DE102017127107A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsmomentes einer Kupplung eines motorgetriebenen Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsmomentes einer Kupplung eines motorgetriebenen Fahrzeuges, bei welchem das Kupplungsmoment (M) während einer Adaption eines Tastpunktes der Kupplung (4) aus einer Kupplungskennlinie ermittelt wird. Bei einem Verfahren, bei welchem immer ein korrektes Kupplungsmoment an eine übergeordnete Fahrstrategie übermittelt wird, wird während einer aktiven Tastpunktadaption ein erstes Kupplungsmoment (M1K) an eine übergeordnete Fahrstrategie (15) des Fahrzeuges ausgegeben, welches aus einer Differenz eines Motormomentes (MM) und einem Motorverlustmoment (MVM) ermittelt wird, wobei bei inaktiver Tastpunktadaption ein zweites Kupplungsmoment (M2K) an die übergeordnete Fahrstrategie (15) des Fahrzeuges ausgegeben wird, welches aus der zuvor adaptierten Kupplungskennlinie ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsmomentes einer Kupplung eines motorgetriebenen Fahrzeuges, bei welchem das Kupplungsmoment während einer Adaption eines Tastpunktes der Kupplung aus einer Kupplungskennlinie ermittelt wird.
  • Zur Ansteuerung von Kupplungen ist die Kenntnis der Kupplungskennlinie und insbesondere des Tastpunktes der Kupplung von entscheidender Bedeutung, um einen hohen Fahrkomfort von Kraftfahrzeugen mit automatisierter Kupplung oder automatisiertem Schaltgetriebe zu erreichen.
  • Aus der DE 196 52 244 A1 ist es bekannt, eine Tastpunktadaption aus einem Moment eines Verbrennungsmotors auszuführen.
  • Aus der DE 10 2008 023 360 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Tastpunktes einer von einem Aktor betätigten Kupplung bekannt, wobei die Kupplung zwischen einer von einem Antriebsmotor antreibbaren Antriebswelle und einer Eingangswelle eines Getriebes angeordnet ist. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • - Allmähliches Schließen der Kupplung bei im Neutralgang befindlichem Getriebe und drehangetriebener Antriebswelle
    • - Erfassen der Drehzahl der Eingangswelle und Bestimmung derjenigen Betätigungsstelle der Kupplung als Tastpunkt, bei der sich die Drehzahl der Eingangswelle in vorbestimmter Weise ändert.
  • Bei einem Kraftfahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang kann der Fahrwiderstand aus zwei unabhängigen Energiequellen, zumindest Kraftstoff eines Verbrennungsmotors und elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektromotors durch Umwandlung in mechanische Energie überwunden werden. Dabei ermöglicht eine Hybridtrennkupplung im geöffneten Zustand ein rein elektrisches Fahren des Fahrzeuges, während im geschlossen Zustand das Drehmomentes des Verbrennungsmotors zum Antriebsrad geführt wird. Zur Ermittlung eines Tastpunktes einer automatisierten Hybridtrennkupplung in einem Hybridantriebsstrang ist es bekannt, bei stillgesetztem Verbrennungsmotor die Hybridtrennkupplung langsam zu schließen und den Einfluss der sich schließenden Hybridtrennkupplung auf den Elektromotor, der mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, auszuwerten.
  • Das Kupplungsbetätigungssystem weist eine Momentenschnittstelle zu einer übergeordneten Fahrstrategie auf, um ein zeitaktuelles Kupplungsmoment zu übertragen. Dabei ist der Tastpunkt ein wesentlicher Parameter, der die Genauigkeit des Kupplungsmomentes bestimmt. Der Tastpunkt wird während einer Fahrt des Fahrzeuges in gewissen zeitlichen Abständen adaptiert. Zum Zeitpunkt der Adaption kann der Tastpunkt aber eventuell ungenau sein, was auf eine hohe Einbringung von Energie in die Hybridtrennkupplung zurückzuführen ist oder durch ein zu langes unbenutztes Stehen der Hybridtrennkupplung hervorgerufen wird. Dadurch kann aus dem eventuell ungenauen Tastpunkt ein ungenaues Kupplungsmoment an die übergeordnete Fahrstrategie übertragen werden, welche die Tastpunktadaption ebenfalls überwacht. Die übergeordnete Fahrstrategie bricht die Tastpunktadaption durch Entzug einer Erlaubnis ab, wenn das übertragene Kupplungsmoment einen vorgegebenen Wert übersteigt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsmomentes einer Kupplung anzugeben, bei welchem immer ein korrektes Kupplungsmoment an die übergeordnete Fahrstrategie ausgegeben wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass während einer aktiven Tastpunktadaption ein erstes Kupplungsmoment an eine übergeordnete Fahrstrategie ausgegeben wird, welches aus einer Differenz eines Motormomentes und einem Motorverlustmoment ermittelt wird, wobei bei inaktiver Tastpunktadaption ein zweites Kupplungsmoment an die übergeordnete Fahrstrategie ausgegeben wird, welches aus der zuvor adaptierten Kupplungskennlinie ermittelt wird. Dies hat den Vorteil, dass das an die übergeordnete Fahrstrategie übergebene zeitaktuelle Kupplungsmoment den von der Fahrstrategie überwachten Schwellwert nicht übersteigt, weshalb die Tastpunktadaption durch die übergeordnete Fahrstrategie nicht abgebrochen werden kann. Ungewollte Fahrsituationen, die aufgrund des von der Fahrstrategie überwachten falschen Kupplungsmomentes hervorgerufen werden, werden somit zuverlässig verhindert, da die Berechnung eines ungenauen Tastpunktes während der Tastpunktadaption verhindert wird, was ein ungenaues Kupplungsmoment nach sich ziehen würde.
  • Vorteilhafterweise wird das Motorverlustmoment aus einem dynamischen Motormoment und/oder einem Reibmoment und/oder einem Schleppmoment gebildet. Dabei wird das Motormoment um die von dem jeweiligen Antriebsmotor hervorgerufenen Verlustmomente reduziert, so dass ein tatsächlich vorhandenes Kupplungsmoment der übergeordneten Fahrstrategie bekanntgemacht werden kann.
  • In einer Ausgestaltung werden als Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Bestimmung des Motormomentes und/oder des Motorverlustmomentes ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor verwendet. Die beschriebene Umschaltung zur Bestimmung des zeitnahen Kupplungsmomentes während bzw. zwischen Tastpunktadaptionen ist somit für alle erdenklichen Antriebsmotoren eines Fahrzeuges einsetzbar.
  • In einer Variante wird das Kupplungsmoment einer Hybridtrennkupplung an die übergeordnete Fahrstrategie ausgegeben, wobei die Hybridtrennkupplung den Verbrennungsmotor und den Elektromotor trennt oder verbindet und zur Bestimmung des Tastpunktes ausgehend von einer Position, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, bewegt. Somit kann bei der Bestimmung eines aktuellen Tastpunktes und der Tastpunktänderungen die Hybridtrennkupplung schon an einen Bereich eines Basistastpunktes herangefahren werden, um dann daraus den aktuellen Tastpunkt abzuleiten.
  • In einer Weiterbildung wird die Tastpunktadaption zur Bestimmung des Kupplungsmomentes mithilfe des Elektromotors durchgeführt, wobei bei aktiver Tastpunktadaption die Differenz aus Motormoment des Elektromotors und Motorverlustmoment des Elektromotors als Kupplungsmoment an die übergeordnete Fahrstrategie ausgegeben wird.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1: eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes,
    • 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 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, das zwischen Elektromotor 3 und Getriebe 9 angeordnet ist. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Der Elektromotor 3 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 11.
  • Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit antreibendem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von einem elektrostatischen Kupplungsaktor 12 betätigt. Um sicherzustellen, dass beim Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 diesem ein ausreichendes Drehmoment bereitgestellt wird, welches sowohl das Kraftfahrzeug über den Antriebsrädern 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, die ein Kupplungsmoment MK über dem Aktorweg abbildet. Eine Stützstelle dieser Kupplungskennlinie ist ein Tastpunkt, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung 4 zu verstehen ist, bei dem die Reibflächen des Ein- und Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt zueinander treten. Der Kupplungsaktor 12 ist mit einem Steuergerät 13 verbunden, welches die Tastpunktadaption steuert und aus der Tastpunktadaption eine adaptierte Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 bestimmt. Aus der adaptierten Kupplungskennlinie wird ein aktuelles Kupplungsmoment M ermittelt, welches über einen Datenbus 14, beispielsweise einen CAN-Bus, an eine übergeordnete Fahrstrategie 15 im Fahrzeug übergeben wird.
  • Zur Ermittlung eines Basistastpunktes wird ein, an die Hybridtrennkupplung 4 angelegtes Kupplungssollmoment zunehmend vergrößert, bis an dem Elektromotor 3 ein, dem Kupplungssollmoment zuordenbares Antriebsmoment erfassbar ist. Es wird also die Hybridtrennkupplung 4 zugefahren, bis die Reibeingangsflächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt stehen und ein minimales Moment auf den Elektromotor 3 übertragen wird, was durch eine entsprechende Reaktion des Elektromotors 3 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine definierte Momentenerhöhung durch den Elektromotor 3 gegeben ist. Bei diesem Vorgang befindet sich der Elektromotor 3 in einem drehzahlgeregelten Betrieb.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verhinderung einer Weiterleitung eines ungenauen Tastpunktes an die übergeordnete Fahrstrategie 15 ist in 2 dargestellt. Dabei wird die Tastpunktadaption in vorgegebenen zeitlichen Abschnitten durchgeführt. Im Block 100 wird geprüft, ob die Tastpunktadaption aktiv ist. Ist sie aktiv, dann wird ein erstes Kupplungsmoment M1K an die übergeordnete Fahrstrategie 15 ausgegeben. Das erste Kupplungsmoment M1K bestimmt sich aus der Differenz des Motormomentes MM des Elektromotors 3 abzüglich des Motorverlustmomentes MVM des Elektromotors 3. Das Motorverlustmoment MVM wird dabei insbesondere aus dem Reibmoment und einem Schleppmoments des Elektromotors 3 gebildet (Block 110).
  • Wird im Block 100 festgestellt, dass die Tastpunktadaption inaktiv ist, wird zum Block 120 übergegangen, bei welcher ein zweites Kupplungsmoment M2K an die übergeordnete Fahrstrategie 15 ausgegeben wird, welches dem aus der zuvor adaptierten Kupplungskennlinie ermittelten Kupplungsmoment entspricht. Dieses Verfahren wird zyklisch ausgeführt, so dass zu jedem Zeitpunkt ein korrektes Kupplungsmoment M von dem Datenbus 14 an die übergeordnete Fahrstrategie übertragen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Elektromotor
    4
    Hybridtrennkupplung
    5
    Kurbelwelle
    6
    Rotor
    7
    Stator
    8
    Abtriebswelle
    9
    Getriebe
    10
    Antriebsräder
    11
    Getriebesystem
    12
    Kupplungsaktor
    13
    Steuergerät
    14
    CAN-Bus
    15
    übergeordnete Fahrstrategie
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19652244 A1 [0003]
    • DE 102008023360 A1 [0004]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Kupplungsmomentes einer Kupplung eines motorgetriebenen Fahrzeuges, bei welchem das Kupplungsmoment (M) während einer Adaption eines Tastpunktes der Kupplung (4) aus einer Kupplungskennlinie ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer aktiven Tastpunktadaption ein erstes Kupplungsmoment (M1K) an eine übergeordnete Fahrstrategie (15) des Fahrzeuges ausgegeben wird, welches aus einer Differenz eines Motormomentes (MM) und einem Motorverlustmoment (MVM) ermittelt wird, wobei bei inaktiver Tastpunktadaption ein zweites Kupplungsmoment (M2K) an die übergeordnete Fahrstrategie (15) des Fahrzeuges ausgegeben wird, welches aus der zuvor adaptierten Kupplungskennlinie ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorverlustmoment (MVM) aus einem dynamischen Motormoment und/oder einem Reibmoment und/oder einem Schleppmoment gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Bestimmung des Motormomentes (MM) und/oder des Motorverlustmomentes (MVM) ein Verbrennungsmotor (2) und/oder ein Elektromotor (3) verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (M) einer Hybridtrennkupplung (4) an die übergeordnete Fahrstrategie (15) ausgegeben wird, wobei die Hybridtrennkupplung (4) den Verbrennungsmotor (2) und den Elektromotor (3) trennt oder verbindet und zur Bestimmung des Tastpunktes, ausgehend von einer Position, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, bewegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastpunktadaption zur Bestimmung des Kupplungsmomentes (M2K) mithilfe des Elektromotors (3) durchgeführt wird, wobei bei aktiver Tastpunktadaption die Differenz aus Motormoment (MM) des Elektromotors (3) und Motorverlustmoment (MVM) des Elektromotors (3) als Kupplungsmoment (M1K) an die übergeordnete Fahrstrategie (15) ausgegeben wird.
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