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Title:
DETERMINING OPERATING STATES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE BY MEANS OF A GENERATOR REGULATOR OF AN ELECTRIC MACHINE WHICH IS COUPLED TO THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/041586
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a coupling state (128a - 138a) of a drive train (2) of a motor vehicle (1) coupled to a clutch (4) on an internal combustion engine (112). Said method comprises the following steps: detecting the temporal course of a rotational speed (n) correlated to the rotational speed (nΒΚΜ) of the internal combustion engine (112); detecting at least one speed pattern (128 -138), produced by the internal combustion engine (112), from the temporal course of the rotational speed (nΒΚΜ), that has an oscillation (O) with at least one amplitude (A) superimposed over the temporal course of the mean value (DMD) of the rotational speed (nΒΚΜ), then it is closed in a coupling state (128a - 138a) when within a time interval (Δt), a characteristic change of the rotational speed (nΒΚΜ) and a characteristic behavior of the amplitudes (A) is detected. Furthermore, the invention relates to a corresponding computing unit (118) which is configured to carry out the method, to an electric machine comprising the computing unit and to a corresponding computer program for carrying out said method.

Inventors:
SCHULZ UDO (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/070283
Publication Date:
March 08, 2018
Filing Date:
August 10, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
F02D41/14; F02D41/00; F02D41/16; F02N11/04; F16D48/10; G01M15/04; G01P3/48; H02P9/00; H02P29/024
Foreign References:
DE10354654A12005-06-23
DE102013217968B32015-01-22
DE19547832A11997-06-26
DE102011115927A12013-04-18
DE102010062352A12012-06-06
DE102012204751A12013-09-26
DE102009046495A12011-05-12
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) eines mit einer Kupplung (4) an eine Brennkraftmaschine (112) gekoppelten Antriebstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend die Schritte:

a) Erfassen des zeitlichen Verlaufs einer mit der Drehzahl (ΠΒΚΜ) der

Brennkraftmaschine (112) korrelierten Drehzahl (n);

b) Erfassen zumindest eines durch die Brennkraftmaschine (112) bewirkten Drehzahlmusters (128, 130, 132, 134, 136, 138) aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl (n), das eine dem zeitlichen Verlauf des Mittelwerts (DMD) der Drehzahl (n) überlagerte Oszillation (O) mit zumindest einer Amplitude (A) aufweist;

c) wobei dann auf einen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) geschlossen wird, wenn innerhalb eines Zeitintervalls (Ät) eine charakteristische Veränderung der Drehzahl (n) und ein charakteristisches Verhalten der Amplituden (A) erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zudem ein charakteristisches Verhalten der Drehzahl (n) und/oder ein charakteristisches Verhalten der Amplitude (A) vor und/oder nach dem Zeitintervall (Ät), insbesondere durch Vergleich der Drehzahl (n) und der Amplituden (A) vor und/oder nach dem Zeitintervall (Ät), beim Ermitteln des Kupplungszustands (128a, 130a, 132a,

134a, 136a, 138a) berücksichtigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Veränderung der Drehzahl (n) dann erkannt wird, wenn der Gradient der Drehzahl (n), insbesondere die Steigung des Mittelwerts (DMD) der

Drehzahl (n), einen Schwellenwert (Si) überschreitet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das charakteristische Verhalten der Amplitude (A) dann erkannt wird, wenn die Amplitude (A) einen Schwellenwert (S2) unterschreitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Drehzahl (ΠΒΚΜ) der Brennkraftmaschine (112) korrelierte Drehzahl (n) aus einer Drehzahl (122) einer mit der Brennkraftmaschine (112) gekoppelten elektrischen Maschine (114), insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf zumindest eines Phasensignals (121) der elektrischen Maschine (114) und/oder mittels eines Drehzahlsensors (S), ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) zum Gangwechsel eines Getriebes (6), insbesondere bei jeweils konstanter oder zunehmender oder abnehmender Leistung P der Brennkraftmaschine (112), ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen weiteren Verfahrensschritt umfassend die Regelung des Erregerstroms (I EIT) der elektrischen Maschine (114) in einen jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) und/oder in Folge auf einen jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) derart, dass das Schleppmoment der elektrischen Maschine (114) auf den jeweiligen Kupplungszustand (128a, 130a, 132a, 134a, 136a, 138a) angepasst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerstrom ( I Err) unter Vorgabe einer Sollspannung (Usoii) und/oder eines Sollstroms (Isoii) des Kraftfahrzeugbordnetzes (110), oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe (iMax), wobei die Maximalstromabgabe (ΙΜ) und/oder der ma¬ ximale Erregerstrom vorzugsweise nach Betriebszuständen (128a, 132a) der Brennkraftmaschine (112) parametrisiert wird, geregelt wird.

9. Recheneinheit (118), insbesondere Regler (120) für eine elektrische Maschine (114), die durch eine entsprechende integrierte Schaltung und/oder durch ein auf einem Speicher gespeichertes Computerprogramm dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.

10. Elektrische Maschine (114), mit einer Recheneinheit (118) gemäß Anspruch 9.

1 1. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (118) ausgeführt wird.

12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.

Description:
Beschreibung

Titel

ERM ITTELN VON BETRIEBSZUSTÄNDEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE DURCH EINEN GENERATORREGLER EINER M IT DER BRENNKRAFTMASCHINE GEKOPPELTEN ELEKTRISCHEN MASCHINE

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Computerprogramm und eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.

Stand der Technik

Zur Regelung der Bordnetzspannung in Fahrzeugen, können elektrische Maschinen, insbesondere fremderregte elektrische Maschinen, verwendet werden. Diese weisen einen Regler auf, der in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung den Erregerstrom der elektrischen Maschine regelt. Eine derartige Maschine ist aus der DE 10 2012 204 751 AI bekannt.

Zudem ist es bekannt, Betriebszustände einer Brennkraftmaschine innerhalb eines Motorsteuergeräts zu erfassen, das die Betriebszustände auf Basis der eigenen Regelvorgaben erkennt und mittels geeigneter Schnittstellen entsprechende Vorgaben bezüglich des jeweiligen Betriebszustands der Brennkraftmaschine an den Regler der elektrischen Maschine macht. Eine dezentrale Erkennung eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kupplungszustands der Kupplung, die die Brennkraftmaschine mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbindet, kann zudem auch durch die Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung und Betätigung der Kupplung erkannt werden. Eine derartige Kupplungserkennung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 046 495 AI bekannt. Grundsätzlich ist es wünschenswert, eine elektrische Maschine, die insbesondere generatorisch und/oder motorisch betreibbar sein kann, und mit der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, derart zu betreiben, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine durch den Betrieb der elektrischen Maschine, nicht nachteilig beeinflusst wird. Hierzu ist es notwendig, kritische Betriebssituationen der Brennkraftmaschine, insbesondere Situationen in denen sich der Kupplungs- zustand der die Brennkraftmaschine mit dem Antriebsstrang verbindenden Kupplung ändert, entsprechend zu erkennen, und bei der Regelung der elektrischen Maschine entsprechend zu berücksichtigen. Eine derartige Erkennung ist jedoch derzeit nur extern, beispielsweise durch die Motorsteuerung, oder die zuvor genannten Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung der Betätigung der Kupp- lung möglich, wobei die hieraus erkannten Kupplungszustände entsprechend zur

Regelung der elektrischen Maschine an den Regler der elektrischen Maschine weitergeleitet werden müssen.

Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwendig, da die jeweiligen Kupplungszu- stände erst extern erkannt oder ermittelt werden müssen, die ermittelten Kupplungszustände an den Regler der elektrischen Maschine übermittelt werden, und anschließend, sofern erforderlich, der Regler die für den jeweiligen Kupplungszustand entsprechende Regelvorgaben an die elektrische Maschine ausführt. Darüber hinaus muss stets eine Kommunikationsverbindung zwischen Regler und Motorsteuergerät vorhanden und aufrechterhalten werden, um eine entsprechende Regelung der elektrischen Maschine zu ermöglichen. Es wäre daher wünschenswert, dass die Betriebszustandserkennung, insbesondere die Erkennung eines Kupplungszustands der Brennkraftmaschine nicht auf Regelvorgaben des Motorsteuergeräts oder auf Regelvorgaben einer Steuer- und Regeleinrichtung der Kupplung, sondern auf objektiven Zustandsgrößen bzw. direkt daraus basierenden Messgrößen der elektrischen Maschine beruhen, die den jeweiligen Kupplungszustand wiedergeben. Bei einem Kupplungszustand handelt es sich grundsätzlich um einen Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine mittels der Kupplung vom Antriebsstrang getrennt und/oder an diesen gekoppelt wird. Diese Zustände sind in der Regel Übergangszustände, bei denen in einem ausgekuppelten Zustand ein Hochbzw. Herunterschalten im Getriebe vorgenommen werden kann und nach einem entsprechenden Schaltvorgang der Motor mit dem Antriebsstrang durch erneutes Einkuppeln wieder verbunden wird. Unter Hochschalten versteht man gemeinhin den Gangwechsel innerhalb eines Getriebes von einer kleineren zu einer größeren Übersetzung, wohingegen unter einem Herunterschalten der Wechsel von einem Gang mit einer großen Übersetzung hin zu einem Gang mit einer kleine- ren Übersetzung zu verstehen ist.

Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Kupplungszustands, eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Vorteile der Erfindung

Das Verfahren dient zum Ermitteln eines Kupplungszustands eines mit einer Kupplung an eine Brennkraftmaschine gekoppelten Antriebsstrangs eines Kraft- fahrzeugs, wobei das Verfahren vorzugsweise durch eine Recheneinheit, insbesondere durch einen Regler für eine elektrische Maschine, die an die Brennkraftmaschine gekoppelt ist, ausgeführt wird.

Zur Umsetzung des Verfahrens wird in einem ersten Verfahrensschritt ein zeitli- eher Verlaufs einer mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrelierten Drehzahl erfasst. Hierbei kann es sich um die Drehzahl der Brennkraftmaschine als solche oder um eine direkt mit dieser korrelierten Drehzahl, z.B. die Drehzahl einer an die Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Maschine, handeln. Das Erfassen der Drehzahl bzw. des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl der Brennkraftmaschine, kann beispielweise durch einen Drehzahlsensor, der das Drehzahlsignal an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abnimmt, gewährleistet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine aus seiner Drehzahl einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten elektrischen Ma- schine ermittelt wird. Die elektrische Maschine kann durch die Brennkraftmaschi- ne angetrieben werden, wobei die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine fest verbunden, und an deren Kurbelwelle, beispielsweise mittels eines Riementriebs, gekoppelt sein kann. Somit steht die Drehzahl der elektrischen Maschine zur Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem festen Verhältnis.

Demnach kann der erste Verfahrensschritt der Ermittlung eines zeitlichen Verlaufs der Drehzahl innerhalb der elektrischen Maschine durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die Drehzahl der elektrischen Maschine aus dem zeitlichen Verlauf zumindest eines Phasensignals der elektrischen Maschine ermittelt wird. Bei einem Phasensignal handelt es sich vorliegend um zumindest eine der Pha- senspannungen und/oder einen der Phasenströme, zumindest einer der ständer- seitigen Phasenwicklungen der elektrischen Maschine, insbesondere gegen ein festes Bezugspotential, wie z. B. Masse, gemessen. Es versteht sich zudem, dass alternativ oder kumulativ, der Verlauf der Drehzahl der elektrischen Maschine mittels eines Drehzahlsensors, der entweder an der Brennkraftmaschine zur direkten Messung des Drehzahlverlaufs der Drehzahl, oder mittelbar mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, vorgesehen sein kann.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird zumindest ein durch die Brennkraftmaschine bewirktes Drehzahlmuster aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst, das eine den zeitlichen Verlauf des Mittelwerts der

Drehzahl überlagerte Oszillation mit zumindest einer Amplitude aufweist. Der Mittelwert der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird hierbei ebenfalls aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl innerhalb eines festlegbaren Zeitintervalls ermittelt, das typischerweise mehrere Perioden der Oszillation umfasst. Das festlegbare Zeitintervall kann sich aus einer bestimmten Anzahl von Schwingungsperioden der Momentandrehzahl ergeben, sollte jedoch zumindest eine Schwingungsperiode, verursacht durch Kompressionen und Dekompressionen und/oder einen Arbeitstakt des Zylinders der Brennkraftmaschine, aufweisen. In einem weiteren Verfahrensschritt wird dann auf einen Kupplungszustand geschlossen, wenn innerhalb eines weiteren Zeitinterveralls eine charakteristische Veränderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine und ein charakteristisches Verhalten der Amplituden erkannt wird. Es wurde erkannt, dass Kupplungsvorgänge, insbesondere Kupplungsvorgänge bei Einfachkupplungen, daran erkenn- bar sind, dass sich innerhalb eines charakteristischen Betrachtungszeitraums, der den entsprechenden Kupplungsvorgang zeitlich einschließt, sowohl die Amplituden der Drehzahloszillationen, als auch der Gradient der Drehzahländerung messbar ändern. Bei einer entsprechenden Kupplungsbetätigung kommt es zur Zugkraftunterbrechung infolge eines nicht betätigten Gaspedals, was zur Folge hat, dass die Motordrehzahl typischerweise mit einem recht steilen Gradienten hin zur Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine abfällt. Innerhalb dieses Zustands gibt es keine Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine, weswegen typischerweise im Zeitbereich der abfallenden Drehzahl hin zum Drehzahlband der Leerlaufregelung die Zündung und Einspritzung der Brennkraftmaschine deaktiviert wird. Die Last der Brennkraftmaschine wird in diesem Zustand lediglich durch das Motorreibmoment, das insbesondere durch die Kompression und Dekompression der Zylinder verursacht wird, bestimmt. Da innerhalb eines Kupplungsvorgangs entsprechend die Abgabe von Drehmoment durch die Brennkraftmaschinen im Regelfall ausbleibt, ist zum einen ein deutlicher Rückgang der Amplituden der Drehzahloszillation zu erkennen, da die Amplitudenhöhe in der Regel proportional zum abgegebenen Drehmoment der Brennkraftmaschine ist.

Zudem ist durch den stark abfallenden Gradienten der Drehzahl hin in Richtung Leerlaufband, ein weiteres Kriterium gegeben, dass in Kombination mit einer charakteristischen Veränderung der Amplitudenhöhe eine sichere Erkennung eines Kupplungszustands erlaubt. Als charakteristisches Verhalten der Drehzahl bzw. der Amplituden in Bezug zu einem Kupplungszustand, sind die zuvor beschriebenen Veränderungen der Drehzahl bzw. des Gradienten der Drehzahl und oder der Veränderung des Mittelwerts der Drehzahl, und die Abnahme der Amplitudenhöhe im Vergleich zum Mittelwert der Drehzahl zu verstehen, die mit einem derartigen Kupplungszustand einhergehen. Neben dem Mittelwert der Drehzahl kann für die Bestimmung der Amplitude auch ein anderer geeigneter Referenzwert herangezogen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird zum Ermitteln des Kupplungszustands zudem ein charakteristischen Verhalten der Drehzahl und/oder ein charakteristisches Verhalten der Amplitude vor und/oder nach dem Zeitintervall, insbesondere durch Vergleich der Drehzahl und/oder Amplituden, vor und nach dem Zeitintervall, beim Ermitteln des Kupplungszustands berück- sichtigt. Durch eine Einbeziehung des Drehzahlverhaltens vor und/oder nach einem vermeintlich charakteristischen Ereignis, das sich innerhalb des Zeitintervalls abspielt, kann ein entsprechender Kupplungszustand noch besser erkannt werden. Da das Ein- oder Auskuppeln typischerweise für einen Gangwechsel verwendet wird, lässt sich dies durch einen Vergleich der charakteristischen Drehzahlverläufe vor und nach dem jeweiligen Zeitinterfall sicher erkennen. Folglich lässt sich beim Vergleich der beiden Drehzahlverläufe vor und nach dem Zeitintervall, und dem Erkennen eines Sprungs hin zu höheren Drehzahlen, ein Herunterschalten und bei einem Sprung hin zu niedrigeren Drehzahlen, ein Hochschalten innerhalb des an die Brennkraftmaschine gekoppelten Getriebes erkennen, was wiederum Rückschlüsse auf einen entsprechenden Kupplungszustands zulässt. Auch kann aufgrund der Dauer des Kupplungszustands, bspw. im Vergleich zu einem typischen Schaltvorgang, auf weitere Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wie z.B. auf das sog. Segeln geschlossen werden, bei dem sich das Fahrzeug bei offener Kupplung über längere Zeit (länger als ein typischer Schaltvorgang andauert) bewegt. Hierbei kann als weiteres Erkennungskriterium herangezogen werden, dass die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand ist bzw. die Brennkraftmaschine zur Kraftstoffreduktion deaktiviert wurde. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wird die charakteristische Veränderung der Drehzahl dann erkannt, wenn der Gradient der Drehzahl einen Schwellenwert überschreitet. Da im Zustand des Auskoppeins der Brennkraftmaschine die Drehzahl hin zum Leerlaufband abfällt und die Bremswirkung in diesem Zustand im Wesentlichen durch das Reibmoment der Brennkraftmaschine und somit durch die Kompression und Dekompression der freilaufenden Zylinder bestimmt wird, kann ein charakteristischer Gradient eines Drehzahlabfalls ermittelt werden, der zur Festlegung eines Schwellenwerts dienen kann. Wird somit ein derartiger Schwellenwert eines Gradienten der Drehzahl überschritten, ist eine notwendige Bedingung für ein Vorliegen eines Kupplungszustands erfüllt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kann das charakteristische Verhalten der Amplitude bzw. der Amplituden dadurch erkannt, werden, dass ein weiterer Schwellenwert unterschritten wird. Ein weiteres hinreichendes Kriterium, zur Ermittlung des Kupplungszustands, ist die Abnahme der Amplitude, die durch das Fehlen eines abgegebenen Drehmoments durch die Brennkraftmaschine bewirkt wird. Unterschreitet somit die Amplitude in einem charakteristischen Zeitbereich einen weiteren Schwellenwert, kann dies als hinreichendes Kriterium, zur Ermittlung eines Kupplungszustands dienen. Aus einer Kombination des zuvor beschriebenen notwendigen oder hinreichenden Kriteriums, zur Ermittlung eines Kupplungszustands, kann sehr sicher auf das Vorlegen eines derartigen Kupplungszustands geschlossen werden. Durch eine weitere Kombination des zuvor beschriebenen charakteristischen Verhaltens der Drehzahl sowie der Amplituden vor oder nach dem charakteristischen Zeitintervall, kann eine Erkennung des Kupplungszustands darüber hinaus noch weiter verbessert werden.

Demnach ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, dass ein Kupplungszustand zum Gangwechsel insbesondere unter der Voraussetzung ermittelt wird, dass eine jeweils konstante Leistung oder zunehmende Leistung oder abnehmende Leistung der Brennkraftmaschine vorliegt. Da die abgegebene Leistung unmittelbar mit dem abgegebenen Drehmoment und der Drehzahl der Brennkraftmasche korreliert ist, und das abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine wiederum mit der Amplitude der dem Drehzahlsignal überlagerten Oszillationen verbunden ist, kann neben dem Erkennen eines Kupplungszustands auch erkannt werden, ob beim Hoch- bzw. Herunterschalten des Getriebes durch die Brennkraftmaschine eine konstante Leistung, eine zunehmende bzw. eine abnehmende Leistung auf den Antriebsstrang übertragen wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Erregerstrom der elektrischen Maschine in einem jeweiligen Kupplungszustand und/oder in Folge auf einen jeweiligen Kupplungszustand derart geregelt, dass das Schleppmoment der elektrischen Maschine auf den jeweiligen Kupplungszustand angepasst wird.

Eine derartige Erkennung und entsprechende Regelung des Schleppmoments der elektrischen Maschine ist vorteilhaft, da hierdurch die Generatorlast durch eine entsprechende Reduzierung der Generatorerregung bei einem Erkennen des Schließens einer Kupplung bzw. des Öffnens einer Kupplung entsprechend auf den jeweiligen Zustand der Brennkraftmaschine angepasst werden kann. Dies ist sowohl während eines Kupplungszustands aber auch noch nach einem jeweiligen Kupplungszustand möglich.

Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es innerhalb eines Kupplungszu- Stands nicht gewünscht ist, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu stark reduziert wird. Zudem kann für einen Zustand bei dem aufgrund eines Fahrerwunsches ein erhöhtes Drehmoment durch die Brennkraftmaschine übertragen werden soll und damit eine hohe Leistung umgesetzt wird, in vorteilhafterweise die Generatorlast reduziert werden, so dass nach einem Ein- bzw. Auskuppeln und Schalten des Getriebes das gesamte mögliche Drehmoment der Brennkraftmaschine für den Vortrieb zur Verfügung steht. Zudem ist es bevorzugt, dass der Erregerstrom unter Vorgabe einer Sollspannung und/oder eines Sollstroms des Kraftfahrzeugbordnetzes, oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe, wobei die Maximalstromabgabe und/oder der maximale Erregerstrom, vorzugs- weise nach Betriebszuständen, insbesondere den entsprechenden Kupplungs- zuständen parametrisiert wird, geregelt wird.

Durch eine derartige Erregerstromeregelung, die auf einer Vorgabe der Sollspannung bzw. des Sollstroms des sogenannten Kraftfahrzeugbordnetzes be- ruht, kann eine entsprechende Regelung der elektrischen Maschine, insbesondere ein nahezu Schleppmomentfreies Mitlaufen der elektrischen Maschine, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine, oder eine entsprechende Reduzierung der Bremsmomentbeaufschlagung der elektrischen Maschine, beispielweise im Leerlaufbetrieb, oder während eines Kupplungszu- Stands umgesetzt werden. Alternativ kann eine derartige Regelung auch über eine Regelung eines in das Kraftfahrzeugbordnetz abzugebenden Maximalstrom geregelt werden, wobei dieser Maximalstrom wiederum abhängig von den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere den Kupplungs- zuständen parametrisiert werden kann. Eine derartige Parametrisierung kann entweder numerisch erfolgen, oder durch Abfrage der in einem hinterlegten

Kennfeld gespeicherten Parameter umgesetzt werden.

Die Verwendung einer Recheneinheit, insbesondere eines Reglers für eine elektrische Maschine, der vorzugsweise in der elektrischen Maschine angeordnet ist, aber auch extern zur elektrischen Maschine anordenbar sein kann, ist für die Er- mittlung der Kupplungszustände und für eine etwaige sich daraus ergebende Regelung des Schleppmoments bzw. des Bremsmoments der elektrischen Maschine besonders vorteilhaft, da hierdurch auf besonderes einfache Art und Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

Die Recheneinheit ist daher entsprechend eingerichtet das Verfahren auszuführen, was bedeutet, dass die Recheneinheit einen entsprechenden Rechenprozessor und/oder einen entsprechenden Datenspeicher mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm aufweist, und/oder durch eine entsprechende integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die integrierte Schaltung kann hierbei insbesondere als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ausgeführt sein . Das Ausführen des Verfahrens in einem Regler der elektrischen Maschine ist überdies vorteilhaft, da sowohl die Auswertung der Signale, das Ermitteln der jeweiligen Kupplungszustände und das Einregeln der elektrischen Maschine auf Basis der ermittelten Kupplungszustände, ohne zusätzliche externe Kommunikationsverbindungen und unabhängig von einer externen Rechen-, Speicher-, und/oder Regelarchitektur erfolgen kann.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das vorzugsweise auf einem Datenträger, insbesondere einem Speicher, in der Recheneinheit zur Ausführung des Verfahrens zur Verfügung steht, ist vorteilhaft, da dies besonders geringer Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird, und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und/oder elektrische Speicher, wie sie vielfach aus dem Stand der Technik bekannt sind.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur la zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, die mittels einer Kupplung an einen Antriebsstrang gekoppelt ist, sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine;

Figur lb

zeigt die Brennkraftmaschine mit der darin gekoppelten elektrischen Maschine aus Figur la in einer vergrößerten Darstellung in Frontalansicht;

Figur 2a

zeigt eine Brennkraftmaschine sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer ersten schematischen Darstellung;

Figur 2b

zeigt eine Brennkraftmaschine sowie eine an die Brennkraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in schemati- scher Darstellung:

Figur 2c

zeigt eine an ein Bordnetz angekoppelte elektrische Maschine in zu Figur 2c vergrößerter schematischer Darstellung;

Figur 3

zeigt einen zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung der elektrischen Maschine, sowie die hieraus abgeleitete Drehzahl;

Figuren 4 a bis f

zeigen mehrere exemplarische Betriebszustände der Brennkraftmaschine bei denen der Drehzahlverlauf durch Kupplungszustände unterbrochen werden, die mittels eines erfindungsmäßen Verfahrens ermittelbar sind; und

Figur 5

zeigt eine vergrößerte Darstellung eines charakteristischen Zeitintervalls zumindest eines Betriebszustands aus Figur 4. In Figur la ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das durch eine Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Hierzu ist die Brennkraftmaschine 12 an einen Antriebsstrang 2 gekoppelt, über den mittels einer Kupplung 4 und eines Getriebes 6, das von der Brennkraftmaschine 12 erzeugte Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 auf die Räder 8 übertragen wird. Zur dauerhaften Versorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes 10 mit elektrischer Energie, ist zudem an die Brennkraftmaschine 12 eine generatorisch betreibbare elektrische Maschine 14 gekoppelt. Die Brennkraftmaschine 12 mit der daran gekoppelten elektrischen Maschine, ist zur Erläuterung einer bereits bekannten Steuerung zur Regelung der Spannung in einem Kraftfahrzeugbord netz 10 in einer zu Figur la vergrößerten Darstellung gezeigt. Wie bereits eingangs erwähnt, wird das Kraftfahrzeugbordnetz 10 mittels der an die Brennkraftmaschine 12 gekoppelten elektrischen Maschine 14 gespeist, wobei die elektrische Maschine 14 mittels eines Kopplungselements 16, typischerweise ein Riementrieb, durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Zur Regelung der Bordnetzspannung 10 ist eine Recheneinheit 18 in Form eines Reglers 20 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Bordnetzspannung den Erregerstrom der elektrischen Maschine entsprechend einregelt.

Um die Regelung bzw. das Einspeisen der elektrischen Energie in das Fahrzeugbordnetz 10 abhängig von jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 12 bzw. Kupplungszuständen der Kupplung 4 regeln zu können, werden typischerweise die entsprechenden Zustände durch ein der Brennkraftmaschine 12 bzw. der Kupplung 4 zugeordnetes Steuergerät 22 ermittelt, woraufhin das Steuergerät 22 über eine Kommunikationsverbindung 24 Steuersignale an den Regler 20 übermittelt, um einen Erregerstrom der elektrischen Maschine 14 entsprechend des jeweiligen Betriebszustands bzw. Kupplungszustands einzustellen. Hierbei ist der Regler 20 der elektrischen Maschine 14 bzw. eine entsprechende extern zur elektrischen Maschine 14 angeordnete Recheneinheit (nicht abgebildet), hinsichtlich einer Ermittlung der jeweiligen Betriebs- und/oder Kupp- lungszustände stets passiv und lediglich dafür eingerichtet, auf Basis einer An- steuerung durch das Steuergerät 22 den Erregerstrom der elektrischen Maschine 14 entsprechend des jeweiligen Betriebs - und/oder Kupplungszustands zu erhöhen bzw. zu verringern. In Figur 2a ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aufbaus einer Brennkraftmaschine 112 und einer mit der Brennkraftmaschine 112 verbundenen elektrischen Maschine 114 gezeigt, wobei die elektrische Maschine 114 mittels eines Riemens 116 von der Brennkraftmaschine 112 angetrieben wird. Der Riemen 116 ist motorseitig mit der Kurbelwelle 117 der Brennkraftmaschine 112 wirkverbunden. Die Brennkraftmaschine 112 gibt bedingt durch die Arbeitstakte und/oder durch die Verdichtung der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine 112, das Drehmoment impulsartig an die Kurbelwelle ab. Die Frequenz der Drehmomentabgabe der Zylinder an die Kurbelwelle wird durch die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 und die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 112 bestimmt. Bei einem Viertaktmotor bestimmt sich die Frequenz der Drehmomentabgabe gemäß der Formel:

fMoment = n K w/60 x ZyNnderzahl/2,

wobei ηκνν die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute ist und der Drehzahl nßkm der Brennkraftmaschine 112 entspricht.

Diese ungleichförmige Drehmomentabgabe erzeugt ein entsprechendes Schwingungsverhalten der Brennkraftmaschine 112. Durch die feste Kopplung der elektrischen Maschine 114 mit der Brennkraftmaschinen 112 durch das Kopplungselement 116 in Form eines Riemens bzw. einer starren Verbindung der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 (nicht dargestellt), wird die entsprechend Oszillation, die durch die impulsartige Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 112 verursacht wird, auf die elektrische Maschine 114 und deren Drehzahl nGen übertragen.

Diese Oszillationen sind infolge der festen Kopplung zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 aus dem Phasensignal 120a (vgl. Figur 3) der elektrischen Maschine 114 ableitbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer Recheneinheit 118 beschrieben, auf der das Verfahren ausgeführt wird. Zur Steuerung und Auswer- tung weist die elektrische Maschine 114 die erfindungsgemäße Recheneinheit 118 in Form eines Reglers 120 auf. Die Recheneinheit 118 ist dazu eingerichtet, aus dem Phasensignal 121 einen zeitlichen Verlauf einer Drehzahl 122 zu ermitteln. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Drehzahl 122 bzw. nGen der elektrischen Maschine im Falle eines Riementriebs zwischen der elektrischen Maschine 114 und der Brennkraftmaschine 112 über ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis miteinander korreliert. Demnach ist bei Kenntnis diese Übersetzungsverhältnisses und Ermittlung der Drehzahl 122 der elektrischen Maschine 114, direkt die Drehzahl ΠΒΚΜ der Brennkraftmaschine 112 ermittelbar.

Der zeitliche Verlauf der Drehzahl 122 wird durch die Recheneinheit 118 analysiert und aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl 122 wird ein Drehzahlmuster 128 bis 138 (vgl. Figuren 4 und 5) abgeleitet, das von den charakteristischen impulsartigen Schwingungen der Brennkraftmaschine 112 herrührt.

Darüber hinaus weisen die Drehzahlmuster 128 bis 138 neben den Oszillationen ein charakteristisches Verhalten der Drehzahl ΠΒΚΜ oder der Drehzahl 122 bzw. nGen der mit der Brennkraftmaschine 112 direkt gekoppelten elektrischen Maschine 114 auf, das auf einen entsprechenden Kupplungszustand 128a bis 138a zurückzuführen ist. Ein derartiges charakteristisches Verhalten der Drehzahl 122 ist dergestalt, dass die Drehzahl innerhalb eines charakteristischen Zeitintervalls Ät einen stark abfallenden Gradienten der Drehzahl bzw. eine stark abfallende Steigung der Drehzahl aufweist (vgl. hierzu Figur 4 a-f und 5).

Somit kann der Gradient der Drehzahl bzw. die sich stark verändernde Steigung der Drehzahl 122 innerhalb eines charakteristischen Zeitintervalls Ät als hinreichendes Kriterium für das Vorliegen eines Kupplungszustands 128a bis 138a herangezogen werden. Darüber hinaus weisen die Drehzahlmuster 128 bis 138 die eingangs erwähnten charakteristischen Oszillationen mit entsprechenden Amplituden A (Ai - A 3 ) bzw. Welligkeiten W auf (vgl. Figur 4 a-f und 5). Die Welligkeit bzw. die Amplituden A der Oszillation sind besonders einfach durch Vergleich mit einem Mittelwert DMD der Drehzahl 122 quantifizierbar, wobei die Recheneinheit 118 dazu eingerichtet ist, einen entsprechenden Mittelwert DMD der Drehzahl zu ermitteln, und diesen, sofern erforderlich, zu speichern. Der Mittelwert DMD der Drehzahl 122, kann innerhalb eines festlegbaren Zeitintervalls ermittelt werden, wobei das Zeitintervall zur Ermittlung des Mittelwerts DMD der Drehzahl 122 mehrere Oszillationen, zumindest jedoch eine Oszillation O, aufweisen sollte. Des Weiteren kann die Amplitude A der Oszillation O bzw. deren Welligkeit W durch die Recheneinheit 118 ermittelt werden. Die Amplitude A (vgl. Figur 5), ist die betragsmäßige Differenz von zumindest einem Maximum der Oszillation O zum Mittelwert DMD der Drehzahl 122 und die Welligkeit W entspricht in etwa dem doppelten der Amplitude A.

In einem ausgekoppelten Zustand, in dem die Brennkraftmaschine 114 durch die Kupplung 4 vom Getriebe getrennt ist und kein Drehmoment übertragen wird, nimmt die Oszillation O bzw. die Welligkeit W des zeitlichen Drehzahlverlaufs 122 deutlich ab. Im Extremfall wird beim Auskuppeln der Kupplung 4 sogar die Zündung und/oder die Einspritzung des Verbrennungsmotors deaktiviert, weswegen die Drehzahlwelligkeit W nicht mehr durch die Arbeitstakte der Brennkraftmaschine 112, sondern lediglich durch die Kompression und Dekompression der Zylinder zustande kommt. Eine derartige Abnahme der Oszillationen O im Drehzahlband kann als notwendiges Kriterium für das Vorliegen eines Kupplungszustands betrachtet werden. Als weiteren hinreichendes Kriterium kommt hinzu, dass wie eingangs bereits erwähnt, der zeitliche Verlauf der Drehzahl 122 innerhalb des Zeitintervalls At mit einem sehr starken Gradienten hin in Richtung Leerlaufdrehzahl abfällt. Grundsätzlich stellen diese beiden Kriterien ein Auswahlkriterium dafür dar, einen derartigen Kupplungszustand 128a bis 138a zu erkennen. Die Erkennung kann grundsätzlich anhand von Schwellenwerten vorgenommen werden, wobei für den Gradienten der Drehzahl 122 ein Schwellenwert Si definiert werden kann, wobei bei Überschreiten dieses Schwellenwerts Si das Vorliegen eines Drehzahlgradientenkriteriums zur Erkennung eines Kupplungszustands 128a bis 138a angenommen werden kann.

Weiter kann für die Amplituden A ein weiterer Schwellenwert S2 vorgesehen sein, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts S2 entsprechend auf das Vorliegen eines Kupplungszustands geschlossen werden kann. Die Schwellenwerte Si bzw. S2 können anhand von Maschinenparametern der Brennkraftmaschine 112 bzw. der elektrischen Maschine 114 derart gewählt werden, dass ein Kupplungszustand 128a bis 138a sicher von sonstigen Betriebszuständen der Brennkraft- maschine 114 unterschieden werden können. Anhaltspunkte beispielweise für den Schwellenwerte Si bietet hier der Gradient für einen Abfall der Brennkraftmaschine 114 bei einer deaktivierten Zündung bzw. Einspritzung, wobei der Abfall bzw. Gradient der Drehzahl 122 innerhalb dieses Bereiches im Wesentlichen durch die Reibmomente innerhalb der Brennkraftmaschine 112 bzw. der Bremsmomente der daran gekoppelten Aggregate, insbesondere der elektrischen Maschine 114 bewirkt werden. Entsprechendes gilt auch für den Schwellenwert S2, der auf Kenntnis der Maschinenparameter insbesondere der Welligkeit W der Drehzahl der 122 auf Basis der Kompression und/oder Dekompression oder einer geringen Drehmomentabgabe der Brennkraftmaschine 114 entsprechend festgelegt werden kann, um einen Kupplungszustand 128a bis 138a sicher erkennen zu können.

In Figur 2b ist ein weiteres, zur Figur 2a ähnlichen Ausführungsbeispiels gezeigt. Gleiche oder vergleichbare Merkmale zu Figur 2a wurden hierbei mit der gleichen Bezugsziffer, jedoch mit einem weiteren Buchstaben (b), gekennzeichnet. Die elektrische Maschine 114b weist ein Drehzahlsensor 115b auf, der mit der elektrischen Maschine 114b verbunden ist. Der Drehzahlsensor 115b ist derart an die elektrische Maschine festgelegt, dass dieser die Drehzahl nGen des Läufers der elektrischen Maschine 114b ermitteln kann. Die mittels des Drehzahlsensors 115b ermittelte Drehzahl nGen bzw. 122 (vgl. Figur 3) kann gleichermaßen wie die mittels eines Phasensignals 121 ermittelte Drehzahl herangezogen werden, um die Kupplungszustände 128a bis 138a zu ermitteln.

Hierdurch ergibt sich eine alternative Bezugsquelle der Drehzahl 122, die entweder alternativ oder kumulativ zur Ermittlung der Drehzahl 122 aus dem Phasensignal 121 herangezogen werden kann.

In Figur 2c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche oder vergleichbare Merkmale zu Figur 2a bzw. 2b, wurden hierbei mit der gleich Bezugsziffer, jedoch mit einem weiteren Buchstaben c gekennzeichnet. Weiter wird vereinfacht davon ausgegangen, dass im Falle einer kumulativen Ermittlung der Drehzahl 122 durch das Phasensignal 122 und dem Drehzahlsensor 115b (Figur 2b), der jeweilige Kupplungszustand 128a und 132a durch die Recheneinheit 118c ermittelt wird. Die Recheneinheit 118c, die in Form eines Reglers 120c einer elektrischen Maschine 114c ausgebildet ist, ist zudem dazu eingerichtet, den jeweiligen Kupplungszustand 128a bis 138a (vgl. Figur 5) zu erkennen, und auf Basis des erkannten Kupplungszustands 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112, einen Erregerstrom I ERR derart auf einen jeweiligen Kupplungszustand 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112 anzupassen, dass das Bremsmoment der elektrischen Maschine 114 je nach Kupplungszustand 128a bis 138a vergrößert oder verkleinert werden kann.

Hierbei kann der Erregerstrom unter Vorgabe einer Sollspannung Usoii bzw. eines Isoii des Kraftfahrzeugbordnetzes 110c oder unter Vorgabe einer Maximalstromabgabe iMax, wobei die Maximalstromabgabe ΙΜ nach Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 112 parametrisiert werden kann, geregelt werden.

Durch eine derartige Regelung des Erregerstroms \ E„, die auf einer Vorgabe der Sollspannung Usoii bzw. des Sollstroms Isoii des Kraftfahrzeugbordnetzes 110c beruht, kann ein nahezu bremsmomentfreies bzw. Schleppmomentfreies Mitlaufen der elektrischen Maschine 114a im Beschleunigungsbetrieb der Brennkraftmaschine oder im Leerlaufbetrieb entsprechend einfach umgesetzt werden. Alternativ kann eine derartige Regelung auch über eine Regelung eine in das Kraftfahrzeugbornetz abzugebenden Maximalstrom ΙΜ geregelt werden, wobei dieser Maximalstrom ΙΜ wiederum abhängig von den jeweiligen Kupplungszuständen 128a bis 138a der Brennkraftmaschine 112 parametrisiert werden kann. Eine derartige Parametrisierung kann entweder numerisch erfolgen oder durch Abfrage der in einem hinterlegten Kennfeld gespeicherten Parameter umgesetzt werden (nicht dargestellt).

Die Ermittlung des Drehzahlsignals 122 aus einem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114 ist in Figur 3 näher beschrieben. Bei dem Phasensignal 121 handelt es sich vorliegend um eine der Phasenspannungen 121a der elektrischen Maschine 114. Es versteht sich, dass hierzu grundsätzlich jede beliebige Phasenspannung einer oder mehrerer Phasen der elektrischen Maschine 114, aber auch die jeweiligen Phasenströme verwendbar sind, um hieraus das Drehzahlsignal der elektrischen Maschine 114 sowie das Drehzahlsignal und die Drehzahlmuster 128 bis 138 der an diese gekoppelten Brennkraftmaschine 112 zu ermitteln (nicht dargestellt). Bei Verwendung von mehr als einer Phasenspannung kann eine entsprechend höhere zeitlich Auflösung des Drehzahlsignals erreicht werden (nicht dargestellt).

Die Phasenspannung 121a verläuft bei einem Generator mit Stromabgabe in erster Näherung rechteckförmig. An diesem Signal der Phasenspannung 121a kann eine mittlere Phasenzeit Tphase erfasst werden, wobei diese sich am besten an den steilen Flanken der Phasenspannung 121a ermitteln lässt. Die Phasenzeit Tphase wird durch die Drehzahlschwankung in Form eines für die jeweiligen Be- triebszustände der Brennkraftmaschine 112 charakteristischen Drehzahlmusters 128-136 moduliert und bildet die aktuelle Drehzahl ab, gemäß der Relation: n KW = 60/(TPHASE * PPZ * Üb), wobei nkw die Kurbelwellendrehzahl in Umdrehungen pro Minute ist, Üb das Übertragungsverhältnis zwischen Kurbelwelle und Generatorwelle bzw. Riemenscheibe RS und PPZ die Polpaarzahl der elektrischen Maschine 114. Die hierzu korrespondierenden Werte der Drehzahl 122 und einer mittleren Drehzahl 122a, die dem Mittelwert DMD der Drehzahl 122 innerhalb eines Zeitintervalls entspricht, sind in Figur 3 ebenfalls als Punkte bzw. als Linie dargestellt. Das Zeitintervall kann insbesondere derart gewählt werden, dass über mehrere Oszillationen ge- mittelt wird.

Die Drehzahl kann vorzugsweise digital ermittelt werden. Mittels einer Messung der zeitlichen Abstände Tphase der Amplituden in dem Phasensignal 121 der elektrischen Maschine 114, kann, wie bereits beschrieben, die Momentandrehzahl ηκνν ermittelt werden. Sofern Parameter wie Zylinderzahl, Übertragungsverhältnis Üb und Polpaarzahl PPZ der elektrischen Maschine 114 im erfassten Zeitraum bekannt sind, kann der Regler 118 eine feste Anzahl von Drehzahlwerten in einem Speicher, zum Beispiel in einem Schieberegister, (nicht dargestellt) einspeichern und zumindest innerhalb eines Schwingungszyklusses jeweils eine maximale und eine minimale Momentandrehzahl der elektrischen Maschine 114 und/oder der Brennkraftmaschine 112 ermitteln. Bei den maximalen und minima- len Momentandrehzahlen handelt es sich vorzugsweise um die Peakdrehzahlen im jeweils erfassten Zeitbereich.

Die Differenz zwischen diesen Drehzahlen ist ein Maß für das durch die Brenn- kraftmaschine 112 abgegebene Drehmoment (Welligkeit W). Zur genauen Ermittlung von Tphase ist es vorteilhaft, eine hohe zeitliche Auflösung um den Mittelwert von Tphase zu gewährleisten. Hierbei kann für eine bessere Auflösung die Drehzahl auf Basis der ansteigenden und abfallenden Flanken der Phasenspannung 121 a ermittelt werden. Im Speicher können grundsätzlich beliebig viele Dreh- zahlwerte erfasst werden, wobei jedoch etwa ein ganzer Zyklus einer Schwingung für eine Auswertung erfasst werden sollte.

Um darzustellen, dass die Abtastrate des Generators ausreichend ist, um die Drehzahl 122 und insbesondere die der Drehzahl überlagerten Oszillationen ent- sprechend aufzulösen, sollen nachfolgend die Verhältnisse der entsprechenden

Frequenzen betrachtet und mit dem Nyquist-Kriterium abgeglichen werden. Das Nyquist-Kriterium fordert, dass f e /fmoment > = 2. Bezogen auf die Motordrehzahl ergibt sich die Generatorfrequenz bzw. die Frequenz der elektrischen Maschine mit wobei ηκνν die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. In Kombination mit der Gleichung für fmoment ergibt sich fe/f moment- 2 * Ub * PPZ / Zylinderzahl.

Damit ergibt sich beispielsweise für Üb = 3, PPZ = 6, Zylinderzahl = 4, dass der Quotient fe/fmoment = 9 ist. Selbst bei sehr großen hochzylindrigen Motoren, beispielsweise eines 12-Zylinder-Motors, beträgt das Verhältnis fe/fmoment = 3, wobei auch hier das Nyquist-Abtastkriterium stets erfüllt ist. In den Figuren 4a bis f sind exemplarisch mehrere Kupplungszustände 128a bis 138a beschrieben. In den jeweiligen Ordinaten sind exemplarisch die Drehzahl 122 und in den Abszissen die Zeit aufgetragen. Die Kupplungszustände 128a bis 138a werden anhand des Drehzahlverlaufs nGen einer elektrischen Maschine 114 sowie dem charakteristischen Drehzahlverlauf während eines Zeitintervalls At sowie den charakteristischen Amplituden Ai, A2, A3 einer Oszillation O vor einem Kupplungszustand, während eines Kupplungszustands und nach eines Kupplungszustands beschrieben. Grundsätzlich sind die Kupplungszustände 128a bis 138a für Kupplungsvorgänge von Kupplungen 4, insbesondere Einfachkupplungen, charakteristisch. Wie bereits eingangs erwähnt, werden in den jeweils dargestellten Betrachtungszeiträumen des Drehzahlverlaufs 122 sowohl die Oszillation O als auch die Amplituden Ai bis A3 messbar verändert. Grundsätzlich versteht sich jedoch, dass nicht zwingend der Drehzahlverlauf 122 einer elektrischen Maschine 114 herangezogen werden muss, sondern auch direkt die Drehzahl nßKM der Brennkraftmaschine 112 zur Ermittlung der Kupplungszustände 128a bis 138a herangezogen werden kann.

Durch eine Betätigung der Kupplung 4, kommt es zu einem sogenannten Kupplungszustand 128a bis 138a und in Folge zu einer kurzen Zugkraftunterbrechung im Antriebsstrang 2. Zusätzlich kommt es aufgrund eines ggf. nicht betätigten Gaspedals zu einer abnehmenden Drehzahl 122, wobei die Drehzahl ΠΒΚΜ bzw. die hierzu korrelierte Drehzahl 122 in Richtung Leerlaufdrehzahlband L abfällt. Der Gradient G des Abfalls richtet sich im Wesentlichen nach dem Motorreibmoment, das durch die Kompression bzw. Dekompression der Zylinder bzw. durch sonstige Reibungsverluste bestimmt wird, aber auch durch die Reibungsverluste sonstiger Aggregate, die an die Brennkraftmaschine 112 gekoppelt sind, wie z. B. die elektrische Maschine 114, bestimmt werden.

In der Regel wird innerhalb dieses Abfalls im Zeitintervalls At die Zündung und die Einspritzung der Brennkraftmaschine 112 deaktiviert, bis die Drehzahl ΠΒΚΜ der Brennkraftmaschine das Drehzahlband L des Leerlaufreglers erreicht, bzw. wieder eingekuppelt wird. Bekanntlich ist die Motorleistung P = 2π x ΠΒΚΜ X M, wobei ΠΒΚΜ die Drehzahl der Brennkraftmaschine 112 und M die Last der Brennkraftmaschine 112 bzw. deren abgegebenes Drehmoment ist. In Figur 4a) ist ein erster Kupplungszustand 128a dargestellt, bei dem innerhalb des Zeitintervalls At ein Auskuppel- und Einkuppelvorgang zum Hochschalten innerhalb des Getriebes 6 bewirkt wird. Das Hochschalten bezeichnet nachfolgend allgemein den Gangwechsel von einem Gang niedriger Übersetzung hin, zu einem Gang höherer Übersetzung, wohingegen ein Herunterschalten den Gangwechsel von einem Gang höherer Übersetzung hin zu einem Gang niedriger Übersetzung bezeichnet. Der Schaltvorgang, der in Figur 4a abgebildet ist, wird zudem unter der zusätzlichen Randbedingung einer im Wesentlichen konstanten Leistung der Brennkraftmaschine 114 durchgeführt. Hierbei ist zu erkennen, dass sich im Zeitbereich vor dem Schaltvorgang innerhalb des Zeitintervalls At die Amplitude Ai der Oszillation O im Vergleich zur Amplitude A3 nach dem Schaltvorgang verhältnismäßig klein ist. Dies liegt daran, dass aufgrund der geringen Drehzahl 122 nach dem Kupplungsvorgang 128a und der konstanten Leistung der Brennkraftmaschine 112 das Drehmoment M entsprechend erhöht werden muss, um die zuvor bezeichnete Gleichung zu erfüllen. Das erhöhte Drehmoment geht wiederum mit einer erhöhten Oszillation A3 im zeitlichen Verlauf der Drehzahl 122 einher.

Innerhalb des Kupplungsvorgangs 128a während des Zeitintervalls At weist der Drehzahlverlauf 122 lediglich geringfügigste Amplituden A2 auf, die im Wesentlichen von der Kompression bzw. der Dekompression der Zylinder der Brennkraftmaschine 112 herrühren (vgl. Figur 5). Zudem weist innerhalb des Zeitintervalls At der Drehzahlverlauf 122 einen steilen Gradienten G auf, der bis zum Wiedereinkuppeln innerhalb des Kupplungszustands 128a steil in Richtung Leerlaufdrehzahl L abfällt. Sowohl die charakteristische Amplitude A2 als auch der Gradient G, können als notwendige und hinreichende Kriterien dafür herangezogen werden, um einen derartigen Kupplungszustand 128a zu erkennen. Im Übrigen können auch die charakteristischen Amplituden Ai und A3, die unter den gegebenen Randbedingungen einen Schaltvorgang nahelegen, als zusätzliche Kriterien herangezogen werden, um einen derartigen Kupplungsvorgang weiter zu plausibilisieren. Die zuvor genannten Feststellungen, gelten im Prinzip auch für die weiteren, in den Figuren 4b bis f dargestellten Kupplungszustände 130a bis 138a. In Figur 4b) ist ein Herunterschalten bei konstanter Leistung P und ein entsprechend weiterer Kupplungszustand 130a dargestellt. Der Kupplungszustand 130a als solcher ist wiederum auf Basis des Gradienten G des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl 122 sowie der charakteristischen Amplituden A2 im Zeitintervall At entsprechend erkennbar. Der Verlauf der Amplituden Ai und A3 vor und nach dem Kupplungszustand 130a, weisen charakteristische Amplituden Ai und A3 auf, wobei die Amplituden Ai vor dem Kupplungszustand 130a größer sind als die Amplituden A3 nach dem Kupplungszustand 130a, was wiederum auf die Randbedingung konstanter Leistung P zurückzuführen ist.

In Figur 4c) ist ein weiterer Kupplungszustand 132a mit einem entsprechenden Drehzahlmuster 132 der Drehzahl 122 dargestellt. Hierbei ist ein Hochschaltvorgang bei steigender Leistung P dargestellt. Es ist wiederum der Kupplungszustand 132a innerhalb des Zeitintervalls At mit stark abfallender Drehzahl 122 mit Drehzahlgradient G und entsprechendem Amplitudenverlauf A2 dargestellt, wie er auch bereits zuvor in ähnlicher Form beschrieben ist. Der Drehzahlverlauf Ai und A3 vor bzw. nach dem Kupplungszustand 132a, weisen entsprechende Amplituden Ai und A3 auf, wobei die Amplituden Ai im Vergleich zu den Amplituden A3 entsprechend kleiner sind, was sich wiederum aus der Leistungsrelation (vorher zu nachher) der zuvor bezeichneten Gleichung ergibt.

In Figur 4d) ist ein weiterer Kupplungszustand 134a für ein Hochschaltvorgang bei abfallender Leistung P der Brennkraftmaschinen 112 gezeigt. Der Kupplungszustand 134a mit dem damit verbundenen Drehzahlmuster 134 ist innerhalb des Zeitintervalls At dargestellt, wobei der Drehzahlverlauf 122 einen stark fallenden Gradienten G und eine entsprechend charakteristische Amplitude A2 im Zeitbereich At aufweist. Die Amplituden Ai und A3 vor bzw. nach dem Kupplungszustand 134a, sind derart ausgeprägt, dass die Amplituden A3 im Vergleich zu den Amplituden Ai größer sind, um wiederum die Leistungsrelation P der Brennkraftmaschine 112 zu erfüllen. Je nach Übersetzungsverhältnis und entsprechender Drehzahl 122, kann jedoch das abgegebene Drehmoment M der Brennkraftmaschine 112 und demnach auch die entsprechenden Amplituden Ai bzw. A3 entsprechend variieren. In Figur 4e) ist ein weiterer Kupplungszustand 136a mit dem damit verbundenen Drehzahlmuster 136 dargestellt, wobei der Kupplungszustand innerhalb des Zeitintervalls At mit Gradient G und Amplitude A2 dargestellt ist. Der Drehzahlverlauf 122 zeigt hiermit einen typischen Vorgang eines Herunterschaltens bei steigender Leistung P der Brennkraftmaschine 112. Die Amplituden Ai vor dem Kupplungszustand 136a innerhalb des Zeitintervalls At sind geringfügig größer, als die Amplituden A3 nach dem Kupplungszustand 136a, da entsprechend auch die Drehzahl 122 zugenommen hat.

In Figur 4f) ist ein weiterer exemplarischer Kupplungszustand 138a mit dem Drehzahlverlauf 138 dargestellt. Der Kupplungszustand 138a ist innerhalb des Zeitintervalls At mit der charakteristischen Amplitude A2 der Drehzahl 122 und dem steil hin zur Leerlaufdrehzahl L abfallenden Drehzahl 122 mit Gradient G gezeigt. Der hiermit verbundene Schaltvorgang ist ein Herunterschalten bei abfallender Leistung P der Brennkraftmaschine 112. Es ist zu erkennen, dass die Amplitude Ai vor dem Schaltvorgang aufgrund der geringeren Drehzahl 122, geringfügig größer ist, als nach dem Schaltvorgang (Amplitude A3). Grundsätzlich versteht sich, dass auch noch weitere Schaltvorgänge mit variierender Leistung P denkbar sind, die grundsätzlich einen ähnlichen Verlauf der Drehzahl 122 aufweisen, und bei denen die Schaltvorgänge in vergleichbarer Weise erkannt werden können.

In Figur 5 ist eine vergrößerte Darstellung des charakteristischen Zeitintervalls At mit dem Drehzahlverlauf 122 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass exemplarisch die Drehzahlschwellen Si für die Erkennung des Gradienten G der Drehzahl 122, der in etwa der Steigung der mittleren Drehzahl DMD entspricht, und ein Drehzahlschwellenwertband S2 zur Festlegung der charakteristischen Amplituden A2 entsprechend angegeben sind, die dazu dienen, die entsprechenden Erkennungskriterien für eine Erkennung eines Kupplungszustands 128a bis 138a festzulegen. Das Drehzahlschwellenwertband S2 weist hierbei eine untere Schwelle S21 und eine obere Schwelle S22 auf. Wie bereits eingangs erwähnt, können die Schwellenwerte Si bzw. S2 entsprechend der Systemparameter der Brennkraftmaschine 112 gewählt werden, um einen entsprechenden Kupplungszustand 128a bis 138a sicher detektieren zu können.