DE102005006371B4

DE102005006371B4 - Steuerung für ein Schalten durch eine neutrale Betriebsart in einem elektrisch verstellbaren Getriebe

Info

Publication number: DE102005006371B4
Application number: DE102005006371.3A
Authority: DE
Inventors: Jy-Jen F. Sah; Todd M. Steinmetz
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: CN1654857A; DE102005006371A1; CN100412419C; US20050182543A1; US7324885B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Schaltens von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in einem elektromechanischen Getriebe (10) mit mehreren Betriebsarten, umfassend ein Antriebselement (80) und ein Abtriebselement (64), erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), zumindest einen Motor (14, 56, 72), eine erste Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) eingerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) ausgerückt ist, eine zweite Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) ausgerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) eingerückt ist, eine neutrale Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) ausgerückt sind, und einen Betrieb mit festem Übersetzungsverhältnis, der sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) eingerückt sind, wobei das Getriebeantriebselement (80) mechanisch mit dem Getriebeabtriebselement (64) über ein festes Übersetzungsverhältnis gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in entweder der ersten oder der zweiten Betriebsart die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), die eingerückt ist, ausgerückt wird, um eine neutrale Betriebsart herzustellen (125; 145; 159), in der das Getriebeabtriebselement (64) mechanisch von dem Getriebe (10) abgekuppelt ist, eine Schlupfdrehzahl über eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2) hinweg auf im Wesentlichen Null gesteuertwird (127, 129; 149, 150; 161, 163), und die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), über die der Schlupf gesteuert wird, eingerückt wird, wenn der Schlupf über diese hinweg im Wesentlichen Null beträgt (131; 153; 165).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung eines Hybridgetriebes mit mehreren Betriebsarten. Im Besonderen befasst sich die Erfindung mit Schaltvorgängen des Getriebes aus einer Betriebsart in eine andere Betriebsart.
Es sind verschiedene Hybrid-Antriebsstrangarchitekturen zur Steuerung der Antriebs- und Abtriebsdrehmomente von verschiedenen Antriebsmaschinen in Hybridfahrzeugen, die gewöhnlich Verbrennungsmotoren und elektrische Maschinen sind, bekannt. Reihen-Hybridarchitekturen sind allgemein durch einen Verbrennungsmotor gekennzeichnet, der einen elektrischen Generator antreibt, der wiederum einer elektrischen Kraftübertragung und einem Batteriepaket elektrische Leistung liefert. Der Verbrennungsmotor in einem Reihenhybrid ist mit der Kraftübertragung nicht direkt mechanisch gekoppelt. Der elektrische Generator kann auch in einer antreibenden Betriebsart arbeiten, um eine Startfunktion für den Verbrennungsmotor bereitzustellen, und die elektrische Kraftübertragung kann eine Bremsenergie des Fahrzeuges wiedereinfangen, indem sie auch in einer Generatorbetriebsart arbeitet, um das Batteriepaket wiederaufzuladen. Parallell-Hybridarchitekturen sind allgemein durch einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor gekennzeichnet, die beide eine direkte mechanische Kopplung mit der Kraftübertragung aufweisen. Die Kraftübertragung umfasst herkömmlich ein Schaltgetriebe, um die notwendigen Gangstufen für einen Betrieb über einen weiten Bereich bereitzustellen.
Es sind elektrisch verstellbare Getriebe (EVT von Electrically Variable Transmissions) bekannt, die für stufenlos verstellbare Drehzahlverhältnisse sorgen, indem sie Merkmale von sowohl den Reihen- als auch den Parallel-Hybridantriebsstrangarchitekturen kombinieren. EVTs sind mit einem direkten mechanischen Pfad zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Achsantriebseinheit betreibbar, wodurch ein hoher Getriebewirkungsgrad und eine Anwendung von kostengünstigen und auch weniger massiven Motorbauteilen ermöglicht werden. EVTs sind auch mit einem Motor betreibbar, der mechanisch von dem Achsantrieb unabhängig ist, oder in verschiedenen mechanischen/elektrischen geteilten Beiträgen, wodurch stufenlos verstellbare Drehzahlverhältnisse mit hohem Drehmoment, elektrisch dominierte Ingangsetzungen, regeneratives Bremsen, Leerlauf mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor und ein Betrieb mit mehreren Betriebsarten ermöglicht wird.
Es ist im Allgemeinen erwünscht, Gangwechsel in einem Getriebe derart durchzuführen, dass Drehmomentstörungen minimiert und die Schaltvorgänge gleichmäßig und nicht unangenehm sind. Es ist zusätzlich allgemein erwünscht, das Ausrücken und Einrücken von Kupplungen auf eine Weise durchzuführen, die den geringsten Betrag an Energie dissipiert und die Haltbarkeit der Kupplungen nicht negativ beeinflusst. Ein Hauptfaktor, der diese Erwägungen beeinflusst, ist das Drehmoment an der gesteuerten Kupplung, das gemäß Leistungsfähigkeitsanforderungen, wie etwa Beschleunigung und Fahrzeuglast, signifikant schwanken kann. Bei bestimmten EVTs können Verringerungen des Schaltdrehmoments durch einen Drehmomentzustand von Null oder nahe bei Null an den Kupplungen zum Zeitpunkt des Einrückens oder Ausrückens vorgenommen werden, wobei diesem Zustand ein Schlupf von im Wesentlichen Null über diese hinweg folgt.
Es sind EVTs bekannt, bei denen Bereichswechsel durch einen Synchronisations- und Ausrückprozess mit zwei Kupplungen gesteuert werden. Dabei transportiert eine erste Kupplung, die zu einem gegenwärtig aktiven Bereich gehört, in einem eingerückten Zustand Drehmoment und eine zweite Kupplung, die zu einem gegenwärtig inaktiven zweiten Bereich gehört, transportiert in einem ausgerückten Zustand kein Drehmoment. Ein Schalten von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich wird vorgenommen, indem die nicht eingerückte Kupplung auf eine Schlupfdrehzahl von Null gesteuert und die Kupplung eingerückt wird, wodurch das EVT in einen Zweikupplungs-Einrückungszustand gebracht wird, wie dies auch bei dem in der DE 100 49 387 A1 beschriebenen verfahren der Fall ist, bei dem beim Übergang von dem Underdrive-Bereich in den Overdrive-Bereich zunächst die Overdrive-Kupplung geschlossen wird, bevor die Underdrive-Kupplung geöffnet wird. Während des Einrückungszustandes der beiden Kupplungen ist der Verbrennungsmotor mit dem Abtrieb direkt mechanisch gekoppelt. Durch das Ausrücken der ersten Kupplung während des Steuerns der ersten Kupplung auf eine Schlupfdrehzahl von Null wird der Einrückungszustand mit zwei Kupplungen verlassen und der zweite Bereich wird wirksam. Ein Beispiel eines derartigen EVT und einer derartigen synchronen Schaltsteuerung ist in der US 7,356,398 B2 offenbart.
Während sich viele Fahrzeugbetriebssituationen eine gleichmäßige Drehmomentübertragung zwischen Kupplungen über derartige synchrone Schaltsteuerungen zunutze machen, gibt es bestimmte Situationen, in welchen Systemrandbedingungen zu unerwünschten Ergebnissen führen können. Beispielsweise kann sehr aggressives Beschleunigen und Verzögern dazu führen, dass der Verbrennungsmotor während der Einrückungsphase beider Kupplungen untertourig läuft oder überdreht. Es können auch Gangstufenverletzungen auftreten, bei denen das EVT in einem Bereich bei einem Antriebsdrehzahl-/Abtriebsdrehzahlpunkt arbeitet, der für den anderen Bereich bevorzugt ist, wobei es erwünscht ist, diese Situation zu korrigieren.
Daher geht die vorliegende Erfindung gegen dieses unerwünschte Ergebnis an, indem unter bestimmten Bedingungen Betriebsartschaltvorgänge durch eine neutrale Betriebsart vorgenommen werden. Ein Schalten durch die neutrale Betriebsart kann durch eine tatsächliche oder voraussichtliche Verbrennungsmotordrehzahlverletzung während einer schnellen Beschleunigung oder Verzögerung aufgerufen werden. Gleichermaßen kann ein Schalten durch die neutrale Betriebsart durch eine Gangverletzung aufgerufen werden, bei der eine Betriebsart in einem Antriebs-/Abtriebsübersetzungsbereich arbeitet, der für eine andere Betriebsart bevorzugt ist.
Sobald die Eintrittsbedingungen für ein Schalten durch die neutrale Betriebsart erfüllt sind, kann eine Abtriebsdrehmomentverringerung durchgeführt werden. Die dynamische Natur von Beschleunigungs- und Verzögerungsverletzungen kann möglicherweise keine angemessene Gelegenheit bereitstellen, um das Abtriebsdrehmoment zu verringern. Aber die dynamische Natur von Gangstufenverletzungen wird im Allgemeinen eine derartige Drehmomentverringerung zulassen, um unangenehme Kraftübertragungsstörungen, die auf das Schalten zurückzuführen sind, zu verringern. Die Drehmomentübertragungseinrichtung, die bei der gegenwärtigen Betriebsart eingerückt ist, wird ausgerückt, und es wird eine neutrale Betriebsart hergestellt. Dann wird ein Motordrehmoment verwendet, um den Schlupf über die Drehmomentübertragungseinrichtung, die erforderlich ist, um das gewünschte Übersetzungsverhältnis herzustellen, zu verringern. Wenn der Schlupf auf im Wesentlichen Null verringert worden ist, wird die entsprechende Drehmomentübertragungseinrichtung eingerückt. Sobald sie vollständig eingerückt ist, kann das Abtriebsdrehmoment wieder mit einem Wert von nicht Null in dem Fall hergestellt werden, in dem eine Drehmomentverringerung in Vorbereitung auf das Schalten durch die neutrale Betriebsart durchgeführt worden ist.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine schematische Darstellung von mechanischen Bauteilen einer bevorzugten Form eines elektrisch verstellbaren Compound-Split-Getriebes mit zwei Betriebsarten, das besonders für die Steuerung der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 ein elektrisches und mechanisches Schema einer bevorzugten Systemarchitektur für den Einsatz der Steuerung der vorliegenden Erfindung;
3 eine graphische Darstellung von verschiedenen Betriebsbereichen in Bezug auf Antriebs- und Abtriebsdrehzahlen des hierin offenbarten Beispiel-EVT;
4 eine graphische Darstellung von charakteristischen Motordrehzahlen für das in 1 gezeigte Beispiel-EVT, das einen Betrieb mit einem normalen Drehzahlverhältnis und einen Betrieb mit einer Drehzahlverhältnisverletzung veranschaulicht;
5 eine graphische Darstellung eines synchronen Herunterschaltens während einer schnellen Fahrzeugverzögerung, was dazu führt, dass der Verbrennungsmotor untertourig läuft;
6 eine graphische Darstellung eines synchronen Hochschaltens während einer schnellen Fahrzeugbeschleunigung, was dazu führt, dass der Verbrennungsmotor untertourig läuft;
7A–7D graphische Darstellungen von verschiedenen Antriebsstrangparametern, die ein Schalten durch die neutrale Betriebsart beim Hochschalten veranschaulichen, das durch einen Gangstufenverletzungszustand herbeigeführt und gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, wobei 7A Kupplungszustände veranschaulicht, 7B Antriebs- und Abtriebsdrehzahlgrößen veranschaulicht, 7C eine Abtriebsdrehmomentanweisung veranschaulicht, und 7D Kupplungsschlupfdrehzahlen veranschaulicht;
8A–8D graphische Darstellungen von verschiedenen Antriebsstrangparametern sind, die ein Schalten durch die neutrale Betriebsart beim Herunterschalten veranschaulichen, das durch einen Gangstufenverletzungszustand herbeigeführt und gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, wobei 8A Kupplungszustände veranschaulicht, 8B Antriebs- und Abtriebsdrehzahlgrößen veranschaulicht, 8C eine Abtriebsdrehmomentanweisung veranschaulicht, und 8D Kupplungsschlupfdrehzahlen veranschaulicht;
9A–9C graphische Darstellungen von verschiedenen Antriebsstrangparametern, die ein Schalten durch die neutrale Betriebsart beim Herunterschalten veranschaulichen, das durch einen Zustand schneller Verzögerung herbeigeführt wird und gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, wobei 9A Kupplungszustände veranschaulicht, 9B Antriebs- und Abtriebsdrehzahlgrößen veranschaulicht, und 9C Kupplungsschlupfdrehzahlen veranschaulicht;
10A–10C graphische Darstellungen von verschiedenen Antriebsstrangparametern, die ein Schalten durch die neutrale Betriebsart beim Hochschalten veranschaulichen, das durch einen Zustand schneller Beschleunigung herbeigeführt und gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, wobei 10A Kupplungszustände veranschaulicht, 10B Antriebs- und Abtriebsdrehzahlgrößen veranschaulicht, und 10C Kupplungsschlupfdrehzahlen veranschaulicht;
11 ein gröberes Flussdiagramm, das bestimmte bevorzugte Schritte veranschaulicht, die bei den verschiedenen Steuerungen für ein Schalten durch die neutrale Betriebsart der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
12 ein detailliertes Flussdiagramm, das bestimmte bevorzugte Schritte veranschaulicht, die bei Hochschalt- und Herunterschaltsteuerungen mit einem Schalten durch die neutrale Betriebsart verwendet werden, das durch Gangstufenverletzungsbedingungen herbeigeführt wird; und
13 ein detailliertes Flussdiagramm, das bestimmte bevorzugte Schritte veranschaulicht, die bei Hochschalt- und Herunterschaltsteuerungen mit einem Schalten durch die neutrale Betriebsart verwendet werden, das durch Beschleunigungs- oder Verzögerungsbedingungen herbeigeführt wird.
In den 1 und 2 ist ein Fahrzeugantriebsstrang allgemein mit 11 bezeichnet. In dem Antriebsstrang 11 ist eine repräsentative Form eines elektrisch verstellbaren Compound-Split-Getriebes mit mehreren Betriebsarten (EVT von Electrically Variable Transmission) enthalten, das besonders für den Einsatz der Steuerungen der vorliegenden Erfindung geeignet ist und allgemein in den 1 und 2 mit Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Mit besonderem Bezug auf diese Figuren weist das EVT 10 ein Antriebselement 12 auf, das eine Welle sein kann, die durch einen Verbrennungsmotor 14 direkt angetrieben sein kann, oder es kann, wie es in 2 gezeigt ist, ein Dämpfer 16 für transientes Drehmoment zwischen dem Abtriebselement des Verbrennungsmotors 14 und dem Antriebselement des EVT 10 enthalten sein. Der Dämpfer 16 für transientes Drehmoment kann eine Drehmomentübertragungseinrichtung (nicht gezeigt) enthalten oder in Verbindung mit einer solchen angewandt werden, um einen selektiven Eingriff des Verbrennungsmotors 14 mit dem EVT 10 zuzulassen, es ist aber zu verstehen, dass eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung nicht benutzt wird, um die Betriebsart, in der das EVT 10 arbeitet, zu ändern oder zu steuern.
Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Verbrennungsmotor 14 ein Verbrennungsmotor für fossilen Kraftstoff sein, wie etwa ein Dieselmotor, der leicht angepasst werden kann, um seine verfügbare Ausgangsleistung mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) abzugeben. Bei der beispielhaften Ausführungsform, auf die die 1 und 2 gerichtet sind, kann der Verbrennungsmotor 14 – nach dem Start und während des Großteils seines Antriebes – mit einer konstanten Drehzahl oder mit einer Vielfalt von konstanten Drehzahlen gemäß einem gewünschten Arbeitspunkt arbeiten, wie er aus Bedienereingaben und Fahrbedingungen bestimmt werden kann.
Das EVT 10 benutzt drei Planetenradteilsätze 24, 26 und 28. Der erste Planetenradteilsatz 24 weist ein äußeres Zahnradelement 30 auf, das allgemein als das Hohlrad bezeichnet werden kann, das ein inneres Zahnradelement 32 umgibt, das allgemein als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 34 sind an einem Träger 36 derart drehbar montiert, dass jedes Planetenradelement 34 kämmend mit sowohl dem äußeren Zahnradelement 30 als auch dem inneren Zahnradelement 32 in Eingriff steht.
Der zweite Planetenradteilsatz 26 weist ebenfalls ein äußeres Zahnradelement 38 auf, das allgemein als das Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 40 umgibt, das allgemein als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 42 sind an einem Träger 44 derart drehbar montiert, dass jedes Planetenrad 42 kämmend mit sowohl dem äußeren Zahnradelement 38 als auch dem inneren Zahnradelement 40 in Eingriff steht.
Der dritte Planetenradteilsatz 28 weist ebenfalls ein äußeres Zahnradelement 46 auf, das allgemein als das Hohlrad bezeichnet wird, welches ein inneres Zahnradelement 48 umgibt, das allgemein als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 50 sind an einem Träger 52 derart drehbar montiert, dass jedes Planetenrad 50 kämmend mit sowohl dem äußeren Zahnradelement 46 als auch dem inneren Zahnradelement 48 in Eingriff steht.
Während alle drei Planetenradteilsätze 24, 26 und 28 an und für sich ”einfache” Planetenradteilsätze sind, sind die ersten und zweiten Planetenradteilsätze 24 und 26 darin zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 32 des ersten Planetenradteilsatzes 24, etwa über ein Nabenplattenzahnrad 54, mit dem äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Planetenradteilsatzes 26 verbunden ist. Die vereinten Zahnradelement 32 des ersten Planetenradteilsatzes 24 und äußeres Zahnradelement 38 des zweiten Planetenradteilsatzes 26 sind, etwa durch eine Hohlwelle 58, kontinuierlich mit einem ersten Motor/Generator 56 verbunden. Der erste Motor/Generator 56 kann hierin auch verschiedentlich als Motor A oder M_A bezeichnet sein.
Die Planetenradteilsätze 24 und 26 sind ferner darin zusammengesetzt, dass der Träger 36 des ersten Planetenradteilsatzes 24, etwa über eine Welle 60, mit dem Träger 44 des zweiten Planetenradteilsatzes 26 vereint ist. Daher sind die Träger 36 und 44 der ersten und zweiten Planetenradteilsätze 24 bzw. 26 vereinigt. Die Welle 60 ist auch selektiv mit dem Träger 52 des dritten Planetenradteilsatzes 28, etwa über eine Drehmomentübertragungseinrichtung 62, verbunden, die, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird, angewandt wird, um bei der Auswahl der Betriebsarten des EVT 10 Unterstützung zu leisten. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 62 kann hierin auch verschiedentlich als zweite Kupplung, Kupplung zwei oder C2 bezeichnet sein.
Der Träger 52 des dritten Planetenradteilsatzes 28 ist direkt mit dem Getriebeabtriebselement 64 verbunden. Wenn das EVT 10 in einem Landfahrzeug verwendet wird, dann kann das Abtriebselement 64 mit den Fahrzeugachsen (nicht gezeigt) verbunden sein, die wiederum in den Antriebselementen (ebenfalls nicht gezeigt) enden. Die Antriebselemente können entweder Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeuges, an dem sie angewandt werden, oder das Antriebszahnrad eines Kettenfahrzeuges sein.
Das innere Zahnradelement 40 des zweiten Planetenradteilsatzes 26 ist mit dem inneren Zahnradelement 48 des dritten Planetenradteilsatzes 28, etwa über eine Hohlwelle 66, die die Welle 60 umgibt, verbunden. Das äußere Zahnradelement 46 des dritten Planetenradteilsatzes 28 ist selektiv mit ”Masse”, die durch das Getriebegehäuse 68 repräsentiert ist, über eine Drehmomentübertragungseinrichtung 70 verbunden. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 70 wird, wie es hier ebenfalls nachstehend erläutert wird, auch angewandt, um bei der Auswahl der Betriebsarten des EVT 10 Unterstützung zu leisten. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 70 kann hierin auch verschiedentlich als erste Kupplung, Kupplung eins oder C1 bezeichnet werden.
Die Hohlwelle 66 steht auch in kontinuierlicher Verbindung mit einem zweiten Motor/Generator 72. Der zweite Motor/Generator 72 kann hierin auch verschiedentlich als Motor B oder MB bezeichnet sein. Alle Planetenradteilsätze 24, 26 und 28 sowie Motor A 56 und Motor B 72 sind koaxial wie um die axial angeordnete Welle 60 herum orientiert. Es ist anzumerken, dass beide Motoren A und B eine Kreisringkonfiguration aufweisen, die zulässt, dass sie die drei Planetenradteilsätze 24, 26 und 28 umgeben, so dass die Planetenradteilsätze 24, 26 und 28 radial innen von den Motoren A und B angeordnet sind. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die gesamte Umhüllende – d. h.: die Umfangsabmessung – des EVT 10 minimiert ist.
Ein Antriebszahnrad 80 kann an dem Antriebselement 12 vorgesehen sein. Wie es dargestellt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Antriebselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Planetenradteilsatzes 24, und das Antriebszahnrad 80 nimmt daher Leistung von dem Verbrennungsmotor 14 und/oder den Motor/Generatoren 56 und/oder 72 auf. Das Antriebszahnrad 80 steht kämmend mit einem Zwischenzahnrad 82 in Eingriff, das wiederum mit einem Verteilerzahnrad 84 kämmend in Eingriff steht, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein, die mit Getriebefluid von einem Sumpf 37 versorgt wird und Hochdruckfluid an Regler 39 liefert, der wieder um einen Teil des Fluides zu dem Sumpf 37 zurückführt und in Leitung 41 einen geregelten Leitungsdruck bereitstellt.
Bei der beschriebenen beispielhaften mechanischen Anordnung nimmt das Abtriebselement 64 Leistung durch zwei bestimmte Zahnradstränge in dem EVT 10 auf. Eine erste Betriebsart oder ein erster Zahnradstrang wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 betätigt wird, um das äußere Zahnradelement 46 des dritten Planetenradteilsatzes 28 ”auf Masse” zu legen. Eine zweite Betriebsart oder Zahnradstrang wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 ausgerückt wird und die zweite Kupplung C2 gleichzeitig betätigt wird, um die Welle 60 mit dem Träger 52 des dritten Planetenradteilsatzes 28 zu verbinden.
Fachleute werden feststellen, dass das EVT 10 in der Lage ist, in jeder Betriebsart einen Bereich von Abtriebsdrehzahlen von einer relativ niedrigen bis zu einer relativ schnellen bereitzustellen. Diese Kombination von zwei Betriebsarten mit einem langsamen bis schnellen Abtriebsdrehzahlbereich in jeder Betriebsart lässt zu, dass das EVT 10 ein Fahrzeug von einem stationären Zustand bis zu Teillast-Geschwindigkeiten antreiben kann. Zusätzlich ist ein Zustand mit festem Übersetzungsverhältnis, in dem beide Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig eingerückt sind, für eine effiziente mechanische Kopplung des Antriebselements mit dem Abtriebselement über ein festes Zahnradübersetzungsverhältnis verfügbar. Darüber hinaus ist ein Neutralzustand, in dem beide Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig ausgerückt sind, für ein mechanisches Abkuppeln des Abtriebselementes von dem Getriebe verfügbar. Schließlich ist das EVT 10 in der Lage, synchronisierte Schaltvorgänge zwischen den Betriebsarten bereitzustellen, wobei eine Schlupfdrehzahl über beide Kupplungen C1 und C2 hinweg im Wesentlichen Null ist. Zusätzliche Details hinsichtlich des Betriebes des beispielhaften EVT sind in US Patent 5,931,757 zu finden, dessen Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig miteinbezogen ist.
Der Verbrennungsmotor 14 ist vorzugsweise ein Dieselmotor und wird elektronisch durch ein Motorsteuermodul (ECM) 23 gesteuert, wie es in 2 veranschaulicht ist. Das ECM 23 ist ein herkömmlicher auf einem Mikroprozessor beruhender Dieselmotor-Controller, der derartige übliche Elemente, wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog-(D/A)Schaltung und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Einrichtungen (I/O) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfasst. Das ECM 23 fungiert, um Daten von mehreren Sensoren zu beschaffen bzw. mehrere Stellglieder des Motors 14 über mehrere diskrete Leitungen zu steuern. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein in einer bidirektionalen Schnittstelle mit dem Verbrennungsmotor 14 über Sammelleitung 35 gezeigt. Unter den verschiedenen Parametern, die von dem ECM 23 erfasst werden können, sind die Temperaturen des Ölsumpfes und des Kühlmittels des Verbrennungsmotors, die Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors, der Turboladerdruck und die Umgebungslufttemperatur und der Umgebungsluftdruck. Verschiedene Stellglieder, die von den ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Gebläse-Controller, Vorheizungen für den Verbrennungsmotor, die Glühkerzen und gitterartige Einlassluftheizungen einschließen. Das ECM sorgt vorzugsweise für allgemein bekannte Steuerungen des Verbrennungsmotors 14 auf Drehmomentbasis in Ansprechen auf eine Drehmomentanweisung Te_cmd, die von dem EVT-Steuerungssystem ausgegeben wird. Derartige Elektronik, Steuerungen und Größen von Verbrennungsmotoren sind Fachleuten allgemein bekannt und eine weitere ausführliche Darlegung derselben ist hierin nicht erforderlich.
Es sollte aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich geworden sein, dass das EVT 10 selektiv Leistung von dem Verbrennungsmotor 14 aufnimmt. Wie es nun weiterhin anhand von 2 erläutert wird, nimmt das EVT auch Energie von einer elektrischen Speichereinrichtung wie etwa einer oder mehrerer Batterien in einem Batteriepaketmodul (BPM) 21 auf. Andere elektrische Speichereinrichtungen, die die Fähigkeit besitzen, elektrische Energie zu speichern und elektrische Energie abzugeben, können anstelle der Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Das BPM 21 ist eine Hochspannungsgleichstrom-(DC-)Quelle, die mit einem Doppel-Leistungsinvertermodul (DPIM von Dual Power Inverter Module) 19 über DC-Leitungen 27 gekoppelt ist. Strom ist zu oder von dem BPM 21 gemäß der Bedingung übertragbar, ob das BPM 21 aufgeladen oder entladen wird. Das DPIM 19 umfasst ein Paar Leistungsinverter und jeweilige Motor-Controller, die konfiguriert sind, um Motorsteuerungsanweisungen zu empfangen und durch diese Inverterzustände zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Regenerationsfunktionalität bereitzustellen. Motor-Controller sind auf einem Mikroprozessor beruhende Controller, die übliche Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog(D/A-)Schaltung und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Einrichtungen (I/O) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfassen. Bei der Motorantriebssteuerung nimmt der jeweilige Inverter von den DC-Leitungen Strom auf und liefert dem jeweiligen Motor über Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom (AC-Strom). Bei einer Regenerationssteuerung nimmt der jeweilige Inverter von dem Motor über Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 AC-Strom auf und liefert den DC-Leitungen 27 Strom. Der Netto-DC-Strom, der zu oder von den Invertern fließt, bestimmt die Lade- oder Entladebetriebsart des BPM 21. Vorzugsweise sind MA und MB Dreiphasen-Wechselstrommaschinen, und die Inverter umfassen eine komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronik. Einzelne Motordrehzahlsignale Na und Nb für MA bzw. MB werden ebenfalls von dem DPIM 19 aus der Motorphaseninformation oder herkömmlichen Rotationssensoren abgeleitet. Derartige Motoren, Elektronik, Steuerungen und Größen sind Fachleuten allgemein gut bekannt, und eine detaillierte Darlegung derselben ist hierin nicht erforderlich.
Systemcontroller 43 ist ein auf einem Mikroprozessor beruhender Controller, der solche üblichen Elemente wie etwa einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Direktzugriffsspeicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog-(D/A-)Schaltung, einen digitalen Signalprozessor (DSP) und Eingabe-/Ausgabe-Schaltungen und Einrichtungen (I/O) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfasst. Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst der System-Controller 43 zwei auf einem Mikroprozessor beruhende Controller, die als Fahrzeugsteuermodul (VCM von Vehicle Control Module) 15 und Getriebesteuermodul (TCM von Transmission Control Module) 17 bezeichnet werden. VCM und TCM können beispielsweise eine Vielfalt von Steuerungs- und Diagnosefunktionen bereitstellen, die mit den EVT und dem Fahrzeugchassis in Beziehung stehen und beispielsweise Motordrehmomentanweisungen, eine Antriebsdrehzahlsteuerung und eine Abtriebsdrehmomentsteuerung in Koordination mit einer Steuerung eines regenerativen Bremsens, eines Antiblockierbremsens und der Traktion einschließen. Insbesondere mit Bezug auf die EVT-Funktionalität funktioniert der System-Controller 43, um direkt Daten von einer Vielfalt von Sensoren zu beschaffen bzw. eine Vielfalt von Stellgliedern des EVT über mehrere diskrete Leitungen direkt zu steuern. Der Einfachheit halber ist der System-Controller 43 allgemein in einer bidirektionalen Schnittstelle mit dem EVT über Sammelleitung 33 gezeigt. Es ist besonders anzumerken, dass der System-Controller 43 Frequenzsignale von Rotationssensoren zur Verarbeitung zu der Drehzahl Ni des Antriebselementes 12 und der Drehzahl No des Abtriebselementes 64 zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 empfängt. Der System-Controller 43 kann auch Drucksignale von Druckschaltern (nicht separat veranschaulicht) zur Überwachung von Einrückungskammerdrücken der Kupplung C1 und der Kupplung C2 empfangen und verarbeiten. Alternativ können Druckwandler für eine Weitbereichs-Drucküberwachung angewandt werden. PWM- und/oder binäre Steuersignale werden von dem System-Controller an das EVT 10 geliefert, um das Füllen und Entleeren von Kupplungen C1 und C2 zum Einrücken und Ausrücken derselben zu steuern. Zusätzlich kann der System-Controller 43 Temperaturdaten des Getriebefluidsumpfes 37 empfangen, wie etwa von einem herkömmlichen Thermoelementeingang (der nicht separat veranschaulicht ist), um eine Sumpftemperatur Ts abzuleiten, und ein aus der Antriebsdrehzahl Ni und der Sumpftemperatur Ts abgeleitetes PWM-Signal zur Steuerung des Leitungsdruckes über einen Regler 39 zu liefern. Das Füllen und Entleeren der Kupplungen C1 und C2 wird mittels solenoidgesteuerter Trommelventile bewirkt, die auf PWM- und binäre Steuersignale ansprechen, wie es oben erläutert wurde. Es werden vorzugsweise Einstellventile angewandt, die Solenoide für eine variable Entleerung anwenden, um eine genaue Platzierung der Trommel in dem Ventilkörper und eine entsprechend genaue Steuerung des Kupplungsdruckes während des Einrückens bereitzustellen. Ähnlich kann der Leitungsdruckregler 39 von einer solenoidgesteuerten Art sein, um einen geregelten Leitungsdruck gemäß dem beschriebenen PWM-Signal herzustellen. Derartige Leitungsdrucksteuerungen sind Fachleuten allgemein gut bekannt. Kupplungsschlupfdrehzahlen über die Kupplungen C1 und C2 hinweg werden von der Abtriebsdrehzahl No, der M_A-Drehzahl und der M_B-Drehzahl Nb abgeleitet; insbesondere ist der Schlupf der Kupplung C1 eine Funktion von No und Nb, wohingegen der Schlupf der Kupplung C2 eine Funktion von No, Na und Nb ist. Ebenso veranschaulicht ist ein Benutzerschnittstellen-(UI-)Block 13 (UI von User Interface), der Eingänge für den System-Controller 43 umfasst, wie etwa, neben anderen, eine Drosselklappenstellung des Fahrzeugs, eine Druckknopf-Schaltwähleinrichtung (PBSS von Push Button Shift Selector) für eine Auswahl des verfügbaren Fahrbereichs, Bremsaufwand- und schnelle Leerlaufanforderungen. Der System-Controller 43 bestimmt eine Drehmomentanweisung Te_cmd und liefert sie an das ECM 23. Die Drehmomentanweisung Te_cmd ist repräsentativ für den EVT-Drehmomentbeitrag, der von dem Verbrennungsmotor gewünscht und von dem System-Controller bestimmt wird.
Die verschiedenen beschriebenen Module (d. h. System-Controller 43, DPIM 19, BPM 21, ECM 23) kommunizieren über einen Controller Area Network (CAN) Bus 25. Der CAN-Bus 25 erlaubt eine Übermittlung von Steuerparametern und -anweisungen zwischen den verschiedenen Modulen. Das besondere benutze Kommunikationsprotokoll wird anwendungsspezifisch sein. Beispielsweise ist das bevorzugte Protokoll für Schwerlastanwendungen der Society of Automotive Engineers Standard J1939. Der CAN-Bus und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Multi-Controller-Schnittstellen zwischen dem System-Controller, dem ECM, dem DPIM, dem BPIM und anderen Controllern, wie etwa Antiblockierbrems- und Traktions-Controllern.
In 3 ist ein Graph der Abtriebsdrehzahl No längs der horizontalen Achse über die Antriebsdrehzahl Ni längs der vertikalen Achse für das EVT 10 veranschaulicht. Ein synchroner Betrieb, d. h. die Antriebsdrehzahl- und Abtriebsdrehzahlbeziehungen, bei denen beide Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig mit einer Schlupfdrehzahl von im Wesentlichen Null darüber hinweg arbeiten, ist durch Linie 91 dargestellt. Sie stellt die Antriebs- und Abtriebsdrehzahlbeziehungen im Wesentlichen dort dar, wo ein synchrones Schalten aus zwischen Betriebsarten auftreten kann, oder wo eine direkte mechanische Kupplung von dem Antrieb mit dem Abtrieb durch gleichzeitiges Einrücken von beiden Kupplungen C1 und C2, was auch als festes Übersetzungsverhältnis bekannt ist, bewirkt werden kann. Eine besondere Zahnradsatzbeziehung, die in der Lage ist, den synchronen Betrieb zu erzeugen, der durch Linie 91 in 3 dargestellt ist, ist wie folgt: äußeres Zahnradelement 30 mit 91 Zähnen, inneres Zahnradelement 32 mit 49 Zähnen, Planetenradelemente 34 mit 21 Zähnen; äußeres Zahnradelement 38 mit 91 Zähnen, inneres Zahnradelement 40 mit 49 Zähnen, Planetenradelemente 42 mit 21 Zähnen; äußeres Zahnradelement 46 mit 89 Zähnen, inneres Zahnradelement 48 mit 31 Zähnen, Planetenradelemente 50 mit 29 Zähnen. Linie 91 kann hierin verschiedentlich als Synchronlinie, Schaltübersetzungsverhältnislinie oder Linie mit festem Übersetzungsverhältnis bezeichnet sein.
Links von der Schaltübersetzungslinie 91 befindet sich ein bevorzugter Betriebsbereich 93 für die erste Betriebsart, wobei C1 eingerückt und C2 ausgerückt ist. Rechts von der Schaltübersetzungslinie 91 befindet sich ein bevorzugter Betriebsbereich 95 für die zweite Betriebsart, wobei C1 ausgerückt und C2 eingerückt ist. Wenn er hierin in Bezug auf die Kupplungen C1 und C2 verwendet wird, gibt der Ausdruck ”eingerückt” eine wesentliche Drehmomentübertragungskapazität über die jeweilige Kupplung hinweg an, während der Ausdruck ”ausgerückt” eine unwesentliche Drehmomentübertragungskapazität über die jeweilige Kupplung hinweg angibt. Da es allgemein bevorzugt ist, Schaltvorgänge von einer Betriebsart in die andere so zu bewirken, dass sie synchron auftreten, wird bewirkt, dass Drehmomentübertragungen von einer Betriebsart in die andere über ein festes Übersetzungsverhältnis mit einem Einrücken zweier Kupplungen auftreten, wobei für einen endlichen Zeitraum vor dem Ausrücken der gegenwärtig eingerückten Kupplung die gegenwärtig ausgerückte Kupplung eingerückt ist. Die Betriebsartänderung ist abgeschlossen, wenn das feste Übersetzungsverhältnis verlassen wird durch das fortgesetzte Einrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, in die eingetreten wird, und das Ausrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, die verlassen wird. Während der Betriebsbereich 93 im Allgemeinen für den Betrieb des EVT in BETRIEBSART 1 bevorzugt ist, soll nicht impliziert werden, dass ein Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 2 in diesem nicht auftritt oder nicht auftreten kann. Es ist im Allgemeinen jedoch bevorzugt, in Bereich 93 in BETRIEBSART 1 zu arbeiten, da BETRIEBSART 1 vorzugsweise Zahnradsätze und Motor-Bauelemente anwendet, die in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsfähigkeiten usw.) für die hohen Ingangsetzungsdrehmomente von Bereich 93 besonders gut geeignet sind. Während ähnlich der Betriebsbereich 95 im Allgemeinen für den Betrieb des EVT in BETRIEBSART 2 bevorzugt ist, soll nicht impliziert werden, dass ein Betrieb des EVT in BETRIEBSART 1 in diesem nicht auftritt oder nicht auftreten kann. Es ist jedoch im Allgemeinen bevorzugt, in Bereich 95 in BETRIEBSART 2 zu arbeiten, da BETRIEBSART 2 vorzugsweise Zahnradsätze und Motorbauelemente anwendet, die in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsfähigkeiten usw.) für die hohen Drehzahlen von Bereich 95 besonders gut geeignet sind. Bereich 93, bei dem ein Betrieb in BETRIEBSART 1 im Allgemeinen bevorzugt ist, kann als Niederdrehzahlbereich angesehen werden, wohingegen Bereich 95, bei dem ein Betrieb in BETRIEBSART 2 im Allgemeinen bevorzugt ist, als Hochgeschwindigkeitsbereich betrachtet werden kann. Ein Schalten in BETRIEBSART 1 wird als Herunterschalten angesehen und ist einer höheren Gangstufe gemäß der Beziehung von Ni/No zugeordnet. Gleichermaßen wird ein Schalten in BETRIEBSART 2 als Hochschalten angesehen und ist einer niedrigeren Gangstufe gemäß der Beziehung von Ni/No zugeordnet.
In BETRIEBSART 1 oder in dem ersten Bereich ist eine Hauptaufgabe des Steuersystems, das Einrücken von Kupplung C1 für einen Betrieb in einem niedrigen Bereich aufrechtzuerhalten und die Antriebsdrehzahl zu steuern, um die Leistungsfähigkeitsparameter des Systems zu optimieren. Kupplung C1 wird angewiesen, einen maximalen Druck anzunehmen, um die Kupplung vollständig in Eingriff zu halten. Kupplung C2 wird andererseits angewiesen, einen minimalen Druck anzunehmen, um die Kupplung vollständig ausgerückt zu halten. In BETRIEBSART 2 oder in dem zweiten Bereich ist eine Hauptaufgabe des Steuersystems, das Einrücken von Kupplung C2 für einen Betrieb in einem niedrigen Bereich aufrechtzuerhalten und die Antriebsdrehzahl zu steuern, um die Leistungsfähigkeitsparameter des Systems zu optimieren. Kupplung C2 wird angewiesen, einen maximalen Druck anzunehmen, um die Kupplung vollständig eingerückt zu halten. Kupplung C1 wird andererseits angewiesen, einen minimalen Druck anzunehmen, um die Kupplung vollständig ausgerückt zu halten. Eine bevorzugte synchrone Schaltsteuerung ist in der US 7,356,398 B2 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist und die ein Schalten von einer Betriebsart in eine andere beschreibt, welches synchron auftritt – was heißt über eine Dauer, bei der die Schlupfdrehzahl über beide Kupplungen C1 und C2 hinweg im Wesentlichen Null beträgt, wobei sowohl Kupplung C1 als auch Kupplung C2 gleichzeitig eingerückt sind und Drehmoment transportieren – was eine direkte mechanische Kupplung des Antriebes mit dem Abtrieb bewirkt. Ein Schlupf über beide Kupplungen C1 und C2 hinweg, kann gleichzeitig Null betragen, wenn beide Kupplungen eingerückt sind und Drehmoment transportieren, wie es der Fall ist, wenn das Getriebe in einer Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis in Verbindung mit oder unabhängig von einem Betriebsartschalten arbeitet. Eine Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb und der Abtrieb mechanisch durch das Getriebe mit einem festen Übersetzungsverhältnis GR gekuppelt sind, wobei Ni gleich Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis ist, d. h. Ni = No·GR. Dieses feste Übersetzungsverhältnis GR ist auch das effektive Übersetzungsverhältnis zu jedem Zeitpunkt, wenn die Schlupfdrehzahl über beide Kupplungen hinweg Null beträgt, was Zeiten einschließt, wenn der Schlupf über eine oder mehrere Kupplungen hinweg durch eine Motordrehmomentsteuerung auf Null gesteuert wird. Ein beispielhafte Drehzahlsteuerung, die effektiv benutzt wird, um den Kupplungsschlupf über eine Motorsteuerung zu steuern, ist in der US 7,219,000 B2 offenbart, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist. Man sagt, dass das Getriebe synchron ist, wenn die Schlupfdrehzahl über beide Kupplungen hinweg Null beträgt. Man sagt, dass das Getriebe in einer Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis arbeitet, wenn es synchron mit beiden eingerückten Kupplungen arbeitet.
Nun werden anhand von 4 die Effekte von normalen Gangstufenbedingungen sowie von Gangstufenverletzungsbedingungen an Motor A und Motor B veranschaulicht. Motorabtriebsdrehzahlbeziehungen sind bei einer angenommenen festen Antriebsdrehzahl dargestellt. Wenn sich das EVT in einem ersten Bereich befindet, wird die Drehzahl Nb des Motors B fortfahren, mit zunehmender Abtriebsdrehzahl No zuzunehmen, während die Drehzahl Na des Motors A fortfahren wird, abzunehmen. Im zweiten Bereich wird die Drehzahl des Motors B fortfahren, mit abnehmender Abtriebsdrehzahl zuzunehmen, während die Drehzahl des Motors A fortfahren wird, abzunehmen. Normalerweise schaltet das EVT zwischen Bereichen synchron, was bedeutet, dass beide Kupplungen C1 und C2 einen Schlupf von Null aufweisen. Ein derartiger Zustand mit Null Schlupf entspricht im Wesentlichen der Antriebs- und Abtriebsdrehzahlbeziehung entlang Linie 91 von 3 und der normalen Schaltpunktlinie 101 in 4. Nach einem Schalten wird die Drehzahl Nb des Motors B beginnen, abzunehmen, und die Drehzahl Na des Motors A wird beginnen, zuzunehmen, ungeachtet davon, ob das Schalten ein Hochschalten oder Herunterschalten ist. Es ist anzumerken, dass die Drehzahl des Motors A tatsächlich durch Null hindurchgeht und die Richtung ändert, d. h. ins Negative geht, und zwar nahe bei der normalen Schaltpunktlinie 101. Wie es hierin für die Drehzahlen Na des Motors A verwendet wird, umfasst eine abnehmende Motordrehzahl zunehmend größere negative Drehzahlen, und eine zunehmende Motordrehzahl umfasst zunehmend kleinere negative Drehzahlen. Wenn aufgrund beispielsweise einer extremen Fahrbedingung kein Schalten auftritt, wird das EVT einem Zustand unterworfen, der Gangstufenverletzung genannt wird, bei dem die Betriebsart unverändert bleibt, aber die Antriebs/Abtriebs-Drehzahlbeziehung in einem Vorzugsbereich für die andere Betriebsart liegt und die Drehzahlen des Motors A fortfahren, zuzunehmen, z. B. Nb_1 und Nb_2. Wenn es in BETRIEBSART 1 feststeckt, begrenzt das EVT-System die maximale Abtriebsdrehzahl, um eine Überdrehzahl des Motors B zu verhindern (Nb_1 > Nb_max). Wenn es in der BETRIEBSART 2 feststeckt, wird das System die Antriebsdrehzahl begrenzen, um eine Überdrehzahl des Motors B zu vermeiden (Nb_2 > Nb_max). Jedoch sind derartige Gangstufenverletzungen im Allgemeinen unerwünscht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegen einen derartigen Betrieb anzugehen, indem ein Schalten in den geeigneten Bereich gemäß einer Steuerung eines Schaltens durch die neutrale Betriebsart bereitgestellt wird, wie es unten in Verbindung mit den 7, 8, 11 und 12 beschrieben wird.
Weiterhin werden anhand von 5 die unerwünschten Effekte eines untertourigen Laufs des Verbrennungsmotors von einem synchronen Herunterschalten aus BETRIEBSART 2 in BETRIEBSART 1 während einer schnellen Fahrzeugverzögerung veranschaulicht. Hier ist die Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis No·GR als gestrichelte Linie 103 veranschaulicht, und die Antriebsdrehzahl Ni ist als durchgezogene Linie 105 veranschaulicht. Die Antriebsdrehzahl wird vorzugsweise gemäß dem Verfahren gesteuert, das in der US 7,219,000 B2 offenbart ist. Es ist anzumerken, dass mit der direkt gekuppelten Anordnung des Verbrennungsmotors und des EVT-Komplements, die zuvor beschrieben wurde, die Verbrennungsmotordrehzahl und die Antriebsdrehzahl gleich sind, und dass eine Bezugnahme auf eines hierin so gelesen werden kann, dass sie sich ebenso auf das andere bezieht. Gestrichelte Linie 111 stellt eine geregelte niedrige Verbrennungsmotordrehzahl dar. Eine Fahrzeugverzögerung ist durch eine schnelle negative Steigung der Linie 103 für die Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis dargestellt, da sie im Wesentlichen einem skalierten Maß der Abtriebsdrehzahl entspricht. Da die Abtriebsdrehzahl mal dem Übersetzungsverhältnis auf die Antriebsdrehzahl Ni 105 zu konvergiert, wird ein Schalten eingeleitet, um von BETRIEBSART 2 in BETRIEBSART 1 gemäß der synchronen Schaltsteuerung zu schalten, die in der US 7,356,398 B2 offenbart ist. Daher werden synchrone Drehzahlen erreicht, die Kupplungen C1 und C2 sind vollständig eingerückt und eine Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis 107AB wird an einem Punkt aufgerufen, der im Wesentlichen Linie 107A entspricht. Die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis führt dazu, dass die Antriebsdrehzahl Ni (Verbrennungsmotordrehzahl) durch die mechanische Kupplung des Abtriebes mit dem Antrieb nach unten gezogen wird. Eine derartige aggressive Verzögerung, wie sie durch Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis dargestellt ist, kann dazu führen, dass die Antriebsdrehzahl unter die geregelte niedrige Verbrennungsmotordrehzahl 111 gezogen wird, bevor das Schalten ausreichend fortschreitet, um die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B in die Betriebsart 1 zu verlassen, bei der die mechanische Kupplung nicht länger wirksam ist. Der Punkt, bei dem die Antriebsdrehzahl unter die geregelte niedrige Verbrennungsmotordrehzahl 111 gezogen wird, was im Wesentlichen der Linie 109A entspricht, markiert den Beginn eines untertourigen Zustandes 109AB des Verbrennungsmotors. Eine weniger aggressive Verzögerung würde eine entsprechend flachere Steigung an der Linie 103 der Abtriebsdrehzahl mal dem Übersetzungsverhältnis aufweisen und nicht dazu führen, dass die Antriebsdrehzahl nach unten bis zu einem Punkt eines untertourigen Laufs des Verbrennungsmotors gezogen wird, bevor das Schalten ausreichend fortschreitet, um die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B zu der Betriebsart 1 zu verlassen, bei der die mechanische Kupplung nicht länger wirksam ist. Bei dem vorliegenden Beispiel tritt jedoch der untertourige Zustand des Verbrennungsmotors im Wesentlichen bei Linie 109A auf, bevor die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B verlassen wird. Im Anschluss an die Linie 107B wird die Antriebsdrehzahl auf zumindest die geregelte niedrige Verbrennungsmotordrehzahl 111 bei Linie 109B und hinauf bis zu einer höheren gesteuerten Antriebsdrehzahl wiederhergestellt. Bei Linie 109B ist der untertourige Zustand des Verbrennungsmotors vorüber. Jedoch sind derartige untertourige Zustände des Verbrennungsmotors im Allgemeinen unerwünscht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegen einen derartigen Betrieb anzugehen, indem ein Schalten in den geeigneten Bereich gemäß der Steuerung eines Schaltens durch die neutrale Betriebsart vorgesehen wird, wie es unten in Verbindung mit den 9, 11 und 13 beschrieben wird.
Weiterhin sind in 6 die unerwünschten Überdrehzahleffekte des Verbrennungsmotors von einem synchronen Hochschalten von BETRIEBSART 1 in BETRIEBSART 2 während einer schnellen Fahrzeugbeschleunigung veranschaulicht. Hier ist wieder Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis No·GR als gestrichelte Linie 103 veranschaulicht, und die Antriebsdrehzahl Ni ist wieder als durchgezogene Linie 105 veranschaulicht. Die Antriebsdrehzahl wird vorzugsweise gemäß dem Verfahren gesteuert, das in der US 7,219,000 B2 offenbart ist. Die gestrichelte Linie 111 stellt eine geregelte hohe Verbrennungsmotordrehzahl dar. Die Fahrzeugbeschleunigung ist durch eine schnelle positive Steigung der Linie 103 der Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis repräsentiert, da sie im Wesentlichen einem skalierten Maß der Abtriebsdrehzahl entspricht. Da die Abtriebsdrehzahl mal dem Übersetzungsverhältnis auf die Antriebsdrehzahl Ni 105 zu konvergiert, wird ein Schalten eingeleitet, um von BETRIEBSART 1 in BETRIEBSART 2 gemäß der synchronen Schaltsteuerung zu schalten, die in der US 7,356,398 B2 offenbart ist. Daher werden synchrone Drehzahlen erreicht, die Kupplungen C1 und C2 werden vollständig eingerückt, und eine Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis 107AB wird an einem Punkt aufgerufen, der im Wesentlichen Linie der 107A entspricht. Die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis führt dazu, dass die Antriebsdrehzahl Ni (Verbrennungsmotordrehzahl) durch die mechanische Kupplung des Abtriebs mit dem Antrieb nach oben gezogen wird. Eine derartige aggressive Beschleunigung, wie sie durch die Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis repräsentiert ist, kann dazu führen, dass die Antriebsdrehzahl über die geregelte hohe Verbrennungsmotordrehzahl 111 hinaus gezogen wird, bevor das Schalten ausreichend fortschreitet, um die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B zur Betriebsart 2 zu verlassen, bei der die mechanische Kupplung nicht länger wirksam ist. Der Punkt, an dem die Antriebsdrehzahl über die geregelte hohe Verbrennungsmotordrehzahl 111 hinausgezogen wird, was im Wesentlichen der Linie 109A entspricht, markiert den Beginn eines Überdrehzustandes des Verbrennungsmotors 14. Eine weniger aggressive Beschleunigung würde eine entsprechend flachere Steigung an der Linie 103 der Abtriebsdrehzahl mal Übersetzungsverhältnis aufweisen und nicht dazu führen, dass die Antriebsdrehzahl bis zu dem Punkt des Überdrehens des Verbrennungsmotors gezogen wird, bevor das Schalten ausreichend fortschreitet, um die Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B zu der Betriebsart 2 zu verlassen, bei der die mechanische Kupplung nicht länger wirksam ist. Bei dem vorliegenden Beispiel tritt jedoch der Überdrehzustand des Verbrennungsmotors im Wesentlichen bei Linie 109A vor dem Verlassen der Betriebsart mit festem Übersetzungsverhältnis bei Linie 107B auf. In Anschluss an Linie 107B erholt sich die Antriebsdrehzahl zumindest bis zu der geregelten niedrigen Verbrennungsmotordrehzahl 111 bei Linie 109B und herunter bis zu einer niedrigeren gesteuerten Antriebsdrehzahl. Bei Linie 109B ist der Überdrehzustand des Verbrennungsmotors vorüber. Jedoch sind im Allgemeinen derartige Überdrehzustände des Verbrennungsmotors unerwünscht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegen einen derartigen Betrieb anzugehen, indem ein Schalten in den geeigneten Bereich gemäß der Steuerung eines Schaltens durch die neutrale Betriebsart bereitgestellt wird, wie es unten in Verbindung mit den 10, 11 und 13 beschrieben wird.
In 11 ist ein Flussdiagramm veranschaulicht, das im Allgemeinen darauf anwendbar ist, gegen die verschiedenen unerwünschten Zustände einer Gangstufenverletzung, eines untertourigen Laufs und eines Überdrehens des Verbrennungsmotors, die oben beschrieben wurden, anzugehen. Bei Schritt 121 wird auf der Grundlage von vordefinierten Eintrittsbedingungen, die den Wunsch nach einer Ausführung eines Schaltens durch die neutrale Betriebsart (STN-Schalten) angeben, eine Entscheidung getroffen, ob in die Routine eingetreten werden soll. Die verschiedenen Eintrittsbedingungen werden für Gangstufenverletzungen und Beschleunigungs-/Verzögerungsverletzungen jeweils in Verbindung mit den Flussdiagrammen der 12 bzw. 13 diskutiert und beschrieben. Wenn ein Schalten durch die neutrale Betriebsart nicht erwünscht ist, wird die Routine einfach verlassen, ohne dass eine weitere Handlung in Bezug auf ein STN-Schalten vorgenommen wird.
Unter der Annahme, dass ein STN-Schalten erwünscht ist, wie es bei Schritt 121 bestimmt wird, wird dann als nächstes in Schritt 123 eingetreten. Schritt 123 ist jedoch nur in Bezug auf Gangstufenverletzungen anwendbar und wird weiter in dieser Hinsicht in Verbindung allein mit 12 beschrieben. Im Allgemeinen sorgt Schritt 123 für eine Verringerung des angewiesenen Abtriebsdrehmomentes Todes in Vorbereitung auf das Ausrücken der gegenwärtig eingerückten Kupplung, um unangenehme Triebstrangstörungen in Folge von Diskontinuitäten des Drehmomentes zu verringern. Bei einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsverletzung tritt das Ereignis mit einer derartigen Geschwindigkeit auf, dass eine Verringerung des Drehmomentes auf Null nicht praktisch durchführbar ist. Zusätzlich macht eine stärker transiente Natur von Beschleunigungs- und Verzögerungsverletzungen Drehmomentstörungen wesentlich weniger bemerkbar.
Als nächstes und im Anschluss an die Drehmomentverringerung von Schritt 123 in dem Fall einer Gangstufenverletzung stellt Schritt 125 beide Kupplungen AUS, so dass keine irgendeine Drehmomenttransportfähigkeit aufweist und der Abtrieb effektiv von den EVT entkoppelt ist. Dies wird auch als die neutrale Betriebsart bezeichnet. Im Anschluss daran, dass die neutrale Betriebsart hergestellt worden ist, wird als nächstes in Schritt 127 eingetreten. Schritt 127 steuert die Schlupfdrehzahl der einzurückenden Kupplung in Vorbereitung auf das Einrücken der Kupplung gemäß dem gewünschten Bereich auf eine Drehzahl von im Wesentlichen Null. Die Kupplungsschlupfdrehzahl für die einzurückende Kupplung gemäß dem gewünschten Bereich wird bei Schritt 129 geprüft. Diese Überwachung fährt fort, bis die Kupplungsschlupfdrehzahl im Wesentlichen Null ist, wonach die Steuerung zu Schritt 131 übergeht. Bei Schritt 131 wird die Kupplung gemäß dem gewünschten Bereich eingerückt, um das STN-Schalten abzuschließen.
Es wird nun Bezug auf das detaillierte Flussdiagramm von 12 und die entsprechenden 7 und 8 für STN-Hochschaltvorgänge bzw. Herunterschaltvorgänge jeweils entsprechend den ersten bzw. zweiten Gangstufenverletzungen genommen. Schritt 133 bestimmt zunächst, ob eine Gangstufenverletzung aufgetreten ist. Der bevorzugte Test zum Bestimmen einer Gangstufenverletzung, ob in dem ersten oder in dem zweiten Bereich, ist, die Abtriebsdrehzahl mal dem Übersetzungsverhältnis mit der Antriebsdrehzahl zu vergleichen. In dem Fall einer Gangstufenverletzung im ersten Bereich und mit weiterem Bezug auf 7, falls No·GR Ni um einen vorbestimmten Offset übersteigt, wird dann angenommen, dass eine Gangstufenverletzung in dem ersten Bereich vorliegt. Normalerweise ist zu erwarten, dass No·GR in dem ersten Bereich kleiner als Ni ist. In dem Fall einer Gangstufenverletzung im zweiten Bereich und mit weiterem Bezug auf 8 wird dann, falls No·GR um einen vorbestimmten Offset kleiner als Ni ist, angenommen, dass eine Gangstufenverletzung im zweiten Bereich vorliegt. Normalerweise ist zu erwarten, dass No·GR in dem zweiten Bereich größer als Ni ist. Diese beiden Situationen werden in den Schaubildern A der jeweiligen 7 und 8 zum Zeitpunkt A nachgeschlagen. Wenn keine Verletzung aufgetreten ist, dann wird die Routine sofort verlassen. Wenn jedoch eine Gangstufenverletzung aufgetreten ist, dann geht die Steuerung zu Schritt 137 über.
Wenn der gegenwärtige Bereich der zweite ist, Schritt 137, dann wird vorzugsweise ein zusätzlicher Test bei Schritt 135 an der Abtriebsdrehzahl No durchgeführt. Eine Abtriebsdrehzahl, die eine vorbestimmte Kalibrierungsschwelle K übersteigt, umgeht weitere Schritte, und die Routine wird verlassen. Bei Drehzahlen, die höher sind als die Kalibrierungsabtriebsdrehzahlen ist es wahrscheinlicher, dass sich das EVT von einer Gangstufenverletzung erholen wird, indem es sich in den bevorzugten Bereich der Beziehung Antriebsdrehzahl/Abtriebsdrehzahl für die zweite Betriebsart bewegt. Beispielsweise tritt eine Gangstufenverletzung, bei der EVT in BETRIEBSART 2 bleibt, am wahrscheinlichsten während einer Verzögerung und einer Annäherung einer Abtriebsdrehzahl von Null auf. Je näher man sich bei der Drehzahl von Null befindet, desto wahrscheinlicher wird das Fahrzeug anhalten und desto geeigneter ist ein Schalten in die BETRIEBSART 1. Die Abtriebsdrehmomentunterbrechung, die durch ein STN-Schalten verursacht wird, wäre weniger unangenehm, wenn sie bei einem Stillstand aufträte. Eine beispielhafte Kalibrierung von K kann auf ungefähr 8 km/h (5 mph) festgelegt werden, was eine signifikante Fahrzeugverzögerung und anschließende Beschleunigung aus niedrigen Drehzahlen zulassen würde, während man in BETRIEBSART 2 verbleibt, wodurch eine ansonsten unerwünschte Abtriebsdrehmomentunterbrechung, die durch ein STN-Schalten verursacht wird, vermieden wird. Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unter 8 km/h (5 mph) ist es jedoch wahrscheinlicher, dass das Fahrzeug zu einem Stillstand kommen wird und somit zugelassen wird, dass das STN für ein Ereignis nicht so bedeutend ist. Wenn andererseits der gegenwärtige Bereich während einer Gangstufenverletzung der erste ist, ist es wahrscheinlicher, dass das Fahrzeug beschleunigt. Je bälder ein STN-Schalten vorgenommen wird, d. h. je früher in der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug beschleunigt, desto kürzer ist die Zeit, die erforderlich ist, um das Schalten vorzunehmen und somit wird das STN-Schalten entsprechend weniger bemerkbar und unangenehm sein.
8 veranschaulicht die Abtriebsdrehzahl mal dem Übersetzungsverhältnis, die unter die Kalibrierungsschwelle mal Übersetzungsverhältnis K zum Zeitpunkt B fällt. Wenn der gegenwärtige Bereich der zweite ist oder der Abtriebsdrehzahltest negativ ist, berechnet Schritt 139 eine Drehmomentverringerungsrate oder Drehmomentrampe. Die Rampe beträgt vorzugsweise Null und wird gemäß der folgenden Beziehung berechnet: Torque_Ramp = To_des/(STN_prep – TR_delay – STN_delay), wobei

To_des: das gegenwärtig angewiesene Abtriebsdrehmoment ist;
STN_prep: eine Zeitdauer ist, bevor das STN-Schalten begonnen wird;
TR_delay: die Zeitdauer ist, bevor die Drehmomentrampe beginnen wird; und
STN_delay: die Zeitdauer zwischen dem Ende der Drehmomentrampe und dem Beginn des STN-Schaltens ist.

Die Schritte 141 und 143 lassen die Abtriebsdrehzahl auf Null abnehmen, wobei mit weniger als dem gegenwärtig angewiesenen Abtriebsdrehmoment Todes oder dem Startdrehmoment begonnen wird, das dazu verwendet wird, Torque_Ramp zu berechnen. In den 7 und 8 ist eine Drehmomentrampe gezeigt, die jeweils zu Zeitpunkten B bzw. C beginnt. Wenn das Drehmoment zu Zeitpunkten C bzw. D auf Null verringert worden ist, wie es in den 7 und 8 gezeigt ist, beginnt als nächstes Schritt 145 das STN-Schalten nach einer Verzögerung STN_delay. Die Zeitverzögerung ist in den 7 und 8 bei Zeiten C–D bzw. D–E veranschaulicht. Bei Schritt 145 werden beide Kupplungen angewiesen, die Aus-Stellung anzunehmen, um in die neutrale Betriebsart einzutreten. In dem Fall einer Verletzung des ersten Bereiches wird Kupplung C1 angewiesen, die AUS-Stellung anzunehmen, wie es in 7 zum Zeitpunkt D veranschaulicht ist. In dem Fall einer Verletzung des zweiten Bereiches wird die Kupplung C2 angewiesen, in die AUS-Stellung zu gehen, wie es in 8 zum Zeitpunkt E veranschaulicht ist. Als nächstes wird bei Schritt 147 der gewünschte Bereich bestimmt, wonach die Schritte 149 und 151 arbeiten, um die Schlupfdrehzahl der Kupplung, die zu dem gewünschten Bereich gehört, auf Null zu steuern (Nc1 oder Nc2). Die Schlupfdrehzahl der Kupplungen in der neutralen Betriebsart wird vorzugsweise über eine Motorsteuerung gemäß dem Verfahren gesteuert, das in der US 7,219,000 B2 offenbart ist. Sobald eine Schlupfdrehzahl von im Wesentlichen Null erreicht worden ist, rückt Schritt 153 die entsprechende Kupplung ein, um eine Drehmomentkapazität herzustellen und das STN-Schalten abzuschließen. Jeweilige Kupplungseinrückungen sind in den 7 und 8 zu Zeitpunkten E bzw. F gezeigt. Nach Abschluss des STN-Schaltens, wie dies durch die jeweiligen Druckschalter der eingerückten Kupplung angegeben wird, beginnt das Abtriebsdrehmoment sich bis zu einem gewünschten Sollpunkt gemäß einer normalen EVT-Steuerung zu erholen. Dies ist in den 7 und 8 jeweils zu Zeitpunkten F bzw. G gezeigt.
Es wird nun auf das ausführliche Flussdiagramm von 13 und den entsprechenden 9 und 10 für STN-Herunterschaltvorgänge und Hochschaltvorgänge entsprechend übermäßiger Verzögerungen bzw. Beschleunigungen verwiesen. Die Schritte 155 und 156 bestimmen zunächst, ob eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsverletzung aufgetreten ist. Schritt 155 prüft die Beschleunigungsrate oder Verzögerungsrate gegen jeweilige Kalibrierungsschwellen. Wenn die Abtriebsdrehzahl mit einer unannehmbaren hohen Rate zunimmt oder abnimmt, was wahrscheinlich zu einem Überdrehen oder untertourigen Lauf des Verbrennungsmotors führt, dann wird Schritt 155 bejahend beantwortet, und die Verarbeitung geht zu dem Test von Schritt 157 über. Sonst wird die Routine sofort verlassen. Nach den 9 und 10 entspricht Zeit A einem derartigen Zustand übermäßiger Verzögerung bzw. Beschleunigung.
Bei Schritt 157 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Antriebsdrehzahl (Verbrennungsmotordrehzahl) eine kalibrierte Schwellendrehzahl verletzt. In dem Fall einer Verzögerung ist der Test, ob die Antriebsdrehzahl unter einer vorbestimmten Antriebsdrehzahlschwelle Ni_min liegt. In dem Fall einer Beschleunigung ist der Test, ob die Antriebsdrehzahl über einer vorbestimmten Antriebsdrehzahlschwelle Ni_max liegt. Ein bejahendes Ergebnis bei Schritt 157 bestätigt, dass die Bedingungen für ein beschleunigungs- oder verzögerungseingeleitetes STN-Schalten vorhanden sind, und die Verarbeitung geht zu Schritt 159 über. Sonst wird die Routine sofort verlassen. Die 9 und 10 veranschaulichen eine jeweilige Antriebsdrehzahl-Schwellenverletzung für eine Verzögerung bzw. eine Beschleunigung zum Zeitpunkt B. Alternativ kann bei Schritt 157 eine projizierte Antriebsdrehzahlverletzung für eine Verzögerung gemäß der folgenden Beziehung verwendet werden: Ni + Decel_Rate·Time < Ni_min wobei

Decel_Rate: die berechnete Abtriebsdrehzahl-Verzögerungsrate ist; und
Time: die Zeitdauer ist, in der eine Verletzung bestimmt wird.

Ähnlich kann bei Schritt 157 eine projizierte Antriebsdrehzahlverletzung für eine Beschleunigung gemäß der folgenden Beziehung verwendet werden: Ni + Accel_Rate·Time > Ni_min wobei

Accel_Rate: die berechnete Abtriebsdrehzahl-Beschleunigungsrate ist; und
Time: die Zeitdauer ist, in der eine Verletzung bestimmt wird.

Bei Schritt 159 werden beide Kupplungen angewiesen, in die AUS-Stellung zu gehen, um in die neutrale Betriebsart einzutreten. In dem Fall einer Beschleunigungsverletzung wird die Kupplung C1 angewiesen, in die AUS-Stellung zu gehen, wie es in 10 veranschaulicht ist. In dem Fall einer Verzögerungsverletzung wird Kupplung C2 angewiesen, in die AUS-Stellung zu gehen, wie es in 9 veranschaulicht ist. Als nächstes arbeiten die Schritte 161 und 163, um die Schlupfdrehzahl der Kupplung, die zu dem gewünschten Bereich gehört, auf Null zu steuern (Nc1 oder Nc2). Die Schlupfdrehzahl der Kupplungen in der neutralen Betriebsart wird vorzugsweise durch eine Motorsteuerung gemäß dem Verfahren gesteuert, dass in der US 7,219,000 B2 offenbart ist. Sobald eine Schlupfdrehzahl von im Wesentlichen Null erreicht worden ist, rückt Schritt 165 die entsprechende Kupplung ein, um eine Drehmomentkapazität herzustellen und das STN-Schalten abzuschließen. Jeweilige Kupplungseinrückungen sind in den 9 und 10 zu Zeitpunkten C gezeigt. Nach Abschluss des STN-Schaltens, wie dies durch den Druckschalter einer jeweiligen eingerückten Kupplung angegeben wird, wird zu einer normalen EVT-Steuerung zurückgekehrt.
Bei den verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungen ist festzustellen, dass die STN-Schaltsteuerung erfolgreich gegen Zustände einer Gangstufenverletzung, eines untertourigen Laufs und Überdrehzahl eines Verbrennungsmotors angeht, die von extremen Fahrbedingungen verursacht werden.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine Schaltsteuerung für Schaltvorgänge eines elektrisch verstellbaren Getriebes zwischen Betriebsarten durch eine neutrale Betriebsart, bei der der Abtrieb von dem Getriebe entkoppelt ist. Normalerweise wird ein Schalten zwischen Betriebsarten synchron durch eine Dauer eines Betriebes mit einem festen Übersetzungsverhältnis vorgenommen. Extreme Fahrbedingungen können Schaltvorgänge durch eine neutrale Betriebsart aufrufen. Mit Gangstufenverletzungen, die sich dadurch auszeichnen, dass eine Betriebsart in einem bevorzugten Antriebs-/Abriebsgangstufenbereich für eine andere Betriebsart aktiv ist, wird durch ein Schalten durch die neutrale Betriebsart umgegangen. Ähnlich wird mit schnellen Beschleunigungs- und Verzögerungszuständen, die wahrscheinlich zu unerwünschten Verbrennungsmotordrehzahlen führen, wenn ein synchrones Schalten angewandt wird, durch ein Schalten durch die neutrale Betriebart umgegangen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Schaltens von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in einem elektromechanischen Getriebe (10) mit mehreren Betriebsarten, umfassend ein Antriebselement (80) und ein Abtriebselement (64), erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), zumindest einen Motor (14, 56, 72), eine erste Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) eingerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) ausgerückt ist, eine zweite Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) ausgerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) eingerückt ist, eine neutrale Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) ausgerückt sind, und einen Betrieb mit festem Übersetzungsverhältnis, der sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) eingerückt sind, wobei das Getriebeantriebselement (80) mechanisch mit dem Getriebeabtriebselement (64) über ein festes Übersetzungsverhältnis gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in entweder der ersten oder der zweiten Betriebsart die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), die eingerückt ist, ausgerückt wird, um eine neutrale Betriebsart herzustellen (125; 145; 159), in der das Getriebeabtriebselement (64) mechanisch von dem Getriebe (10) abgekuppelt ist, eine Schlupfdrehzahl über eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2) hinweg auf im Wesentlichen Null gesteuertwird (127, 129; 149, 150; 161, 163), und die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), über die der Schlupf gesteuert wird, eingerückt wird, wenn der Schlupf über diese hinweg im Wesentlichen Null beträgt (131; 153; 165).
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Schlupfdrehzahl über die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2) hinweg durch Einstellen eines Motordrehmomentes vorgenommen wird.
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Schlupfdrehzahl endet, wenn die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), über die der Schlupf gesteuert wird, vollständig eingerückt ist.
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Drehmoment von im Wesentlichen Null an dem Abtriebselement (64) unmittelbar vor dem Ausrücken der einen der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2) hergestellt wird.
Verfahren zum Steuern eines Schattens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Drehmoment von im Wesentlichen nicht Null an dem Abtriebselement (64) unmittelbar in Anschluss an das Einrücken der einen der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2) hergestellt wird.
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten in Ansprechen auf eine Gangstufenverletzung eingeleitet wird (133; 155).
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten in Ansprechen auf eine Änderungsrate einer Drehzahl des Abtriebselements (64), die größer ist als ein vorbestimmter Betrag, eingeleitet wird (135; 157).
Verfahren zum Steuern eines Schaltens von einer ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in einem elektromechanischen Getriebe (10) mit mehreren Betriebsarten, umfassend ein Antriebselement (80) und ein Abtriebselement (64), erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), zumindest einen Motor (14, 56, 72), eine erste Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) eingerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) ausgerückt ist, eine zweite Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1) ausgerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (62, C2) eingerückt ist, eine neutrale Betriebsart, die sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) ausgerückt sind, einen Betrieb mit festem Übersetzungsverhältnis, der sich dadurch auszeichnet, dass gleichzeitig die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung (70, C1, 62, C2) eingerückt sind, wobei das Getriebeantriebselement (80) mechanisch mit dem Getriebeabtriebselement (64) über ein festes Übersetzungsverhältnis gekuppelt ist, und einen bevorzugten Betriebsbereich für die erste Betriebsart auf einer Seite des festen Übersetzungsverhältnisses und einen bevorzugten Betriebsbereich für die zweite Betriebsart auf der anderen Seite des festen Übersetzungsverhältnisses, dadurch gekennzeichnet, dass wenn eine der ersten und zweiten Betriebsarten innerhalb des bevorzugten Betriebsbereiches für die andere der ersten und zweiten Betriebsarten aktiv ist, ein Schalten durch die neutrale Betriebsart ausgeführt wird, in der das Getriebeabtriebselement (64) mechanisch von dem Getriebe (10) abgekuppelt ist, mit den Schritten, dass: ein Drehmoment des Abtriebselements (64) auf im Wesentlichen Null verringert wird (139, 141, 143), die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), die eingerückt ist, ausgerückt wird (145), bestimmt wird, welche der ersten und zweiten Betriebsarten erwünscht ist (147), die Schlupfdrehzahl über die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), die, wenn sie eingerückt ist, die gewünschte eine der ersten und zweiten Betriebsarten herstellt, auf im Wesentlichen Null gesteuert wird (149, 151), die eine der ersten und zweiten Drehmomentübertragungseinrichtungen (70, C1, 62, C2), die die gewünschte eine der ersten und zweiten Betriebsarten herstellen wird, eingerückt wird (153), und das Drehmoment des Abtriebselements (64) auf nicht Null erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Abtriebsdrehmomentes auf im Wesentlichen Null umfasst, dass das Abtriebsdrehmoment mit einer vorbestimmten Rate verringert wird (139).
Verfahren zum Steuern eines Schaltens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der Schlupfdrehzahl vorgenommen wird, indem ein Motordrehmoment eingestellt wird.