Hybridfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunktes einer Hybridtrennkupplung eines Hybridfahrzeuges, wobei die Hybridtrennkupplung einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor trennt oder verbindet und ein Tastpunkt während des Betriebes des Hybridfahrzeuges adaptiert wird.

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

Bei einem Hybridfahrzeug mit hybridischem Antriebsstrang kann der Fahrwiderstand aus zwei unabhängigen Energiequellen, wie Kraftstoff eines Verbrennungsmotors und elektrischer Energie aus einer Traktionsbatterie eines Elektromotors durch Umwandlung in mechanische Energie überwunden werden. Aus 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 Elektromotor angeordnet ist, wird bei stillgesetztem Verbrennungsmotor bestimmt, indem die Hybridtrennkupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Hybridtrennkupplung auf ei- ne Elektromaschine des Elektromotors, der mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird. Diese Hybridtrennkupplung ermöglicht im geöffneten Zustand ein rein elektrisches Fahren des Hybridfahrzeuges, während im geschlossenen Zustand das Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Antriebsrad geführt wird.

Eine weitere Aufgabe der Hybridtrennkupplung besteht in dem Start des Verbren- nungsmotors. Hierzu wird durch gezielte Erhöhung des Drehmomentes des Elektromotors und Schließen der Hybridtrennkupplung Energie zum stehenden Verbrennungsmotor übertragen und dieser somit beschleunigt. Hinsichtlich des Fahrkomforts muss dabei das von der Hybridtrennkupplung übertragene Drehmoment exakt bekannt sein, um ungewollte Fahrzeugbeschleunigungen zu vermeiden, da das Drehmoment des Elektromotors gleichzeitig auch auf die Antriebsräder übertragen wird.

Der Tastpunkt stellt eine Stützstelle einer Kupplungskennlinie (Kupplungsmoment in Abhängigkeit eines Weges der Hybridtrennkupplung) dar. Eine Adaption des Tastpunktes im Betrieb des Hybridfahrzeuges ist aufgrund eines veränderten Kupplungsverhaltens notwendig. Ein solch verändertes Kupplungsverhalten tritt insbesondere bei einer selbstnachstellenden Kupplung infolge von detektiertem Kupplungsverschleiß auf. Bei einer selbstnachstellenden Hybridtrennkupplung wird bei Ausführung der Selbstnachstellung in der eingesetzten Mechanik eine besonders schnelle Änderung der Kupplungskennlinie hervorgerufen. Um solche Fehler zu dämpfen, wird nach bekannten Verfahren ein aktuell erfasster Tastpunkt nicht in vollem Umfang sondern nur zu einem gewissen Anteil in einer Kupplungskennlinie übernommen. Dabei wird der alte Tastpunkt stark und der neu ermittelte Tastpunkt nur wenig gewichtet. Ein großer Fehler zwischen gefordertem und eingestelltem Moment an der Kupplung ist die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung eines Tastpunktes anzugeben, bei welchem Fehler zwischen gefordertem und eingestelltem Moment an der Hybridtrennkupplung reduziert werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass nach einer Tastpunktadaption der während dieser Tastpunktadaption bestimmte Tastpunkt vor dessen weiterer Verwendung mit einer statistischen Methode auf Plausibilität überprüft wird. Diese Plausibilitätsprüfung berücksichtigt statistische Verfahren. Das Besondere der Lösung ist die Reaktionsfähigkeit auf Änderungen mit deutlich unterschiedlichen Zeitkonstan- ten sowie die Erkennung und Vermeidung der Anwendung von falsch ermittelten Tastpunkten durch fehlerhafte Adaptionen. Solche fehlerhaften Adaptionen können durch Fehler in der Signalübertragung oder Fehlbedienung der übergeordneten Fahrstrategie verursacht werden. Dadurch wird die Genauigkeit des Tastpunktes bei schnellen Änderungen der Kupplungskennlinie, wie es bei einer Selbstnachstellung der Kupplungskennlinie auftritt, verbessert. Somit kann softwaremäßig unterschieden werden, ob es sich bei der Tastpunktänderung um eine Fehladaption des Tastpunktes oder um eine Tastpunktänderung infolge der Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung handelt. ln einer Ausgestaltung wird eine statistische Varianz aus einer vorgegebenen Anzahl von während mehreren Tastpunktadaptionen ermittelten Tastpunkten bestimmt, wobei auf Grundlage der ermittelten statistischen Varianz beim Vorliegen von plausiblen Tastpunkten auf eine Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung geschlossen wird und ein neuer Tastpunkt eingestellt wird. Mittels dieser statistischen Varianz kann die Ursache der Verstellung des Tastpunktes der Hybridtrennkupplung einfach festgestellt werden, woraus sich ermitteln lässt, ob eine Neueinstellung des Tastpunktes wirklich erforderlich ist.

In einer Ausführungsform wird die ermittelte statistische Varianz mit einem Varianz- schwellwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Varianzschwellwertes auf eine Fehladaption des Tastpunktes und bei einer Unterschreitung des Varianzschwellwertes auf eine Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung geschlossen wird. Kleine Änderungen der Tastpunkte zum vorhergehend ermittelten Tastpunkt sind statistisch sehr häufig. Durch die statistische Auswertung nähert sich der Tastpunkt dem tatsäch- liehen physikalischen Wert in mehreren Adaptionen. Durch die Unterscheidung zwischen der schnellen mechanischen Änderung des Tastpunktes infolge der Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung und einer Fehladaption wird zu jedem Zeitpunkt die Genauigkeit der Momentenkapazität der angesteuerten Hybridtrennkupplung gewährleistet, ohne auf Kompromisse mit der gemäßigt begrenzten Anwendung kleiner und sehr langsamer Änderung der Mechanik eingehen zu müssen.

In einer Ausgestaltung wird bei einer Detektion der Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung der neu eingestellte Tastpunkt aus einem Mittelwert der vorgegebenen Anzahl der zuvor ermittelten Tastpunkte bestimmt. Da eine sichere Feststellung der Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung gewährleistet ist, wird somit immer ein genauer Tastpunkt für den weiteren Betrieb des Hybridfahrzeuges eingestellt.

In einer Variante wird bei einer Detektion der Fehladaption des Tastpunktes der vor der letzten Tastpunktadaption eingestellte Tastpunkt beibehalten. Somit wird der fehlerhaft bestimmte Tastpunkt verworfen und Störungen im Verlauf des Betriebes des Hybridfahrzeuges unterbunden. In einer Alternative wird bei Detektion der Fehladaption des Tastpunktes aus der vorgegebenen Anzahl der Tastpunkte der Tastpunkt mit dem geringsten Abstand zu dem Mittelwert bestimmt und als neuer Tastpunkt eingestellt. Somit ist eine gleitende Tast- Punkteinstellung möglich, die auf den unmittelbaren Betriebszustand der Hybridtrennkupplung zurückzuführen ist.

In einer weiteren Alternative wird bei Detektion der Fehladaption des Tastpunktes mindestens ein Tastpunkt mit dem größten statistischen Fehler aus der vorgegebenen Anzahl der Tastpunkte ermittelt, welcher bei der Bestimmung der statistischen Varianz unberücksichtigt bleibt. Auf diese Weise fließen fehlerhaft ermittelte Tastpunktwerte bei der Adaption nicht in die Berechnung ein. Kann bei erneuter Berechnung der Wert der Varianz gesenkt werden, wird der berechnete Mittelwert der übrigen Tastpunktwerte als neuer Tastpunkt eingesetzt. In einer Variante wird nach jeder Tastpunktadaption eine Differenz zwischen dem ermittelten Tastpunkt und einem weiteren Tastpunkt, welcher bei der vorausgehenden Tastpunktadaption bestimmt wurde, gebildet, welche mit einem Tastpunktdifferenz- schwellwert verglichen wird, wobei die statistische Varianz nur dann ermittelt wird, wenn die Differenz den Tastpunktdifferenzschwellwert überschreitet. Ein solcher Tast- punktschwellwertvergleich ist ein Indiz dafür, ob sich eine größere Tastpunktänderung ergeben hat. Da die statistische Methode einen großen Aufwand an Rechenzeit benötigt, wird diese nur ausgeführt, wenn eine große Tastpunktänderung vermutet wird.

In einer Weiterbildung wird bei der Tastpunktadaption der Tastpunkt durch ein langsames Betätigen der Hybridtrennkupplung, ausgehend von einer geöffneten Position der Hybridtrennkupplung in einen geschlossenen Zustand, unter Beobachtung eines Momentes des Elektromotors bestimmt, wenn eine definierte Momentenerhöhung de- tektiert wird. Da davon ausgegangen wird, dass der Verbrennungsmotor sich bei dieser Tastpunktadaption im unbewegten Zustand befindet und nur der Elektromotor sich bewegt, wird aufgrund der Momentenerhöhung auf den Tastpunkt geschlossen, da das Moment vom Elektromotor in diesem Punkt auf den Verbrennungsmotor übertragen wird.

In einer Ausgestaltung wird die Tastpunktadaption zyklisch wiederholt. Diese zyklische Wiederholung ist notwendig, um auf das veränderte Kupplungsverhalten während des Betriebes des Hybridfahrzeuges zu reagieren. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigen: Fig. 1 eine Phnzipdarstellung eines Hybridantriebes

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges dargestellt. Dieser Antriebsstrang 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. Verbrennungsmotor 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 Ge- triebe 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 Kupplungsaktor 12, beispielsweise von einem hydrostatischen Kupplungsaktor, angesteuert wird.

Um sicherzustellen, dass bei einem 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 Weg der Hybridtrennkupplung 4 abgebildet ist. Eine Schnittstelle dieser Kupplungskennlinie ist der Tastpunkt TP, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung 4 zu verstehen ist, bei welcher die Reibflächen des Ein- bzw. Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung (4) in Reibkontakt zueinander treten.

Dieser Tastpunkt TP ist von besonderer Bedeutung für die Steuerung der Hybridtrennkupplung 4. Die Bestimmung des Tastpunktes TP kann dabei beispielsweise bei stillgelegtem Verbrennungsmotor 2 erfolgen. Zur Ermittlung des Tastpunktes TP wird ein, an die Hybridtrennkupplung 4 angelegtes Kupplungssollmoment vergrößert, bis an dem Elektromotor 3 ein dem Kupplungssollmoment zuordenbares Antriebsmoment erfassbar ist. Dabei ist Voraussetzung, dass sich die Hybridtrennkupplung 4 in einem geöffneten Zustand befindet und anschließend langsam unter Beobachtung des Mo- mentes des Elektromotors 3 zugefahren wird. Der Elektromotor 3 befindet sich dabei in einem drehzahlgeregelten Betrieb und weist somit eine stabile Drehzahl auf. Die Hybridtrennkupplung 4 wird zugefahren, bis die Reibeingriffsflächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt stehen und ein minimales Moment auf den Elektromotor 3 übertragen wird, das durch eine entsprechende Reaktion des Elektromotors 3 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine definierte Momentenerhöhung durch den Elektromotor 3 gegeben ist. Die Position der Hybridtrennkupplung 4, in welcher diese definierte Momentenerhöhung auftritt, wird als Tastpunkt TP bezeichnet. Die Hybridtrennkupplung 4 ist im vorliegenden Fall als selbstnachstellende Kupplung ausgebildet, was bedeutet, dass bei auftretendem Verschleiß sich der Ausrückweg der Hybridtrennkupplung 4 selbsttätig verändert. Eine solche Veränderung muss bei der Ansteuerung der Hybridtrennkupplung 4 berücksichtigt werden, um eine zuverlässige Steuerung zu gewährleisten. In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs- gemäßen Verfahrens dargestellt, wo mittels einer statistischen Methode festgestellt wird, ob es sich bei einer Tastpunktänderung um eine Fehladaption des Tastpunktes TP oder um eine Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung 4 handelt. Zu diesem Zweck wird im Schritt 100 eine Tastpunktadaption durchgeführt. Anschließend wird im Schritt 1 10 der in dieser Tastpunktadaption bestimmte Tastpunkt TP _n mit einem Tast- punkt TP _n- i verglichen, welcher in der unmittelbar vorausgehenden Tastpunktadaption ermittelt wurde. Aus diesen beiden Tastpunkten wird eine Differenz |TPn - TPn-1 1 gebildet, die mit einem Tastpunktsch well wert STP verglichen wird. Ist die Differenz |TPn - TPn-1 1 kleiner als der Tastpunktschwellwert STP , so wird im Schritt 120 der der Steuerung zugrundeliegende Tastpunkt TP _n- i für die weitere Ansteuerung der Hybridtrenn- kupplung 4 beibehalten. Ist aber die Differenz |TPn - TPn-1 1 größer als der Tastpunktschwellwert STP, SO wird eine Plausibilisierung des ermittelten Tastpunktes TP _n vorgenommen. Zur Plausibilisierung wird eine statistische Methode benutzt, wobei im Schritt 130 ein Mittelwert M _T p aus einer vorgegebenen Anzahl von bereits in Tastpunktadaptionen ermittelten Tastpunkten TP _n-m bestimmt wird. Anschließend wird im Schritt 140 die Varianz VAR(TP) der einzelnen Tastpunkte TP _n-m zu diesem Mittelwert M _T p festgelegt.

Im Schritt 150 wird die Varianz VAR(TP) mit einem Varianztastpunktschwellwert Sv verglichen. Ist die Varianz VAR(TP) kleiner als der Varianztastpunktschwellwert Sv, so wird im Schritt 160 aus den Tastpunkten T _n-m , die den Mittelwert M _T p zugrunde liegen, ein neuer Tastpunkt TP _n für die weitere Ansteuerung der Hybridtrennkupplung 4 ermittelt, wobei der neue Tastpunkt TP _n dem Mittelwert M _T p entspricht. Wird im Schritt 150 festgestellt, dass die Varianz VAR(TP) größer ist als der Varianztastpunktschwellwert Sv, so wird davon ausgegangen, dass die letzte Tastpunktadaption fehlerhaft war. Dieser Tastpunkt TP _n wird dann verworfen und der bestehende Tastpunkt TP _n- i wird weiter verwendet (Block 170). Ist die Varianz VAR(TP) aber kleiner, d.h. die Streuung der einzelnen Tastpunkte TP _n-m um den Mittelwert M _T p ist gering, wird davon ausgegangen, dass eine Selbstnachstellung der Hybridtrennkupplung 4 infolge von Verschleiß stattgefunden hat, so dass der neue Tastpunkt TP _n für die weitere Steuerung der Hybridtrennkupplung 4 verwendet wird.

In einer Alternative zum Block 170 kann, anstelle bei einer Fehladaption den alten Tastpunkt TP _n- i beizubehalten, ein neuer Tastpunkt TP _n+ i berechnet werden, indem der Tastpunkt TP _n-m , welcher am nächsten zum Mittelwert M _T p liegt, als neuer Tastpunkt TP _n +i der Steuerung der Hybridtrennkupplung 4 zugrunde gelegt wird (Block 180). In einer weiteren Alternative (Block 190) wird bei Feststellung einer Fehladaption der Tastpunkt TP _n-m mit dem größten statistischen Fehler aus der Berechnung eliminiert und ein Mittelwert M _T p aus den verbleibenden restlichen Tastpunkten TP _n-m +i berechnet, der dann als neuer Tastpunkt TP _neu eingesetzt wird.

Nach Einstellung des Tastpunktes TP _n wird zur Bestimmung eines weiteren Tastpunk- tes zu einer neuen Tastpunktadaption übergegangen (Block 100), welche zyklisch wiederholt wird.

Die dargestellt Lösung beschreibt einen Tastpunkt TP, welcher bei großen Änderungen der Kennlinie der Hybridtrennkupplung 4 mit einer hohen Sicherheit schnell adaptiert werden kann und mittels welcher bei geringen Abweichungen verfahrensbedingte Fehler reduziert werden. Mit diesem Verfahren kann insbesondere auf Änderungen des Tastpunktes TP mit deutlich unterschiedlichen Zeitkonstanten reagiert werden. Bezugszeichenliste

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

M _T p Mittelwert

VAR(TP) Varianz

Sv Varianztastpunktschwellwert

STP Tastpunktdifferenzsch well wert