DE102007053784B4

DE102007053784B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines elektromechanischen Getriebes während eines Ausführens eines Schaltvorgangs

Info

Publication number: DE102007053784B4
Application number: DE102007053784.2A
Authority: DE
Inventors: Peter E. Wu; Thyagarajan Sadasiwan; Anthony H. Heap
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: US7670252B2; CN101182886B; CN101182886A; US20080119320A1; DE102007053784A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Getriebes während eines Ausführens eines Schaltvorgangs, das dadurch gekennzeichnet ist, dass: eine weggehende Drehmomentübertragungskupplung deaktiviert wird; Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung überwacht wird; und eine Änderung des Betriebs eines Elektromotors, der betreibbar ist, um Drehmoment auf das elektromechanische Getriebe zu übertragen, begrenzt wird, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft allgemein Antriebsstrangsteuersysteme für Kraftstoff/Elektro-Hybrid-Antriebsstrangsysteme, und genauer eine Antriebsstrangsteuerung während eines Getriebeschaltvorgangs.
Insbesondere betrifft die Erfindung unter anderem ein Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Getriebes während eines Ausführens eines Schaltvorgangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der US 5 046 383 A , der US 5 282 401 A , der US 6 319 170 B1 oder der US 2006/0 142 117 A1 bekannt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kraftstoff/Elektro-Hybrid-Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmomenterzeugungseinrichtungen, die Brennkraftmaschinen und Elektromotoren einschließen, die Drehmoment durch eine Getriebeeinrichtung auf einen Fahrzeugendantrieb übertragen. Ein derartiges Getriebe umfasst ein kombiniert leistungsverzweigtes, elektromechanisches Two-Mode-Getriebe (two-mode, compound-split, electro-mechanical transmission), das ein Antriebselement benutzt, um Bewegungsdrehmoment von einer Brennkraftmaschine aufzunehmen, und ein Abtriebselement, um Bewegungsdrehmoment von dem Getriebe an den Fahrzeugendantrieb abzugeben. Beispielhafte elektromechanische Getriebe sind durch Betätigung von Drehmomentübertragungskupplungen selektiv in Modi mit fester Übersetzung und stufenlos verstellbaren Modi betreibbar. Ein Modus mit fester Übersetzung tritt auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements, typischerweise aufgrund einer Betätigung von einer oder mehreren Drehmomentübertragungskupplungen, ein festes Verhältnis der Drehzahl des Antriebselements von der Maschine ist. Ein stufenlos verstellbarer Modus tritt auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements auf der Basis von Betriebsdrehzahlen von einem oder mehreren Elektromotoren variabel ist. Die Elektromotoren können mit der Abtriebswelle über Betätigung einer Kupplung oder durch eine direkte Verbindung verbunden sein. Die Kupplungsbetätigung und -deaktivierung wird typischerweise durch einen Hydraulikkreis bewirkt, der elektrisch betätigte hydraulische Strömungsmanagementventile, Drucksteuersolenoide und Drucküberwachungseinrichtungen umfasst, die von einem Steuermodul gesteuert sind.
Ingenieure, die Antriebsstrangsysteme mit elektromechanischen Getrieben implementieren, stehen vor der Aufgabe, Schaltschemata zwischen verschiedenen Betriebsmodi, die die Modi mit fester Übersetzung und die stufenlos verstellbaren Modi umfassen, zu entwickeln. Die Ausführung eines Schaltvorgangs umfasst typischerweise das Deaktivieren einer weggehenden Kupplung und das Fortsetzen des Betriebs oder das Betätigen einer herankommenden Kupplung. Ein Steuersystem ist typischerweise programmiert, um während eines Getriebeschaltvorgangs Aufgaben auszuführen und somit einen glatten Schaltübergang zu bewirken, der für den Fahrzeugbediener im Wesentlichen nicht wahrnehmbar ist. Derartige Steueraufgaben umfassen das Synchronisieren der Kupplungsdrehzahl der herankommenden Kupplung, indem Betriebsparameter der Maschine und Elektromotoren gesteuert werden. Die Betriebsparameter umfassen Drehmomentausgänge und Betriebsdrehzahlen der Maschine und Elektromotoren. Wenn jedoch beim Deaktivieren der weggehenden Kupplung unbemerkt ein Fehler auftritt, kann das Steuersystem so wirken, dass die Betriebsparameter der Maschine und Elektromotoren derart gesteuert werden, dass der Schaltübergang bewirkt wird, obwohl die weggehende Kupplung nicht deaktiviert worden ist, was möglicherweise zu Unzufriedenheit des Bedieners führt.
Daher besteht ein Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Hybridgetriebes während Gangschaltereignissen, um sich den oben erwähnten Problemen zuzuwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um sich den vorstehend aufgeworfenen Probleme zuzuwenden, sind ein Verfahren eine Vorrichtung vorgesehen, um einen Fehler in einer weggehenden Kupplung während eines Schaltereignisses zu erkennen, wie dies bei einer Getriebeeinrichtung eines beispielhaften Antriebsstrangs angewandt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und ein Erzeugnis, das betreibbar ist, um das Verfahren auszuführen, vorgesehen, um den Betrieb einer elektrisch verstellbaren Getriebeeinrichtung, die selektiv entweder in einem Modus mit fester Übersetzung oder einem stufenlos verstellbaren Modus betreibbar ist, während des Ausführens eines Schaltvorgangs zu steuern. Das Verfahren umfasst, dass eine weggehende Drehmomentübertragungskupplung deaktiviert wird, Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung überwacht wird, und eine Änderung des Betriebs eines Elektromotors, der funktional mit der elektrisch verstellbaren Getriebeeinrichtung verbunden ist, begrenzt wird, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt. Dass Begrenzen einer Änderung des Betriebs des Elektromotors umfasst, dass ein Abtriebsdrehmoment des Elektromotors begrenzt wird, was umfasst, dass eine auf die Zeit bezogene Änderung des Abtriebsdrehmoments begrenzt wird und eine Größe des Abtriebsdrehmoments begrenzt wird. Das Begrenzen des Änderns des Betriebs des Elektromotors wird beendet, wenn der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung den Schwellenwert übersteigt.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden Fachleuten beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann physikalische Form in bestimmten Teilen und einer bestimmten Anordnung von Teilen annehmen, wobei deren bevorzugte Ausführungsform in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, ausführlich beschrieben und dargestellt ist, und wobei:
1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Architektur für ein Steuersystem und einen Antriebsstrang gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine graphische Darstellung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Hydraulikkreises gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
5 ein Logikplan gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen die Darstellungen allein zum Zweck der Veranschaulichung der Erfindung dienen und nicht um selbige einzuschränken. Die 1 and 2 zeigen ein System mit einer Maschine 14, einem Getriebe 10, einem Steuersystem und einem Endantrieb, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut worden ist.
Mechanische Aspekte des beispielhaften Getriebes 10 sind ausführlich in dem gemeinschaftlich übertragenen U.S. Patent US 6 953 409 B2 mit dem Titel ”Two-Mode, Compound-Split, Hybrid Electro-Mechanical Transmission having Four Fixed Ratios” offenbart. Das beispielhafte, kombiniert leistungsverzweigte, elektromechanische Two-Mode-Hybridgetriebe, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung ausführt, ist in 1 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 weist eine Antriebswelle 12 auf, die bevorzugt direkt von einer Brennkraftmaschine 14 angetrieben ist. Das Getriebe 10 benutzt drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 und vier Drehmomentübertragungseinrichtungen, d. h. Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. Ein elektrohydraulisches Steuersystem 42, das bevorzugt von dem Getriebesteuermodul 17 gesteuert ist, ist betreibbar, um die Betätigung und Deaktivierung der Kupplungen zu steuern. Die Kupplungen C2 und C4 umfassen bevorzugt hydraulisch betätigte rotierende Reibkupplungen. Die Kupplungen C1 und C3 umfassen bevorzugt hydraulisch betätigte feststehende Einrichtungen, die an dem Getriebegehäuse 68 an Masse festgelegt sind.
Die drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 umfassen jeweils einfache Planetenradsätze. Darüber hinaus sind der erste und zweite Planetenradsatz 24 und 26 darin zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement des ersten Planetenradsatzes 24 mit einem äußeren Zahnradelement des zweiten Planetenradsatzes 26 zusammengefügt ist und mit einem ersten Elektromotor, der einen auch als ”MG-A” bezeichneten Motor/Generator 56 umfasst, verbunden ist.
Die Planetenradsätze 24 und 26 sind darüber hinaus darin zusammengesetzt, dass der Träger 36 des ersten Planetenradsatzes 24 durch eine Welle 60 mit dem Träger 44 des zweiten Planetenradsatzes 26 zusammengefügt ist. Daher sind die Träger 36 und 44 des ersten und zweiten Planetenradsatzes 24 bzw. 26 zusammengefügt. Die Welle 60 ist auch selektiv mit dem Träger 52 des dritten Planetenradsatzes 28 durch die Kupplung C2 62 verbunden. Der Träger 52 des dritten Planetenradsatzes 28 ist direkt mit dem Getriebeabtriebselement 64 verbunden. Ein inneres Zahnradelement des zweiten Planetenradsatzes 26 ist mit einem inneren Zahnradelement des dritten Planetenradsatzes 28 durch eine Hohlwelle 66 verbunden, die die Welle 60 umgibt, und ist mit einem zweiten Elektromotor verbunden, der einen als MG-B bezeichneten Motor/Generator 72 umfasst.
Alle Planetenradsätze 24, 26 und 28 sowie MG-A und MG-B 56 und 72 sind vorzugsweise koaxial, wie etwa um die axial angeordnete Welle 60, orientiert. MG-A und MG-B 56 und 72 sind beide von einer kreisringförmigen Konfiguration, die zulässt, dass diese die drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 derart umgeben können, dass die Planetenradsätze 24, 26 und 28 radial innen von MG-A und MG-B 56 und 72 angeordnet sind. Das Getriebeabtriebselement 64 ist funktional mit einem Fahrzeugendantrieb 90 verbunden, um Bewegungsdrehmoment bereitzustellen. Jede Kupplung ist bevorzugt hydraulisch betätigt, wobei sie Hydraulikdruckfluid von einer Pumpe, die nachstehend beschrieben ist, über einen elektrohydraulischen Steuerkreis 42 aufnimmt, der hier nachstehend anhand von 4 beschrieben wird.
Das Getriebe 10 nimmt ein Bewegungsantriebsdrehmoment von den Drehmomenterzeugungseinrichtungen, die die Brennkraftmaschine 14 und den MG-A 56 und den MG-B 72 umfassen, als ein Ergebnis einer Energieumwandlung aus Kraftstoff oder elektrischem Potenzial, das in einer Speichereinrichtung für elektrischen Energie (ESD) 74 gespeichert ist, auf. Die ESD 74 umfasst typischerweise eine oder mehrere Speicherbatterien für elektrochemische Energie. Andere Speichereinrichtungen für elektrische Energie und elektrochemische Energie, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Die ESD 74 ist vorzugsweise auf der Basis von Faktoren bemessen, die regenerative Anforderungen, Anwendungsgegebenheiten, die mit typischer Straßensteigung und Temperatur in Beziehung stehen, und Antriebsanforderungen, wie etwa Emissionen, Hilfskraftunterstützung und elektrischer Bereich/Reichweite umfassen. Die ESD 74 ist mit einem Getriebestromumrichtermodul ('TPIM' von Transmission Power Inverter Module) 19 über Gleichstrom-Übertragungsleiter 27 hochspannungs-gleichstromgekoppelt. Das TPIM 19 ist ein Element des Steuersystems, das nachstehend anhand von 2 beschrieben ist. Das TPIM 19 überträgt elektrische Energie auf und von MG-A 56 durch Übertragungsleiter 29, und das TPIM 19 überträgt ähnlich elektrische Energie auf und von MG-B 72 durch Übertragungsleiter 31. Elektrischer Strom ist auf die oder von der ESD 74 dementsprechend übertragbar, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird. Das TPIM 19 umfasst das Paar Stromumrichter und jeweilige Motorsteuermodule, die konfiguriert sind, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und daraus Umrichterzustände zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Regenerationsfunktionalität bereitzustellen.
Bei der Motorantriebssteuerung empfängt der jeweilige Umrichter Strom von den Gleichstrom-Getriebeleitungen und liefert Wechselstrom an den jeweiligen Elektromotor, d. h. MG-A und MG-B, über Übertragungsleiter 29 und 31. Bei der Regenerationssteuerung nimmt der jeweilige Umrichter Wechselstrom von dem Elektromotor über Übertragungsleiter 29 und 31 auf und überträgt Strom auf die Gleichstromleitungen 27. Der Netto-Gleichstrom, der zu oder von den Umrichtern geliefert wird, bestimmt den Aufladungs- oder Entladungsbetriebsmodus der Speichereinrichtung für elektrische Energie 74. Bevorzugt sind MG-A 56 und MG-B 72 Dreiphasen-Wechselstrommaschinen, die jeweils einen Rotor aufweisen, der derart betreibbar ist, dass er sich in einem an einem Gehäuse des Getriebes montierten Stator dreht. Die Umrichter umfassen bekannte komplementäre Einrichtungen mit Dreiphasen-Leistungselektronik.
Wieder nach 1 kann ein Antriebszahnrad 80 an dem Antriebselement 12 vorgesehen sein. Wie es gezeigt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Antriebselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Planetenradsatzes 24, und das Antriebszahnrad 80 nimmt daher Leistung von der Maschine 14 und/oder den Elektromotoren 56 und/oder 72 über die Planetenradsätze 24 und/oder 26 auf. Das Antriebszahnrad 80 steht kämmend mit einem Zwischenzahnrad 82 in Eingriff, das wiederum kämmend mit einem Verteilerzahnrad 84 in Eingriff steht, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer hydraulischen Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein. Die Hydraulikpumpe 88 ist eine bekannte Einrichtung, die bevorzugt bemessen ist, um dem Hydraulikkreis des Getriebes Hydraulikfluid mit einem Druck/Strömungsraten zuzuführen, der ausreicht/die ausreichen, um Systemerfordernissen nachzukommen, die Druckniveaus zur Kupplungsbetätigung und Strömungsraten umfassen, die ausreichen, um dem Bedarf zur Systemkühlung und -schmierung nachzukommen. Nachstehend werden weitere Details des beispielhaften Hydraulikkreises anhand von 4 beschrieben.
In 2 ist ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems gezeigt, das eine verteilte Steuermodularchitektur umfasst. Die nachstehend beschriebenen Elemente umfassen einen Teilsatz einer gesamten Fahrzeugsteuerarchitektur und sind betreibbar, um eine koordinierte Systemsteuerung des hierin beschriebenen Antriebsstrangsystems bereitzustellen. Das Steuersystem dient dazu, sachdienliche Informationen und Eingänge zu synthetisieren und Algorithmen auszuführen, um verschiedene Aktoren zu steuern und somit Steuerziele zu erreichen, die solche Parameter umfassen wie die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistungsvermögen, Fahreigenschaften und den Schutz von Bauteilen, die die Batterien der ESD 74 und MG-A und MG-B 56, 72 umfassen. Die verteilte Steuermodularchitektur umfasst ein Maschinensteuermodul ('ECM' von Engine Control Module) 23, ein Getriebesteuermodul ('TCM' von Transmission Control Module) 17, ein Batteriepaketsteuermodul ('BPCM' von Battery Pack Control Module) 21 und TPIM 19. Ein Hybridsteuermodul ('HCP' von hybrid Control Module) 5 liefert eine übergreifende Steuerung und Koordination der vorstehend erwähnten Steuermodule. Es gibt eine Benutzerschnittstelle ('UI' von User Interface) 13, die funktional mit mehreren Einrichtungen verbunden ist, durch die ein Fahrzeugbediener typischerweise den Betrieb des Antriebsstrangs, der das Getriebe 10 umfasst über eine Anforderung von Drehmoment T_O steuert oder anweist. Beispielhafte Fahrzeugbediener-Eingabeeinrichtungen für die UI 13 umfassen ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Getriebegangwahleinrichtung und eine Fahrzeugfahrtregelung. Jedes der vorstehend erwähnten Steuermodule kommuniziert mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Aktoren über einen Bus 6 eines lokalen Netzes ('LAN' von Local Area Network). Der LAN-Bus 6 erlaubt eine strukturierte Übermittlung von Steuerparametern und Befehlen zwischen den verschiedenen Steuermodulen. Das besondere benutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Mehrfach-Steuermodul-Schnittstellenbildung zwischen den vorstehend erwähnten Steuermodulen und anderen Steuermodulen, die eine Funktionalität, wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität, bereitstellen.
Das HCP 5 stellt eine übergreifende Steuerung des Hybrid-Antriebsstrangsystems bereit, wobei es dazu dient, einen Betrieb des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 19 und des BPCM 21 zu koordinieren. Auf der Basis von verschiedenen Eingangssignalen von der UI 13 und dem Antriebsstrang, der das Batteriepaket umfasst, erzeugt das HCP 5 verschiedene Befehle, die umfassen: ein Bedienerdrehmoment T_O, einen Maschinendrehmomentbefehl, Kupplungsdrehmomentbefehle für die verschiedenen Kupplungen C1, C2, C3, C4 des Getriebes 10; und Motordrehmomentbefehle für MG-A und MG-B. Das TCM ist funktional mit dem elektrohydraulischen Steuerkreis 42 von 4 verbunden, wobei eingeschlossen ist, dass verschiedene Druckerfassungseinrichtungen überwacht werden, die allgemein als Erfassungseinrichtung 78 gezeigt sind, und Steuersignale für verschiedene Solenoide erzeugt und ausgeführt werden, um darin enthaltene Druckschalter und Steuerventile zu steuern.
Das ECM 23 ist funktional mit der Maschine 14 verbunden und fungiert, um Daten von einer Vielfalt von Sensoren zu beschaffen bzw. eine Vielfalt von Aktoren der Maschine 14 über mehrere diskrete Leitungen zu steuern, die gemeinsam als Sammelleitung 35 gezeigt sind. Das ECM 23 empfängt den Maschinendrehmomentbefehl von dem HCP 5 und erzeugt ein Soll-Achsdrehmoment und eine Angabe des Ist-Antriebsdrehmoments T_I von der Maschine in das Getriebe, die an das HCP 5 übermittelt wird. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 derart gezeigt, dass es allgemein eine bidirektionale Schnittstelle mit der Maschine 14 über Sammelleitung 35 aufweist. Verschiedene andere Parameter, die von dem ECM 23 erfasst werden können, umfassen die Maschinenkühlmitteltemperatur, die Antriebsdrehzahl N_I von der Maschine zu der zu dem Getriebe führenden Welle 12, den Krümmerdruck, die Umgebungslufttemperatur und den Umgebungsdruck. Verschiedene Aktoren, die von dem ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündmodule und Drosselklappensteuermodule.
Das TCM 17 ist funktional mit dem Getriebe 10 verbunden und arbeitet, um Daten von einer Vielfalt von Sensoren zu beschaffen und Befehlssignale an das Getriebe zu liefern. Eingänge von dem TCM 17 in das HCP 5 umfassen geschätzte Kupplungsdrehmomente für jede der Kupplungen C1, C2, C3 und C4 und eine Drehzahl N_O der Abtriebswelle 64. Andere Aktoren und Sensoren können verwendet werden, um zusätzliche Informationen von dem TCM an das HCP zu Steuerzwecken zu liefern.
Das BPCM 21 ist signaltechnisch mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, die dazu dienen, elektrische Strom- oder Spannungsparameter der ESD 74 zu überwachen und somit Informationen über den Zustand der Batterien an das HCP 5 zu liefern. Derartige Informationen umfassen den Batterieladezustand, die Batteriespannung und die verfügbare Batterieleistung.
Das TPIM 19 umfasst die zuvor erwähnten Stromumrichter und Motorsteuermodule, die konfiguriert sind, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und daraus Umrichterzustände zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Regenerationsfunktionalität bereitzustellen. Das TPIM 19 dient dazu, Drehmomentbefehle für MG-A 56 und MG-B 72 auf der Basis eines Eingangs von dem HCP 5 zu erzeugen, das durch eine Bedienereingabe durch die UI 13 und Systembetriebsparameter angesteuert wird. Die Motordrehmomentbefehle für MG-A und MG-B werden durch das Steuersystem implementiert, das das TPIM 19 umfasst, um MG-A und MG-B zu steuern. Einzelne Motordrehzahlsignale für MG-A bzw. MG-B werden von dem TPIM 19 aus den Motorphaseninformationen oder von herkömmlichen Rotationssensoren abgeleitet. Das TPIM 19 bestimmt und übermittelt Motordrehzahlen an das HCP 5. Die Speichereinrichtung für elektrische Energie 74 ist an das TPIM 19 über Gleichstromleitungen 27 hochspannungs-gleichstromgekoppelt. Elektrischer Strom ist zu oder von dem TPIM 19 dementsprechend übertragbar, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird.
Jedes der vorstehend erwähnten Steuermodule ist vorzugsweise ein Vielzweck-Digitalcomputer, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, Speichermedien, die einen Nurlesespeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen elektrisch programmierbaren Nurlesespeicher (EPROM) umfassen, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-)- und eine Digital/-Analog-(D/A)-Schaltung, eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung und -Vorrichtungen (I/O) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfasst. Jedes Steuermodul weist einen Satz Steueralgorithmen auf, die maschinenlesbaren Code umfassen, der aus residenten Programmanweisungen und Kalibrierungen besteht, die in dem ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers zu erfüllen. Die Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Computern wird bevorzugt unter Verwendung des vorstehend erwähnten LAN 6 bewerkstelligt.
Algorithmen zur Steuerung und Zustandsschätzung in jedem der Steuermodule werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus zumindest einmal in jedem Schleifenzyklus ausgeführt wird. Algorithmen, die in den nichtflüchtigen Speichereinrichtungen gespeichert sind, werden durch eine der zentralen Verarbeitungseinheiten ausgeführt und dienen dazu, Eingänge von den Erfassungseinrichtungen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen zur Steuerung des Betriebs der jeweiligen Einrichtung unter Verwendung voreingestellter Kalibrierwerte auszuführen. Die Schleifenzyklen werden typischerweise in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt. Alternativ können Algorithmen in Abhängigkeit von dem Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
In Ansprechen auf eine Betätigung durch den Bediener, wie sie durch die UI 13 erfasst wird, bestimmen das Aufsicht führende HCP-Steuermodul 5 und eines oder mehrere der anderen Steuermodule das geforderte Abtriebsdrehmoment T_O an Welle 64, das auch als Bedienerdrehmomentforderung bezeichnet wird. Selektiv betriebene Komponenten des Getriebes 10 werden geeignet gesteuert und betätigt, um auf die Bedieneranforderung zu reagieren. Wenn der Bediener in der in den 1 und 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform beispielsweise einen Vorwärtsfahrbereich ausgewählt hat und entweder das Gaspedal oder das Bremspedal betätigt, bestimmt das HCP 5 Abtriebsdrehmoment T_O, das beeinflusst, wie und wann das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert. Eine abschließende Fahrzeugbeschleunigung wird durch andere Faktoren beeinflusst, die z. B. die Straßenlast, die Straßensteigung und die Fahrzeugmasse umfassen. Das HCP 5 überwacht die Parameterzustände der Drehmomenterzeugungseinrichtungen und bestimmt den Ausgang des Getriebes, der erforderlich ist, um zu dem gewünschten Drehmomentausgang zu gelangen. Unter der Anweisung des HCP 5 arbeitet das Getriebe 10 über einen Bereich von Abtriebsdrehzahlen von langsam bis schnell, um der Bedieneranforderung zu entsprechen.

Das kombiniert leistungsverzweigte, elektromechanische Two-Mode-Getriebe umfasst ein Abtriebselement 64, das Abtriebsdrehmoment über zwei unterschiedliche Zahnradstränge in dem Getriebe 10 aufnimmt, und arbeitet in mehreren Getriebebetriebsmodi, die nun anhand von 1 und der Tabelle 1 unten beschrieben werden. Tabelle 1

Getriebebetriebsmodus	Betätigte	Kupplungen
Modus I	C1 70
Festes Verhältnis 1 (GR1)	C1 70	C4 75
Festes Verhältnis 2 (GR2)	C1 70	C2 62
Modus II	C2 62
Festes Verhältnis 3 (GR3)	C2 62	C4 75
Festes Verhältnis 4 (GR4)	C2 62	C3 73

Die verschiedenen in der Tabelle beschriebenen Getriebebetriebsmodi geben an, welche der spezifischen Kupplungen C1, C2, C3 und C4 für jeden der Betriebsmodi eingerückt oder betätigt wird. Zusätzlich können MG-A und MG-B in verschiedenen Betriebsmodi des Getriebes jeweils als Elektromotoren arbeiten, um Bewegungsdrehmoment zu erzeugen, oder als Generator, um elektrische Energie zu erzeugen.
Das Steuersystem, das vor allem in 2 gezeigt ist, ist betreibbar, um einen Bereich von Getriebeabtriebsdrehzahlen N_O der Welle 64 von relativ langsam bis relativ schnell in jedem Betriebsmodus bereitzustellen. Die Kombination von zwei stufenlos verstellbaren Modi mit einem Abtriebsdrehzahlbereich von langsam bis schnell in jedem Modus lässt zu, dass das Getriebe 10 ein Fahrzeug von einer stehenden Bedingung aus bis zu Autobahngeschwindigkeiten antreiben kann und verschiedene andere Erfordernisse erfüllt, wie sie zuvor beschrieben wurden. Zusätzlich koordiniert das Steuersystem den Betrieb des Getriebes 10, um synchronisierte Schaltvorgänge zwischen den Modi zuzulassen.
Der erste und zweite Betriebsmodus beziehen sich auf Umstände, unter denen die Getriebefunktionen durch ehre Kupplung, d. h. entweder Kupplung C1 62 oder C2 70, und durch die gesteuerte Drehzahl und das gesteuerte Drehmoment der Elektromotoren 56 und 72 gesteuert werden, was als ein stufenlos verstellbarer Getriebemodus bezeichnet wird. Nachstehend werden bestimmte Betriebsbereiche beschrieben, bei denen feste Verhältnisse erreicht werden, indem eine zusätzliche Kupplung angewandt wird. Diese zusätzliche Kupplung kann Kupplung C3 73 oder C4 75 sein, wie es in der Tabelle 1 oben gezeigt ist.
Wenn die zusätzliche Kupplung angewandt wird, wird ein Betrieb mit festem Verhältnis von Antriebsdrehzahl zu Abtriebsdrehzahl des Getriebes, d. h. N_I/N_O, erreicht. Die Rotationen der Motoren/Generatoren MG-A und MG-B 56, 72 hängen von der internen Rotation des Mechanismus ab, wie durch das Kuppeln definiert und proportional zu der Antriebsdrehzahl N_I, die an der Welle 12 bestimmt oder gemessen wird. Die Motoren MG-A und MG-B funktionieren als Motoren oder Generatoren. Sie sind vollständig unabhängig von dem Leistungsfluss von der Brennkraftmaschine zu dem Abtrieb, wodurch ermöglicht wird, dass beide Motoren sind, beide als Generatoren fungieren oder irgendeine Kombination davon. Dies lässt zu, dass beispielsweise während des Betriebs in dem Festen Verhältnis 1 die Bewegungsleistung, die von dem Getriebe an Welle 64 ausgegeben wird, durch Leistung von der Maschine und Leistung von MG-A und MG-B durch den Planetenradsatz 28 bereitgestellt wird, indem Leistung von der Energiespeichereinrichtung 74 aufgenommen wird.
In 3 sind verschiedene Getriebebetriebsmodi als Funktion der Getriebeabtriebsdrehzahl N_O und der Getriebeantriebsdrehzahl N_I für das beispielhafte Getriebe und das beispielhafte Steuersystem, die in den 1 und 2 gezeigt sind, aufgetragen. Der Betrieb mit Festem Verhältnis ist als einzelne Linien für jedes der spezifischen Übersetzungsverhältnisse GR1, GR2, GR3 und GR4 gezeigt, wie es anhand von Tabelle 1 oben beschrieben ist. Der Betrieb im stufenlos verstellbaren Modus ist als Betriebsbereiche für jeden von Modus I und Modus II gezeigt. Der Getriebebetriebsmodus wird zwischen einem Betrieb mit Fester Verhältnis und einem Betrieb mit stufenlos verstellbarem Modus umgeschaltet, indem spezifische Kupplungen aktiviert oder deaktiviert werden. Das Steuersystem ist betreibbar, um einen spezifischen Getriebebetriebsmodus auf der Basis von verschiedenen Kriterien unter Verwendung von Algorithmen und Kalibrierwerten zu bestimmen, die von dem Steuersystem abgearbeitet werden, und liegt außerhalb des Umfangs dieser Erfindung.
Die Auswahl des Getriebebetriebsmodus hängt primär von der Bedienereingabe und der Fähigkeit des Antriebsstrangs, dieser Eingabe nachzukommen, ab. Das erste feste Übersetzungsverhältnis GR1 ist während Modus I verfügbar, wenn die Kupplungen C1 und C4 eingerückt sind. Das zweite feste Übersetzungsverhältnis GR2 ist während Modus I verfügbar, wenn die Kupplungen C1 und C2 eingerückt sind. Der dritte Bereich mit fester Verhältnis GR3 ist während des stufenlos verstellbaren Modus I und während des stufenlos verstellbaren Modus II verfügbar, wenn die Kupplungen C2 62 und C4 75 eingerückt sind, und der vierte Bereich mit festem Verhältnis GR4 ist während des Modus II verfügbar, wenn die Kupplungen C2 62 und C3 73 eingerückt sind. Es ist festzustellen, dass sich Bereiche eines stufenlos verstellbaren Betriebs für Modus I und Modus II überlappen können.
Die Ausgangsleistung des vorstehend beschriebenen beispielhaften Antriebsstrangsystems ist aufgrund von mechanischen und Systemgrenzen eingeschränkt. Die Abtriebsdrehzahl N_O des Getriebes, die an Welle 64 gemessen wird, ist aufgrund von Begrenzungen der Maschinenabtriebsdrehzahl, die an Welle 18 gemessen wird, und der Getriebeantriebsdrehzahl N_I, die an Welle 12 gemessen wird, und Drehzahlbegrenzungen der Motoren MG-A und MG-B begrenzt. Das Abtriebsdrehmoment T_O des Getriebes 64 ist ähnlich aufgrund von Begrenzungen des Antriebsdrehmoments T_I, das an Welle 12 nach dem Dämpfer für transientes Drehmoment gemessen wird, und Drehmomentbegrenzungen von MG-A und MG-B 56, 72 begrenzt.
Wieder nach 4 ist ein schematisches Schaubild gezeigt, das eine detailliertere Beschreibung des beispielhaften elektrohydraulischen Systems zum Steuern der Strömung von Hydraulikfluid in dem beispielhaften Getriebe liefert. Wie es zuvor anhand von 1 beschrieben wurde, wird die Haupthydraulikpumpe 88 durch Zahnräder 82 und 84 angetrieben, die funktional von der Antriebswelle von der Maschine 10 angetrieben werden. Die Haupthydraulikpumpe 88 nimmt Antriebsdrehmoment von der Maschine auf und pumpt Hydraulikfluid, das aus einem Sumpf abgezogen wird, in einen Hydraulikkreis des Getriebes, wobei es zu Beginn durch ein Steuerventil 140 hindurchtritt. Die Zusatzpumpe 110 ist funktional von einem Zusatzbetriebspumpensteuermodul ('TAOP') (das nicht gezeigt ist) gesteuert, das funktional von dem TPIM 19 gesteuert ist. Die Zusatzpumpe 110 umfasst bevorzugt eine elektrisch beaufschlagte Pumpe mit einer geeigneten Größe und Kapazität, um eine ausreichende Strömung von Hydraulikdruckfluid in das Hydrauliksystem bereitzustellen, wenn sie in Betrieb ist. Das TPIM erzeugt bevorzugt ein pulsweitenmoduliertes Signal mit einer festen Frequenz und einem Tastverhältnis, das von einem niedrigen Wert bis zu einem hohen Wert variiert, um die Pumpe 110 anzutreiben, wobei das Tastverhältnis von der gewünschten Ausgangsleistung von der Pumpe abhängt. Die Pumpe 110 empfängt das Signal und pumpt Hydraulikfluid, das aus dem Sumpf abgezogen wird, in den Hydraulikkreis, welches dann zum Steuerventil 140 strömt.
Hydraulikdruckfluid strömt in den elektrohydraulischen Steuerkreis 42, der dazu dient, selektiv Hydraulikdruck auf eine Reihe von Einrichtungen zu verteilen, die die Drehmomentübertragungskupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, aktive Kühlkreise für die Motoren MG-A und MG-B und einen Basiskühlkreis zum Kühlen und Schmieren des Getriebes 10 über Kanäle 142, 144 (die nicht im Detail dargestellt sind) umfassen. Wie es zuvor festgestellt wurde, ist das TCM 17 vorzugsweise betreibbar, um die verschiedenen Kupplungen zu betätigen und somit verschiedene Getriebebetriebsmodi durch selektive Betätigung von Hydraulikkreis-Strömungssteuereinrichtungen zu erreichen, die Drucksteuersolenoide ('PCS') PCS1 108, PCS2 112, PCS3 114, PCS4 116 und solenoidgesteuerte Strömungsmanagementventile X-Ventil 118 und Y-Ventil 120 umfassen. Der Kreis ist fluidtechnisch mit Druckschaltern PS1, PS2, PS3 und PS4 über Kanäle 124, 122, 126 bzw. 128 verbunden. Das Drucksteuersolenoid PCS1 108 weist eine Steuerposition von normal High (Hoch) auf und dient dazu, eine Modulation von Fluiddruck in dem Hydraulikkreis durch fluidtechnische Wechselwirkung mit einem Druckregler 109 vorzunehmen. Das Drucksteuersolenoid PCS2 112 weist eine Steuerposition von normal Low (Niedrig) auf und ist fluidtechnisch mit einem Trommelventil 113 verbunden und dient dazu, eine Strömung dort hindurch zu bewirken, wenn es betätigt ist. Das Trommelventil 113 ist fluidtechnisch mit dem Druckschalter PS3 über Kanal 126 verbunden. Das Drucksteuersolenoid PCS3 114 weist eine Steuerposition von normal Low auf und ist fluidtechnisch mit einem Trommelventil 115 verbunden und dient dazu, eine Strömung dort hindurch zu bewirken, wenn es betätigt ist. Das Trommelventil 115 ist fluidtechnisch mit dem Druckschalter PS1 über Kanal 124 verbunden. Das Drucksteuersolenoid PCS4 116 weist eine Steuerposition von normal Low auf und ist fluidtechnisch mit einem Trommelventil 117 verbunden und dient dazu, eine Strömung dort hindurch zu bewirken, wenn es betätigt ist. Das Trommelventil 117 ist fluidtechnisch mit dem Druckschalter PS4 über Kanal 128 verbunden.
Das X-Ventil 119 und das Y-Ventil 121 umfassen jeweils Strömungsmanagementventile, die in dem beispielhaften System jeweils durch Solenoide 118 bzw. 120 gesteuert sind und Steuerzustände von High (Hoch) ('1') und Low (Niedrig) ('0') aufweisen. Die Steuerzustände beziehen sich auf Positionen von jedem Ventil, die eine Strömungssteuerung für unterschiedliche Einrichtungen in dem Hydraulikkreis 42 und dem Getriebe 10 bewirken. Das X-Ventil 119 dient dazu, Druckfluid zu den Kupplungen C3 und C4 und den Kühlsystemen für die Statoren von MG-A und MG-B über Fluidkanäle 136, 138, 144 bzw. 142 zu lenken, abhängig von der Fluideingangsquelle, wie es nachstehend beschrieben ist. Das Y-Ventil 121 dient dazu, Druckfluid zu den Kupplungen C1 und C2 über Fluidkanäle 132 bzw. 134 zu lenken, abhängig von der Fluideingangsquelle, wie es nachstehend beschrieben ist. Das Y-Ventil 121 ist fluidtechnisch mit dem Druckschalter PS2 über Kanal 122 verbunden. Eine selektive Steuerung der X- und Y-Ventile und eine Betätigung der Solenoide PCS2, PCS3 und PCS4 ermöglicht die Strömung von Hydraulikfluid, um die Kupplungen C1, C2, C3 und C4 zu betätigen und eine Kühlung für die Statoren von MG-A und MG-B bereitzustellen.

Das TCM 17 ist vorzugsweise betreibbar, um die verschiedenen Kupplungen zu betätigen und somit verschiedene Getriebebetriebsmodi durch selektive Betätigung von Drucksteuersolenoiden und Schaltsolenoiden zu erreichen. Eine beispielhafte Logiktabelle, um eine solche Steuerung unter Verwendung des elektrohydraulischen Steuerkreises 42 zu bewerkstelligen, ist anhand von Tabelle 2 unten angegeben. Tabelle 2

	X-Ventil-Logik	Y-Ventil-Logik	PCS1	PCS2	PCS3	PCS4
Betrieb-Modus	Nr. Verrieg.	C2 Verrieg.	Normal High	Normal High	Normal High	Normal Low
Modus I	0	0	Leitungsmodulation	MG-B Statorkühlung	C1	MG-A Statorkühlung
Modus II	0	1	Leitungsmodulation	C2	MG-B Statorkühlung	MG-A Statorkühlung
GR1, GR2, GR3	1	0	Leitungsmodulation	C2	C1	C4
GR3, GR4	1	1	Leitungsmodulation	C2	C3	C4

Eine selektive Steuerung der X- und Y-Ventile und eine Betätigung der Solenoide PCS1 bis PCS4 ermöglicht die Strömung von Hydraulikfluid, um die Kupplungen C1, C2, C3 und C4 zu betätigen und eine Kühlung für die Statoren von MG-A und MG-B bereitzustellen (”MG-A Statorkühlung”, ”MG-B Statorkühlung”). Beispielhaft anhand der Tabelle 1 und Tabelle 2 kann somit das beispielhafte Getriebe durch Betätigung der Kupplungen C2 und C3 in einer festen Übersetzung GR4 betrieben werden, was durch Steuern der X-Y-Strömungsumschaltventile in Steuerzuständen von High ('1') und Betreiben von PCS2 und PCS3 in 'High'-Zuständen bewerkstelligt wird.
Im Betrieb erfolgt ein Schalten in dem beispielhaften Getriebe aufgrund einer Vielfalt von Betriebseigenschaften des Antriebsstrangs. Es kann eine Änderung einer Anforderung für eine Bedieneranforderung für Drehmoment geben. Derartige Anforderungen werden typischerweise durch Eingaben in die UI 13 übermittelt, wie es zuvor beschrieben wurde. Zusätzlich kann eine Änderung einer Anforderung für Abtriebsdrehmoment auf einer Änderung äußerer Bedingungen beruhen, die z. B. Änderungen der Straßensteigung, der Straßenoberflächenbedingungen oder Windlast einschließen. Eine Schaltänderung kann auf einer Änderung einer Antriebsstrangdrehmomentanforderung beruhen, die von einem Steuermodulbefehl hervorgerufen wird, um einen der Elektromotoren zwischen einem elektrische Energie erzeugenden Modus und einem Drehmoment erzeugenden Modus zu ändern. Eine Schaltänderung kann auf einer Änderung in einem Optimierungsalgorithmus oder einer Optimierungsroutine beruhen, die dazu dient, einen optimalen Systemwirkungsgrad auf der Basis von einer Bedieneranforderung für Leistung, dem Batterieladezustand und Energiewirkungsgraden der Maschine 14 und MG-A und MG-B 56, 72 zu bestimmen. Das Steuersystem verwaltet Drehmomenteingänge von der Maschine 14 und MG-A und MG-B 56, 72 auf der Basis des Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine und es kann Änderungen in einer Systemoptimierung geben, die eine Schaltänderung nach sich ziehen, um Systemwirkungsgrade zu optimieren und somit die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und das Batterieladen zu verwalten. Darüber hinaus kann eine Schaltänderung auf einem Fehler in einem Bauteil oder System beruhen. Die verteilte Steuermodularchitektur wirkt zusammen, um eine Notwendigkeit für eine Änderung des Getriebebetriebsmodus festzustellen, und führt das Vorstehende aus, um die Änderung zu bewirken. Eine Schaltänderung in dem beispielhaften System umfasst eine von zumindest vier möglichen Situationen. Es kann ein Schalten von einer festen Übersetzung zu einer zweiten festen Übersetzung geben. Es kann ein Schalten von einer festen Übersetzung zu einem der stufenlos verstellbaren Modi geben. Es kann ein Schalten von einem der stufenlos verstellbaren Modi zu einer festen Übersetzung geben. Es kann ein Schalten von einem der stufenlos verstellbaren Modi in den anderen stufenlos verstellbaren Modus geben.
Nun unter Bezugnahme auf 5 liefert ein Logikplan eine Beschreibung des Betriebs der Erfindung, der in dem beispielhaften, anhand der 1 bis 4 beschriebenen System ausgeführt wird. Die Erfindung umfasst allgemein einen Algorithmus, der in einem der Steuermodule resident ist und darin ausgeführt wird, welcher wirkt, um ein Verfahren zum Bewirken eines Schaltens von einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus auf der Basis von zuvor beschriebenen Kriterien zu implementieren. Wenn, als eine Einführung, ein Schalten von einer festen Übersetzung in eine zweite feste Übersetzung ausgeführt wird, umfasst der Schaltprozess, dass eine weggehende ('OG') Kupplung deaktiviert wird und eine herankommende Kupplung betätigt wird. Beispielsweise wird beim Schalten von GR1 nach GR2 die weggehende Kupplung C4 75 deaktiviert und die herankommende Kupplung C2 62 wird betätigt, was zulässt, das sie Drehmoment übertragen kann. Die Kupplung C1 70 bleibt während des gesamten Schaltprozesses betätigt. Das Betätigen der herankommenden Kupplung umfasst bevorzugt, dass die Drehzahlen der Elemente der herankommenden Kupplung synchronisiert werden, indem der Betrieb der Drehmomenterzeugungseinrichtungen gesteuert wird und gegebenenfalls der Schlupf der herankommenden Kupplung gesteuert wird. Eine Schaltänderung aus irgendeinem der Betriebsmodi mit fester Übersetzung heraus umfasst bevorzugt einen Prozess, bei dem Drehmoment, das über die weggehenden Kupplung hinweg übertragen wird, vor deren Deaktivierung entlastet wird. Das Entlasten von Drehmoment über die weggehende Kupplung hinweg umfasst, dass die Drehmomenttransportkapazität über andere Drehmomentübertragungsstrecken, z. B. unter Verwendung von MG-A, MG-B und der herankommenden Kupplung, eingestellt wird. Das Deaktivieren einer weggehenden Kupplung umfasst bevorzugt, dass die Drehmomenttransportkapazität der weggehenden Kupplung verringert wird, indem der Hydraulikdruck durch Steuerung von einem der Solenoide reduziert wird, wie es zuvor beschrieben wurde.
Wieder nach 5 wird ein Befehl zum Ausführen eines Schaltens aus einer festen Übersetzung heraus ausgegeben (Block 200). Drehmoment wird von der weggehenden ('OG') Kupplung entlastet. Die weggehende Kupplung wird deaktiviert (Block 202), indem Elemente in dem elektrohydraulischen Steuerkreis 42 gesteuert werden, was einschließt, dass eine Strömung von Hydraulikdruckfluid zu der weggehenden Kupplung verringert wird. Das Steuersystem legt Grenzen für eine Änderung von Drehmomentausgängen (ΔT_A, ΔT_B) und absoluten Drehmomentausgängen (T_A, T_B) von den Elektromotoren MG-A und MG-B fest (Block 204). Die Antriebsdrehzahl N_I und die Abtriebsdrehzahl N_O werden, bevorzugt unter Verwendung bekannter Erfassungseinrichtungen, überwacht (Block 206).
Kupplungsschlupf zeichnet sich hinsichtlich Drehzahl und Ablaufzeit aus, wobei der Parameterwert für die Antriebsdrehzahl N_I mit dem Parameterwert für die Abtriebsdrehzahl N_O multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des weggehenden Ganges ('GR_OG_Gear) verglichen wird, was als N_I – [N_O·GR_OG_Gear] dargestellt ist. Der Kupplungsschlupf wird überwacht (Block 208) und mit einer Schwellendifferenz Slip_Thr verglichen. Wenn der Kupplungsschlupf die Schwellendifferenz Slip_Thr übersteigt und dies für eine Ablaufzeit, die länger als eine erste Schwellenzeit ('Time_Thr_1') ist (Block 210), werden die auferlegten Grenzen für die Änderung des Drehmomentausgangs und des absoluten Drehmomentausgangs von den. Elektromotoren MG-A und MG-B beendet (Block 212), und die Schaltausführung fährt fort (Block 214). Wenn der Kupplungsschlupf den Schlupfschwellenwert Slip_Thr nicht übersteigt und den Schlupfschwellenwert über eine Ablaufzeit, die länger als eine zweite Schwellenzeit (Time_Thr_2') ist, nicht übersteigt (Block 220), wird ein Fehler detektiert (Block 222), und das Steuersystem führt eine Abhilfehandlung durch (Block 224).
Die von dem Steuersystem auferlegten Grenzen für die Änderung der Drehmomentausgänge (ΔT_A, ΔT_B) und absoluten Drehmomentausgänge (T_A, T_B) von den Elektromotoren MG-A und MG-B (die in Block 204 gezeigt sind) umfassen bevorzugt Drehmomentwerte, die in dem Steuersystem auf der Basis der Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs zu der Zeit der Schaltausführung dynamisch bestimmt werden. Die Intention bei der Programmierung des Steuersystems zum dynamischen Bestimmen auferlegter Grenzen ist, Grenzen zu besitzen, die die Auswirkung auf das an den Endantrieb ausgegebene Drehmoment, einschließlich das Auftreten von Ruckeln und anderen nicht vorweggenommenen Änderungen des Fahrzeugdrehmoments, minimieren. Der Ablaufzeitschwellenwert Time_Thr_2 ist mit einer Größe kalibriert, die die Gefahr unbeabsichtigten Drehmoments minimiert, und liegt für die beispielhafte Ausführungsform bevorzugt im Bereich von 50 Millisekunden.
Wenn während der Schaltausführung der Kupplungsschlupf der weggehenden Kupplung den Schlupfschwellenwert nach der Ablaufzeitspanne nicht übersteigt, führt das Steuersystem Abhilfehandlungen aus (Block 224). Die Abhilfehandlungen schließen bevorzugt Handlungen ein, die umfassen, dass die Kupplungsbetätigung gesteuert wird und Drehmomentausgänge der Maschine 14 und der Elektromotoren MG-A und MG-B, 56, 72 verwaltet werden. Die Intention des Steuerschemas ist, fortzufahren, der Bedieneranforderung nach Drehmoment nachzukommen, während eine Beschädigung der Bauteile des Antriebsstrangs verhindert wird. Die Abhilfehandlung kann umfassen, dass ein überarbeiteter Schaltvorgangs, z. B. in einen dritten Betriebsmodus, ausgeführt wird, um der Bedienerforderung nach Abtriebselement im Wesentlichen nachzukommen. Der dritte Modus umfasst beispielsweise, dass in einen zulässigen Getriebebetriebsmodus geschaltet wird und Drehmomenteingänge von der Maschine und den Elektromotoren eingestellt werden. Andere Abhilfehandlungen können umfassen, dass der Bediener über das Vorhandensein eines Fehlers durch Beleuchten einer Lampe an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs informiert und irgendeine Form eines ”Notlaufbetriebs” ausgeführt wird, was jeweils außerhalb des Umfangs der Erfindung liegt.

Claims

Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Getriebes während eines Ausführens eines Schaltvorgangs, das dadurch gekennzeichnet ist, dass: eine weggehende Drehmomentübertragungskupplung deaktiviert wird; Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung überwacht wird; und eine Änderung des Betriebs eines Elektromotors, der betreibbar ist, um Drehmoment auf das elektromechanische Getriebe zu übertragen, begrenzt wird, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Begrenzen der Änderung des Betriebs eines Elektromotors umfasst, dass eine Änderung des Abtriebsdrehmoments des Elektromotors begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Begrenzen der Änderung des Abtriebsdrehmoments des Elektromotors ferner umfasst, dass eine auf die Zeit bezogene Änderung des Abtriebsdrehmoments begrenzt wird und eine Größe des Abtriebsdrehmoments begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Begrenzen der Änderung des Betriebs des Elektromotors beendet wird, wenn der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung den Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schwellenwert eine Größe des Schlupfes der weggehenden Kupplung und eine Ablaufzeitspanne umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Vorhandensein eines Fehlers erkannt wird und ein Abhilfegetriebebetrieb ausgeführt wird, wenn der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung den Schwellenwert nach einer Ablaufzeitspanne nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ausführen des Abhilfegetriebebetriebs umfasst, dass ein überarbeiteter Schaltvorgang in einen dritten Betriebsmodus ausgeführt wird, der bewirkt, dass einer Bedienerforderung nach Abtriebsdrehmoment im Wesentlichen nachgekommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektromechanische Getriebe selektiv betreibbar ist, um Drehmoment zwischen einer Brennkraftmaschine, einem ersten und zweiten Elektromotor und einer Abtriebswelle zu übertragen, und das ferner umfasst, dass: eine Änderung der Drehmomentausgänge von dem ersten und zweiten Elektromotor zu dem elektromechanische Getriebe begrenzt wird, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung den Schwellenwert übersteigt.
Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems während einer Kupplungsdeaktivierung, das umfasst, dass: eine Deaktivierung einer weggehenden Drehmomentübertragungskupplung befohlen wird; Schlupf bestimmt wird, der eine Differenz umfasst zwischen einer Getriebeantriebsdrehzahl und einer zweiten Drehzahl, die eine Getriebeabtriebsdrehzahl mit dem Faktor eines Übersetzungsverhältnisses multipliziert umfasst; Änderungen der Drehmomenteingänge von einem ersten und einem zweiten Elektromotor in das elektromechanische Getriebe begrenzt werden, wenn der Schlupf einen Schwellenwert nicht übersteigt; und ein Fehler erkannt wird, wenn der Schlupf den Schwellenwert nach einer Ablaufzeitspanne nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass eine Abhilfesteuerung des Antriebsstrangsystems ausgeführt wird, wenn ein Fehler erkannt wird.
Erzeugnis, umfassend ein Speichermedium mit einem darin eincodierten Computerprogramm zum Bewirken eines Verfahrens zum Steuern eines Betriebs eines elektromechanischen Getriebes während eines Ausführens eines Schaltvorgangs, wobei das Programm umfasst: Code zum Deaktivieren einer weggehenden Drehmomentübertragungskupplung; Code zum Überwachen des Schlupfes der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung; und Code zum Begrenzen einer Größe und einer auf die Zeit bezogenen Änderung des Drehmoments, das von dem Elektromotor an das elektromechanische Getriebe ausgegeben wird, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt.
Erzeugnis nach Anspruch 11, das ferner Code umfasst, um die Größe und die auf die Zeit bezogene Änderung des Drehmoments, das von dem Elektromotor ausgegeben wird, zu begrenzen, wenn der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt.
Erzeugnis nach Anspruch 12, wobei der Schwellenwert eine Größe des Schlupfes der weggehenden Kupplung und eine Ablaufzeitspanne umfasst.
Erzeugnis nach Anspruch 11, das ferner Code umfasst, um das Vorhandensein eines Fehlers zu erkennen und einen Abhilfegetriebebetrieb auszuführen, wenn der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung den Schwellenwert nach einer Ablaufzeitspanne nicht übersteigt.
Antriebsstrangsystem, umfassend: eine Brennkraftmaschine und einen ersten und zweiten Elektromotor und ein elektromechanisches Getriebe, das selektiv betreibbar ist, um Drehmoment zwischen der Brennkraftmaschine, dem ersten und zweiten Elektromotor und einer Abtriebswelle zu übertragen, wobei das Getriebe durch selektive Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen selektiv in einem von mehreren Betriebmodi betreibbar ist; ein Steuersystem, das eingerichtet ist, um die Brennkraftmaschine, die Elektromotoren, und das Getriebe zu steuern; wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um maschinenlesbaren Code auszuführen, der einen Algorithmus zum Steuern des Betriebs des Getriebes während einer Schaltausführung umfasst, wobei der Algorithmus umfasst: i) Code zum Deaktivieren einer weggehenden Drehmomentübertragungskupplung; ii) Code zum Überwachen des Schlupfes der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung; und iii) Code zum Begrenzen einer Änderung des Ausganges von jedem der Elektromotoren, bis der Schlupf der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung einen Schwellenwert übersteigt.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 15, wobei die Elektromotoren jeweils Motor/Generator-Einrichtungen umfassen.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 16, wobei Code zum Begrenzen einer Änderung des Ausgangs von jedem der Elektromotoren Code zum Begrenzen des zwischen jedem der Elektromotoren und dem Getriebe übertragenen Drehmoments umfasst.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 17, wobei der Code zum Begrenzen des zwischen jedem der Elektromotoren und dem Getriebe übertragenen Drehmoments Code zum Begrenzen einer Änderung des übertragenen Drehmoments und zum Begrenzen einer Größe des übertragenen Drehmoments umfasst.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 17, wobei Code zum Überwachen des Schlupfes der weggehenden Drehmomentübertragungskupplung Code zum Vergleichen einer Antriebsdrehzahl von der Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl einer Abtriebswelle multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis einer zu der weggehenden Kupplung gehörenden Übersetzung umfasst.
Antriebsstrangsystem nach Anspruch 17, wobei das elektromechanische Getriebe eine kombiniert leistungsverzweigte Two-Mode-Getriebeeinrichtung umfasst, die selektiv in einem von mehreren Betriebsmodi betreibbar ist, die Modi mit fester Übersetzung und zwei stufenlos verstellbare Modi umfassen.