DE102008049642B4

DE102008049642B4 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe enthält

Info

Publication number: DE102008049642B4
Application number: DE102008049642.1A
Authority: DE
Inventors: Osama Almasri; Jy-Jen F. Sah
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: DE102008049642A1; CN101445045A; US8298116B2; US20090088279A1; CN101445045B

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe (10) enthält, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit einem Paar Elektromotoren/-generatoren (56, 72) für den mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) gekoppelt ist, wobei die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) elektrisch funktional mit einem Energiespeichersystem (74) für den elektrischen Leistungsfluss dazwischen gekoppelt sind, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des Betriebs des elektromechanischen Getriebes (10) in einem stufenlosen Betriebsbereichszustand; Überwachen des Betriebs des Getriebes (10); Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10), indem eine optimale Antriebsdrehzahl und bestimmt wird, dass die Antriebsdrehzahl in der Nähe der optimalen Antriebsdrehzahl liegt; Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10); und Ändern des Betriebs des Antriebsstrangs, wenn eine Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) detektiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren einer Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebsbereichszustand des Getriebes (10) umfasst: Berechnen des Motordrehmoments von den Elektromotoren/-generatoren (56, 72) zum Erzielen der optimalen Antriebsdrehzahl auf Grundlage der an die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) übertragenen elektrischen Leistung; und Bestimmen des Anlegens eines überschüssigen Drehmoments an eine der Kupplungen (62, 70, 73, 75).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe enthält, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise in der DE 10 2008 046 558 A1 beschrieben wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmomenterzeugungsvorrichtungen einschließlich Brennkraftmaschinen und Elektromotoren/-generatoren, die ein Drehmoment über eine Getriebevorrichtung an einen Fahrzeugendantrieb übertragen. Ein solches Getriebe enthält ein kombiniert-leistungsverzweigtes elektromechanisches Zweifachmodus-Getriebe, das ein Antriebselement zum Empfangen eines Bewegungsdrehmoments von einer Antriebsmaschinenleistungsquelle, üblicherweise einer Brennkraftmaschine, und ein Abtriebselement zum Liefern eines Bewegungsdrehmoments von dem Getriebe an den Fahrzeugendantrieb und an die Räder des Fahrzeugs nutzt. Elektromotoren/-generatoren, die funktional mit einer Elektroenergiespeichervorrichtung verbunden sind, umfassen Motoren/Generatoren, die unabhängig von der Drehmomenteingabe von der Brennkraftmaschine zum Erzeugen eines Bewegungsdrehmoments zur Eingabe in das Getriebe betreibbar sind. Ferner sind die Elektromotoren/-generatoren zum Umwandeln kinetischer Fahrzeugenergie, die über den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in Elektroenergie, die in der Elektroenergiespeichervorrichtung gespeichert werden kann, betreibbar. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingaben von dem Fahrzeug und von dem Betreiber und liefert eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangsystems einschließlich des Steuerns der Getriebegangschaltung, des Steuerns der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und des Regulierens des Austauschs elektrischer Leistung zwischen der Elektroenergiespeichervorrichtung und den Elektromotoren/-generatoren.
Die beispielhaften elektromechanischen Getriebe sind über die Betätigung der Drehmomentübertragungskupplungen, die üblicherweise einen Hydraulikkreis nutzen, um die Kupplungsbetätigung zu bewirken, wahlweise im Festgangbetrieb und im stufenlosen Betrieb betreibbar. Ein Festgangbetrieb findet statt auf, wenn das Verhältnis der Drehzahl des Getriebeabtriebselements zu der Drehzahl des Antriebselements, üblicherweise wegen Betätigung einer oder mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen, konstant ist. Ein stufenloser Betrieb findet statt, wenn das Verhältnis der Drehzahl des Getriebeabtriebselements zu der Drehzahl des Antriebselements auf der Grundlage der Betriebsdrehzahlen eines oder mehrerer Elektromotoren/-generatoren variabel ist. Die Elektromotoren/-generatoren können über die Betätigung einer Kupplung oder direkt durch feste mechanische Verbindungen wahlweise mit dem Abtriebselement verbunden werden. Die Kupplungsbetätigung und -deaktivierung wird üblicherweise über einen Hydraulikkreis ausgeführt, der elektrisch betätigte Hydraulikfluss-Managementventile, Drucksteuerungs-Elektromagneten und Drucküberwachungsvorrichtungen enthält, die durch ein Steuermodul gesteuert werden.
Während des Betriebs besteht eine Notwendigkeit, den Betrieb zu überwachen, um eine Fehlanpassung zwischen einem angewiesenen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebsbereichszustand zu identifizieren. In einer solchen Situation kann eine Modus-Gang-Fehlanpassung auftreten, die z. B. enthält, dass das Steuersystem einen stufenlosen Betrieb anweist, wenn das Getriebe tatsächlich in einem Festgangbetrieb arbeitet. Allerdings kann der Betrieb des Antriebsstrangs die Anwesenheit einer Fehlanpassung maskieren. Wenn dies geschieht, versucht das Steuersystem, die Maschinendrehzahl auf eine berechnete optimale Drehzahl zu zwingen, die für einen stufenlosen Betrieb bestimmt ist. Das Ergebnis kann eine unerwünschte Änderung im Betrieb des Fahrzeugs sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Abwesenheit einer Fehlanpassung effektiv zu identifizieren, die Anwesenheit einer Fehlanpassung zu identifizieren und die Wirkungen irgendeiner Fehlanpassung zu mildern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 9 gelöst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Architektur für ein Steuersystem und für einen Antriebsstrang in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine graphische Darstellung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein schematisches Diagramm eines Hydraulikkreises in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 ist ein algorithmischer Ablaufplan in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung von Ausführungsformen der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigen die 1 und 2 ein System, das eine Maschine 14, ein Getriebe 10, einen Endantrieb 90, ein Steuersystem und einen Hydrauliksteuerkreis 42 (4), der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert worden ist, umfasst. Das beispielhafte Hybridantriebsstrangsystem ist so konfiguriert, dass es das im Folgenden anhand von 5 gezeigte Steuerschema ausführt. Mechanische Aspekte des beispielhaften Getriebes 10 sind ausführlich in dem gemeinsam übertragenen US-Patent US 6,953,409 B2 offenbart. Das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodus-Hybridgetriebe, das die Aspekte der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist in 1 gezeigt. Das Getriebe 10 enthält eine Antriebswelle 12 mit einer Antriebsdrehzahl N_I, die vorzugsweise durch die Brennkraftmaschine 14 angetrieben wird, und eine Abtriebswelle 64 mit einer Abtriebsdrehzahl N_O.
Die beispielhafte Maschine 14 umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die wahlweise in mehreren Zuständen betreibbar ist, um über die Welle 12 ein Drehmoment an das Getriebe zu übertragen, und kann entweder eine Otto- oder eine Dieselmaschine sein. Die Maschine 14 weist eine Kurbelwelle mit einer charakteristischen Drehzahl N_E auf, die funktional mit der Getriebeantriebswelle 12 verbunden ist. Die Abgabe der Maschine, die die Drehzahl N_E und das Abtriebsdrehmoment T_E umfasst, kann sich von der Getriebeantriebsdrehzahl N_I und von dem Maschinenantriebsdrehmoment T_I unterscheiden, wenn eine Drehmomentmanagementvorrichtung (nicht gezeigt) dazwischen angeordnet ist.
Das Getriebe 10 nutzt drei Planetenzahnradsätze 24, 26 und 28 und vier Drehmomentübertragungsvorrichtungen, d. h. Kupplungen, C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. Ein elektrohydraulisches Steuersystem 42, das vorzugsweise durch ein Getriebesteuermodul (TCM) 17 gesteuert wird, ist betreibbar, um die Betätigung und die Deaktivierung der Kupplungen zu steuern. Die Kupplungen C2 und C4 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte Rotationsreibungskupplungen. Die Kupplungen C1 und C3 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte feststehende Vorrichtungen, die zu dem Getriebegehäuse 68 geerdet sind. Jede Kupplung wird vorzugsweise hydraulisch betätigt, wobei sie über eine elektrohydraulische Steuerschaltung 42 Druckhydraulikfluid von einer Pumpe 88 empfängt.
Es gibt einen ersten Elektromotor/-generator, der einem Motor/Generator 56 umfasst, der als MG-A bezeichnet ist, und einen zweiten Elektromotor/-generator, der einen Motor/Generator 72 umfasst, der als MG-B bezeichnet ist, der über die Planetenzahnräder funktional mit dem Getriebe verbunden ist. Jeder der Motoren/Generatoren enthält einen Stator, einen Rotor und eine Resolver-Baueinheit 80, 82. Der Stator für jeden Motor/Generator ist zu dem Getriebeaußengehäuse 68 geerdet und enthält einen Statorkern mit gewendelten elektrischen Wicklungen, die davon ausgehen. Der Rotor für MG-A 56 ist an einem Kupplungsnabenrad gestützt, das über einen Träger 26 funktional an der Abtriebswelle 60 befestigt ist. Der Rotor für MG-B 72 ist an der Hohlwellennabe 66 befestigt. Die Resolver-Baueinheiten 80, 82 sind geeignet positioniert und am MG-A 56 und am MG-B 72 montiert. Jede Resolver-Baueinheit 80, 82 umfasst eine bekannte Vorrichtung mit variablem magnetischem Widerstand, die einen Resolver-Stator, der funktional mit dem Stator jedes Elektromotors/-generators verbunden ist, und einen Resolver-Rotor, der funktional mit dem Rotor jedes Elektromotors/-generators verbunden ist, enthält. Jeder Resolver 80, 82 umfasst eine Erfassungsvorrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie die Drehstellung des Resolver-Stators relativ zu dem Resolver-Rotor erfasst und die Drehstellung identifiziert. Die von den Resolvern ausgegebenen Signale werden interpretiert, um für den MG-A 56 und den MG-B 72 Drehzahlen zu liefern, die als N_A und als N_B bezeichnet sind. Die Getriebeabtriebswelle 64 ist funktional mit einem Fahrzeugendantrieb 90 verbunden, um an die Fahrzeugräder ein Bewegungsabtriebsdrehmoment T_O zu liefern. Es gibt einen Getriebe-Abtriebsdrehzahlsensor 84, der betreibbar ist, um die Drehzahl der Abtriebswelle 64 zu überwachen. Jedes der Fahrzeugräder ist mit einem Sensor 94 ausgestattet, der so ausgelegt ist, dass er die Raddrehzahl überwacht, wobei seine Ausgabe durch das Steuersystem überwacht wird und zum Bestimmen der absoluten Raddrehzahl und der relativen Raddrehzahl für das Bremssteuerungs-, für das Traktionssteuerungs- und für das Fahrzeugbeschleunigungsmanagement verwendet wird.
Das Getriebe 10 empfängt im Ergebnis der Energieumwandlung von Kraftstoff oder von in einer Elektroenergiespeichervorrichtung (ESD) 74 gespeichertem elektrischem Potential von den Drehmomenterzeugungsvorrichtungen einschließlich der Maschine 14 und des MG-A 56 und des MG-B 72 ein Antriebsdrehmoment, das in dieser Reihenfolge als 'T_I', 'T_A' und 'T_B' bezeichnet ist. Die ESD 74 ist über Gleichstromübertragungsleiter 27 mit einem Getriebe-Leistungs-Wechselrichter/Gleichrichter-Modul (das im Folgenden nur noch als Getriebe-Leistungswechselrichtermodul bezeichnet wird) (TPIM) 19 Hochspannungs-Gleichspannungs-gekoppelt. Das TPIM 19 ist ein Element des in Folgenden anhand von 2 beschriebenen Steuersystems. Das TPIM 19 überträgt über die Übertragungsleiter 29 Elektroenergie zum und vom MG-A 56 und das TPIM 19 überträgt ähnlich über die Übertragungsleiter 31 Elektroenergie zum und vom MG-B 72. In Übereinstimmung damit, ob die ESD 74 geladen oder entladen wird, wird elektrischer Strom zu und von der ESD 74 übertragen. Das TPIM 19 enthält das Paar Leistungswechselrichter und jeweiliger Motorsteuermodule, die zum Empfangen von Motorsteuerbefehlen und zum Steuern von Wechselrichterzuständen davon zum Bereitstellen der Motorantriebs- oder Motorrückgewinnungsfunktionalität konfiguriert sind. Vorzugsweise sind der MG-A 56 und der MG-B 72 Dreiphasen-Wechselstrommotoren/-generatoren, jeweils mit einem Rotor, der betreibbar ist, um sich innerhalb eines Stators zu drehen, der in ein Gehäuse des Getriebes eingebaut ist. Die Wechselrichter umfassen bekannte komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikvorrichtungen.
Nunmehr anhand von 2 ist ein schematische Blockschaltplan des Steuersystems gezeigt, das eine verteilte Steuermodularchitektur umfasst. Die im Folgenden beschriebenen Elemente umfassen eine Teilmenge einer Gesamtfahrzeugsteuerarchitektur und sind zum Bereitstellen einer koordinierten Systemsteuerung des hier beschriebenen Antriebsstrangsystems betreibbar. Das Steuersystem ist betreibbar, um relevante Informationen und Eingaben zu synthetisieren und Algorithmen zum Steuern verschiedener Stellglieder zum Erreichen von Steuerzielen einschließlich solcher Parameter wie Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistung, Antriebsverhalten und Schutz der Hardware einschließlich der Batterien der ESD 74 und des MG-A 56 und des MG-B 72 auszuführen. Die verteilte Steuermodularchitektur enthält ein Maschinensteuermodul (ECM) 23, das Getriebesteuermodul (TCM) 17, ein Batteriepacksteuermodul (BPCM) 21 und das TPIM 19. Ein Hybridsteuermodul (HCP) 5 stellt eine allumfassende Steuerung und Koordinierung der oben erwähnten Steuermodule bereit. Es gibt eine Anwenderschnittstelle (UI) 13, die funktional mit mehreren Vorrichtungen verbunden ist, über die ein Fahrzeugbetreiber üblicherweise einschließlich einer Betreiberdrehmomentanforderung (To_req) und einer Betreiberbremsanforderung (BREMSEN) den Betrieb des Antriebsstrangs einschließlich des Getriebes 10 steuert oder anweist. Beispielhafte Fahrzeugeingabevorrichtungen in die UI 13 enthalten ein Fahrpedal, ein Bremspedal, einen Getriebewählhebel und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung. Jedes der oben erwähnten Steuermodule kommuniziert über einen Bus 6 eines lokalen Netzes (LAN-Bus 6) mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Stellgliedern. Der LAN-Bus 6 ermöglicht eine strukturierte Kommunikation von Steuerparametern und Befehlen zwischen den verschiedenen Steuermodulen. Das spezifische genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus und geeignete Protokolle stellen eine robuste Mitteilungsübermittlung und Mehr-Steuermodul-Schnittstellen zwischen den oben erwähnten Steuermodulen und weiteren Steuermodulen, die eine Funktionalität wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität bereitstellen, bereit.
Das HCP 5 stellt eine allumfassende Steuerung des Hybridantriebsstrangsystems bereit, die zum Koordinieren des Betriebs des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 19 und des BPCM 21 dient. Das HCP 5 erzeugt auf der Grundlage verschiedener Eingangssignale von der UI 13 und von dem Antriebsstrang einschließlich des Batteriepacks verschiedene Befehle, einschließlich: der Betreiberdrehmomentanforderung (To_req), des Maschinenantriebsdrehmoments T_I, eines Kupplungsdrehmoments (T_{CL_N}) für die N verschiedenen Drehmomentübertragungskupplungen C1, C2, C3, C4 des Getriebes 10; und der Motordrehmomente T_A und T_B für den MG-A 56 und für den MG-B 72. Das TCM 17 ist funktional mit der elektrohydraulischen Steuerschaltung 42 verbunden, einschließlich zum Überwachen verschiedener Druckerfassungsvorrichtungen (nicht gezeigt) und zum Erzeugen und Ausführen von Steuersignalen für verschiedene Elektromagneten zum Steuern darin enthaltener Druckwächter und Steuerventile.
Das ECM 23 ist funktional mit der Maschine 14 verbunden und wirkt so, dass es über mehrere diskrete Leitungen, die zusammen als Leitungsgruppe 35 gezeigt sind, Daten von einer Vielzahl von Sensoren der Maschine 14 erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern der Maschine 14 steuert. Das ECM 23 empfängt von dem HCP 5 den Maschinenantriebsdrehmomentbefehl und erzeugt ein gewünschtes Achsdrehmoment und eine Angabe des tatsächlichen Maschinenantriebsdrehmoments T_I an das Getriebe, die an das HCP 5 übermittelt wird. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit der Maschine 14 über die Leitungsgruppe 35 gezeigt. Verschiedene weitere Parameter, die durch das ECM 23 erfasst werden können, enthalten die Maschinenkühlmitteltemperatur, die Maschinenantriebsdrehzahl N_E zur Welle 12 (die in die Getriebeantriebsdrehzahl N_I übersetzt wird), den Krümmerdruck, die Umgebungslufttemperatur und den Umgebungsdruck. Verschiedene Stellglieder, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, enthalten Kraftstaffeinspritzdüsen, Zündungsmodule und Drosselsteuermodule.
Das TCM 17 ist funktional mit dem Getriebe 10 verbunden und wirkt so, dass es Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst und Befehlssignale an das Getriebe liefert. Eingaben von dem TCM 17 in das HCP 5 enthalten die geschätzten Kupplungsdrehmomente (T_{CL_N}) für jede der N Kupplungen, d. h. C1, C2, C3 und C4, und die Abtriebsdrehzahl N_O der Abtriebswelle 64. Es können weitere Stellglieder und Sensoren verwendet werden, um für Steuerzwecke zusätzliche Informationen von dem TCM an das HCP zu liefern. Das TCM 17 überwacht Eingaben von Druckwächtern und betätigt wahlweise Drucksteuerungs-Elektromagnete und Schaltelektromagnete zum Betätigen verschiedener Kupplungen, um verschiedene wie im Folgenden beschriebene Getriebebetriebsmodi zu erreichen.
Das BPCM 21 ist signalisierend mit einem oder mit mehreren Sensoren verbunden, die zum Überwachen von Parametern des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung der ESD 74 betreibbar sind, um Informationen über den Zustand der Batterien an das HCP 5 zu liefern. Diese Informationen enthalten den Batterieladezustand, den Amperestundendurchsatz, die Batterietemperatur, die Batteriespannung und die verfügbare Batterieleistung.
Jedes der oben erwähnten Steuermodule ist vorzugsweise ein Universaldigitalcomputer, der allgemein einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die Nur-Lese-Speicher (ROM), Schreib-Lese-Speicher (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) umfassen, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und eine Digital/Analog-(D/A-)Schaltungsanordnung und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Schaltungsvorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst. Jedes Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers bereitzustellen. Die Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Computer wird vorzugsweise unter Verwendung des oben erwähnten LAN 6 ausgeführt.
Die Algorithmen zur Steuerung und Zustandsschätzung in jedem der Steuermodule werden üblicherweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, sodass jeder Algorithmus in jedem Schleifenzyklus wenigstens einmal ausgeführt wird. Die in den nichtflüchtigen Speichervorrichtungen gespeicherten Algorithmen werden von einer der Zentraleinheiten ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von den Erfassungsvorrichtungen und zum Ausführen von Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der jeweiligen Vorrichtung unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen betreibbar. Die Schleifenzyklen werden während des andauernden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs üblicherweise in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.

Nunmehr anhand von 3 arbeitet das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodus-Getriebe in einem von mehreren Betriebsbereichszuständen, die den Festgangbetrieb und den stufenlosen Betrieb umfassen, die anhand der folgenden Tabelle 1 beschrieben sind. Tabelle I

Getriebebetriebsbereichszustand (Op_range)	Betätigte Kupplungen
Modus I – Maschine aus (MI_Eng_Off)	C1 70
Modus 1 – Maschine ein (MI_Eng_On)	C1 70
Festes Übersetzungsverhältnis 1 (FG1)	C1 70	C4 75
Festes Übersetzungsverhältnis 2 (FG2)	C1 70	C2 62
Modus 11 – Maschine aus (MII_Eng_Off)	C2 62
Modus II – Maschine ein (MII_Eng_On)	C2 62
Festes Übersetzungsverhältnis 3 (FG3)	C2 62	C4 75
Festes Übersetzungsverhältnis 4 (FG4)	C2 62	C3 73

Die verschiedenen in der Tabelle beschriebenen Getriebebetriebsbereichszustände geben an, welche der spezifischen Kupplungen C1, C2, C3 und C4 für jeden der Betriebsbereichzustände eingerückt oder betätigt sind. Wenn die Kupplung C1 70 betätigt ist, ist ein erster stufenloser Betriebsbereichszustand, d. h. Modus I, ausgewählt, um das Außenzahnradelement des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu ”erden”. Die Maschine 14 kann entweder ein oder aus sein. Wenn die Kupplung C1 70 ausgerückt ist und die Kupplung C2 62 gleichzeitig betätigt ist, ist ein zweiter stufenloser Betriebsbereichszustand, d. h. Modus II, ausgewählt, um die Welle 60 mit dem Träger des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu verbinden. Die Maschine 14 kann wiederum entweder ein oder aus sein. Für diese Beschreibung ist Maschine aus dadurch definiert, dass die Maschinenantriebsdrehzahl N_E gleich null Umdrehung pro Minute (min^–1) ist, d. h., dass sich die Maschinenkurbelwelle, üblicherweise im Ergebnis dessen, dass die Maschine von dem Getriebe entkoppelt ist, nicht dreht. Weitere Faktoren außerhalb des Umfangs dieser Offenbarung beeinflussen, wann die Elektromotoren/-generatoren 56, 72 als Motoren und Generatoren arbeiten und sind hier nicht diskutiert.
Der Modus I und der Modus II sind durch Anwendungen einzelner Kupplungen, d. h. entweder Kupplung C1 62 oder Kupplung C2 70, und durch die gesteuerte Drehzahl und durch das gesteuerte Drehmoment der Elektromotoren/-generatoren 56 und 72 charakterisiert, was als ein stufenloser Getriebemodus bezeichnet werden kann. Im Folgenden werden bestimmte Betriebsbereichszustände beschrieben, in denen durch Anwenden einer zusätzlichen Kupplung feste Übersetzungsverhältnisse erzielt werden. Wie in der obigen Tabelle gezeigt ist, kann diese zusätzliche Kupplung die Kupplung C3 73 oder C4 75 sein. Wenn die zusätzliche Kupplung angewendet wird, wird ein Festgangbetrieb der Antriebs- zur Abtriebsdrehzahl des Getriebes, d. h. N_I/N_O, erzielt. Während des Festgangbetriebs hängen die Drehungen der Motoren/Generatoren MG-A 56 und MG-B 72, d. h. N_A und N_B, von der inneren Drehung des Mechanismus ab, wie sie durch die Kupplungsbetätigung definiert ist und proportional zu der bei der Welle 12 gemessenen Antriebsdrehzahl ist.
Das Überwachungs-HCP-Steuermodul 5 und eines oder mehrere der weiteren Steuermodule bestimmen in Ansprechen auf eine Betreiberaktion, wie sie durch die UI 13 erfasst wird, die Betreiberdrehmomentanforderung, die bei der Welle 64 ausgeführt werden soll. Die endgültige Fahrzeugbeschleunigung wird durch weitere Faktoren einschließlich z. B. Norm-Fahrwiderstand, Straßenqualität und Fahrzeugmasse beeinflusst. Der Getriebebetriebsbereichzustand für das beispielhafte Getriebe wird auf der Grundlage einer Vielzahl von Betriebscharakteristiken des Antriebsstrangs bestimmt. Wie zuvor beschrieben wurde, enthält dies eine Betreiberanforderung für das Drehmoment, die üblicherweise über Eingaben in die UI 13 übermittelt wird. Außerdem wird anhand externer Bedingungen einschließlich z. B. Straßenqualität, Straßendeckenbedingungen oder Windlast eine Anforderung für das Abtriebsdrehmoment behauptet. Der Getriebebetriebsbereichzustand kann anhand einer Antriebsstrang-Drehmomentanforderung behauptet werden, die durch einen Steuermodulbefehl zum Betreiben eines der Elektromotoren/-generatoren als ein Elektrogenerator oder als ein Elektromotor hervorgerufen wird. Der Getriebebetriebsbereichzustand kann durch einen Optimierungsalgorithmus oder durch eine Optimierungsroutine bestimmt werden, der/die zum Bestimmen der optimalen Systemeffizienz auf der Grundlage der Betreiberanforderung für Leistung, Batterieladezustand und Energieeffizienzen der Maschine 14 und des MG-A 56 und des MG-B 72 betreibbar ist. Das Steuersystem managt die Drehmomenteingaben von der Maschine 14 und von dem MG-A 56 und von dem MG-B 72 auf der Grundlage des Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine, wobei eine Systemoptimierung stattfindet, um die Systemeffizienzen zu optimieren, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und um die Batterieladung zu managen. Darüber hinaus kann der Betrieb auf der Grundlage einer Störung in einer Komponente oder in einem System bestimmt werden. Wie im Folgenden beschrieben ist, überwacht das HCP 5 die Parameterzustände der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und bestimmt die Abgabe des Getriebes, die erforderlich ist, um die gewünschte Drehmomentabgabe zu erreichen. Das Getriebe 10 arbeitet unter der Anweisung des HCP 5 über einem Bereich von Abtriebsdrehzahlen von langsam bis schnell, um die Betreiberanforderung zu erfüllen.
Das Energiespeichersystem und die Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 sind für den Leistungsfluss dazwischen elektrisch funktional gekoppelt. Darüber hinaus sind die Maschine, die Elektromotoren/-generatoren und das elektromechanische Getriebe zur Übertragung von Leistung dazwischen mechanisch funktional gekoppelt, um einen Leistungsfluss an den Ausgang zu erzeugen. Im Betrieb im Modus I arbeitet das Getriebe als ein eingangsleistungsverzweigtes elektrisch variables Getriebe (EVT). Im Betrieb im Modus II arbeitet das Getriebe als ein kombiniert-leistungsverzweigtes EVT. Während des Betriebs in einer dieser zwei Modi führt das Steuersystem an der Maschinendrehzahl eine Regelung aus, die die Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimiert, während die Drehmomentanforderung und die gegebenen Leistungsbeschränkungen weiter erfüllt werden. (Wenn im Folgenden auf ”Steuern” (control) Bezug genommen wird, kann dies fallweise auch ”Regeln” umfassen, ebenso wie eine ”Steuereinrichtung” fallweise auch eine ”Regelungseinrichtung” umfassen kann.) Daraufhin weist sie in Ansprechen auf die Betreiberdrehmomentanforderung die Motordrehzahlen an, das Eingangs/Ausgangs-Drehzahlverhältnis zu ändern, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Durch Verwendung der zwei zusätzlichen Kupplungen weist das Getriebe außerdem die Fähigkeit auf, eines von vier Festgangverhältnissen zu erzielen. Während des Betriebs in einem festen Gang wirkt das Fahrzeug als ein Parallelhybrid und werden die Motoren nur zum Beschleunigen und zum Bremsen/zur Rückgewinnung des Fahrzeugs verwendet.
Anhand von 4 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, das eine ausführlichere Beschreibung des beispielhaften elektrohydraulischen Systems zum Steuern des Flusses von Hydraulikfluid in dem beispielhaften Getriebe gibt. Die Haupthydraulikpumpe 88, die von der Antriebswelle 12 von der Maschine 14 angetrieben wird, und die Zusatzpumpe 110, die durch das TPIM 19 funktional elektrisch gesteuert wird, liefern über das Ventil 140 Druckfluid an den Hydraulikkreis 42. Vorzugsweise umfasst die Zusatzpumpe 110 eine elektrisch mit Leistung versorgte Pumpe einer geeigneten Größe und Kapazität, um einen ausreichenden Druckhydraulikluidfluss in das Hydrauliksystem zu liefern, wenn sie in Betrieb ist.
Das Druckhydraulikfluid fließt in den elektrohydraulischen Steuerkreis 42, der betreibbar ist, um wahlweise den Hydraulikdruck an eine Reihe von Vorrichtungen einschließlich der Drehmomentübertragungskupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, an aktive Kühlkreise für die Motoren/Generatoren A und B und über die Durchlässe 142, 144 (nicht ausführlich gezeigt) an einen Grundkühlkreis zur Kühlung und Schmierung des Getriebes 10 zu verteilen. Wie zuvor festgestellt wurde, ist das TCM 17 vorzugsweise betreibbar, um durch wahlweise Betätigung von Hydraulikkreis-Flusssteuervorrichtungen, die variable Drucksteuerungs-Elektromagneten (PCS) PCS1 108, PCS2 112, PCS3 114, PCS4 116 und elektromagnetisch gesteuerte Flussmanagementventile X-Ventil 119 und Y-Ventil 121 umfassen, die verschiedenen Kupplungen zu betätigen, um einen unterschiedlichen Getriebebetrieb zu erzielen. Der Kreis ist für Fluid über die Durchlässe 124, 122, 126 und 128 in dieser Reihenfolge mit Druckwächtern PS1, PS2, PS3 und PS4 verbunden. Es gibt ein Einlassschieberventil 107. Der Drucksteuerungs-Elektromagnet PCS1 108 weist eine Steuerstellung von normalerweise hoch auf und ist funktional, um durch Fluidwechselwirkung mit einem steuerbaren Druckregler 109 den Fluiddruck in dem Hydraulikkreis zu modulieren. Der nicht ausführlich gezeigte steuerbare Druckregler 109 tritt mit dem PCS1 108 in Wechselwirkung, um den Hydraulikdruck in dem Hydraulikkreis 42 je nach Betriebsbedingungen wie im Folgenden beschrieben über einen Bereich von Drücken zu steuern. Der Drucksteuerungs-Elektromagnet PCS2 112 weist eine Steuerstellung von normalerweise tief auf und ist für Fluid mit einem Schieberventil 113 verbunden und ist so betreibbar, dass er einen Fluss durch es bewirkt, wenn er betätigt ist. Das Schieberventil 113 ist über den Durchlass 126 für Fluid mit dem Druckwächter PS3 verbunden. Der Drucksteuerungs-Elektromagnet PCS3 114 weist eine Steuerstellung von normalerweise tief auf und ist für Fluid mit dem Schieberventil 115 verbunden und so betreibbar, dass er einen Fluss durch es bewirkt, wenn er betätigt ist. Das Schieberventil 115 ist über den Durchlass 124 für Fluid mit dem Druckwächter PS1 verbunden. Der Drucksteuerungs-Elektromagnet PCS4 116 weist eine Steuerstellung von normalerweise tief auf und ist für Fluid mit dem Schieberventil 117 verbunden und so betreibbar, dass er einen Fluss durch es bewirkt, wenn er betätigt ist. Das Schieberventil 117 ist über den Durchlass 128 für Fluid mit dem Druckwächter PS4 verbunden.
In dem beispielhaften System umfassen das X-Ventil 119 und das Y-Ventil 121 jeweils Flussmanagementventile, die durch die Elektromagneten 118 bzw. 120 gesteuert werden und die Steuerzustände Hoch (1) und Tief (0) aufweisen. Die Steuerzustände beziehen sich auf die Stellungen jedes Ventils, mit dem der Fluss zu verschiedenen Vorrichtungen in dem Hydraulikkreis 42 und in dem Getriebe 10 gesteuert werden soll. Das X-Ventil 119 ist betreibbar, um Druckfluid je nach der Quelle der Fluideingabe, wie im Folgenden beschrieben wird, über die Fluiddurchlässe 136, 138, 144, 142 in dieser Reihenfolge zu den Kupplungen C3 und C4 und zu den Kühlsystemen für die Statoren von MG-A 56 und MG-B 72 zu leiten. Das Y-Ventil 121 ist betreibbar, um Druckfluid je nach der Quelle der Fluideingabe, wie im Folgenden beschrieben wird, über die Fluiddurchlässe 132 und 134 zu den Kupplungen C1 bzw. C2 zu leiten. Das Y-Ventil 121 ist über den Durchlass 122 für Fluid mit dem Druckwächter PS2 verbunden. Eine ausführlichere Beschreibung des beispielhaften elektrohydraulischen Steuerkreises 42 ist in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 11/263,216 gegeben, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Eine beispielhafte Logiktabelle zum Ausführen der Steuerung des beispielhaften elektrohydraulischen Steuerkreises 42 ist im Folgenden anhand von Tabelle 2 gegeben. Tabelle 2
Die wahlweise Steuerung des X- und des Y-Ventils und die Betätigung der Elektromagnete PCS2, PCS3 und PCS4 ermöglichen den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplungen C1, C2, C3 und C4 und ermöglichen eine Kühlung für die Statoren von MG-A 56 und MG-B 72.
Im Betrieb wird für das beispielhafte Getriebe auf der Grundlage einer Vielzahl von Betriebscharakteristiken des Antriebsstrangs einer der Festgang- und stufenlosen Betriebsbereichszustände bestimmt. Dies enthält eine Betreiberdrehmomentanforderung, die wie zuvor beschrieben üblicherweise über Eingaben in die UI 13 übermittelt wird. Außerdem wird ein Bedarf für das Abtriebsdrehmoment anhand externer Bedingungen einschließlich z. B. Straßenqualität, Straßendeckenbedingungen oder Windlast behauptet. Der Getriebebetriebsbereichszustand kann anhand einer Antriebsstrangdrehmomentanforderung behauptet werden, die durch einen Steuermodulbefehl zum Betreiben der Elektromotoren/-generatoren als ein Elektrogenerator oder als ein Elektromotor veranlasst wird. Der Betrieb kann durch einen Optimierungsalgorithmus oder durch eine Optimierungsroutine bestimmt werden, der/die so betreibbar ist, dass er/sie auf der Grundlage des Betreiberbedarfs für Leistung, Batterieladezustand und Energieeffizienzen der Maschine 14 und des MG-A 56 und des MG-B 72 die optimale Systemeffizienz bestimmt. Das Steuersystem managt auf der Grundlage des Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine die Drehmomenteingaben von der Maschine 14 und von dem MG-A 56 und von dem MG-B 72, und es findet eine Systemoptimierung statt, um die Systemeffizienzen zu optimieren, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und um die Batterieladung zu managen. Darüber hinaus kann der Betrieb auf der Grundlage einer Störung in einer Komponente oder in einem System bestimmt werden.
Nunmehr werden hier anhand des anhand von 1, 2, 3 und 4 und der Tabellen 1 und 2 beschriebenen Getriebes spezifische Aspekte des Getriebes und des Steuersystems beschrieben. Das Steuersystem ist betreibbar, um auf der Grundlage eines Bedarfs an Drehmoment, der Anwesenheit einer Störung und der Temperaturen der Elektromotoren wahlweise die Drucksteuervorrichtungen und die Flussmanagementventile zu betätigen. Das Steuersystem weist auf der Grundlage der wahlweisen Betätigung der Flussmanagementventile X-Ventil 118 und Y-Ventil 120 wahlweise einen stufenlosen Betrieb im tiefen Bereich, einen stufenlosen Betrieb im hohen Bereich, einen Zustand im tiefen Bereich und einen Zustand im hohen Bereich an. Wenn der stufenlose Betrieb im tiefen Bereich angewiesen worden ist, bewirkt das Steuersystem auf der Grundlage der wahlweisen Betätigung der Drucksteuervorrichtungen PCS2, PCS3 und PCS4 die Betätigung des Statorkühlsystems für den ersten Elektromotor/-generator (MG-A-Statorkühlung), des Statorkühlsystems für den zweiten Elektromotor/-generator (MG-B-Statorkühlung) und der ersten hydraulisch betätigten Kupplung (C1). Darüber hinaus ist das Steuersystem auf der Grundlage der wahlweisen Betätigung der Drucksteuervorrichtungen betreibbar, um die Betätigung des Statorkühlsystems für den MG-A 56, des Statorkülhlsystems für den MG-B 72 und der zweiten hydraulisch betätigten Kupplung C2 zu bewirken, wenn ein stufenloser Betrieb im hohen Bereich angewiesen worden ist. Wenn ein Zustand im tiefen Bereich angewiesen worden ist, der den Betrieb in einem von FG1, FG2, Modus I, über wahlweise Betätigung der Kupplungen umfasst, ist das Steuersystem auf der Grundlage der wahlweisen Betätigung der Drucksteuervorrichtungen betreibbar, um die Betätigung der ersten, der zweiten und der vierten hydraulisch betätigten Kupplung (d. h. C1, C2, C4) zu bewirken. Wenn ein Zustand im hohen Bereich angewiesen worden ist, der den Betrieb in einem von FG3, FG4 und Modus II über wahlweise Betätigung der Kupplungen umfasst, ist das Steuersystem auf der Grundlage der wahlweisen Betätigung der Drucksteuervorrichtungen betreibbar, um die Betätigung der zweiten, der dritten und der vierten hydraulisch betätigten Kupplung (d. h. C2, C3, C4) zu bewirken.
Wie zuvor festgestellt wurde, wird die Fluidabgabe von der zweiten und von der dritten und von der vierten Drucksteuervorrichtung (d. h. PCS2, PCS3 und PCS4) auf der Grundlage der angewiesenen Stellungen des ersten und des zweiten Flussmanagementventils wahlweise auf eine der vier hydraulisch betätigten Kupplungen und Statorkühlsysteme für den MG-A 56 und für den MG-B 72 abgebildet. Somit bewirkt die wahlweise Betätigung von PCS2 den Fluss von Hydraulikfluid zum Bereitstellen einer Kühlung zu dem Stator von MG-B 72, wenn sowohl das X-Ventil als auch das Y-Ventil auf tief angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS2 bewirkt den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplung C2, wenn entweder das X-Ventil oder das Y-Ventil auf hoch angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS3 bewirkt den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplung C1, wenn sowohl das X-Ventil als auch das Y-Ventil auf tief angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS3 bewirkt den Fluss von Hydraulikfluid zum Bereitstellen einer Kühlung zu dem Stator von MG-B 72, wenn das X-Ventil auf tief angewiesen ist und das Y-Ventil auf hoch angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS3 bewirkt den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplung C1, wenn das X-Ventil auf hoch angewiesen ist und wenn das Y-Ventil auf tief angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS3 bewirkt den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplung C3, wenn sowohl das X-Ventil als auch das Y-Ventil auf hoch angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS4 bewirkt unabhängig von der Stellung, auf die das Y-Ventil angewiesen ist, den Fluss von Hydraulikfluid zum Bereitstellen einer Kühlung zu dem Stator von MG-A 56, wenn das X-Ventil auf tief angewiesen ist. Die wahlweise Betätigung von PCS4 bewirkt unabhängig von der Stellung, auf die das Y-Ventil angewiesen ist, den Fluss von Hydraulikfluid zum Betätigen der Kupplung C4, wenn das X-Ventil auf hoch angewiesen ist.
Nunmehr anhand des in 5 gezeigten Ablaufplans 400 werden anhand des anhand von 1, 2, 3 und 4 und der Tabellen 1 und 2 beschriebenen beispielhaften Getriebes spezifische Aspekte des Steuerbetriebs eines beispielhaften Getriebes und Steuersystems beschrieben. Im Betrieb wird das elektromechanische Getriebe durch eines der Steuermodule angewiesen, durch wahlweise Betätigung entweder der Kupplung C1 oder der Kupplung C2 in einem der stufenlosen Betriebsbereichszustände, d. h. entweder Modus I oder II, zu arbeiten (Schritt 410). Der Betrieb des Getriebes einschließlich der Drehzahlen verschiedener Elemente, genauer einschließlich der Drehzahlen N_O, N_A und N_B, wird überwacht (Schritt 412). Es werden weitere Elemente, wie sie für den Betrieb des Systems erforderlich sind, z. B. N_E, T_A und T_B, überwacht. Auf der Grundlage des überwachten Betriebs des Getriebes wird eine Abwesenheit einer Fehleranpassung zwischen dem angewiesenen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes bestimmt (Schritt 414). Auf der Grundlage des überwachten Betriebs des Getriebes einschließlich der Anwesenheit eines überschüssigen Motordrehmoments und Kupplungsschlupfs wird die Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes detektiert (Schritte 416, 418). Wenn eine Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes detektiert wird, wird der angewiesene Betrieb der Brennkraftmaschine geändert (Schritt 420). Dies wird nun ausführlich beschrieben.
Eine potentielle Antriebsstrangsystemstörung enthält eine Fehlanpassung zwischen einem angewiesenen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes. Diese enthält, dass das Steuersystem den Betrieb in einem der stufenlosen Betriebsbereichszustände anweist, während das Getriebe tatsächlich in einem der Festgang-Betriebsbereichszustände arbeitet. Dies wird als eine Modus-Gang-Fehlanpassung bezeichnet. Während des andauernden Betriebs weist das Steuersystem einen der stufenlosen Betriebsbereichszustände, Modus I und Modus II, wie in Tabelle 2 gezeigt an. In jedem Modusbetrieb ist für die beispielhafte Ausführungsform nur eine Kupplung eingerückt, was einem Drucksteuerungs-Elektromagneten (PCS) in dem hydraulisch hohen Zustand entspricht. Das Hydrauliksystem ist so ausgelegt, dass dann, wenn während des Betriebs entweder im Modus I oder im Modus II eine Hardware-Störung auftritt, die einen der verbleibenden zwei Drucksteuerungs-Elektromagneten betrifft, das einzige Ergebnis die Motorstatorkühlung ist.
Es ist zu sehen, dass sowohl im Modus I als auch im Modus II das X-Ventil 119 in einem hydraulisch tiefen Zustand ist. Falls es in dem X-Ventil eine Störung gibt, die veranlasst, dass es in einem hydraulisch hohen Zustand verbleibt, kann eine einzelne Störung in einer der PCS-Vorrichtungen zu einer inakzeptablen Betriebsbedingung führen. Wenn z. B. das X-Ventil eine Störung hat, die veranlasst, dass es 'HOCH' bleibt, arbeitet das Fahrzeug weiter im Modus I, indem es in dem 'Tiefbereichszustand'-Zustand arbeitet und der PCS3 hydraulisch hoch angewiesen wird. Allerdings kann irgendeine nachfolgende Störung am PCS2 in der HOCH-Stellung zum Einrücken der Kupplung C2, mit einer entsprechenden Fehlanpassung dahingehend, dass der Modus I angewiesen wird, während in dem Getriebe FG2 ausgeführt wird, führen.
Eine erste Taktik zum Detektieren einer Modus-Gang-Fehlanpassung enthält das affirmative Bestimmen einer Anwesenheit irgendeiner Modus-Gang-Fehlanpassung durch Überwachen des Kupplungsschlupfs. Diese Detektierungstaktik umfasst das Überwachen und Detektieren eines Kupplungsschlupfs während des stationären Betriebs in Modus I oder II, während nur eine einzelne Kupplung eingerückt, d. h. betätigt angewiesen, ist. Es wird erwartet, dass während des Betriebs bei oder nahe null während irgendeiner gegebenen Zeitdauer nur eine einzelne Kupplung, d. h. entweder C1 oder C2, einen Kupplungsschlupf zeigt. Wenn es für eine Zeitdauer einen wesentlichen Betrag an Schlupf über eine Kupplung gibt, kann bestimmt werden, dass die spezifische Kupplung nicht betätigt ist und dass es keine Modus-Gang-Fehlanpassung gibt. Somit wird im Modus I die Kupplung C1 betätigt angewiesen, wobei über jede der Kupplungen C2, C3 und C4 ein Schlupf auftritt. Somit wird im Modus II die Kupplung C2 betätigt angewiesen, wobei über jede der Kupplungen C1, C3 und 04 ein Schlupf auftritt. Wenn diese Schlupibedingungen für die Kupplungen bestimmt werden, deren Betätigung nicht angewiesen worden ist, bestätigt die Steuerstrategie die Abwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung. Wenn dagegen eine Bedingung auftritt, unter der bestimmt wird, dass eine der nicht betätigten Kupplungen für mehr als eine minimale Zeitdauer einen Schlupf bei der oder in der Nähe der Schlupfdrehzahl null aufweist, besteht ein Potential, dass die Kupplung betätigt ist, und ein Potential für eine Modus-Gang-Fehlanpassung. Der Schlupf über jede der Kupplungen wird auf der Grundlage verschiedener gemessener Drehzahlen von N_E, N_O, N_A und N_B bestimmt.
Eine zweite Taktik zum Detektieren einer Modus-Gang-Fehlanpassung enthält das affirmative Bestimmen einer Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung durch Überwachen der Maschinenantriebsdrehzahl. Während des Betriebs im Modus I oder im Modus II steuert das Steuersystem die Antriebsdrehzahl N_I auf eine berechnete optimale Maschinendrehzahl Ni_opt. In einer Regelung um die optimale Antriebsdrehzahl Ni_opt wird erwartet, dass die Antriebsdrehzahl einem optimalen Drehzahlprofil folgt, das auf der Grundlage der Betriebsbedingungen und der Betreibereingaben bestimmt wird. In dem oben beschriebenen System wird die Beziehung zwischen verschiedenen Drehzahlen durch die Hardware festgesetzt, wobei sie (N_A + N_B)/2 = N_I umfasst. In dieser Taktik werden die Motordrehzahlen N_A und N_B mit dem Resolvern 80, 82 gemessen und wird daraus die Antriebsdrehzahl N_I berechnet. Im Fall einer Modus-Gang-Fehlanpassung gibt es wahrscheinlich eine wesentliche Differenz zwischen der gegenwärtigen Maschinendrehzahl N_I und der optimalen Antriebsdrehzahl Ni_opt, die als Teil des Maschinen- und Systembetriebs bestimmt wird. Somit bestätigt die Steuerstrategie die Abwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung, wenn die Antriebsdrehzahl N_I der optimalen Antriebsdrehzahl Ni_opt folgt, während eine potentielle Modus-Gang-Fehlanpassung vorliegt, wenn es eine Differenz der Antriebsdrehzahl und der optimalen Antriebsdrehzahl gibt.
Wenn die Ergebnisse der ersten und der zweiten Taktik die Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung nicht bestätigen können, werden zusätzliche Taktiken zum Detektieren der Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung ausgeführt. Zum Beispiel kann während des stationären Betriebs eine Modus-Gang-Fehlanpassung auftreten, die für den Fahrzeugbetreiber nicht wahrnehmbar ist oder zu einem leichten Beschleunigungsereignis führt. Eine dritte Taktik zum Detektieren einer Modus-Gang-Fehlanpassung enthält das affirmative Detektieren der Anwesenheit der Modus-Gang-Fehlanpassung durch Überwachen des Motordrehmoments von beiden Elektromotoren/-generatoren. Während des Betriebs entweder im Modus I oder im Modus II berechnet das Steuersystem das Motordrehmoment, das von dem beiden Elektromotoren/-generatoren notwendig ist, um die optimale Maschinendrehzahlregelung Ni_opt zu erzielen. Die gegenwärtigen Motordrehmomente von den Motoren/Generatoren werden auf der Grundlage der an sie übertragenen elektrischen Leistung bestimmt. Auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen Motordrehmoment und dem berechneten Motordrehmoment wird ein überschüssiges Drehmoment für jeden Motor berechnet. Eine Berechnung, die angibt, dass durch einen der Elektromotoren/-generatoren an eine der Kupplungen ein wesentlicher Betrag überschüssiges Drehmoment angelegt wird, gibt die Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung an.
Eine vierte Taktik zum Detektieren einer Modus-Gang-Fehlanpassung enthält das affirmative Detektieren der Anwesenheit der Modus-Gang-Fehlanpassung durch Überwachen des Schlupfs der Kupplungen zum Detektieren der Null-Schlupf-Bedingungen. Es wird erwartet, dass eine Kupplung, die nicht betätigt ist, während des Betriebs entweder im Modus I oder im Modus II einen Schlupf aufweist. Durch Überwachen des Kupplungsschlupfs kann eine Null-Schlupf-Bedingung bestimmt werden. Wenn die Abtriebsdrehzahl nicht verzögert ist, erreicht die Schlupfdrehzahl einer ankommenden Kupplung selbst während einer Modus-Gang-Fehlanpassung schließlich eine Drehzahl von nahezu null (stationärer Zustand). Somit kann die Steuerstrategie eine Modus-Gang-Fehlanpassung detektieren, wenn es in einer nicht eingerückten Kupplung keinen Kupplungsschlupf gibt.
Wenn eine Modus-Gang-Fehlanpassung erfahren und detektiert wird, wird der Betrieb des Antriebsstrangs vorzugsweise auf rechtzeitige Art geändert. Das Andern des Antriebsstrangbetriebs enthält das Sperren der Maschinendrehzahlregelung, vorzugsweise innerhalb 200 ms der Detektierung, um zu verhindern, dass das Steuersystem die Motorantriebsdrehzahl ändert. Dies enthält das Senden eines Software-Steuermerkers an das Steuersystem, um die Maschinenregelung zu sperren, und nachfolgend das Informieren des Betreibers durch Aufleuchten einer Armaturenbrettlampe. Wenn nachfolgend ein affirmatives Bestanden detektiert wird, d. h. ein Ergebnis der Ausführung der ersten oder zweiten Taktik für eine kalibrierbare Zeitdauer zu einer Bestanden-Bedingung führt, wird die Maschinenregelung vorzugsweise erneut freigegeben.
Vorzugsweise gibt es für das affirmative Bestimmen einer Abwesenheit der Modus-Gang-Fehlanpassung und für das affirmative Bestimmen der Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung verschiedene Bedingungen. Somit kann es eine Bedingung geben, unter der ein Fahrzeug gleichzeitig sowohl eine Abwesenheit als auch eine Anwesenheit einer Modus-Gang-Fehlanpassung bestimmen kann. Dies kann wegen einer ankommenden Kupplung, die weiter eine Schlupfdrehzahl über dem Schwellenwert der Bestanden-Kriterien aufweist, während eines kurzen Zeitfensters auftreten, wenn das Fahrzeug eine schnelle Verzögerung erfährt. Aus diesem Grund wird die Aktion des Sperrens der Drehzahlregelung für eine kalibrierbare Zeitdauer, üblicherweise kleiner als vier Sekunden, fortgesetzt, bis die Bestanden-Bedingung erfüllt worden ist. Falls die Kupplung weiter eingerückt ist, fällt die Kupplungsschlupfdrehzahl innerhalb der kalibrierbaren Zeitdauer unter den Bestanden-Bedingungs-Schwellenwert und bleibt der Maschinenregelkreis gesperrt. Falls die Kupplung nicht mehr eingerückt ist und der Test weiter bestanden wird, wird die Maschinenregelung erneut freigegeben.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe (10) enthält, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit einem Paar Elektromotoren/-generatoren (56, 72) für den mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) gekoppelt ist, wobei die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) elektrisch funktional mit einem Energiespeichersystem (74) für den elektrischen Leistungsfluss dazwischen gekoppelt sind, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des Betriebs des elektromechanischen Getriebes (10) in einem stufenlosen Betriebsbereichszustand; Überwachen des Betriebs des Getriebes (10); Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10), indem eine optimale Antriebsdrehzahl und bestimmt wird, dass die Antriebsdrehzahl in der Nähe der optimalen Antriebsdrehzahl liegt; Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10); und Ändern des Betriebs des Antriebsstrangs, wenn eine Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) detektiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren einer Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebsbereichszustand des Getriebes (10) umfasst: Berechnen des Motordrehmoments von den Elektromotoren/-generatoren (56, 72) zum Erzielen der optimalen Antriebsdrehzahl auf Grundlage der an die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) übertragenen elektrischen Leistung; und Bestimmen des Anlegens eines überschüssigen Drehmoments an eine der Kupplungen (62, 70, 73, 75).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Anweisen des Betriebs des elektromagnetischen Getriebes (10) in einem stufenlosen Betriebsbereichszustand das wahlweise Betätigen einer Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Überwachen des Betriebs des Getriebes (10) das Überwachen der Drehzahlen von Eingängen und eines Ausgangs des Getriebes (10) und das Überwachen der Drehmomentabgabe von den Elektromotoren/-generatoren (56, 72) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) umfasst: Bestimmen des Schlupfs über jede der Kupplungen (62, 70, 73, 75) auf der Grundlage der überwachten Drehzahlen der Eingänge und des Ausgangs des Getriebes (10) und der Elektromotoren/-generatoren (56, 72); und Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf für jede der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75), die nicht wahlweise betätigt ist, größer als null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) das Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf nur für die wahlweise betätigte Eine der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) nahezu null ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) umfasst: Bestimmen des Schlupfs über jede der Kupplungen (62, 70, 73, 75) auf der Grundlage der überwachten Drehzahlen eines Eingangs und eines Ausgangs des Getriebes (10) und der Elektromotoren/-generatoren (56, 72); und Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf für jede der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75), die nicht wahlweise betätigt ist, größer als null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) umfasst: Bestimmen des Schlupfs über jede der Kupplungen (62, 70, 73, 75) auf der Grundlage der überwachten Drehzahlen eines Eingangs und eines Ausgangs des Getriebes (10) und der Elektromotoren/-generatoren (56, 72); Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf für jede der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75), die nicht wahlweise betätigt ist, größer als null ist; und Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf nur für die wahlweise betätigte Eine der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ändern des Betriebs des Antriebsstrangs, wenn eine Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen stufenlosen Betriebsbereichszustand und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) detektiert wird, das Ändern eines angewiesenen Betriebs der Brennkraftmaschine (14) umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe (10) enthält, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit einem Paar Elektromotoren/-generatoren (56, 72) für den mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) gekoppelt ist, wobei die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) elektrisch funktional mit einem Energiespeichersystem für den elektrischen Leistungsfluss dazwischen gekoppelt sind, wobei das Verfahren umfasst: wahlweises Anweisen der Betätigung einer Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75); Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen der angewiesenen Betätigung der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und einem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10), indem eine optimale Antriebsdrehzahl zu dem Getriebe (10) und bestimmt wird, dass die Antriebsdrehzahl in der Nähe der optimalen Antriebsdrehzahl zu dem Getriebe (10) liegt; Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen dem angewiesenen Betrieb der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10); und Ändern des Betriebs des Antriebsstrangs, wenn zwischen der angewiesenen Betätigung der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) eine Fehlanpassung detektiert wird; dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen der angewiesenen Betätigung der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) ferner umfasst: Berechnen des Motordrehmoments von den Elektromotoren/-generatoren (56, 72) zum Erzielen der optimalen Maschinendrehzahl auf Grundlage der an die Elektromotoren/-generatoren (56, 72) übertragenen elektrischen Leistung; und Bestimmen des Anlegens eines überschüssigen Drehmoments an irgendeine der Kupplungen (62, 70, 73, 75).
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bestimmen der Abwesenheit einer Fehlanpassung zwischen der angewiesenen Betätigung der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) umfasst: Bestimmen eines Schlupfs über jede der Kupplungen (62, 70, 73, 75) auf der Grundlage der überwachten Drehzahlen der Getriebeeingänge und des Getriebes (10) und der Elektromotoren/-generatoren (56, 72); und Bestimmen, dass der Kupplungsschlupf größer null ist, für jede der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75), die nicht wahlweise betätigt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Detektieren der Anwesenheit einer Fehlanpassung zwischen der angewiesenen Betätigung der Einzelnen der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) und dem tatsächlichen Betriebszustand des Getriebes (10) das Bestimmen umfasst, dass der Kupplungsschlupf nur für die wahlweise betätigte Einzelne der Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) null ist.