Tastpunktes einer Hvbridtrennkupplung im Antriebsstrang eines Hvbridfahr- zeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Drehmomenten- verlaufes zur Ermittlung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung im Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges, wobei im Antriebsstrang ein Elektroantrieb mittels der Hybridtrennkupplung mit einem Verbrennungsmotor koppelbar ist und der Drehmomentverlauf eines zum Anschleppen des stillstehenden Verbrennungsmotors vorge- sehenen Riemenstartergenerators zur Adaption des Tastpunktes ausgewertet wird, wenn die Hybridtrennkupplung zur Adaption des Tastpunktes aus einem geöffneten Zustand in Richtung eines geschlossenen Zustandes verfahren wird.

Aus der DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Hybridantriebsstrang bekannt, bei welchem der Tast- punkt der Kupplung bei stillgesetzter Brennkraftmaschine bestimmt wird, indem die Kupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Kupplung auf eine Elektromaschine, die mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird.

Die Strategie zur Ermittlung des Tastpunktes umfasst somit ein langsames Schließen der Kupplung unter Beobachtung eines Drehmomentensignals. Die spezielle

Aggregatekonfiguration von Riemenstartergeneratoren, die den Verbrennungsmotor starten, und die Hybridkupplung mit einer Elektromaschine für den Vortrieb auf der Abtriebsseite der Hybridtrennkupplung und dem hinterlagerten Getriebe, wie es aus der DE 10 2014 207 720 A1 bekannt ist, ermöglicht auch den Riemenstartergenerator als Momentenquelle für die Tastpunktadaption zu verwenden. Dabei wird während des Schließens der Trennkupplung ein Starten des Verbrennungsmotors über den Riemenstartergenerator ausgeführt.

Nachteilig dabei ist, dass der Riementrieb des Riemenstartergenerators eine gewisse Elastizität aufweist, die sich dahingehend auswirkt, dass das Drehmoment des Rie- menstartergenerators Schwankungen durch Ausbildung von Schwingungen zwischen den beteiligten Komponenten ausgesetzt ist. Das systematisch durch die höhere Drehzahl genauere Drehmoment des Riemenstartergenerators kann so durch Schwingungen verfälscht werden, die je nach Fahrsituation sporadisch und in unterschiedlichen Ausprägungen auftreten. Das verfälschte Drehmoment kann zu einer fehlerhaften Tastpunktadaption führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Drehmomentverlaufes des Riemenstartergenerators anzugeben, bei welchem der Ein- fluss von Schwingungen im Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators bei einer Tastpunktadaption detektiert werden kann.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der zur Tastpunktadaption genutzte Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators mit einem Drehmomentver- lauf des Elektromotors plausibilisiert wird. Da der Elektromotor mit der Hybridtrennkupplung verbunden ist, erfährt dieser beim Schließen der Kupplung ebenfalls eine Momentenänderung. Deshalb kann der Drehmomentverlauf des Elektromotors zum Abgleich mit dem Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators genutzt werden, wodurch die Tastpunktadaption durch den Riemenstartergenerator abgesichert wird. Für eine weitere Betrachtung wird das Momentensignal über die Riemenübersetzung auf ein Moment an der Trennkupplung umgerechnet.

Vorteilhafterweise erfolgt die Plausibilisierung während des rein elektrischen Fahrens des Hybridfahrzeuges, wobei auf eine korrekte Tastpunktadaption geschlossen wird, wenn der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators und der Drehmomentver- lauf des Elektromotors annähernd synchron verlaufen. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass keinerlei Schwingungen auf den Riemenstartergenerator wirken und somit keine Momentenschwankungen vorhanden sind, die die Tastpunktadaption beeinflussen.

In einer Ausgestaltung erfolgt die Plausibilisierung des Drehmomentverlaufes des Riemenstartergenerators mit dem Drehmomentverlauf des Elektromotors, wenn der Elektromotor drehzahlgeregelt dreht und der Riemenstartergenerator den Verbrennungsmotor drehzahlgeregelt passiv anschleppt. Da sowohl der Elektromotor als auch der Riemenstartergenerator mit einer vorgegebenen Drehzahl laufen, lässt sich eine Momentenänderung bei Erreichung des Tastpunktes der Hybridtrennkupplung einfach detektieren. Es muss allerdings darauf geachtet werden, dass beim Anschleppen des Verbrennungsmotors durch den Riemenstartergenerator der Verbrennungsmotor noch passiv ist und keine eigene Zündung aufweist. ln einer Weiterbildung wird zur Tastpunktadaption an die Hybridtrennkupplung ein Kupplungssollmoment angelegt und der Drehmomentverlauf an dem drehenden Riemenstartergenerator und der Drehmomentverlauf an dem drehenden Elektromotor auf eine Drehmomentänderung verglichen. Nur wenn der Riemenstartergenerator und der Elektromotor in ihrem Drehmomentverlauf annähernd zeitgleich eine Drehmomentänderung aufweisen, kann davon ausgegangen werden, dass die Hybridtrennkupplung den Tastpunkt erreicht hat und beginnt ein Kupplungsmoment zu übertragen. Tritt eine signifikante Drehmomentänderung nur im Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators auf, kann auf eine Verfälschung des

Drehmomentenverlaufes des Riemenstartergenerators durch Schwingungen geschlossen werden.

In einer Variante wird ein Offset von dem Riemenstartergenerator und dem Elektromotor getrennt voneinander ermittelt, wobei der jeweilige Drehmomentverlauf mit dem ermittelten, zugehörigen Offset korrigiert wird. Nach dieser Bereinigung kann davon ausgegangen werden, dass die Absolutwerte des Drehmomentenverlaufes von Riemenstartergenerator und Elektromotor einen ähnlichen Verlauf aufweisen.

Um einen ausreichenden Vergleich zwischen dem Drehmoment des Riemenstartergenerators und dem Drehmoment des Elektromotors ausführen zu können, wird nach der Offset-Korrektur der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators auf den Drehmomentverlauf des Elektromotors angepasst.

In einer Ausführungsform wird der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators auf den Drehmomentverlauf des Elektromotors angepasst, wenn ein Absolutwert des Drehmomentes des Riemenstartergenerators kleiner ist als ein Absolutwert des Drehmomentes des Elektromotors. Durch diesen dynamischen Abgleich wird das Off- set von dem Drehmoment des Riemenstartergenerators abgezogen.

In einer Alternative wird der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators auf den Drehmomentverlauf des Elektromotors angepasst, wenn ein Absolutwert des Drehmomentes des Riemenstartergenerators größer ist als ein Absolutwert des Drehmomentes des Elektromotors. In diesem Fall wird dynamisch das bestimmte Offset auf das Drehmoment des Riemenstartergenerators aufgeschlagen.

In einer Weiterbildung erfolgt die Plausibilisierung, wenn der der Hybridtrennkupplung nachgelagerte Antriebsstrang offen ist. Damit wird gewährleistet, dass Drehmoment- einflüsse, die durch den nachgelagerten Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges auf die Hybridtrennkupplung rückwirken können, unterbunden werden, so dass eine ausreichend genaue Plausibilisierung zwischen den Drehmomentverläufen des Riemenstar- tergenerators und des Elektromotors möglich ist. In einer Ausgestaltung erfolgt bei fehlgeschlagener Plausibilisierung die Tastpunktadaption aus einer linearen Gewichtung, vorzugsweise einer Mittelwertbildung, des Drehmomentes des Riemenstartergenerators und des Drehmomentes des Elektromotors. Somit kann auch in diesem Fall, die Position der Hybridtrennkupplung festgestellt werden, bei welcher diese beginnt, ein Kupplungsmoment zu übertragen. Diese Posi- tion wird im Weiteren als Tastpunkt bezeichnet.

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

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes mit einem Riemenstarter- generator.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 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. Ver- brennungsmotor 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 Getriebe 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 sind. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges.

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. Im vorliegenden Fall wird der Verbrennungsmotor 2 durch den am Verbrennungsmotor positionierten Riemenstartergenerator 1 1 gestartet.

Um sicherzustellen, dass bei dem Start des Verbrennungsmotors 2 ein ausreichendes Drehmoment bereitgestellt wird, welches sowohl das Kraftfahrzeug über die Antriebs- räder 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich. Diese Kupplungskennlinie wird aus Stützstellen adaptiert, bei welchen der Tastpunkt der Hybridtrennkupplung 4 von entscheidender Bedeutung ist. Der Tastpunkt wird für den Betrieb des Antriebsstranges einmal ermittelt und während des Betriebes an das veränderte Kupplungsverhalten, welches aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren, wie Verschleiß, Nachstellung der Hybridtrennkupplung 4 und Temperatur sowie Alterungsprozesse nicht konstant ist, angepasst werden. Unter dem Tastpunkt soll im Weiteren die Position der Hybridtrennkupplung 4 verstanden werden, bei dem die Reibflächen des Ein- bzw. Ausgangsteils der Hybrid- trennkupplung 4 in Reibkontakt zueinander treten.

Zur Adaption des Tastpunktes wird im elektrischen Fahrbetrieb des Antriebsstranges

I die Hybridtrennkupplung 4 aus dem geöffneten Zustand langsam in Richtung geschlossener Zustand bewegt. Gleichzeitig schleppt der Riemenstartergenerator 1 1 den passiven Verbrennungsmotor 2 mit einer vorgegebenen konstanten Drehzahl an. Zur Ermittlung des Tastpunktes wird durch das Schließen der Hybridtrennkupplung 4 ein an die Hybridtrennkupplung 4 angelegtes Kupplungssollmoment zunehmend vergrößert, bis an dem Riemenstartergenerator 1 1 ein dem Kupplungssollmoment zuor- denbares Drehmoment erfassbar ist. Dabei befindet sich der Riemenstartergenerator

I I in einem drehzahlgeregelten Betrieb, also bei einer stabilen Drehzahl. Zur Tast- punktermittlung wird die Hybridtrennkupplung 4 also zugefahren, bis die Reibeingriffs- flächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt stehen und ein minimales Drehmoment auf den Riemenstartergenerator 1 1 übertragen wird, das durch eine entsprechende Reaktion des Riemenstartergenerators 1 1 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine definierte Drehmomenterhö- hung im Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators 1 1 auftritt.

Da der Riemenstartergenerator 1 1 einen Riementrieb aufweist, der elastisch ausgebildet ist, kann es zu Drehmomentschwankungen kommen, da infolge der elastischen Ausbildung des Riementriebes Schwingungen zwischen den beteiligten Komponenten des Antriebsstranges 1 auftreten können. Diese Schwingungen führen zu Drehmo- mentänderungen, die in ähnlicher Größe sind wie die durch die Tastpunktadaption auftretende Drehmomentänderung. Um sicher die Drehmomentänderung der Tastpunktadaption zuordnen zu können, wird zur Plausibilisierung der Drehmomentverlauf des sich in Betrieb befindlichen Elektromotors 3 parallel zum Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators 1 1 beobachtet. Auch im Drehmomentverlauf des Elektromotors 3 wird bei Erreichen des Tastpunktes durch die Hybridtrennkupplung 4 eine Drehmomenterhöhung beobachtet. Durch den Vergleich der Drehmomentverläufe des Riemenstartergenerators 1 1 und des Elektromotors 3, welcher durchgeführt wird, wenn der Elektromotor 3 drehzahlgeregelt dreht und der Riemenstartergenerator 1 1 den Verbrennungsmotor 2 ebenfalls drehzahlgeregelt passiv anschleppt, wird das Vertrauen in die durch den Riemenstartergenerator 1 1 durchgeführte Tastpunktadaption erhöht. Bei diesem Vergleich muss berücksichtigt werden, dass der Verbrennungsmotor 2 schneller als der Elektromotor 3 dreht. Vor einem Vergleich der Drehmomentverläufe von Riemenstartergenerator 1 1 und Elektromotor 3 muss aber sichergestellt sein, dass der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators 1 1 als auch der Drehmomentverlauf des Elektromotors 3 offset- korrigiert ist. Daher wird für sowohl den Riemenstartergenerator 1 1 als auch den Elektromotor 3 getrennt voneinander der jeweilige Offset ermittelt und der Drehmo- mentverlauf des Riemenstartergenerators 1 1 und der Drehmomentverlauf des Elektromotors 3 um den jeweiligen Offset bereinigt. Die bereinigten Drehmomentverläufe sollten dann einen ähnlichen Verlauf aufweisen.

Es gibt zwei Fälle, in denen der Drehmomentverlauf des Riemenstartergenerators 1 1 auf den Drehmomentverlauf des Elektromotors 3 angepasst werden kann. Im ersten Fall ist der Absolutwert des Drehmomentes des Riemenstartergenerators 1 1 kleiner als der des Elektromotors 3. Dann kann mit dem Drehmoment des Elektromotors 3 das Drehmoment des Riemenstartergenerators 1 1 vergrößert werden, indem das Offset des Riemenstartergenerators 1 1 auf dessen Drehmoment zugeschlagen wird.

Ist der Absolutwert des Drehmoments des Riemenstartergenerators 1 1 aber größer als der Absolutwert des Drehmoments des Elektromotors 3, dann kann mit dem Drehmoment des Elektromotors das Drehmoment des Riemenstartergenerator 1 1 verkleinert werden, indem das Offset des Riemenstartermoments 1 1 von diesem abgezogen wird. Die Anpassung des Drehmomentes des Riemenstartergenerators 1 1 erfolgt nur langsam und erst nach mehrmaliger Betätigung. Das heißt, es wird mehrmals ein kleineres Drehmoment des Riemenstartergenerators 1 1 ermittelt. Erst dann wird eine Manipulation des Drehmomentes des Riemenstartergenerators 1 1 vorgenommen. In einer Alternative kann die Tastpunktadaption aber verworfen werden, wenn die Plausibilisierung des Drehmomentverlaufes des Riemenstartergenerators 1 1 mit dem Drehmomentverlauf des Elektromotors 3 fehlschlägt.

In einer anderen Variante kann zur Tastpunktadaption aber auch eine lineare Gewichtung der beobachteten Drehmomentverläufe des Riemenstartergenerators 1 1 und des Elektromotors 3 vorgenommen werden. Im einfachsten Fall wird aus den Signalen der beiden Drehmomente ein Mittelwert gebildet, welcher dann zur Ermittlung des Tastpunktes verwendet wird.

Die Plausibilisierung der Drehmomentverläufe zur Tastpunktadaption wird nur durchgeführt, wenn der nachgelagerte Antriebsstrang 1 , welcher sich hinter der Hybrid- trennkupplung 4 anschließt, offen ist, so dass von diesem nachgelagerten Antriebsstrang keinerlei Einflüsse auf die Hybridtrennkupplung übertragen werden können. Alternativ zum offenen Antriebsstrang 1 kann die Plausibilisierung auch im Schub- oder Zugbetrieb des Elektromotors 3 erfolgen. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Momentenerhöhung bzw. Erniedrigung auch wirklich den Momentenfluss über die Hybridtrennkupplung 4 und nicht die in dem Antriebsstrang 1 widerspiegelt. Dies ist möglich beim Ankriechen des Fahrzeuges auf der Straße, bei welchem bei konstanter Geschwindigkeit mit niedrigem Drehmoment der Tastpunkt adaptiert wird, ohne dass Kraftstoff benötigt wird.

Bezugszeichenliste Antriebsstrang

Verbrennungsmotor

Elektromotor

Hybridtrennkupplung

Kurbelwelle

Rotor

Stator

Abtriebswelle

Getriebe

Antriebsrad

Riemenstartergenerator