannt. Der Tastpunkt der Hybridtrennkupplung, welche zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor angeordnet ist, wird bei stillgesetztem Verbrennungsmotor bestimmt, indem die Hybridtrennkupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Hybridtrennkupplung auf den Elektromotor, der mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird. Diese Hybridtrennkupplung ermöglicht im geöffneten Zustand ein rein elektrisches Fahren des Hybridfahrzeuges, während im geschlossenen Zustand das Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Antriebsrad geführt wird.
  • Das von der Hybridtrennkupplung übertragene Drehmoment ist direkt von der Position eines die Hybridtrennkupplung betätigenden hydrostatischen Kupplungsaktors abhängig. Zur Abschätzung des übertragenen Kupplungsmomentes muss einerseits die Lage des Kupplungsaktors relativ zum möglichen Verfahrweg der Hybridtrennkupplung bekannt sein, andererseits muss eine Kupplungskennlinie (Kupplungsmoment in Abhängigkeit der Aktorposition) auf den Aktorweg referenziert werden. Der Tastpunkt stellt dabei eine Stützstelle der Kupplungskennlinie dar. Der Tastpunkt muss für den Betrieb einmalig ermittelt werden und während des Betriebes an das veränderte Kupplungsverhalten, welches aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren, wie Verschleiß, Nachstellung der Kupplung und Temperatur sowie Alterungsprozesse nicht konstant ist, angepasst werden.
  • Bei der Ermittlung des Tastpunktes während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges können Fehlfunktionen auftreten, aufgrund welcher der Tastpunkt zu hoch liegt und somit bei einem höheren Kupplungsmoment als erwartet angegeben wird. Dies hat die Folge, dass die Hybridtrennkupplung nicht weit genug geöffnet wird, um eine erfolgreiche Tastpunktadaption durchzuführen. In einem solchen Fall wird die Tastpunktroutine abgebrochen und sofort wieder neu angefordert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei welchem die Fehlfunktion bei der Tastpunktermittlung erkannt und abgestellt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein bei der Momentenänderung beobachtetes Kupplungsmoment auf einen Fehler überwacht wird und bei Feststellung eines fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Startposition der Tastpunktadaption dynamisch auf einen kleineren Wert abgesenkt wird. Durch diese Reduzierung der Startposition, welche unmittelbar im Bezug mit dem aktuellen Tastpunkt steht, wird sichergestellt, dass die Hybridtrennkupplung zur Ermittlung des neuen Tastpunktes ausreichend weit geöffnet ist und somit eine Tastpunktermittlung während des Betriebs des Fahrzeuges zuverlässig ausgeführt werden kann.
  • Vorteilhafterweise wird auf einen Fehler des überwachten Kupplungsmomentes geschlossen wird, wenn an der Hybridtrennkupplung zu viel Moment übertragen wird. Das bedeutet, dass die Hybridtrennkupplung zu weit geschlossen ist und so zu viel Kupplungsmoment übertragen wird.
  • In einer Ausgestaltung wird zur Erkennung des fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung ausgewertet, wobei auf das fehlerbehaftete, überwachte Drehmoment geschlossen wird, wenn die Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung während der Tastpunktadaption einen Schlupfschwellwert unterschreitet. Durch dieses Unterschreiten des Schlupfschwellwertes wird davon ausgegangen, dass der Kupplungsaktor eine solche Position einnimmt, bei welcher zu viel Kupplungsmoment übertragen wird und demzufolge der detektierte Tastpunkt fehlerhaft ist.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Beobachtung der Schlupfdrehzahl zu Beginn und während einer Tastpunktadaption. Da zu Beginn einer Tastpunktadaption während des Betriebes des Fahrzeuges immer ein vorhergehend ermittelter Tastpunkt als Grundlage für die nachfolgende Tastpunktadaption zur Verfügung steht, muss dieser dahingehend geprüft werden, ob er eine Aktorposition darstellt, bei welcher ein zu hohes und somit fehlerhaftes Kupplungsmoment auftritt.
  • In einer Variante wird zur Adaption des Tastpunktes das Motormoment des geregelten Elektromotors oder das Motormoment eines zum Anschleppen des Verbrennungsmotors vorgesehenen drehzahlgeregelten Riemenstartergenerators ausgewertet. Da beide Antriebe mit der Hybridtrennkupplung verbunden sind, lässt sich ein Tastpunkt deutlich erkennen und adaptieren.
  • In einer Ausführungsform wird der Schlupfschwellwert reduziert, wenn eine Drehzahlregelung des Riemenstartergenerators eine vorgegebene Güte aufweist. Da der Riemenstartergenerator ein Übersetzungsverhältnis aufweist, ist eine wesentlich genauere Auswertung der definierten Momentenänderung möglich, weshalb eine fehlerhafte Tastpunktermittlung auch bei einem reduzierten Schlupfschwellwert erkannt werden kann.
  • In einer Weiterbildung wird die Startposition in aufeinanderfolgenden, nicht erfolgreichen Tastpunktadaptionsvorgängen schrittweise erniedrigt, wodurch die Hybridtrennkupplung in Richtung „Öffnen“ bewegt wird. Damit wird sichergestellt, dass eine geeignete Ausgangsposition des hydrostatischen Kupplungsaktors für die bevorstehende Tastpunktermittlung gegeben ist.
  • Vorteilhafterweise wird als Hybridtrennkupplung eine unbetätigt geschlossene Kupplung verwendet.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebes,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Hybridantriebes,
  • 3 eine Prinzipdarstellung einer Tastpunktadaption während des Betriebes des Hybridfahrzeuges nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. Verbrennungsmotor 2 und Hybridtrennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen feststehenden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter dargestelltes Koppelelement, beispielsweise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet ist. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Die Hybridtrennkupplung 4 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 11, welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird.
  • Im Weiteren wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Hybridtrennkupplung 4 um eine unbetätigt geschlossene Kupplung (normally closed) handelt. Das Verfahren ist aber auch ohne große Änderungen bei einer „normally open“ Kupplung anwendbar.
  • 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 bei dem Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 ein ausreichendes Motormoment vom Elektromotor 3 bereitgestellt wird, welches sowohl das Hybridfahrzeug über die Antriebsräder 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, bei welcher ein Kupplungsmoment über dem Aktorweg abgebildet ist. Eine Schnittstelle dieser Kupplungskennlinie ist der Tastpunkt, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung 4 zu verstehen ist, bei dem die Reibflächen des Ein- bzw. Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt zueinander treten.
  • Dieser Tastpunkt ist von besonderer Bedeutung für die Steuerung der Hybridtrennkupplung 4 und wird während der Erstinbetriebnahme des Hybridfahrzeuges bestimmt und während des Fahrbetriebes des Hybridfahrzeuges adaptiert. Die Bestimmung des Tastpunktes erfolgt bei stillgelegtem Verbrennungsmotor 2. Zur Ermittlung des Tastpunktes wird ein an die Hybridtrennkupplung 4 angelegtes Kupplungssollmoment zunehmend vergrößert, bis an dem Elektromotor 3 ein, dem Kupplungssollmoment zuordenbares Motormoment erfassbar ist. Voraussetzung ist dabei, dass die Hybridtrennkupplung 4 sich in einem geöffneten Zustand befindet und anschließend langsam unter Beobachtung des Motormomentes des Elektromotors 3 zugefahren wird, wobei der Elektromotor 3 sich in einem drehzahlgeregelten Betrieb, also mit einer stabilen Drehzahl bewegt. Die Hybridtrennkupplung 4 wird also zugefahren, bis die Reibeingriffsflächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung in Reibkontakt stehen und ein minimales Kupplungsmoment auf den Verbrennungsmotor 2 übertragen wird, das durch eine entsprechende Reaktion des Elektromotors 3 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine definierte Erhöhung des Motormomentes des Elektromotors 3 gegeben ist.
  • Eine solche Tastpunktadaption ist aber auch mittels eines Riemenstartergenerators 13 möglich, welcher in 2 dargestellt ist und welcher an dem Verbrennungsmotor 2 angreift. Bei dieser Tastpunktermittlung wird das Kupplungssollmoment in der beschriebenen Art und Weise an die Hybridtrennkupplung 4 angelegt, wobei der Riemenstartergenerator 13 den Verbrennungsmotor 2 passiv anschleppt, was heißt, dass der Verbrennungsmotor 2 noch nicht gezündet hat. Dieses Anschleppen durch den Riemenstartergenerator 13 erfolgt dabei während des elektrischen Betriebes des Hybridfahrzeuges. Das Erreichen des Tastpunktes der Hybridtrennkupplung 4 ist anhand der Motormomentenauswertung des Riemenstartergenerators 13 analog zu der des Elektromotors 3 möglich.
  • Bei der Tastpunktadaption während des Betriebes des Hybridfahrzeuges wird der ermittelte Tastpunkt TP des vorhergehenden Tastpunktadaptionsvorganges dem nächsten Tastpunktadaptionsvorgang als Ausgangswert vorgegeben. Ist durch eine Fehlfunktion die vorhergehende Tastpunktadaption fehlerhaft und entspricht der Tastpunkt TP entsprechend der vorgegebenen Kupplungskennlinie einem zu hohen Kupplungsmoment, so kann die Tastpunktadaption nicht durchgeführt werden und bricht ab und wird wieder von neuem aufgerufen, ohne zu einem Ergebnis zu kommen.
  • Zu Beginn und während des neuen Tastpunktadaptionsvorganges wird zur Feststellung, ob eine überhöhtes Kupplungsmoment vorliegt, das Schlupfverhalten der Hybridtrennkupplung 4 überwacht. Dabei wird eine Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung 4 mit einem Schlupfschwellwert verglichen. Unterschreitet die aktuelle Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung 4 den Schlupfschwellwert, ist davon auszugehen, dass der Tastpunkt TPEW nicht ordnungsgemäß adaptiert wurde. Die Schlupfdrehzahl kann bei der Verwendung des Riemenstartergenerators 13 reduziert werden, wenn eine Drehzahlregelung des Riemenstartergenerators 13 eine vorgegebene Güte aufweist. Dabei wird die Position des neuen Tastpunktes TP in aufeinanderfolgenden, nicht erfolgreichen Tastpunktadaptionsvorgängen schrittweise erhöht, wodurch die Hybridtrennkupplung 4 in Richtung „Öffnen“ bewegt wird.
  • Um diesen Fehler zu korrigieren, wird wie in 3 dargestellt das überhöhte Kupplungsmoment der vorhergehenden Tastpunktadaption dynamisch auf einen kleineren Wert gezogen, welcher vorteilhafterweise unterhalb eines Kupplungsmomentschwellwertes liegt, der einem zu erwartenden Tastpunkt TPEW entspricht. Dieser neu eingestellte Tastpunkt TPneu, welcher in der Phase I eingestellt wird, wird in der Phase II verwendet, um die Hybridtrennkupplung 4 bis kurz vor den zu erwartenden Tastpunkt TPEW zu bewegen. Durch das schnelle Anfahren der Hybridtrennkupplung 4 an den zu erwartenden Tastpunkt TPEW ist eine besonders kurze Phase II gegeben. Es schließt sich die Phase III an, in welcher die Hybridtrennkupplung 4 langsam geschlossen wird, und das von dem Elektromotor 3 bzw. dem Riemenstartergenerator 13 ausgegebene Motormoment weiter beobachtet wird. Da man aufgrund des Bekanntseins eines vorhergehenden Tastpunktes an den aktuellen Tastpunkt schon relativ nahe heranfahren kann, wird ebenfalls die Phase III relativ kurz gehalten. Von der Phase III wird in die Phase IV übergegangen, bei welcher der Tastpunkt TP z. B. über einen regelungstechnischen Beobachter oder durch Auswertung der Kupplungskennlinie adaptiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Hybridtrennkupplung
    5
    Kurbelwelle
    6
    Rotor
    7
    Stator
    8
    Abtriebswelle
    9
    Getriebe
    10
    Antriebsräder
    11
    Getriebesystem
    12
    Hydrostatischer Kupplungsaktor
    13
    Riemenstartergenerator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010024941 A1 [0002]
    • DE 102008030473 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, wobei die Hybridtrennkupplung (4) von einem hydrostatischen Kupplungsaktor (12) betätigt wird, wobei die Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektromotor (3) trennt oder verbindet und der Tastpunkt (TP) durch ein langsames Betätigen der Hybridtrennkupplung (4) ausgehend von einer Position, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beachtung eines Motormomentes bestimmt wird, wenn eine definierte Momentenänderung detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei der Momentenänderung beobachtetes Kupplungsmoment auf einen Fehler überwacht wird und bei Feststellung eines fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Startposition der Tastpunktadaption dynamisch auf einen kleineren Wert abgesenkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Fehler des überwachten Kupplungsmomentes geschlossen wird, wenn an der Hybridtrennkupplung (4) zu viel Kupplungsmoment übertragen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des fehlerbehafteten, überwachten Kupplungsmomentes eine Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung (4) ausgewertet wird, wobei auf das fehlerbehaftete, überwachte Kupplungsmoment geschlossen wird, wenn die Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung (4) während der Tastpunktadaption einen Schlupfschwellwert unterschreitet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtung der Schlupfdrehzahl zu Beginn oder während der Tastpunktadaption erfolgt.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Adaption des Tastpunktes das Motormoment des drehzahlgeregelten Elektromotors (3) oder das Motormoment eines zum Anschleppen des Verbrennungsmotors vorgesehenen drehzahlgeregelten Riemenstartergenerators (13) ausgewertet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfschwellwert reduziert wird, wenn eine Drehzahlregelung des Riemenstartergenerators (13) eine vorgegebene Güte aufweist.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startposition in aufeinanderfolgenden, nicht erfolgreichen Tastpunktadaptionsvorgängen schrittweise erniedrigt wird, wodurch die Hybridtrennkupplung (4) in Richtung “Öffnen“ bewegt wird.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hybridtrennkupplung (4) eine unbetätigt geschlossene Kupplung verwendet wird.
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