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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, bei welchem die Hybridtrennkupplung von einem hydrostatischen Kupplungsaktor bewegt wird, indem ein axial beweglich in einem Geberzylinder des hydrostatischen Aktors gelagerter Kolben über eine, eine Hydraulikflüssigkeit enthaltende hydrostatische Strecke einen die Hybridtrennkupplung betätigenden Nehmerzylinder betätigt, wobei der Kolben des Geberzylinders im unbetätigten Zustand eine Verbindungsöffnung des Geberzylinders zu einem drucklosen Ausgleichsbehälter zum Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit freigibt.
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In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt, die einen hydrostatischen Kupplungsaktor verwenden. Ein solcher hydrostatischer Kupplungsaktor weist einen Geberzylinder auf, in dem ein Geberkolben axial beweglich gelagert ist. Der elektromotorisch angetriebene Geberkolben des Geberzylinders setzt eine Hydraulikflüssigkeit, welche in einer hydrostatischen Strecke angeordnet ist, unter Druck, wodurch ein Nehmerkolben eines Nehmerzylinders bewegt wird, dessen Bewegung auf die Kupplung übertragen wird, wodurch diese geöffnet wird. Die Hydraulikflüssigkeit ist durch äußere Einflüsse Volumenänderungen unterworfen. Dabei wird primär eine Volumenänderung durch Änderungen der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit betrachtet. Bei gleicher Geberzylinderposition führen diese Volumenänderungen infolge von Temperaturänderungen zu Verschiebungen des Nehmerzylinders. Um ein angefordertes Kupplungsmoment auf den Nehmerzylinder und somit die Kupplung zu übertragen, muss die Position des Nehmerzylinders mit hinreichender Genauigkeit bekannt sein. Zum Ausgleich von Volumenänderungen in der hydrostatischen Strecke wird der Geberzylinder so bewegt, dass die hydrostatische Strecke über eine im Geberzylinder vorhandene Öffnung mit einem drucklosen Nachlaufbehälter verbunden ist. Hierdurch kann ein Volumenausgleich zwischen dem Nachlaufbehälter und der hydrostatischen Strecke erfolgen. Anschließend besteht wieder ein bekannter Zusammenhang zwischen den Positionen des Geberzylinders und des Nehmerzylinders.
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Das Öffnen der Verbindung zwischen Nachlaufbehälter und hydrostatischer Strecke und das Warten in dieser Position, bis der Volumenausgleich erfolgt ist, wird als Schnüffeln bezeichnet. Jeder Schnüffelvorgang hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges. Zum einen verringern häufige Schnüffelvorgänge den Fahrkomfort erheblich, zum anderen können angeforderte Schaltvorgänge durch einen Schnüffelvorgang verzögert werden. Um den Temperatureinfluss der Hydraulikflüssigkeit auf eine von dem hydrostatischen Aktor betätigte Kupplung in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges zumindest zu verringern, wird gemäß der
DE 10 2011 103 750 A1 eine temperaturabhängige Veränderung des Druckmittelvolumens ermittelt und eine durch die Veränderung bewirkte Wegdifferenz des Nehmerzylinderkolbens durch eine Beaufschlagung des Geberzylinderkolbens durch einen Antrieb kompensiert. Somit können ohne Einbußen des Fahrkomforts verlängerte Schnüffelzyklen betrieben werden.
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Aus der
DE 10 2015 210 175 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer automatisiert betätigten Reibungskupplung bekannt, bei welcher sich ein abhängig von Schnüffelvorgängen und abhängig von einer Drehzahl der Reibungskupplung um die Drehachse ändernder Tastpunkt der Kupplungskennlinie laufend mittels eines Kompensationswertes korrigiert wird, wobei die Kompensationswerte in Abhängigkeit von einer Richtung der Drehzahländerung der Reibungskupplung ermittelt werden.
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Bei Hybridfahrzeugen, welche zwei Antriebsmotoren in Form eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors aufweisen, die durch eine Hybridtrennkupplung getrennt werden, wird die Fahrzeugverfügbarkeit in Abhängigkeit des gefahrenen Modus bestimmt. Dabei können sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor separat oder beide Antriebsmotoren gleichzeitig das Fahrzeug antreiben.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Betätigung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges anzugeben, bei welchem eine optimale Einstellung von Schnüffelvorgängen möglich ist.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Verzögerung des Volumenausgleiches eine Abkühlzeit der Hydraulikflüssigkeit während einer rein elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges in Abhängigkeit von Systemparametern eines Hybridantriebsstranges vergrößert wird. Da bei rein elektrischer Fahrt der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und dabei keine Übertragung der vom Verbrennungsmotor abgegebenen Temperatur auf die Hydraulikflüssigkeit des hydraulischen Kupplungsaktors gegeben ist, wird diese Zeit, in welcher die Hydraulikflüssigkeit sich abkühlen kann, genutzt. Die Vergrößerung der Abkühlzeit erhöht somit die Verfügbarkeit des Fahrzeuges im elektrischen Fahrbetrieb.
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Vorteilhafterweise werden als Systemparameter Bauteiletoleranzen und/oder Temperaturabhängigkeiten und/oder Verbrennungsmotorparameter und/oder Fliehkrafteinflüsse berücksichtigt. Dadurch werden nicht nur die Eigenschaften des hydrostatischen Kupplungsaktors selbst sondern die des gesamten Hybridantriebsstranges berücksichtigt, um das Fahrverhalten des Fahrzeuges durch eine verlängerte Abkühlzeit zu verbessern.
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In einer Ausgestaltung werden die Systemparameter getrennt voneinander ausgewertet und ein Einfluss jedes Systemparameters auf eine Kennlinienverschiebung der Hybridtrennkupplung bewertet und anschließend aus dem Gesamtergebnis der Einzelbetrachtungen eine Maßnahme zur Verzögerung eines Auftretens eines Schleppmomentes des Verbrennungsmotors ausgewählt wird, wodurch eine Delta-Temperatur der Hydraulikflüssigkeit vergrößert wird. Unter der Annahme, dass der Hydraulikflüssigkeitstemperaturgradient gleich bleibt, entspricht die Delta-Temperatur einer Abkühlzeit. Unter Berücksichtigung dieser Kombination der Einzelbetrachtungen und das es sich bei der verwendeten Hybridtrennkupplung um eine Normally Closed-Kupplung handelt, bei welcher ein Fahrbetrieb zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor ermöglicht wird, wenn die Hybridtrennkupplung geschlossen ist, wird durch die Auswertung der einzelnen Kennlinienverschiebungen detektiert, wieviel Aktorweg noch vorhanden ist, bis die Hybridtrennkupplung vollständig geschlossen ist und somit ein Schleppmoment auftritt. Wird die Hybridtrennkupplung aus dem rein elektrischen Betrieb geschlossen, tritt ein Schleppmoment auf, bei welchem der Verbrennungsmotor des Hybridantriebsstranges gestartet wird. Das Auftreten des Schleppmomentes soll durch die eingestellte Maßnahme soweit wie möglich hinausgezögert werden.
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In einer Variante wird als Systemparameter eine Drehzahl des Verbrennungsmotors während des letzten Volumenaustausches verwendet. Die jeweilige Drehzahl hat dabei einen besonders großen Einfluss auf die Fliehkraft, die über den Verbrennungsmotor auf die Hybridtrennkupplung wirkt. Eine große Fliehkraft hat den Nachteil, dass der Nehmerkolben seine Position so verändert, dass nach dem Schnüffeln weniger Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der hydrostatischen Strecke enthalten ist als vor dem Schnüffeln.
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In einer Ausführungsform wird als Systemparameter eine aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors verwendet. Auch bei dieser Drehzahl haben Fliehkrafteinflüsse einen großen Einfluss auf die Verschiebung der Kupplungskennlinie.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als Systemparameter eine Temperaturänderung der Hydraulikflüssigkeit verwendet. Da durch diese Temperaturänderung eine Volumenänderung der Hydraulikflüssigkeit auftritt, erfolgt auch hier eine Verschiebung der Kupplungskennlinie.
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In einer Ausgestaltung wird als Systemparameter eine Position verwendet, welche der Aktor bei einem Druckanstieg in der hydraulischen Strecke des Kupplungsaktors beim Überfahren der Verbindungsöffnung zum Ausgleichsbehälter einnimmt. Ein solcher Druckanstieg verschiebt einen Start der Nehmerkolbenbewegung. Der Startpunkt der Nehmerkolbenbewegung bestimmt die erlaubte Abkühlung der hydrostatischen Strecke.
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Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit der Gesamtbewertung der Systemparameter des Hybridantriebsstranges eine Prioritätsanforderung für den Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit abgeleitet. Diese Prioritätsanforderungen können darin bestehen, dass der Volumenausgleich sofort angefordert wird oder dass er zurückgestellt wird und erst andere Maßnahmen im Hybridantriebsstrang ausgeführt werden.
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In einer Weiterbildung werden die Gesamtbewertung und die Prioritätsanforderung für den Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit an eine übergeordnete Fahrzeugstrategie ausgegeben. Da die Verfügbarkeit des Fahrzeuges im rein elektrischen Betrieb erhöht wird, ist seitens der übergeordneten Fahrzeugstrategie kein Strategiewechsel notwendig.
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In einer Ausgestaltung werden die Prioritätsanforderungen in verschiedene Dringlichkeitsstufen unterteilt. Somit sind nicht nur zwei Stufen vorhanden, sondern die Prioritätsanforderungen stellen eine Skala dar. Je nach ermittelter Stufe wird ein Schnüffelvorgang bei hoher Priorität sofort unter Rückstellung aller anderen Vorgänge wie Schaltvorgänge oder bei einer Stufe mit geringer Priorität nach anderen Vorgängen ausgeführt.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges,
- 2 einen schematischen Aufbau eines hydrostatischen Kupplungsbetätigungssystems.
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In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. Verbrennungsmotor 2 und Hybridtrennkupplung 4 sind über eine Kurbelwelle 5 miteinander verbunden. Der Elektromotor 3 weist einen drehbaren Rotor 6 und einen feststehenden Stator 7 auf. Die Abtriebswelle 8 der Hybridtrennkupplung 4 ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches ein nicht weiter dargestelltes Koppelelement, beispielsweise eine zweite Kupplung oder einen Drehmomentwandler enthält, die zwischen dem Elektromotor 3 und dem Getriebe 9 angeordnet sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Die Hybridtrennkupplung 4 und das Getriebe 9 bilden damit ein Getriebesystem 11, welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird. Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit angetriebenem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren.
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In 2 ist schematisch ein Aufbau eines automatisierten Kupplungsbetätigungssystems am Beispiel eines schematisch dargestellten hydraulischen hydrostatischen Kupplungsaktors 12 dargestellt, wie es in Fahrzeugen zum Einsatz kommt. Das hydraulische Kupplungsbetätigungssystem umfasst auf der Geberseite ein Steuergerät 13, welches einen Elektromotor 14 ansteuert, der wiederum ein Getriebe 15 zur Umwandlung der Rotationsbewegung des Elektromotors 14 in eine Translationsbewegung eines Geberkolbens 16 antreibt, der innerhalb eines Geberzylinders 17 axial beweglich gelagert ist. Verursacht eine Drehbewegung des Elektromotors 14 eine Positionsänderung des Geberkolbens 16 im Geberzylinder 17 entlang des Aktorweges nach rechts, wird das Volumen des Geberzylinders 17 verändert, wodurch ein Druck p in dem Geberzylinder 17 aufgebaut wird, der über eine Hydraulikflüssigkeit 18 über eine Hydraulikleitung 19 zur Nehmerseite 20 des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems übertragen wird. Auf der Nehmerseite 20 verursacht der Druck p der Hydraulikflüssigkeit 18 in einem Nehmerzylinder 21 eine Wegänderung eines Nehmerkolbens des Nehmerzylinders 21, die auf die Hybridtrennkupplung 4 übertragen wird, um diese zu betätigen. Der Druck p in dem Geberzylinder 17 auf der Geberseite des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems kann mittels eines Sensors 22 ermittelt werden. Bei diesem Sensor 22 handelt es sich um einen Drucksensor. Die von dem Kupplungsaktor 12 zurückgelegte Wegstrecke wird mittels eines zweiten Sensors 23 bestimmt, welcher als Wegsensor ausgebildet ist. Die beiden Sensoren 22 und 23 sind dabei mit dem Steuergerät 13 verbunden. Der Geberzylinder 17 ist über eine Öffnung 25 mit einem Ausgleichsbehälter 24 verbunden. Diese Öffnung 25 wird durch den Geberkolben 16 zur Durchführung eines Volumenausgleichs der Hydraulikflüssigkeit 18 freigegeben.
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Um einen Volumenausgleich zwischen dem Ausgleichsbehälter 24 und der hydrostatischen Strecke solange wie möglich hinauszuzögern, wird ein elektrisches Fahren des Hybridfahrzeuges solange wie möglich eingestellt. Dabei soll durch Betrachtung von Veränderungen der Kupplungskennlinie, die bei sich ändernden Kupplungsmoment zwischen einer Anfangs- und einer Endposition des Kupplungsaktors 12 variiert, ein möglichst langes elektrisches Fahren eingestellt werden, ohne dass an der Hybridtrennkupplung 4 ein Schleppmoment auftritt , durch welches der unbetätigte Verbrennungsmotor 2 gestartet wird. Zu diesem Zweck werden in der Software des Steuergerätes 13 Systemparameter des Antriebsstranges 1 ausgewertet und damit eine je nach Toleranzkombination größere Abkühlung zuzulassen, welche bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 2 ermöglicht wird. Zu den Parametern, die bei dieser Einstellung der Abkühlzeit berücksichtigt werden, gehören die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 beim letzten Volumenausgleich, eine aktuelle Verbrennungsmotordrehzahl, eine Temperaturänderung der Hydraulikflüssigkeit 18 und eine Druckanstiegsposition beim Überfahren der Öffnung beim Volumenausgleich. Dabei wird insbesondere ein Closing Point berücksichtigt, ab welchem die Hydrauliktrennkupplung 4 betätigt wird.
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Da es sich bei der vorhandenen Hybridtrennkupplung 4 um eine Normally Closed-Kupplung handelt, muss die Hybridtrennkupplung 4 geöffnet werden, damit ein elektrisches Fahren des Fahrzeuges möglich ist. Durch rein elektromotorisches Fahren erfolgt eine Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit 18, was zum einen durch den Fahrtwind, zum anderen aber auch durch den ausgeschalteten Verbrennungsmotor 2 hervorgerufen wird. Um in diesem Zustand zu schnüffeln, muss der Aktor druckfrei gefahren werden. Auf Grund der Kennlinienverschiebung infolge der Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit 8 wird ein Schließen der Hybridtrennkupplung 4 hinausgezögert, da der Kupplungsaktor noch nicht die Endposition erreicht hat.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel soll die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 beim letzten Volumenausgleich betrachtet werden. Wird dabei festgestellt, dass die Drehzahl sehr niedrig ist, beispielsweise unter 2000 U/s, wird davon ausgegangen, dass keine Kennlinienverschiebung stattgefunden hat und somit ein Schnüffelvorgang nicht notwendig ist. Bei einer Drehzahl von 4000 U/s erfolgt eine Verschiebung des Aktorweges und somit der Kupplungskennlinie um beispielsweise 0,6 mm. Es wird davon ausgegangen, dass bei zunehmender Drehzahl ist die Kennlinienverschiebung und damit sich der Aktorweg vergrößern und damit der Endposition immer näher kommt. Da aber der Aktorweg beispielsweise auf 13 mm begrenzt ist, kann durch eine Betrachtung der einzelnen Kennlinienverschiebungen festgestellt werden, um wieviel mm der Kupplungsaktor 12 noch von der Endposition entfernt ist. Daraus schlussfolgernd wird eine Maßnahme am Hybridantriebsstrang 1 eingestellt, bei welcher der Abstand der Aktorposition bis zu dessen Endposition ausreichend groß ist, um eine weitere Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit 8 zu ermöglichen. D.h., die aktuelle Aktorposition, die durch die Kennlinienverschiebung eingestellt wurde, hat noch einen ausreichenden Abstand zur Endposition des Kupplungsaktors 12. Dadurch wird die Einstellung des Schleppmoments vermieden. Gleichzeitig wird der rein elektrische Betrieb des Fahrzeuges verlängert.
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Diese Feststellung der Einflüsse der Systemparameter auf das Abkühlverhalten der Hydraulikflüssigkeit kann mit einer Schnüffelanforderung kombiniert werden, die in unterschiedlichen Prioritätsstufen ausgeführt wird. Die Prioritätsstufen bilden eine Skale mit den Grenzen „sofort Schnüffeln“ oder „Schnüffelvorgang zurückstellen“. Dazwischen existieren weitere Stufen, die entsprechende Vorschriften für den Schnüffelvorgang umfassen. Bei der vorliegenden Lösung werden diese Schnüffelprioritätsanforderungen auf der Basis der Auswirkungen des gesamten Hybridantriebsstranges ermittelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Elektromotor
- 4
- Hybridtrennkupplung
- 5
- Kurbelwelle
- 6
- Rotor
- 7
- Stator
- 8
- Abtriebswelle
- 9
- Getriebe
- 10
- Antriebsrad
- 11
- Getriebesystem
- 12
- Kupplungsaktor
- 13
- Steuergerät
- 14
- Elektromotor
- 15
- Getriebe
- 16
- Geberkolben
- 17
- Geberzylinder
- 18
- Hydraulikflüssigkeit
- 19
- Hydraulikleitung
- 20
- Nehmerseite
- 21
- Nehmerzylinder
- 22
- Drucksensor
- 23
- Wegsensor
- 24
- Ausgleichsbehälter
- 25
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011103750 A1 [0003]
- DE 102015210175 A1 [0004]
