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DE102009055246B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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DE102009055246B4
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Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt werden und zur Bestimmung der Reibungsmomente ein Faktor (ΔnD) bestimmt wird, mittels welchem eine Reibungskennlinie beaufschlagt wird, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert (TrqFrc) ermittelt wird, der als Solldrehmoment (TrqEMDesCal) verwendet wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine und einer Räder aufweisenden Achse des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung eine Kraft übertragen wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Zur Übertragung von Drehbewegungen bzw. Drehmomenten werden in Kraftfahrzeugen sogenannte Klauenkupplungen eingesetzt. Die beiden Kupplungselemente der Klauenkupplung weisen dabei Zähne auf, welche in vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind. Ein erstes Kupplungselement ist dabei mit dem elektrischen Antrieb und das zweite Kupplungselement mit der anzutreibenden Achse des Kraftfahrzeuges verbunden. Um die Klauenkupplung bei einem bewegten Fahrzeug zu schließen, ist es notwendig, eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kupplungselementen einzustellen, damit die Zähne der beiden Kupplungselemente ineinandergreifen. D.h. die Zähne des einen Kupplungselementes greifen in die Zwischenräume zwischen den Zähnen des anderen Kupplungselementes und anders herum. Dies wird gewährleistet, wenn die beiden Kupplungselemente zueinander eine Differenzdrehzahl aufweisen.
  • Um die Klauenkupplung einzukuppeln, wird der elektrische Antrieb von einem Steuergerät so angesteuert, dass sich ein nahezu konstantes Differenzdrehzahlband zwischen dem elektrischen Antrieb und der durch den elektrischen Antrieb angetriebenen Achse des Fahrzeuges ergibt. Befindet sich die Achse im Stillstand oder dreht sie sich nur mit einer sehr geringen Drehzahl, ist es schwierig, einen als elektrische Maschine ausgebildeten Antrieb auf das notwendige Differenzdrehzahlband einzustellen, welches zwischen 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute liegt.
  • Bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder beim Fahrzeugstillstand müssen Einflüsse auf das Drehverhalten der elektrischen Maschine genau bekannt sein, um das notwendige Differenzdrehzahlband zu erreichen, da sonst kein Einkuppeln möglich ist. Zum Einkuppeln der Klauenkupplung muss die elektrische Maschine auf ein kleines Moment geregelt werden, damit die axialen Reibkräfte an der Klauenkupplung beim Schließen möglichst klein sind. Die durch die elektrische Maschine verursachten Reibungsverluste sind aber temperaturabhängig und für jede elektrische Maschine auf Grund produktionsbedingter Toleranzen des mechanischen Zusammenbaus unterschiedlich.
  • Aus der DE 10 2006 003 715 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei dem zwischen der elektrischen Maschine und einer Räder aufweisenden Achse des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung eine Kraft übertragen wird.
  • Aus der DE 10 2007 029 934 A1 ist Wipphebelaktor zur Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeugs bekannt, der einen eine veränderliche Betätigungskraft zum Öffnen und/oder Schließen der Kupplung ausübenden Wipphebel aufweist, wobei der Wipphebelaktor eine Vorrichtung zur Erzeugung einer von der Kupplungskraft unabhängigen vorbestimmten Last am Elektromotor besitzt.
  • Aus der US 6 008 606 A ist eine Anfahrhilfe für ein Fahrzeug bekannt, umfassend einen Elektromotor und eine Klauenkupplung, die beim Anfahren des Fahrzeugs eingeschaltet wird, um dadurch ein Drehmoment auf Losräder zu übertragen. Zur Erkennung des Ein- und Ausschaltens der Klauenkupplung ist ein Sensor vorgesehen. Für den Fall, dass das Ausschalten der Klauenkupplung nicht erkannt wird, wenn die Drehzahlen der Losräder nach dem Anfahren des Fahrzeugs einen vorgegebenen Wert überschritten haben, wird der Elektromotor in einer solchen Drehrichtung angetrieben, dass das auf die Klauenkupplung wirkende Drehmoment aufgrund der Reibungskraft im Elektromotor aufgehoben wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass sich die Klauenkupplung beim Schließen bei jeder Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine gleich verhält. Dadurch, dass bei geöffneter Klauenkupplung Reibungsmomente der elektrischen Maschine bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt werden, wird das reale Verhalten der elektrischen Maschine hinsichtlich des Reibungsverhaltens korrigiert. Durch diese Vorgehensweise werden die Einflüsse der Reibung auf das Drehzahlverhalten der elektrischen Maschine genau berücksichtigt, um das notwendige Differenzdrehzahlband zur Einkupplung der Klauenkupplung zu erreichen. Dadurch wird die Robustheit des Einkuppelverfahrens erhöht. Durch die Berücksichtigung der Reibungsmomente werden drehzahl-, temperatur- und aufbauspezifische Einflüsse auf das Verfahren zum Einkuppeln einer Klauenkupplung zuverlässig berücksichtigt.
  • Erfindungsgemäß wird zur Bestimmung der Reibungsmomente ein Faktor bestimmt, mittels welchem eine Reibungskennlinie beaufschlagt wird, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert ermittelt wird, der als Solldrehmoment verwendet wird. Ein solcher Prozess kann über die gesamte Fahrzeuglebensdauer durchgeführt werden. Darüber hinaus wird sichergestellt, dass die an der Klauenkupplung anliegenden Drehmomente zum Zeitpunkt des Einkuppels sehr klein sind, wodurch ein Drehmomentenstoß auf den Antriebsstrang beim Einkuppeln unterbunden wird.
  • In einer Weiterbildung wird der Faktor aus der Differenz der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine und einem mathematisch bestimmten Drehzahlverlauf ermittelt. Somit kann jeder Verlauf der Drehzahl zum Erreichen des für das Einkuppeln der Klauenkupplung geforderten Differenzdrehzahlbandes hinterlegt werden. Dabei wird berücksichtigt, dass der Drehzahlgradient während des Durchlaufens des Differenzdrehzahlbandes dabei nicht zu steil sein darf, da sonst die Zeit zum Einkuppeln zu kurz ist. Der Drehzahlgradient darf aber auch nicht zu flach sein, da sonst der Kupplungsprozess zu lange dauert.
  • In einer Variante wird der mathematische Drehzahlverlauf aus einer Drehzahl der elektrischen Maschine zu einem Startzeitpunkt bestimmt, wobei zum Startzeitpunkt keine Solldrehmomentanforderung an der elektrischen Maschine vorliegt. Somit werden die aktuellen Bedingungen bei der Modellierung des Drehzahlverhaltens der elektrischen Maschine mit berücksichtigt.
  • In einer Ausgestaltung wird die Reibungskennlinie als Funktion einer Drehzahl der elektrischen Maschine ermittelt. Als Anfangsbedingung ist eine solche Reibungskennlinie nicht notwendig, sondern kann in einem ersten Ansatz aus einem theoretischen Drehzahlverlauf bestimmt werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Reibungskennlinie als Funktion einer Temperatur der elektrischen Maschine ermittelt. Dabei wird ein Kennlinienfeld, welches die Temperaturabhängigkeit der Drehzahl über der Zeit darstellt, abgespeichert, so dass bei der Korrektur des Reibungsmomentes immer die Reibungskennlinie ausgewählt werden kann, die der aktuellen Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine entspricht, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Reibungsmomente ausreichend berücksichtigt wird.
  • In einer Ausgestaltung wird nach jedem Öffnen der Klauenkupplung der Faktor bestimmt und die im vorhergehenden Öffnungszyklus der Klauenkupplung erstellte Reibungskennlinie mit dem Faktor korrigiert. Durch die Drehzahlfehlerbestimmung ist eine stetige Adaption der Reibungskennlinie über die Laufzeit des Verfahrens bei Änderung der Umgebungsbedingungen wie Alterung, Viskosität des Kühlmittels und Temperatur möglich. Eine nachträgliche und aufwendige Applikation einer Drehzahlregelung kann dadurch entfallen.
  • Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine und einer Räder aufweisenden Achse des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung eine Kraft übertragen wird. Damit sich die Klauenkupplung beim Schließen bei jeder Umgebungstemperatur der elektrischen Maschine gleich verhält, sind Mittel vorhanden, welche bei geöffneter Klauenkupplung Reibungsmomente der elektrischen Maschine bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigen, wobei die Mittel zur Bestimmung der Reibungsmomente einen Faktor bestimmen und mittels des Faktors eine Reibungskennlinie beaufschlagen, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert ermittelt wird, der als Solldrehmoment verwendet wird. Dabei werden bei keiner Momentenanforderung die Reibungsverluste der elektrischen Maschine ausgeregelt, wobei beim Schließen der Klauenkupplung deren Reibungsverluste reduziert werden. Da die Reibungsverluste von der Umgebung der elektrischen Maschine wie Temperatur, Viskosität des die elektrische Maschine umgebenden Mediums oder Alterung der elektrischen Maschine abhängen, zeigt die Klauenkupplung während des Schließvorganges unabhängig von den Umgebungsbedingungen immer ein gleiches Verhalten.
  • Vorteilhafterweise ist ein Steuergerät mit der elektrischen Maschine und einem Drehzahlsensor verbunden, welcher die Drehzahl der elektrischen Maschine bestimmt. Durch die Bestimmung einer Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine, unter der Bedingung, dass ein Solldrehmoment von 0 Nm angefordert wird, und einer mathematisch bestimmten Drehzahl lässt sich einfach ein Drehzahlfehler ermitteln, welcher auf die Reibung der elektrischen Maschine zurückzuführen ist und der bei der Festlegung eines mechanischen Solldrehzahlmomentes berücksichtigt wird. Somit werden keine zusätzlichen konstruktiven Bauelemente notwendig, um das Solldrehmoment zu ermitteln.
  • In einer Ausgestaltung sind die elektrische Maschine, die Klauenkupplung und ein Getriebe, welches mit der Achse verbunden ist, in einer mit Öl ausgefüllten baulichen Einheit angeordnet. Dadurch unterliegen alle an dem Vorgang des Einkuppelns der Klauenkupplung beteiligten Elemente den gleichen Umgebungsbedingungen.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1: Prinzipdarstellung eines Hybridfahrzeuges mit einer elektrisch angetriebenen Achse
    • 2: schematisches Ablaufdiagramm für den Einkuppelvorgang der Klauenkupplung
    • 3: Verlauf von Drehmoment und Drehzahl der elektrischen Maschine über der Zeit während des Einkuppelvorganges einer Klauenkupplung
    • 4: Prinzipdarstellung einer adaptiven Drehmomentenregelung der elektrischen Maschine
  • In 1 ist ein Hybridfahrzeug dargestellt, welches einen Hybridantrieb bestehend aus einem Verbrennungsmotor 1 und einem Elektromotor 2 aufweist. Der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 treiben dabei unterschiedliche Achsen des Hybridfahrzeuges an. Der Verbrennungsmotor 1 ist über ein erstes Getriebe 3 mit der Vorderachse 4 des Hybridfahrzeuges verbunden, an welcher zwei Antriebsräder 5, 6 angeordnet sind. Ein Motorsteuergerät 7 erzeugt die Ansteuersignale für den Verbrennungsmotor 1.
  • Der Elektromotor 2 treibt die Hinterachse 8 des Hybridfahrzeuges an, welche zwei weitere Antriebsräder 9 und 10 trägt. Der Elektromotor 2 bildet mit einer Klauenkupplung 11 und einem zweiten Getriebe 12 eine bauliche Einheit 13. Das Getriebe 12 führt an die Hinterachse 8 des Hybridfahrzeuges und ist mit dieser verbunden. Der Elektromotor 2, die Klauenkupplung 11 und das Getriebe 12 befinden sich zur Kühlung in einer gemeinsamen Ölwanne.
  • Bei der Klauenkupplung 11 handelt es sich um eine spezielle Bauform einer Kupplung. Beide Kupplungselemente 11a, 11b der Klauenkupplung 11 weisen Zähne auf, die vorgegebene Abstände voneinander aufweisen. Zum Schließen der Klauenkupplung 11 greifen die Zähne des einen Kupplungselementes 11a in die Lücken des anderen Kupplungselementes 11b, wodurch ein fester Eingriff entsteht und eine gute Kraftübertragung gewährleistet ist. Das erste Kupplungselement 11a der Klauenkupplung 11 ist mit dem Elektromotor 2 verbunden, während das zweite Kupplungselement 11b mit dem Getriebe 12 verknüpft ist.
  • Der Elektromotor 2 ist weiterhin mit einer Leistungsendstufe 14 in Form eines Pulswechselrichters verbunden, die den Strom für den Betrieb des Elektromotors 2 erzeugt. Dazu ist die Leistungsendstufe 14 mit einer Hochvoltbatterie 15 verbunden, die eine elektrische Spannung von annähernd 230V zum Betrieb des Elektromotors 2 bereitstellt. Der Elektromotor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als permanent erregte Synchronmaschine ausgebildet. Weiterhin ist der Elektromotor 2 mit einem Elektromotorsteuergerät 16 verbunden, welches auf einen Drehzahlsensor 17 führt, der am Rad 10 des Fahrzeuges angeordnet ist und somit die Drehzahl misst, aus welcher die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. Außerdem ist an der Welle 18 des Elektromotors 2 ein weiterer, mit dem Steuergerät 16 verbundener Drehzahlsensor 19 angeordnet, der die Drehzahl des Elektromotors 2 detektiert.
  • In Hybridfahrzeugen treten häufig Fälle auf, wo das Fahrzeug allein durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird. Zwar erfolgt der Antrieb, wie beschrieben, an der Vorderachse 4 des Hybridfahrzeuges, wobei durch die Fahrbewegung des Hybridfahrzeuges die Hinterachse 8 mit den Rädern 9, 10 beschleunigt wird. Da die Hinterachse 8 fest mit dem Getriebe 12 verbunden ist, welches im vorliegenden Fall nur eine fest eingestellte Übersetzungsstufe aufweist, dreht sich das Getriebe 12 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit. Durch die Verbindung des Getriebes 12 mit dem zweiten Kupplungselement 11b der Klauenkupplung 11 befindet sich auch dieses Kupplungselement 11b in einer Drehbewegung.
  • Bei einem erhöhtem Schlupf der Räder 5, 6 der Vorderachse 4 wird der Elektromotor 2 eingeschaltet und die Räder 9, 10 der zuschaltbaren Hinterachse 8 durch den Elektromotor 2 angetrieben.
  • Mit Hilfe von 2 soll das Verfahren zum Einkuppeln einer Klauenkupplung beschrieben werden, wobei davon ausgegangen wird, dass die Drehzahl der Räder 9, 10 der von der Elektromotor 2 angetriebenen Hinterachse 8 kleiner ist als 300 Umdrehungen pro Minute.
  • Im Block 100 wird abgefragt, ob ein Einkuppelvorgang durchgeführt werden soll. Ist dies der Fall, wird im Block 101 mit Hilfe des Drehzahlmessers 17 die Drehzahl des Rades 10 an der Hinterachse des Kraftfahrzeuges gemessen und diese unter Einbeziehung der Übersetzung des Getriebes 12 in eine Elektromotordrehzahl nA umgerechnet. Im Block 102 wird die in eine Elektromotordrehzahl nA umgewandelte Drehzahl des Rades 10 mit einer Synchronisierungsdrehzahl nS des Elektromotors 2 verglichen. Die Synchronisierungsdrehzahl nS wird aus der aus der Raddrehzahl des Rades 10 gebildeten Elektromotordrehzahl plus dem für das Einkuppeln der Klauenkupplung erforderlichen Differenzdrehzahlband Δn von ca. 20 bis 40 Umdrehungen pro Minute gebildet. n s = n A + Δ n
    Figure DE102009055246B4_0001
  • Liegt die aus der Drehzahl des Rades 10 ermittelte Elektromotordrehzahl nA über der Synchronisierungsdrehzahl nS, wird der sich im Stillstand befindliche Elektromotor 2 im Block 103 gestartet und durch das Steuergerät 16 ein solches Drehmoment M eingestellt, dass der Elektromotor 2 ein sogenanntes Losreismoment überwindet. Dabei handelt es sich um ein sehr starkes Drehmoment M, welches notwendig ist, um die Massenträgheit und die damit verbundene mechanische Reibung zu überwinden, welche auftritt, wenn der Elektromotor 2 aus dem Stillstand bewegt werden soll. Befindet sich der Elektromotor 2 schon in Bewegung, wird ein entsprechend kleineres Drehmoment M als Sollwert der Regelung eingestellt. Im Block 104 wird die Drehzahl nE des Elektromotors 2 mittels des Drehzahlsensors 19 gemessen und festgestellt, ob die Synchronisierungsdrehzahl nS erreicht oder überschritten ist. Ist die augenblickliche Drehzahl nE des Elektromotors 2 höher als die Synchronisierungsdrehzahl nS, wird das Solldrehmoment der Drehmomentregelung auf einen Wert von 0 Nm eingestellt (Block 105). Dies bedeutet, dass der Elektromotor 2 nicht mehr geregelt wird. Durch Reibungsverluste und auftretende Trägheitseffekte wird der Elektromotor 2 entsprechend abgebremst.
  • Nach einer vorgegebenen Zeit wird im Block 106 geprüft, ob die Drehzahl nE des Elektromotors 2 soweit abgeklungen ist, dass sie das Drehzahldifferenzband Δn erreicht hat, welches sich oberhalb der in eine Elektromotordrehzahl nA umgerechnete Drehzahl des Rades 10 anschließt. Ist dies nicht der Fall, wird zum Block 105 zurückgekehrt, wo bei ausbleibender Drehmomentenregelung der Elektromotor 2 weiter ausrollt.
  • Hat die Elektromotordrehzahl nE das Differenzdrehzahlband Δn erreicht, wird im Block 107 die Klauenkupplung geschlossen.
  • Das Verhalten des Elektromotors 2 bei der Beschleunigung aus dem Stillstand ist aus 3 ersichtlich. Das Diagramm 3a zeigt das Verhalten des Drehmomentes M des Elektromotors 2 über der Zeit t. Zur Überwindung des Losbrechmomentes wird der Elektromotor 2 so angesteuert, dass es ein elektrisches Drehmoment M erzeugt, wobei das Drehmoment M von 0 ausgehend linear ansteigt. Zum Zeitpunkt T1 wird die Regelung des Drehmomentes auf 0 Nm eingestellt. Zunächst behält der Elektromotor 2 infolge der ihm innewohnenden Energie das Drehmoment M konstant, ehe, bedingt durch die Massenträgheit und Reibungskräfte, das Drehmoment M linear annähernd gegen 0 abfällt, was zu einem Zeitpunkt T2 erfolgt. Dabei erreicht das Drehmoment zum Zeitpunkt T2 aber eine von Null unterschiedliche Größe, was auf die Reibungskräfte zurückzuführen ist, die auf den Elektromotor 2 einwirken.
  • Die Drehzahl nE des Elektromotors 2 folgt dem Drehmoment M, wie aus dem Diagramm 3b ersichtlich ist. Allerdings erfolgt der Abfall der Drehzahl nE nicht linear, sondern asymptotisch, so dass der Elektromotor 2 zum Zeitpunkt T2 immer noch eine messbare Drehzahl aufweist. Liegt diese zum Zeitpunkt T2 gemessene Drehzahl im Differenzdrehzahlband, so wird zu diesem Zeitpunkt T2 die Klauenkupplung 11 von dem geöffneten in den geschlossenen Zustand verfahren (Diagramm 3c).
  • Bei diesem Vorgang wird ein möglichst drehzahlschwingungsfestes Verhalten an einer Welle 18 des Elektromotors 2 eingestellt, da bei zu hohen Drehschwingungen der Einkupplungsvorgang nicht ausgeführt werden kann. Bei dem vorliegenden Verfahren wird keine Drehmomentenregelung durchgeführt, sondern das Drehmoment zum Ausgleichen des Reibungsmomentes drehzahlabhängig gesteuert. Dadurch entsteht ein glatter Verlauf der Drehzahl, da keine Schwingungen durch eine Drehmoment- oder Drehzahlregelung entstehen können.
  • Wird durch die Drehmomentregelung das Solldrehmoment M = 0 Nm von dem Elektromotor 2 angefordert, wird von dem Elektromotor 2 über eine im Steuergerät 16 abgelegte Reibungskennlinie, die von der Drehzahl abhängig ist, zusätzlich die Reibung des Elektromotors 2 ausgeglichen. Das bedeutet, dass das elektrische Drehmoment des Elektromotors 2 ungleich 0 ist, was jedoch durch das Stellen eines zusätzlichen Drehmomentes zum Ausgleich der Reibung das mechanische Moment an der Welle 18 des Elektromotors 2 möglichst minimiert.
  • Im Idealfall geht das mechanische Moment gegen Null. Hierbei wird keine Drehmomentenregelung durchgeführt, sondern das Drehmoment zum Ausgleichen des Reibungsmomentes drehzahlabhängig gesteuert.
  • Die im Steuergerät 16 abgelegte elektromotorspezifische Reibungskennlinie ist abhängig von der Temperatur der Umgebung. Da der Elektromotor 2 ölgekühlt ist und mit der Klauenkupplung 11 und dem Getriebe 12 in einem Getriebegehäuse 13 angeordnet ist, wirkt sich neben der Temperatur auch die Viskosität des öligen Mediums auf die Reibungskennlinie aus.
  • Bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten oder bei einem Fahrzeugstillstand müssen diese Einflüsse auf das Drehzahlverhalten des Elektromotors 2 genau bekannt sein, um das notwendige Differenzdrehzahlband zu erreichen, da ein Einkuppeln sonst nicht möglich ist. Aus diesem Grund wird das Drehmoment des Elektromotors 2 bei kleinen Drehzahlen oder Stillstand des Fahrzeuges adaptiv nachgeführt. 4 zeigt ein entsprechendes Verfahren. Zum Zeitpunkt t0 wird gefordert, dass die Klauenkupplung 11 eingekuppelt werden soll. Dabei wird das Solldrehmoment des Elektromotors 2 auf 0 Nm eingestellt. Aus der aktuellen Drehzahl nE des Elektromotors 2 wird zum Zeitpunkt t0 eine Startdrehzahl n0 bestimmt, wobei n 0 = n E ( t 0 )
    Figure DE102009055246B4_0002
    ist.
  • Der Verlauf der Drehzahl in diesem Zustand wird durch eine mathematische Funktion nmath (t, n0) über der Zeit mit einer Anfangsbedingung der Startdrehzahl n0, welche im Steuergerät 16 abgelegt ist, bestimmt (Block 200). Dieser mathematisch bestimmte Drehzahlverlauf nmath (t, n0) wird im Punkt 201 kontinuierlich mit der gemessenen Istdrehzahl nE des Elektromotors 2 verglichen, wobei eine Differenz zwischen der gemessenen Istdrehzahl nE des Elektromotors 2 und der mathematisch modellierten Drehzahl nmath (t, n0) gebildet wird, die als Fehler angesehen wird. In Abhängigkeit von der Größe dieses Fehlers wird im Block 202 ein Adaptionsfaktor f(ΔnD) bestimmt. Dieser wird dem Block 203 zugeführt, wo die in dem Steuergerät 16 abgelegte Reibungskennlinie in Abhängigkeit von der Öltemperatur als Kennfeld dargestellt ist. Durch den Adaptionsfaktor f(ΔnD) und der Berücksichtigung der Temperatur wird diese Reibungskennlinie angepasst, wobei der Adaptionsfaktor f(ΔnD) als Offset auf die Kennlinie addiert wird. Als Ausgangsgröße des Blocks 203 wird eine Drehmomentkorrektur TrqFrc als Reibungsmoment ausgegeben. Diese Drehmomentkorrektur TrqFrc wird auf eine Drehmomentenschnittstelle 204 geführt, wo es unter Kompensation ungewollter mechanischer Abweichungen zur Bestimmung des zu steuernden Drehmomentes TrqEMDesCalc des Elektromotors 2 genutzt wird. Das angeforderte mechanische Drehmoment TrqDesMech ist zu diesem Zeitpunkt ebenfalls auf Null gesetzt.
  • Nach erfolgter Adaption der Reibungskennlinie wird diese neu bestimmte und adaptierte Kennlinie im Steuergerät 16 abgelegt und bei der nächsten Anforderung verwendet. Diese Anforderung liegt vor, wenn ein neuer Befehl zum Einkuppeln der Klauenkupplung 11 ausgegeben wird. In dem Fall wird die abgespeicherte Reibungskennlinie nach dem beschriebenen Verfahren wieder aufgerufen und in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl nE des Elektromotors 2 überprüft.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigt werden und zur Bestimmung der Reibungsmomente ein Faktor (ΔnD) bestimmt wird, mittels welchem eine Reibungskennlinie beaufschlagt wird, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert (TrqFrc) ermittelt wird, der als Solldrehmoment (TrqEMDesCal) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor (ΔnD) aus der Differenz der aktuellen Drehzahl (nE) der elektrischen Maschine (2) und einem mathematisch bestimmten Drehzahlverlauf nmath(t, n0) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mathematische Drehzahlverlauf nmath(t, n0) aus einer Drehzahl (no) der elektrischen Maschine (2) zu einem Startzeitpunkt (t0) bestimmt wird, wobei zum Startzeitpunkt (t0) keine Solldrehmomentanforderung an der elektrischen Maschine (2) vorliegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskennlinie als Funktion einer Drehzahl (nE) der elektrischen Maschine (2) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskennlinie als Funktion einer Temperatur der elektrischen Maschine (2) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Öffnen der Klauenkupplung (11) der Faktor (ΔnD) bestimmt wird und die im vorhergehenden Öffnungszyklus der Klauenkupplung (11) erstellte Reibungskennlinie mit dem neu bestimmten Faktor (ΔnD) korrigiert wird.
  7. Vorrichtung zur Bestimmung eines Solldrehmomentes zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher zwischen der elektrischen Maschine (2) und einer Räder (9, 10) aufweisenden Achse (8) des Kraftfahrzeuges durch Schließung einer Klauenkupplung (11) eine Kraft übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16) vorhanden sind, welche bei geöffneter Klauenkupplung (11) Reibungsmomente der elektrischen Maschine (2) bei der Bestimmung des Solldrehmomentes berücksichtigen, wobei die Mittel zur Bestimmung der Reibungsmomente einen Faktor (ΔnD) bestimmen und mittels des Faktors (ΔnD) eine Reibungskennlinie beaufschlagen, aus welcher ein Drehmomentkorrekturwert (TrqFrc) ermittelt wird, der als Solldrehmoment (TrqEMDesCal) verwendet wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (16) mit der elektrischen Maschine (2) und einem Drehzahlsensor (19) verbunden ist, welcher die Drehzahl der elektrischen Maschine (2) bestimmt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2), die Klauenkupplung (11) und ein Getriebe (12), welches mit der Achse (8) verbunden ist, in einer mit Öl ausgefüllten baulichen Einheit (13) angeordnet sind.
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