DE102018117310A1

DE102018117310A1 - Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit bei einer Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102018117310A1
Application number: DE102018117310.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Müller; Johannes Oser; Ralf Mannsperger; Boris Karch; Harshal Desai; Dominik Götz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-01-23
Also published as: DE112019003617A5; CN112368487B; WO2020015774A1; KR20210031903A; CN112368487A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit bei einer Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, bei welchem die Kupplungskennlinie über den Tastpunkt adaptiert wird. Um die Momentengenauigkeit zu verbessern, wird der Tastpunktermittlung ein Kupplungsmoment der Kupplung (4) zugrunde gelegt, welches in Abhängigkeit eines Schleppmomentes des auslaufenden Verbrennungsmotors (2) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit bei einer Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, bei welchem die Kupplungskennlinie über den Tastpunkt adaptiert wird.
Aus der DE 10 2008 030 473 A1 ist ein Verfahren zur Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Hybridantriebsstrang bekannt. Der Tastpunkt der Kupplung wird bei stillgesetzter Brennkraftmaschine bestimmt, indem die Kupplung langsam geschlossen wird und der Einfluss der sich schließenden Kupplung auf eine Elektromaschine, die mit einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, ausgewertet wird.
Aus der DE 10 2016 208 035 A1 ist das Verfahren zur Steuerung einer Trennkupplung in einem hybridischen Antriebsstrang bekannt, bei welchem bei stillgelegter Brennkraftmaschine und geschlossener Trennkupplung von der Elektromaschine ein Drehmoment kleiner als das Kompressionsmoment der Brennkraftmaschine aufgebracht, die Trennkupplung von dem Aktor entlang eines Betätigungsweges sukzessive geöffnet und bei einer Drehzahländerung der Elektromaschine ein Auskuppelpunkt der Trennkupplung einem vorgegebenen Betätigungsweg zugeordnet wird.
Die Tastpunktadaption stellt dabei neben einer Reibwertadaption in einem automatisierten Kupplungssystem die Grundlage dafür dar, die Momentenkennlinie der Kupplung zu adaptieren. Unter dem Tastpunkt wird dabei der Weg der Kupplung verstanden, bei dem die Reibflächen des Eingangs- und Ausgangsteils der Kupplung in Reibkontakt zueinander treffen. Durch diese Adaptionen wird die Momentengenauigkeit der Trennkupplung in ihrem Übertragungsverhalten maßgeblich beeinflusst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit bei einer Tastpunktermittlung anzugeben, welches die beschriebenen Lösungen verbessert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Tastpunktermittlung ein Kupplungsmoment der Kupplung zugrunde gelegt wird, welches in Abhängigkeit eines Schleppmomentes des auslaufenden Verbrennungsmotors ermittelt wird. Dabei wird die Momentengenauigkeit in Unabhängigkeit von einem im Fahrzeug bereitgestellten Schleppmomentsignal bestimmt und verhindert, dass das bereitgestellte Schleppmomentsignal Ungenauigkeiten bei der Tastpunktermittlung hervorruft. Das mithilfe des berechneten Schleppmomentes bestimmte Kupplungsmoment ist somit korrigiert, wodurch die Momentengenauigkeit bei der Tastpunktbestimmung erhöht wird.
Vorteilhafterweise wird das Schleppmoment des auslaufenden Verbrennungsmotors bei geöffneter Kupplung aus einer Geschwindigkeitsabnahme des Verbrennungsmotors bestimmt. Somit wird der Berechnung ein tatsächliches Verhalten beim Abbremsen des Verbrennungsmotors zugrunde gelegt, wodurch Ungenauigkeiten eliminiert werden.
Bei einer besonders einfachen Variante wird die Geschwindigkeitsabnahme aus einer ersten Drehzahländerung des auslaufenden Verbrennungsmotors berechnet.
In einer Ausgestaltung wird die Kupplung langsam geschlossen, wobei auf Grundlage des berechneten Schleppmomentes des auslaufenden Verbrennungsmotors anhand einer aktuell bestimmten zweiten Drehzahländerung des auslaufenden Verbrennungsmotors das Kupplungsmoment ermittelt wird. Aufgrund des langsamen Schließens der Kupplung ändert sich der Gradient der Verbrennungsmotordrehzahl, was dazu genutzt wird, um ein möglichst genaues Kupplungsmoment zu ermitteln.
In einer Ausführungsform wird das Schleppmoment bei der Bestimmung des Kupplungsmomentes als konstant betrachtet. Somit gehen keinerlei Schwankungen des Schleppmomentes in die Bestimmung des Kupplungsmomentes ein, wodurch die Momentengenauigkeit der Kupplung verbessert wird.
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 Hybridantriebes,
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung von Adaptionsvorgängen von Schleppmoment- und Tastpunktadaption.

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, das zwischen Elektromotor und 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 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. Die Hybridtrennkupplung 4 wird dabei von einem Kupplungsaktor 11 betätigt. Um sicherzustellen, dass beim Wiederstart des Verbrennungsmotors 2 durch den Elektromotor 3 diesem ein ausreichendem Drehmoment bereitgestellt wird, welches sowohl das Fahrzeug über den Antriebsrädern 10 ohne Komfort-Verluste bewegt und gleichzeitig den Verbrennungsmotor 2 auch tatsächlich startet, ist eine genaue Kenntnis einer Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 erforderlich, die ein Kupplungsmoment M_k über dem Aktorweg abbildet. Eine Stützstelle dieser Kupplungskennlinie ist ein Tastpunkt T, unter dem die Position der Hybridtrennkupplung 4 zu verstehen ist, bei dem die Reibflächen des Ein- und Ausgangsteils der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt zueinanderstehen und beginnen ein Moment zu übertragen. Der Kupplungsaktor 11 ist mit einem Steuergerät 12 verbunden, welches die Tastpunktadaption steuert und aus der Tastpunktadaption eine adaptierte Kupplungskennlinie der Hybridtrennkupplung 4 bestimmt.
Zur Ermittlung des Tastpunktes wird ein an die Hybridtrennkupplung 4 angelegtes Kupplungssollmoment zunehmend vergrößert, bis an dem Elektromotor 3 ein dem Kupplungssollmoment zuordenbares Antriebsmoment erfasst ist. Es wird also die Hybridtrennkupplung 4 zugefahren, bis die Reibeingangsflächen von Ein- und Ausgangsteil der Hybridtrennkupplung 4 in Reibkontakt stehen und ein minimales Moment auf den Elektromotor 3 übertragen wird, was durch eine entsprechende Reaktion des Elektromotors 3 erfasst wird. Diese entsprechende Reaktion besteht darin, dass eine vordefinierte Momentenerhöhung durch den Elektromotor 3 gegeben ist. Bei diesem Vorgang befindet sich der Elektromotor 3 in einem drehzahlgeregelten Betrieb.
Mit dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Momentengenauigkeit bei der Tastpunktermittlung verbessert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Block 100 die Hybridtrennkupplung 4 geöffnet, wobei ein HEV-Mode, bei welchem die Verbrennungsmaschine 2 und die Elektromaschine 3 gemeinsam ein Drehmoment auf den Antriebsstrang 1 übertragen, beendet und in den EV-Mode (Fahren mit Elektromotor 3) übergegangen wird. Durch das Öffnen der Hybridtrennkupplung 4 läuft im EV-Modus der Verbrennungsmotor 2 aus und wird dabei langsamer. In diesem Zustand wird eine Drehzahländerung ${\overset{□}{ω}}_{1}$
des Verbrennungsmotors 2 ermittelt (Block 110), aus welcher im Block 120 ein Schleppmoment M_ice-_drag des Verbrennungsmotors 2 ermittelt wird. $M_{ice - drag} = J_{ice} * \overset{□}{ω}$
wobei J_ice ein Trägheitsmoment des Verbrennungsmotors 2 darstellt.
Nach der Berechnung des Schleppmomentes M_ice-_drag wird im Block 130 die Hybridtrennkupplung 4 wieder langsam geschlossen. Durch dieses langsame Schließen der Hybridtrennkupplung 4 ändert sich der Gradient der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2, welcher wiederum detektiert wird (Block 140).
Mithilfe dieses zweiten Drehzahlgradienten ${\overset{□}{ω}}_{2}$
des Verbrennungsmotors 2 wird ein Kupplungsmoment M_clutch errechnet (Block 140). $M_{clutch} = J_{ice} * {\overset{□}{ω}}_{2} - M_{ice - drag}$
In 3 sind noch einmal schematisch die Adaptionsvorgänge von Schleppmoment- und Tastpunktadaption dargestellt, wobei sich die Diagramme in den HEV-Mode und den EV-Mode unterteilen. In 3a sind die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 (Kurve A) und die Drehzahl des Elektromotors 3 (Kurve B) dargestellt. In dem Diagramm 3b ist das Moment M über der Zeit t dargestellt, wobei ebenfalls die Kurve C das Moment des Verbrennungsmotors 2 und die Kurve D das Moment des Elektromotors 3 anzeigen. Die sich darin befindlichen weiteren Kurven E stellen die Ergebnisse der Berechnung gemäß 2 dar. In 3c ist der Tastpunkt Tp über der Zeit t dargestellt (Kurve F), während die Kurve G den Zeitraum der Aktivierung der Tastpunktbestimmung darstellt. Im Punkt H wird der durch die Berücksichtigung der konstanten Schleppmomentbestimmung des Verbrennungsmotors 2 korrigierte Tastpunkt verdeutlicht. Die darunterliegende 3d zeigt den Zustand der Hybridtrennkupplung 4 über der Zeit t. Dabei wird im Bereich J angezeigt, wenn die Hybridtrennkupplung 4 geöffnet ist und im Bereich K, wenn die Hybridtrennkupplung 4 geschlossen wird.
Bezugszeichenliste

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

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 102008030473 A1 [0002]
DE 102016208035 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit bei einer Tastpunktermittlung einer automatisierten Kupplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, bei welchem die Kupplungskennlinie über den Tastpunkt adaptiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastpunktermittlung ein Kupplungsmoment der Kupplung (4) zugrunde gelegt wird, welches in Abhängigkeit eines Schleppmomentes des auslaufenden Verbrennungsmotors (2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleppmoment des auslaufenden Verbrennungsmotors (2) bei geöffneter Kupplung (4) aus einer Geschwindigkeitsabnehme des Verbrennungsmotors (2) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsabnahme aus einer ersten Drehzahländerung des auslaufenden Verbrennungsmotors (2) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung langsam geschlossen wird, wobei auf Grundlage des berechneten Schleppmomentes des auslaufenden Verbrennungsmotors (2) anhand einer aktuell bestimmten zweiten Drehzahländerung des Verbrennungsmotors (2) das Kupplungsmoment ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleppmoment bei der Bestimmung des Kupplungsmomentes als konstant betrachtet wird.