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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A CLUTCH IN A HYBRID DRIVETRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/194047
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a clutch (4) of a hybrid drivetrain (1) with a transmission (5) arranged downstream of an electric machine (3), said clutch (4) being arranged between an internal combustion engine (2) and the electric machine and being activated in an automated fashion by an actuator. In order to determine a relationship between a coupling torque (MK) of the clutch by means of an activation travel of the actuator and to be able to adapt it continuously and robustly, when the transmission is uncoupled from the electric machine, the internal combustion engine is deactivated and the clutch is closed, a torque (MEO) which is lower than the compression torque of the internal combustion engine is applied by the electric machine, the clutch is successfully opened by the actuator along an activation path, and when there is a change in the rotational speed of the electric machine an uncoupling point (A) of the clutch is assigned to a predefined activation path.

Inventors:
KÜSS, Volker (Elsässer Weg 7, Kappelrodeck, 77876, DE)
ZIEFLE, Florian (Kohlwaldweg 62, Freudenstadt, 72250, DE)
OSTER, Sebastien (25 rue des Erables, Hoerdt, Hoerdt, 67720, FR)
Application Number:
DE2017/100315
Publication Date:
November 16, 2017
Filing Date:
April 20, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
B60K6/387; B60K6/547; B60W10/02; B60W10/08; B60W10/18; B60W20/00; F16D48/06; B60K6/48; B60W50/00
Domestic Patent References:
WO2015008132A12015-01-22
Foreign References:
DE102007050987A12009-04-30
DE19739215A11998-03-12
DE102015104134A12015-10-08
DE102010023505A12011-12-15
DE19915207A12000-10-05
DE102008030473A12009-01-15
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Steuerung einer zwischen einer Brennkraftmaschine (2) und einer Eiektromaschine (3) angeordneten, von einem Aktor automatisiert betätigten Trennkupplung (4) eines hybridischen Antriebsstrangs (1 ) mit einem der Eiektromaschine (3) nachfolgend angeordneten Getriebe (5), dadurch gekennzeichnet, dass bei gegenüber der Eiektromaschine (3) abgekoppeltem Getriebe (5), bei stillgelegter Brennkraftmaschine (2) und geschlossener Trennkupplung (4) von der Eiektromaschine (3) ein Drehmoment (MEO) kleiner als das Kompressionsmoment der Brennkraftmaschine (2) aufgebracht wird, die Trennkupplung (4) von dem Aktor entlang eines Betätigungswegs sukzessive geöffnet wird und bei einer Drehzahländerung der Eiektromaschine (3) ein Auskuppelpunkt (A) der Trennkupplung (4) einem vorgegebenen Betätigungsweg zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das aufgebrachte Drehmoment (ME) größer 5 Nm und kleiner 30 Nm beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehzahländerung das von der Eiektromaschine (3) aufgebrachte Drehmoment (MEO) bei dem vorgegebenen Betätigungsweg am Auskuppelpunkt (A) dem Kupplungsmoment (Μκ) zugeordnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Auskuppelpunkt (A) mittels einer vorgegebenen Korrelation der Tastpunkt der Trennkupplung (4) ermittelt wird und dem Tastpunkt ein vorgegebener Betätigungsweg zugeordnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eiektromaschine (3) bei geöffneter Trennkupplung (4) drehzahlgeregelt und momentenbegrenzt betrieben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (3) nach Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl abgeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung des Auskuppelpunkts (A) eine Referenzposition ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer vorhandenen Anfahrkupplung zwischen Elektromaschine und Getriebe bei geöffneter Anfahrkupplung durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Neutralstellung des Getriebes (5) ohne eingelegten Gang durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen der Trennkupplung (4), dem Öffnen einer Anfahrkupplung und/oder eines Schaltens des Getriebes (5) in eine Neutralstellung bei nicht eingelegtem Gang bei nicht aktivierter Feststellbremse die Feststellbremse aktiviert wird.

Description:
Verfahren zur Steuerung einer Trennkupplung in einem hybridischen Antriebsstrang

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine angeordneten, von einem Aktor automatisiert betätigten Trennkupplung eines hybridischen Antriebsstrangs mit einem der Elektromaschine nachfolgend angeordneten Getriebe.

Hybridische Antriebsstränge eines Kraftfahrzeugs, bei denen eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine eine Antriebseinheit bilden, sind hinreichend bekannt. Hierbei kann zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine eine Trennkupplung angeordnet sein. Hierbei ist der Elektromaschine ein Antriebsräder des Kraftfahrzeugs antreibendes Getriebe nachgeschaltet, so dass bei offener Trennkupplung rein elektrisch gefahren und rekuperiert werden kann und bei gegebenenfalls zwischen Elektromaschine und Getriebe angeordneter offener Anfahrkupplung oder bei einer Neutralstellung des Getriebes ohne eingelegten Gang die Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine gestartet werden kann. Die Trennkupplung wird dabei von einem Steuergerät automatisiert gesteuert. Hierzu ist ein Aktor vorgesehen, welcher die Trennkupplung entlang eines Betätigungswegs von einem geschlossenen in einen offenen Zustand und umgekehrt betätigt. Hierbei ist jedem einzelnen Betätigungswegpunkt ein zu übertragendes Kupplungsmoment zuzuordnen. Aufgrund von Einflussparametern wie beispielsweise Temperatur, Verschleiß und Betriebsdauer der Trennkupplung ändert sich diese Zuordnung. Aufgrund einer Ermittlung des Zusammen- hangs zwischen Betätigungsweg und übertragbarem Kupplungsmoment kann die Trennkupplung kalibriert und laufend adaptiert werden. Hierzu wird ein Tastpunkt der Trennkupplung ermittelt, bei dem Trennkupplung beginnt, Moment zu übertragen und an diesem Tastpunkt eine Kupplungskennlinie des übertragbaren Kupplungsmoments über den Betätigungsweg angelegt. Die Kupplungskennlinie selbst kann beispielsweise durch Ermitteln eines sogenannten Reibwerts, der eine Steigung der Kennlinie re- präsentiert, laufend kalibriert und adaptiert werden. Da der Betätigungsweg in der Regel nur mittels relativ messender Wegsensoren erfasst wird, erfolgt vor Inbetriebnahme der Trennkupplung eine Kalibrierung des Wegsensors, indem ein Betätigungsglied von dem Aktor an einen Anschlag beispielsweise bei offener Reibungskupplung gefahren und dort eine Referenzposition ermittelt wird, indem beispielsweise bei Bestromung des Aktors keine Fortbewegung des Betätigungsglieds erfasst wird. Aufgrund von Blockaden vor dem Anschlag kann eine falsche Referenzposition eingestellt werden, so dass von einem falschen Koordinatenursprung ausgegangen wird, und die Trennkupplung fehlerhaft bedient, beispielsweise im geschlossenen Zustand der Trennkupplung überdrückt wird, so dass beispielsweise bei einer Trennkupplung mit kraftgesteuerter Nachstelleinrichtung unnötige Nachstellvorgänge eingeleitet werden.

Aus der DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Trennkupplung in einem gattungsgemäßen hybridischen Antriebsstrang bekannt. Hierbei wird die Elektromaschine drehzahlgeregelt bei stillgelegter Brenn- kraftmaschine betrieben, die Trennkupplung vom Aktor sukzessive zugestellt und an der Elektromaschine eine Signalantwort ausgewertet, die einem beginnenden Kupplungsmoment zuzuordnen ist. Dies bedeutet sinngemäß, dass der Aktor die Trennkupplung solange zustellt, bis ein Drehmoment der Elektromaschine über die Trennkupplung auf die Brennkraftmaschine übertragen und von dieser entgegengehalten wird, wodurch ein Betriebsparameter der Elektromaschine beeinflusst wird. Die Dreh- zahl der Elektromaschine muss dabei in einem engen Drehzahlband gehalten werden, ist dies nicht der Fall, wird die Tastpunktermittlung abgebrochen und der Betrieb des Kraftfahrzeugs mit einem zuvor bestimmten Tastpunkt fortgesetzt. Das Getriebe des Kraftfahrzeugs befindet sich während der Tastpunktermittlung in einer Neutralposition bei nicht eingelegtem Gang oder eine gegebenenfalls vorhandene Anfahrkupplung zwischen Elektromaschine und Getriebe ist geöffnet.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung einer Trennkupplung in einem gattungsgemäßen Antriebsstrang. Insbesondere soll eine Adaption der Trennkupplung sicherer und häufiger möglich sein. Insbesondere soll die Häufigkeit von Adaptionen erhöht werden. Insbesondere soll die Robustheit der Adaptionen erhöht werden.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung einer zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine angeordneten, von einem Aktor, beispielsweise einem elektrischen Aktor automatisiert betätigten Trennkupplung eines hybridischen Antriebsstrangs mit einem der Elektromaschine nachfolgend angeordneten Getriebe. Die Trennkupplung kann bei aktivem Betrieb des Aktors geschlossen oder geöffnet werden. Die Trennkupplung kann eine kraft- oder weggesteuerte Nachstelleinrichtung aufweisen. Beispielsweise kann ein Nachstellvorgang bei einer aktiv geschlossenen Trennkupplung mit kraftgesteuerter Nachstelleinrichtung durch Überdrücken der geschlossenen Trennkupplung eingeleitet werden.

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem bei gegenüber der Elektromaschine abgekoppeltem Getriebe, bei stillgelegter Brennkraftmaschine und geschlossener Trennkupplung von der Elektromaschine ein Drehmoment kleiner als das Kompressionsmoment der Brennkraftmaschine aufgebracht wird, die Trennkupplung von dem Aktor entlang eines Betätigungswegs sukzessive geöffnet wird und bei einer Drehzahländerung der Elektromaschine ein Auskuppelpunkt der Trennkupplung einem vorge- gebenen Betätigungsweg zugeordnet wird.

Um eine Drehzahländerung während der Ermittlung des Auskuppelpunkts signifikant erfassen zu können und gleichzeitig einen Start der Brennkraftmaschine durch Überwinden des Kompressionsmoments zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das von der Elektromaschine bereitgestellte Drehmoment innerhalb eines vorgegebe- nen Momentenbereichs vorzugeben. Beispielsweise kann das aufgebrachte Drehmoment größer 5 Nm und kleiner 30 Nm betragen.

Es kann vorgesehen sein, bei einer beispielsweise infolge einer während der Ermittlung des Auskuppelpunkts ausreichend geöffneten Trennkupplung eintretenden Drehzahländerung das von der Elektromaschine aufgebrachte Drehmoment dem Kupp- lungsmoment bei dem Auskuppelpunkt vorgegebenen Betätigungsweg zuzuordnen. Dies bedeutet, dass bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl der Elektromaschine bei angelegtem und von der Brennkraftmaschine abhängig vom Betätigungszustand der Trennkupplung das über die Trennkupplung übertragene Kupplungsmoment dem an die Trennkupplung angelegten Drehmoment der Elektroma- schine gleichgesetzt wird. Hierbei kann die vorgegebene Drehzahl in einem möglichst geringen, noch signifikant erfassbaren Bereich, beispielsweise wenigen Umdrehungen pro Minute oder nur Bruchteile einer Umdrehung vorgesehen sein. Es versteht sich, dass beispielsweise bei einer Verwendung von Inkrementwinkelsensoren der Elektromaschine bereits wenige Winkelinkremente zur Erfassung eines Schlupfs der Trennkupplung und damit des Auskuppelpunkts ausreichend sein können. lm Falle einer gewünschten Erfassung des Tastpunktes der Trennkupplung, bei dem diese beginnt Moment zu übertragen, kann aus dem Auskuppelpunkt mittels einer vorgegebenen Korrelation der Tastpunkt der Trennkupplung ermittelt und dem Tastpunkt ein vorgegebener Betätigungsweg zugeordnet werden. Hierbei kann die Korre- lation beispielsweise empirisch beispielsweise anhand von Hystereseeigenschaften und dergleichen der Trennkupplung ermittelt werden.

Um ein Wegtouren der Elektromaschine nach dem zumindest teilweisen Öffnen der Trennkupplung während der Ermittlung des Auskuppelpunkts zu vermeiden, kann die Elektromaschine nach einer Ermittlung des Auskuppelpunkts drehzahlgeregelt und momentenbegrenzt betrieben werden. Beispielsweise kann die Elektromaschine nach Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl abgeschaltet werden.

Um während der Ermittlung des Auskuppelpunkts das Getriebe abzukoppeln, kann das vorgeschlagene Verfahren bei einer vorhandenen Anfahrkupplung zwischen Elektromaschine und Getriebe bei geöffneter Anfahrkupplung durchgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren mit oder ohne vorhandene Anfahrkupplung bei einer Neutralstellung des Getriebes ohne eingelegten Gang durchgeführt werden.

Um ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs bei erwünschtem Stillstand und nicht aktivierter Feststellbremse zu vermeiden, kann bei eingeleiteter Ermittlung des Auskuppelpunkts durch Öffnen der Trennkupplung das Wegrollen mittels das bei eingelegtem Gang im Getriebe und bei - falls vorhanden - geschlossener Anfahrkupplung wirksame Kompressionsmoment gehaltene Kraftfahrzeug durch beispielsweise automatisiertes Aktivieren der Feststellbremse des Kraftfahrzeugs gehalten werden.

Mit anderen Worten dient das vorgeschlagene Verfahren der Ermittlung des Auskuppelpunkts einer Trennkupplung mittels folgender Verfahrensschritte in nicht zwangs- weise abschließender Aufzählung: Während der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs beispielsweise bei einem Neu- oder Wiederstand der Brennkraftmaschine wird beim Öffnen der Trennkupplung der Auskuppelpunkt der Trennkupplung ermittelt. Aufgrund einer ersten Näherung können der Auskuppelpunkt der Trennkupplung sowie der Einkuppelpunkt wie Tastpunkt der Trennkupplung als voneinander abhängig betrachtet werden.

Hierzu gelten folgende Randbedingungen:

Eine vorhandene Anfahrkupplung zwischen Elektromaschine und Getriebe ist geöffnet oder das Getriebe befindet sich in Neutralstellung, so dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gleich Null ist oder das Kraftfahrzeug zugkraftfrei ausrollt.

Die Trennkupplung ist im Anfangsstadium des Verfahrens geschlossen.

Die Brennkraftmaschine befindet sich im Stillstand.

Die Durchführung der Auskuppelpunktbestimmung:

1 . Die Elektromaschine bringt ein kleines Drehmoment auf und verspannt den Antriebsstrang, indem die Elektromaschine aufgrund des Drehmoments wegdrehen will, jedoch von der stillgesetzten Brennkraftmaschine daran gehindert wird. Das Drehmoment der Elektromaschine wird dabei so groß, beispielsweise größer 5 Nm eingestellt, dass im Verlauf des Verfahrens am Auskuppelpunkt ein deutlicher Drehzahlanstieg erfassbar ist. Das eingestellte Drehmoment wird kleiner als ein Startmoment der Brennkraftmaschine, beispielsweise kleiner 30 Nm eingestellt.

Um nach dem Auskuppeln der Trennkupplung zu hohe Drehzahlen der Elektromaschine zu vermeiden, kann die Elektromaschine in Drehzahlregelung und gleichzeitiger Momentenbegrenzung betrieben werden. 2. Der Aktor zur Betätigung der Trennkupplung fährt langsam in Richtung„Kupplung öffnen".

3. Am Ende der Kupplungskennlinie bei im Wesentlichen offenen Zustand der

Trennkupplung liegt das Drehmoment der Elektromaschine oberhalb des Kupplungsmoments und führt dazu, dass die Drehzahl der Elektromaschine ansteigt. Der Auskuppelpunkt, an dem das Kupplungsmoment dem von der Elektromaschine aufgebrachten Drehmoment wie E-Motormoment entspricht, kann über die ansteigende Drehzahl der Elektromaschine ermittelt werden.

4. Das Drehmoment der Elektromaschine wird wieder reduziert.

Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich insbesondere Vorteile:

Ein zu weites Öffnen der Trennkupplung und damit gegebenenfalls eine Schädigung oder im Extremfall eine Zerstörung der Kupplung kann rechtzeitig verhindert werden, da während des Öffnens durch die Ermittlung des Auskuppelpunkts zugleich der sofortige Zustand der geöffneten Trennkupplung erfasst wird und ein Anfahren des Anschlags zur Ermittlung der Referenzposition plausibilisiert erfolgen kann.

Die Ermittlung des Auskuppelpunkts kann bei jeder Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. In üblicher Weise wird bei jeder Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs ausgehend von einer geschlossenen Trennkupplung diese geöffnet, so dass während dieses Auskuppelvorgangs der Auskuppelpunkt bestimmt werden kann. Demnach kann der Auskuppelpunkt in jedem Fall vor dem ersten Start der Brennkraftmaschine als bekannt vorausgesetzt werden.

Die Ermittlung des Auskuppelpunkts ist im Gegensatz zur bekannten Ermittlung eines Tastpunkts bei sich schließender Trennkupplung robuster, da auf jeden Fall ein Auskuppelpunkt zugeordnet werden kann. Die bisherige Tastpunktermittlung kann aus verschiedenen Gründen erfolglos verlaufen. Beispielsweise kann eine Erlaubnis zur Durchführung der Tastpunktermittlung frühzeitig aufgrund einer überlagerten Betriebsstrategie entzogen werden oder die Drehzahl der Elekt- romaschine nicht stabil innerhalb des definierten Drehzahlbands gehalten werden oder dergleichen.

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 einen gattungsgemäßen Antriebsstrang zur Durchführung des Verfah- rens

und

Figur 2 ein Diagramm zum Ablauf des Verfahrens.

Die Figur 1 zeigt den Antriebsstrang 1 zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens in schematischer Ansicht. Die Brennkraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 sind mittels der automatisiert mittels eines nicht dargestellten Aktors betätigten Trennkupplung 4 trennbar miteinander verbunden. Der Elektromaschine 3 ist das Getriebe 5, welches die Antriebsräder 6 antreibt, nachgeschaltet.

Der Aktor betätigt die Trennkupplung 4 entlang eines Betätigungswegs. Um den Betätigungsweg dem übertragbaren Kupplungsmoment zuzuordnen, ist eine adaptierbare Kupplungskennlinie des Kupplungsmoments über den Betätigungsweg vorgesehen, die laufend, beispielsweise vor einer Inbetriebnahme des Antriebsstrangs 1 adaptiert wird. Hierzu wird zumindest ein Auskuppelpunkt an einem zugehörigen Betätigungsweg der Trennkupplung 4 ermittelt. Die Elektromaschine 3 wird dabei bei stillgesetzter Brennkraftmaschine 2, geschlossener Trennkupplung 4 und endseitig offenem An- triebsstrang, das heißt in diesem Ausführungsbeispiel in der Neutralstellung des Ge- triebes 5 bei nicht eingelegtem Gang mit einem Drehmoment zwischen 5 und 30 Nm bestromt. Dieses Drehmoment wird über die geschlossene Trennkupplung 4 auf die Brennkraftmaschine 2 übertragen und dort von dieser gegengehalten. Eine Änderung der Drehzahl der Elektromaschine 3 tritt daher nicht ein. Anschließend wird die Trenn- kupplung 4 solange langsam entlang des Betätigungswegs von dem Aktor geöffnet, bis an der Elektromaschine 3 eine Drehzahl erfasst wird. An diesem Punkt wird der Auskuppelpunkt der Trennkupplung festgelegt und dem zurückgelegten Betätigungsweg zugeordnet.

Die Figur 2 zeigt unter Bezug auf die Figur 1 das Diagramm 7 mit dem Moment M und der Drehzahl n über die Zeit t zur Durchführung der Ermittlung des Auskuppelpunktes A der Trennkupplung 4. Hierbei zeigt der Graph 8 das Kupplungsmoment Μκ der Trennkupplung 4, der Graph 9 das Drehmoment ME der Elektromaschine 3 und der Graph 10 die Drehzahl ΠΕ der Elektromaschine 3 über die Zeit t.

In Phase I wird an der Elektromaschine 3 ein Drehmoment MEO in Höhe zwischen 5 Nm und 30 Nm eingestellt. Das über die Trennkupplung 4 übertragbare maximale Kupplungsmoment Μκο ist im geschlossenen Zustand ein Vielfaches größer als das Drehmoment MEO, sodass das Drehmoment MEO vollständig auf die Brennkraftmaschi- ne 2 übertragen und von dieser gegengehalten wird.

In Phase II wird das Kupplungsmoment Μκ durch Verlagern eines Betätigungsglieds des Aktors entlang des Betätigungswegs langsam erniedrigt.

Zu Beginn der Phase III entspricht das Kupplungsmoment Μκ der Trennkupplung dem Drehmoment ME der Elektromaschine 3 und der Rotor der Elektromaschine 3 beginnt sich zu drehen. Der Auskuppelpunkt A ist erreicht und wird dem aktuellen Betätigungsweg des Betätigungsglieds des Aktors zugeordnet. ln Phase IV erreicht die Drehzahl ΠΕ der Elektromaschine 3 einen vorgegebenen Wert und wird abgeschaltet.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsstrang

2 Brennkraftmaschine

3 Elektromaschine

4 Trennkupplung

5 Getriebe

6 Antriebsrad

7 Diagramm

8 Graph

9 Graph

10 Graph

A Auskuppelpunkt

M Moment

ME Drehmoment der Elektromaschine

MEO aufgebrachtes Drehmoment der Elektromaschine

MK Kupplungsmoment

MKO maximales Kupplungsmoment

n Drehzahl

ΠΕ Drehzahl Elektromaschine

t Zeit

I Phase

11 Phase

III Phase

IV Phase