DE102005021801B4

DE102005021801B4 - Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts eines Hybridelektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102005021801B4
Application number: DE102005021801.6A
Authority: DE
Inventors: Jy-Jen Sah; Gregory A. Hubbard; Adam C. Bennett; Todd M. Steinmetz; Michael D. Foster
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: DE102005021801A1; US20050255968A1; CN1736782A; US7217221B2; CN100383000C

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts für ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem (11), das eine Elektromaschine (56, 72) umfasst, die funktional und wahlweise mit einem Motor (14) und einem Getriebe (10) gekoppelt ist, wobei das System (11) eine Systemsteuereinheit (43) zum Steuern des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems (11) besitzt, die in Signalkommunikation mit einer Motorsteuereinheit (23) zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors (14) steht und einen Ausgangsdrehmomentbefehl an sie liefern kann, wobei die Elektromaschine (56, 72) ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das der Rotation des Motors (14) entgegenwirkt und einen aktiven Motorhalt erzeugen kann, wobei das Verfahren umfasst: Einleiten (110) einer Anforderung eines aktiven Motorhalts; Unterbrechen (120) der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor (14) in Reaktion auf die Anforderung eines aktiven Motorhalts und Aufrechterhalten einer Rotation des Motors (14) und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine; Bestimmen (140) einer gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl aus der vorgegebenen Motordrehzahl; und Anlegen (150) eines Gegendrehmoments, das der Rotation des Motors (14) entgegenwirkt und die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl verringert, unter Verwendung der Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (140) der gewünschten Verringerungsrate das Berechnen einer Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) für den Motor umfasst, dass das Anlegen (150) des Gegendrehmoments umfasst, dass ein Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehl bestimmt wird, der notwendig ist, um die Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) als eine Funktion mehrerer Fahrzeugdynamikparameter zu erlangen, und das Elektromaschinen-Ausgangsdrehmoment unter Verwendung des Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls gesteuert wird, und dass ein Motordrehzahltrajektorien-Fehler (230) unter Verwendung der Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) und einer tatsächlichen Motordrehzahl (NiMEAS) berechnet wird (156); ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein HEV ist ein Fahrzeug, das ein Vortriebssytem besitzt, das aus wenigstens einem Elektromotor oder einer Elektromaschine in Kombination mit wenigstens einer weiteren Leistungsquelle besteht. Die weitere Leistungsquelle ist typisch ein Benzin- oder Dieselmotor. Je nachdem, wie der Elektromotor bzw. die Elektromotoren und die weitere Leistungsquelle bzw. die weiteren Leistungsquellen miteinander kombiniert sind, um einen Vortrieb für das Fahrzeug zu erzeugen, gibt es verschiedene Arten von HEVs einschließlich Reihen-, Parallel- und Verbund-HEVs.
Für das Management des Eingangs- und des Ausgangsdrehmoments verschiedener Vortriebssysteme in HEVs, zumeist Brennkraftmaschinen und Elektromaschinen, sind verschiedene Hybrid-Kraftübertragungsstrang-Architekturen bekannt. Reihenhybridarchitekturen sind allgemein durch eine Brennkraftmaschine charakterisiert, die einen Elektrogenerator antreibt, der seinerseits einem Elektroantriebsstrang und einem Energiespeichersystem, das ein Batteriepack umfasst, Elektroleistung zuführt. In einem Reihen-HEV ist die Brennkraftmaschine nicht direkt mechanisch mit dem Antriebsstrang gekoppelt. Der Elektrogenerator kann außerdem in einer Elektromotorbetriebsart arbeiten, um für die Brennkraftmaschine eine Anlasserfunktion bereitzustellen, während der Elektroantriebsstrang Bremsenergie des Fahrzeugs wiedergewinnen kann, indem er außerdem in einer Generatorbetriebsart arbeitet, um das Batteriepack nachzuladen.
Parallel-HEV-Architekturen sind allgemein durch eine Brennkraftmaschine und durch einen Elektromotor charakterisiert, die beide eine direkte mechanische Kopplung zu dem Antriebsstrang haben. Herkömmlich enthält der Antriebsstrang ein Schaltgetriebe, das für einen breiten Betriebsbereich die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse bereitstellt.
Es sind elektrisch variable Getriebe (EVT) bekannt, die durch Kombination der Merkmale sowohl von Reihen- als auch von Parallel-HEV-Kraftübertragungsstrang-Architekturen stufenlos variable Übersetzungsverhältnisse bereitstellen. EVTs sind mit einem direkten mechanischen Weg zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Achsantriebseinheit betreibbar und ermöglichen somit einen hohen Getriebewirkungsgrad und die Anwendung preiswerterer und weniger massiver Elektromotoranlagen. Außerdem sind EVTs mit einem Motorbetrieb, der von dem Achsantrieb mechanisch unabhängig ist, oder in verschiedenen mechanischen/elektrischen Zwischenbeiträgen (d. h. in Eingangsaufteilungskonfigurationen, in Ausgangsaufteilungskonfigurationen und in Verbundkonfigurationen mit mehreren Einheiten) betreibbar und ermöglichen somit stufenlos variable Übersetzungsverhältnisse bei hohem Drehmoment, elektrisch dominierte Starts, Rückgewinnungsbremsung, Leerlauf bei ausgeschaltetem Motor und Zweibetriebsart-Betrieb.
Im Wesentlichen alle Getriebe besitzen einen Federdämpfer, der sich zwischen dem Motor und dem Getriebe befindet. Obgleich er üblicherweise lediglich ein ”Dämpfer” genannt wird, ist er tatsächlich mit Federn gebaut, die so konstruiert sein können, dass sie Energie ableiten. Der Federdämpfer entkoppelt die Rotationsträgheit des Motors von der Rotationsträgheit des Getriebes und schafft dadurch ein gewisses Niveau an Isolation von Hochfrequenzoszillationen (z. B. werden Motorzündimpulse gedämpft, während sie durch den Dämpfer in das Getriebe laufen). Wenn ein Motor ”mit dem Schlüssel abgeschaltet” wird, wird der Motor passiv angehalten, während die Rotationsenergie wegen Reibungsverlusten und des Betriebs des Federdämpfers abgeleitet wird.
Die Konstruktion des Federdämpfers ist durch die mechanische Kapselung der Federn selbst eingeschränkt. Die Federkonstruktion muss einander widersprechende Kriterien erfüllen. Die Federn müssen steif genug sein (große Federkonstante K), um innerhalb ihrer freien Bewegungslänge das maximale Drehmoment des Motors aufzunehmen. Allerdings können lange Federn auf Probleme treffen, dass sie sich knicken und sehr schwierig zu kapseln sind. Außerdem muss die Eigenfrequenz des Systems erheblich niedriger als die gewünschte Leerlaufdrehzahl (z. B. um 1/√2 für die Dämpfung) sein, wobei aber die hohe Steifheit (K) dazu neigt, die Eigenfrequenz (z. B. um die Beziehung √K/M) höher zu treiben. Ein Hauptunterschied zwischen bestimmen EVT-Getrieben und anderen Getrieben ist der, dass der Motor ununterbrochen über einen Federdämpfer mit dem Getriebe und seinen großen Trägheiten gekoppelt ist. Es gibt keine entkoppelnde Startkupplung (wie in einem manuellen Getriebe) oder einen Drehmomentwandler (wie in einem Automatikgetriebe). Diese großen Trägheiten erzeugen eine erhebliche Schwingungsenergie, während der Motor und das Getriebe eine Resonanzfrequenz durchlaufen, die der Motordrehzahl zugeordnet ist (z. B. ist die Resonanzdrehzahl eines Verdichtungsmotor/Federdämpfer/Getriebe-Systems für einen Sechszylindermotor, der über die Leerlaufdrehzahl (d. h. 600 min^–1 und höher) ausreichend Dämpfung ermöglicht, etwa 400 min^–1), wodurch das Gefühl des Fahrers und der Beifahrer sowie die empfundene Fahrzeugleistung beeinflusst werden. Bestimmte EVTs besitzen die Möglichkeit, unter Verwendung eines oder mehrerer Elektromotoren aktiv ein Gegendrehmoment an den Motor anzulegen.
Somit ist es erwünscht, Betriebsarten für EVT-Kraftübertragungsstrangsysteme zu entwickeln, die verwendet werden können, um einen aktiven Motorhalt zu erzeugen und die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, damit der Motor die Resonanzdrehzahl des Kraftübertragungsstrangs durchläuft.
Die JP 10306739 A beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen einer Betriebsart eines aktiven Motorhalts, bei dem die Kraftstoffzufuhr für einen Verbrennungsmotor gestoppt wird und von einer Elektromaschine ein Gegendrehmoment, das der Rotation des Verbrennungsmotors entgegenwirkt, angelegt wird, um die Motordrehzahl zu verringern.
Ein derartiges Verfahren ist auch aus der EP 1 036 695 A2 bekannt, wobei jedoch das von der Elektromaschine bewirkte Gegendrehmoment erhöht wird, bevor die abnehmende Motordrehzahl einen Bereich durchläuft, in dem sich eine Resonanzfrequenz des Verbrennungsmotors bzw. des dem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Getriebes befindet.
Aus der EP 1 406 001 A1 ist ein Verfahren zum Anhalten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Elektromaschine bekannt. Bei dem Verfahren wird mittels der Elektromaschine ein Gegendrehmoment angelegt, nachdem die Kraftstoffzufuhr für den Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, so dass dieses der Rotation des Motors entgegenwirkt und die Motordrehzahl verringert. Das Gegendrehmoment wird erhöht, wenn die Motordrehzahl eine Resonanzfrequenz der Motoraufhängung durchläuft.
Die EP 1 201 478 A2 offenbart ein Verfahren zum Anhalten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung einer damit gekoppelten Elektromaschine, wobei nach der Wegnahme des Kraftstoffs für den Verbrennungsmotor die Elektromaschine ein Gegenmoment bewirkt, welches der Rotation des Verbrennungsmotors entgegenwirkt und die Motordrehzahl verringert. Dabei wird ein maximales Gegendrehmoment von der Elektromaschine erzeugt, solange die Motordrehzahl noch oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. Sobald die Motordrehzahl auf den vorgegebenen Schwellwert verringert wurde, erfolgt zur weiteren Verringerung der Motordrehzahl eine Steuerung des von der Elektromaschine erzeugten Gegendrehmoments unter Verwendung einer PID-Regelung.
Die EP 1 122 112 A2 offenbart ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfacheres Verfahren zum Steuern eines aktiven Motorhalts bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Diese vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts für ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei das Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem eine Elektromaschine umfasst, die funktional und wahlweise mit einem Motor und einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das System eine Systemsteuereinheit zum Steuern des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems besitzt, die in Signalkommunikation mit einer Motorsteuereinheit zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors steht und einen Ausgangsdrehmomentbefehl an sie liefern kann, wobei die Elektromaschine ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das der Rotation des Motors entgegengesetzt ist und einen aktiven Motorhalt erzeugen kann. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Einleiten einer Anforderung eines aktiven Motorhalts; Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor in Reaktion auf die Anforderung eines aktiven Motorhalts und Aufrechterhalten einer Rotation des Motors und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine; Bestimmen einer gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl aus der vorgegebenen Motordrehzahl; und Anlegen eines Gegendrehmoments, das der Rotation des Motors entgegengesetzt ist und die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl verringert, unter Verwendung der Elektromaschine. Vorzugsweise ist das Verfahrene als ein Computersteueralgorithmus realisiert. Das Verfahren verwendet die Elektromotoren, um den Motor bis zu einem Halt aktiv anzutreiben.
Dieses Verfahren schafft den Nutzen, die Haltbarkeit des Antriebsstrangs zu verbessern und durch Begrenzen des Betrags der Schwingungsenergie, die in den Kraftübertragungsstrang und in das Fahrzeugfahrgestell abgeleitet wird, die Laufruhe während des Motorhalts zu verbessern. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dadurch, dass sie mit vielen verschiedenen Typen und Größen von Motoren mit vielen verschiedenen Basisleerlaufdrehzahlen verwendet werden kann. Sie ermöglicht eine Plug-and-Play-Realisierung verschiedener Motoren ohne die Notwendigkeit, das Kraftübertragungssystem anzupassen, um eine akzeptable Geräusch-, Schwingungs- und Oberflächenrauheitsleistung zu erlangen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann umfassender verstanden werden aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung, aus den beigefügten Ansprüchen und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Darstellung der mechanischen Anlagen einer bevorzugten Form eines elektrisch variablen Verbundgetriebes aus mehreren Einheiten mit zwei Betriebsarten ist, das für die Realisierung der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist;
2 eine elektrische und mechanische schematische Darstellung einer bevorzugten Systemarchitektur für den hier offenbarten Hybrid-Kraftübertragungsstrang ist;
3 eine graphische Darstellung verschiedener Betriebsbereiche in Bezug auf die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des hier offenbarten beispielhaften elektrisch variablen Getriebes ist;
4A ein Ablaufplan ist, der Schritte des Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4B ein Ablaufplan ist, der dem Block 150 aus 4A zugeordnete Schritte veranschaulicht;
5 eine graphische Darstellung der Eingangsdrehzahl als eine Funktion der Zeit ist, die dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist;
6 ein Blockschaltplan der Berechnung des Ausgangsdrehmoments der Elektromaschine gemäß dem Verfahren der Erfindung ist;
7 ein Blockschaltplan des Blocks 225 aus 6 ist; und
8 ein Blockschaltplan des Blocks 235 aus 7 ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den 1 und 2 ist zunächst ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem allgemein mit 11 bezeichnet. In dem Kraftübertragungsstrang 11 ist eine repräsentative Form eines elektrisch variablen Verbundgetriebes mit mehreren Einheiten (EVT) mit mehreren Betriebsarten enthalten, das für die Realisierung der Steuerungen der Erfindung besonders geeignet ist und in den 1 und 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Wie besonders in diesen Figuren zu sehen ist, besitzt das EVT 10 ein Eingangselement 12, das dem Wesen nach eine durch einen Motor 14 direkt angetriebene Welle sein kann oder bei dem, wie in 2 gezeigt ist, zwischen dem Ausgangselement des Motors 14 und dem Eingangselement des EVT 10 ein Übergangsdrehmomentdämpfer 16 integriert sein kann. Der Übergangsdrehmomentdämpfer 16 kann in Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Drehmomentübertragungsvorrichtung, die den wahlweisen Eingriff des Motors 14 mit dem EVT 10 ermöglicht, integriert sein oder in Verbindung mit ihr verwendet werden, wobei diese Drehmomentübertragungsvorrichtung aber selbstverständlich nicht genutzt wird, um die Betriebsart zu ändern oder zu steuern, in der das EVT 10 arbeitet.
In der gezeigten Ausführungsform kann der Motor 14 ein Motor für fossilen Kraftstoff wie etwa ein Dieselmotor sein, der leicht anzupassen ist, um seine verfügbare Ausgangsleistung bereitzustellen, die mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (min^–1) geliefert wird. In der beispielhaften Ausführungsform, auf die die 1 und 2 gerichtet sind, kann der Motor 14 in Übereinstimmung mit einem gewünschten Arbeitspunkt, wie er aus den Fahrereingaben und aus den Fahrbedingungen bestimmt werden kann, – nach dem Start und überwiegend während seiner Eingabe – mit einer konstanten Drehzahl oder mit einer Vielzahl konstanter Drehzahlen arbeiten.
Das EVT 10 nutzt drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28. Das erste Teil-Planetengetriebe 24 besitzt ein äußeres Zahnradelement 30, das allgemein als das Hohlrad bezeichnet werden kann, das ein allgemein als das Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 32 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 34 sind drehbar an einem Träger 36 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 34 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 30 als auch mit dem inneren Zahnradelement 32 in Eingriff ist.
Das zweite Teil-Planetengetriebe 26 besitzt ebenfalls ein allgemein als das Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 38, das ein allgemein als das Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 40 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 42 sind drehbar an einem Träger 44 angebracht, so dass jedes Planetengetriebe 42 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 38 als auch mit dem inneren Zahnradelement 40 in Eingriff ist.
Das dritte Teil-Planetengetriebe 28 besitzt ebenfalls ein allgemein als das Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 46, das ein allgemein als das Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 48 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 50 sind drehbar an einem Träger 52 angebracht, so dass jedes Planetengetriebe 50 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 46 als auch mit dem inneren Zahnradelement 48 in Eingriff ist.
Obgleich alle drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 selbst ”einfache” Teil-Planetengetriebe sind, sind das erste und das zweite Teil-Planetengetriebe 24 und 26 dadurch zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 wie über ein Kupplungsnabenrad 54 mit dem äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist. Das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 und das äußere Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26, die miteinander verbunden sind, sind wie durch eine Hohlwelle 58 drehfest mit einem ersten Elektromotor/Generator 56 verbunden. Gelegentlich kann die erste Elektromaschine oder der erste Elektromotor/Generator 56 hier auch als Elektromotor A oder M_A bezeichnet werden.
Da der Träger 36 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 wie über eine Welle 60 mit dem Träger 44 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist, sind die Teil-Planetengetriebe 24 und 26 weiter zusammengesetzt. Somit sind die Träger 36 und 44 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 bzw. des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden. Außerdem ist die Welle 60 wie über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 62, die, wie im Folgenden umfassender erläutert wird, verwendet wird, um die Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu unterstützen, wahlweise mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Gelegentlich kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 62 hier auch als zweite Kupplung, Kupplung zwei oder C2 bezeichnet werden.
Der Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist direkt mit dem Getriebeausgangselement 64 verbunden. Wenn das EVT 10 in einem Landwirtschaftfahrzeug verwendet wird, kann das Ausgangselement 64 mit den (nicht gezeigten) Fahrzeugachsen verbunden sein, die wiederum in den (ebenfalls nicht gezeigten) Antriebselementen enden. Die Antriebselemente können entweder die Vorderräder oder die Hinterräder des Fahrzeugs sein, an dem sie verwendet werden, oder können das Hinterachswellenrad eines Gleiskettenfahrzeugs sein.
Das innere Zahnradelement 40 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 ist wie über eine Hohlwelle 66, die die Welle 60 umschreibt, mit dem inneren Zahnradelement 48 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Das äußere Zahnradelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 wahlweise mit dem Boden verbunden, der durch das Getriebegehäuse 68 dargestellt ist. Wie auch im Folgenden erläutert wird, wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 ebenfalls verwendet, um bei der Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu helfen. Gelegentlich kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 hier auch als erste Kupplung, Kupplung eins oder C1 bezeichnet werden.
Außerdem ist die Hohlwelle 66 drehfest mit einer zweiten Elektromaschine oder mit einem zweiten Elektromotor/Generator 72 verbunden. Gelegentlich kann der zweite Elektromotor/Generator 72 hier auch als Elektromotor B oder M_B bezeichnet werden. Alle Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 sowie der Elektromotor A und der Elektromotor B (56, 72) sind wie um die axial angeordnete Welle 60 koaxial orientiert. Es wird angemerkt, dass die beiden Elektromotoren A und B eine ringförmige Konfiguration besitzen, die ermöglicht, dass sie die drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 umschreiben, so dass die Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 radial innerhalb der Elektromotoren A und B angeordnet sind. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die Gesamteinhüllende – d. h. die Umfangsdimension – des EVT 10 minimiert ist.
An dem Eingangselement 12 kann ein Antriebszahnrad 80 vorgesehen sein. Wie gezeigt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Eingangselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Teil-Planetengetriebes 24, so dass das Antriebszahnrad 80 die Leistung von dem Motor 14 und/oder von dem Elektromotor bzw. den Elektromotoren/von dem Generator bzw. den Generatoren 56 und/oder 72 empfängt. Das Antriebszahnrad 80 ist mit einem Laufrad 82 in Eingriff, das wiederum mit einem Übertragungszahnrad 84 in Eingriff ist, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein, der aus der Fluidwanne 37 Getriebefluid zugeführt wird, wobei sie Hochdruckfluid an den Regler 39 liefert, der einen Teil des Fluids an die Fluidwanne 37 zurückgibt und in der Leitung 41 einen geregelten Leitungsdruck erzeugt.
In der beschriebenen beispielhaften mechanischen Anordnung empfängt das Ausgangselement 64 über zwei verschiedene Getriebezüge innerhalb des EVT 10 Leistung. Eine erste Betriebsart oder ein erster Getriebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 betätigt wird, um das äußere Getriebeelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ”mit dem Boden zu verbinden”. Eine zweite Betriebsart oder ein zweiter Getriebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 freigegeben wird und gleichzeitig die zweite Kupplung C2 betätigt wird, um die Welle 60 mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 zu verbinden.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass das EVT 10 in jeder Betriebsart einen Bereich von verhältnismäßig langsamen bis zu verhältnismäßig schnellen Ausgangsdrehzahlen liefern kann. Diese Kombination zweier Betriebsarten mit einem langsamen bis schnellen Ausgangsdrehzahlbereich in jeder Betriebsart ermöglicht, dass das EVT 10 ein Fahrzeug aus einem stationären Zustand bis auf Autobahngeschwindigkeiten antreibt. Außerdem ist ein Zustand mit fester Übersetzung verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig eingerückt sind, um das Eingangselement über ein festes Übersetzungsverhältnis effizient mechanisch mit dem Ausgangselement zu koppeln. Darüber hinaus ist ein Neutralzustand verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig ausgerückt sind, um das Ausgangselement mechanisch von dem Getriebe zu entkoppeln. Schließlich kann das EVT 10 synchronisierte Schaltungen zwischen den Betriebsarten bereitstellen, in denen die Schlupfdrehzahl über die beiden Kupplungen C1 und C2 im Wesentlichen null ist. Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Betriebs des beispielhaften EVT sind in dem gemeinsam übertragenen Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5,931,757 zu finden, dessen Inhalt hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
Der Motor 14 ist vorzugsweise ein Dieselmotor, der, wie in 2 gezeigt ist, elektronisch durch ein Motorsteuermodul (mit dem) 23 gesteuert wird. Das ECM 23 ist eine herkömmliche mikroprozessorgestützte Dieselmotor-Steuereinheit, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A), eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung enthält. Das ECM 23 arbeitet in der Weise, dass es über mehrere diskrete Leitungen von einer Vielzahl von Sensoren Daten erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern des Motors 14 steuert. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle über die Leitungsgruppe 35 mit dem Motor 14 gezeigt. Unter den verschiedenen Parametern, die durch das ECM 23 abgetastet werden können, sind die Ölwannen- und die Motorkühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl (Ne), der Turbodruck und die Umgebungslufttemperatur und der Umgebungsluftdruck. Verschiedene Stellglieder, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzpumpen, Gebläsesteuereinrichtungen, Motorvorwärmer einschließlich Glühkerzen sowie Gitteransaugluftvorwärmer. Vorzugsweise liefert das ECM in Reaktion auf einen von dem Steuersystem des EVT gelieferten Drehmomentbefehl Te_cmd allgemein bekannte drehmomentgestützte Steuerungen für den Motor 14. Diese Motorelektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein gut bekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, empfängt das EVT 10 wahlweise Leistung von dem Motor 14. Wie nun weiter anhand von 2 erläutert wird, empfängt das EVT außerdem Leistung von einer Elektroenergiespeichervorrichtung oder von einem Elektroenergiespeichersystem 20 (ESS) wie etwa von einer oder von mehreren Batterien im Batteriepackmodul (BPM) 21. Wie sie hier verwendet wird, enthält die Bezugnahme auf eine Batterie nicht nur eine einzelne Batterie, sondern auch irgendeine Kombination einer oder mehrerer Batterien oder Zellen davon zu einem Batteriepack oder zu einer Batterieanordnung oder zu mehreren Batteriepacks oder Batterieanordnungen. Vorzugsweise ist das BPM 21 eine Parallelanordnung von Batteriepacks, von denen jedes mehrere Batterien umfasst. Wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff Batterie allgemein auf irgendeine Sekundärbatterie oder nachladbare Batterie, wobei aber jene, die Blei-Säure-, Nickel-Metallhydrid-(Ni/MH-) oder Li-Ionen- oder Polymerzellen umfassen, bevorzugt sind. Ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu ändern, können anstelle der Batterien oder in Kombination mit ihnen andere Elektroenergie-Speichervorrichtungen wie etwa Kondensatoren oder Ultrakondensatoren verwendet werden, die die Fähigkeit besitzen, elektrische Leistung durch Laden zu speichern und elektrische Leistung durch Entladen abzugeben. Das BPM 21 ist eine Hochspannungs-Gleichspannung (in einer beispielhaften Ausführungsform z. B. etwa 650 V), die über Gleichspannungsleitungen 27 mit einem Zweileistungs-Wechselrichtermodul (DPIM) 19 gekoppelt ist. In Übereinstimmung damit, ob das BPM 21 geladen oder entladen wird, kann Strom zu oder von dem BPM 21 übertragen werden. Außerdem umfasst das BPM 21 eine herkömmliche mikroprozessorgestützte Steuereinheit, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Takterzeuger, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A), Temperatursensoren und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung enthält, die zum Überwachen des Zustands der Batterie und zum Senden dieser Informationen an andere Abschnitte des Steuersystems zur Verwendung bei der Gesamtsteuerung des Fahrzeugs wie etwa an ein VCM 15 und an ein TCM 17 erforderlich sind. Dies umfasst das Abtasten, Verarbeiten, Berechnen und sonstige Überwachen verschiedener Parameterinformationen hinsichtlich des Zustands oder der Bedingung der Batterie wie etwa ihrer Temperatur, ihres Stroms und ihrer Spannung während des Ladens und Entladens sowie des Ladezustands (SOC), der die momentane in der Batterie gespeicherte Energiemenge, ausgedrückt als ein Prozentsatz ihrer Gesamtenergiespeicherkapazität, umfasst. Außerdem umfasst dies ein Senden der Informationen hinsichtlich dieser Parameter an andere Abschnitte des Fahrzeugsteuersystems einschließlich an das VCM 15 und an das TCM 17 zur Verwendung in Verbindung mit Steueralgorithmen, die die Batterieparameterinformationen nutzen, wie etwa mit jenen, die zum Festsetzen des SOC-bezogenen Lade- und Entladegrenzwerts, des Amperestunden/Stunde- oder des Energiedurchsatzgrenzwerts, von Temperaturgrenzwerten oder von anderen batteriebezogenen Steuerfunktionen verwendet werden.
Das DPIM 19 enthält ein Paar Leistungswechselrichter sowie jeweilige Elektromotorsteuereinheiten, die so konfiguriert sind, dass sie Elektromotorsteuerbefehle empfangen und davon Wechselrichterzustände steuern, um eine Elektromotorantriebs- oder Rückgewinnungsfunktionalität zu erzeugen. Die Elektromotorsteuereinheiten sind mikroprozessorgestützte Steuereinheiten, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Takterzeuger, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfassen. Bei der Elektromotorsteuerung empfangen die jeweiligen Wechselrichter Strom von den Gleichstromleitungen und liefern über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom an den jeweiligen Elektromotor. Bei der Rückgewinnungssteuerung empfängt der jeweilige Wechselrichter über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom von dem Elektromotor und liefert Strom an die Gleichspannungsleitungen 27. Der Gesamtgleichstrom, der an die Wechselrichter oder von ihnen geliefert wird, bestimmt die Lade- oder Entladebetriebsart des BPM 21. Vorzugsweise sind der M_A und der M_B Dreiphasen-Wechselstrommaschinen, wobei die Wechselrichter eine komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronik enthalten. Die einzelnen Elektromotor-Drehzahlsignale Na und Nb für M_A bzw. M_B werden ebenfalls durch das DPIM 19 aus den Elektromotor-Phaseninformationen oder in herkömmlichen Rotationssensoren abgeleitet. Diese Elektromotoren, Elektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein gut bekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Die Systemsteuereinheit 43 ist eine mikroprozessorgestützte Steuereinheit, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Takterzeuger, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A), einen digitalen Signalprozessor (DSP) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfasst. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Systemsteuereinheit 43 ein Paar mikroprozessorgestützter Steuereinheiten, die als Fahrzeugsteuermodul (VCM) 15 und als Getriebesteuermodul (TCM) 17 konstruiert sind. Das VCM und das TCM können z. B. eine Vielzahl von Steuer- und Diagnosefunktionen in Bezug auf das EVT und auf das Fahrzeugfahrgestell einschließlich z. B. Motordrehmomentbefehlen, Eingangsdrehzahlsteuerung und Ausgangsdrehzahlsteuerung zusammen mit Rückgewinnungsbremsung, Blockierschutzbremsung und Zugsteuerung bereitstellen. Insbesondere arbeitet die Systemsteuereinheit 43 in Bezug auf die Funktionalität des EVT so, dass sie über mehrere diskrete Leitungen direkt Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. direkt eine Vielzahl von Stellgliedern des EVT steuert. Der Einfachheit halber ist die Systemsteuereinheit 43 allgemein in einer doppelt gerichteten Schnittstelle über die Leitungsgruppe 33 mit dem EVT gezeigt. Außerdem kann die Systemsteuereinheit 43 irgendeine Anzahl diskreter Signal- und Sensorleitungen für die Signalkommunikation zwischen der Systemsteuereinheit 43 und irgendeiner Anzahl der anderen Steuereinheiten, Sensoren oder anderen Vorrichtungen enthalten. Hinsichtlich der vorliegenden Erfindung steht die Systemsteuereinheit 43 neben der Kommunikation zwischen diesen Vorrichtungen über den Kommunikationsbus 25 vorzugsweise über die Signalleitung 45 in Signalkommunikation mit dem ECM 23, um ein diskretes Motor-Ein/Aus-Signal zu senden. Insbesondere wird angemerkt, dass die Systemsteuereinheit 43 Frequenzsignale von Rotationssensoren empfängt, um sie zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 zur Drehzahl Ni des Eingangselements 12 und zur Drehzahl No des Ausgangselements 64 zu verarbeiten. Außerdem kann die Systemsteuereinheit 43 Drucksignale von (nicht getrennt gezeigten) Druckschaltern empfangen und verarbeiten, um die Einrückkammerdrücke der Kupplungen C1 und C2 zu überwachen. Alternativ können für eine Drucküberwachung über einen weiten Bereich Druckwandler verwendet werden. Durch die Systemsteuereinheit werden PWM-Steuersignale und/oder binäre Steuersignale an das EVT 10 geliefert, um das Füllen und Leeren der Kupplungen C1 und C2 zu steuern, so dass diese eingerückt und ausgerückt werden. Außerdem kann die Systemsteuereinheit 43 Temperaturdaten der Getriebefluidwanne 37 wie etwa von einer (nicht getrennt gezeigten) herkömmlichen Thermoelementeingabe empfangen, um die Fluidwannentemperatur Ts abzuleiten und ein PWM-Signal zu liefern, das aus der Eingangsdrehzahl Ni und aus der Wannentemperatur Ts abgeleitet werden kann, um über den Regler 39 den Leitungsdruck zu steuern. Das Füllen und Leeren der Kupplungen C1 und C2 wird mittels durch Elektromagnet gesteuerten Schieberventilen bewirkt, die auf die wie oben erwähnten PWM-Steuersignale und binären Steuersignale reagieren. Ähnlich kann der Leitungsdruckregler 39 von einer durch Elektromagnet gesteuerten Sorte sein, um in Übereinstimmung mit dem beschriebenen PWM-Signal einen geregelten Leitungsdruck aufzubauen. Diese Leitungsdrucksteuerungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein gut bekannt. Die Kupplungsschlupfdrehzahlen über die Kupplungen C1 und C2 werden aus der Ausgangsdrehzahl No, aus der M_A-Drehzahl Na und aus der M_B-Drehzahl Nb abgeleitet; genauer ist der Schlupf von C1 eine Funktion von No und Nb, während der Schlupf von C2 eine Funktion von No, Na und Nb ist. Außerdem ist ein Nutzerschnittstellenblock (UI-Block) 13 gezeigt, der solche Eingaben in die Systemsteuereinheit 43 wie etwa die Fahrzeuggashebelstellung, den Druckknopf-Automatikwahlschalter (PBSS) für die Wahl des verfügbaren Antriebsbereichs, die Bremskraft und schnelle Leerlaufanforderungen u. a. umfasst. Die Systemsteuereinheit 43 bestimmt einen Drehmomentbefehl Te_cmd und liefert ihn an das ECM 23. Der Drehmomentbefehl Te_cmd repräsentiert den wie durch die Systemsteuereinheit bestimmten vom Motor gewünschten Drehmomentbeitrag des EVT.
Die verschiedenen beschriebenen Module (d. h. die Systemsteuereinheit 43, das DPIM 19, das BPM 21, das ECM 23) kommunizieren über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 25. Der CAN-Bus 25 ermöglicht die Übermittlung von Steuerparametern und -befehlen zwischen den verschiedenen Modulen. Das spezifische genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Zum Beispiel ist das bevorzugte Protokoll für Hochleistungsanwendungen die Norm J1939 der Society of Automotive Engineers. Der CAN-Bus und die geeigneten Protokolle schaffen eine robuste Nachrichtenübermittlung und Mehrsteuereinheits-Schnittstelle zwischen der Systemsteuereinheit, dem ECM, dem DPIM, dem BPIM sowie weiteren Steuereinheiten wie etwa der Blockierschutzbremse und den Zugsteuereinheiten.
In 3 ist für das EVT 10 eine graphische Darstellung der Ausgangsdrehzahl No längs der horizontalen Achse gegenüber der Eingangsdrehzahl Ni auf der vertikalen Achse veranschaulicht. Durch die Linie 91 ist der Synchronbetrieb dargestellt, d. h. diejenigen Beziehungen zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl, bei denen die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig im Wesentlichen mit der Schlupfdrehzahl null über sie arbeiten. Somit repräsentiert sie diejenigen Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl, bei denen im Wesentlichen ein synchrones Schalten zwischen den Betriebsarten stattfinden kann oder bei denen durch gleichzeitiges Einrücken beider Kupplungen C1 und C2, auch als feste Übersetzung bekannt, eine direkte mechanische Kopplung vom Eingang zum Ausgang beeinflusst werden kann. Eine besondere Sammelgetriebebeziehung, die den durch die Gerade 91 in 3 gezeigten synchronen Betrieb erzeugen kann, ist wie folgt: Das äußere Zahnradelement 30 besitzt 91 Zähne, das innere Zahnradelement 32 besitzt 49 Zähne, die Planetenradelemente 34 besitzen 21 Zähne; das äußere Zahnradelement 38 besitzt 91 Zähne, das innere Zahnradelement 40 besitzt 49 Zähne, die Planetenradelemente 42 besitzen 21 Zähne; das äußere Zahnradelement 46 besitzt 89 Zähne, das innere Zahnradelement 48 besitzt 31 Zähne, die Planetenradelemente 50 besitzen 29 Zähne. Gelegentlich kann die Gerade 91 hier auch als Synchrongerade, Übersetzungsverhältnisgerade oder Festübersetzungsgerade bezeichnet werden.
Links von der Übersetzungsverhältnisgeraden 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 93 für die erste Betriebsart, in der C1 eingerückt und C2 ausgerückt ist. Rechts von der Übersetzungsverhältnisgeraden 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 95 für die zweite Betriebsart, in der C1 ausgerückt und C2 eingerückt ist. Der Begriff eingerückt gibt hier in Bezug auf die Kupplungen C1 und C2 eine wesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung an, während der Begriff ausgerückt eine unwesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung angibt. Da allgemein vorzugsweise veranlasst wird, dass Schaltungen aus einer Betriebsart in die andere synchron stattfinden, wird veranlasst, dass Drehmomentübertragungen von einer Betriebsart in die andere über eine Zweikupplungs-Einrück-Festübersetzung stattfinden, bei der während einer endlichen Zeitdauer vor dem Ausrücken der derzeit eingerückten Kupplung die derzeit ausgerückte Kupplung eingerückt wird. Außerdem ist die Betriebsartänderung abgeschlossen, wenn durch ständiges Einrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, in die eingetreten wird, und durch das Ausrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, die verlassen wird, die feste Übersetzung verlassen worden ist. Obgleich der Betriebsbereich 93 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 1 allgemein bevorzugt ist, soll das nicht bedeuten, dass der Betrieb in der BETRIEBSART 2 des EVT darin nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 1 vorzugsweise Sammelgetriebe und Motoranlagen verwendet, die für die hohen Startdrehmomente im Bereich 93 in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheit usw.) besonders gut geeignet sind, wird allgemein aber bevorzugt, im Gebiet 93 in der BETRIEBSART 1 zu arbeiten. Obgleich der Betriebsbereich 95 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 2 allgemein bevorzugt ist, soll das ähnlich nicht heißen, dass der Betrieb in der BETRIEBSART 1 des EVT darin nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 2 vorzugsweise Sammelgetriebe und Motoranlagen verwendet, die in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheit usw.) für die hohen Drehzahlen des Bereichs 95 besonders gut geeignet sind, wird aber allgemein bevorzugt, im Gebiet 95 in der BETRIEBSART 2 zu arbeiten. Ein Schalten in die BETRIEBSART 1 wird als Herunterschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein höheres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Gleichfalls wird ein Schalten in die BETRIEBSART 2 als Hochschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
Als ein Anfangspunkt für die vorliegende Steuerung werden verschiedene Kraftübertragungsstrangparameter gemessen oder auf andere Weise bestimmt. Die Ausgangsdrehzahl No und die Eingangsdrehzahl Ni werden vorzugsweise aus abgetasteten und gefilterten Signalen abgeleitet. Die Elektromotordrehzahlen Na und Nb sind durch Abtasten bekannt, werden mit bekannten Kopplungseinschränkungen des EVT berechnet oder über die Elektromotor-Steuerphaseninformationen abgeleitet. Die Eingangsdrehbeschleunigung Ni_dot ist vorzugsweise eine gewünschte Änderungsrate der Getriebeeingangsdrehzahl, die wie in der US 2005/0080535 A1 gelehrt bestimmt wird. Die Ausgangsdrehbeschleunigung No_dot wird vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer abgetasteten und gefilterten Ausgangsdrehzahl No bestimmt, wie es ebenfalls in der US 2005/0080535 A1 offenbart ist.
Für jedes Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem gibt es allgemein eine oder mehrere Newtonsche Kopplungsgleichungen, die das Ausgangsdrehmoment der Elektromaschine oder der Elektromaschinen mit den Fahrzeugdynamikparametern des Getriebes einschließlich Ni, No, Ti, To, No_dot, Ni_dot und Ncx_dot, wobei Ncx_dot die Schlupf-Drehbeschleunigung einer Kupplung ”x” darstellt, die zum Koppeln der Elektromaschine mit den anderen Elementen des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, verknüpfen. Die folgende beispielhafte Kopplungseinschränkungsgleichung ist für das hier beschriebene EVT zur Berechnung der Ausgangsdrehmomente des Elektromotors A und des Elektromotors B bekannt:
wobei:

Ta: die Drehzahl des Elektromotors A;
Tb: die Drehzahl des Elektromotors B;
Ti: die Eingangsdrehzahl des EVT;
Ni_dot: die Eingangsdrehbeschleunigung des EVT;
No_dot: die Ausgangsdrehbeschleunigung des EVT;
Nc1_dot: die Schlupf-Drehbeschleunigung von C1;
Kn: eine 2×4-Matrix der Parameterwerte, die durch die Zahnradanlage und durch die Wellenzwischenverbindungen und durch geschätzte Anlagenträgheiten, die auf den momentanen Antriebsbereich anwendbar sind, bestimmt wird und das darstellt, was üblicherweise als das Werksmodell bezeichnet wird, ist.

Nunmehr anhand von 4 umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren 100 zum Erzeugen einer Betriebsart eines aktiven Motorhalts für ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem, das eine Elektromaschine umfasst, die funktional und wahlweise mit einem Motor und einem Getriebe gekoppelt ist, wobei das System eine Systemsteuereinheit zum Steuern des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems besitzt, die in Signalkommunikation mit einer Motorsteuereinheit zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors steht und einen Ausgangsdrehmomentbefehl an sie liefern kann, wobei die Elektromaschine ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das der Rotation des Motors entgegengesetzt ist und einen aktiven Motorhalt erzeugen kann Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Einleiten 110 einer Anforderung eines aktiven Motorhalts; Wegnehmen 120 des Kraftstoffs des Motors in Reaktion auf die Anforderung eines aktiven Motorhalts und Aufrechterhalten einer Rotation des Motors und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine; Bestimmen 140 einer gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl aus der vorgegebenen Motordrehzahl; und Anlegen 150 eines Gegendrehmoments, das der Rotation des Motors entgegengesetzt ist und die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl verringert, unter Verwendung der Elektromaschine. Außerdem umfasst die Anforderung eines aktiven Motorhalts vorzugsweise das Senden 130 eines Motor-Ausgangsdrehmomentbefehls für das Motorausgangsdrehmoment null. Es wird angenommen, dass das Verfahren 100 entweder in Hardware wie etwa z. B. unter Verwendung verschiedener Formen festverdrahteter Logik- und Rechenkomponenten oder in Software oder in verschiedenen Kombinationen davon realisiert werden kann. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 100 aber einen Computersteueralgorithmus, der als Computercode in einem oder in mehreren Computern, die sich in dem Fahrzeug befinden, wie sie etwa in der Systemsteuereinheit 43 zu finden sind, ausgeführt werden kann. Im Folgenden wird das Verfahren 100 ausführlicher beschrieben.
Eine Betriebsart eines aktiven Motorhalts ist eine Betriebsart des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems wie etwa des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems 11, bei der vorzugsweise durch eine der Steuereinheiten des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems wie etwa durch die Systemsteuereinheit 43 Steueraktionen angewendet werden, um die Rotation des Motors in Reaktion auf eine Anforderung eines aktiven Motorhalts aktiv anzuhalten. Dies steht im Gegensatz zu einem passiven Anhalten des Motors, wie es oben beschrieben wurde, bei dem die Rotationsenergie des Motors durch Reibungsverluste und durch die Wirkung des Federdämpfers abgeleitet wird. Ein aktiver Motorhalt ist durch eine schnellere Verringerungsrate der Motordrehzahl charakterisiert, als sie bei einem passiven Motorhalt auftritt. Zum Beispiel können passive Motorhalte etwa 1,5–2 Sekunden dauern und Verzögerungsraten in der Größenordnung von etwa –300 bis –1000 min^–1/s zeigen, während aktive Motorhalte typisch in etwa 0,5 Sekunden oder weniger ausgeführt werden können und Verzögerungsraten in der Größenordnung von etwa –1200 bis –4000 min^–1/s zeigen. Aktive Halte sind besonders vorteilhaft dadurch, dass sie einen schnellen Durchgang durch die Motorresonanzdrehzahl (je nach dem besonderen Motor, Getriebe und anderen Faktoren z. B. etwa 400 min^–1) ermöglichen. Außerdem sind aktive Halte dadurch vorteilhaft, dass die tatsächliche Verringerungsrate eher auf eine besondere und gleichförmige Rate aktiv gesteuert werden kann als auf eine ungleichförmige Rate, die durch die Systemkomponenten bestimmt ist und nicht leicht geändert werden kann. Die Fähigkeit zum Erreichen einer gleichförmigen und gesteuerten Rate während des aktiven Motorhalts schafft außerdem dadurch eine Entwurfsflexibilität, dass sie eine schnellere Integration (d. h. einen Plug-and-Play-Wechsel) verschiedener Systemkomponenten (d. h. verschiedener Kombinationen von Motoren, Getrieben, Federdämpfern usw.) ohne die Notwendigkeit einer umfangreichen Charakterisierung der Geräusch-, Schwingungs- und Oberflächenrauheitseigenschaften (NVH-Eigenschaften) der verschiedenen Kombinationen von Komponenten in Bezug auf den Motorhalt, insbesondere der Charakterisierung der NVH-Leistung dieser Komponenten bei der Resonanzdrehzahl des Kraftübertragungsstrangsystems, ermöglicht.
Eine Betriebsart eines aktiven Motorhalts kann mit vielen Typen von Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystemen und insbesondere mit jenen, die Hybridelektrofahrzeuge umfassen, genutzt werden. Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsysteme, die für eine Betriebsart eines aktiven Motorhalts angepasst sind, umfassen allgemein eine Elektromaschine, die funktional und wahlweise mit einem Motor und mit einem Getriebe gekoppelt ist und ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das zur Rotation des Motors entgegengesetzt ist. Außerdem besitzt das System eine Systemsteuereinheit zum Steuern des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, die in Signalkommunikation mit einer Motorsteuereinheit zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors ist und einen Ausgangsdrehmomentbefehl an die Motorsteuereinheit liefern kann. Wie in den 1–2 und in der obigen Beschreibung gezeigt ist, kann das Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem wie etwa das Kraftübertragungsstrangsystem 11 mehrere Elektromaschinen umfassen, die jeweils funktional und wahlweise über eine entsprechende Kupplung mit einem Motor und mit einem Getriebe gekoppelt sind, wobei wenigstens eine der mehreren Elektromaschinen ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das der Rotation des Motors entgegengesetzt ist und einen aktiven Motorhalt liefert.
Eine Anforderung eines aktiven Motorhalts ist eine Eingabe in das System, vorzugsweise eine Signaleingabe in eine Steuereinheit wie etwa in die Systemsteuereinheit 43, die angibt, dass ein aktiver Halt des Motors angefordert wird. Wenn die im Verfahren 100 verkörperte Betriebsart eines aktiven Motorhalts in ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem wie etwa in das Kraftübertragungsstrangsystem 11 integriert ist, sind vorzugsweise alle Anforderungen zum Abschalten des Motors Forderungen eines aktiven Motorhalts. Obgleich es möglich und allgemein bevorzugt ist, ein Kraftübertragungsstrangsystem so zu konstruieren, dass es sowohl Anforderungen eines passiven Motorhalts (d. h. eines Halts lediglich unter Verwendung eines Federdämpfers, von Reibungsverlusten und anderen passiven Elementen) als auch aktive Anforderungen realisiert, wie sie etwa hier in Bezug auf das Kraftübertragungsstrangsystem 11 veranschaulicht sind, wird angenommen, dass die Verwendung eines aktiven Motorhalts für die meisten Motorhaltanforderungen bevorzugt ist. Der passive Motorhalt kann dann hauptsächlich als ein Sicherheits-Motorhaltmechanismus verwendet werden, falls der aktive Motorhalt nicht verfügbar ist. Die Signaleingabe in die Steuereinheit kann ein Signal in Reaktion auf eine Schlüsselschalterbetätigung sein, die sich wie bekannt aus einer ”Schlüssel-Aus”-Aktion durch den Fahrer ergibt. Die Schlüsselschalterbetätigung wie etwa ein Schlüssel-Aus sendet ein Schlüssel-Aus-Signal an eine Steuereinheit wie etwa an die Systemsteuereinheit 43. Dieses Schlüssel-Aus-Signal umfasst die Anforderung eines aktiven Motorhalts. In einer weiteren Ausführungsform kann die Eingabe in die Steuereinheit, die die Anforderung eines aktiven Motorhalts umfasst, ein Signal umfassen, das automatisch durch die Steuereinheit wie etwa durch die Systemsteuereinheit 43 oder durch eine andere Steuereinheit in dem System in Reaktion auf einen vorgegebenen Motorhaltparameter oder auf eine vorgegebene Motorhaltbedingung bestimmt wird. Ein vorgegebener Motorhaltparameter ist irgendein Parameter oder irgendeine Bedingung, der/die dem Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem zugeordnet ist, für das ein aktiver Halt des Motors zugeordnet oder geplant werden kann. Zum Beispiel kann ein aktiver Motorhalt einem oder mehreren Systemparametern wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Getriebeausgangsdrehzahl in einer Ruhebetriebsart oder in einer Ruhebetriebsbedingung oder in Reaktion auf ein Signal, das von einem Schalter eingegeben wird, der der Fahrzeugbedingung zugeordnet ist, wie etwa auf ein geschaltetes Signal, das eine Tür-offen-Angabe liefern kann, das ebenfalls einer Ruhebetriebsart zugeordnet sein kann, zugeordnet sein. Weitere Einzelheiten einer beispielhaften Ausführungsform eines Parameters oder einer Bedingung eines aktiven Motorhalts sind zu finden in US 6,832,148 B1 . Anhand der 4A–5 kann der Schritt des Einleitens 110 einer Anforderung eines aktiven Motorhalts irgendeine Aktion zum Einleiten einer Anforderung eines aktiven Halts einschließlich aller Arten durch einen Fahrer bestimmter manueller Aktionen sowie durch eine oder mehrere Steuereinheiten eingeleiteter automatischer Aktionen zum Beeinflussen einer Motorhaltanforderung sein. In einer Ausführungsform kann das Einleiten 110 eine manuelle Eingabe von einem Fahrer wie etwa die Betätigung eines Schlüsselschalters durch den Fahrer wie etwa eine Schlüsselschalterbetätigung in Reaktion auf eine ”Schlüssel-Aus”-Aktion durch den Fahrer umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Einleiten 110 der Anforderung eines aktiven Motorhalts eine automatische oder programmierte Eingabe eines Motorhaltparameters in eine Steuereinheit wie etwa in die Systemsteuereinheit 43 sein, wobei die Steuereinheit in Reaktion auf den Wert oder auf die Bedingung des Motorhaltparameters automatisch einen aktiven Motorhalt einleiten kann. Anhand von 5 ist die Zeit, die dem Einleiten 110 der Anforderung eines aktiven Motorhalts zugeordnet ist, als der Zeitpunkt t₀ bezeichnet, wie er durch die zugeordnete Bezugslinie angegeben ist.
Außerdem enthält das Verfahren 100 einen Schritt des Wegnehmens 120 des Kraftstoffs des Motors in Reaktion auf die Anforderung eines aktiven Motorhalts und des Aufrechterhaltens einer Rotation des Motors und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine. Das Wegnehmen 120 des Kraftstoffs des Motors wie etwa des Motors 14 kann durch irgendeines einer Anzahl allgemein bekannter Mittel ausgeführt werden. Anhand der 1 und 2 kann das Wegnehmen 120 des Kraftstoffs in Reaktion auf einen oder in Verbindung mit einem Schritt des Sendens 130 eines Motor-Ausgangsdrehmomentbefehls Te_cmd für ein Motorausgangsdrehmoment null von der Systemsteuereinheit 43 über den Kommunikationsbus 25 an das ECM 23 durch das ECM 23 gesteuert werden. Außerdem kann die Systemsteuereinheit vorzugsweise ein ”Motor-Ein”-Signal über die diskrete Signalleitung 45 wegnehmen, die ein ”Ein/Aus”-Signal an den Motor 14 liefern kann. Die Steuerbefehle, die dem Wegnehmen 120 des Kraftstoffs und dem Senden 130 eines Motor-Ausgangsdrehmomentbefehls zugeordnet sind, können unter Verwendung irgendeines einer Anzahl gut bekannter Mittel einschließlich verschiedener gut bekannter Kommunikationsnormen und Kommunikationsprotokolle ausgeführt werden. Im Fall des Kraftübertragungsstrangsystems 11 werden diese Steuerbefehle vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Norm J1939 der Society of Automotive Engineers ausgeführt. In 5 ist der Zeitpunkt, der dem Wegnehmen 120 des Kraftstoffs und dem Senden 130 zugeordnet ist, da sie nahezu gleichzeitig auftreten, allgemein als Zeitpunkt t₁ veranschaulicht, wie er durch die zugeordnete Bezugslinie angegeben ist. Allerdings können diese Schritte als eine Frage der Konstruktionswahl auch zu verschiedenen Zeitpunkten unternommen werden (nicht gezeigt). Außerdem ist es allgemein bevorzugt, den Schritt des Wegnehmens 120 des Kraftstoffs mit Ausnahme des Schritts des Sendens 130 eines Motor-Ausgangsdrehmomentbefehls für das Ausgangsdrehmoment null während eines vorgegebenen Kraftstoffwegnahmeintervalls vor Fortschreiten mit den nachfolgenden Schritten des Verfahrens 100 auszuführen. Vorzugsweise wird das vorgegebene Kraftstoffwegnahmeintervall so gewählt, dass es ermöglicht, irgendwelchen verbleibenden Kraftstoff zu verbrauchen, und vor Realisierung nachfolgender Steueraktionen zulässt, dass das Motorausgangsdrehmoment auf nahezu null verringert wird. Auf diese Weise wird das von der Elektromaschine in nachfolgenden Schritten benötigte Ausgangsdrehmoment ebenfalls verringert. In einer Ausführungsform der Erfindung war das vorgegebene Kraftstoffwegnahmeintervall etwa 100 ms, wobei es aber gemäß Faktoren, die dem Motor, dem Kraftstoffzufuhrsystem und anderen Elementen des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems zugeordnet sind, variiert. In 5 ist das vorgegebene Kraftstoffwegnahmeintervall als das Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ veranschaulicht.
In Verbindung mit dem Befehl für das Motorausgangsdrehmoment null gibt die Steuereinheit wie etwa die Systemsteuereinheit 43 außerdem die notwendigen Drehmomentsteuerbefehle an wenigstens eine der Elektromaschinen aus, um die Steuerung der Rotation des Motors zu übernehmen. Allgemein ist diese Übernahme der Steuerung hier als Aufrechterhalten einer Rotation des Motors und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine beschrieben worden. Die vorgegebene Motordrehzahl kann irgendeine gewünschte Drehzahl des Motors sein, wobei die bevorzugte Motordrehzahl aber diejenige Drehzahl des Motors ist, die dem Zeitpunkt des Einleitens 110 der Anforderung eines aktiven Motorhalts entspricht. Das Elektromaschinen-Drehmoment oder die Elektromaschinen-Drehmomente, das/die erforderlich ist/sind, um die vorgegebene Motordrehzahl oder Eingangsdrehzahl Ni aufrechtzuerhalten, kann/können auf die hier beschriebene Weise berechnet werden. Wie hier beschrieben ist die gemessene Eingangsdrehzahl des Systems zu allen Zeiten für die an die Realisierung des Verfahrens 100 angepasste Steuereinheit wie etwa für die Systemsteuereinheit 43 verfügbar. Somit kann das Elektromaschinen-Drehmoment zum Zeitpunkt t₀ unter Verwendung der hier beschriebenen Beziehung berechnet werden.
In der hier beschriebenen Ausführungsform enthalten die für diese Berechnung verwendeten Werte, die den Fahrzeugdynamikparametern zugeordnet sind:
Ni_dot gleich null, um die momentane Eingangsdrehzahl Ni (Motordrehzahl) zum Zeitpunkt t₀ aufrechtzuerhalten; den Wert von Ti, der als ein Wert gewählt oder auf einen Wert eingestellt wird, der allgemein gleich oder etwas größer als der Wert der dem Motor zugeordneten Reibungsverluste ist, die allgemein gut charakterisiert sind und einen Kalibrierungswert umfassen können (d. h. ausreichen, um die Motorrotation aufrechtzuerhalten); den Wert von No_dot, der irgendein geeigneter Wert sein kann, vorzugsweise aber als der momentane Wert zum Zeitpunkt t₀ gewählt wird; und den Wert von Nc1_dot, der irgendein geeigneter Wert sein kann, wobei der Wert aber vorzugsweise als null gewählt wird, so dass die Kupplung C1 in Reaktion auf einen nachfolgenden Neustart des Motors und Eingriff des Kraftübertragungsstrangsystems 11 schnell eingerückt werden kann. Es wird angemerkt, dass die gewählten Werte für die Fahrzeugdynamikparameter die Steuereinstellungen für diese Parameter sind, die der Realisierung des Verfahrens 100 und der Betriebsart eines aktiven Motorhalts zugeordnet sind.
Anhand der 4A–5 enthält das Verfahren 100 außerdem einen Schritt des Bestimmens 140 einer gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl gegenüber der vorgegebenen Motordrehzahl. Die gewünschte Verringerungsrate der Motordrehzahl oder Motorverzögerungsrate kann in irgendeinem Verfahren aus einer Anzahl gut bekannter Verfahren bestimmt werden. Die Bestimmung 140 kann z. B. das Festsetzen einer festen Verzögerung als einen Kalibrierungswert oder als Kalibrierungswerte enthalten. Diese Werte könnten als eine Funktion der Motordrehzahl (z. B. zum Zeitpunkt t₀) im Voraus gewählt werden. Allerdings umfasst das Bestimmen 140 vorzugsweise das Berechnen einer Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie für den Motor. Die Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie kann in Übereinstimmung mit einer Beziehung berechnet werden, die umfasst:
wobei:

Ni(tp): die Eingangsdrehzahl des Getriebes und die Motorausgangsdrehzahl zum Zeitpunkt t₀ ist; und
t_SRI: die Dauer eines vorgegebenen Drehzahlverringerungsintervalls ist.

Da die Zielmotordrehzahl am Ende der Motorverzögerungstrajektorie vorzugsweise null ist, ist die Drehzahlverringerung einfach das Negative der Differenz der vorgegebenen Motordrehzahl und null, d. h. einfach das Negative der vorgegebenen Motordrehzahl. Falls die Zieldrehzahl am Ende der Trajektorie so gewählt wird, dass sie eine von null verschiedene Drehzahl ist, umfasst das Bestimmen 140 das Bilden der Differenz der vorgegebenen Drehzahl und der Zieldrehzahl am Ende der Verzögerungstrajektorie. Das vorgegebene Drehzahlverringerungsintervall ist vorzugsweise ein festes Intervall, das als ein Kalibrierungswert in der Steuereinheit wie etwa in der Steuereinheit 43 gespeichert sein kann. Allerdings kann das vorgegebene Drehzahlverringerungsintervall auf Wunsch auch berechnet werden. Wo der aktive Motorerhalt in Reaktion auf eine Schlüssel-Aus-Aktion eines Fahrers erfolgt, ist die Zeit, während der die anderen Elemente des Systems einschließlich der Steuereinheit und der Elektromaschinen verwendet werden können, um bei dem aktiven Motorhalt zu helfen, begrenzt, da sie ebenfalls in dem Prozess sind, in Übereinstimmung mit verschiedenen ihnen zugeordneten Abschaltparametern abgeschaltet zu werden. Im Fall der Elektromaschinen ist dies typisch ein festes Zeitintervall (z. B. ein Intervall, das durch den Hersteller der Maschine und ihrer zugeordneten Steuerungen bestimmt wird) wie etwa z. B. etwa 2 Sekunden, nachdem die Elektromaschine oder die Elektromaschinen einen Haltbefehl empfangen hat/haben. Somit ist es erwünscht, dass der aktive Motorhalt innerhalb eines Intervalls ausgeführt wird, während dessen die bei der Steuerung verwendeten Systemkomponenten wie etwa die Steuereinheit und die Elektromaschine zur Verwendung in Verbindung mit dem Verfahren 100 verfügbar sind. In einer Ausführungsform war das vorgegebene Drehzahlverringerungsintervall etwa 0,5 Sekunden. In 5 ist das vorgegebene Drehzahlverringerungsintervall als das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₄ veranschaulicht.
Anhand der 4A–8 enthält das Verfahren 100 außerdem einen Schritt des Anlegens 150 eines Gegendrehmoments unter Verwendung der Elektromaschine, das der Rotation der Maschine entgegengesetzt ist und die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl verringert.
Wenn die Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie bestimmt worden ist, ist es erforderlich, die notwendigen Elektromaschinen-Drehmomente zu bestimmen und anzuweisen, um die gewünschte Verzögerungsrate des Motors zu erzielen oder zu erlangen. Der Schritt des Anlegens 150 eines Gegendrehmoments kann durch die weiteren Schritte ausgeführt werden, die enthalten: Bestimmen 152 eines Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls, der notwendig ist, um die Motordrehzahltrajektorie als eine Funktion mehrerer Fahrzeugdynamikparameter zu erlangen; und Steuern 154 des Elektromaschinen-Ausgangsdrehmoments unter Verwendung des Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls. In den 1, 2, 4A, 4B und 6 ist der Schritt des Bestimmens 152 des Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls, das notwendig ist, um die Motordrehzahltrajektorie als eine Funktion mehrerer Fahrzeugdynamikparameter zu erlangen, für ein Kraftübertragungsstrangsystem wie etwa für das Kraftübertragungsstrangsystem 11 mit zwei Elektromaschinen M_A und M_B wie hier beschrieben veranschaulicht. Die Elektromaschinen-Drehmomente können unter Verwendung der geeigneten Kopplungsgleichung wie etwa der wie durch den Block 210 veranschaulichten Gleichung 1 bestimmt werden. Die Ausgaben des Blocks 210 sind die jeweiligen Elektromaschinen-Elektromotordrehmomente Ta und Tb, die vorzugsweise als jeweilige Elektromotorbefehle Ta_cmd und Tb_cmd angelegt werden. Der Schritt des Steuerns 154 umfasst vorzugsweise die Vorwärtssteuerung von M_A und M_B unter Verwendung von Ta_cmd bzw. Tb_cmd. Ta_cmd und Tb_cmd sind in 6 als Ta_OL 215 bzw. Tb_OL 220 veranschaulicht. Natürlich variieren die Kopplungsgleichung oder die Kopplungsgleichungen je nach Konfiguration des Kraftübertragungsstrangsystems und seiner Elemente.
Das Verfahren 100 und der Schritt des Bestimmens 140 des Elektromotor-Gegendrehmoments können auch die Nutzung einer Regelungskorrektur des Elektromaschinen-Drehmoments als eine Funktion des Fehlers zwischen der in Übereinstimmung mit der Drehzahlverringerungstrajektorie bestimmten Eingangsdrehzahl und der tatsächlichen oder gemessenen Eingangsdrehzahl umfassen. Anhand der 4B–8 umfasst dies die folgenden weiteren Schritte: Berechnen 156 eines Motordrehzahltrajektorien-Fehlers unter Verwendung der Motordrehzahl von der Drehzahltrajektorie und einer tatsächlichen Motordrehzahl; Bestimmen 158 einer Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur anhand des Trajektorienfehlers; und Anwenden 159 der Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur auf den Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehl. Der Schritt des Berechnens 156 eines Motordrehzahltrajektorien-Fehlers unter Verwendung der Motordrehzahl von der Drehzahlverringerungstrajektorie und einer tatsächlichen Motordrehzahl ist in Bezug auf Block 225 aus 6 veranschaulicht und wird natürlich wie in 5 mit Bezug auf einen Zeitpunkt t₃ gezeigt als eine Funktion der Zeit ausgeführt. In den 6 und 7 ist Ni_ERR wie durch den Summierknoten 265 gezeigt die Differenz zwischen der tatsächlichen Eingangsdrehzahl Ni_MEAS und der der Eingangsdrehzahl-Verringerungstrajektorie zugeordneten gewünschten Eingangsdrehzahl Ni. Vorzugsweise wird dieser Motordrehzahltrajektorien-Fehler in Verbindung mit jeder Steuerschleife der Steuereinheit berechnet. Anhand der 6–8 und des Schritts des Bestimmens 158 einer Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur anhand des Trajektorien-Fehlers kann der Motordrehzahltrajektorien-Fehler außerdem einem Proportional-Integral-Steuerabschnitt (PI-Steuerabschnitt) 270 der Steuereinheit wie etwa der Systemsteuereinheit 43 zugeführt werden, in der der Fehler unter Verwendung gut bekannter Verfahren zum Ausführen dieser Steuerung integriert werden kann. Dies erzeugt einen Regelungsterm CL 230 des Eingangsdrehzahltrajektorien-Fehlers. Dieser Eingangsdrehzahltrajektorien-Fehler kann verwendet werden, um für jede der Elektromaschinen des Systems eine Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur zu bestimmen, wie sie auch in Bezug auf das Kraftübertragungsstrangsystem 11 im Block 235 als Korrekturen für Ta_cmd und Tb_cmd veranschaulicht sind, die als Ta_CL 240 bzw. als Tb_CL 245 veranschaulicht sind. Anhand von 8 kann der Regelungsterm CL 230 angewendet werden, um empirisch Kalibrierungen zu bestimmen, die den Betrag des Eingangsdrehzahl-Fehlers mit dem jeweiligen inkrementellen Elektromotordrehmoment oder mit den jeweiligen inkrementellen Elektromotordrehmomenten in Beziehung setzen können, das/die erforderlich ist/sind, um den Fehler zu verringern und vorzugsweise zu Null zu machen. Diese sind in 8 als cal_Ta 275 und cal_Tb 280 veranschaulicht, die mit CL 230 multipliziert werden können, um Regelungskorrekturen für M_A und M_B in Form von Ta_CL 240 bzw. Tb_CL 245 zu erlangen. Anhand von 6 und des Schritts des Anwendens 159 der Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur auf den Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehl können die Regelungskorrekturen für M_A und M_B in Form von Ta_CL 240 und Tb_CL 245 auf Ta_OL 215 bzw. Tb_OL 220 angewendet werden, um wie veranschaulicht korrigierte und genauere Werte für Ta_cmd und Tb_cmd zu erlangen, die als Ta 255 bzw. Tb 260 veranschaulicht sind.
Anhand von 5 kann das Verfahren 100 außerdem einen Schritt des Wegnehmens 160 des Gegendrehmoments der Elektromaschine bei einer Motordrehzahl größer als die Motordrehzahl null enthalten. Dieser Schritt soll die Möglichkeit des Überschwingens bei der Steuerung und des Erteilens einer negativen Drehzahl oder einer Gegenrotation des Motors beseitigen. Dieser Schritt kann dadurch ausgeführt werden, dass die Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomente unterhalb eines vorgegebenen Motordrehzahlschwellenwerts von dem Motor entfernt werden und ermöglicht wird, dass die Motorrotation mit einer langsamen Rate anhand der dem Motor zugeordneten Reibungsdrehmomentverluste, wie in 5 in Bezug auf den Zeitpunkt t₅ gezeigt ist, zu einem Halt kommt. Wie hier beschriebene wurde, ist der vorgegebene Motordrehzahlschwellenwert vorzugsweise kleiner als eine Resonanzdrehzahl des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines aktiven Motorhalts für ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem (11), das eine Elektromaschine (56, 72) umfasst, die funktional und wahlweise mit einem Motor (14) und einem Getriebe (10) gekoppelt ist, wobei das System (11) eine Systemsteuereinheit (43) zum Steuern des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems (11) besitzt, die in Signalkommunikation mit einer Motorsteuereinheit (23) zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors (14) steht und einen Ausgangsdrehmomentbefehl an sie liefern kann, wobei die Elektromaschine (56, 72) ein Ausgangsdrehmoment liefern kann, das der Rotation des Motors (14) entgegenwirkt und einen aktiven Motorhalt erzeugen kann, wobei das Verfahren umfasst: Einleiten (110) einer Anforderung eines aktiven Motorhalts; Unterbrechen (120) der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor (14) in Reaktion auf die Anforderung eines aktiven Motorhalts und Aufrechterhalten einer Rotation des Motors (14) und einer vorgegebenen Motordrehzahl unter Verwendung der Elektromaschine; Bestimmen (140) einer gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl aus der vorgegebenen Motordrehzahl; und Anlegen (150) eines Gegendrehmoments, das der Rotation des Motors (14) entgegenwirkt und die Motordrehzahl entsprechend der gewünschten Verringerungsrate der Motordrehzahl verringert, unter Verwendung der Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (140) der gewünschten Verringerungsrate das Berechnen einer Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) für den Motor umfasst, dass das Anlegen (150) des Gegendrehmoments umfasst, dass ein Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehl bestimmt wird, der notwendig ist, um die Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) als eine Funktion mehrerer Fahrzeugdynamikparameter zu erlangen, und das Elektromaschinen-Ausgangsdrehmoment unter Verwendung des Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls gesteuert wird, und dass ein Motordrehzahltrajektorien-Fehler (230) unter Verwendung der Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) und einer tatsächlichen Motordrehzahl (Ni_MEAS) berechnet wird (156); eine Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur (240, 245) anhand des Trajektorien-Fehlers (230) bestimmt wird (158); und die Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehls-Korrektur (240, 245) auf den Elektromaschinen-Ausgangsdrehmomentbefehl angewendet wird (159).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anforderung eines aktiven Motorhalts eine manuelle Anforderung von einem Fahrer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anforderung eines aktiven Motorhalts eine automatische Anforderung umfasst, die durch die Systemsteuereinheit (43) in Reaktion auf einen vorgegebenen Motorhaltparameter bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Motorhaltparameter aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die kleiner als ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Motorhaltschwellenwert ist, und aus einer Tür-offen-Angabe besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anforderung eines aktiven Motorhalts umfasst, dass kein Motor-Ausgangsdrehmoment angefordert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr während eines vorgegebenen Kraftstoffunterbrechungsintervalls (t₁–t₂) vor Anlegen des Gegendrehmoments ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motordrehzahl-Verringerungstrajektorie (Ni) durch Dividieren des Negativen der vorgegebenen Motordrehzahl durch ein vorgegebenes Drehzahlverringerungsintervall (t₂–t₄) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das vorgegebene Drehzahlverringerungsintervall (t₂–t₄) innerhalb eines Intervalls von einem Zeitpunkt (t₀), der dem Einleiten der Anforderung eines aktiven Motorhalts zugeordnet ist, und einem Zeitpunkt (t₅), der einem Elektromaschinenhaltbefehl zugeordnet ist, liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Wegnehmen (160) des Gegendrehmoments der Elektromaschine (56, 72) bei einer Motordrehzahl größer als die Motordrehzahl null.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Gegendrehmoment unterhalb eines vorgegebenen Motordrehzahlschwellenwerts weggenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der vorgegebene Motordrehzahlschwellenwert kleiner als eine Resonanzdrehzahl des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems (11) ist.