Reibwertes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Tastpunktänderung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Adaption eines Reibwertes einer Trennkupplungs- steuerung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4.

In automatisierten Kupplungsanwendungen, wie beispielsweise in Doppelkupplungs- oder Mehrfachkupplungsanwendungen, ist eine genaue Kenntnis des Kupplungsmomentes für die Schalt- und Anfahrqualität von besonderer Bedeutung.

Die DE 10 2010 024 941 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilantriebssträngen, von denen jeder mittels einer Kupplung mit einer Brennkraftmaschine koppelbar ist. Im Fahrbetrieb des, das Doppelkupp- lungsgetriebe umfassenden Fahrzeuges wird ein Tastpunkt der Kupplung unabhängig vom Motormoment ermittelt. Dieser Tastpunkt wird dabei während der Inbetriebnahme des Fahrzeuges bestimmt und dann während des Betriebes des Fahrzeuges adaptiert.

Bei einem Hybridfahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang kann der Fahrwiderstand aus zwei unabhängigen Energiequellen, wie Kraftstoff eines Verbrennungsmotors und elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektromotors, durch Umwandlung in mechanische Energie überwunden werden. Gemäß der

DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Hybridtrennkupplung in einem Hybridantriebsstrang bekannt. Der Tastpunkt der Hybridtrennkupplung, welche zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektrotraktionsantrieb angeordnet ist, wird bei stillgesetztem Verbrennungsmotor bestimmt, indem die Hybridtrennkupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Hybridtrennkupplung auf eine Elektromaschine des Elektrotraktionsantriebes, die mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird. Das von der Hybridtrennkupplung übertragene Drehmoment ist direkt von der Position eines, die Hybridtrennkupplung betätigenden elektrostatischen Kupplungsaktors abhängig. Zur Abschätzung des übertragenen Kupplungsmomentes muss einerseits die Lage des Kupplungsaktors relativ zum möglichen Verfahrweg bekannt sein, anderer- seits muss eine Kupplungskennlinie (Kupplungsmoment in Abhängigkeit der Aktorposition) auf dem Aktorweg referenziert werden. Der Tastpunkt stellt dabei eine Stützstelle der Kupplungskennlinie dar. Der Tastpunkt muss für den Betrieb einmalig ermittelt werden und während des Betriebes an das veränderte Kupplungsverhalten, welches aufgrund von verschiedenen Einflussfaktoren, wie Verschleiß, Nachstellung der Kupplung und Temperatur sowie Alterungsprozesse nicht konstant ist, angepasst werden.

Aus der WO 2008/064633 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Adaptieren einer Hybridtrennkupplung in einem Fahrzeug-Hybridantriebsstrang bekannt, bei welchem die Brennkraftmaschine stillgelegt wird und nach dem Abschalten der Brenn- kraftmaschine die Hybridtrennkupplung geöffnet wird. Anschließend wird bei abgeschalteter Brennkraftmaschine und geöffneter Hybridtrennkupplung ein zeitlicher Gradient der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst. Nach einem Teilschließen der Hybridtrennkupplung, sobald die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einen vorbestimmten Wert abgefallen ist, wird der zeitliche Gradient der Drehzahl der Brenn- kraftmaschine bei der teilgeschlossenen Kupplung ermittelt. Anschließend wird die Kennlinie der Hybridtrennkupplung anhand des ermittelten, von der teilgeschlossenen Hybridtrennkupplung übertragenen Kupplungsmomentes adaptiert.

Da eine Hybridtrennkupplung lediglich unter kleiner Last schnell geschlossen bzw. geöffnet wird, ergeben sich im normalen Fahrbetrieb keine Situationen, die ein Erler- nen eines Tastpunkts oder eines Reibwerts ermöglichen. Es wären Schnittstellen zur Software des Automobilherstellers und unterlagerte Hybridtrennkupplungssteuerun- gen wie zeitintensive Routinen in gesonderten Fahrsituationen notwendig, um gängige Adaptionen bei der Tastpunkt- und Reibwertermittlung zu erlauben. Während des Betriebes des Kraftfahrzeuges führen aber solche Adaptionsroutinen zwangsläufig immer zu einer Störung im Betriebsablauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Tastpunktänderung bzw. zur Adaption eines Reibwertes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges anzugeben, bei welchem eine einfache Tastpunkt- und Reibwert- plausibilisierung ohne großen Adaptionsaufwand notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Hybridtrennkupplung während des Betriebes des Verbrennungsmotors bei einem gleichbleibenden Dreh- moment des Verbrennungsmotors bewegt wird, bis ein vorgegebenes Drehmoment von der Hybridtrennkupplung übertragen wird und der Tastpunkt in Abhängigkeit von dem Drehzahlgradienten des Verbrennungsmotors korrigiert wird. Ein solches Vorgehen hat den Vorteil, dass auch bei laufendem Verbrennungsmotor eine Tastpunktadaption möglich wird, ohne den Betriebsablauf des Kraftfahrzeuges zu stören. Der somit ermittelte adaptierte Tastpunkt erlaubt ein sicheres Öffnen der Kupplung. Die Software des Automobilherstellers ist von dieser Adaptionsroutine nicht betroffen.

Vorteilhafterweise wird bei der Bewegung der Hybridtrennkupplung ein vorgegebenes Kupplungsmoment durchlaufen, ehe die Hybridtrennkupplung den geschlossenen Zustand erreicht. Dies gewährleistet eine reproduzierbare Bestimmung der Tastpunktän- derung.

In einer Ausgestaltung wird der Tastpunkt verkleinert, wenn der Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors eine vorgegebene Steilheit überschreitet und vergrößert, wenn der Drehzahlgradient des Verbrennungsmotors die vorgegebene Steilheit unterschreitet. Mittels dieses einfachen Verfahrens kann der Tastpunkt innerhalb der Kupplungs- kennlinie, welche ein Kupplungsmoment über einem Ausrückweg des, die Hybridtrennkupplung antreibenden Kupplungsaktors darstellt, einfach verschoben werden. Bei der Verwendung eines Kupplungsmoments, welches höher ist als ein vorgegebener Schwellwert wird sichergestellt, dass bei der Signalauswertung ein Signalrauschverhältnis in einem vertretbaren Rahmen liegt. Da die Tastpunktadaption nur inkre- mentell erfolgt, wird darüber hinaus das verbleibende Rauschen zusätzlich unterdrückt.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Adaption eines Reibwertes einer Hybridtrennkupplungssteuerung einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, wobei die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektrot- raktionsantrieb trennt oder verbindet und das durch Verbrennungsmotor und/oder

Elektrotraktionsantrieb ausgegebene Moment an Antriebsräder des Hybridfahrzeuges weitergeleitet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine einfache Reibwertadaption ohne Beeinflussung einer Schnittstelle zu einer Fahrzeugsoftware möglich ist, wird ausgehend von einer Position der Hybridtrennkupplung mit schlupffreiem Zustand ein Wert des Reibwertes erhöht, bis ein Schlupf an der Hybridtrennkupplung auftritt, wo- bei in Abhängigkeit von der Position der Hybridtrennkupplung beim Auftreten des Schlupfes der Wert des Reibwertes der Trennkupplungssteuerung korrigiert wird. Durch die Bestimmung eines genauen Reibwertes wird eine genaue Feststellung des Schließens der Hybridtrennkupplung bei vorgegebenem Motormoment gewährleistet.

Vorteilhafterweise wird die Adaption des Reibwertes gestartet, wenn das Kupplungs- moment einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dadurch wird gewährleistet, dass Offset-Fehler nur einen geringfügigen Einfluss auf die Reibwertadaption haben.

In einer Alternative wird die Adaption des Reibwertes gestartet, wenn ein Motormoment des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Motormomenten-Schwellwert überschreitet. Damit wird gewährleistet, dass eine reproduzierbare Adaption des Reibwertes jederzeit sichergestellt ist.

In einer Variante weist bei einem Start der Adaption des Reibwertes der Verbrennungsmotor eine annähernd konstante Geschwindigkeit auf. Durch die Einstellung dieser annähernd konstanten Geschwindigkeit entfällt eine zusätzliche Schnittstelle zum Kraftfahrzeug, so dass die Adaption des Reibwertes annähernd unabhängig vom Zustand des Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges erfolgen kann.

In einer Ausführungsform wird die Adaption des Reibwertes beendet, wenn das Kupplungsmoment der Hybridtrennkupplung den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Dabei wird davon ausgegangen, dass in dieser Situation keine genaue Reibwertadaption möglich ist. In einer Ausgestaltung wird eine Reibwertdifferenz aus einer sprunghaften Änderung des Reibwertes, welche stattfindet, wenn die Hybridtrennkupplung vom schlupfenden Zustand wieder in den geschlossenen Zustand übergeht, bestimmt und zu dem aktuellen Reibwert vorzeichengerecht addiert. Dadurch wird gewährleistet, dass noch in der Haftung der Hybridtrennkupplung die fehlende Differenz zu einem, aus der Kupp- lungskennlinie errechneten Reibwert während der Hybridtrennkupplungssteuerung ermittelt werden kann. ln einer weiteren Ausführungsform wird während des Schlupfes der Hybridtrennkupplung ein Kupplungsmoment eingestellt, welches zu einer überanpressenden Hybridtrennkupplung führt, wobei eine Proportionalität des Reibwertes bis zu einem Umkehrpunkt gewährleistet wird, bei welchem die Hybridtrennkupplung aus der schlup- fenden Position wieder in die geschlossene Position übergeht. Durch diese Proportionalität zum Schlupf wird ein Aufbrausen des Verbrennungsmotors vermieden, da der Reibwert hinreichend schnell korrigiert wird.

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

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebes,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel zur Adaption des Tastpunktes der Trennkupplung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel zur Adaption des Reibwertes. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und einen Elektromotor 3. Zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 ist direkt hinter dem Verbrennungsmotor 2 eine Hybridtrennkupplung 4 angeordnet. 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 ist. Das Getriebe 9 überträgt das von dem Verbrennungsmotor 2 und/oder dem Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment auf die Antriebsräder 10 des Hybridfahrzeuges. Die Hybridtrennkupplung 4 und das Getriebe 9 bilden dabei ein Getriebesystem 1 1 , welches von einem hydrostatischen Kupplungsaktor 12 angesteuert wird. Die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotor 3 angeordnete Hybridtrennkupplung 4 wird geschlossen, um während der Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem, von dem Elektromotor 3 erzeugten Drehmoment den Verbrennungsmotor 2 zu starten oder während eines Boostbetriebes mit antreibenden Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von dem Kupplungsaktor 12 betätigt. Um sicherzustellen, dass bei dem Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 ein ausreichendes Drehmoment vom Elektromotor 3 bereitgestellt wird, welches sowohl das Hybridfahrzeug über die Antriebsräder 10 ohne Komfortverlust bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, bei welcher ein Kupplungsmoment über dem Aktorweg abgebildet ist. Eine Schnittstelle dieser Kupplungskennlinie ist der Tastpunkt, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung 4 zu verstehen ist, bei dem die Reibflächen des Ein- bzw. Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt zueinander tre- ten. Das Kupplungsmoment T ist gegeben durch

T = FC ^* T _nom (x-TP), wobei

FC Reibwert, TP Tastpunkt, Tnom nominelle Kupplungskennlinie, x Weg des Kupplungaktors.

Die Adaption des Tastpunktes TP der Hybridtrennkupplung 4 soll anhand von Fig. 2 näher erläutert werden. Ein Basistastpunkt wird am Ende der Produktion der Hybrid- trennkupplung 4 gelernt, so dass im laufenden Betrieb des Hybridfahrzeuges nur Tastpunktänderungen ermittelt werden müssen. Die Hybridtrennkupplung 4 wird zur Adaption des Tastpunktes TP von einer Position I, in welcher diese einen schlupfenden Zustand aufweist, in den geschlossenen Zustand (Position II) bewegt. Die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 ist dabei im schlupfenden Zustand der Hybridtrenn- kupplung 4 konstant und nimmt allmählich ab, bis die Hybridtrennkupplung 4 ge- schlössen ist. Inn geschlossenen Zustand der Hybridtrennkupplung 4 entspricht die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 der Ausgangsdrehzahl n _ou t, welche an den Antriebsrädern 10 des Hybridfahrzeuges anliegt. Je nachdem, wie groß die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 ist, weist die Drehzahldifferenz An beim Übergang der Hybridtrennkupplung 4 in den geschlossenen Zustand (Position II) unterschiedliche Gradienten Ga, Gb, Gc auf. Der Gradient Ga passt sich bei einem Ruhemoment des Verbrennungsmotors 2 schnell an die Ausgangsdrehzahl n _0u t der Antriebsräder 10 an. Ist das Motormoment des Verbrennungsmotors 2 beim Übergang zum schlupfenden (Position I) in den geschlossenen Zustand (Position II) der Hybridtrennkupplung 4 aber gering, so benötigt die Anpassung des Motormomentes eine längere Zeit, was sich in einem geringeren Gradienten Gc niederschlägt. Der Gradient Gb entspricht den aktuellen Tastpunkt TP, welcher nicht verändert werden muss.

Mittels dieser Gradienten Ga und Gc wird die Tastpunktänderung ΔΤΡ bestimmt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Kupplungsmoment T, welches vor dem

Schließen der Hybridtrennkupplung 4 übertragen wird, einen vorgegebenen Schwellwert, wie beispielsweise 20 Nm überschreitet, um bei den gegebenen dynamischen Situationen das Signalrauschverhältnis so klein wie möglich zu halten, um eine genaue Tastpunktänderung ΔΤΡ zu ermitteln. Es muss sichergestellt werden, dass die Ermittlung der Drehzahlgradienten Ga, Gb, Gc bei hinreichend konstantem Motormo- ment M des Verbrennungsmotors 2 erfolgt. Ebenfalls darf der Tastpunkt TP nur in- krementell verschoben werden, so dass das verbleibende Rauschen weiterhin unterdrückt wird.

Der ermittelte Drehzahlgradient Ga, Gb, Gc des Verbrennungsmotors 2 wird mit einem vorgegebenen Gradientenschwellwert verglichen. Überschreitet der Drehzahl- gradient den vorgegebenen Gradientenschwellwert, so wird der Tastpunkt TP zu größeren Wegen des Kupplungsaktors 12 verschoben. Ergibt der Vergleich mit dem Gradientenschwellwert aber, dass der ermittelte Differenzgradient Gc kleiner ist als der Gradientenschwellwert, so wird der Tastpunkt TP in der Kupplungskennlinie T _n0 m zu kleineren Wegen des Kupplungsaktors 12 verschoben. Im Zusammenhang mit Fig. 3 soll die Adaption des Reibwertes der Hybridtrennkupplung 4 bestimmt werden. Der Verlauf der Drehzahl n des Verbrennungsmotor 2 und der Ausgangsdrehzahl n _ou t des Antriebsstranges während der Reibwertadaption ist in Diagramnn A dargestellt. Diagramm B zeigt einen konstanten Verlauf einer Kupplung- smomentenanforderung T _reqU est und des Motormomentes M des Verbrennungsmotors 2 während der Reibwertadaption. Gleichzeitig ist das Verhalten eines realen Kupplungsmomentes Treai über der Zeit dargestellt. Der Reibwert FC, welcher indirekt pro- portional zum realen Motormoment M _rea i verläuft, ist in Diagramm C dargestellt. Auch hier wird davon ausgegangen, dass die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 konstant ist.

Der Reibwert FC kann nur bei auftretendem Schlupf korrigiert werden. Die Hybridtrennkupplung 4 fährt entsprechend einer Reibwertänderung AFC auf: T = FC ^* Tnom (x-TP) = (FC + AFC) ^* Tnom(x-Ax -TP), wobei

Ax Wegänderung des Kupplungsaktors,

AFC Reibwertänderung darstellen.

Zur Bestimmung der Reibwertänderung wird die Hybridtrennkupplung 4 aus einem geschlossenen Zustand (Position I) unter einem langsamen Anheben des Reibwertes FC in den schlupfenden Zustand (Position II) überführt, wobei während des schlupfenden Zustandes der Hybridtrennkupplung 4 die Ausgangsdrehzahl n _ou t am Antriebs- sträng konstant bleibt. Erreicht die Hybridtrennkupplung 4 den Schlupf, was in Position II erfolgt, bei welcher die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 ansteigt, wird der Reibwert FC langsam abgesenkt bis während des Schlupfes eine Reibwerterfassung möglich ist. Anschließend wird der Reibwert FC weiter abgesenkt, solange der Schlupf >0 ist. Tritt die Hybridtrennkupplung 4 in Haftung, was bei Schlupf gleich Null der Fall ist, erfolgt ein Sprung des Reibwertes FC. Dieser Sprung entspricht dem Änderungswert AFC des Reibwertes FC bei dem realen Kupplungsmoment T _rea i. Dieser Änderungswert AFC wird zum aktuellen Reibwert FC dazu addiert. Anschließend wird der Reibwert FC bei geschlossener Hybridtrennkupplung 4 eine vorgegebene Zeit konstant gehalten. Weist das Kupplungsmoment T einen Wert von <20 Nm auf, so wird wieder in den Abschnitt I übergegangen, wo die Adaption des Reibwertes FC von neuem beginnt.

Bezuqszeichenliste

1 Antriebsstrang

2 Verbrennungsmotor

3 Elektromotor

4 Hybridtrennkupplung

5 Kurbelwelle

6 Rotor

7 Stator

8 Abtriebswelle

9 Getriebe

10 Antriebsräder

1 1 Getriebesystem

12 Kupplungsaktor

TP Tastpunkt

ΔΤΡ Tastpunktänderung

RC Reibwert

ARC Reibwertänderung

Tnom nominelle Kupplungskennlinie

n Drehzahl des Verbrennungsmotors

n _ou t Ausgangsdrehzahl

Ga, Gb, Gc Drehzahlgradienten