DE102018107979A1

DE102018107979A1 - Verfahren zur Vermeidung einer zu hohen Schlupfdrehzahl in einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102018107979A1
Application number: DE102018107979.6A
Authority: DE
Inventors: Ralf Mannsperger; Viktor Witmann; Christian Weber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN110107617A; CN110107617B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer zu hohen Schlupfdrehzahl in einer Reibungskupplung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei welchem die Reibkupplung ein Drehmoment eines Antriebsaggregats auf Fahrzeugräder überträgt, wobei eine Schlupfdrehzahl der Reibkupplung gemessen wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Überhitzung der Reibungskupplung verhindert wird, wird die während einer Schlupfregelung gemessene Schlupfdrehzahl der Reibkupplung mit einem Schlupfdrehzahl-Grenzwert verglichen, wobei bei Überschreitung des Schlupfdrehzahl-Grenzwertes auf ein inkorrekt durch ein Modell bestimmtes Drehmoment des Antriebsaggregates geschlossen wird und die Schlupfregelung verlassen und die Reibkupplung geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer zu hohen Schlupfdrehzahl in einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei welchem die Reibkupplung ein Drehmoment eines Antriebsaggregats auf Fahrzeugräder überträgt, wobei eine Schlupfdrehzahl der Reibkupplung gemessen wird.
Für einen einwandfreien und komfortablen Betrieb des Antriebsstranges ist die genaue Kenntnis einer Momentenkennlinie der Reibkupplung erforderlich, die das jeweils übertragbare Kupplungsmoment in Abhängigkeit von einer Stellung eines Kupplungsaktors angibt. Bei einer automatisierten Reibungskupplung, die im Antriebsstrang dem Verbrennungsmotor nachgeschaltet ist, wird im Betrieb zur Ermittlung des Kupplungsmomentes ein Modell genutzt, welches in Abhängigkeit von einer Aktorposition, welche gemessen werden kann, das Kupplungsmoment bestimmt. Weder das tatsächlich übertragene noch die Kapazität des Kupplungsmomentes kann dabei gemessen werden. Durch Verschleiß oder andere sich ändernde Parameter ändert sich das Kupplungsmoment abhängig von der Aktorposition. Zwei wesentliche Parameter können durch Adaption bestimmt werden, die das Kupplungsmodell in einer Softwarelogik stützen und das Kupplungsmoment durch Variation einer Aktorposition steuerbar machen. Einer dieser Parameter ist der Reibwert, welcher die Steigung des Kupplungsmomentes in der Kupplungskennlinie über der Aktorposition bestimmt. Aus der DE 10 2008 027 071 A1 ist ein Verfahren zur Reibwertadaption einer in einem Hybridantriebsstrang angeordneten Reibkupplung bekannt, bei welchem der Reibwert einer von einem Kupplungsaktor betätigten Reibungskupplung mittels eines von der Reibungskupplung übertragenen Momentes adaptiert wird, das bei einem Anlassen des Verbrennungsmotors mittels der Elektromaschine ermittelt wird. Für die Adaption des Reibwertes wird die Reibkupplung in Schlupfregelung gebracht, d.h. ein vorgegebener Schlupf wird durch Variation der Aktorposition abhängig vom Verbrennungsmotormoment und der gemessenen Drehzahl eingestellt.
Das Drehmoment des Verbrennungsmotors kann ebenfalls nicht gemessen werden, sondern wird durch ein Softwaremodell über andere messbare Parameter bestimmt. Bei auftretenden Fehlern des Softwaremodells wird ein falsches Verbrennungsmotordrehmoment ausgegeben und an die Steuerung der Reibkupplung geschickt. Ein solches falsches Drehmoment des Verbrennungsmotors beeinflusst die Schlupfregelung negativ, wobei es zum ungewollten Aufheulen des Verbrennungsmotors kommt, was durch die Schlupfregelung nicht mehr eingefangen werden kann. Durch dieses ungewollte Aufheulen des Verbrennungsmotors ergibt sich eine Schlupfleistung, welche die Reibbeläge der Reibkupplung erhitzt, was bei Temperaturen von ca. 250°C zum Lösen von Teilen der Reibbeläge führt. Somit ist die Kupplungsfunktion nicht mehr vollumfänglich gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung einer zu hohen Schlupfdrehzahl in einer Reibkupplung anzugeben, bei welchem Temperatureinträge durch eine zu hohe Schlupfdrehzahl in der Reibkupplung unterbunden werden.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die während einer Schlupfregelung gemessene Schlupfdrehzahl der Reibkupplung mit einem Schlupfdrehzahl-Grenzwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Schlupfdrehzahl-Grenzwertes auf ein inkorrekt durch ein Modell bestimmtes Drehmoment des Antriebsaggregats geschlossen wird und die Schlupfregelung verlassen und die Reibkupplung geschlossen wird. Durch das Verlassen der Schlupfregelung mit anschließendem Schließen der Reibkupplung wird das beschriebene Aufheulen des Antriebsaggregates des Fahrzeuges unterbunden. Dadurch werden Energieeinträge in die Reibkupplung minimiert, so dass eine Beschädigung der Reibkupplung vermieden wird.
Vorteilhafterweise wird von einer von der Schlupfdrehzahl abhängigen Aktorpositionsregelung auf ein gesteuertes Schließen der Reibkupplung mit maximaler Dynamik umgeschaltet. Durch das Schließen der Reibkupplung wird der Schlupfzustand aufgehoben und somit die Reibung der Reibbeläge der Reibkupplung aneinander unterbunden. Die Dynamik wird dabei so gewählt, dass eine Temperaturerhöhung während dieses Vorganges in der Reibkupplung verhindert wird.
In einer Ausgestaltung wird die Reibkupplung über eine Rampenfunktion geschlossen. Durch diese Rampenfunktion entfällt ein schlagartiges Schließen der Reibkupplung, wodurch eine Erschütterung des Antriebsstranges unterbunden und der Fahrkomfort weiter aufrechterhalten wird.
In einer Variante wird die Schlupfdrehzahl während einer Reibwertadaption gemessen und über den Vergleich mit dem Schlupfdrehzahl-Grenzwert ausgewertet. Die Anwendung dieses Verfahrens beläuft sich vorteilhafterweise auf die Reibwertadaption, da für diese Reibwertadaption die Reibkupplung in den Schlupf gebracht werden muss. Das Verfahren ist aber auch für andere Zustände der Reibkupplung, in welchem diese auch ungewollt einen Schlupfzustand einnimmt, vorteilhaft.
In einer Ausführungsform wird der Schlupfdrehzahl-Grenzwert in einem Bereich zwischen 100 rpm und 350 rpm in Abhängigkeit eines Fahrzeugkomforts gewählt. Auch die Wahl des Grenzwertes trägt entscheidend zur Aufrechterhaltung des Fahrkomforts im Fahrzeug bei. Eine schlagartige Umschaltung von der Schlupfregelung auf das Schließen der Reibungskupplung wird somit verhindert.
In einer Weiterbildung wird als Antriebsstrang des Fahrzeuges ein Hybridantriebsstrang verwendet, bei welchem die Reibkupplung als Trennkupplung zwischen einem ersten als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsaggregat und einem zweiten als Elektromotor ausgebildeten Antriebsaggregat angeordnet ist. Da eine solche Trennkupplung dazu beiträgt, mittels des Elektromotors den Verbrennungsmotor zu starten oder bei geschlossener Trennkupplung Drehmoment sowohl vom Verbrennungsmotor als auch vom Elektromotor auf den Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges zu übertragen, ist diese besonders empfindlich gegen Verschleiß, welcher insbesondere durch zu hohe Temperaturen in den Reibbelägen der Reibkupplung auftritt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen einer zu hohen Schlupfdrehzahl,
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schließen der Reibkupplung bei erkannter zu hoher Schlupfdrehzahl.

In 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. 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 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. Der Elektromotor 3 und der Verbrennungsmotor 2 werden von einem Motorsteuergerät 11 angesteuert.
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 angetriebenem Verbrennungsmotor 2 und Elektromotor 3 zu fahren.
In dem Motorsteuergerät 11 ist eine Kupplungskennlinie abgelegt, welche ein Kupplungsmoment über einen Weg eines Kupplungsaktors, der die Hybridtrennkupplung 4 bewegt, bestimmt. Gleichzeitig wird mit einem zweiten Modell ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 berechnet. Um zu verhindern, dass das Modell des Drehmomentes des Verbrennungsmotors 2 fehlerhaft ist, wird während einer Reibwertadaption, bei welcher eine Schlupfregelung des Verbrennungsmotors 2 aktiv ist, eine Schlupfdrehzahl der Hybridtrennkupplung 4 gemessen. Unter einem Schlupf wird dabei ein Zustand der Hybridtrennkupplung 4 verstanden, bei welchem sich die Hybridtrennkupplung 4 im Reibeingriff befindet, aber die Eingangsdrehzahl der Hybridtrennkupplung 4 verschieden zu deren Ausgangsdrehzahl ist, die an das Getriebe 9 übertragen wird. Dabei wird Energie in die Reibbeläge der Hybridtrennkupplung 4 eingetragen. Ergibt der Vergleich mit dem Schlupfdrehzahl-Grenzwert GW, der beispielsweise bei 100 rpm liegen kann, dass die aktuelle gemessene Schlupfdrehzahl diesen Schlupfdrehzahl-Grenzwert GW übersteigt, wird davon ausgegangen, dass das Modell zur Bestimmung des Drehmomentes des Verbrennungsmotors 2 fehlerhaft arbeitet. Um eine Einstellung einer zu großen Schlupfdrehzahl an der Hybridtrennkupplung 4 und somit eine Beschädigung der Hybridtrennkupplung 4 zu verhindern, wird die Schlupfregelung verlassen und die Hybridtrennkupplung 4 mit hoher Dynamik geschlossen.
Die Erkennung, ob die Schlupfdrehzahl infolge eines falschen Drehmomentes des Verbrennungsmotors 2 zu hoch ist, ist in 2 dargestellt. Dabei zeigt die Kurve A die Ansteuerung der Hybridtrennkupplung 4 im Schlupfbetrieb. In der Kurve B ist das von dem Drehmomentmodell bestimmte Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 dargestellt. In einem Testbetrieb wurde das aktuelle Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 gemessen, welches in Kurve C gezeigt ist. Daraus ist erkennbar, dass das von dem Modell errechnete Drehmoment gegenüber dem tatsächlich gemessenen rapide ansteigendes Drehmoment stark abweicht, was einen hohen Schlupf an der Hybridtrennkupplung 4 nach sich zieht. In Kurve D ist die Schlupfdrehzahl infolge der Ansteuerung des Verbrennungsmotors 2 mit einem falschen Drehmoment dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass sich die Schlupfdrehzahl aufschwingt und rapide ansteigt, wobei ein zu hoher Schlupf an der Hybridtrennkupplung 4 sensiert wird.
3 zeigt, wie bei einem erkannten zu hohen Schlupf die Hybridtrennkupplung 4 geschlossen wird. Dabei ist insbesondere in dem Ausschnitt rechts ein mögliches Vorgehen detailliert dargestellt. Die Kurve E wird durch einen Zähler bestimmt, welcher herabgezählt wird und welcher somit die Zeitdauer bestimmt, in welchem die Hybridtrennkupplung 4 geschlossen wird. Das Schließen der Hybridtrennkupplung 4 ist in Kurve F gezeigt. Die Hybridtrennkupplung 4 kann dabei beispielsweise 5 Sekunden geschlossen werden. Zum Schließen der Hybridtrennkupplung 4 wird die Aktorposition zurückgefahren (Kurve G). Beim Schließen der Hybridtrennkupplung 4, was wiederum durch die Kurve A gezeigt wird, unterbleibt ein schlagartiges Schließen, da die Hybridtrennkupplung 4 mit einer Rampenfunktion (Kurve B und C) geschlossen wird, wenn festgestellt wurde, dass die Schlupfdrehzahl (Kurve D) den Grenzwert GW überschritten hat.
Aufgrund dieses Vorgehens wird ein ungewolltes Aufheulen des Verbrennungsmotors 2 während einer Schlupfregelung unterbunden. Bei diesem Vorgang wird verhindert, dass mehr Reibenergie in die Reibkupplung eingetragen wird. Somit werden ein verfrühter Verschleiß und eine Reduzierung der Lebensdauer der automatisierten Reibungskupplung verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Verbrennungsmotor
3: Elektromotor
4: Hybridtrennkupplung
5: Kurbelwelle
6: Rotor
7: Stator
8: Abtriebswelle
9: Getriebe
10: Antriebsräder
11: Motorsteuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008027071 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Vermeidung einer zu hohen Schlupfdrehzahl in einer Reibkupplung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei welchem die Reibkupplung (4) ein Drehmoment eines Antriebsaggregats (2) auf Fahrzeugräder (10) überträgt, wobei eine Schlupfdrehzahl der Reibkupplung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die während einer Schlupfregelung gemessene Schlupfdrehzahl der Reibkupplung (4) mit einem Schlupfdrehzahl-Grenzwert (GW) verglichen wird, wobei bei Überschreitung des Schlupfdrehzahl-Grenzwertes (GW) auf ein inkorrekt durch ein Modell bestimmtes Drehmoment des Antriebsaggregates (2) geschlossen wird und die Schlupfregelung verlassen und die Reibkupplung (4) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einer von der Schlupfdrehzahl abhängigen Aktorpositionsregelung auf ein gesteuertes Schließen der Reibkupplung (4) mit maximaler Dynamik umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (4) über eine Rampenfunktion geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfdrehzahl während einer Reibwertadaption gemessen und über den Vergleich mit dem Schlupfdrehzahl-Grenzwert (GW) ausgewertet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfdrehzahl-Grenzwert (GW) in einem Bereich zwischen 100 rpm und 350 rpm in Abhängigkeit eines Fahrzeugkomforts gewählt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsstrang des Fahrzeuges ein Hybridantriebsstrang (1) verwendet wird, bei welchem die Reibkupplung als Trennkupplung (4) zwischen einem ersten als Verbrennungsmotor (2) ausgebildeten Antriebsaggregat und einem zweiten als Elektromotor (3) ausgebildeten Antriebsaggregat angeordnet ist.