DE102016216519A1 - Determining a clutch state of a coupled to a clutch to an internal combustion engine drive train of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands (128a bis 138a) eines mit einer Kupplung (4) an eine Brennkraftmaschine (112) gekoppelten Antriebstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend die Schritte: Erfassen des zeitlichen Verlaufs einer mit der Drehzahl (nBKM) der Brennkraftmaschine (112) korrelierten Drehzahl (n), Erfassen zumindest eines durch die Brennkraftmaschine (112) bewirkten Drehzahlmusters (128 bis 138) aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl (nBKM), das eine dem zeitlichen Verlauf des Mittelwerts (DMD) der Drehzahl (nBKM) überlagerte Oszillation (O) mit zumindest einer Amplitude (A) aufweist, wobei dann auf einen Kupplungszustand (128a bis 138a) geschlossen wird, wenn innerhalb eines Zeitintervalls (Δt) eine charakteristische Veränderung der Drehzahl (nBKM) und ein charakteristisches Verhalten der Amplituden (A) erkannt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Recheneinheit 118, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist, eine die Recheneinheit aufweisende elektrische Maschine, sowie ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining a clutch state (128a to 138a) of a drive train (2) of a motor vehicle (1) coupled to a clutch (4) to an internal combustion engine (112), comprising the steps of: detecting the time profile of one with the rotational speed (nBKM) of the internal combustion engine (112) correlated speed (n), detecting at least one of the internal combustion engine (112) caused speed pattern (128 to 138) from the time course of the speed (nBKM), one of the time course of the mean (DMD) the rotational speed (nBKM) superimposed oscillation (O) having at least one amplitude (A), then to a clutch state (128a to 138a) is closed, if within a time interval (.DELTA.t) a characteristic change in the rotational speed (nBKM) and a characteristic Behavior of the amplitudes (A) is detected. Furthermore, the invention relates to a corresponding arithmetic unit 118, which is set up to carry out the method, to an electrical machine having the arithmetic unit, and to a corresponding computer program for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Computerprogramm und eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for determining a clutch state of a coupled to a clutch to an internal combustion engine drive train of a motor vehicle, and a computer program and a computing unit for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Zur Regelung der Bordnetzspannung in Fahrzeugen, können elektrische Maschinen, insbesondere fremderregte elektrische Maschinen, verwendet werden. Diese weisen einen Regler auf, der in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung den Erregerstrom der elektrischen Maschine regelt. Eine derartige Maschine ist aus der DE 10 2012 204 751 A1 bekannt.For regulating the vehicle electrical system voltage in vehicles, electrical machines, in particular externally excited electrical machines, can be used. These have a controller which regulates the excitation current of the electric machine as a function of the vehicle electrical system voltage. Such a machine is from the DE 10 2012 204 751 A1 known.

Zudem ist es bekannt, Betriebszustände einer Brennkraftmaschine innerhalb eines Motorsteuergeräts zu erfassen, das die Betriebszustände auf Basis der eigenen Regelvorgaben erkennt und mittels geeigneter Schnittstellen entsprechende Vorgaben bezüglich des jeweiligen Betriebszustands der Brennkraftmaschine an den Regler der elektrischen Maschine macht. Eine dezentrale Erkennung eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kupplungszustands der Kupplung, die die Brennkraftmaschine mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbindet, kann zudem auch durch die Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung und Betätigung der Kupplung erkannt werden. Eine derartige Kupplungserkennung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 046 495 A1 bekannt. Grundsätzlich ist es wünschenswert, eine elektrische Maschine, die insbesondere generatorisch und/oder motorisch betreibbar sein kann, und mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, derart zu betreiben, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine durch den Betrieb der elektrischen Maschine, nicht nachteilig beeinflusst wird. Hierzu ist es notwendig, kritische Betriebssituationen der Brennkraftmaschine, insbesondere Situationen in denen sich der Kupplungszustand der die Brennkraftmaschine mit dem Antriebsstrang verbindenden Kupplung ändert, entsprechend zu erkennen, und bei der Regelung der elektrischen Maschine entsprechend zu berücksichtigen. Eine derartige Erkennung ist jedoch derzeit nur extern, beispielsweise durch die Motorsteuerung, oder die zuvor genannten Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung der Betätigung der Kupplung möglich, wobei die hieraus erkannten Kupplungszustände entsprechend zur Regelung der elektrischen Maschine an den Regler der elektrischen Maschine weitergeleitet werden müssen. In addition, it is known to detect operating conditions of an internal combustion engine within an engine control unit, which recognizes the operating conditions based on its own control specifications and makes appropriate specifications with respect to the respective operating state of the internal combustion engine to the controller of the electric machine by means of suitable interfaces. A decentralized detection of an operating state of the internal combustion engine, in particular a clutch state of the clutch, which connects the internal combustion engine with a drive train of a motor vehicle, can also be detected by the control and regulating device for controlling and actuating the clutch. Such a coupling detection is for example from the DE 10 2009 046 495 A1 known. In principle, it is desirable to operate an electric machine, which can be operated in particular as a generator and / or motor, and is operatively connected to the internal combustion engine in such a way that the operation of the internal combustion engine is not adversely affected by the operation of the electric machine. For this purpose, it is necessary to recognize critical operating situations of the internal combustion engine, in particular situations in which the coupling state of the engine connecting the internal combustion engine to the drive train clutch to recognize accordingly, and to take into account in the control of the electric machine accordingly. However, such detection is currently only externally possible, for example by the engine control, or the aforementioned control and regulating device for controlling the actuation of the clutch, the clutch states detected from this must be forwarded according to the regulation of the electric machine to the controller of the electric machine ,

Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwendig, da die jeweiligen Kupplungszustände erst extern erkannt oder ermittelt werden müssen, die ermittelten Kupplungszustände an den Regler der elektrischen Maschine übermittelt werden, und anschließend, sofern erforderlich, der Regler die für den jeweiligen Kupplungszustand entsprechende Regelvorgaben an die elektrische Maschine ausführt. However, these methods are very expensive, since the respective coupling states must first be detected or detected externally, the determined coupling states are transmitted to the controller of the electric machine, and then, if necessary, the controller the corresponding default conditions for the respective coupling state to the electric machine performs.

Darüber hinaus muss stets eine Kommunikationsverbindung zwischen Regler und Motorsteuergerät vorhanden und aufrechterhalten werden, um eine entsprechende Regelung der elektrischen Maschine zu ermöglichen. Es wäre daher wünschenswert, dass die Betriebszustandserkennung, insbesondere die Erkennung eines Kupplungszustands der Brennkraftmaschine nicht auf Regelvorgaben des Motorsteuergeräts oder auf Regelvorgaben einer Steuer- und Regeleinrichtung der Kupplung, sondern auf objektiven Zustandsgrößen bzw. direkt daraus basierenden Messgrößen der elektrischen Maschine beruhen, die den jeweiligen Kupplungszustand wiedergeben. In addition, always a communication link between the controller and the engine control unit must be present and maintained in order to enable a corresponding control of the electric machine. It would therefore be desirable that the operating state detection, in particular the detection of a clutch state of the internal combustion engine is not based on control specifications of the engine control unit or on control specifications of a control and regulating device of the clutch, but on objective state variables or directly based thereon measured variables of the electric machine, the respective Play coupling condition.

Bei einem Kupplungszustand handelt es sich grundsätzlich um einen Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine mittels der Kupplung vom Antriebsstrang getrennt und/oder an diesen gekoppelt wird. Diese Zustände sind in der Regel Übergangszustände, bei denen in einem ausgekuppelten Zustand ein Hoch- bzw. Herunterschalten im Getriebe vorgenommen werden kann und nach einem entsprechenden Schaltvorgang der Motor mit dem Antriebsstrang durch erneutes Einkuppeln wieder verbunden wird. Unter Hochschalten versteht man gemeinhin den Gangwechsel innerhalb eines Getriebes von einer kleineren zu einer größeren Übersetzung, wohingegen unter einem Herunterschalten der Wechsel von einem Gang mit einer großen Übersetzung hin zu einem Gang mit einer kleineren Übersetzung zu verstehen ist. In principle, a clutch state is a state in which the internal combustion engine is separated from the drive train by means of the clutch and / or coupled thereto. These conditions are usually transient conditions in which in an uncoupled state, an upshift or downshift in the transmission can be made and after a corresponding switching operation of the engine with the drive train is reconnected by re-engagement. Upshifting is commonly understood to mean gearshifting within a transmission from a smaller to a larger gearbox, whereas a downshifting is understood to mean shifting from a gearbox with a large gearbox to a gearbox with a smaller gearbox.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands, eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, sowie der nachfolgenden Beschreibung.A method for determining a clutch state, a drive train of a motor vehicle coupled to a clutch to an internal combustion engine, and a computing unit and a computer program for carrying it out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, as well as the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das Verfahren dient zum Ermitteln eines Kupplungszustands eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren vorzugsweise durch eine Recheneinheit, insbesondere durch einen Regler für eine elektrische Maschine, die an die Brennkraftmaschine gekoppelt ist, ausgeführt wird.The method is used to determine a clutch state of a coupled to a clutch to an internal combustion engine drive train of a motor vehicle, the method preferably by a computing unit, in particular by a controller for an electric machine, which is coupled to the internal combustion engine is executed.

Zur Umsetzung des Verfahrens wird in einem ersten Verfahrensschritt ein zeitlicher Verlaufs einer mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrelierten Drehzahl erfasst. Hierbei kann es sich um die Drehzahl der Brennkraftmaschine als solche oder um eine direkt mit dieser korrelierten Drehzahl, z.B. die Drehzahl einer an die Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine, handeln.To implement the method, a time profile of a speed correlated with the rotational speed of the internal combustion engine is detected in a first method step. This may be the speed of the internal combustion engine as such or a speed correlated directly with it, e.g. the speed of an electric machine coupled to the internal combustion engine.

Das Erfassen der Drehzahl bzw. des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Brennkraftmaschine, kann beispielweise durch einen Drehzahlsensor, der das Drehzahlsignal an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abnimmt, gewährleistet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine aus seiner Drehzahl einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine ermittelt wird. Die elektrische Maschine kann durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, wobei die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine fest verbunden, und an deren Kurbelwelle, beispielsweise mittels eines Riementriebs, gekoppelt sein kann. Somit steht die Drehzahl der elektrischen Maschine zur Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem festen Verhältnis. Demnach kann der erste Verfahrensschritt der Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl innerhalb der elektrischen Maschine durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die Drehzahl der elektrischen Maschine aus dem zeitlichen Verlauf zumindest eines Phasensignals der elektrischen Maschine ermittelt wird. Bei einem Phasensignal handelt es sich vorliegend um zumindest eine der Phasenspannungen und/oder einen der Phasenströme, zumindest einer der ständerseitigen Phasenwicklungen der elektrischen Maschine, insbesondere gegen ein festes Bezugspotential, wie z. B. Masse, gemessen. Es versteht sich zudem, dass alternativ oder kumulativ, der Verlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine mittels eines Drehzahlsensors, der entweder an der Brennkraftmaschine zur direkten Messung des Drehzahlverlaufs der Drehzahl, oder mittelbar mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, vorgesehen sein kann.The detection of the rotational speed or the chronological progression of the rotational speed of the internal combustion engine can be ensured, for example, by a rotational speed sensor which decreases the rotational speed signal at the crankshaft of the internal combustion engine. However, it is preferred that the rotational speed of the internal combustion engine is determined from its rotational speed of an electric machine coupled to the internal combustion engine. The electric machine can be driven by the internal combustion engine, wherein the electric machine with the internal combustion engine firmly connected, and may be coupled to the crankshaft, for example by means of a belt drive. Thus, the speed of the electric machine to the speed of the internal combustion engine in a fixed ratio. Accordingly, the first method step of determining a time profile of the rotational speed within the electrical machine can be carried out, wherein preferably the rotational speed of the electrical machine is determined from the time profile of at least one phase signal of the electrical machine. In the present case, a phase signal is at least one of the phase voltages and / or one of the phase currents, at least one of the stator-side phase windings of the electrical machine, in particular against a fixed reference potential, such. B. mass, measured. It is also understood that alternatively or cumulatively, the course of the rotational speed of the electric machine by means of a speed sensor, which is either on the internal combustion engine for direct measurement of the speed curve of the rotational speed, or indirectly operatively connected to the electric machine, may be provided.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird zumindest ein durch die Brennkraftmaschine bewirktes Drehzahlmuster aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst, das eine den zeitlichen Verlauf des Mittelwerts der Drehzahl überlagerte Oszillation mit zumindest einer Amplitude aufweist. Der Mittelwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird hierbei ebenfalls aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl innerhalb eines festlegbaren Zeitintervalls ermittelt, das typischerweise mehrere Perioden der Oszillation umfasst. Das festlegbare Zeitintervall kann sich aus einer bestimmten Anzahl von Schwingungsperioden der Momentandrehzahl ergeben, sollte jedoch zumindest eine Schwingungsperiode, verursacht durch Kompressionen und Dekompressionen und/oder einen Arbeitstakt des Zylinders der Brennkraftmaschine, aufweisen.In a further method step, at least one speed pattern caused by the internal combustion engine is detected from the time profile of the rotational speed of the internal combustion engine, which has an oscillation with at least one amplitude superimposed on the time profile of the mean value of the rotational speed. The mean value of the rotational speed of the internal combustion engine is in this case also determined from the time profile of the rotational speed within a definable time interval, which typically comprises several periods of the oscillation. The determinable time interval can result from a certain number of oscillation periods of the instantaneous speed, but should have at least one oscillation period caused by compressions and decompressions and / or a working stroke of the cylinder of the internal combustion engine.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann auf einen Kupplungszustand geschlossen, wenn innerhalb eines weiteren Zeitinterveralls eine charakteristische Veränderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein charakteristisches Verhalten der Amplituden erkannt wird. Es wurde erkannt, dass Kupplungsvorgänge, insbesondere Kupplungsvorgänge bei Einfachkupplungen, daran erkennbar sind, dass sich innerhalb eines charakteristischen Betrachtungszeitraums, der den entsprechenden Kupplungsvorgang zeitlich einschließt, sowohl die Amplituden der Drehzahloszillationen, als auch der Gradient der Drehzahländerung messbar ändern. Bei einer entsprechenden Kupplungsbetätigung kommt es zur Zugkraftunterbrechung infolge eines nicht betätigten Gaspedals, was zur Folge hat, dass die Motordrehzahl typischerweise mit einem recht steilen Gradienten hin zur Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine abfällt. Innerhalb dieses Zustands gibt es keine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine, weswegen typischerweise im Zeitbereich der abfallenden Drehzahl hin zum Drehzahlband der Leerlaufregelung die Zündung und Einspritzung der Brennkraftmaschine deaktiviert wird. Die Last der Brennkraftmaschine wird in diesem Zustand lediglich durch das Motorreibmoment, das insbesondere durch die Kompression und Dekompression der Zylinder verursacht wird, bestimmt. Da innerhalb eines Kupplungsvorgangs entsprechend die Abgabe von Drehmoment durch die Brennkraftmaschinen im Regelfall ausbleibt, ist zum einen ein deutlicher Rückgang der Amplituden der Drehzahloszillation zu erkennen, da die Amplitudenhöhe in der Regel proportional zum abgegebenen Drehmoment der Brennkraftmaschine ist.In a further method step, a clutch state is then concluded when, within a further time interval, a characteristic change in the rotational speed of the internal combustion engine and a characteristic behavior of the amplitudes are detected. It has been recognized that clutch operations, particularly single clutch engagement operations, can be recognized by measurably changing both the amplitudes of the rotational oscillations and the gradient of the speed change within a characteristic period of time that includes the corresponding clutch operation. With a corresponding clutch actuation, traction interruption occurs as a result of a non-actuated accelerator pedal, with the result that the engine speed typically drops at a rather steep gradient towards the idling speed of the internal combustion engine. Within this state, there is no torque request to the internal combustion engine, which is why the ignition and injection of the internal combustion engine is typically deactivated in the time range of the falling speed toward the speed band of the idle control. The load of the internal combustion engine is determined in this state only by the engine friction torque, which is caused in particular by the compression and decompression of the cylinder. Since the output of torque by the internal combustion engine as a rule does not occur within a coupling process, on the one hand a clear decrease in the amplitudes of the rotational speed oscillation can be recognized, since the amplitude height is generally proportional to the output torque of the internal combustion engine.

Zudem ist durch den stark abfallenden Gradienten der Drehzahl hin in Richtung Leerlaufband, ein weiteres Kriterium gegeben, dass in Kombination mit einer charakteristischen Veränderung der Amplitudenhöhe eine sichere Erkennung eines Kupplungszustands erlaubt. Als charakteristisches Verhalten der Drehzahl bzw. der Amplituden in Bezug zu einem Kupplungszustand, sind die zuvor beschriebenen Veränderungen der Drehzahl bzw. des Gradienten der Drehzahl und oder der Veränderung des Mittelwerts der Drehzahl, und die Abnahme der Amplitudenhöhe im Vergleich zum Mittelwert der Drehzahl zu verstehen, die mit einem derartigen Kupplungszustand einhergehen. Neben dem Mittelwert der Drehzahl kann für die Bestimmung der Amplitude auch ein anderer geeigneter Referenzwert herangezogen werden.In addition, given the steeply sloping gradient of the rotational speed in the direction of the idling belt, another criterion is that, in combination with a characteristic change in the amplitude height, a reliable detection of a clutch state is permitted. The characteristic behavior of the rotational speed or amplitudes in relation to a clutch state is to be understood as the above-described changes in the rotational speed or gradient of the rotational speed and / or the change in the mean value of the rotational speed, and the decrease in the amplitude height in comparison to the mean value of the rotational speed associated with such a coupling state. In addition to the mean value of the rotational speed, another suitable reference value can also be used to determine the amplitude.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird zum Ermitteln des Kupplungszustands zudem ein charakteristischen Verhalten der Drehzahl und/oder ein charakteristisches Verhalten der Amplitude vor und/oder nach dem Zeitintervall, insbesondere durch Vergleich der Drehzahl und/oder Amplituden, vor und nach dem Zeitintervall, beim Ermitteln des Kupplungszustands berücksichtigt. Durch eine Einbeziehung des Drehzahlverhaltens vor und/oder nach einem vermeintlich charakteristischen Ereignis, das sich innerhalb des Zeitintervalls abspielt, kann ein entsprechender Kupplungszustand noch besser erkannt werden. Da das Ein- oder Auskuppeln typischerweise für einen Gangwechsel verwendet wird, lässt sich dies durch einen Vergleich der charakteristischen Drehzahlverläufe vor und nach dem jeweiligen Zeitinterfall sicher erkennen. Folglich lässt sich beim Vergleich der beiden Drehzahlverläufe vor und nach dem Zeitintervall, und dem Erkennen eines Sprungs hin zu höheren Drehzahlen, ein Herunterschalten und bei einem Sprung hin zu niedrigeren Drehzahlen, ein Hochschalten innerhalb des an die Brennkraftmaschine gekoppelten Getriebes erkennen, was wiederum Rückschlüsse auf einen entsprechenden Kupplungszustands zulässt. Auch kann aufgrund der Dauer des Kupplungszustands, bspw. im Vergleich zu einem typischen Schaltvorgang, auf weitere Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wie z.B. auf das sog. Segeln geschlossen werden, bei dem sich das Fahrzeug bei offener Kupplung über längere Zeit (länger als ein typischer Schaltvorgang andauert) bewegt. Hierbei kann als weiteres Erkennungskriterium herangezogen werden, dass die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand ist bzw. die Brennkraftmaschine zur Kraftstoffreduktion deaktiviert wurde. In a preferred embodiment of the invention, a characteristic behavior of the rotational speed and / or a characteristic behavior of the amplitude before and / or after the time interval, in particular by comparison of the rotational speed and / or amplitudes, before and after the time interval, is also used to determine the coupling state. taken into account when determining the coupling state. By including the rotational speed behavior before and / or after a supposedly characteristic event that takes place within the time interval, a corresponding clutch state can be detected even better. Since the engagement or disengagement is typically used for a gear change, this can be reliably detected by comparing the characteristic speed curves before and after each time interaction. Consequently, when comparing the two speed curves before and after the time interval, and the detection of a jump to higher speeds, a downshift and jump to lower speeds, an upshift within the coupled to the engine transmission can be seen, which in turn draw conclusions allows a corresponding coupling state. Also, due to the duration of the clutch state, for example, compared to a typical switching operation, on further operating conditions of the internal combustion engine, such as the so-called. Sailing be concluded in which the vehicle with an open clutch for a long time (longer than a typical shift lasts) moves. In this case, it can be used as a further recognition criterion that the internal combustion engine is in the idling state or the internal combustion engine has been deactivated for fuel reduction.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wird die charakteristische Veränderung der Drehzahl dann erkannt, wenn der Gradient der Drehzahl einen Schwellenwert überschreitet. Da im Zustand des Auskoppelns der Brennkraftmaschine die Drehzahl hin zum Leerlaufband abfällt und die Bremswirkung in diesem Zustand im Wesentlichen durch das Reibmoment der Brennkraftmaschine und somit durch die Kompression und Dekompression der freilaufenden Zylinder bestimmt wird, kann ein charakteristischer Gradient eines Drehzahlabfalls ermittelt werden, der zur Festlegung eines Schwellenwerts dienen kann. Wird somit ein derartiger Schwellenwert eines Gradienten der Drehzahl überschritten, ist eine notwendige Bedingung für ein Vorliegen eines Kupplungszustands erfüllt. In a further preferred embodiment, the characteristic change of the rotational speed is detected when the gradient of the rotational speed exceeds a threshold value. Since, in the state of decoupling of the internal combustion engine, the rotational speed drops towards the idling belt and the braking effect in this state is determined essentially by the friction torque of the internal combustion engine and thus by the compression and decompression of the free-running cylinders, a characteristic gradient of a speed drop can be determined Setting a threshold can serve. Thus, if such a threshold value of a gradient of the rotational speed is exceeded, a necessary condition for the presence of a clutch state is met.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kann das charakteristische Verhalten der Amplitude bzw. der Amplituden dadurch erkannt, werden, dass ein weiterer Schwellenwert unterschritten wird. Ein weiteres hinreichendes Kriterium, zur Ermittlung des Kupplungszustands, ist die Abnahme der Amplitude, die durch das Fehlen eines abgegebenen Drehmoments durch die Brennkraftmaschine bewirkt wird. Unterschreitet somit die Amplitude in einem charakteristischen Zeitbereich einen weiteren Schwellenwert, kann dies als hinreichendes Kriterium, zur Ermittlung eines Kupplungszustands dienen. Aus einer Kombination des zuvor beschriebenen notwendigen oder hinreichenden Kriteriums, zur Ermittlung eines Kupplungszustands, kann sehr sicher auf das Vorlegen eines derartigen Kupplungszustands geschlossen werden. Durch eine weitere Kombination des zuvor beschriebenen charakteristischen Verhaltens der Drehzahl sowie der Amplituden vor oder nach dem charakteristischen Zeitintervall, kann eine Erkennung des Kupplungszustands darüber hinaus noch weiter verbessert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the characteristic behavior of the amplitude or of the amplitudes can be recognized by the fact that a further threshold value is undershot. Another sufficient criterion for determining the clutch state is the decrease in amplitude caused by the lack of torque output by the engine. If the amplitude thus falls below a further threshold value in a characteristic time range, this can serve as a sufficient criterion for determining a coupling state. From a combination of the necessary or sufficient criterion described above, for determining a coupling state, can be concluded very reliably on the presentation of such a coupling state. By further combining the above described characteristic behavior of the rotational speed and the amplitudes before or after the characteristic time interval, detection of the clutch state can be further improved beyond that.

Demnach ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass ein Kupplungszustand zum Gangwechsel insbesondere unter der Voraussetzung ermittelt wird, dass eine jeweils konstante Leistung oder zunehmende Leistung oder abnehmende Leistung der Brennkraftmaschine vorliegt. Da die abgegebene Leistung unmittelbar mit dem abgegebenen Drehmoment und der Drehzahl der Brennkraftmasche korreliert ist, und das abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine wiederum mit der Amplitude der dem Drehzahlsignal überlagerten Oszillationen verbunden ist, kann neben dem Erkennen eines Kupplungszustands auch erkannt werden, ob beim Hoch- bzw. Herunterschalten des Getriebes durch die Brennkraftmaschine eine konstante Leistung, eine zunehmende bzw. eine abnehmende Leistung auf den Antriebsstrang übertragen wird.Accordingly, it is preferred in a further embodiment of the invention that a clutch state for gear change is determined in particular on the condition that there is a respectively constant power or increasing power or decreasing power of the internal combustion engine. Since the output power is directly correlated with the output torque and the speed of Brennkraftmasche, and the output torque of the internal combustion engine is in turn connected to the amplitude of the speed signal superimposed oscillations, in addition to the detection of a clutch state can also be recognized whether the high or Downshifting of the transmission by the internal combustion engine, a constant power, an increasing or a decreasing power is transmitted to the drive train.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Erregerstrom der elektrischen Maschine in einem jeweiligen Kupplungszustand und/oder in Folge auf einen jeweiligen Kupplungszustand derart geregelt, dass das Schleppmoment der elektrischen Maschine auf den jeweiligen Kupplungszustand angepasst wird. In a further embodiment of the invention, in a further method step, the exciter current of the electric machine is regulated in a respective clutch state and / or in sequence to a respective clutch state such that the drag torque of the electric machine is adapted to the respective clutch state.

Eine derartige Erkennung und entsprechende Regelung des Schleppmoments der elektrischen Maschine ist vorteilhaft, da hierdurch die Generatorlast durch eine entsprechende Reduzierung der Generatorerregung bei einem Erkennen des Schließens einer Kupplung bzw. des Öffnens einer Kupplung entsprechend auf den jeweiligen Zustand der Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Dies ist sowohl während eines Kupplungszustands aber auch noch nach einem jeweiligen Kupplungszustand möglich.Such recognition and appropriate control of the drag torque of the electric machine is advantageous, as a result, the generator load can be adjusted by a corresponding reduction of the generator excitation upon detection of the closing of a clutch or the opening of a clutch according to the respective state of the internal combustion engine. This is possible both during a clutch state but also after a respective clutch state.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es innerhalb eines Kupplungszustands nicht gewünscht ist, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu stark reduziert wird. Zudem kann für einen Zustand bei dem aufgrund eines Fahrerwunsches ein erhöhtes Drehmoment durch die Brennkraftmaschine übertragen werden soll und damit eine hohe Leistung umgesetzt wird, in vorteilhafterweise die Generatorlast reduziert werden, so dass nach einem Ein- bzw. Auskuppeln und Schalten des Getriebes das gesamte mögliche Drehmoment der Brennkraftmaschine für den Vortrieb zur Verfügung steht. Zudem ist es bevorzugt, dass der Erregerstrom unter Vorgabe einer Sollspannung und/oder eines Sollstroms des Kraftfahrzeugbordnetzes, oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe, wobei die Maximalstromabgabe und/oder der maximale Erregerstrom, vorzugsweise nach Betriebszuständen, insbesondere den entsprechenden Kupplungszuständen parametrisiert wird, geregelt wird.This is particularly advantageous when it is not desired within a clutch state that the speed of the internal combustion engine is reduced too much. In addition, for a Condition in which due to a driver's request, an increased torque to be transmitted by the internal combustion engine and thus a high performance is implemented, advantageously the generator load can be reduced, so that after engaging or disengaging and switching the transmission, the entire possible torque of the internal combustion engine for the propulsion is available. In addition, it is preferred that the excitation current is controlled by specifying a setpoint voltage and / or a nominal current of the motor vehicle electrical system, or by specifying a maximum current output, wherein the maximum current output and / or the maximum exciter current, preferably according to operating conditions, in particular the corresponding coupling states is parameterized.

Durch eine derartige Erregerstromeregelung, die auf einer Vorgabe der Sollspannung bzw. des Sollstroms des sogenannten Kraftfahrzeugbordnetzes beruht, kann eine entsprechende Regelung der elektrischen Maschine, insbesondere ein nahezu schleppmomentfreies Mitlaufen der elektrischen Maschine, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine, oder eine entsprechende Reduzierung der Bremsmomentbeaufschlagung der elektrischen Maschine, beispielweise im Leerlaufbetrieb, oder während eines Kupplungszustands umgesetzt werden. Alternativ kann eine derartige Regelung auch über eine Regelung eines in das Kraftfahrzeugbordnetz abzugebenden Maximalstrom geregelt werden, wobei dieser Maximalstrom wiederum abhängig von den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere den Kupplungszuständen parametrisiert werden kann. Eine derartige Parametrisierung kann entweder numerisch erfolgen, oder durch Abfrage der in einem hinterlegten Kennfeld gespeicherten Parameter umgesetzt werden.By such excitation current control, which is based on a specification of the target voltage or the nominal current of the so-called motor vehicle electrical system, a corresponding control of the electric machine, in particular a virtually schleppmomentfreies running the electric machine, especially during acceleration processes of the internal combustion engine, or a corresponding reduction of Bremsmomentbeaufschlagung the electric machine, for example, in idle mode, or be implemented during a clutch state. Alternatively, such a control can also be regulated by regulating a maximum current to be delivered to the motor vehicle electrical system, wherein this maximum current in turn can be parameterized depending on the respective operating states of the internal combustion engine, in particular the clutch states. Such a parameterization can be done either numerically, or be implemented by querying the stored parameters in a stored map.

Die Verwendung einer Recheneinheit, insbesondere eines Reglers für eine elektrische Maschine, der vorzugsweise in der elektrischen Maschine angeordnet ist, aber auch extern zur elektrischen Maschine anordenbar sein kann, ist für die Ermittlung der Kupplungszustände und für eine etwaige sich daraus ergebende Regelung des Schleppmoments bzw. des Bremsmoments der elektrischen Maschine besonders vorteilhaft, da hierdurch auf besonderes einfache Art und Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. The use of a computing unit, in particular a controller for an electrical machine, which is preferably arranged in the electric machine, but can also be arranged externally to the electric machine, is for the determination of the coupling states and for any resulting control of the drag torque or the braking torque of the electric machine particularly advantageous, since this method in a particularly simple manner, the inventive method is feasible.

Die Recheneinheit ist daher entsprechend eingerichtet das Verfahren auszuführen, was bedeutet, dass die Recheneinheit einen entsprechenden Rechenprozessor und/oder einen entsprechenden Datenspeicher mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm aufweist, und/oder durch eine entsprechende integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die integrierte Schaltung kann hierbei insbesondere als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ausgeführt sein. Das Ausführen des Verfahrens in einem Regler der elektrischen Maschine ist überdies vorteilhaft, da sowohl die Auswertung der Signale, das Ermitteln der jeweiligen Kupplungszustände und das Einregeln der elektrischen Maschine auf Basis der ermittelten Kupplungszustände, ohne zusätzliche externe Kommunikationsverbindungen und unabhängig von einer externen Rechen-, Speicher-, und/oder Regelarchitektur erfolgen kann.The arithmetic unit is therefore configured to execute the method, which means that the arithmetic unit has a corresponding arithmetic processor and / or a corresponding data memory with a computer program stored thereon, and / or is set up by a corresponding integrated circuit to execute the method according to the invention. The integrated circuit can in this case be designed in particular as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The execution of the method in a controller of the electric machine is also advantageous because both the evaluation of the signals, the determination of the respective clutch states and adjusting the electrical machine based on the determined clutch states, without additional external communication connections and independent of an external computational, Memory, and / or rule architecture can be done.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das vorzugsweise auf einem Datenträger, insbesondere einem Speicher, in der Recheneinheit zur Ausführung des Verfahrens zur Verfügung steht, ist vorteilhaft, da dies besonders geringer Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird, und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und/oder elektrische Speicher, wie sie vielfach aus dem Stand der Technik bekannt sind.The implementation of the method in the form of a computer program, which is preferably available on a data carrier, in particular a memory, in the arithmetic unit for executing the method, is advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing controller still for other tasks is used, and therefore exists anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and / or electrical memories, as are frequently known from the prior art.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1a zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, die mittels einer Kupplung an einen Antriebsstrang gekoppelt ist, sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine; 1a shows a schematic representation of a motor vehicle with an internal combustion engine, which is coupled by means of a clutch to a drive train, and an electric machine coupled to the internal combustion engine;

1b zeigt die Brennkraftmaschine mit der darin gekoppelten elektrischen Maschine aus 1a in einer vergrößerten Darstellung in Frontalansicht; 1b shows the internal combustion engine with the electrical machine coupled therein 1a in an enlarged view in frontal view;

2a zeigt eine Brennkraftmaschine sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer ersten schematischen Darstellung; 2a shows an internal combustion engine and a coupled to the internal combustion engine according to the invention electrical machine in a first schematic representation;

2b zeigt eine Brennkraftmaschine sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung: 2 B shows an internal combustion engine and coupled to the internal combustion engine electric machine according to a further embodiment in a schematic representation:

2c zeigt eine an ein Bordnetz angekoppelte elektrische Maschine in zu 2c vergrößerter schematischer Darstellung; 2c shows a coupled to a vehicle electrical system in to 2c enlarged schematic representation;

3 zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung der elektrischen Maschine, sowie die hieraus abgeleitete Drehzahl; 3 shows a time course of a phase voltage of the electric machine, and the speed derived therefrom;

4a bis f zeigen mehrere exemplarische Betriebszustände der Brennkraftmaschine bei denen der Drehzahlverlauf durch Kupplungszustände unterbrochen werden, die mittels eines erfindungsmäßen Verfahrens ermittelbar sind; und 4a to f show a plurality of exemplary operating states of the internal combustion engine in which the speed curve is interrupted by coupling states, which can be determined by means of a method according to the invention; and

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines charakteristischen Zeitintervalls zumindest eines Betriebszustands aus 4. 5 shows an enlarged view of a characteristic time interval of at least one operating state 4 ,

In 1a ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das durch eine Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Hierzu ist die Brennkraftmaschine 12 an einen Antriebsstrang 2 gekoppelt, über den mittels einer Kupplung 4 und eines Getriebes 6, das von der Brennkraftmaschine 12 erzeugte Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 auf die Räder 8 übertragen wird. Zur dauerhaften Versorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes 10 mit elektrischer Energie, ist zudem an die Brennkraftmaschine 12 eine generatorisch betreibbare elektrische Maschine 14 gekoppelt. Die Brennkraftmaschine 12 mit der daran gekoppelten elektrischen Maschine, ist zur Erläuterung einer bereits bekannten Steuerung zur Regelung der Spannung in einem Kraftfahrzeugbordnetz 10 in einer zu 1a vergrößerten Darstellung gezeigt. Wie bereits eingangs erwähnt, wird das Kraftfahrzeugbordnetz 10 mittels der an die Brennkraftmaschine 12 gekoppelten elektrischen Maschine 14 gespeist, wobei die elektrische Maschine 14 mittels eines Kopplungselements 16, typischerweise ein Riementrieb, durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Zur Regelung der Bordnetzspannung 10 ist eine Recheneinheit 18 in Form eines Reglers 20 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung den Erregerstrom der elektrischen Maschine entsprechend einregelt. In 1a is a motor vehicle 1 represented by an internal combustion engine 12 is driven. For this purpose, the internal combustion engine 12 to a drive train 2 coupled, via the means of a clutch 4 and a gearbox 6 that of the internal combustion engine 12 generated torque for driving the motor vehicle 1 on the wheels 8th is transmitted. For permanent supply of a motor vehicle electrical system 10 with electrical energy, is also to the internal combustion engine 12 a generator-operated electric machine 14 coupled. The internal combustion engine 12 with the electrical machine coupled thereto is for explaining an already known control for controlling the voltage in a motor vehicle electrical system 10 in one too 1a shown enlarged view. As already mentioned, the motor vehicle electrical system 10 by means of the internal combustion engine 12 coupled electric machine 14 fed, the electric machine 14 by means of a coupling element 16 , typically a belt drive, by the internal combustion engine 12 is driven. For controlling the vehicle electrical system voltage 10 is an arithmetic unit 18 in the form of a regulator 20 provided that adjusts the excitation current of the electric machine in accordance with the vehicle electrical system voltage accordingly.

Um die Regelung bzw. das Einspeisen der elektrischen Energie in das Fahrzeugbordnetz 10 abhängig von jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 12 bzw. Kupplungszuständen der Kupplung 4 regeln zu können, werden typischerweise die entsprechenden Zustände durch ein der Brennkraftmaschine 12 bzw. der Kupplung 4 zugeordnetes Steuergerät 22 ermittelt, woraufhin das Steuergerät 22 über eine Kommunikationsverbindung 24 Steuersignale an den Regler 20 übermittelt, um einen Erregerstrom der elektrischen Maschine 14 entsprechend des jeweiligen Betriebszustands bzw. Kupplungszustands einzustellen. Hierbei ist der Regler 20 der elektrischen Maschine 14 bzw. eine entsprechende extern zur elektrischen Maschine 14 angeordnete Recheneinheit (nicht abgebildet), hinsichtlich einer Ermittlung der jeweiligen Betriebs- und/oder Kupplungszustände stets passiv und lediglich dafür eingerichtet, auf Basis einer Ansteuerung durch das Steuergerät 22 den Erregerstrom der elektrischen Maschine 14 entsprechend des jeweiligen Betriebs – und/oder Kupplungszustands zu erhöhen bzw. zu verringern.To the regulation or the feeding of electrical energy into the vehicle electrical system 10 depending on the respective operating states of the internal combustion engine 12 or coupling states of the coupling 4 To be able to regulate, typically the corresponding states by an internal combustion engine 12 or the clutch 4 associated control unit 22 determined, whereupon the control unit 22 via a communication connection 24 Control signals to the controller 20 transmitted to a field current of the electric machine 14 according to the respective operating state or coupling state. Here is the controller 20 the electric machine 14 or a corresponding external to the electrical machine 14 Arranged arithmetic unit (not shown), with respect to a determination of the respective operating and / or coupling states always passive and only set up for it, based on a control by the control unit 22 the excitation current of the electric machine 14 increase or decrease according to the respective operating and / or coupling state.

In 2a ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aufbaus einer Brennkraftmaschine 112 und einer mit der Brennkraftmaschine 112 verbundenen elektrischen Maschine 114 gezeigt, wobei die elektrische Maschine 114 mittels eines Riemens 116 von der Brennkraftmaschine 112 angetrieben wird. Der Riemen 116 ist motorseitig mit der Kurbelwelle 117 der Brennkraftmaschine 112 wirkverbunden. Die Brennkraftmaschine 112 gibt bedingt durch die Arbeitstakte und/oder durch die Verdichtung der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine 112, das Drehmoment impulsartig an die Kurbelwelle ab. Die Frequenz der Drehmomentabgabe der Zylinder an die Kurbelwelle wird durch die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 und die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 112 bestimmt. Bei einem Viertaktmotor bestimmt sich die Frequenz der Drehmomentabgabe gemäß der Formel: fMoment = nKW/60 × Zylinderzahl/2, wobei nKW die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute ist und der Drehzahl nBkm der Brennkraftmaschine 112 entspricht. In 2a is a schematic representation of a structure of an internal combustion engine according to the invention 112 and one with the internal combustion engine 112 connected electrical machine 114 shown, the electric machine 114 by means of a belt 116 from the internal combustion engine 112 is driven. The belt 116 is the engine side with the crankshaft 117 the internal combustion engine 112 operatively connected. The internal combustion engine 112 are due to the power strokes and / or by the compression of the respective cylinder of the internal combustion engine 112 , the torque pulses from the crankshaft. The frequency of the torque output of the cylinder to the crankshaft is determined by the current speed of the internal combustion engine 112 and the number of cylinders of the internal combustion engine 112 certainly. In a four-stroke engine, the frequency of the torque output is determined according to the formula: f moment = n KW / 60 × number of cylinders / 2, where n KW is the speed of the crankshaft in revolutions per minute and the speed n Bkm of the internal combustion engine 112 equivalent.

Diese ungleichförmige Drehmomentabgabe erzeugt ein entsprechendes Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine 112. Durch die feste Kopplung der elektrischen Maschine 114 mit der Brennkraftmaschinen 112 durch das Kopplungselement 116 in Form eines Riemens bzw. einer starren Verbindung der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 (nicht dargestellt), wird die entsprechend Oszillation, die durch die impulsartige Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 112 verursacht wird, auf die elektrische Maschine 114 und deren Drehzahl nGen übertragen.This non-uniform torque output generates a corresponding vibration behavior of the internal combustion engine 112 , Due to the fixed coupling of the electric machine 114 with the internal combustion engine 112 through the coupling element 116 in the form of a belt or a rigid connection of the electrical machine 114 and the internal combustion engine 112 (not shown), the corresponding oscillation, by the pulse-like torque output of the internal combustion engine 112 is caused on the electric machine 114 and transmit their speed n gene .

Diese Oszillationen sind infolge der festen Kopplung zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 aus dem Phasensignal 120a (vgl. 3) der elektrischen Maschine 114 ableitbar. These oscillations are due to the fixed coupling between the electric machine 114 and the internal combustion engine 112 from the phase signal 120a (see. 3 ) of the electric machine 114 derivable.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer Recheneinheit 118 beschrieben, auf der das Verfahren ausgeführt wird. Zur Steuerung und Auswetung weist die elektrische Maschine 114 die erfindungsgemäße Recheneinheit 118 in Form eines Reglers 120 auf. Die Recheneinheit 118 ist dazu eingerichtet, aus dem Phasensignal 121 einen zeitlichen Verlauf einer Drehzahl 122 zu ermitteln. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Drehzahl 122 bzw. nGen der elektrischen Maschine im Falle eines Riementriebs zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 über ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis miteinander korreliert. Demnach ist bei Kenntnis diese Übersetzungsverhältnisses und Ermittlung der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114, direkt die Drehzahl nBKM der Brennkraftmaschine 112 ermittelbar. The inventive method is based on a computing unit 118 described on which the process is carried out. For control and assignment, the electric machine points 114 the computing unit according to the invention 118 in the form of a regulator 120 on. The arithmetic unit 118 is set to off the phase signal 121 a time course of a speed 122 to investigate. As already mentioned, the speed is 122 or n gene of the electric machine in the case of a belt drive between the electric machine 114 and the internal combustion engine 112 via a corresponding gear ratio with each other correlated. Accordingly, with knowledge of this ratio and determination of the speed 122 the electric machine 114 , directly the speed n BKM of the internal combustion engine 112 determined.

Der zeitliche Verlauf der Drehzahl 122 wird durch die Recheneinheit 118 analysiert und aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl 122 wird ein Drehzahlmuster 128 bis 138 (vgl. 4 und 5) abgeleitet, das von den charakteristischen impulsartigen Schwingungen der Brennkraftmaschine 112 herrührt. The time course of the speed 122 is through the arithmetic unit 118 analyzed and from the time course of the speed 122 becomes a speed pattern 128 to 138 (see. 4 and 5 ) derived from the characteristic impulsive vibrations of the internal combustion engine 112 arises.

Darüber hinaus weisen die Drehzahlmuster 128 bis 138 neben den Oszillationen ein charakteristisches Verhalten der Drehzahl nBKM oder der Drehzahl 122 bzw. nGen der mit der Brennkraftmaschine 112 direkt gekoppelten elektrischen Maschine 114 auf, das auf einen entsprechenden Kupplungszustand 128a bis 138a zurückzuführen ist. Ein derartiges charakteristisches Verhalten der Drehzahl 122 ist dergestalt, dass die Drehzahl innerhalb eines charakteristischen Zeitintervalls Δt einen stark abfallenden Gradienten der Drehzahl bzw. eine stark abfallende Steigung der Drehzahl aufweist (vgl. hierzu 4a–f und 5).In addition, the speed patterns indicate 128 to 138 in addition to the oscillations, a characteristic behavior of the speed n BKM or the speed 122 or n gene of the internal combustion engine 112 directly coupled electric machine 114 on, on a corresponding coupling state 128a to 138a is due. Such a characteristic behavior of the speed 122 is such that the speed within a characteristic time interval .DELTA.t has a steeply decreasing gradient of the speed or a steeply decreasing slope of the speed (see 4a -F and 5 ).

Somit kann der Gradient der Drehzahl bzw. die sich stark verändernde Steigung der Drehzahl 122 innerhalb eines charakteristischen Zeitintervalls Δt als hinreichendes Kriterium für das Vorliegen eines Kupplungszustands 128a bis 138a herangezogen werden. Darüber hinaus weisen die Drehzahlmuster 128 bis 138 die eingangs erwähnten charakteristischen Oszillationen mit entsprechenden Amplituden A (A1–A3) bzw. Welligkeiten W auf (vgl. 4a–f und 5). Die Welligkeit bzw. die Amplituden A der Oszillation sind besonders einfach durch Vergleich mit einem Mittelwert DMD der Drehzahl 122 quantifizierbar, wobei die Recheneinheit 118 dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden Mittelwert DMD der Drehzahl zu ermitteln, und diesen, sofern erforderlich, zu speichern.Thus, the gradient of the speed or the sharply varying slope of the speed 122 within a characteristic time interval Δt as a sufficient criterion for the presence of a clutch state 128a to 138a be used. In addition, the speed patterns indicate 128 to 138 the characteristic oscillations mentioned above with corresponding amplitudes A (A 1 -A 3 ) and ripples W (cf. 4a -F and 5 ). The ripple or the amplitudes A of the oscillation are particularly simple by comparison with a mean value D MD of the rotational speed 122 quantifiable, wherein the arithmetic unit 118 is adapted to determine a corresponding average value D MD of the speed, and this, if necessary, to save.

Der Mittelwert DMD der Drehzahl 122, kann innerhalb eines festlegbaren Zeitintervalls ermittelt werden, wobei das Zeitintervall zur Ermittlung des Mittelwerts DMD der Drehzahl 122 mehrere Oszillationen, zumindest jedoch eine Oszillation O, aufweisen sollte. Des Weiteren kann die Amplitude A der Oszillation O bzw. deren Welligkeit W durch die Recheneinheit 118 ermittelt werden. Die Amplitude A (vgl. 5), ist die betragsmäßige Differenz von zumindest einem Maximum der Oszillation O zum Mittelwert DMD der Drehzahl 122 und die Welligkeit W entspricht in etwa dem doppelten der Amplitude A.The mean value D MD of the speed 122 , can be determined within a definable time interval, wherein the time interval for determining the average value D MD of the rotational speed 122 a plurality of oscillations, but at least one oscillation O, should have. Furthermore, the amplitude A of the oscillation O or its ripple W by the arithmetic unit 118 be determined. The amplitude A (see. 5 ), is the difference in magnitude of at least a maximum of the oscillation O to the average value D MD of the rotational speed 122 and the ripple W is approximately twice the amplitude A.

In einem ausgekoppelten Zustand, in dem die Brennkraftmaschine 114 durch die Kupplung 4 vom Getriebe getrennt ist und kein Drehmoment übertragen wird, nimmt die Oszillation O bzw. die Welligkeit W des zeitlichen Drehzahlverlaufs 122 deutlich ab. Im Extremfall wird beim Auskuppeln der Kupplung 4 sogar die Zündung und/oder die Einspritzung des Verbrennungsmotors deaktiviert, weswegen die Drehzahlwelligkeit W nicht mehr durch die Arbeitstakte der Brennkraftmaschine 112, sondern lediglich durch die Kompression und Dekompression der Zylinder zustande kommt. Eine derartige Abnahme der Oszillationen O im Drehzahlband kann als notwendiges Kriterium für das Vorliegen eines Kupplungszustands betrachtet werden. Als weiteren hinreichendes Kriterium kommt hinzu, dass wie eingangs bereits erwähnt, der zeitliche Verlauf der Drehzahl 122 innerhalb des Zeitintervalls Δt mit einem sehr starken Gradienten hin in Richtung Leerlaufdrehzahl abfällt. Grundsätzlich stellen diese beiden Kriterien ein Auswahlkriterium dafür dar, einen derartigen Kupplungszustand 128a bis 138a zu erkennen. Die Erkennung kann grundsätzlich anhand von Schwellenwerten vorgenommen werden, wobei für den Gradienten der Drehzahl 122 ein Schwellenwert S1 definiert werden kann, wobei bei Überschreiten dieses Schwellenwerts S1 das Vorliegen eines Drehzahlgradientenkriteriums zur Erkennung eines Kupplungszustands 128a bis 138a angenommen werden kann. In a decoupled state in which the internal combustion engine 114 through the clutch 4 is separated from the transmission and no torque is transmitted, takes the oscillation O or the ripple W of the temporal speed curve 122 clearly off. In extreme cases, when disengaging the clutch 4 even the ignition and / or the injection of the internal combustion engine is deactivated, which is why the speed ripple W is no longer due to the working cycles of the internal combustion engine 112 , but only by the compression and decompression of the cylinder comes about. Such a decrease in the oscillations O in the speed band can be considered as a necessary criterion for the presence of a clutch state. As a further sufficient criterion is added that, as already mentioned, the time course of the speed 122 falls within the time interval At with a very strong gradient towards idle speed. Basically, these two criteria are a selection criterion for such a coupling state 128a to 138a to recognize. The detection can basically be made on the basis of threshold values, wherein for the gradient of the rotational speed 122 a threshold value S 1 can be defined, wherein when this threshold value S 1 is exceeded, the presence of a rotational speed gradient criterion for the detection of a clutch state 128a to 138a can be accepted.

Weiter kann für die Amplituden A ein weiterer Schwellenwert S2 vorgesehen sein, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts S2 entsprechend auf das Vorliegen eines Kupplungszustands geschlossen werden kann. Die Schwellenwerte S1 bzw. S2 können anhand von Maschinenparametern der Brennkraftmaschine 112 bzw. der elektrischen Maschine 114 derart gewählt werden, dass ein Kupplungszustand 128a bis 138a sicher von sonstigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 114 unterschieden werden können. Anhaltspunkte beispielweise für den Schwellenwerte S1 bietet hier der Gradient für einen Abfall der Brennkraftmaschine 114 bei einer deaktivierten Zündung bzw. Einspritzung, wobei der Abfall bzw. Gradient der Drehzahl 122 innerhalb dieses Bereiches im Wesentlichen durch die Reibmomente innerhalb der Brennkraftmaschine 112 bzw. der Bremsmomente der daran gekoppelten Aggregate, insbesondere der elektrischen Maschine 114 bewirkt werden. Entsprechendes gilt auch für den Schwellenwert S2, der auf Kenntnis der Maschinenparameter insbesondere der Welligkeit W der Drehzahl der 122 auf Basis der Kompression und/oder Dekompression oder einer geringen Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 114 entsprechend festgelegt werden kann, um einen Kupplungszustand 128a bis 138a sicher erkennen zu können.Furthermore, a further threshold value S 2 can be provided for the amplitudes A, it being possible to conclude correspondingly when the threshold value S 2 falls below the presence of a coupling state. The threshold values S 1 and S 2 may be based on engine parameters of the internal combustion engine 112 or the electric machine 114 be chosen such that a coupling state 128a to 138a safe from other operating conditions of the internal combustion engine 114 can be distinguished. Clues, for example, for the threshold value S 1 here offers the gradient for a drop in the internal combustion engine 114 at a deactivated ignition or injection, wherein the drop or gradient of the speed 122 within this range essentially by the friction moments within the internal combustion engine 112 or the braking torques of the units coupled thereto, in particular the electric machine 114 be effected. The same applies to the threshold value S 2 , which is based on knowledge of the machine parameters in particular the ripple W of the speed 122 based on the compression and / or decompression or a low torque output of the internal combustion engine 114 can be set appropriately to a clutch state 128a to 138a to recognize safely.

In 2b ist ein weiteres, zur 2a ähnlichen Ausführungsbeispiels gezeigt. Gleiche oder vergleichbare Merkmale zu 2a wurden hierbei mit der gleichen Bezugsziffer, jedoch mit einem weiteren Buchstaben (b), gekennzeichnet. Die elektrische Maschine 114b weist ein Drehzahlsensor 115b auf, der mit der elektrischen Maschine 114b verbunden ist. Der Drehzahlsensor 115b ist derart an die elektrische Maschine festgelegt, dass dieser die Drehzahl nGen des Läufers der elektrischen Maschine 114b ermitteln kann. Die mittels des Drehzahlsensors 115b ermittelte Drehzahl nGen bzw. 122 (vgl. 3) kann gleichermaßen wie die mittels eines Phasensignals 121 ermittelte Drehzahl herangezogen werden, um die Kupplungszustände 128a bis 138a zu ermitteln.In 2 B is another, to 2a similar embodiment shown. Same or comparable features too 2a were hereby identified with the same reference number but with a further letter (b). The electric machine 114b has a speed sensor 115b on that with the electric machine 114b connected is. The speed sensor 115b is set to the electric machine so that it is the speed n gene of the rotor of the electric machine 114b can determine. The means of the speed sensor 115b determined speed n gene or 122 (see. 3 ) can be used as well as by means of a phase signal 121 determined speed are used to the clutch states 128a to 138a to investigate.

Hierdurch ergibt sich eine alternative Bezugsquelle der Drehzahl 122, die entweder alternativ oder kumulativ zur Ermittlung der Drehzahl 122 aus dem Phasensignal 121 herangezogen werden kann. This results in an alternative source of supply speed 122 , either alternatively or cumulatively for determining the speed 122 from the phase signal 121 can be used.

In 2c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche oder vergleichbare Merkmale zu 2a bzw. 2b, wurden hierbei mit der gleich Bezugsziffer, jedoch mit einem weiteren Buchstaben c gekennzeichnet. Weiter wird vereinfacht davon ausgegangen, dass im Falle einer kumulativen Ermittlung der Drehzahl 122 durch das Phasensignal 122 und dem Drehzahlsensor 115b (2b), der jeweilige Kupplungszustand 128a und 132a durch die Recheneinheit 118c ermittelt wird.In 2c another embodiment of the present invention is shown. Same or comparable features too 2a respectively. 2 B were marked with the same reference number but with a further letter c. It is further simplified assuming that in the case of a cumulative determination of the speed 122 through the phase signal 122 and the speed sensor 115b ( 2 B ), the respective coupling state 128a and 132a through the arithmetic unit 118c is determined.

Die Recheneinheit 118c, die in Form eines Reglers 120c einer elektrischen Maschine 114c ausgebildet ist, ist zudem dazu eingerichtet, den jeweiligen Kupplungszustand 128a bis 138a (vgl. 5) zu erkennen, und auf Basis des erkannten Kupplungszustands 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112, einen Erregerstrom IERR derart auf einen jeweiligen Kupplungszustand 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112 anzupassen, dass das Bremsmoment der elektrischen Maschine 114 je nach Kupplungszustand 128a bis 138a vergrößert oder verkleinert werden kann. The arithmetic unit 118c in the form of a regulator 120c an electric machine 114c is formed, is also adapted to the respective coupling state 128a to 138a (see. 5 ) and on the basis of the detected clutch condition 128a to 138a the internal combustion engine 112 , an excitation current I ERR such a respective coupling state 128a to 138a the internal combustion engine 112 adapt that the braking torque of the electric machine 114 depending on the coupling state 128a to 138a can be increased or decreased.

Hierbei kann der Erregerstrom unter Vorgabe einer Sollspannung USoll bzw. eines ISoll des Kraftfahrzeugbordnetzes 110c oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe IMax, wobei die Maximalstromabgabe IMax nach Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 112 parametrisiert werden kann, geregelt werden.Here, the excitation current under specification of a target voltage U target or an I target of the vehicle electrical system 110c or under specification of a maximum current output I Max , wherein the maximum current output I Max according to operating conditions of the internal combustion engine 112 can be parameterized.

Durch eine derartige Regelung des Erregerstroms IErr, die auf einer Vorgabe der Sollspannung USoll bzw. des Sollstroms ISoll des Kraftfahrzeugbordnetzes 110c beruht, kann ein nahezu bremsmomentfreies bzw. schleppmomentfreies Mitlaufen der elektrischen Maschine 114a im Beschleunigungsbetrieb der Brennkraftmaschine oder im Leerlaufbetrieb entsprechend einfach umgesetzt werden. Alternativ kann eine derartige Regelung auch über eine Regelung eine in das Kraftfahrzeugbornetz abzugebenden Maximalstrom IMax geregelt werden, wobei dieser Maximalstrom IMax wiederum abhängig von den jeweiligen Kupplungszuständen 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112 parametrisiert werden kann. Eine derartige Parametrisierung kann entweder numerisch erfolgen oder durch Abfrage der in einem hinterlegten Kennfeld gespeicherten Parameter umgesetzt werden (nicht dargestellt).By such a regulation of the exciter current I Err , which is based on a specification of the setpoint voltage U setpoint or of the setpoint current I setpoint of the motor vehicle electrical system 110c is based, a nearly braking torque-free or schleppmomentfreies running the electric machine 114a be implemented in the acceleration mode of the internal combustion engine or in idle mode accordingly simple. Alternatively, such a regulation can also be regulated by means of a regulation of a maximum current I Max to be delivered to the motor vehicle vehicle network, this maximum current I Max in turn being dependent on the respective clutch states 128a to 138a the internal combustion engine 112 can be parameterized. Such a parameterization can either take place numerically or be converted by querying the parameters stored in a stored map (not shown).

Die Ermittlung des Drehzahlsignals 122 aus einem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 ist in 3 näher beschrieben. Bei dem Phasensignal 121 handelt es sich vorliegend um eine der Phasenspannungen 121a der elektrischen Maschine 114. Es versteht sich, dass hierzu grundsätzlich jede beliebige Phasenspannung einer oder mehrerer Phasen der elektrischen Maschine 114, aber auch die jeweiligen Phasenströme verwendbar sind, um hieraus das Drehzahlsignal der elektrischen Maschine 114 sowie das Drehzahlsignal und die Drehzahlmuster 128 bis 138 der an diese gekoppelten Brennkraftmaschine 112 zu ermitteln (nicht dargestellt). Bei Verwendung von mehr als einer Phasenspannung kann eine entsprechend höhere zeitlich Auflösung des Drehzahlsignals erreicht werden (nicht dargestellt).The determination of the speed signal 122 from a phase signal 121 the electric machine 114 is in 3 described in more detail. At the phase signal 121 this is one of the phase voltages 121 the electric machine 114 , It is understood that in principle any desired phase voltage of one or more phases of the electrical machine 114 , But also the respective phase currents are usable, in order therefrom the speed signal of the electric machine 114 as well as the speed signal and the speed pattern 128 to 138 the coupled to this internal combustion engine 112 to be determined (not shown). When using more than one phase voltage, a correspondingly higher temporal resolution of the speed signal can be achieved (not shown).

Die Phasenspannung 121a verläuft bei einem Generator mit Stromabgabe in erster Näherung rechteckförmig. An diesem Signal der Phasenspannung 121a kann eine mittlere Phasenzeit TPhase erfasst werden, wobei diese sich am besten an den steilen Flanken der Phasenspannung 121a ermitteln lässt. Die Phasenzeit TPhase wird durch die Drehzahlschwankung in Form eines für die jeweiligen Betriebszustände der Brennkraftmaschine 112 charakteristischen Drehzahlmusters 128136 moduliert und bildet die aktuelle Drehzahl ab, gemäß der Relation: nKW = 60/(TPHASE·PPZ·Üb), wobei nkw die Kurbelwellendrehzahl in Umdrehungen pro Minute ist, Üb das Übertragungsverhältnis zwischen Kurbelwelle und Generatorwelle bzw. Riemenscheibe RS und PPZ die Polpaarzahl der elektrischen Maschine 114. Die hierzu korrespondierenden Werte der Drehzahl 122 und einer mittleren Drehzahl 122a, die dem Mittelwert DMD der Drehzahl 122 innerhalb eines Zeitintervalls entspricht, sind in 3 ebenfalls als Punkte bzw. als Linie dargestellt. Das Zeitintervall kann insbesondere derart gewählt werden, dass über mehrere Oszillationen gemittelt wird.The phase voltage 121 runs in a generator with current output in the first approximation rectangular. At this signal of the phase voltage 121 For example, a mean phase time T phase can be detected, these being best on the steep slopes of the phase voltage 121 can be determined. The phase T phase is due to the speed fluctuation in the form of one for the respective operating conditions of the internal combustion engine 112 characteristic speed pattern 128 - 136 modulates and maps the current speed, according to the relation: n KW = 60 / (T PHASE × PPZ × U) where n kw is the crankshaft speed in revolutions per minute, the transmission ratio between crankshaft and generator shaft or pulley RS and PPZ is the number of pole pairs of the electric machine 114 , The corresponding values of the speed 122 and a medium speed 122a , which is the mean D MD of the speed 122 within a time interval, are in 3 also shown as points or as a line. The time interval can in particular be selected such that it is averaged over several oscillations.

Die Drehzahl kann vorzugsweise digital ermittelt werden. Mittels einer Messung der zeitlichen Abstände TPhase der Amplituden in dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114, kann, wie bereits beschrieben, die Momentandrehzahl nKW ermittelt werden. Sofern Parameter wie Zylinderzahl, Übertragungsverhältnis Üb und Polpaarzahl PPZ der elektrischen Maschine 114 im erfassten Zeitraum bekannt sind, kann der Regler 118 eine feste Anzahl von Drehzahlwerten in einem Speicher, zum Beispiel in einem Schieberegister, (nicht dargestellt) einspeichern und zumindest innerhalb eines Schwingungszyklusses jeweils eine maximale und eine minimale Momentandrehzahl der elektrischen Maschine 114 und/oder der Brennkraftmaschine 112 ermitteln. Bei den maximalen und minimalen Momentandrehzahlen handelt es sich vorzugsweise um die Peakdrehzahlen im jeweils erfassten Zeitbereich. The speed can preferably be determined digitally. By means of a measurement of the time intervals T phase of the amplitudes in the phase signal 121 the electric machine 114 , as already described, the instantaneous speed n KW can be determined. If parameters such as number of cylinders, transmission ratio Ub and pole pair number PPZ of the electric machine 114 known in the recorded period, the controller 118 a fixed number of speed values in a memory, for example in a shift register, store (not shown) and at least within a vibration cycle each have a maximum and a minimum instantaneous speed of the electric machine 114 and / or the internal combustion engine 112 determine. The maximum and minimum instantaneous speeds are preferably the peak speeds in the respectively recorded time range.

Die Differenz zwischen diesen Drehzahlen ist ein Maß für das durch die Brennkraftmaschine 112 abgegebene Drehmoment (Welligkeit W). Zur genauen Ermittlung von TPhase ist es vorteilhaft, eine hohe zeitliche Auflösung um den Mittelwert von TPhase zu gewährleisten. Hierbei kann für eine bessere Auflösung die Drehzahl auf Basis der ansteigenden und abfallenden Flanken der Phasenspannung 121a ermittelt werden. Im Speicher können grundsätzlich beliebig viele Drehzahlwerte erfasst werden, wobei jedoch etwa ein ganzer Zyklus einer Schwingung für eine Auswertung erfasst werden sollte.The difference between these speeds is a measure of that by the internal combustion engine 112 delivered torque (ripple W). For accurate determination of T phase , it is advantageous to ensure a high temporal resolution around the mean of T phase . Here, for a better resolution, the speed based on the rising and falling edges of the phase voltage 121 be determined. In principle, any number of rpm values can be detected in the memory, although approximately one complete cycle of a vibration should be recorded for an evaluation.

Um darzustellen, dass die Abtastrate des Generators ausreichend ist, um die Drehzahl 122 und insbesondere die der Drehzahl überlagerten Oszillationen entsprechend aufzulösen, sollen nachfolgend die Verhältnisse der entsprechenden Frequenzen betrachtet und mit dem Nyquist-Kriterium abgeglichen werden. Das Nyquist-Kriterium fordert, dass fel/fmoment >= 2. Bezogen auf die Motordrehzahl ergibt sich die Generatorfrequenz bzw. die Frequenz der elektrischen Maschine mit fel = nKW/60·Üb·PPZ, wobei nKW die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.To show that the sampling rate of the generator is sufficient for the speed 122 and in particular to resolve the oscillations superimposed on the rotational speed correspondingly, the ratios of the corresponding frequencies are to be considered below and compared with the Nyquist criterion. The Nyquist criterion requires that f el / f moment > = 2. Relative to the engine speed results in the generator frequency or the frequency of the electric machine with f el = n KW / 60 · Üb · PPZ, where n KW is the speed of the internal combustion engine.

In Kombination mit der Gleichung für fmoment ergibt sich fel/fmoment = 2·Üb·PPZ/Zylinderzahl. In combination with the equation for f moment results f el / f moment = 2 · Üb · PPZ / number of cylinders.

Damit ergibt sich beispielsweise für Üb = 3, PPZ = 6, Zylinderzahl = 4, dass der Quotient fel/fmoment = 9 ist. Selbst bei sehr großen hochzylindrigen Motoren, beispielsweise eines 12-Zylinder-Motors, beträgt das Verhältnis fel/fmoment = 3, wobei auch hier das Nyquist-Abtastkriterium stets erfüllt ist. Thus, for example, for U n = 3, PP Z = 6, number of cylinders = 4, the quotient f el / f moment = 9 results. Even with very large high-cylinder engines, for example, a 12-cylinder engine, the ratio f el / f moment = 3, where also the Nyquist sampling criterion is always met.

In den 4a bis f sind exemplarisch mehrere Kupplungszustände 128a bis 138a beschrieben. In den jeweiligen Ordinaten sind exemplarisch die Drehzahl 122 und in den Abszissen die Zeit aufgetragen. Die Kupplungszustände 128a bis 138a werden anhand des Drehzahlverlaufs nGen einer elektrischen Maschine 114 sowie dem charakteristischen Drehzahlverlauf während eines Zeitintervalls Δt sowie den charakteristischen Amplituden A1, A2, A3 einer Oszillation O vor einem Kupplungszustand, während eines Kupplungszustands und nach eines Kupplungszustands beschrieben. Grundsätzlich sind die Kupplungszustände 128a bis 138a für Kupplungsvorgänge von Kupplungen 4, insbesondere Einfachkupplungen, charakteristisch. Wie bereits eingangs erwähnt, werden in den jeweils dargestellten Betrachtungszeiträumen des Drehzahlverlaufs 122 sowohl die Oszillation O als auch die Amplituden A1 bis A3 messbar verändert. Grundsätzlich versteht sich jedoch, dass nicht zwingend der Drehzahlverlauf 122 einer elektrischen Maschine 114 herangezogen werden muss, sondern auch direkt die Drehzahl nBKM der Brennkraftmaschine 112 zur Ermittlung der Kupplungszustände 128a bis 138a herangezogen werden kann. In the 4a to f are exemplarily several coupling states 128a to 138a described. In the respective ordinates are exemplary the speed 122 and time is plotted in the abscissa. The coupling conditions 128a to 138a be based on the speed curve n gene of an electric machine 114 and the characteristic rotational speed curve during a time interval Δt and the characteristic amplitudes A 1 , A 2 , A 3 of an oscillation O before a clutch state, during a clutch state and after a clutch state. Basically, the coupling states 128a to 138a for coupling operations of couplings 4 , in particular single clutches, characteristic. As already mentioned, in the respective observation periods of the speed curve shown in each case 122 both the oscillation O and the amplitudes A 1 to A 3 measurably changed. Basically, however, it is understood that not necessarily the speed curve 122 an electric machine 114 must be used, but also directly the speed n BKM the internal combustion engine 112 for determining the coupling states 128a to 138a can be used.

Durch eine Betätigung der Kupplung 4, kommt es zu einem sogenannten Kupplungszustand 128a bis 138a und in Folge zu einer kurzen Zugkraftunterbrechung im Antriebsstrang 2. Zusätzlich kommt es aufgrund eines ggf. nicht betätigten Gaspedals zu einer abnehmenden Drehzahl 122, wobei die Drehzahl nBKM bzw. die hierzu korrelierte Drehzahl 122 in Richtung Leerlaufdrehzahlband L abfällt. Der Gradient G des Abfalls richtet sich im Wesentlichen nach dem Motorreibmoment, das durch die Kompression bzw. Dekompression der Zylinder bzw. durch sonstige Reibungsverluste bestimmt wird, aber auch durch die Reibungsverluste sonstiger Aggregate, die an die Brennkraftmaschine 112 gekoppelt sind, wie z. B. die elektrische Maschine 114, bestimmt werden. By operating the clutch 4 , it comes to a so-called clutch state 128a to 138a and subsequently to a short traction interruption in the drive train 2 , In addition, it comes due to a possibly not actuated accelerator pedal to a decreasing speed 122 , wherein the speed n BKM or the speed correlated thereto 122 in the direction of idle speed band L drops. The gradient G of the waste depends essentially on the engine friction moment, which is determined by the compression or decompression of the cylinders or by other friction losses, but also by the friction losses of other units connected to the internal combustion engine 112 are coupled, such. B. the electric machine 114 to be determined.

In der Regel wird innerhalb dieses Abfalls im Zeitintervalls Δt die Zündung und die Einspritzung der Brennkraftmaschine 112 deaktiviert, bis die Drehzahl nBKM der Brennkraftmaschine das Drehzahlband L des Leerlaufreglers erreicht, bzw. wieder eingekuppelt wird. Bekanntlich ist die Motorleistung P = 2π × nBKM × M, wobei nBKM die Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 und M die Last der Brennkraftmaschine 112 bzw. deren abgegebenes Drehmoment ist. In general, within this waste in the time interval .DELTA.t the ignition and the injection of the internal combustion engine 112 disabled until the engine speed n BKM reaches the speed range L of the idle controller, or is engaged again. As is known, the engine power P = 2π × n BKM × M, where n BKM the speed of the internal combustion engine 112 and M is the load of the internal combustion engine 112 or whose output torque is.

In 4a) ist ein erster Kupplungszustand 128a dargestellt, bei dem innerhalb des Zeitintervalls Δt ein Auskuppel- und Einkuppelvorgang zum Hochschalten innerhalb des Getriebes 6 bewirkt wird. Das Hochschalten bezeichnet nachfolgend allgemein den Gangwechsel von einem Gang niedriger Übersetzung hin, zu einem Gang höherer Übersetzung, wohingegen ein Herunterschalten den Gangwechsel von einem Gang höherer Übersetzung hin zu einem Gang niedriger Übersetzung bezeichnet. Der Schaltvorgang, der in 4a abgebildet ist, wird zudem unter der zusätzlichen Randbedingung einer im Wesentlichen konstanten Leistung der Brennkraftmaschine 114 durchgeführt. Hierbei ist zu erkennen, dass sich im Zeitbereich vor dem Schaltvorgang innerhalb des Zeitintervalls Δt die Amplitude A1 der Oszillation O im Vergleich zur Amplitude A3 nach dem Schaltvorgang verhältnismäßig klein ist. Dies liegt daran, dass aufgrund der geringen Drehzahl 122 nach dem Kupplungsvorgang 128a und der konstanten Leistung der Brennkraftmaschine 112 das Drehmoment M entsprechend erhöht werden muss, um die zuvor bezeichnete Gleichung zu erfüllen. Das erhöhte Drehmoment geht wiederum mit einer erhöhten Oszillation A3 im zeitlichen Verlauf der Drehzahl 122 einher. In 4a) is a first clutch state 128a in which, within the time interval .DELTA.t, a disengaging and engaging operation for upshifting within the transmission 6 is effected. The upshift generally refers to the gear shift from a low gear ratio to a higher gear ratio, whereas a downshift refers to the gear shift from a higher gear ratio to a lower gear speed. The switching process in 4a is also under the additional boundary condition of a substantially constant power of the internal combustion engine 114 carried out. It can be seen that in the time range before the switching operation within the time interval .DELTA.t the amplitude A 1 of the oscillation O in comparison to the amplitude A 3 after the switching operation is relatively small. This is because of the low speed 122 after the coupling process 128a and the constant power of the internal combustion engine 112 The torque M must be increased accordingly to meet the previously described equation. The increased torque is again with an increased oscillation A 3 in the time course of the speed 122 associated.

Innerhalb des Kupplungsvorgangs 128a während des Zeitintervalls Δt weist der Drehzahlverlauf 122 lediglich geringfügigste Amplituden A2 auf, die im Wesentlichen von der Kompression bzw. der Dekompression der Zylinder der Brennkraftmaschine 112 herrühren (vgl. 5). Zudem weist innerhalb des Zeitintervalls Δt der Drehzahlverlauf 122 einen steilen Gradienten G auf, der bis zum Wiedereinkuppeln innerhalb des Kupplungszustands 128a steil in Richtung Leerlaufdrehzahl L abfällt. Sowohl die charakteristische Amplitude A2 als auch der Gradient G, können als notwendige und hinreichende Kriterien dafür herangezogen werden, um einen derartigen Kupplungszustand 128a zu erkennen. Im Übrigen können auch die charakteristischen Amplituden A1 und A3, die unter den gegebenen Randbedingungen einen Schaltvorgang nahelegen, als zusätzliche Kriterien herangezogen werden, um einen derartigen Kupplungsvorgang weiter zu plausibilisieren. Die zuvor genannten Feststellungen, gelten im Prinzip auch für die weiteren, in den 4b bis f dargestellten Kupplungszustände 130a bis 138a. Within the coupling process 128a during the time interval .DELTA.t has the speed curve 122 only slightest amplitude A 2, which is substantially of the compression or decompression of the cylinders of the internal combustion engine 112 come (cf. 5 ). In addition, has within the time interval .DELTA.t the speed curve 122 a steep gradient G up to the re-engagement within the clutch state 128a steeply towards idle speed L drops. Both the characteristic amplitude A 2 and the gradient G can be used as necessary and sufficient criteria for such a coupling state 128a to recognize. Incidentally, the characteristic amplitudes A 1 and A 3 , which suggest a switching operation under the given boundary conditions, can be used as additional criteria in order to further validate such a coupling process. The aforementioned findings, in principle apply to the others, in the 4b to f illustrated coupling states 130a to 138a ,

In 4b) ist ein Herunterschalten bei konstanter Leistung P und ein entsprechend weiterer Kupplungszustand 130a dargestellt. Der Kupplungszustand 130a als solcher ist wiederum auf Basis des Gradienten G des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl 122 sowie der charakteristischen Amplituden A2 im Zeitintervall Δt entsprechend erkennbar. Der Verlauf der Amplituden A1 und A3 vor und nach dem Kupplungszustand 130a, weisen charakteristische Amplituden A1 und A3 auf, wobei die Amplituden A1 vor dem Kupplungszustand 130a größer sind als die Amplituden A3 nach dem Kupplungszustand 130a, was wiederum auf die Randbedingung konstanter Leistung P zurückzuführen ist.In 4b) is a downshift at constant power P and a corresponding further clutch state 130a shown. The coupling state 130a as such, in turn, based on the gradient G of the time course of the speed 122 and the characteristic amplitude A 2 in the time interval .DELTA.t correspondingly recognizable. The course of the amplitudes A 1 and A 3 before and after the coupling state 130a , have characteristic amplitudes A 1 and A 3 , the amplitudes A 1 before the coupling state 130a are greater than the amplitudes A 3 after the coupling state 130a , which in turn is due to the boundary condition of constant power P.

In 4c) ist ein weiterer Kupplungszustand 132a mit einem entsprechenden Drehzahlmuster 132 der Drehzahl 122 dargestellt. Hierbei ist ein Hochschaltvorgang bei steigender Leistung P dargestellt. Es ist wiederum der Kupplungszustand 132a innerhalb des Zeitintervalls Δt mit stark abfallender Drehzahl 122 mit Drehzahlgradient G und entsprechendem Amplitudenverlauf A2 dargestellt, wie er auch bereits zuvor in ähnlicher Form beschrieben ist. Der Drehzahlverlauf A1 und A3 vor bzw. nach dem Kupplungszustand 132a, weisen entsprechende Amplituden A1 und A3 auf, wobei die Amplituden A1 im Vergleich zu den Amplituden A3 entsprechend kleiner sind, was sich wiederum aus der Leistungsrelation (vorher zu nachher) der zuvor bezeichneten Gleichung ergibt. In 4c) is another coupling condition 132a with a corresponding speed pattern 132 the speed 122 shown. Here, an upshift is shown with increasing power P. It is again the coupling state 132a within the time interval Δt with sharply decreasing speed 122 shown with speed gradient G and corresponding amplitude curve A 2 , as he has also previously described in a similar form. The speed curve A 1 and A 3 before or after the clutch state 132a , have corresponding amplitudes A 1 and A 3 , wherein the amplitudes A 1 are correspondingly smaller in comparison to the amplitudes A 3 , which in turn results from the power relation (before to after) of the previously described equation.

In 4d) ist ein weiterer Kupplungszustand 134a für ein Hochschaltvorgang bei abfallender Leistung P der Brennkraftmaschinen 112 gezeigt. Der Kupplungszustand 134a mit dem damit verbundenen Drehzahlmuster 134 ist innerhalb des Zeitintervalls Δt dargestellt, wobei der Drehzahlverlauf 122 einen stark fallenden Gradienten G und eine entsprechend charakteristische Amplitude A2 im Zeitbereich Δt aufweist. Die Amplituden A1 und A3 vor bzw. nach dem Kupplungszustand 134a, sind derart ausgeprägt, dass die Amplituden A3 im Vergleich zu den Amplituden A1 größer sind, um wiederum die Leistungsrelation P der Brennkraftmaschine 112 zu erfüllen. Je nach Übersetzungsverhältnis und entsprechender Drehzahl 122, kann jedoch das abgegebene Drehmoment M der Brennkraftmaschine 112 und demnach auch die entsprechenden Amplituden A1 bzw. A3 entsprechend variieren.In 4d) is another coupling condition 134a for an upshift with decreasing power P of the internal combustion engine 112 shown. The coupling state 134a with the associated speed pattern 134 is shown within the time interval .DELTA.t, wherein the speed curve 122 a steeply falling gradient G and a corresponding characteristic amplitude A 2 in the time domain .DELTA.t has. The amplitudes A 1 and A 3 before and after the coupling state 134a are so pronounced that the amplitudes A 3 in comparison to the amplitudes A 1 are greater, in turn, the power relation P of the internal combustion engine 112 to fulfill. Depending on the gear ratio and corresponding speed 122 However, the output torque M of the internal combustion engine 112 and therefore also the corresponding amplitudes A 1 and A 3 vary accordingly.

In 4e) ist ein weiterer Kupplungszustand 136a mit dem damit verbundenen Drehzahlmuster 136 dargestellt, wobei der Kupplungszustand innerhalb des Zeitintervalls Δt mit Gradient G und Amplitude A2 dargestellt ist. Der Drehzahlverlauf 122 zeigt hiermit einen typischen Vorgang eines Herunterschaltens bei steigender Leistung P der Brennkraftmaschine 112. Die Amplituden A1 vor dem Kupplungszustand 136a innerhalb des Zeitintervalls Δt sind geringfügig größer, als die Amplituden A3 nach dem Kupplungszustand 136a, da entsprechend auch die Drehzahl 122 zugenommen hat. In 4e) is another coupling condition 136a with the associated speed pattern 136 shown, wherein the coupling state within the time interval .DELTA.t with gradient G and amplitude A 2 is shown. The speed curve 122 Hereby shows a typical process of downshifting with increasing power P of the internal combustion engine 112 , The amplitudes A 1 before the coupling state 136a within the time interval Δt are slightly larger than the amplitudes A 3 after the coupling state 136a , as well as the speed 122 has increased.

In 4f) ist ein weiterer exemplarischer Kupplungszustand 138a mit dem Drehzahlverlauf 138 dargestellt. Der Kupplungszustand 138a ist innerhalb des Zeitintervalls Δt mit der charakteristischen Amplitude A2 der Drehzahl 122 und dem steil hin zur Leerlaufdrehzahl L abfallenden Drehzahl 122 mit Gradient G gezeigt. Der hiermit verbundene Schaltvorgang ist ein Herunterschalten bei abfallender Leistung P der Brennkraftmaschine 112. Es ist zu erkennen, dass die Amplitude A1 vor dem Schaltvorgang aufgrund der geringeren Drehzahl 122, geringfügig größer ist, als nach dem Schaltvorgang (Amplitude A3). Grundsätzlich versteht sich, dass auch noch weitere Schaltvorgänge mit variierender Leistung P denkbar sind, die grundsätzlich einen ähnlichen Verlauf der Drehzahl 122 aufweisen, und bei denen die Schaltvorgänge in vergleichbarer Weise erkannt werden können. In 4f) is another exemplary clutch state 138a with the speed curve 138 shown. The coupling state 138a is within the time interval At with the characteristic amplitude A 2 of the speed 122 and the steeply down to the idle speed L falling speed 122 shown with gradient G The associated switching operation is a downshift with decreasing power P of the internal combustion engine 112 , It can be seen that the amplitude A 1 before the switching process due to the lower speed 122 , is slightly larger than after the switching process (amplitude A 3 ). Basically, it is understood that even more switching operations with varying power P are conceivable, which basically a similar course of the speed 122 and in which the switching operations can be detected in a comparable manner.

In 5 ist eine vergrößerte Darstellung des charakteristischen Zeitintervalls Δt mit dem Drehzahlverlauf 122 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass exemplarisch die Drehzahlschwellen S1 für die Erkennung des Gradienten G der Drehzahl 122, der in etwa der Steigung der mittleren Drehzahl DMD entspricht, und ein Drehzahlschwellenwertband S2 zur Festlegung der charakteristischen Amplituden A2 entsprechend angegeben sind, die dazu dienen, die entsprechenden Erkennungskriterien für eine Erkennung eines Kupplungszustands 128a bis 138a festzulegen. Das Drehzahlschwellenwertband S2 weist hierbei eine untere Schwelle S21 und eine obere Schwelle S22 auf. Wie bereits eingangs erwähnt, können die Schwellenwerte S1 bzw. S2 entsprechend der Systemparameter der Brennkraftmaschine 112 gewählt werden, um einen entsprechenden Kupplungszustand 128a bis 138a sicher detektieren zu können.In 5 is an enlarged view of the characteristic time interval .DELTA.t with the speed curve 122 shown. It can be seen that, for example, the speed thresholds S 1 for the detection of the gradient G of the speed 122 , which corresponds approximately to the slope of the average speed D MD , and a speed threshold band S 2 for defining the characteristic amplitudes A 2 are respectively indicated, which serve the corresponding detection criteria for a detection of a clutch state 128a to 138a set. The speed threshold band S 2 here has a lower threshold S 21 and an upper threshold S 22 . As already mentioned, the threshold values S 1 and S 2 can be set according to the system parameters of the internal combustion engine 112 be selected to a corresponding coupling state 128a to 138a to detect safely.

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Claims (12)

Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) eines mit einer Kupplung (4) an eine Brennkraftmaschine (112) gekoppelten Antriebstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend die Schritte: a) Erfassen des zeitlichen Verlaufs einer mit der Drehzahl (nBKM) der Brennkraftmaschine (112) korrelierten Drehzahl (n); b) Erfassen zumindest eines durch die Brennkraftmaschine (112) bewirkten Drehzahlmusters (128, 130, 132, 134, 136, 138) aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl (n), das eine dem zeitlichen Verlauf des Mittelwerts (DMD) der Drehzahl (n) überlagerte Oszillation (O) mit zumindest einer Amplitude (A) aufweist; c) wobei dann auf einen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) geschlossen wird, wenn innerhalb eines Zeitintervalls (Δt) eine charakteristische Veränderung der Drehzahl (n) und ein charakteristisches Verhalten der Amplituden (A) erkannt wird.Method for determining a coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) one with a clutch ( 4 ) to an internal combustion engine ( 112 ) coupled powertrain ( 2 ) of a motor vehicle ( 1 ), comprising the steps of: a) detecting the time course of a speed (n BKM ) of the internal combustion engine ( 112 ) correlated speed (s); b) detecting at least one of the internal combustion engine ( 112 ) caused speed pattern ( 128 . 130 . 132 . 134 . 136 . 138 ) from the time profile of the rotational speed (n), which has an oscillation (O) with at least one amplitude (A) superimposed on the time profile of the mean value (D MD ) of the rotational speed (n); c) in which case a coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) is closed, if within a time interval (.DELTA.t) a characteristic change of the rotational speed (n) and a characteristic behavior of the amplitudes (A) is detected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein charakteristisches Verhalten der Drehzahl (n) und/oder ein charakteristisches Verhalten der Amplitude (A) vor und/oder nach dem Zeitintervall (Δt), insbesondere durch Vergleich der Drehzahl (n) und der Amplituden (A) vor und/oder nach dem Zeitintervall (Δt), beim Ermitteln des Kupplungszustands (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) berücksichtigt wird.A method according to claim 1, characterized in that in addition a characteristic behavior of the rotational speed (n) and / or a characteristic behavior of the amplitude (A) before and / or after the time interval (.DELTA.t), in particular by comparing the rotational speed (n) and the Amplitudes (A) before and / or after the time interval (Δt), when determining the coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Veränderung der Drehzahl (n) dann erkannt wird, wenn der Gradient der Drehzahl (n), insbesondere die Steigung des Mittelwerts (DMD) der Drehzahl (n), einen Schwellenwert (S1) überschreitet. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic variation of the speed (n) is detected when the gradient of the rotational speed (n), in particular the gradient of the mean (D MD) of the speed (n), a threshold value ( S 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das charakteristische Verhalten der Amplitude (A) dann erkannt wird, wenn die Amplitude (A) einen Schwellenwert (S2) unterschreitet.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the characteristic behavior of the amplitude (A) is detected when the amplitude (A) falls below a threshold value (S 2 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drehzahl (nBKM) der Brennkraftmaschine (112) korrelierte Drehzahl (n) aus einer Drehzahl (122) einer mit der Brennkraftmaschine (112) gekoppelten elektrischen Maschine (114), insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf zumindest eines Phasensignals (121) der elektrischen Maschine (114) und/oder mittels eines Drehzahlsensors (S), ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the speed (n BKM ) of the internal combustion engine ( 112 ) correlated speed (s) from a speed ( 122 ) one with the internal combustion engine ( 112 ) coupled electric machine ( 114 ), in particular from the temporal course of at least one phase signal ( 121 ) of the electric machine ( 114 ) and / or by means of a speed sensor (S), is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) zum Gangwechsel eines Getriebes (6), insbesondere bei jeweils konstanter oder zunehmender oder abnehmender Leistung P der Brennkraftmaschine (112), ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) for the gear change of a transmission ( 6 ), in particular at a constant or increasing or decreasing power P of the internal combustion engine ( 112 ), is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen weiteren Verfahrensschritt umfassend die Regelung des Erregerstroms (IErr) der elektrischen Maschine (114) in einen jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) und/oder in Folge auf einen jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) derart, dass das Schleppmoment der elektrischen Maschine (114) auf den jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) angepasst wird.Method according to one of Claims 1 to 8, characterized by a further method step comprising the regulation of the exciter current (I Err ) of the electrical machine ( 114 ) in a respective coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) and / or in sequence to a respective coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) such that the drag torque of the electric machine ( 114 ) to the respective coupling state ( 128a . 130a . 132a . 134a . 136a . 138a ) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom (IErr) unter Vorgabe einer Sollspannung (USoll) und/oder eines Sollstroms (ISoll) des Kraftfahrzeugbordnetzes (110), oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe (IMax), wobei die Maximalstromabgabe (IMax) und/oder der maximale Erregerstrom vorzugsweise nach Betriebszuständen (128a, 132a) der Brennkraftmaschine (112) parametrisiert wird, geregelt wird.A method according to claim 7, characterized in that the excitation current (I Err ) under specification of a desired voltage (U Soll ) and / or a desired current (I Soll ) of the motor vehicle electrical system ( 110 ), or with specification of a maximum current output (I max ), wherein the maximum current output (I max ) and / or the maximum excitation current preferably according to operating states ( 128a . 132a ) of the internal combustion engine ( 112 ) is parameterized. Recheneinheit (118), insbesondere Regler (120) für eine elektrische Maschine (114), die durch eine entsprechende integrierte Schaltung und/oder durch ein auf einem Speicher gespeichertes Computerprogramm dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit ( 118 ), in particular regulators ( 120 ) for an electric machine ( 114 ), which is set up by a corresponding integrated circuit and / or by a computer program stored on a memory to carry out a method according to one of the preceding claims. Elektrische Maschine (114), mit einer Recheneinheit (118) gemäß Anspruch 9.Electric machine ( 114 ), with a computing unit ( 118 ) according to claim 9. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (118) ausgeführt wird.Computer program that causes a computer unit to carry out a method according to one of the preceding claims, when it is stored on the computer unit ( 118 ) is performed. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon according to claim 11.
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