Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer sicherheitskritischen Betätigung einer Trennkupplung in einem Hybridmodul eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Hybridmodul zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe wirksam ist und einen elektrischen Antrieb, die Trennkupplung und einen Freilauf aufweist, und die Trennkupplung zum Start des Verbrennungsmotors durch die Übertragung eines von dem elektrischen Antrieb oder dem Antriebsstrang gelieferten Drehmomentes durch eine kraftschlüssige Verbindung mit dem elektrischen Antrieb oder dem Antriebsstrang oder zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang für ein rein elektrischen Fahren verwendet wird.

Aus der DE 10 2012 206 680 A1 ist ein Hybridmodul für einen Triebstrang eines Fahrzeuges bekannt. Das Hybridmodul ist zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet und weist einen elektrischen Antrieb, eine Trennkupplung und einen Freilauf auf, wobei die Trennkupplung und der Freilauf parallel zueinander jeweils zur Drehmomentübertragung vom Verbrennungsmotor in Richtung Getriebe vorgesehen sind. Der Freilauf überträgt das Drehmoment vom Verbrennungsmotor kommend in Richtung Getriebe und öffnet bei entgegengesetzt gerichtetem Drehmoment, so dass das Fahrzeug wahlweise durch den Verbrennungsmotor oder den elektrischen Antrieb oder kombiniert gleichzeitig durch beide antreibbar ist. Die Trennkupplung hat dabei die Aufgaben, den Verbrennungsmotor durch Übertragung des von dem elektrischen Antrieb bzw. dem Antriebsstrang gelieferten Drehmoments durch kraftschlüssiges Verbinden von Verbrennungskraftmaschine und elektrischem Antrieb bzw. Antriebsstrang zu starten oder den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abzukoppeln, um das Kraftfahrzeug rein elektrisch zu betreiben oder Verbrennungsmotorzug- und - schubmomente im hybridischen Fahrbetrieb zu übertragen.

Ein Wechsel vom elektrischen zum hybridischen Fahrbetrieb erfordert somit das Schließen der Trennkupplung, um den Verbrennungsmotor zu starten. Insbesondere beim Start bzw. Widerstart über die kinetische Energie des drehenden Antriebsstranges kommt es durch das Schließen der Trennkupplung und die damit verbundene Beschleunigung des stehenden Verbrennungsmotors zu einem entsprechenden Bremsmoment, welches im Weiteren als Störmoment bezeichnet werden soll. Dieses Störmoment kann unter bestimmten Umgebungseinflüssen sicherheitskritische Szenarien des Kraftfahrzeuges hervorrufen. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung einer sicherheitskritischen Betätigung einer Trennkupplung in einem Hybridmodul eines Kraftfahrzeuges anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein kritisches Störmoment der Trennkupplung zur Einstellung eines vorzuhaltenden Sicherheitsabstandes der offenen Trennkupplung in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeuges und/oder Fahrzeugrandbedingungen eingestellt wird. Unter dem Sicherheitsabstand der offenen Kupplung soll dabei der Abstand der Reibbeläge unter Berücksichtigung des Ausrückweges bei geöffneter Trennkupplung verstanden werden. Bei schlechten Umgebungsbedingungen ist der Sicherheitsabstand durch geringere, zu tolerierende Störmomente größer, wohingegen bei besseren Umgebungsbedingungen der Sicherheitsabstand infolge größerer, tolerierbare Störmomente kleiner eingestellt wird. Aufgrund dieses indirekten Zusammenhangs zwischen Störmoment und Sicherheitsabstand wird in jeder Situation des Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges die höchstmögliche Systemdynamik und Sicherheit gewährleistet. Dabei muss das Kraftfahrzeugsystem nicht generell in einem übersicheren Bereich betrieben werden, der alle erdenkbaren Fälle abdeckt, bietet aber trotzdem die höchstmögliche Systemdynamik, Systemverfügbarkeit und Systemsicherheit.

Vorteilhafterweise wird das kritische Störmoment in Abhängigkeit eines Reibwertes der Fahrzeugräder bestimmt. Insbesondere bei regennasser Fahrbahn oder bei Eisglätte verändert sich der Reibwert, so dass das Störmoment in Abhängigkeit von unterschiedlichen Reibwerten geändert wird, um eine sicherheitskritische Betätigung der Trennkupplung zu unterbinden, da eine differenzierte Kraftübertragung der Reifen auf die Fahrbahn auftritt.

In einer Ausgestaltung ist der Reibwert für einen Bereich einer Außentemperatur des Kraftfahrzeuges als Konstante ausgebildet. So kann ein Reibwert beispielsweise bei einer Außentemperatur <3°C und einer Außentemperatur von >3°C festgelegt werden, um die Kraftübertragung zwischen Reifen und Fahrbahn zu klassifizieren.

In einer Variante wird das kritische Störmoment in Abhängigkeit einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeuges bestimmt. Dabei wird, insbesondere bei Kurvenfahrten, mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit die Abhängigkeit des tolerierbaren Störmoments von den Größen Straßenhaftbeiwert, Gangübersetzung und Fahrgeschwindigkeit bzw. der damit zusammenhängenden Querbeschleunigung berücksichtigt, um die Fahrzeugsicherheit zu gewährleisten.

In einer Weiterbildung werden bei Überschreitung des kritischen Störmomentes durch das vorgegebene Drehmoment fahrdynamische Maßnahmen zur Absenkung des kritischen Störmomentes eingeleitet, um die Fahrzeugsicherheit zu gewährleisten. Zu solchen fahrdynamischen Maßnahmen können beispielsweise das Einlegen eines höheren Ganges oder das Trennen des Antriebsstranges vom Verbrennungsmotor vor dem Start des Verbrennungsmotors bzw. eine Vermeidung des Startes des Verbrennungsmotors nach Unterschreitung einer zu definierenden Querbeschleunigungsgrenze sein.

In einer Ausgestaltung werden Informationen über die Umgebungsbedingungen und/oder die Fahrzeugrandbedingungen über eine Kommunikationsleitung des Kraftfahrzeuges bereitgestellt. Dadurch werden die von Sensoren, welche an sich im Kraftfahrzeug vorhanden sind, bereitgestellten Daten auch zur Unterbindung einer sicherheitskritischen Betätigung der Trennkupplung benutzt.

Vorteilhafterweise wird der Sicherheitsabstand der offenen Trennkupplung in Kenntnis einer Kupplungskennlinie unter Beachtung der Informationen über die Umgebungsbedingungen und/oder die Fahrzeugrandbedingungen eingestellt. Durch Einbeziehung der Kupplungskennlinie erfolgt die Berücksichtigung einer, im Fehlerfall auftretenden Kupplungsdynamik, was die Genauigkeit des einzustellenden Sicherheitsabstandes verbessert.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Triebstranges eines Kraftfahrzeuges mit einem Hybridmodul, Figur 2: Übersicht kritischer Störmomente als Funktion von der Reibhaftung, dem Gang und der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Figur 1 zeigt schematisch einen Triebstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor 1 , einen, an einer Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 angebundenen Schwingungsdämpfer 3, ein Hybridmodul 4 mit Freilauf 5 und Trennkupplung 6, sowie mit Rotor 7 und Stator 8 eines elektrischen Antriebes, einem Getriebe 9, einem Differenzial 10 und nicht im Einzelnen dargestellter Räder. Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Getriebe 9 sind zwei parallele Drehmomentübertragungsstränge vorgesehen. Ein erster Drehmomentübertragungsstrang enthält die Trennkupplung 6 und ein zweiter Drehmomentübertragungsstrang den Freilauf 5. Der Freilauf 5 überträgt bei Drehmomentübertragung vom Verbrennungsmotor 1 auf das Getriebe 9 und öffnet bei Drehmoment-Flussrichtung vom Getriebe 9 auf dem Verbrennungsmotor 1. Drehmomente vom Getriebe 9 in Richtung Verbrennungsmotor 1 sind bei geschlossener Kupplung übertragbar. Dies betrifft insbesondere das Starten des Verbrennungsmotors 1 aus dem elektrischen Fahren sowie das Übertragen des Schubmomentes im Falle einer vollen Batterie. Im verbrennungsmotorischen Betrieb des Triebstranges bleibt die Trennkupplung 6 geschlossen, so dass diese entsprechend ihrer anliegenden Drehmomentübertragungskapazität das vom Verbrennungsmotor 1 übertragbare Moment jeweils anteilig zusammen mit dem Freilauf überträgt. Die Funktion der Trennkupplung 6 wird dabei durch ein Steuergerät 1 1 , welches mit einem übergeordneten Fahrzeugsteuergerät 12 verbunden ist, gesteuert. Das Steuergerät 1 1 und das Fahrzeugsteuergerät 12 sind dabei über eine Fahrzeugkommunikationsleitung, vorzugsweise einen Can-Bus 15, miteinander und mit den Sensoren 13 und den Fahrerassistenzsystemen 14 verbunden.

In Figur 2 ist eine Übersicht der kritischen Störmomente als Funktion des Reibwertes, des Ganges sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, können bei Durchfahrt einer Kurve im zweiten Gang bei 30 km/h unter Schnee bzw. eisglatter Fahrbahn (Annahme Reibwert μ = 0,3) bereits Störmomente von >55 Nm zu einem eventuellen sicherheitskritischen Haftabriss zwischen Reifen und Fahrbahn an der Antriebsachse führen. Um solche kritischen Situationen des Kraftfahrzeuges zu unterbinden, steuert das Steuergerät 1 1 die Trennkupplung 6 derart an, dass ein vorgegebener Sicherheitsabstand der offenen Kupplung in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen bzw. von Fahrzeugrandbedingungen bestimmt wird. Zur Einstellung dieses Sicherheitsabstandes wird ein kritisches Störmoment M _kri t bestimmt, was wie folgt ermittelt wird. M Krit = rriv * + M E -Maschine (1 )

wobei μ Reibwert

v ² /r Querbeschleunigung.

In Abhängigkeit zusätzlich erfasster Informationen, z.B. einer möglichen Glättegefahr, bei einer Außentemperatur <3°C und/oder einer durch das Fahrzeugassistenzsystem 14 gemessenen Querbeschleunigung wird das kritische Störmoment M _krit entsprechend in Abhängigkeit dieser Umgebungsbedingungen bzw. Fahrzeugrandbedingungen eingestellt. Übersteigt der vorgegebenen Drehmomentwunsch des übergeordneten Fahrzeugsteuergerätes 12 das ermittelte kritische Störmoment M _krit, so werden Maßnahmen zur Stabilisierung des Fahrbetriebes getroffen, wie ein Hochschalten in einen höheren Gang oder das Trennen des Antriebsstranges von dem Verbrennungsmotor 1 oder ein Vermeiden des Starts des Verbrennungsmotors 1 bis nach Unterschreitung einer zu definierenden Querbeschleunigungsgrenze. Damit werden sicherheitskritische Fahrzustände unterbunden. Ebenso kann bei Geradeausfahrt, also nahezu querkraftfreier Fahrt, der Start des Verbrennungsmotors 1 in Abhängigkeit der Temperatur ausgeführt werden, um sicherheitsrelevanten Radschlupf zu vermeiden. Ohne Querkrafteinfluss gestalten sich die kritischen Störmomente M _krit dann als Funktion des Reibwertes bzw. des eingelegten Ganges und von der Fahrgeschwindigkeit nahezu unabhängig als waagerechte Linien (Figur 2).

Bei regennasser Fahrbahn ist der Reibwert μ auf etwa 0,7 erhöht, was tolerierbare Störmomente von bis zu ca. 150 Nm zulässt. Unter Berücksichtigung der im Fehlerfall auftretenden Kupplungsdynamiken, kann in Abhängigkeit der benötigten Fehlertoleranzzeit ein notwendiger, vorzuhaltender Sicherheitsabstand der offenen Trennkupplung 6 definiert werden. Bei schlechteren Umgebungsbedingungen muss also der Sicherheitsabstand durch die geringeren tolerierbaren Störmomente größer werden. Aus diesem Sachverhalt ergeben sich von den Umgebungsbedingungen abhängige, unterschiedliche Sicherheitsabstände, welche zum einen der funktionalen Sicherheit als auch der möglichen Verfügbarkeit des Systems dienen. Durch Kenntnis der Kupplungskennlinie kann in Abhängigkeit weiterer erfasster Informationen (z.B. mögliche Glättetemperatur) bei Außentemperatur <3°C und/oder der durch bestehende Fahrerassistenzsysteme gemessenen Querbeschleunigung in Kombination mit der vom Gesamtsystem abhängigen Fehlertoleranzzeit der Sicherheitsabstand definiert werden.

Bezugszeichenliste Verbrennungsmotor

Kurbelwelle

Schwingungsdämpfer

Hybridmodul

Freilauf

Trennkupplung

Rotor

Stator

Getriebe

Differenzial

Steuergerät

Fahrzeugsteuergerät

Sensor

Fahrerassistenzsystem

Can-Bus