DE102016125003A1

DE102016125003A1 - Verfahren zur Einrückpunkt-Ermittlung einer Reibkupplung in einem Hybrid-Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102016125003A1
Application number: DE102016125003.1A
Authority: DE
Inventors: Philipp Knöpfle
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Einrückpunktes (s_EP) einer Reibkupplung (22, K2) in einem Hybrid-Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeuges (11), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (10) einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, der über die Reibkupplung (22, K2) mit einem Getriebeeingang (30) eines Getriebes (24) verbunden ist, in dem zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Getriebeeingang (30) zu einem Getriebeausgang (32) eine Übersetzung einrichtbar ist oder in dem eine Neutralstellung einrichtbar ist, um den Getriebeeingang (30) von dem Getriebeausgang (32) zu entkoppeln, und wobei der Hybrid-Antriebsstrang (10) eine elektrische Antriebsmaschine aufweist, die an den Getriebeeingang (30) angeschlossen ist, wobei das Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren ausgehend von einem Lademodus des Hybrid-Antriebsstranges (10), bei dem Ladeleistung von dem mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl (n_VM) laufenden Verbrennungsmotor (12) bereitgestellt wird und über die geschlossene Reibkupplung (22, K2) zu der elektrischen Antriebsmaschine (34) übertragen wird, die aufgrund der Antriebsleistung mit einer Maschinen-Drehzahl (n_EM) angetrieben wird, die folgenden Schritte aufweist: Verringern des von der elektrischen Antriebsmaschine (34) beim Laden aufnehmbaren Drehmomentes (T_EM) auf einen Drehmoment-Schwellenwert (T_EP), der einem Einrückpunkt-Drehmomentwert entspricht, Überwachen einer der Verbrennungsmotor-Drehzahl (n_VM) entsprechenden Kupplungseingangs-Drehzahl und einer der Maschinen-Drehzahl (n_EM) entsprechender Kupplungsausgangs-Drehzahl, während die Reibkupplung (22, K2) geöffnet wird, und Speichern des Öffnungswertes der Reibkupplung (22, K2), bei dem sich eine Differenz (Δn) zwischen der Kupplungseingangs-Drehzahl und der Kupplungsausgangs-Drehzahl einstellt, um den Einrückpunkt der Reibkupplung (22, K2) zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Einrückpunktes einer Reibkupplung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei der Hybrid-Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor aufweist, der über die Reibkupplung mit einem Getriebeeingang eines Getriebes verbunden ist, in dem zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Getriebeeingang zu einem Getriebeausgang eine Übersetzung einrichtbar ist oder in dem eine Neutralstellung einrichtbar ist, um den Getriebeeingang von dem Getriebeausgang zu entkoppeln, und wobei der Hybrid-Antriebsstrang eine elektrische Antriebsmaschine aufweist, die an dem Getriebeeingang angeschlossen ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen solchen Hybrid-Antriebsstrang mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt und eingerichtet ist, ein Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren auszuführen.
In derartigen Hybrid-Antriebssträngen dient die Reibkupplung in der Regel als Anfahr- und Trennkupplung bei einem verbrennungsmotorischen Betrieb. Ferner kann, bei geöffneter Reibkupplung, ein elektromotorischer Betrieb mittels der elektrischen Antriebsmaschine durchgeführt werden, wobei die elektrische Antriebsmaschine für den elektromotorischen Fahrbetrieb Gangstufen des Getriebes nutzen kann, in gleicher Weise wie der Verbrennungsmotor.
Bei Doppelkupplungsgetrieben ist eine elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise nur an dem Getriebeeingang von einem der Teilgetriebe angeschlossen, und zwar vorzugsweise jenes Teilgetriebe, das den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. In diesem Fall kann ein elektromotorischer Fahrbetrieb eingerichtet werden, indem die Vorwärtsgangstufe 2 als Anfahrgangstufe verwendet wird und indem dann, ggf. mit Zugkraftunterbrechung, in die höheren Gangstufen 4, 6 etc. geschaltet wird. Eine Anbindung einer elektrischen Antriebsmaschine an das Teilgetriebe, das den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist, ist ebenfalls möglich.
Ein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb kann in einem solchen Doppelkupplungsgetriebe auf klassische Art und Weise durchgeführt werden, indem über die Vorwärtsgangstufe 1 in dem anderen Teilgetriebe angefahren wird, wobei in dem dann inaktiven einen Teilgetriebe die Vorwärtsgangstufe 2 vorgewählt wird. Ein Gangwechsel von Vorwärtsgangstufe 1 auf Vorwärtsgangstufe 2 kann dann durch überschneidende Betätigung der Reibkupplungen erfolgen. Sofern Antriebsleistung über das Teilgetriebe übertragen wird, an dessen Eingang der elektrische Antriebsmotor angeschlossen ist, kann der elektrische Antriebsmotor hiervon abgekoppelt werden. In der Regel ist es jedoch bevorzugt, den elektrischen Antriebsmotor an dem Getriebeeingang angeschlossen zu halten und bei verbrennungsmotorischem Betrieb gegebenenfalls im Leerlauf mitlaufen zu lassen.
In solchen Doppelkupplungsgetrieben, aber auch in Hybrid-Antriebssträngen, die zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe nur eine einzelne Reibkupplung aufweisen, ist es auch möglich, die an dem Getriebeeingang angeschlossene elektrische Maschine zu laden. Dies kann beispielsweise im Stillstand erfolgen. In diesem Fall wird das Getriebe in die Neutralstellung versetzt, und die Reibkupplung wird bei laufendem Verbrennungsmotor geschlossen, sodass Ladeleistung von dem Verbrennungsmotor auf die elektrische Antriebsmaschine übertragen wird, die in diesem Fall im Generatorbetrieb arbeitet und einen Energiespeicher lädt.
Bei Doppelkupplungsgetrieben ist ein elektrisches Laden auch während eines Fahrbetriebes möglich, beispielsweise dann, wenn über das andere Teilgetriebe Antriebsleistung für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb übertragen wird. In diesem Fall kann das der elektrischen Antriebsmaschine zugeordnete Teilgetriebe in die Neutralstellung versetzt werden und die zugeordnete Reibkupplung kann geschlossen werden. Gleichzeitig hiermit wird ein Lastpunkt des Verbrennungsmotors angehoben, sodass dieser über die angeforderte Fahrleistung hinaus Ladeleistung bereitstellt, die in die elektrische Maschine zum Zwecke des Ladens des elektrischen Energiespeichers eingespeist werden kann.
In Hybrid-Antriebssträngen der oben bezeichneten Art ist es von Bedeutung, den Einrückpunkt der Reibkupplung möglichst genau zu kennen. Da die Reibkupplung in derartigen Hybrid-Antriebssträngen generell automatisiert betätigt wird, muss der Einrückpunkt für eine komfortable Steuerung in einer Steuereinrichtung bekannt sein. Der Einrückpunkt kann sich über die Lebensdauer des Kraftfahrzeuges oder aufgrund äußerer Einflüsse verändern. Daher ist es auch nach einer Erst-Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges notwendig, den Einrückpunkt von Zeit zu Zeit oder regelmäßig zu ermitteln, um auf diese Weise die Steuereinrichtung an veränderte Gesamtumstände adaptieren zu können.
Zum Ermitteln des Einrückpunktes ist es aus dem Dokument DE 10 2007 050 987 A1 bekannt, einen Kuppeltastpunkt einer Reibkupplung, die zwischen einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine angeordnet ist, anhand einer Drehzahländerung der elektrischen Maschine zu ermitteln. Hierbei soll der Verbrennungsmotor still stehen und das Moment des elektrischen Motors wird auf einen Sollwert konstant geregelt. Anschließend wird die Reibkupplung langsam geöffnet, bis ein Schlupf entsteht.
Aus dem Dokument EP 2 212 578 B1 ist ein Verfahren zum Einstellen eines Einrückpunktes einer Reibkupplung bekannt, wobei ein Sollwert eines Kupplungsaktuators für den Einrückpunkt in Abhängigkeit von einem Drehzahlgradientwert eingestellt wird, der sich ausgehend von einem Übergangszustand mit betätigter Reibkupplung und einer betätigten Gangschaltkupplung in dem Getriebe ergibt, nachdem die Schaltkupplung geöffnet wird, wobei der Übergangszustand hergestellt wird, indem der Kupplungsaktuator und der Schaltaktuator im Wesentlichen gleichzeitig auf einen jeweiligen Übergangswert eingestellt werden.
Das Dokument EP 2 325 512 B1 schlägt ferner vor, in einem Hybrid-Antriebsstrang der eingangs genannten Art einen Sollwert des Kupplungsaktuators für den Einrückpunkt der Reibkupplung in Abhängigkeit eines zeitlichen Verlaufes einer physikalischen Variablen einzustellen, der sich ausgehend von einem Übergangszustand nach Betätigen der Reibkupplung auf einen vordefinierten Übergangswert ergibt, wobei eine Beeinflussung des Stufengetriebes durch die elektrische Maschine bei der Einstellung des Einrückpunktes der Reibkupplung berücksichtigt wird und wobei die Einstellung des Einrückpunktes der Reibkupplung in einem nicht aktiven Zweig des Doppelkupplungsgetriebes erfolgt, während das Fahrzeug fährt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines Einrückpunktes einer Reibkupplung anzugeben sowie einen verbesserten Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln eines Einrückpunktes einer Reibkupplung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei der Hybrid-Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor aufweist, der über die Reibkupplung mit einem Getriebeeingang eines Getriebes verbunden ist, in dem zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Getriebeeingang zu einem Getriebeausgang eine Übersetzung einrichtbar ist oder in dem eine Neutralstellung einrichtbar ist, um den Getriebeeingang von dem Getriebeausgang zu entkoppeln, und wobei der Hybrid-Antriebsstrang eine elektrische Antriebsmaschine aufweist, die an den Getriebeeingang angeschlossen ist, wobei das Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren ausgehend von einem Lademodus des Hybrid-Antriebsstranges, bei dem Ladeleistung von dem mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl laufenden Verbrennungsmotor bereitgestellt wird und über die geschlossene Reibkupplung zu der elektrischen Antriebsmaschine übertragen wird, die aufgrund der Antriebsleistung mit einer Maschinen-Drehzahl angetrieben wird, die folgenden Schritte aufweist:

- Verringern des von der elektrischen Antriebsmaschine beim Laden aufnehmbaren Drehmomentes auf einen Drehmoment-Schwellenwert, der einem Einrückpunkt-Drehmomentwert entspricht,
- Überwachen einer der Verbrennungsmotor-Drehzahl entsprechenden Kupplungseingangs-Drehzahl und einer der Maschinen-Drehzahl entsprechenden Kupplungsausgangs-Drehzahl, während die Reibkupplung geöffnet wird, und
- Speichern des Öffnungswertes der Reibkupplung, bei dem sich eine Differenz zwischen der Kupplungseingangs-Drehzahl und der Kupplungsausgangs-Drehzahl einstellt, um den Einrückpunkt der Reibkupplung zu ermitteln.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Hybrid-Antriebsstrang der oben bezeichneten Art, wobei eine Steuereinrichtung dazu ausgelegt und dazu eingerichtet ist, ein Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren der erfindungsgemäßen Art auszuführen.
Das Ermitteln des Einrückpunktes der Reibkupplung kann während eines Ladebetriebes erfolgen, bei dem die elektrische Maschine geladen wird, und zwar durch das Bereitstellen von Ladeleistung mittels des Verbrennungsmotors. Ein derartiger Ladebetrieb wird in Hybrid-Antriebssträngen relativ häufig durchgeführt. Die elektrischen Energiespeicher (Batterien) haben in den Hybrid-Antriebssträngen häufig eine geringe Kapazität. Ferner müssen diese Energiespeicher häufig noch das Bordnetz des Kraftfahrzeuges versorgen. Lange Stillstandsphasen, beispielsweise an einer Ampel oder in einem Stau, sind daher nicht vorteilhaft, sodass der Lademodus häufig eingerichtet wird.
Während des Ladebetriebs ist die Reibkupplung in der Regel geschlossen, sodass die von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Antriebsleistung des Verbrennungsmotors in die elektrische Antriebsmaschine gespeist wird. Das hierbei auf die elektrische Maschine übertragene Drehmoment, also das Drehmoment, das die elektrische Maschine während eines solchen Ladebetriebes aufnimmt, ist in der Regel deutlich höher als das Drehmoment, das dem Einrückpunkt der Reibkupplung entspricht.
Das Drehmoment, das dem Einrückpunkt einer Reibkupplung entspricht, ist in der Regel kleiner als 20 Nm und kann vorzugsweise kleiner als 10 Nm sein, ist jedoch in jedem Fall größer als 0 Nm.
Anders ausgedrückt ist der Einrückpunkt einer Reibkupplung jener Betriebspunkt, ab dem die Reibkupplung beginnt, ein Drehmoment zu übertragen.
Das von der elektrischen Maschine während des Ladebetriebes aufgenommene Drehmoment beträgt wenigstens 10 Nm, ist jedoch in der Regel deutlich höher.
Zum Ermitteln des Einrückpunktes wird nun das von der elektrischen Antriebsmaschine beim Laden aufnehmbare Drehmoment verringert. Dies kann durch eine Regelung im sogenannten Vierquadrantenbetrieb erfolgen, indem eine Steuerung der elektrischen Antriebsmaschine an der Ausgangswelle des elektrischen Antriebsmotors und folglich an dem Ausgangsglied der Reibkupplung ein negatives Moment entsprechend dem Drehmoment-Schwellenwert stellt.
Die sich hierdurch bei geschlossener Reibkupplung ergebende Reaktion auf der Seite des Verbrennungsmotors kann durch eine geeignete Regelung dort kompensiert werden, beispielsweise durch eine Drehzahlregelung, durch eine Leerlaufregelung, durch eine Drehmomentregelung oder eine Kombination dieser Regelungen.
Nach dem Einstellen dieses Drehmoment-Schwellenwertes, der dem Einrückpunkt-Drehmomentwert der Reibkupplung entspricht, wird die Reibkupplung geöffnet.
Sobald sich das von der Reibkupplung übertragbare Drehmoment aufgrund des Öffnens auf den Drehmoment-Schwellenwert verringert, beginnt die Reibkupplung aufgrund des von dem Verbrennungsmotor bereitgestellten, deutlich höheren Drehmomentes zu schlupfen. Hierdurch ergibt sich eine Differenz zwischen der Kupplungseingangs-Drehzahl und der Kupplungsausgangs-Drehzahl. Der Zeitpunkt des Beginns des Schlupfes kann dann ermittelt werden und der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Ansteuerungswert der Reibkupplung wird dann als der neue Einrückpunkt abgespeichert.
Die Reibkupplung kann dabei mittels eines Kupplungsaktuators angesteuert werden, der weggesteuert ist oder der druckgesteuert ist.
Der Einrückpunkt kann folglich ein bestimmter Wegpunkt des Kupplungsaktuators sein, oder ein bestimmter Druck (beispielsweise Hydraulikdruck), der von dem Kupplungsaktuator aufgenommen und in eine Stellkraft umgesetzt wird. Generell ist es auch möglich, den Einrückpunkt bei einem elektrischen Kupplungsaktuator durch einen elektrischen Aktuator-Motorstrom darzustellen, oder dergleichen.
Das Getriebe des Hybrid-Antriebsstranges ist insbesondere ein Stufenwechselgetriebe, vorzugsweise in Stirnrad- bzw. Vorgelegebauweise. Übersetzungen werden durch Schalten von Gangstufen eingerichtet, die durch Radsätze innerhalb des Getriebes eingerichtet sind. Das Schalten erfolgt hierbei in der Regel durch sogenannte Schaltkupplungen, in der Regel mittels sogenannter Synchron-Schaltkupplungen.
Die Reibkupplung kann eine trockenlaufende Reibkupplung sein oder kann eine nasslaufende Lamellenkupplung sein. Die Reibkupplung kann eine normalerweise offene oder normalerweise geschlossene Reibkupplung sein.
Die Ermittlung des Einrückpunktes ist bei dem Hybrid-Antriebsstrang, bei dem die elektrische Antriebsmaschine an dem Getriebeeingang angeschlossen ist, deutlich vorteilhafter und zuverlässiger als ein Verfahren, bei dem ein Übergangszustand eingestellt wird, wobei anschließend eine Schaltkupplung geöffnet wird und die sich hieraus ergebende Reaktion in dem Antriebsstrang gemessen wird. Denn aufgrund der angeschlossenen elektrischen Antriebsmaschine kann hierbei aufgrund von undefinierten und großen Trägheiten eine zuverlässige Ermittlung des Einrückpunktes nicht immer gewährleistet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren spielen Trägheiten, die durch die elektrische Maschine hervorgerufen werden, keine Rolle, da die elektrische Maschine selbst auf einen bestimmten Drehmoment-Schwellenwert gestellt wird.
Im Rahmen des Einrück-Ermittlungsverfahrens kommt es maßgeblich auf die Kupplungseingangs-Drehzahl eines Eingangsgliedes der Reibkupplung und die Kupplungsausgangs-.Drehzahl eines Ausgangsgliedes der Reibkupplung an. Die Kupplungseingangs-Drehzahl ist proportional zu der Verbrennungsmotor-Drehzahl. Folgende Bezugnahmen auf die Verbrennungsmotor-Drehzahl sind in gleicher Weise als Bezugnahmen auf die Kupplungseingangs-Drehzahl zu verstehen. In entsprechender Weise ist die Kupplungsausgangs-Drehzahl proportional zu einer Maschinen-Drehzahl der elektrischen Antriebsmaschine. Die elektrische Antriebsmaschine kann koaxial zu einem Getriebeeingang des Getriebes angeordnet sein, ist jedoch vorzugsweise, insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben, über einen Stirnradsatz an den Getriebeeingang bzw. die Getriebeeingangswelle des zugeordneten Teilgetriebes angebunden. Insbesondere dann, wenn es sich hierbei um eine drehfeste bzw. dauerhafte Anbindung handelt, ist die Maschinen-Drehzahl proportional zu der Kupplungsausgangs-Drehzahl. Nachstehende Bezugnahmen auf eine Maschinen-Drehzahl sind in gleicher Weise als Bezugnahmen auf die Kupplungsausgangs-Drehzahl zu verstehen. Die Differenz zwischen der Kupplungseingangs-Drehzahl und der Kupplungsausgangs-Drehzahl kann folglich eine Differenzen zwischen der Verbrennungsmotor-Drehzahl und der Maschinen-Drehzahl sein, normiert auf die jeweiligen Übersetzungen zwischen diesen Drehzahlen und den entsprechenden Kupplungsdrehzahlen.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Generell ist denkbar, dass das Verfahren zum Ermitteln des Einrückpunktes durchgeführt wird, während das Kraftfahrzeug fährt. Dies ist in der Regel dann möglich, wenn der Hybrid-Antriebsstrang ein Doppelkupplungsgetriebe aufweist und wenn der Fahrbetrieb mittels des Verbrennungsmotors über das Teilgetriebe eingerichtet ist, dem die elektrische Maschine nicht zugeordnet ist. In diesem Fall wird zur Bereitstellung der Ladeleistung für den Ladebetrieb der Lastpunkt des Verbrennungsmotors in der Regel anzuheben sein.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Kraftfahrzeug während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens still steht.
Hierbei kann der Verbrennungsmotor gezielt auf eine bestimmte Drehzahl oder die Abgabe eines bestimmten Momentes geregelt werden, wie oben beschrieben, und zwar unabhängig von einem etwaigen Fahrbetrieb.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor folglich während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens auf eine Verbrennungsmotor-Ladedrehzahl geregelt und/oder der Verbrennungsmotor wird während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens auf die Abgabe eines Verbrennungsmotor-Drehmomentes geregelt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Reibkupplung nach dem Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren wieder geschlossen wird und/oder wenn die Verringerung des von der elektrischen Antriebsmaschine aufnehmbaren Drehmomentes wieder aufgehoben wird.
Durch diese Maßnahmen kann der Ladebetrieb anschließend wieder im normalen Umfang aufgenommen werden.
Wie bereits oben erwähnt, ist es bevorzugt, wenn das Getriebe ein erstes Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes ist, wobei die Reibkupplung eine dem ersten Teilgetriebe zugeordnete erste Reibkupplung einer Doppelkupplungs-Anordnung des Doppelkupplungsgetriebes ist.
Vorzugsweise ist das erste Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet. Das zweite Teilgetriebe ist dabei vorzugsweise den ungeraden Gangstufen zugeordnet.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine zweite Reibkupplung, die einem zweiten Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist, während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens geöffnet ist.
Hierdurch kann das Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren im Wesentlichen unabhängig von dem Zustand des zweiten Teilgetriebes durchgeführt werden, und die Trägheiten des zweiten Teilgetriebes müssen nicht berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ferner in einem zweiten Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens eine Neutralstellung eingerichtet.
Bei dieser Ausführungsform kann die zweite Reibkupplung während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens auch geschlossen sein.
Generell ist es bevorzugt, wenn die Ermittlung des Einrückpunktes derart erfolgt, dass ausgehend von dem Zeitpunkt, ab dem eine Differenzdrehzahl ermittelt wird, die Reibkupplung wieder in Schließrichtung betätigt wird. Der tatsächliche Einrückpunkt liegt in der Regel aufgrund von Trägheiten und dergleichen zeitlich etwas vor dem Zeitpunkt, zu dem die Differenzdrehzahl erfasst wird. Diese Zeitdifferenz kann für ein bestimmtes Kraftfahrzeuggetriebe konstant sein und ergibt sich beispielsweise aufgrund von Wellenträgheiten etc.
Demzufolge kann aus dem Zeitpunkt der Ermittlung der Differenzdrehzahl auf den tatsächlichen Zeitpunkt rückgeschlossen werden, bei dem der Einrückpunkt der Reibkupplung erreicht war.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln eines Einrückpunktes einer Reibkupplung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges;
3 ein Zeitablaufdiagramm von Drehmoment über der Zeit zur Darstellung der bei dem erfindungsgemäßen Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren vorhandenen bzw. gestellten Drehmomente;
4 ein der 3 entsprechendes Zeitablaufdiagramm einer Kupplungsaktuator-Stellgröße in Form eines Druckes oder eines Weges über der Zeit; und
5 ein der 3 entsprechendes Zeitablaufdiagramm einer Differenzdrehzahl zwischen einer Verbrennungsmotor-Drehzahl und einer Maschinen-Drehzahl über der Zeit bei dem erfindungsgemäßen Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren.

In 1 ist in schematischer Form ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug 11 dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist einen Verbrennungsmotor 12 auf, der mit einer Drehzahl n_VM dreht und der ein Drehmoment T_VM bereitstellt.
Der Verbrennungsmotor 12 ist mit einem Brennstofftank 14 verbunden.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner ein Doppelkupplungsgetriebe 16. Das Doppelkupplungsgetriebe 16 weist zwei Leistungsübertragungsstränge auf. In einem Leistungsübertragungsstrang ist eine erste Reibkupplung 22 vorgesehen, die auch mit K2 bezeichnet ist und deren Eingang mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 12 gekoppelt ist. Ein Ausgang der ersten Reibkupplung 22 ist mit einem Getriebeeingang 30 eines ersten Teilgetriebes 24 des Doppelkupplungsgetriebes 16 verbunden, wobei das erste Teilgetriebe 24 vorzugsweise den geraden Vorwärtsgangstufen des Doppelkupplungsgetriebes 16 zugeordnet ist. Ein Getriebeausgang 32 des ersten Teilgetriebes 24 ist mit einem Differential 26 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 28L, 28R verteilbar ist.
Das Doppelkupplungsgetriebe 16 weist ferner eine zweite Reibkupplung 18 auf, die in 1 auch mit K1 bezeichnet ist. Ein Eingang der zweiten Reibkupplung 18 ist mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 12 verbunden. Ein Ausgang der zweiten Reibkupplung 18 ist mit einer Getriebeeingangswelle eines zweiten Teilgetriebes 20 des Doppelkupplungsgetriebes verbunden, wobei das zweite Teilgetriebe 20 vorzugsweise den ungeraden Vorwärtsgangstufen des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist.
Ein Ausgang des zweiten Teilgetriebes 20 ist gemeinsam mit dem Getriebeausgang 32 des ersten Teilgetriebes 24 mit einem Eingangsglied des Differentials 26 verbunden.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 weist ferner eine elektrische Antriebsmaschine 34 auf. Die elektrische Antriebsmaschine 34 stellt an einer Ausgangswelle eine Drehzahl n_EM mit einem Drehmoment T_EM bereit. Die elektrische Maschine 34 ist an dem Getriebeeingang 30 des ersten Teilgetriebes 24 angeschlossen.
Ferner ist in 1 zu erkennen, dass die elektrische Antriebsmaschine 34 mittels einer Leistungselektronik 36 angesteuert wird, die wiederum mit einem elektrischen Energiespeicher 38 in Form einer Batterie oder dergleichen verbunden ist. Der elektrische Energiespeicher kann auch ein Schwungrad oder Ähnliches sein.
Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang 10 eine Steuereinrichtung 40. Die Steuereinrichtung 40 dient, ggf. mittels geeigneter Aktuatoren, zum Ansteuern der zweiten Reibkupplung 18 (bei A), der ersten Reibkupplung 22 (bei B), des zweiten Teilgetriebes 20 (bei C), des ersten Teilgetriebes 24 (bei D), der Leistungselektronik 26 (bei E) und ggf. der Batterie 38 (bei F).
Die Steuereinrichtung 40 ist dazu ausgelegt und eingerichtet, die Reibkupplungen 22, 18 zu betätigen sowie Schaltkupplungen in den Teilgetrieben 24, 20 zu betätigen. Ferner kann mittels der Steuereinrichtung 40 der elektrische Motor bedarfsweise zugeschaltet werden, entweder in einem Antriebsmodus als elektrischer Motor oder in einem Lademodus als elektrischer Generator.
Ein derartiger Hybrid-Antriebsstrang 10 kann vielfältige Betriebsmodi beinhalten. Zum einen kann ein rein verbrennungsmotorischer Betrieb eingerichtet werden, bei dem Gangwechsel mittels der Teilgetriebe wie bei einem herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebe durchgeführt werden.
Auch ein rein elektrischer Fahrbetrieb ist möglich, wobei hierbei zumindest die erste Reibkupplung 22 geöffnet ist.
Ferner ist ein Boost-Betrieb möglich, bei dem Antriebsleistung sowohl mittels des Verbrennungsmotors 12 als auch mittels der elektrischen Antriebsmaschine 24 bereitgestellt wird.
In einem Lademodus wird die erste Reibkupplung 22 geschlossen und das erste Teilgetriebe 24 wird in einen Neutralzustand versetzt, derart, dass Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor 12 über die erste Reibkupplung 22 der elektrischen Maschine 34 als Ladeleistung zugeführt werden kann.
Die Einrückpunkte der Kupplungen 22, 18 sind von Zeit zu Zeit neu einzustellen, wie eingangs beschrieben.
Der Einrückpunkt der zweiten Reibkupplung 18 kann beispielsweise eingestellt werden, wie es in dem Dokument EP 2 212 578 B1 beschrieben ist. Auf dessen Offenbarungsgehalt wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Der Einrückpunkt der ersten Reibkupplung 22 wird mittels eines Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens ermittelt, das sich von dem Verfahren unterscheidet, das in dem Dokument EP 2 212 578 B1 beschrieben ist.
Ein derartiges Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben.
Das Ermittlungsverfahren geht dabei aus von einem Zustand, bei dem der Verbrennungsmotor läuft und Ladeleistung für die elektrische Maschine bereitstellt. Dabei läuft der Verbrennungsmotor 12 mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl, die vorzugsweise geregelt ist. Im Stillstand des Kraftfahrzeuges 10 kann es sich hierbei um eine Leerlaufdrehzahl handeln oder um eine etwas erhöhte Drehzahl, die zum Laden der elektrischen Maschine geeignet ist.
Ferner ist die erste Reibkupplung 22 geschlossen, insbesondere vollständig geschlossen, um die Ladeleistung der elektrischen Antriebsmaschine 34 schlupffrei zuführen zu können, die in diesem Fall als Generator arbeitet und über die Leistungselektronik 36 elektrische Leistung in den Energiespeicher 38 speichert.
Die zweite Reibkupplung 18 ist vorzugsweise geöffnet, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug 11 während des Verfahrens still steht. Alternativ ist es möglich, dass das Kraftfahrzeug während des Ladevorganges fährt. In diesem Fall wird Antriebsleistung zum Fahren des Fahrzeuges über das zweite Teilgetriebe 20 übertragen, wobei die zweite Kupplung 18 in diesem Fall geschlossen ist. Ferner wird ein Lastpunkt des Verbrennungsmotors 12 angehoben, um überschüssige Leistung als Ladeleistung der elektrischen Maschine 34 zuführen zu können.
Das Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren beginnt zum Zeitpunkt t₁ (3 bis 5). In einem Schritt V1 (2) wird der oben beschriebene Ausgangszustand eingerichtet, bei dem die elektrische Antriebsmaschine 34 geladen wird.
In einem anschließenden Schritt V2 wird zu einem Zeitpunkt t₁ das Drehmoment T_EM der elektrischen Antriebsmaschine 34 von einem Ladedrehmoment T_EML (ein negatives Moment aus der Sicht der elektrischen Antriebsmaschine 34) verringert auf einen Drehmoment-Schwellenwert T_EP. Der negative Drehmoment-Schwellenwert T_EP entspricht vom Betrag her einem Drehmoment, ab dem die erste Reibkupplung 22 Drehmoment übertragen kann, entspricht also einem Einrückpunkt-Drehmoment der ersten Reibkupplung 22.
Der Drehmoment-Schwellenwert T_EP ist zum Zeitpunkt t₂ erreicht.
Anschließend wird nach dem Zeitpunkt t₂ die erste Reibkupplung 22 langsam geöffnet (Schritt V3). Dies erfolgt wie es in 4 zu sehen ist, ausgehend von einem Zustand geschlossen („closed“) C in Richtung hin zu einem Öffnungswert.
4 zeigt dabei einen Ansteuerungswert eines Kupplungsaktuators zum Betätigen der ersten Reibkupplung 22. Bei der Ansteuerungsgröße kann es sich um einen Weg _SK2 der ersten Reibkupplung 22 handeln, oder um einen Druck P_K2, mit dem ein hydraulischer Kupplungsaktuator für die erste Reibkupplung 22 beaufschlagt wird.
Nach dem Schritt V3 erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt V4 eine Abfrage, ob an der ersten Reibkupplung 22 ein Schlupf entstanden ist bzw. eine Differenzdrehzahl Δn zwischen der Verbrennungsmotor-Drehzahl n_VM und der Maschinen-Drehzahl n_EM entstanden ist.
Zum Zeitpunkt t₄ wird eine derartige Differenzdrehzahl erfasst. Ab diesem Zeitpunkt wird die zweite Reibkupplung wieder so angesteuert, dass die zweite Reibkupplung in ihren geschlossenen Zustand C zurück versetzt wird. Aufgrund dessen wird die Differenzdrehzahl Δn ab einem folgenden Zeitpunkt t₅ wieder kleiner bis sie Null wird (bei t₆).
Aufgrund der vorhandenen Trägheiten ist das Erfassen der Differenzdrehzahl Δn zum Zeitpunkt t₄ gegenüber dem tatsächlichen Einrückpunkt zeitlich etwas verzögert. Demzufolge wird vorzugsweise von der Zeit t₄ eine bestimmte „Trägheitszeit“ abgezogen, sodass festgestellt wird, dass der Einrückpunkt zu einem Zeitpunkt t₃ zwischen den Zeiten t₂ und t₄ vorgelegen haben muss.
Anschließend wird als neuer Einrückpunkt jener Kupplungsaktuator-Ansteuerungswert P_EP bzw. s_EP abgespeichert, der zum Zeitpunkt t₃ vorhanden war. Dies erfolgt im Schritt V5, der auch das erneute Schließen der ersten Reibkupplung 22 beinhaltet, bis hin zum Zeitpunkt t₇.
In einem darauffolgenden Schritt V6 wird, ausgehend von dem Zeitpunkt t₇ bis zum Zeitpunkt t₈ das von der elektrischen Antriebsmaschine 34 aufnehmbare Drehmoment T_EM wieder auf das Ladedrehmoment T_EML angehoben.
Die Begriffe „Verringern des Drehmomentes der elektrischen Maschine“ und „Anheben des Drehmomentes der elektrischen Maschine“ verstehen sich dabei als Änderungen der Beträge. Es versteht sich, dass, wie es auch aus 3 hervorgeht, das Ladedrehmoment in der Regel ein negatives Moment ist, wenn man das von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment T_VM als positives Moment ansieht, jedenfalls dann, wenn ein Ladebetrieb durchgeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007050987 A1 [0009]
EP 2212578 B1 [0010, 0063, 0064]
EP 2325512 B1 [0011]

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Einrückpunktes (s_EP) einer Reibkupplung (22, K2) in einem Hybrid-Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeuges (11), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (10) einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, der über die Reibkupplung (22, K2) mit einem Getriebeeingang (30) eines Getriebes (24) verbunden ist, in dem zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Getriebeeingang (30) zu einem Getriebeausgang (32) eine Übersetzung einrichtbar ist oder in dem eine Neutralstellung einrichtbar ist, um den Getriebeeingang (30) von dem Getriebeausgang (32) zu entkoppeln, und wobei der Hybrid-Antriebsstrang (10) eine elektrische Antriebsmaschine aufweist, die an den Getriebeeingang (30) angeschlossen ist, wobei das Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren ausgehend von einem Lademodus des Hybrid-Antriebsstranges (10), bei dem Ladeleistung von dem mit einer Verbrennungsmotor-Drehzahl (n_VM) laufenden Verbrennungsmotor (12) bereitgestellt wird und über die geschlossene Reibkupplung (22, K2) zu der elektrischen Antriebsmaschine (34) übertragen wird, die aufgrund der Antriebsleistung mit einer Maschinen-Drehzahl (n_EM) angetrieben wird, die folgenden Schritte aufweist: - Verringern des von der elektrischen Antriebsmaschine (34) beim Laden aufnehmbaren Drehmomentes (T_EM) auf einen Drehmoment-Schwellenwert (T_EP), der einem Einrückpunkt-Drehmomentwert entspricht, - Überwachen einer der Verbrennungsmotor-Drehzahl (n_VM) entsprechenden Kupplungseingangs-Drehzahl und einer der Maschinen-Drehzahl (n_EM) entsprechenden Kupplungsausgangs-Drehzahl, während die Reibkupplung (22, K2) geöffnet wird, und - Speichern des Öffnungswertes der Reibkupplung (22, K2), bei dem sich eine Differenz (Δn) zwischen der Kupplungseingangs-Drehzahl und der Kupplungsausgangs-Drehzahl einstellt, um den Einrückpunkt (s_EP) der Reibkupplung (22, K2) zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug (11) während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens still steht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungsmotor (12) während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens auf eine Verbrennungsmotor-Ladedrehzahl geregelt wird oder wobei der Verbrennungsmotor (12) während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens auf die Abgabe eines Verbrennungsmotor-Ladedrehmomentes geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Reibkupplung (22, K2) nach dem Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren wieder geschlossen wird und/oder wobei die Verringerung des von der elektrischen Antriebsmaschine (34) aufnehmbaren Drehmomentes wieder aufgehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Getriebe ein erstes Teilgetriebe (24) eines Doppelkupplungsgetriebes (16) ist und wobei die Reibkupplung (22, K2) eine dem ersten Teilgetriebe (24) zugeordnete erste Reibkupplung (22, K2) einer Doppelkupplungs-Anordnung des Doppelkupplungsgetriebes (16) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine zweite Reibkupplung (18, K1), die einem zweiten Teilgetriebe (20) des Doppelkupplungsgetriebes (16) zugeordnet ist, während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei in einem zweiten Teilgetriebe (20) des Doppelkupplungsgetriebes (16) während des Einrückpunkt-Ermittlungsverfahrens eine Neutralstellung eingerichtet ist.
Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (11), mit einem Verbrennungsmotor (12), der über eine Reibkupplung (22, K2) mit einem Getriebeeingang (30) eines Getriebes (24) verbunden ist, in dem zur Übertragung von Antriebsleistung von dem Getriebeeingang (30) zu einem Getriebeausgang (32) eine Übersetzung einrichtbar ist oder in dem eine Neutralstellung einrichtbar ist, um den Getriebeeingang (30) von dem Getriebeausgang (32) zu entkoppeln, mit einer elektrischen Antriebsmaschine (34), die an den Getriebeeingang (30) angeschlossen ist, und mit einer Steuereinrichtung (40), die dazu ausgelegt und dazu eingerichtet ist, ein Einrückpunkt-Ermittlungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1-7 auszuführen.