DE102018131281A1 - Verfahren zum Schutz einer Hybridtrennkupplung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer Hybridtrennkupplung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges, bei welchem ein Verbrennungsmotor (2), ein verbrennungsmotorseitig angeordneter erster Elektromotor (4) und ein abtriebsseitig angeordneter zweiter Elektromotor (6) über die Hybridtrennkupplung (5) mit einem Abtrieb (7) des Hybridantriebsstranges (1) verbunden oder von diesem getrennt werden, indem ein durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den ersten Elektromotor (4) und/oder den zweiten Elektromotor (6) ausgegebenes Drehmoment an Antriebsräder (7) des Hybridantriebsstranges (1) weitergeleitet werden. Bei einem Verfahren wird bei Auftreten einer ungewollten Schlupfdrehzahl (Δn) an der Hybridtrennkupplung (5) der erste Elektromotor (4) mit einem Drehmoment beaufschlagt, um die ungewollte Schlupfdrehzahl (Δn) zu kompensieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer Hybridtrennkupplung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges, bei welchem ein Verbrennungsmotor, ein verbrennungsmotorseitig angeordneter erster Elektromotor und ein abtriebsseitig angeordneter zweiter Elektromotor ein Moment über eine Hybridtrennkupplung an einen Abtrieb des Hybridantriebsstranges ausgeben, indem ein durch den Verbrennungsmotor und/oder den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor ausgegebenes Moment an Antriebsräder des Hybridantriebes weitergeleitet werden.
  • Aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2018 126 881.5 ist ein Hybridmodul in einem Antriebsstrang bekannt, welches einen Verbrennungsmotor und zwei Elektromotoren aufweist, wobei ein erster Elektromotor starr mit dem Verbrennungsmotor und ein zweiter Elektromotor mit dem Abtrieb des Fahrzeuges verbunden ist, wobei zwischen erstem und zweiten Elektromotor eine Hybridtrennkupplung angeordnet ist.
  • Aus der DE 10 2005 029 566 A1 ist ein Verfahren zum Schutz einer automatisiert betätigten Kupplung eines Fahrzeuges gegen Überlastung bekannt, bei welchem die Fahrsituation des Fahrzeuges festgestellt wird und die in die Kupplung eingetragene Energie kontinuierlich ermittelt wird. In Abhängigkeit von der festgestellten Fahrsituation und der eingetragenen Energie wird durch gezielten Eingriff in das Fahrzeugmanagement der Überlastzustand verringert oder ganz vermieden.
  • Die DE 10 2009 014 467 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung, bei welchem bei zu geringer Übertragungskapazität der Reibungskupplung das Motormoment des Verbrennungsmotors verringert wird. Dabei wird beim Überschreiten eines vorgegebenen Einrückweges und Überschreiten eines Schlupfes der Reibungskupplung das Motormoment in Abhängigkeit vom Schlupf vermindert. Diese Verringerung des Motormomentes des Verbrennungsmotors hat den Nachteil, dass die Zündung des Verbrennungsmotors unterbrochen wird, was zum Ausstoß von unverbranntem Benzin führt, was zu einer Umweltverschmutzung und erhöhten Brandgefahr führen kann. Außerdem ist es unangenehm für den Fahrer trotz Fahrerwunschmoment keine bzw. nur eine negative Beschleunigung des Fahrzeuges zu erfahren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schutz einer Hybridtrennkupplung eines Hybridantriebsstranges einzugeben, bei welchem bei Ermittlung einer ungewollten erhöhten Schlupfdrehzahl ein mechanischer Bauteilschutz der Hybridtrennkupplung erhöht und der Umweltschutz verbessert wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei Auftreten einer ungewollten Schlupfdrehzahl an der Hybridtrennkupplung der erste Elektromotor mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, um die ungewollte Schlupfdrehzahl zu kompensieren. Die Kompensierung der ungewollten Schlupfdrehzahl ermöglicht somit einen normalen weiteren Betrieb des Hybridantriebsstranges, wobei nicht nur der Umweltschutz verbessert wird, sondern auch gleichzeitig der mechanische Bauteilschutz der Kupplung verbessert wird, indem thermische Belastung der Reibbeläge der Hybridtrennkupplung reduziert werden. Dabei bleibt der Fahrkomfort unbeeinflusst.
  • Vorteilhafterweise wird für den ersten Elektromotor eine Drehzahlregelung zur Einstellung einer vorgegebenen Zieldrehzahl aktiviert. Damit wird der erste Elektromotor mit einer Drehzahl angesteuert, die im Betrag der Drehzahldifferenz der Hybridtrennkupplung an der Kupplungseingangsseite bzw. Kupplungsausgangsseite entspricht. Dadurch kann zuverlässig eine Kompensation der Schlupfdrehzahl erfolgen.
  • In einer Ausgestaltung entspricht die vorgegebene Zieldrehzahl einer Istdrehzahl des zweiten Elektromotors. Da dieser zweite Elektromotor sich im Betrieb befindet, wird durch diese Angleichung der Drehzahl des ersten Elektromotors zu beiden Seiten der Hybridkupplung die gleiche Drehzahl eingestellt, wodurch der Schlupf einfach überwunden werden kann.
  • In einer Variante dient der erste Elektromotor als Generator zur Bereitstellung von Energie für den zweiten Elektromotor. Dadurch wird die Effizienz des zweiten Elektromotors während einer elektrischen Fahrt erhöht, indem bei niedrigen Geschwindigkeiten ein innerstädtisches Fahren emissionsfrei durchgeführt werden kann.
  • In einer Ausführungsform wird ein fehlendes Drehmoment des Verbrennungsmotors durch den zweiten Elektromotor bereitgestellt. Dadurch kann auf eine Verstellung eines Zündwinkels der Verbrennungsmotorsteuerung verzichtet werden. Dadurch wird verhindert, dass unverbrannter Kraftstoff in die Umwelt geleitet wird, was wiederum einen Beitrag zum Umweltschutz darstellt. Außerdem wird sichergestellt, dass immer zu beiden Seiten der Hybridtrennkupplung eine gleiche Drehzahl vorliegt, so dass das maximale Kupplungsmoment durch die Hybridtrennkupplung übertragen werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird eine aktuelle Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung überwacht und bei Überschreitung einer vorgegebenen Schlupfdrehzahlschwelle durch die aktuelle Schlupfdrehzahl auf das Auftreten der ungewollten Schlupfdrehzahl erkannt. Dadurch wird das vorgeschlagene Verfahren zeitnah ausgelöst, um den ungewollten Schlupfzustand, welcher zur Schädigung der Hybridtrennkupplung führen kann, frühzeitig zu unterbinden.
  • In einer Ausführungsform ist die vorgegebene Schlupfdrehzahlschwelle kleiner/gleich einem Betrag von 10 Umdrehungen pro Minute. Damit können bereits bei sehr kleinen Schlupfdrehzahlen, welche beispielsweise durch mechanische oder elektrische Fehler auftreten können, Maßnahmen zum vollständigen Schließen der Hybridtrennkupplung während des Betriebes des Hybridantriebsstranges eingeleitet werden.
  • In einer Variante wird vor der Kompensation der ungewollten Schlupfdrehzahl die Hybridtrennkupplung in Schließrichtung bewegt, wobei die Kompensation der Schlupfdrehzahl ausgelöst wird, wenn die Hybridtrennkupplung nicht zu schließen ist. Mit dem Schließen der Hybridtrennkupplung soll der unvorhergesehene Schlupf zeitnah überwunden werden.
  • Alternativ wird vor der Kompensation der ungewollten Schlupfdrehzahl die Hybridtrennkupplung in Öffnungsrichtung bewegt, wobei die Kompensation der Schlupfdrehzahl ausgelöst wird, wenn die Hybridtrennkupplung nicht zu öffnen ist. Ein Öffnen der Hybridtrennkupplung verhindert zwar ein Betreiben des Hybridantriebes mit dem Verbrennungsmotor, stellt aber sicher, dass eine mechanische Beschädigung der Hybridtrennkupplung unterbunden wird.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung näher dargestellten Figuren erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebstranges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebsstranges 1 gezeigt, mittels welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Dieser Hybridantriebsstranges 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2, welcher über seine Kurbelwelle 3 drehfest mit einem ersten Elektromotor 4 gekoppelt ist. Der erste Elektromotor 4 ist dabei mit einer Kupplungseingangsseite einer Hybridtrennkupplung 5 verbunden. Eine Kupplungsausgangsseite der Hybridtrennkupplung 5 ist mit einem zweiten Elektromotor 6 gekoppelt, welcher mit einem als Antrieb dienenden Fahrzeugrad 7 verbunden ist.
  • In 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welches in einer Software eines nicht weiter dargestellten Kupplungssteuergerätes des Hybridantriebsstranges 1 abgelegt ist. Dieses Verfahren umfasst eine Kupplungsschutzstrategie. Dabei wird in einem Block 100 das Verfahren initialisiert. Im Block 110 wird geprüft, ob eine Schlupfdrehzahl ΔnS , welche in dem Kupplungssteuergerät aus einer Differenz der beiden an der Eingangs- und Ausgangsseite der Hybridtrennkupplung 5 auftretenden Drehzahlen nE , nA berechnet, größer ist als ein vorgegebener Schlupfschwellwert SS . Ist dies der Fall, so wird auf eine ungewollte Schlupfdrehzahl ΔnS geschlossen, da das von der Hybridtrennkupplung 5 übertragene Moment geringer ist als ein gewünschtes Solldrehmoment der Hybridtrennkupplung 5.
  • Anschließend wird zum Block 120 übergegangen, wo versucht wird, die Hybridtrennkupplung 5 zu schließen. Ist dies möglich, wird wieder zum Block 110 zurückgekehrt und der weitere Zustand der Hybridtrennkupplung 5 hinsichtlich eines ungewollten Schlupfs überwacht. Wird im Block 120 festgestellt, dass sich die Hybridtrennkupplung 5 nicht schließen lässt, wird im Block 130 versucht, die Kupplung zu öffnen. Beim Öffnen der Hybridtrennkupplung 5 soll die Reibleistung und damit die Kupplungstemperatur gesenkt werden. Ist dies erfolgreich, wird wiederum zum Block 110 zurückgekehrt.
  • Besteht keine Möglichkeit, die Hybridtrennkupplung 5 zu öffnen, wird im Block 140 eine Drehzahlregelung für den ersten Elektromotor 4 aktiviert. Die Drehzahlregelung arbeitet dabei so, dass als Zieldrehzahl nz für den ersten Elektromotor 4 die Istdrehzahl nIst des zweiten Elektromotors 6 vorgegeben wird. Der erste Elektromotor 4 nimmt das nicht übertragbare Drehmoment der Hybridtrennkupplung 5 als Bremsmoment auf. Dadurch wird die Schlupfdrehzahl ΔnS vollständig abgebaut. Auf diese Weise wird eine Beschleunigung des Hybridantriebsstranges 1 unterbunden. Der Fahrkomfort wird nicht durch ungewollte Beschleunigungen beeinträchtigt. Anschließend wird im Block 150 das fehlende Drehmoment des Verbrennungsmotors 2, welches die Hybridtrennkupplung 5 nicht mehr übertragen kann, durch ein Zusatz-Drehmoment des zweiten Elektromotors 6 ausgeglichen. Die Energie dafür stellt der erste Elektromotor 4 zur Verfügung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridantriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Kurbelwelle
    4
    Erster Elektromotor
    5
    Hybridtrennkupplung
    6
    Zweiter Elektromotor
    7
    Fahrzeugrad
    ΔnS
    Schlupfdrehzahlschwelle
    nE
    Eingangsdrehzahl
    nA
    Ausgangsdrehzahl
    SS
    Schlupfdrehzahlschwellwert
    nZ
    Zieldrehzahl des ersten Elektromotors
    nIst
    Istdrehzahl des zweiten Elektromotors
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018126881 [0002]
    • DE 102005029566 A1 [0003]
    • DE 102009014467 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Schutz einer Hybridtrennkupplung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges, bei welchem ein Verbrennungsmotor (2), ein verbrennungsmotorseitig angeordneter erster Elektromotor (4) und ein abtriebsseitig angeordneter zweiter Elektromotor (6) über die Hybridtrennkupplung (5) mit einem Abtrieb (7) des Hybridantriebsstranges (1) verbunden oder von diesem getrennt werden, indem ein durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den ersten Elektromotor (4) und/oder den zweiten Elektromotor (6) ausgegebenes Drehmoment an Antriebsräder (7) des Hybridantriebsstranges (1) weitergeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten einer ungewollten Schlupfdrehzahl (ΔnS) an der Hybridtrennkupplung (5) der erste Elektromotor (4) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, um die ungewollte Schlupfdrehzahl (ΔnS) zu kompensieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Elektromotor (4) eine Drehzahlregelung zur Einstellung einer vorgegebenen Zieldrehzahl (nz) aktiviert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zieldrehzahl (nZ) einer Istdrehzahl (nIst) des zweiten Elektromotors (6) entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (4) als Generator zur Bereitstellung von Energie für den zweiten Elektromotor (6) verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein fehlendes Drehmoment des Verbrennungsmotors (2) durch den zweiten Elektromotor (6) bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Schlupfdrehzahl (ΔnS) der Hybridtrennkupplung (5) überwacht wird und bei Überschreitung einer vorgegebenen Schlupfdrehzahlschwelle (SS) durch die aktuelle Schlupfdrehzahl (ΔnS) auf das Auftreten der ungewollten Schlupfdrehzahl (ΔnS) erkannt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Schlupfdrehzahlschwelle (SS) kleiner /gleich einem Betrag von zehn Umdrehungen pro Minute ist.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kompensation der ungewollten Schlupfdrehzahl (ΔnS) die Hybridtrennkupplung (5) in Schließrichtung bewegt wird, wobei die Kompensation der Schlupfdrehzahl (ΔnS) ausgelöst wird, wenn die Hybridtrennkupplung (5) nicht zu schließen ist.
  9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kompensation der ungewollten Schlupfdrehzahl (ΔnS) die Hybridtrennkupplung (5) in Öffnungsrichtung bewegt wird, wobei die Kompensation der Schlupfdrehzahl (ΔnS) ausgelöst wird, wenn die Hybridtrennkupplung (5) nicht zu öffnen ist.
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