DE102019105604B3 - Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung - Google Patents

Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung, wobei ein erster Elektromotor (18) mit einem Kupplungseingang (21) und einem Verbrennungsmotor (17) verbunden ist und ein zweiter Elektromotor (19) mit einem Kupplungsausgang (22) und einem Fahrzeugabtrieb (23) verbunden ist. Bei einem Verfahren, bei welchem eine aktive Reibwertänderung der Hybridtrennkupplung einfach möglich ist, wird zur Aufrauhung einer Oberfläche der Reibbeläge an der nur einen Kraftfluss vom Verbrennungsmotor (17) an den Fahrzeugabtrieb (23) herstellenden Hybridtrennkupplung (20), die in einem gemeinsamen, mindestens einen weiteren Verbraucher (4, 6) enthaltenden Hydraulikkreislauf über eine Pumpe (2) betätigt wird, eine Schlupfsituation an der Hybridtrennkupplung (20) eingestellt und während dieser Schlupfsituation kontrolliert Energie (E) in die Hybridtrennkupplung (20) eingebracht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung, wobei ein erster Elektromotor mit einem Kupplungseingang und einem Verbrennungsmotor und ein zweiter Elektromotor mit einem Kupplungsausgang und einem Fahrzeugabtrieb verbunden ist, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die DE 10 2012 207 825 A1 offenbart ein Verfahren zur Erwärmung einer Reibbelags einer automatisierten Reibungskupplung mittels Schlupfs.
  • Die DE 102 04 981 A1 offenbart eine Trennkupplung eines Hybridfahrzeugs, welche zwischen zwei Elektromotoren angeordnet ist.
  • Die US 2012 0 210 411 A1 offenbart eine End User Authentifizierung.
  • Die DE 10 2015 208 849 A1 offenbart ein Verfahren zum Schutz einer Kupplung vor Überlastung.
  • Aus der von der Anmelderin hinterlegten, noch unveröffentlichten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2018 128 961.8 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Kupplungskenngröße einer Trennkupplung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges bekannt. Der Antriebsstrang umfasst einen ersten Elektromotor, einen zweiten Elektromotor und einen Verbrennungsmotor, wobei der erste Elektromotor mit einem Kupplungseingang und einem Verbrennungsmotor und der zweite Elektromotor mit einem Kupplungsausgang und einem Fahrzeugabtrieb verbunden ist. Als Kenngröße der Kupplung wird ein Reibwert adaptiert, indem die Kupplung betätigt wird, um einen schlupfenden Zustand einzunehmen und dabei eine vorgegebene Drehzahldifferenz zwischen einer ersten und einer zweiten Drehzahl eingestellt wird, wobei das am Kupplungseingang anliegende Kupplungseingangsmoment ermittelt wird und das Übertragungsdrehmoment abhängig von dem Kupplungseingangsmoment bestimmt wird.
  • Insbesondere bei Systemen, bei welchen in einem gemeinsamen Hydraulikkreislauf eine Parksperre und eine Hybridtrennkupplung betätigt werden, sowie das Pumpen eines Kühlmediums im Getriebe durchgeführt wird, übernimmt eine elektrisch betriebene Reversierpumpe die Aufgabe der Umwälzung eines Hydraulikmediums in dem Hydraulikkreislauf. Dabei wird in eine Drehrichtung der Reversierpumpe das Kühlmedium durch den Kühlkreislauf gepumpt, während in der anderen Drehrichtung der benötigte Druck zur Betätigung von Hybridtrennkupplung bzw. Parksperre zur Verfügung gestellt wird.
  • In einem solchen System ist die Reibleistung an der Hybridtrennkupplung zu gering für die Einstellung eines stabilen Reibwertes an den Reibflächen des Belages der Hybridtrennkupplung. Physikalisch wird durch die geringe Reibleistung der Belag der Hybridtrennkupplung glattgeschliffen, wodurch der Reibwert langsam abnimmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung anzugeben, bei welcher ein stabiler Reibwert an den Reibflächen des Kupplungsbelages eingestellt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die Aufgabe also dadurch gelöst, dass zur Aufrauhung einer Oberfläche der Reibbeläge an der nur einen Kraftfluss vom Verbrennungsmotor an den Fahrzeugabtrieb herstellenden Hybridtrennkupplung, die in einem gemeinsamen, mindestens einen weiteren Verbraucher enthaltenden Hydraulikkreislauf über eine Pumpe betätigt wird, eine Schlupfsituation an der Hybridtrennkupplung eingestellt wird und während dieser Schlupfsituation kontrolliert Energie in die Hybridtrennkupplung eingebracht wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass durch die Aufrauhung der Reibeläge der Reibwert an den Belägen der Hybridtrennkupplung erhöht wird. Somit lässt sich auch an einer solchen Hybridtrennkupplung, welche keine Drehzahlunterschiede ausgleichen muss, sondern nur den Kraftfluss von Verbrennungsmotor an den Abtrieb des Fahrzeuges herstellen muss, eine aktive Reibwertänderung einstellen.
  • Vorteilhafterweise wird die Hybridtrennkupplung vor Einstellung der Schlupfsituation zur Aufrauhung der Oberfläche der Reibbeläge der Hybridtrennkupplung vollständig unterbrechungsfrei geöffnet und anschließend auf eine vorgegebene Momentenkapazität geschlossen, welche unterhalb des maximal möglichen Elektromotorenmomentes liegt. Durch diese Einstellung ist eine Schlupfdrehzahlregelung mithilfe der Elektromotoren zuverlässig möglich. Der erste Elektromotor muss dabei ein Drehmoment oberhalb des Kupplungsmomentes stellen, um diese in Schlupf zu versetzen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Hybridtrennkupplung unterbrechungsfrei in einem Schritt oder kontinuierlich geöffnet. Dies erlaubt eine zuverlässige Unterbrechung des Drehmomentes des Verbrennungsmotors.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Einstellung der Schlupfsituation und der kontrollierte Energieeintrag, wenn ein durch die Hybridtrennkupplung maximal übertragenes Kupplungsmoment unterhalb eines maximalen Drehmomentes des Verbrennungsmotors liegt. Ausgehend davon, dass von der Hybridtrennkupplung das von dem Verbrennungsmotor vorgegebene Drehmoment nicht mehr übertragen wird, ist ein zuverlässiger Rückschluss darauf gegeben, dass der Reibwert der Hybridtrennkupplung zu gering ist. Da die normale Benutzung der Kupplung diese höheren Reibleistungen nicht vorsieht, welche den Belag wieder Aufrauen würden, wird somit künstlich durch eine gezielte Softwarefunktion diese Reibwertänderung hervorgerufen.
  • In einer Ausgestaltung wird zur Prüfung der Unterschreitung des maximalen Drehmomentes des Verbrennungsmotors durch das maximal übertragene Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung eine Differenz der Drehzahlen des ersten und des zweiten Elektromotors überwacht, wobei die Schlupfsituation mit dem kontrollierten Energieeintrag eingestellt wird, wenn die Differenz größer ist als eine sich bei Übertragung des maximalen Kupplungsmomentes der Hybridtrennkupplung ergebende Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung. Dadurch wird zuverlässig erkannt, dass die Hybridtrennkupplung das Drehmoment des Verbrennungsmotors nicht mehr überträgt.
  • Erfindungsgemäß wird eine Schlupfdrehzahlregelung mit dem ersten und dem zweiten Elektromotor aktiviert. Mittels dieser Schlupfdrehzahlregelung wird der Energieeintrag in die Beläge der Hybridtrennkupplung sichergestellt.
  • In einer Ausführungsform gibt der zweite Elektromotor für die Schlupfdrehzahlregelung die Zieldrehzahl für den ersten Elektromotor vor. Somit lässt sich ein solche Schlupfdrehzahl am Kupplungseingang und am Kupplungsausgang einstellen, die einen hohen Energieeintrag ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird die Zieldrehzahl durch den zweiten Elektromotor vorgegeben, indem von der Drehzahl des zweiten Elektromotors ein Offset subtrahiert wird. In dieser Situation führt die Reibleistung an den Belägen der Hybridtrennkupplung dazu, dass diese aufgeraut werden und sich der Reibwert wieder erhöht.
  • In einer Weiterbildung wird die Einstellung der Schlupfsituation an der Hybridtrennkupplung zum kontrollierten Energieeintrag in die Hybridtrennkupplung beendet, wenn ein vorgegebener Energieeintragsschwellwert erreicht ist. Ab diesem Zeitpunkt ist die Hybridtrennkupplung in der Lage, das volle Drehmoment des Verbrennungsmotors zu übertragen.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 eine Prinzipdarstellung einer Hydraulikeinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes zum Zusammenwirken mit der Hydraulikeinrichtung gemäß 1,
    • 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 4 eine Prinzipdarstellung der Änderung der Reibwerteinstellung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Hydraulikeinrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Hydraulikeinrichtung 1 umfasst eine Pumpe 2, die auf einer Seite einer Kühlmittelleitung 3 angebunden ist. Die Kühlmittelleitung 3 verbringt ein Hydraulikmedium 7, beispielsweise Öl, zu einem ersten Verbraucher 4 in Form eines Wärmetauschers. Zu diesem ersten Verbraucher 4 wird das Hydraulikmedium 7 zum Zwecke einer Kühlung oder einer Schmierung verbracht.
  • Auf der anderen Seite ist die Pumpe 2 mit einer Aktuierungsleitung 5 verbunden. Die Aktuierungsleitung 5 ist vorbereitet, um das Hydraulikmedium 7 zu einem zweiten Verbraucher 6 zu verbringen, welcher als Kupplungsnehmerzylinder 21 ausgebildet
  • ist, der in einer Wirkverbindung mit einer Hybridtrennkupplung 20 eines Hybridantriebssystems 16 (2) steht. Grundsätzlich ist in beiden Leitungen, wie der Kühlmittelleitung 3 und der Aktuierungsleitung 5 dasselbe Hydraulikmedium enthalten. An die Aktuierungsleitung 5 ist als weiterer Verbraucher ein Parksperrenbetätiger 8 angeschlossen, der auf eine Parksperre 9 wirkt. Ein Schaltventil 10 ist so in die Kühlmittelleitung 3 und/oder die Aktuierungsleitung 5 eingebunden, dass das Hydraulikmedium 7 gezielt dem Parksperrenbetätiger 8 zuführbar ist.
  • Die Pumpe 2 ist dabei als elektrisch angetriebene Reversierpumpe ausgebildet, die eine erste Förderrichtung ermöglicht, um das Hydraulikmedium 7 bedarfsgerecht der Kühl-/Schmier-Aufgabe zuzuführen, wobei die Pumpe 2 in einer zweiten Förderrichtung das Hydraulikmedium 7 einer oder mehrerer Aktuierungsfunktionen zuführt, welche im vorliegenden Beispiel der Kupplungs- und/oder Parksperrenfunktion entsprechen. Die Pumpe 2 wird von einem Elektromotor 11 angetrieben, der von einer Steuereinheit 12 angesteuert wird. Die Pumpe 2, der Elektromotors 11 und die Steuereinheit 12 bilden dabei einen elektrischen Pumpenaktor. Als Hydraulikmittelquelle 13 wird für alle Verbraucher 4, 6, 8 eine Art Getriebesumpf verwendet. In der Aktuierungsleitung 5 ist ein Drucksensor 14 angeordnet, welcher mit der Steuereinheit 12 der Pumpe und über diese mit einer die gesamte Antriebseinheit steuernden Leistungselektronik verbunden ist.
  • In 2 ist eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebssystems 16 gezeigt, welches einen Verbrennungsmotor 17 und zwei Elektromotoren 18, 19 umfasst. Dabei sind die zwei Elektromotoren 18, 19 über die Hybridtrennkupplung 20 koppelbar. Auf der Eingangsseite der Hybridtrennkupplung 20 ist der Verbrennungsmotor 17 starr mit dem ersten Elektromotor 18 verbunden, welcher als Generator arbeitet und im Bedarfsfall bei der elektrischen Fahrt Energie für den zweiten Elektromotor 19 bereitstellt, welcher ein Fahrzeug mit dem Hybridantriebssystem 16 antreibt. Der zweite Elektromotor 19 ist abtriebsseitig der Hybridtrennkupplung 20 positioniert und mit dem Abtrieb 23 des Hybridfahrzeuges gekoppelt. Eine solche Hybridtrennkupplung 20 kann auf Grund der Pumpenbetätigung zwar schrittweise geschlossen werden, aber nur vollständig in einem Schritt geöffnet werden. Bei dieser Konstellation muss die Hybridtrennkupplung 20 keine Drehzahlunterschiede ausgleichen, da nur ein Kraftfluss vom Verbrennungsmotor 17 auf den Abtrieb 23 hergestellt werden muss. Da die normale Benutzung der Hybridtrennkupplung 20 höhere Reibleistungen nicht vorsieht, welche den Belag wieder aufrauen würden, muss das künstlich durch eine spezielle Softwarefunktion durchgeführt werden.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei zeigt 3a das Kupplungsmoment M über der Zeit t, während in 3b die Differenz Δn zwischen der Drehzahl des zweiten Elektromotors 19 und des Verbrennungsmotors 17/ersten Elektromotors 18 über der Zeit t dargestellt ist. Dabei wird kontinuierlich das maximal übertragbare Kupplungsmoment M der Hybridtrennkupplung 20 überwacht. Sinkt dieses maximal übertragbare Kupplungsmoment M der Hybridtrennkupplung 20 unterhalb des maximalen Drehmomentes des Verbrennungsmotors 17, wird eine Schlupfsituation aktiviert.
  • Vor Einstellung dieser Schlupfsituation wird die Hybridtrennkupplung 20 zum Zeitpunkt t1 unterbrechungsfrei vollständig geöffnet. Zum Zeitpunkt t2 wird die Hybridtrennkupplung 20 auf ein Kupplungsmoment M unterhalb eines maximalen Elektromotormomentes MEmax geschlossen. Durch diese Einstellung der Hybridtrennkupplung 20 wird, wie in 3b gezeigt ist, zum Zeitpunkt t3 eine Schlupfdrehzahl ns zwischen Kupplungseingang 21 und Kupplungsausgang 22, d.h. den Elektromotoren 1 und 2, eingestellt und geregelt. Während dieser Schlupfdrehzahl ns wird eine vorgegebene Menge an Energie in die Reibbeläge der Hybridtrennkupplung 20 eingetragen, wodurch diese aufgeraut werden. Wird ein Energieeintragsschwellwert Es durch den Energieeintrag ESch in die Reibbeläge erreicht, wird die Schlupfdrehzahl ns abgebaut (Zeitpunkt t4). Dies ist in 3b gezeigt, wo die Kurve A die Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 17, während die Kurve B die Drehzahl nE2 des zweiten Elektromotors 19 anzeigt.
  • Wie aus 4 hervorgeht, wo in 4a der Energieeintrag ESch über der Zeit t und in 4b der Reibwert µ der Kupplungsbeläge der Hybridtrennkupplung 20 über der Zeit t dargestellt ist, erhöht sich mit dem Energieeintrag ESch während der Schlupfsituation in der Hybridtrennkupplung 20 auch der Reibwert µ für die Kupplungsbeläge. Das maximale Kupplungsmoment M der Hybridtrennkupplung 20 kann nach der Erhöhung des Reibwertes µ wieder erreicht werden, wenn ein vorgegebener Betrag Es an Energie in die Beläge der Hybridtrennkupplung 20 eingebracht wird. Dadurch kann das maximale Drehmoment des Verbrennungsmotors 17 wieder übertragen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hydraulikeinrichtung
    2
    Pumpe
    3
    Kühlmittelleitung
    4
    Verbraucher
    5
    Aktuierungsleitung
    6
    Verbraucher
    7
    Hydraulikmedium
    8
    Parksperrenbetätiger
    9
    Parksperre
    10
    Schaltventil
    11
    Elektromotor
    12
    Steuereinheit
    13
    Hydraulikmittelquelle
    14
    Drucksensor
    15
    Leistungselektronik
    16
    Hybridantriebssystem
    17
    Verbrennungsmotor
    18
    Elektromotor
    19
    Elektromotor
    20
    Hybridtrennkupplung
    21
    Kupplungseingang
    22
    Kupplungsausgang
    23
    Abtrieb
    M
    Kupplungsmoment
    Mv
    Drehmoment des Verbrennungsmotors
    MEmax
    maximales Drehmoment eines Elektromotors
    Δn
    Drehzahldifferenz
    ns
    Schlupfdrehzahl
    ESch
    Energieeintrag
    Es
    Energieeintragsschwellwert
    µ
    Reibwert
    t
    Zeit

Claims (7)

  1. Verfahren zur aktiven Reibwertänderung einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbauten Hybridtrennkupplung (20), wobei ein erster Elektromotor (18) mit einem Kupplungseingang (21) und einem Verbrennungsmotor (17) und ein zweiter Elektromotor (19) mit einem Kupplungsausgang (22) und einem Fahrzeugabtrieb (23) verbunden ist, wobei zur Aufrauhung einer Oberfläche der Reibbeläge an der nur einen Kraftfluss vom Verbrennungsmotor (17) an den Fahrzeugabtrieb (23) herstellenden Hybridtrennkupplung (20), die in einem gemeinsamen, mindestens einen weiteren Verbraucher (4, 6) enthaltenden Hydraulikkreislauf über eine Pumpe (2) betätigt wird, eine Schlupfsituation an der Hybridtrennkupplung (20) eingestellt wird und während dieser Schlupfsituation kontrolliert Energie (ESch) in die Hybridtrennkupplung (20) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass während dieser Schlupfsituation eine Schlupfdrehzahlregelung mit dem ersten und dem zweiten Elektromotor (18, 19) aktiviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (20) vor Einstellung der Schlupfsituation zur Aufrauhung der Oberfläche der Reibbeläge der Hybridtrennkupplung (20) vollständig unterbrechungsfrei geöffnet und anschließend auf eine vorgegebene Momentenkapazität geschlossen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrennkupplung (20) unterbrechungsfrei in einem Schritt oder kontinuierlich geöffnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Schlupfsituation und der kontrollierte Energieeintrag erfolgt, wenn ein durch die Hybridtrennkupplung (20) maximal übertragenes Kupplungsmoment (M) unterhalb eines maximalen Drehmomentes (Mv) des Verbrennungsmotors (17) liegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schlupfdrehzahlregelung der zweite Elektromotor (19) eine Zieldrehzahl für den ersten Elektromotor (18) vorgibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieldrehzahl durch den zweiten Elektromotor (19) vorgegeben wird, indem von der Drehzahl des zweiten Elektromotors (19) ein Offset subtrahiert wird.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Schlupfsituation an der Hybridtrennkupplung (20) zum kontrollierten Energieeintrag in die Hybridtrennkupplung (20) beendet wird, wenn ein vorgegebener Energieeintragsschwellwert (Es) erreicht ist.
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