Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridkopfs eines Hybridantriebsstrangs mit einer ersten, mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbundenen Elektromaschine und einer zweiten, mittels eines Differentials mit Schrägverzahnung mit Antriebsrädern verbundenen Elektromaschine und einer zwischen den Elektromaschinen angeordneten Trennkupplung sowie einer den Hybridkopf steuernden Steuereinheit, wobei die Trennkupplung mittels einer hydraulischen, elektrisch angetriebenen Pumpe betätigt wird und in einer Druckleitung mittels der Pumpe ein vorgegebener Arbeitsdruck zur Übertragung einer ausreichenden Anpresskraft eingestellt wird und die Trennkupplung mittels eines mit einem von der Steuereinheit gesteuerten Schaltventil mit der Druckleitung verbindbaren Nehmerzylinders mittels einer axialen Verlagerungsbewegung dessen Nehmerzylinderkolbens betätigt wird und ein Absinken des Arbeitsdrucks infolge Leckage und/oder Betätigungsvorgängen der Trennkupplung mittels Nachpumpvorgängen der Pumpe kompensiert wird.

Ein gattungsgemäßer Hybridantriebsstrang mit einem Hybridkopf aus zwei Elektromaschinen und einer zwischen diesen angeordneten Trennkupplung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2019 122 170 A1 bekannt. Der Hybridkopf wird mittels einer Hydraulikanordnung gesteuert, bei der eine elektrisch betriebene Pumpe mittels eines Schaltventils und eines nachgeschalteten Nehmerzylinders die Trennkupplung betätigt. Aufgrund des von Antriebsstrangkomponenten wie beispielsweise einem Differential mit Schrägverzahnungen erzeugten Reaktionsmomenten kann der Nehmerzylinder zu stark belastet werden. Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines gattungsgemäßen Hybridkopfs. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, den Nehmerzylinder vor übermäßiger Belastung zu schützen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Hybridkopfs eines Hybridantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Der Hybridkopf ist beispielsweise zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Differential mit Antriebswellen und Antriebsrädern angeordnet. Der Hybridkopf enthält eine erste Elektromaschine, deren Rotor beispielsweise direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist und eine zweite Elektromaschine, deren Rotor beispielsweise direkt mittels eines Differentials mit Schrägverzahnung mit Antriebsrädern verbunden ist. Zwischen den Elektromaschinen ist eine Trennkupplung angeordnet.

Die erste Elektromaschine dient beispielsweise als Generator und wird beispielsweise von der Brennkraftmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben, die in einer Batterie gespeichert wird und mit der die zweite Elektromaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise 50 km/h kann zur Erhöhung des Wirkungsgrads des Antriebs des Kraftfahrzeugs die Trennkupplung geschlossen und das Kraftfahrzeug hybridisch betrieben werden.

Die Trennkupplung wird mittels einer Hydraulikeinheit mit einer hydraulischen, elektrisch angetriebenen Pumpe betätigt. Die Elektromaschinen und die Hydraulikeinheit werden von einer oder mehreren Steuereinheiten gesteuert. Die Hydraulikeinheit enthält eine Druckleitung, in der mittels der Pumpe ein vorgegebener Arbeitsdruck ein- gestellt wird. Die Trennkupplung wird mittels eines Nehmerzylinders betätigt. Hierbei verlagert ein Nehmerzylinderkolben ein Betätigungsbauteil wie beispielsweise eine Hebelfeder der Trennkupplung axial mittels einer zwischengeschalteten Betätigungsmechanik, die gegebenenfalls einen Drehausgleich, beispielsweise ein Betätigungslager bereitstellt. Der Nehmerzylinder wird mittels eines von einer Steuereinheit gesteuerten Schaltventils gesteuert, welches zwischen dem Nehmerzylinder und der Pumpe in der Druckleitung angeordnet ist. Soll die Trennkupplung je nach Ausführung als bevorzugterweise zwangsweise geschlossene oder zwangsweise geöffnete Kupplung beispielsweise bevorzugt geschlossen oder geöffnet werden, wird das Schaltventil geöffnet, der Nehmerzylinder mit dem vorgegebenen Arbeitsdruck beaufschlagt und der Nehmerzylinderkolben axial verlagert. Um Energie zu sparen, kann zwischen Nehmerzylinder und Pumpe ein Rückschlagventil geschaltet sein, so dass bei betätigter Trennkupplung der Arbeitsdruck im Nehmerzylinder gehalten wird. Aufgrund von Leckage vermindert sich dieser Arbeitsdruck am Nehmerzylinder oder in der Druckleitung und der Arbeitsdruck sinkt ab. Ein Absinken des Arbeitsdrucks infolge Leckage und/oder Betätigungsvorgängen der Trennkupplung wird dabei mittels Nachpumpvorgängen der Pumpe kompensiert.

Der Hybridkopf kann eine beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildete Getriebestufe aufweisen. Zur Vermeidung von hohem axialem Bauraumbedarf kann diese ineinander geschachtelte Wellen, beispielsweise eine Hohlwelle und eine in dieser laufende Welle aufweisen, bei der die Hohlwelle mittels Schrägverzahnungen mit einem Differential verbunden ist. Aufgrund der Kraftverteilung an Schrägverzahnungen können beispielsweise bei anfahrendem Kraftfahrzeug Reaktionsmomente auftreten, die an der Trennkupplung eine erhöhte Anpresskraft erzeugen, die wiederum den Arbeits- druck am Nehmerzylinder erhöhen, der gegebenenfalls über einer Maximaldruckschwelle liegen kann, so dass der Nehmerzylinder geschädigt werden kann.

Um derart hohe Arbeitsdrücke im Nehmerzylinder zu vermeiden, wird der Arbeitsdruck abhängig von diesen verstärkenden Reaktionsmomenten des Antriebsstrangs unterhalb einer Maximaldruckschwelle des Arbeitsdrucks eingestellt.

Beispielsweise können die bei einem Schließen der Trennkupplung auftretenden Reaktionsmomente aufgrund einer in einer Hohlwelle des Rotors einer der Elektromaschinen geführten Welle des Rotors der anderen Elektromaschine berücksichtigt werden. Aufgrund der mechanischen Konstruktion des Antriebsstrangs in Verbindung mit einem Getriebe mit einer Hohlwelle und deren Lagerung ergeben sich Reaktionsmomente, die durch das Zusammenspiel der ersten Elektromaschine und der Brennkraftmaschine und der zweiten Elektromaschine bedingt sind und den Arbeitsdruck im Nehmerzylinder erhöhen. Es wird daher vorgeschlagen, diese Reaktionsmomente bei der Einstellung des Arbeitsdrucks derart zu berücksichtigen, dass der beispielsweise während dem Schließen der Trennkupplung eingestellte Arbeitsdruck unterhalb einer Maximaldruckschwelle bleibt.

Alternativ oder zusätzlich werden abhängig von einer eingestellten Fahrsituation an der Schrägverzahnung auftretende Reaktionsmomente berücksichtigt. Aufgrund einer Axialverlagerung der Getriebeausgangswelle an der Schrägverzahnung bei entsprechenden Fahrsituationen, beispielsweise bei dem mit der schließender Trennkupplung einsetzenden zusätzlichen Antriebsmoment an den Antriebsrädern erhöht sich wegen einer verstärkt wirkenden Anpresskraft an der Trennkupplung auch der in dem Nehmerzylinder wirksame Arbeitsdruck. Zur Kompensation dieser Reaktionsmomente wird der Arbeitsdruck abhängig von diesen auf eine Maximaldruckschwelle begrenzt, bei der eine ausreichende Anpresskraft zur maximalen Übertragung des maximalen, über die Trennkupplung übertragbaren Kupplungsmoments gewährleistet ist, der Nehmerzylinder jedoch vor Überbeanspruchung geschützt ist.

Beispielsweise können zur Berücksichtigung der Reaktionsmomente die möglichen, beispielsweise empirisch ermittelten, modellhaft bestimmten und/oder an ausgewählten Mustern oder an dem Kraftfahrzeug selbst während einer Endkontrolle ermittelten Reaktionsmomente, die während eines Schließens der Trennkupplung auftreten, in einem Speicher abgelegt werden. Während des Schließens der Trennkupplung wird dann der angelegte Arbeitsdruck mittels der zugehörigen Reaktionsmomente korrigiert. Beispielsweise kann der vorgesehene Arbeitsdruck bei einem Überschreiten der Maximaldruckschwelle um einen durch die Reaktionsmomente bedingten Druckanteil vermindert werden.

Der Hybridkopf kann eine Parksperre enthalten, welche mittels eines in der Druckleitung parallel zu dem Schaltventil der Trennkupplung angeordneten Schaltventils mit einem nachgeschalteten, die Parksperre betätigenden Nehmerzylinder betätigt wird. Die Pumpe kann als bidirektionale Pumpe ausgebildet sein, wobei in eine Drehrichtung der Pumpe der Arbeitsdruck in der Druckleitung eingestellt und in die andere Drehrichtung in einer Fluidleitung ein Fluidstrom zur Kühlung und/oder Schmierung zumindest einer Antriebsstrangkomponente, beispielsweise einer nass betriebenen Trennkupplung bereitgestellt wird.

Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 einen schematisch dargestellten Hybridantriebsstrang,

Figur 2 eine Hydraulikeinheit zum Betrieb der Trennkupplung des Hybridantriebsstrangs der Figur 1 , Figur 3 einen Schließvorgang der Trennkupplung des Hybridantriebsstrangs der Figur 1 über die Zeit und

Figur 4 ein Druckverhalten im Nehmerzylinder der Hydraulikeinheit der Figur 2 abhängig von Reaktionsmomenten des Hybridantriebsstrangs während eines Schließvorgangs der Trennkupplung.

Die Figur 1 zeigt den Hybridantriebsstrang 1 für ein Kraftfahrzeug in schematischer Darstellung. Die Brennkraftmaschine 3 ist mit dem Hybridkopf 2 mit den beiden Elektromaschinen 4, 13 und der dazwischen angeordneten Trennkupplung 7 drehfest verbunden. Die Kurbelwelle 5 der Brennkraftmaschine 3 und der Rotor 6 der ersten Elektromaschine 4 sind mittels der Welle 12 direkt oder mittels einer - nicht dargestellten - Verzahnung drehfest mit dem Eingangsteil 8 der automatisiert betätigten Trennkupplung 7 verbunden. Das Ausgangsteil 9 der Trennkupplung 7 ist mit der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 11 der ein- oder mehrstufigen Getriebestufe 10 und drehfest mit dem Rotor 14 der zweiten Elektromaschine 13 verbunden. In die Getriebestufe 10 ist ein Differential mit der Schrägverzahnung 16 integriert, welches die Antriebsräder, von denen nur das einzelne Antriebsrad 15 gezeigt ist, antreibt. Das Differential kann auch separat von der Getriebestufe ausgebildet sein.

Ist die Trennkupplung 7 vollständig, das heißt ohne Schlupf geschlossen, entspricht die Drehzahl der Kurbelwelle 5 der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 und überträgt das maximal übertragbare Kupplungsmoment abhängig von der Übersetzung der Getriebestufe 10 und des Differentials auf die Antriebsräder 15.

Um axialen Bauraum zu sparen, sind die Welle 12 und die Getriebeeingangswelle 11 ineinander geschachtelt, das heißt, die Welle 12 ist koaxial in der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 11 geführt. Aufgrund der Schrägverzahnung der Ge- triebestufe zum Differential beziehungsweise des Differentials selbst wird das in der Getriebestufe 10 anliegende Moment in einen rotativen und einen axialen Kraftanteil aufgespaltet, so dass die Getriebeeingangswelle 11 ein auf die Trennkupplung 7 wirkendes Reaktionsmoment ausübt, das in der die Trennkupplung 7 betätigenden Betätigungseinrichtung, insbesondere in dem die Trennkupplung 7 betätigenden Nehmerzylinder 111 (Figur 2) einen über einer Maximaldruckschwelle liegenden Arbeitsdruck erzeugt und diesen gegebenenfalls schädigen kann. Um dies zu vermeiden, wird der von dem Reaktionsmoment erzeugte Druckanteil im Nehmerzylinder erfasst und bei der Einstellung des Arbeitsdrucks kompensiert beziehungsweise zumindest berücksichtigt.

Die Figur 2 zeigt unter Bezug auf die Figur 1 den Hydraulikplan der Hydraulikeinheit 100 zur hydraulischen Betätigung der Trennkupplung 7, der Parksperre 101 und zur Kühlung und/oder Schmierung von Komponenten des Hybridantriebsstrangs 1 , beispielsweise der nass betriebenen Trennkupplung 7. Die Pumpe 104 der Hydraulikeinheit 100 arbeitet bidirektional, so dass in eine Drehrichtung der Pumpe 104 in der Druckleitung 108 der Arbeitsdruck p aufgebaut wird und in die andere Drehrichtung in der Druckmittelleitung 107 Druckmittel zur Schmierung und/oder Kühlung bereitgestellt wird.

Die Trennkupplung 7 und die Parksperre 101 werden mittels des Schaltventils 102 alternativ betätigt. Die Trennkupplung 7 wird bei durchgeschaltetem Schaltventil 102 mittels des Druckentlastungsventils 103 entweder mit der Pumpe 104 oder dem drucklosen Sumpf 105 verbunden.

Die von dem Elektromotor 106 angetriebene Pumpe 104 baut in der Druckleitung 108 bei entsprechender Schaltung des Schaltventils 102 und des Druckentlastungsventils 103 den vorgegebenen Arbeitsdruck p auf, welcher durch entsprechende Steuerung des Elektromotors 106 mittels der Steuereinheit 109 eingestellt wird und von dem Drucksensor 110 erfasst wird. Zwischen der Pumpe 104 und der Druckleitung 108 ist das Rückschlagventil 112 angeordnet, so dass bei Erreichen des Arbeitsdrucks p die Pumpe 104 abgeschaltet oder in der anderen Drehrichtung zur Versorgung der Druckmittelleitung 107 betrieben werden kann. Fällt im Falle von Leckage der Arbeitsdruck unter einen vorgegebenen Wert, schaltet die Pumpe 104 wieder in die andere Drehrichtung und baut den Arbeitsdruck p wieder auf.

Mittels des in der Druckleitung 108 anliegenden Arbeitsdrucks p wird der Nehmerzylinder 111 der Trennkupplung 7 beaufschlagt, die Trennkupplung 7 wird betätigt und überträgt ein von dem Arbeitsdruck abhängiges Kupplungsmoment. Im Falle der vollständig geschlossenen Trennkupplung 7 überträgt diese das maximal übertragbare Kupplungsmoment.

Aufgrund des an der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 11 anliegenden, von der Fahrsituation abhängigen Reaktionsmoments können an der Trennkupplung 7 wechselnde Anpresskräfte anliegen, die in dem Nehmerzylinder 111 den Arbeitsdruck p über eine vorgegebene Maximaldruckschwelle anheben, die den Nehmerzylinder 111 schädigen können. Die von der Fahrsituation und während des Schließens der Trennkupplung 7 abhängigen Reaktionsmomente werden deswegen ermittelt und in einem Speicher der Steuereinheit 109 wie Steuergerät abgelegt. Während die Trennkupplung 7 geschlossen wird, wird der Arbeitsdruck p um den Druckanteil des Reaktionsmoments vermindert, so dass vorab bereits ein kompensierter Arbeitsdruck p eingestellt wird und aufgrund der Reaktionsmomente über der Maximaldruckschwelle auftretende Arbeitsdrücke vermieden werden.

Die Figur 3 zeigt unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 das Diagramm 200 mit den Teildiagrammen I, II über die Zeit t eines Schließvorgangs der Trennkupplung 7. Das Teil- diagramm I zeigt den Arbeitsdruck p des Nehmerzylinders 111 über die Zeit t. Das Teildiagramm II zeigt das Reaktionsmoment M(R) der Schrägverzahnung 16 über die Zeit t. Die gestrichelte Druckkurve 201 gibt dabei das Verhalten des Arbeitsdrucks p ohne Kompensation des Reaktionsmoments M(R) der Momentenkurve 202 wieder. Dies führt dazu, dass bei großen Reaktionsmomenten M(R) der Arbeitsdruck p über der Maximaldruckschwelle p(max) liegt. Um den Arbeitsdruck p um den Druckanteil des Reaktionsmoments M(R) zu vermindern, wird der Arbeitsdruck p mit der Korrekturkurve 203 des Reaktionsmoments M(R) korrigiert. Die von der Fahrsituation abhängigen Daten des Reaktionsmoments M(R) werden dabei vorab beispielsweise bei einer Endkontrolle des Hybridantriebsstrangs 1 beispielsweise auf einem Prüfstand ermittelt oder simuliert und in der Steuereinheit 109 beispielsweise in Form einer Tabelle abgespeichert. Beim Schließen der Trennkupplung 7 wird der beispielsweise abhängig von Anfahrbedingungen vorgegebene Zielarbeitsdruck mit dem entsprechenden Korrekturwert der Korrekturkurve 203 korrigiert und als Arbeitsdruck p der Druckkurve 204 eingestellt. Daraus resultiert ein Arbeitsdruck p der unterhalb der Maximaldruckschwelle p(max) bleibt.

Die Figur 4 zeigt unter Bezug auf die vorhergehenden Figuren 1 bis 3 das Diagramm 300 mit dem Arbeitsdruck p über das Reaktionsmoment M(R) der Schrägverzahnung 16. Die Korrekturkurve 301 mit den Toleranzlinien 302, 303 zeigt den von dem Reaktionsmoment M(R) abhängig ermittelten Sollwert für den Arbeitsdruck p. Bezuqszeichenliste

Hybridantriebsstrang

Hybridkopf

Brennkraftmaschine

Elektromaschine

Kurbelwelle

Rotor

Trennkupplung

Eingangsteil

Ausgangsteil

Getriebestufe

Getriebeeingangswelle

Welle

Elektromaschine

Rotor

Antriebsrad

Schrägverzahnung

Hydraulikeinheit

Parksperre

Schaltventil

Druckentlastungsventil

Pumpe

Sumpf

Elektromotor

Druckmittelleitung

Druckleitung

Steuereinheit

Drucksensor

Nehmerzylinder

Rückschlagventil

Diagramm

Druckkurve 202 Momentenkurve

203 Korrekturkurve

204 Druckkurve

300 Diagramm

301 Korrekturkurve

302 Toleranzlinie

303 Toleranzlinie

M(R) Reaktionsmoment

P Arbeitsdruck p(max) Maximaldruckschwelle