Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Stellgenauig keit einer Kupplung bei Stillstand eines Elektro- oder Flybridkraftfahrzeugs, wobei das Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug zumindest eine elektrischen Maschine auf weist und wobei die zu überprüfende Kupplung in einem Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine und einer festhaltbaren Welle angeordnet ist.

Stand der Technik

Kupplungen unterschiedlichster Art stellen wichtige Komponenten in der Kraftfahr zeugtechnik dar. Um deren exakte Funktion, genauer eine hohe Momentengenau- igkeit und somit einen hohen Fahrkomfort, sicherzustellen, ist es notwendig sämt liche Parameter einer Kupplung während ihres Lebenszyklus möglichst genau zu kennen. In der modernen Kraftfahrzeugtechnik finden insbesondere Lamellen kupplungen (Reibkupplungen) oftmals Anwendung. So kann eine Lamellenkupp lung beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug dazu dienen Drehmomente zwischen einem Antriebsaggregat und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Weiterhin können Lamellenkupplungen beispielsweise zur Realisierung von „Tor- que Vectoring“ Einheiten an zumindest einer Achse eines Kraftfahrzeugs einge setzt werden. Lamellenkupplungen bzw. Kupplungen im Allgemeinen werden oftmals elektromechanisch aktuiert, wobei aus einer Aktuatorposition das Dreh moment, das die Kupplung übertragen kann, berechnet wird. Sollten während der Lebensdauer der Kupplung Effekte auftreten, die in dieser Berechnung des Dreh- moments nicht berücksichtigt worden sind, wie beispielsweise eine Reibwertände rung durch Wassereintrag oder Verunreinigung in ein Schmiermittel einer nasslau fenden Kupplung, Verschleiß, Temperatureinflüsse etc., kann dies zu erheblichen Abweichungen zwischen einem gewünschten Drehmoment, das die Kupplung übertragen soll (Sollmoment) und einem tatsächlichen Drehmoment, das die Kupplung überträgt (Istmoment) kommen. Dies kann zu Abweichungen führen, die außerhalb der Anforderungen an die Kupplung liegen oder sogar zu sicherheitskri tischen Zuständen führen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Überprüfung der Stellgenauigkeit einer Kupplung bei Stillstand eines Elektro- oder Hybridkraftfahr zeugs darzustellen.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung der Stellgenauigkeit einer Kupplung findet in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug Anwendung und wird bei Stillstand des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Ein Elektro- oder Hybridkraftfahr zeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann, weist zumindest eine elektrische Maschine auf. Die zu überprüfende Kupplung ist dabei in einem Kraftfluss zwischen dieser elektrischen Maschine und einer festhaltbaren, also fixierbaren, Welle angeordnet.

Unter einer Kupplung ist in diesem Zusammenhang eine einzelne Kupplung, bei spielsweise eine Lamellenkupplung, zu verstehen. Unter einem sich im Stillstand befindlichen Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug ist in diesem Zusammenhang ein Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug zu verstehen, das steht und nicht fährt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann „statisch“ oder „dynamisch“ durchgeführt werden.

Die „statische“ Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst zumindest die folgenden Schritte:

Festhalten der Welle,

Einstellen eines definierten Sollmoments an der zu prüfenden Kupplung,

Kontinuierliches Hochfahren der elektrischen Maschine bis zum ersten Schlupfen der Kupplung,

Abgleichen des erreichten Drehmoments der elektrischen Maschine mit dem an der Kupplung voreingestellten Sollmoment.

Die „dynamische“ Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst zumin dest die folgenden Schritte:

Festhalten der Welle,

Hochfahren der elektrischen Maschine auf eine definierte Drehzahl, Einstellen eines definierten Sollmoments an der zu prüfenden Kupplung,

Abgleichen des für eine konstant zu haltende Drehzahl benötigten Drehmoments der elektrischen Maschine mit dem an der Kupplung eingestellten Sollmoment.

Bevorzugt wird das Verfahren an einer Kupplung, die Teil eines Kupplungssys tems mit zumindest zwei Kupplungen ist, angewandt, wobei jede Kupplung des Kupplungssystems mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ihre Stellge nauigkeit überprüft wird und wobei während der Prüfung einer Kupplung des Kupplungssystems die zumindest eine andere Kupplung vollständig gelüftet wird.

Unter Lüften einer Kupplung wird das vollständige Trennen der Kupplung verstan den.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch die genaue Drehmo menten- und Drehzahlinformation an der elektrischen Maschine die Stellgenauig keit der Kupplung überprüft werden, indem ein definiertes Kupplungssollmoment über die Aktuierung der Kupplung vorgegeben wird und dieses Moment mit dem Drehmoment der elektrischen Maschine (unter Berücksichtigung von Übersetzun gen und Wirkungsgraden) verglichen wird. Dadurch können Abweichungen in der Stellgenauigkeit erkannt werden und geeignete Korrekturmaßnahmen auf Seiten der Software (Motorsteuerung) ergriffen werden. Weiterhin können Veränderun gen des Reibwertes festgestellt werden, wodurch auch ein Wassereintrag in das Schmiermittel (Öl) einer nasslaufenden Kupplung detektiert werden kann, weil es dabei zu einer spezifischen Änderung des Reibwertverlaufs kommt.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also möglich ohne zusätzli chen Bauteilaufwand Kupplungen mit elektrischen Antrieben auf Stellgenauigkeit zu überprüfen. Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Genauig keit einer Kupplung erhöht und Fehler, insbesondere einen Wassereintrag in ein Schmiermittel wie Öl bei nasslaufenden Kupplungen, erkannt werden. Dadurch kann die Sicherheit eines Kraftfahrzeugs erhöht werden, Reklamationen reduziert werden und über die hohe Stellgenauigkeit der Kupplung die Performance des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus zur An wendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Kraft fahrzeugachse mit einer „Torque Vectoring“ Einheit.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen

Verfahrens am Beispiel einer elektrischen Kraftfahrzeugach se mit einer „Torque Vectoring“ Einheit gemäß Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung der Stellgenauigkeit einer Kupplung 7, 8 findet in einem Elektro- oder Flybridkraftfahrzeug Anwendung und wird bei stehendem Kraftfahrzeug durchgeführt. Ein Elektro- oder Hybridkraftfahr zeug, in dem das Verfahren angewandt werden kann, weist zumindest eine elekt rische Maschine 2, eine Kupplung 7, 8 und eine festhaltbare Welle 5, 6 auf (Fig. 1 ).

In Fig. 2 ist schematisch ein „Torque Vectoring“ System 1 dargestellt. Die Funkti onsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden beispielhaft an dem in Fig. 2 dargestellten „Torque Vectoring“ System 1 erläutert. Das Verfahren kann jedoch grundsätzlich bei allen Systemen eingesetzt werden, bei denen mit einer elektrischen Maschine 2 über eine Kupplung 7, 8 gegen eine fixierte Welle 5, 6 getrieben werden kann (Fig. 1).

Die Voraussetzung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit eine Antriebsarchitektur, in der mit einer elektrischen Maschine 2 als An triebsaggregat über eine zu prüfende Kupplung 7, 8 gegen eine fixierte Welle 5, 6 getrieben werden kann.

Das in Fig. 2 dargestellte „Torque Vectoring“ System 1 umfasst eine elektrische Maschine 2, die über ein Untersetzungsgetriebe 3 antriebswirksam mit einer Kraft fahrzeugachse 4 eines Elektro- oder Flybridkraftfahrzeugs verbunden ist. Die Kraftfahrzeugachse 4 kann beispielsweise eine Vorder- oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs sein und weist zwei Seitenwellen 5, 6, nämlich eine erste Seiten welle 5 und eine zweite Seitenwelle 6, auf, die jeweils mit zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden sind.

Zwischen dem Untersetzungsgetriebe 3 und einer jeweiligen Seitenwelle 5, 6 ist jeweils eine Kupplung 7, 8, nämlich eine erste Kupplung 7 zwischen dem Unter setzungsgetriebe 3 und der ersten Seitenwelle 5 und eine zweite Kupplung 8 zwi schen dem Untersetzungsgetriebe 3 und der zweiten Seitenwelle 6, angeordnet. Beide Kupplungen 7, 8 sind als Lamellenkupplungen ausgebildet. Sowohl die erste Seitenwelle 5 wie auch die zweite Seitenwelle 6 können unabhängig vonei nander über eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs fixiert werden. Die erste Seitenwelle 5 und die zweite Seitenwelle 6 sind somit fixierbar ausgeführt. Die Fixierung erfolgt in der Regel automatisch, d.h. ohne Eingriff durch den Kraftfahr zeuglenker (Fig. 2).

Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens wird lediglich die Überprüfung einer der beiden Kupplungen 7, 8, nämlich der ersten Kupplung 7, des „Torque Vectoring“ Systems 1 beschrieben (Fig. 3). Die zu prüfende Kupplung stellt somit die erste Kupplung 7 dar. Eine Überprüfung der zweiten Kupplung 8 erfolgt durch eine ana loge, auf die zweite Kupplung 8 adaptierte Anwendung des Verfahrens.

Das Verfahren zur Überprüfung der Stellgenauigkeit der ersten Kupplung 7 und/oder der zweiten Kupplung 8 kann in zwei unterschiedlichen Varianten durch geführt werden, nämlich in einer ersten Variante („statische“ Variante) und einer zweiten Variante („dynamische“ Variante).

Bei der „statischen“ ersten Variante des Verfahrens wird am Stand die Betriebs bremse der ersten Seitenwelle 5 automatisch betätigt und diese so fixiert. Gleich zeitig wird die zweite Kupplung 8 (nicht zu prüfende Kupplung) vollständig gelüftet. Dann wird die erste Kupplung 7 (zu prüfende Kupplung) auf ein definiertes Soll moment gestellt. Um das Drehmoment der elektrischen Maschine 2 bis zu einem ersten Schlupfen der ersten Kupplung 7 zu ermitteln, erfolgt anschließend eine kontinuierliche Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine 2. Dieses ermittelte Drehmoment wird unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung des Untersetzungsgetriebes 3 und Verlusten, mit dem Sollmoment der ersten Kupp lung 7 verglichen. Derart kann eine Abweichung erkannt werden (Fig. 2, Fig. 3).

Bei der „dynamischen“ zweiten Variante des Verfahrens wird am Stand die Be triebsbremse der ersten Seitenwelle 5 automatisch betätigt und diese so fixiert. Gleichzeitig wird die zweite Kupplung 8 (nicht zu prüfende Kupplung) vollständig gelüftet. Dann wird die elektrische Maschine 2 auf eine definierte Drehzahl gere gelt, was eine Differenzdrehzahl in der ersten Kupplung 7 bedingt. Anschließend wird die erste Kupplung 7 zu einem definierten Sollmoment aktuiert. Das von der elektrischen Maschine 2 dabei aufzuwendende Drehmoment, um die definierte Drehzahl konstant zu halten, wird, unter Berücksichtigung der Getriebeüberset zung des Untersetzungsgetriebes 3 und Verlusten, mit dem definierten Sollmo ment der ersten Kupplung 7 verglichen. Aus diesem Vergleich kann eine Abwei chung ermittelt werden. Über die zweite Variante des Verfahrens kann das Kupplungsverhalten auch über die Drehzahldifferenz ermittelt werden (Fig. 2, Fig. 3).

Aus den mittels der ersten Variante und/oder der zweiten Variante des Verfahrens ermittelten Abweichungen an verschiedenen Betriebspunkten der ersten Kupplung 7 kann abgeschätzt werden, wodurch der Fehler in der Stellgenauigkeit der ersten Kupplung 7 hervorgerufen wird (z.B. Verschleiß, Verunreinigung des Schmiermit tels durch Abrieb oder Wassereintrag). Der Abgleich der Drehmomente erfolgt softwareseitig über die Motorsteuerung der elektrischen Maschine 2. Über die Software wird entsprechend auf das Ergebnis des Abgleichs reagiert und bei spielsweise Kupplungsparameter der ersten Kupplung 7 an die „neue“ Situation angepasst bzw. auch Fehlermeldungen ausgegeben (Fig. 2, Fig. 3). Der Abgleich kann jedoch auch softwareseitig über eine andere im Kraftfahrzeug verbaute Steuereinheit erfolgen, wie beispielsweise eine Invertersteuereinheit, eine Aktuatorsteuereinheit, etc.

Die Einstellung des Sollmoments an der ersten Kupplung 7 erfolgt über eine Aktuatoreinheit der ersten Kupplung 7. Die Aktuatoreinheit kann beispielsweise elektrisch, elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgeführt sein.

Im Besonderen ist auf die Erkennung von Wassereintrag in ein Schmiermittel, wie hier Öl, bei nasslaufenden Kupplungen 7, 8 hinzuweisen. Wasser im Öl führt zu einer deutlichen und spezifischen Veränderung des Reibwertes und des Reibwert verlaufs der Kupplung 7, 8 über die Differenzdrehzahl. Wenn das Verhalten der (zu prüfenden) Kupplung 7, 8 bei Wassereintrag bekannt ist, so kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Veränderung des Reibwertes durch das Was ser erkannt werden und auch die Menge an Wasser im Öl abgeschätzt werden. Wenn ein Wassereintrag detektiert wurde, können Abhilfemaßnahmen getroffen werden, um ein Risiko für Kraftfahrzeuglenker oder Reklamationen zu verhindern und die erforderliche Stellgenauigkeit des Kupplungssystems wiederherzustellen. Softwareseitig könnte durch eine Adaption einer hinterlegten Kupplungskennlinie der Kupplung 7, 8 auf den geänderten Reibwert Abhilfe geschaffen werden. Hard wareseitig wäre als mögliche Abhilfemaßnahme ein Ölwechsel zu nennen. Eine weitere Abhilfemaßnahme wäre in Bezug auf das in Fig. 2 dargestellte System am Stand bei geschlossener Betriebsbremse gezielt Kupplungsenergie in die jeweilige Kupplung 7, 8 einzubringen. Dies führt zu einem Erhitzen des Öls und so zu einem Verdampfen des Wassers im Öl. Durch einen Entlüfter des Kraftfahrzeugs ent weicht heiße, feuchte Luft und beim Abkühlen des Öls wird wieder kalte Luft mit weniger Wassergehalt angesaugt, wodurch der Wassergehalt im Öl ohne Werks- tattaufenthalt reduziert wird (Fig. 2, Fig. 3).

Bezuqszeichenliste

1 „Torque Vectoring“ System 2 Elektrische Maschine

3 Untersetzungsgetriebe

4 Kraftfahrzeugachse

5 Erste Seitenwelle

6 Zweite Seitenwelle 7 Erste Kupplung

8 Zweite Kupplung