WO2015192847A2 - Verfahren zur ermittlung einer tastpunktänderung einer hybridtrennkupplung eines hybridfahrzeuges - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for determining a touch point change of a hybrid disconnect clutch of a hybrid vehicle, which is actuated by a hydrostatic clutch actuator and the hybrid disconnect clutch disconnects or connects an internal combustion engine and an electric traction drive, the hybrid disconnect clutch for determining a sensing point, starting from a position of the hybrid disconnect clutch, which assumes this in an unactuated state, is moved and is determined at startup and / or during operation of the hybrid vehicle, a base test point of the hybrid disconnect clutch.
  • the driving resistance of two independent energy sources at least fuel of an internal combustion engine and electrical energy from a traction battery of an electric motor can be overcome by conversion into mechanical energy.
  • DE 10 2008 030 473 A1 discloses a method for determining the contact point of an automated clutch in a hybrid drive train.
  • Electric traction drive is arranged, is determined with the internal combustion engine by the clutch is slowly closed and the influence of the closing clutch is evaluated on an electric machine of the electric traction drive, which rotates at a predetermined speed.
  • the hybrid disconnect clutch allows in the open state a purely electric driving of the vehicle, while in the closed state, the torque of the internal combustion engine is guided to the drive wheel.
  • Another task of the hybrid disconnect clutch is the start of the engine. For this purpose, by deliberately increasing the torque of the electric motor and closing the hybrid separating clutch, energy is transmitted to the stationary internal combustion engine, thus accelerating it. With regard to ride comfort, the torque transmitted by the hybrid disconnect clutch must be known exactly in order to avoid unwanted vehicle accelerations, since the Torque of the electric motor is also transmitted to the drive wheels at the same time.
  • the torque transmitted by the hybrid disconnect clutch is directly dependent on the position of a hybrid disconnect clutch actuated hydrostatic clutch actuator.
  • a clutch characteristic (clutch torque depending on the actuator position) must be referenced to the Aktorweg.
  • the contact point represents a reference point of the clutch characteristic curve. The contact point must be determined once for operation and during operation to the changed clutch behavior, which is not constant due to various influencing factors such as wear, adjustment of the clutch and temperature as well as aging processes , be adjusted. It is known to determine the touch point during the commissioning of the motor vehicle by a diagnostic service and to adapt it during operation of the motor vehicle.
  • Hydrostatic coupling systems are designed with a clutch actuator, which have a pressure sensor.
  • the clutch actuator is a so-called hydrostatic clutch actuator HCA (Hydrostatic Clutch Actuator).
  • HCA Hydrostatic Clutch Actuator
  • Such a hydrostatic clutch actuator is to be understood below to mean an actuator with a hydrostatic transmission path, for example a pressure line with hydraulic fluid. The pressure in the pressure line is detected by means of the pressure sensor.
  • the clutch is opened or closed, during which a pressure profile is detected by means of the pressure sensor and a position of the clutch during closing and opening.
  • parameters such as the touch point for the clutch are adapted from the pressure curve and the adapted parameters are used in the subsequent operation of the clutch.
  • a piston in the master cylinder of the clutch actuator is adjusted by an electric motor, the hydraulic fluid in the system being pressed against a further piston in a slave cylinder.
  • the piston of the slave cylinder acts on the lever spring tips, which then lift the clutch plate from the clutch disc upon actuation and thus interrupts the transmission from the moment via the clutch. Inoperative, the preloaded lever spring closes the clutch.
  • the invention has for its object to provide a method for determining a Tast Vietnamese insky operation of the hybrid disconnect clutch a hybrid vehicle, which includes a lever spring and in which also between two sniffing operations of the hybrid disconnect clutch a Tast Vietnamese inung can be determined.
  • the object is achieved in that the Tast Vietnamese shorting operations of the hydrostatic clutch actuator is determined from a pressure signal of a pressure sensor and the base test point is adapted based on this Tast Vietnamese shorting.
  • a measurement of the pressure signals in a clear range of a pressure characteristic is performed via a path of the hydrostatic clutch actuator, from which the Tast Vietnamese capableung is determined. Due to the selection of the monotone range of the pressure curve, the Tast Vietnamese selectedung can be readily determined, because due to this monotonous relationship between pressure and way of the hydrostatic actuator reliably a position of the hybrid disconnect clutch can be determined, which corresponds to the Tast Vietnamese selectedung.
  • the unique range of the pressure characteristic is parameterized by means of an equation.
  • This equation approximates the pressure curve in the selected monotone range. From the change of the pressure characteristic, a current touch point based on the base touch point can be adjusted after the snooping operation to ensure the torque accuracy of the electric traction drive even between two snooping operations.
  • the equation is designed as a straight line equation, wherein an intersection of the equation with the path axis yields the touch point change to the base test point. By determining the intersection, the position which corresponds to the current touch point is determined directly.
  • the initial parameters of the linear equation are stored from one snooping process to the next.
  • the initial parameters of the straight-line equation do not have to be redetermined on every measurement, which shortens the time for determining the current touch-point.
  • the parameters of the straight-line equation are learned by means of a continuous adjustment from the initial parameters of the straight-line equation using a control-technical observer.
  • the current adjustment of the initial parameters makes it easy to carry out the current parameters of the straight line equation during a touch point change detection between two sniffing operations.
  • a first touch point change is determined immediately after the snooping process, which by adding to the base test point a current
  • Tast Vietnamese results which is determined without further snooping at least one more Tast Vietnamese capableung by the difference of the path of the hydrostatic actuator is determined to the immediately preceding Tast Vietnamese selectedung, which is added to the previous current Tast Vietnamese.
  • the current touch point can always be determined from the touch point changes and the base touch point.
  • the unique pressure range of the pressure characteristic is traversed in a period in which a volume expansion of a hydraulic fluid is prevented.
  • the measurement of the pressure signal is started after exceeding a strictlymindestschwellwert.es. This minimum pressure threshold ensures that the pressure curve is actually in its monotonous range during the pressure measurement.
  • the base test point with the internal combustion engine stopped by the slow actuation of the hybrid disconnect clutch, starting from the position of the clutch, which assumes this in an unactuated state, observing a moment of operating in speed-controlled operation
  • FIG. 1 A schematic diagram of a hybrid drive
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a drive train of a hybrid vehicle is shown.
  • This drive train 1 comprises an internal combustion engine 2 and an electric motor 3. Between the internal combustion engine 2 and the electric motor 3, a hybrid separating clutch 4 is arranged directly behind the internal combustion engine 2. Internal combustion engine 2 and hybrid disconnect clutch 4 are connected to each other via a crankshaft 5.
  • the electric motor 3 has a rotatable rotor 6 and a fixed stator 7.
  • the output shaft 8 of the hybrid disconnect clutch 4 is connected to a transmission 9, which contains a coupling element (not further illustrated), for example a second clutch or a torque converter, which is arranged between the electric motor 3 and the transmission 9.
  • the transmission 9 transmits the torque generated by the internal combustion engine 2 and / or the electric motor 3 to the drive wheels 10 of the hybrid vehicle.
  • the electric motor 3 and the transmission 9 thereby form a transmission system 1 1, which is controlled by a hydrostatic actuator 12.
  • the hybrid disconnect clutch 4 disposed between the engine 2 and the motor 3 is closed to start the engine 2 during travel of the hybrid vehicle with the torque generated by the motor 3, or to drive the engine 2 and the motor 3 during a boost operation.
  • the hybrid separation clutch 4 is actuated by the electrostatic clutch actuator.
  • a support point of this clutch characteristic curve is the touch point, by which the position of the hybrid disconnect clutch is to be understood, in which the friction surfaces of the input or output part of the hybrid disconnect clutch 4 come into frictional contact with one another.
  • This touch point is of particular importance for the control of the hybrid disconnect clutch and is thus determined during the initial startup of the hybrid vehicle and adapted during the driving operation of the hybrid vehicle.
  • the determination of a base test point occurs when the internal combustion engine 2 is shut down. It is further assumed that the hybrid disconnect clutch 4 is a normally closed clutch with a lever spring. In order to determine the base test point, a clutch desired torque applied to the hybrid disconnect clutch 4 is progressively increased until an engine torque, which can be assigned to the desired clutch torque, can be detected at the electric motor 3.
  • the hybrid disconnect clutch 4 is closed until the friction engagement surfaces of input and output part of the hybrid disconnect clutch 4 are in frictional contact and a minimum torque is transmitted to the electric motor 4, which is detected by a corresponding reaction of the electric motor 3.
  • This corresponding reaction consists in that a defined torque increase is given by the electric motor 3.
  • the prerequisite is that the hybrid disconnect clutch is in an open state and is then fed slowly under observation of the torque of the electric motor 3, wherein the electric motor 3 is in a speed-controlled operation.
  • a clutch actuation system 13 with a hydrostatic actuator 12 is shown in FIG.
  • This clutch actuation system 13 comprises on the encoder side 14 a control unit 15 which controls the hydrostatic actuator 12.
  • a piston 16 in the master cylinder 17 is displaced to the right along the actuator path and displaces a hydraulic fluid 18 in the master cylinder 17, whereby a pressure p is built up in the master cylinder 17, which via the hydraulic fluid 18 via a hydraulic line 19 is transmitted to a slave cylinder 20.
  • the hydraulic line 19 is adapted with respect to its length and shape of the installation space situation of the hybrid vehicle.
  • the pressure p of the hydraulic fluid 18 causes a path change which is transmitted to the hybrid disconnect clutch 4 to actuate it.
  • the pressure p in the master cylinder 17 is detected by means of a pressure sensor 21 while that of the hydrostatic actuator 12 traveled distance along the Aktorweges with a displacement sensor 22 is determined.
  • the master cylinder 17 has a sniffer bore 23, via which the master cylinder 17 is connected to a reservoir 24 for the hydraulic fluid 18. The sniffer bore 23 is thereby run over by the piston 16 during actuation of the hydrostatic actuator 12, so that the connection between the reservoir 24 and the master cylinder 17 is interrupted.
  • the sniffer bore 23 is released and it can be a volume balance of the hydraulic fluid 18 between the hydraulic transmission path and the reservoir 24, which is referred to as sniffing process.
  • a temperature change takes place in the hydraulic transmission path, which likewise has an effect on the hybrid separation clutch 4 to be actuated by the hydrostatic actuator 12.
  • the base test point must also be adjusted between two sniffing operations. This happens in which a touch point change is determined, which is added to the base key point, resulting in a current touch point results.
  • a pressure characteristic is recorded, which indicates the pressure p over the path s of the hydrostatic actuator 12, as shown in Fig. 3. If the upper branch of the hysteresis curve of the pressure characteristic is considered, which is traversed from left to right when opening the unactuated closed hybrid disconnect coupling 4, it can be seen that the pressure p rises almost linearly in the range above 3 bar and ⁇ 10 bar. Thereafter, a maximum pressure is reached, which flattened again significantly. With increasing wear of the hydrostatic actuator 12, the decrease of the pressure after the maximum becomes ever smaller.
  • the change in touch point between two sniffing operations is now to be determined. Immediately after the snooping process, the current scanning point is identical to the base scanning point.
  • the upper branch of the pressure curve is traversed from left to right.
  • a measuring operation is started by the pressure sensor 21 when the pressure characteristic is at a positive pressure gradient between 3 bar and 10 bar. From these measured pressure data, a linear equation is parameterized, which approximates the pressure curve in the selected range.
  • the pressure range described passes through in a short time is to prevent a volume expansion of the hydraulic fluid 18 during the measurement time.
  • the evaluation is started when the pressure enters the monotone area of the pressure characteristic.
  • the restriction to the beginning of the pressure measurement to a minimum pressure of 3 bar can alternatively be replaced by the fact that the area for recognizing the straight-line equation is limited so that the pressure in the open branch is clear.
  • the pressure characteristic can be modulated and thus a shift on both sides of the maximum pressure can be determined. For this purpose, a position posjnax of the maximum pressure must be determined reliably.
  • the characteristic in the range ⁇ pos _ max - s and in the range> pos_ max + s can be adapted. This has the advantage that a reliable determination of the touch point change is possible in a period where there has been no snooping and where the safety distance s has to be chosen correspondingly greater because one does not know where the pressure characteristic lies directly.
  • the proposed solution allows the determination of a touch point with the help of a pressure sensor between two sniffing operations.
  • the pressure characteristic is evaluated in a linear region and from the, caused by the volume expansion of the hydraulic fluid 18 displacement of the pressure curve, a Tast Vietnamese selectedung is derived.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, welche von einem hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird und die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektrotraktionsantrieb trennt oder verbindet, wobei die Hybridtrennkupplung zur Bestimmung eines Tastpunktes ausgehend von einer Position der Hybridtrennkupplung, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, bewegt wird, und bei Inbetriebnahme und/oder während eines Betriebes des Hybridfahrzeuges ein Basistastpunkt der Hybridtrennkupplung bestimmt wird. Bei einem Verfahren wird die Tastpunktänderung zwischenzwei Schnüffelvorgängen des hydrostatischen Kupplungsaktors aus einem Drucksignal eines Drucksensors bestimmt und der Basistastpunkt anhand dieser Tastpunktänderung adaptiert wird.

Description

Verfahren zur Ermittlung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, welche von einem hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt wird und die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektrotraktionsantrieb trennt oder verbindet, wobei die Hybridtrennkupplung zur Bestimmung eines Tastpunktes, ausgehend von einer Position der Hybrid- trennkupplung, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, bewegt wird und bei Inbetriebnahme und/oder während eines Betriebes des Hybridfahrzeuges ein Basistastpunkt der Hybridtrennkupplung bestimmt wird.
Bei einem Kraftfahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang kann der Fahrwiderstand aus zwei unabhängigen Energiequellen, zumindest Kraftstoff eines Verbrennungsmo- tors und elektrischer Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektromotors durch Umwandlung in mechanische Energie überwunden werden. Gemäß der
DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Hybridantriebsstrang bekannt. Der Tastpunkt der Hybridtrennkupplung, welche zwischen dem Verbrennungsmotor und einem
Elektrotraktionsantrieb angeordnet ist, wird bei stillgesetztem Verbrennungsmotor bestimmt, indem die Kupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Kupplung auf eine Elektromaschine des Elektrotraktionsantriebes, die mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird. Die Hybridtrennkupplung ermöglicht im geöffneten Zustand ein rein elektrisches Fahren des Fahrzeuges, wäh- rend im geschlossenen Zustand das Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Antriebsrad geführt wird.
Eine weitere Aufgabe der Hybridtrennkupplung besteht in dem Start des Verbrennungsmotors. Hierzu wird durch gezielte Erhöhung des Drehmomentes des Elektromotors und durch Schließen der Hybridtrennkupplung Energie zum stehenden Ver- brennungsmotor übertragen und dieser somit beschleunigt. Hinsichtlich des Fahrkomforts muss dabei das von der Hybridtrennkupplung übertragene Drehmoment exakt bekannt sein, um ungewollte Fahrzeugbeschleunigungen zu vermeiden, da das Drehmonnent des Elektromotors gleichzeitig auch auf die Antriebsräder übertragen wird.
Das von der Hybridtrennkupplung übertragene Drehmoment ist direkt von der Position eines die Hybridtrennkupplung betätigenden hydrostatischen Kupplungsaktors abhän- gig. Zur Abschätzung des übertragenen Kupplungsmomentes muss einerseits die Lage des hydrostatischen Kupplungsaktors relativ zum möglichen Verfahrweg bekannt sein, andererseits muss eine Kupplungskennlinie (Kupplungsmoment in Abhängigkeit der Aktorposition) auf den Aktorweg referenziert werden. Der Tastpunkt stellt dabei eine Stützstelle der Kupplungskennlinie dar. Der Tastpunkt muss für den Betrieb ein- mal ig ermittelt werden und während des Betriebes an das veränderte Kupplungsverhalten, welches aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren, wie Verschleiß, Nachstellung der Kupplung und Temperatur sowie Alterungsprozesse nicht konstant ist, angepasst werden. Es ist bekannt, den Tastpunkt bei der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges durch einen Diagnoseservice zu ermitteln und ihn während des Betriebes des Kraftfahrzeuges zu adaptieren.
Aus der DE 10 2012 204 940 A1 ist ein Verfahren zur Adaption von Parametern einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes in einem hydrostatischen Kupplungssystem bekannt. Hydrostatische Kupplungssysteme sind mit einer Kupplungsaktorik ausgeführt, die einen Drucksensor aufweisen. Bei der Kupplungsaktorik handelt es sich um einen sogenannten hydrostatischen Kupplungsaktor HCA (Hydrostatic Clutch Actuator). Unter einem derartigen hydrostatischen Kupplungsaktor soll im Weiteren ein Aktor mit einer hydrostatischen Übertragungsstrecke, beispielsweise einer Druckleitung mit Hydraulikflüssigkeit, verstanden werden. Der Druck in der Druckleitung wird mittels des Drucksensors erfasst. Zur Ermittlung des Tastpunktes einer solchen Kupp- lung wird die Kupplung geöffnet oder geschlossen und währenddessen ein Druckverlauf mittels des Drucksensors sowie eine Position der Kupplung während des Schließens und des Öffnens erfasst. Anschließend werden Parameter wie der Tastpunkt für die Kupplung aus dem Druckverlauf adaptiert und die adaptierten Parameter im anschließenden Betrieb der Kupplung verwendet. Eine solche Ermittlung des Tastpunk- tes ist möglich, da in den Doppelkupplungsgetrieben der Druck zusammen mit dem Weg monoton zunimmt.
Allerdings verhält sich bei einer unbetätigt geschlossenen Kupplung, welche mit einer Hebelfeder verbunden ist, der Druck nicht linear, da er während dem Öffnen der Kupplung bis zu einem Druckmaximum ansteigt und danach wieder leicht abfällt. Die Tastpunktermittlung gegen den Elektromotor in einem Hybridfahrzeug kann nur durchgeführt werden, wenn der Verbrennungsmotor aus und der Antriebsstrang geöffnet ist. Dies ist nur in speziellen Situationen möglich, die eine übergeordnete Stra- tegie erlauben muss. Wird bei einer hydrostatischen Strecke ein Schnüffelvorgang für längere Zeit nicht erlaubt, kann die Volumenausdehnung einer Hydraulikflüssigkeit zu einer sehr starken Momentenungenauigkeit führen, da diese zu einer Tastpunktverschiebung führt, auf die nicht reagiert werden kann. Zur Betätigung der Hybridtrennkupplung über eine hydrostatische Strecke wird ein Kolben im Geberzylinder des Kupplungsaktors elektromotorisch verstellt, wobei die Hydraulikflüssigkeit im System gegen einen weiteren Kolben in einem Nehmerzylinder gedrückt wird. Der Kolben des Nehmerzylinders wirkt dabei auf die Hebelfederspitzen, die dann bei Betätigung die Kupplungsplatte von der Kupplungsscheibe abheben und damit die Übertragung vom Moment über die Kupplung unterbricht. Unbetätigt schließt die vorgespannte Hebelfe- der die Kupplung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges anzugeben, welche eine Hebelfeder umfasst und bei welchem auch zwischen zwei Schnüffelvorgängen der Hybridtrennkupplung zuverlässig eine Tastpunktänderung bestimmt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Tastpunktänderung zwischen zwei Schnüffelvorgängen des hydrostatischen Kupplungsaktors aus einem Drucksignal eines Drucksensors bestimmt wird und der Basistastpunkt anhand dieser Tastpunktänderung adaptiert wird. Somit ist es möglich, auch während des Betriebes des Verbrennungsmotors und bei geschlossenem Antriebsstrang eine Tastpunktänderung und somit einen während des Betriebes des Hybridfahrzeuges vorliegenden aktuellen Tastpunkt zu ermitteln, um eine genaue Ansteuerung des hydrostatischen Aktors und somit der Hybridkupplung zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise wird eine Messung der Drucksignale in einem eindeutigen Bereich einer Druckkennlinie über einen Weg des hydrostatischen Kupplungsaktors durchgeführt, aus welcher die Tastpunktänderung bestimmt wird. Aufgrund der Auswahl des monotonen Bereiches der Druckkennlinie kann die Tastpunktänderung ohne Weiteres bestimmt werden, da aufgrund dieses monotonen Zusammenhanges zwischen Druck und Weg des hydrostatischen Aktors zuverlässig eine Position der Hybridtrennkupplung bestimmt werden kann, die der Tastpunktänderung entspricht.
Vorteilhafterweise wird der eindeutige Bereich der Druckkennlinie mittels einer Gleichung parametrisiert. Durch diese Gleichung wird der Druckverlauf im gewählten Mo- notonbereich approximiert. Aus der Änderung der Druckkennlinie kann ein aktueller Tastpunkt, basierend auf dem Basistastpunkt, nach dem Schnüffelvorgang angepasst werden, um die Momentengenauigkeit des Elektrotraktionsantriebes auch zwischen zwei Schnüffelvorgängen zu gewährleisten.
In einer Variante ist die Gleichung als Geradengleichung ausgebildet, wobei ein Schnittpunkt der Gleichung mit der Wegachse die Tastpunktänderung zu dem Basistastpunkt ergibt. Durch die Bestimmung des Schnittpunktes wird direkt die Position bestimmt, welche dem aktuellen Tastpunkt entspricht.
In einer Weiterbildung werden die initialen Parameter der Geradengleichung von einem Schnüffelvorgang zum nächsten gespeichert. Durch diesen adaptiven Lernvor- gang müssen die initialen Parameter der Geradengleichung nicht bei jeder Messung neu bestimmt werden, wodurch sich die Zeit zur Ermittlung des aktuellen Tastpunktes verkürzt.
In einer Ausführungsform werden die Parameter der Geradengleichung durch einen laufenden Abgleich aus den initialen Parametern der Geradengleichung unter Ver- wendung eines regeltechnischen Beobachters gelernt. Durch den laufenden Abgleich aus den initialen Parametern lassen sich komfortabel die jeweils aktuellen Parameter der Geradengleichung bei einer Tastpunktänderungsermittlung zwischen zwei Schnüffelvorgängen durchführen.
Vorteilhafterweise wird unmittelbar nach dem Schnüffelvorgang eine erste Tastpunkt- änderung ermittelt, welche durch Addition zu dem Basistastpunkt einen aktuellen
Tastpunkt ergibt, wobei ohne einen weiteren Schnüffelvorgang mindestens eine weitere Tastpunktänderung ermittelt wird, indem die Differenz des Weges des hydrostatischen Aktors zur unmittelbar vorhergehenden Tastpunktänderung bestimmt wird, welche zum vorhergehenden aktuellen Tastpunkt hinzuaddiert wird. Durch einfache Addi- tion lässt sich jeweils immer der aktuelle Tastpunkt aus den Tastpunktänderungen und dem Basistastpunkt ermitteln. Somit kann auf aufwändige Rechenleistungen verzichtet werden. ln einer Ausgestaltung wird der eindeutige Druckbereich der Druckkennlinie in einem Zeitraum durchlaufen, in welchem eine Volumenausdehnung einer Hydraulikflüssigkeit unterbunden wird. Da durch die Volumenausdehnung die Temperatur innerhalb der hydraulischen Strecke geändert wird und sich somit auch die Bauteile in ihrer Aus- dehnung verändern, was auf den Druck, welcher in der hydraulischen Strecke durch die Hydraulikflüssigkeit eingestellt wird, Auswirkungen besitzt, muss sichergestellt werden, dass eine Messung des Druckes nur dann erfolgt, wenn eine solche Änderung nicht auftritt.
In einer Variante wird die Messung des Drucksignals nach Überschreitung eines Druckmindestschwellwert.es gestartet. Mit diesem Druckmindestschwellwert wird abgesichert, dass sich die Druckkennlinie während der Druckmessung auch wirklich in ihrem monotonen Bereich befindet.
In einer Weiterbildung wird der Basistastpunkt bei stillstehendem Verbrennungsmotor durch das langsame Betätigen der Hybridtrennkupplung, ausgehend von der Position der Kupplung, welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beobachtung eines Momentes des im drehzahlgeregelten Betrieb arbeitenden
Elektrotraktionsantriebes bestimmt, wenn eine definierte Momentenerhöhung detek- tiert wird. Somit lässt sich grundsätzlich ein Basistastpunkt der Hybridtrennkupplung bestimmen, in dessen Bereich die aktuellen Tastpunkte, welche zwischen den Schnüf- felvorgängen des hydrostatischen Aktors ermittelt werden, auftreten. Somit kann bei der Bestimmung des aktuellen Tastpunkts und der Tastpunktänderungen die Hybridtrennkupplung schon an den Bereich des Basistastpunktes heran gefahren werden, um dann daraus den genauen aktuellen Tastpunkt abzuleiten.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes
Fig 2 eine Prinzipdarstellung eines hydrostatischen Kupplungsbetätigungssys- tems mit einer hydraulischen Übertragungsstrecke,
Fig 3 Druck-Weg-Kennlinie des hydrostatischen Aktors. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Fig. 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 Ge- triebe 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 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 1 1 , welches von einem hydrostatischen Aktor 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 antreibendem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem elektrostatischen Kupplungsaktor betätigt. Um sicherzustellen, dass beim Wiederstart des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor 3 ein ausreichendes Drehmoment vom Elektromotor 3 bereitgestellt wird, welches sowohl das Kraftfahrzeug über den An- triebsrädern 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, bei welcher ein Kupplungsmoment über dem
Aktorweg abgebildet ist. Eine Stützstelle dieser Kupplungskennlinie ist der Tastpunkt, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung zu verstehen ist, bei dem die Reibflä- chen des Ein- bzw. Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt zueinander treten. Dieser Tastpunkt ist von besonderer Bedeutung für die Steuerung der Hybridtrennkupplung und wird somit während der Erstinbetriebnahme des Hybridfahrzeuges bestimmt und während des Fahrbetriebes des Hybridfahrzeuges adaptiert. Die Bestimmung eines Basistastpunktes erfolgt bei stillgelegtem Verbrennungsmotor 2. Des Wei- teren wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Hybridtrennkupplung 4 um eine unbetätigt geschlossene Kupplung (normally closed) mit Hebelfeder handelt. Zur Ermittlung des 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 Reibeingriffsflächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt stehen und ein minimales Moment auf den Elektromotor 4 übertragen wird, das durch eine entsprechende Reaktion des Elektromotors 3 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine definierte Momentenerhöhung durch den Elektromotor 3 gegeben ist. Voraussetzung dabei ist, dass die Hybridtrennkupplung in einem geöffneten Zustand sich befindet und anschließend langsam unter Beobachtung des Momentes des Elektromotors 3 zugefahren wird, wobei sich der Elektromotor 3 in einem drehzahlgeregelten Betrieb befindet.
Ein Kupplungsbetätigungssystem 13 mit einem hydrostatischen Aktor 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Kupplungsbetätigungssystem 13 umfasst auf der Geberseite 14 ein Steuergerät 15, das den hydrostatischen Aktor 12 ansteuert. Bei einer Lageveränderung des Aktors 12 wird ein Kolben 16 im Geberzylinder 17 entlang des Aktorweges nach rechts verschoben und verdrängt eine Hydraulikflüssigkeit 18 im Geberzylinder 17, wodurch ein Druck p in dem Geberzylinder 17 aufgebaut wird, der über die Hyd- raulikflüssigkeit 18 über eine Hydraulikleitung 19 zu einem Nehmerzylinder 20 übertragen wird. Die Hydraulikleitung 19 ist bezüglich ihrer Länge und Form der Bauraumsituation des Hybridfahrzeuges angepasst.
In dem Nehmerzylinder 20 verursacht der Druck p der Hydraulikflüssigkeit 18 eine Wegänderung, die auf die Hybridtrennkupplung 4 übertragen wird, um diese zu betäti- gen. Der Druck p in dem Geberzylinder 17 wird mittels eines Drucksensors 21 ermittelt, während die von dem hydrostatischen Aktor 12 zurückgelegte Wegstrecke entlang des Aktorweges mit einem Wegsensor 22 bestimmt wird. Der Geberzylinder 17 weist eine Schnüffelbohrung 23 auf, über welche der Geberzylinder 17 mit einem Vorratsbehälter 24 für die Hydraulikflüssigkeit 18 verbunden ist. Die Schnüffelbohrung 23 wird dabei bei der Betätigung des hydrostatischen Aktors 12 durch den Kolben 16 überfahren, so dass die Verbindung zwischen Vorratsbehälter 24 und Geberzylinder 17 unterbrochen ist. Fährt der Kolben 16 des Geberzylinders 17 aber in die entgegengesetzte Richtung nach links, so wird die Schnüffelbohrung 23 freigegeben und es kann ein Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit 18 zwischen der hydraulischen Übertragungsstrecke und dem Vorratsbehälter 24 erfolgen, was als Schnüffel Vorgang bezeichnet wird. Durch diesen Volumenausgleich erfolgt eine Tem- peraturänderung in der hydraulischen Übertragungsstrecke, welche sich ebenfalls auf die, von dem hydrostatischen Aktor 12 zu betätigenden Hybridtrennkupplung 4 auswirkt. Aus diesem Grund muss auch zwischen zwei Schnüffelvorgängen der Basistastpunkt angepasst werden. Dies geschieht in dem eine Tastpunktänderung ermittelt wird, welche zum Basistastpunkt addiert wird, woraus sich ein aktueller Tastpunkt ergibt.
Mittels des Drucksensors 21 und dem Wegsensor 22 wird eine Druckkennlinie aufgenommen, welche den Druck p über den Weg s des hydrostatischen Aktors 12 angibt, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Wird der obere Ast der Hysteresekurve der Druckkennlinie betrachtet, der beim Öffnen der unbetätigt geschlossenen Hybridtrennkupplung 4 von links nach rechts durchlaufen wird, so ist zu erkennen, dass der Druck p im Bereich über 3 bar und <10 bar fast linear ansteigt. Danach wird ein Druckmaximum erreicht, welches wieder deutlich abflacht. Mit zunehmendem Verschleiß des hydrostatischen Aktors 12 wird der Rückgang des Druckes nach dem Maximum immer geringer.
Aus der Änderung der Druckkennlinie soll nun die Tastpunktänderung zwischen zwei Schnüffelvorgängen ermittelt werden. Direkt nach dem Schnüffelvorgang ist der aktuelle Tastpunkt identisch mit dem Basistastpunkt.
Unter der Annahme, dass die Hybridtrennkupplung 12 nach einem Schnüffelvorgang öffnet, wird der obere Ast der Druckkennlinie von links nach rechts durchlaufen. In dieser Zeit wird ein Messvorgang durch den Drucksensor 21 gestartet, wenn sich die Druckkennlinie bei positivem Druckgradienten zwischen 3 bar und 10 bar befindet. Aus diesen gemessenen Druckdaten wird eine Geradengleichung parametrisiert, die den Druckverlauf im gewählten Bereich approximiert. Bei der Druckmessung muss sichergestellt werden, dass der beschriebene Druckbereich in kurzer Zeit durchlaufen wird, um eine Volumenausdehnung der Hydraulikflüssigkeit 18 während der Messzeit zu unterbinden. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass beim Eintritt des Druckes in den monotonen Bereich der Druckkennlinie die Auswertung gestartet wird.
Der Schnitt der Geradengleichung mit der Wegachse der Druckkennlinie direkt nach dem Schnüffelvorgang kann somit dem Basistastpunkt zugeordnet werden.
Bei jeder weiteren Öffnung der Hybridtrennkupplung 4, welche ohne Schnüffeln erfolgt, verschiebt sich die Druckkennlinie, weshalb die Geradengleichung erneut berechnet und ein neuer Schnittpunkt mit der Wegachse ermittelt wird. Die Differenz der Schnittpunkte der Geradengleichung direkt nach dem Schnüffelvorgang und den im weiteren Verlauf zwischen zwei Schnüffelvorgängen bestimmten Schnittpunkten ergibt direkt die Tastpunktabweichung, um die der aktuelle Tastpunkt, bezogen auf den Basistastpunkt, welcher vorteilhafterweise bei einer Erstinbetriebnahme des Fahrzeuges ermittelt wurde, verschoben werden muss. Basierend auf dem Basistastpunkt kann so der aktuelle Tastpunkt aus der Änderung der Druckkennlinie ermittelt werden, da sich die Druckkennlinie nach einem Schnüffelvorgang verschiebt, weshalb jeweils ein anderer Schnittpunkt mit der Wegachse bei jedem neuen Messzyklus bestimmt wird.
Die Beschränkung auf einen Beginn der Druckmessung auf einen Mindestdruck von 3 bar kann alternativ dadurch ersetzt werden, dass der Bereich zur Erkennung der Geradengleichung so eingeschränkt wird, dass der Druck im geöffneten Ast eindeutig ist. In einer anderen Ausgestaltung kann die Druckkennlinie moduliert werden und so eine Verschiebung auf beiden Seiten des Druckmaximums bestimmt werden. Hierzu muss eine Position posjnax des Druckmaximums sicher ermittelt werden. In einem Sicherheitsabstand s kann so die Kennlinie im Bereich < pos _ max - s und im Bereich > pos_ max + s adaptiert werden. Dies hat den Vorteil, dass in einem Zeitraum, wo län- ger nicht geschnüffelt wurde und wo der Sicherheitsabstand s entsprechend größer gewählt werden muss, weil man nicht weiß, wo direkt die Druckkennlinie liegt, eine zuverlässige Ermittlung der Tastpunktänderung möglich ist.
Die vorgeschlagene Lösung erlaubt die Bestimmung eines Tastpunktes mit Hilfe eines Drucksensors zwischen zwei Schnüffelvorgängen. Hierzu wird die Druckkennlinie in einem linearen Bereich ausgewertet und aus der, durch die Volumenausdehnung der Hydraulikflüssigkeit 18 hervorgerufenen Verschiebung der Druckkennlinie wird eine Tastpunktänderung abgeleitet. Bezugszeichenliste Antriebsstrang
Verbrennungsmotor
Elektromotor
Hybridtrennkupplung
Kurbelwelle
Rotor
Stator
Abtriebswelle
Getriebe
Antriebsrad
Getriebesystem
Hydrostatischer Aktor
Kupplungsbetätigungseinnchtung
Geberseite
Steuergerät
Kolben
Geberzylinder
Hydraulikflüssigkeit
Hydraulikleitung
Nehmerzylinder
Drucksensor
Wegsensor
Schnüffelbohrung
Vorratsbehälter

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Ermittlung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, welche von einem hydrostatischen Kupplungsaktor (12) betätigt wird und die Hybridtrennkupplung (4) einen Verbrennungsmotor (2) und einen Elektrotraktionsantrieb (3) trennt oder verbindet, wobei die Hybridtrennkupplung (4) zur Bestimmung eines Tastpunktes ausgehend von einer Position der Hybridtrennkupplung (4), welche diese in einem unbetätigten Zustand einnimmt, bewegt wird, und bei Inbetriebnahme und/oder während eines Betriebes des Hybridfahrzeuges ein Basistastpunkt der Hybridtrennkupplung (4) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastpunktänderung zwischen zwei Schnüffelvorgängen des hydrostatischen Kupplungsaktors (12) aus einem Drucksignal eines Drucksensors (21 ) bestimmt wird und der Basistastpunkt anhand dieser Tastpunktänderung adaptiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung der Drucksignale in einem eindeutigen Bereich einer Druckkennlinie über einem Weg des hydrostatischen Kupplungsaktors (12) erfolgt, aus welchem die Tastpunktänderung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eindeutige Bereich der Druckkennlinie mittels einer Gleichung parametrisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichung als Geradengleichung ausgebildet ist, wobei ein Schnittpunkt der Geradengleichung mit der Wegachse die Tastpunktänderung zu dem Basistastpunkt ergibt.
Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die initialen Parameter der Geradengleichung von einem Schnüffelvorgang zum nächsten gespeichert werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Geradengleichung durch einen laufenden Abgleich aus den initialen Parametern der Geradengleichung unter Verwendung eines regeltechnischen Beobachters gelernt werden.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Schnüffelvorgang eine erste Tastpunktänderung ermittelt wird, welche durch Addition zu dem Basistastpunkt einen aktuellen Tastpunkt ergibt, wobei ohne einen weiteren Schnüffelvorgang mindestens eine weitere Tastpunktänderung ermittelt wird, indem die Differenz des Weges des hydrostatischen Kupplungsaktors (12) zur unmittelbar vorhergehenden Tastpunktänderung bestimmt wird, welche zum vorhergehenden aktuellen Tastpunkt hinzuaddiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eindeutige Druckbereich einer Druckkennlinie des Hydrostatischen Kupplungsaktors (12) in einem Zeitraum durchlaufen wird, in welchem eine Volumenausdehnung einer Hydraulikflüssigkeit (18) unterbunden wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Drucksignale nach Überschreitung eines Druckmindestschwellwert.es gestartet wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basistastpunkt bei stillstehendem Verbrennungsmotor (2) durch das langsame Betätigen der Hybridtrennkupplung (4), ausgehend von der Position der Hybridtrennkupplung (4), welche diese in einem
unbetätigten Zustand einnimmt, unter Beobachtung eines Momentes des im drehzahlgeregelten Betrieb arbeitenden Elektrotraktionsantriebes (3) bestimmt wird, wenn eine definierte Momentenerhöhung detektiert wird.
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