DE102008053422B4

DE102008053422B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs mit elektromechanischem Getriebe

Info

Publication number: DE102008053422B4
Application number: DE102008053422.6A
Authority: DE
Inventors: William R. Cawthorne; Leonard G. Wozniak; Paul A. Stanowski; Hanne Buur
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2028-10-29
Also published as: US20090112412A1; CN101423019B; US8078371B2; DE102008053422A1; CN101423019A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe (10) umfasst, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit einem Elektromotor/-generator (56, 72) gekoppelt ist, die so ausgelegt sind, dass sie durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) einen mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang übertragen, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer Betreiberdrehmomentanforderung (TO_REQ); Bestimmen eines maximal und eines minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (TO_MAX, TO_MIN) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (TO_REQ); Bestimmen eines angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (TCMD); und Vergleichen des angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (TCMD) und sowohl des maximal als auch des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (TO_MAX, TO_MIN).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf Steuersysteme für elektromechanische Getriebe und insbesondere auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs mit elektromechanischem Getriebe.
HINTERGRUND
Bekannte Antriebsstrangarchitekturen enthalten Drehmomenterzeugungsvorrichtungen einschließlich Brennkraftmaschinen und Elektromotoren/-generatoren, die ein Drehmoment über eine Getriebevorrichtung an einen Ausgang übertragen. Der Ausgang ist mit einem Endantrieb für ein Kraftfahrzeug funktional verbunden. Ein beispielhafter Antriebsstrang enthält ein kombiniert-leistungsverzweigtes elektromechanisches Zweifachmodus-Getriebe, das ein Antriebselement zum Empfangen eines Bewegungsdrehmoments von einer Antriebsmaschinenleistungsquelle, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine, und ein Abtriebselement zum Liefern eines Bewegungsdrehmoments von dem Getriebe an den Fahrzeugendantrieb nutzt. Elektromotoren/-generatoren, die als Motoren oder Generatoren betreibbar sind, erzeugen unabhängig von einer Drehmomenteingabe von der Brennkraftmaschine eine Drehmomenteingabe in das Getriebe. Die Elektromotoren/-generatoren können kinetische Fahrzeugenergie, die über den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in Elektroenergiepotential umwandeln, das in einer Elektroenergie-Speichervorrichtung gespeichert werden kann. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingaben von dem Fahrzeug und von dem Betreiber und stellt eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangsystems einschließlich des Steuerns des Getriebebetriebszustands und der Gangschaltung, des Steuerns der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und des Regulierens des Austauschs elektrischer Leistung zwischen der Elektroenergie-Speichervorrichtung und den Elektromotoren/-generatoren bereit. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingaben von dem Fahrzeug und von dem Betreiber und stellt eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangsystems einschließlich des Steuerns des Getriebebetriebszustands und der Gangschaltung, des Steuerns der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und des Regulierens des Austauschs elektrischer Leistung zwischen der Elektroenergie-Speichervorrichtung und den Elektromotoren/-generatoren bereit.
Das beispielhafte elektromechanische Getriebe ist durch wahlweise Steuerung von Drehmomentübertragungskupplungs-Zuständen über einen Hydraulikkreis wahlweise in Festgang- und stufenlosen Betriebzustandsbereichen betreibbar. Der Festgang-Betriebszustandsbereich tritt auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements wegen der Ein- und Ausrückzustände einer oder mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen ein festes Verhältnis der Drehzahl des Antriebselements von der Maschine ist. Die stufenlosen Betriebsbereichzustandsbereiche treten auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements auf der Grundlage der Betriebsdrehzahlen eines oder mehrerer der Elektromotoren/-generatoren variabel ist. Die Elektromotoren/-generatoren werden über das Einrücken einer oder mehrerer Kupplungen mit der Abtriebswelle verbunden. Die wahlweise Kupplungssteuerung wird über einen Hydraulikkreis ausgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Antriebsstrang enthält ein elektromechanisches Getriebe, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Elektromotor/-generator gekoppelt ist, die so ausgelegt sind, dass sie einen mechanischen Leistungsfluss durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen an einen Ausgang übertragen. Ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs enthält das Überwachen einer Betreiberdrehmomentanforderung, das Bestimmen des maximal und des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung, das Bestimmen eines angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments und das Vergleichen des angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments und sowohl des maximal als auch des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Architektur für ein Steuersystem und für einen Antriebsstrang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine graphische Darstellung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein algorithmischer Ablaufplan in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
5A und 5B graphische Darstellungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung sind; und
6 eine graphische Darstellung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigen 1 und 2 ein System, das eine Maschine 14, ein Getriebe 10, das Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 enthält, ein Steuersystem und einen Hydrauliksteuerkreis 42 umfasst. Das beispielhafte Hybridantriebsstrangsystem ist so konfiguriert, dass es das hier beschriebene und gezeigte Steuerschema ausführt.
Das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodus-Hybridgetriebe 10, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist in 1 gezeigt. Das Getriebe 10 ist so ausgelegt, dass es ein Drehmoment von der Brennkraftmaschine 14 und von den Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 durch wahlweise Steuerung der hydraulisch gesteuerten Drehmomentübertragungskupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 zu einem Ausgang, z. B. zu einem Endantrieb für ein Fahrzeug, überträgt. Wie es hier verwendet wird, bezieht sich Kupplungen auf irgendeinen Typ einer Reibungsdrehmomentübertragungsvorrichtung einschließlich z. B. einfacher oder kombinierter Scheibenkupplungen oder Scheibenpakete, Bandkupplungen und Bremsen. 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 10 zu übertragen, und kann entweder eine Otto- oder eine Dieselmaschine sein. Die Maschine 14 weist eine nicht gezeigte Kurbelwelle auf, die funktional mit der Getriebeantriebswelle 12 verbunden ist. Die Kurbelwelle wird durch eine Erfassungsvorrichtung 11 überwacht, die so ausgelegt ist, dass sie ihre Drehstellung und die Drehzahl N_E überwacht. Die Ausgabe der Maschine 14, die die Drehzahl N_E und das Abtriebsdrehmoment umfasst, kann sich von der Getriebeantriebsdrehzahl N_I und von dem Maschinenantriebsdrehmoment T_E unterscheiden, wenn eine Drehmomentmanagementvorrichtung (nicht gezeigt) dazwischen angeordnet ist.
Das Getriebe 10 umfasst drei Planetenzahnradsätze 24, 26 und 28 und vier Drehmomentübertragungsvorrichtungen, d. h. Kupplungen, C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. Das Hydrauliksteuersystem 42, das vorzugsweise durch ein Getriebesteuermodul ('TCM') 17 gesteuert wird, ist zum Steuern der Kupplungszustände betreibbar. Die Kupplungen C2 62 und C4 75 umfassen vorzugsweise hydraulisch eingerückte Rotationsreibungskupplungen. Die Kupplungen C1 70 und C3 73 umfassen vorzugsweise hydraulisch gesteuerte feststehende Vorrichtungen, die wahlweise zu dem Getriebegehäuse 68 geerdet werden können. Jede der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 wird vorzugsweise hydraulisch eingerückt, wobei sie über den Hydrauliksteuerkreis 42 Druckhydraulikfluid empfängt.
Der erste und der zweite Elektromotor/-generator MG-A 56 und MG-B 72 umfassen hier auch als MG-A 56 und MG-B 72 bezeichnete Motor-/Generatorvorrichtungen, die wenigstens über eines der Planetenzahnräder 24, 26 und 28 funktional mit dem Getriebe 10 verbunden sind. Jeder der Motoren/Generatoren MG-A 56 und MG-B 72 enthält einen Stator (nicht gezeigt), einen Rotor (nicht gezeigt) und eine Resolver-Baueinheit 80, 82. Der Motorstator für jeden Motor/Generator ist zu dem Getriebeaußengehäuse 68 geerdet und enthält einen Statorkern mit davon ausgehenden gewendelten elektrischen Wicklungen. Der Rotor für MG-A 56 ist an einem Kupplungsnabenrad gestützt, das über den zweiten Planetenzahnradsatz 26 funktional an der Welle befestigt ist. Der Rotor für den MG-B 72 ist an der Hohlwellennabe 66 befestigt. Die Resolver-Baueinheiten 80, 82 sind geeignet am MG-A 56 und am MG-B 72 positioniert und montiert. Jede Resolver-Baueinheit 80, 82 kann eine bekannte Vorrichtung mit variablem magnetischem Widerstand sein, die einen Resolver-Stator, der funktional mit dem Stator jedes Motors/Generators MG-A 56 und MG-B 72 verbunden ist, und einen Resolver-Rotor, der funktional mit dem Rotor jedes oben beschriebenen Elektromotors/-generators MG-A 56 und MG-B 72 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 80 und 82 ausgegebenen Signale werden interpretiert, um für den MG-A 56 und den MG-B 72 Drehzahlen zu liefern, die als N_A bzw. N_B bezeichnet sind. Die Getriebeabtriebswelle 64 ist funktional mit einem Fahrzeugendantrieb 90 verbunden, um an die Fahrzeugräder ein Abtriebsdrehmoment T_O zu liefern. Es gibt einen Getriebeabtriebsdrehzahl-Sensor 84, der so ausgelegt ist, dass er die Drehzahl und die Drehrichtung der Abtriebswelle 64 überwacht. Vorzugsweise ist jedes der Fahrzeugräder, von denen eines in 1 bei 93 gezeigt ist, mit einem Sensor 94, der so ausgelegt ist, dass er die Raddrehzahl V_SS-WHL überwacht, ausgestattet, dessen Ausgabe durch eines der Steuermodule des Steuersystems überwacht wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und die absoluten und relativen Raddrehzahlen für das Bremssteuerungs-, Traktionssteuerungs- und Fahrzeugbeschleunigungsmanagement zu bestimmen.
Das Getriebe 10 empfängt die Antriebsdrehmomente von den Drehmomenterzeugungsvorrichtungen einschließlich der Maschine 14 und des MG-A 56 und des MG-B 72 im Ergebnis der Energieumwandlung von Kraftstoff oder von in einer Elektroenergie-Speichervorrichtung ('ESD') 74 gespeichertem elektrischem Potential. Die ESD 74 ist über Gleichstromübertragungsleiter 27 mit einem Getriebe-Leistungs-Wechselrichter/Gleichrichter-Modul ('TPIM') 19, das im Folgenden nur noch als Getriebeleistungswechselrichtermodul bezeichnet wird, hochspannungs-gleichstrom-gekoppelt. Das TPIM 19 ist ein Element des im 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 (nicht gezeigt) und jeweiliger Motorsteuermodule (nicht gezeigt), die so konfiguriert sind, dass sie Motorsteuerbefehle empfangen und davon Wechselrichterzustände steuern, um eine Motorantriebs- oder eine Motorrückgewinnungsfunktionalität bereitzustellen. Vorzugsweise sind der MG-A 56 und der MG-B 72 Dreiphasen-Wechselstrommotoren/-generatoren jeweils mit einem Rotor, der so betreibbar ist, dass er sich innerhalb eines Stators, der an einem Gehäuse des Getriebes angebracht ist, dreht. Die Wechselrichter umfassen bekannte komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikvorrichtungen.
Nunmehr anhand von 2 ist ein schematischer Blockschaltplan des Steuersystems gezeigt, das eine Architektur verteilter Steuermodule 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 innerhalb der ESD 74 enthaltenen Batterien sowie des MG-A 56 und des MG-B 72 auszuführen. Die verteilte Steuermodularchitektur enthält ein Maschinensteuermodul ('ECM') 23, das Getriebesteuermodul ('TCM') 17, ein Batteriegruppensteuermodul ('BPCM') 21 und das TPIM 19. Ein Hybridsteuermodul ('HCP') 5 stellt eine Überwachungssteuerung und Koordinierung der oben erwähnten Steuermodule bereit. Eine Anwenderschnittstelle ('UI') 13 ist funktional mit mehreren Vorrichtungen verbunden, über die ein Fahrzeugbetreiber üblicherweise den Betrieb des Antriebsstrangs einschließlich des Getriebes 10 steuert und anweist. Die Vorrichtungen enthalten ein Fahrpedal ('AP') zum Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung und ein Betreiberbremspedal ('BP'), einen Getriebewählhebel ('PRNDL') und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung (nicht gezeigt). Der Getriebewählhebel (PRNDL) kann eine diskrete Anzahl durch den Betreiber wählbarer Stellungen einschließlich der Drehrichtung der Abtriebswelle 64 zum Ermöglichen einer Vorwärts- und einer Rückwärtsrichtung aufweisen.
Die oben erwähnten Steuermodule kommunizieren über einen Bus 6 eines lokalen Netzes ('LAN'-Bus 6) mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Stellgliedern. Der LAN-Bus 6 ermöglicht zwischen den verschiedenen Steuermodulen eine strukturierte Kommunikation von Steuerparametern und -befehlen. Das spezifische genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus 6 und geeignete Protokolle stellen eine robuste Mitteilungsübermittlung und Mehrsteuermodul-Schnittstellen zwischen den oben erwähnten Steuermodulen und weiteren Steuermodulen, die eine Funktionalität wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität bereitstellen, bereit. Um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und um einen gewissen Grad an Signalredundanz und -integrität sicherzustellen, können mehrere Kommunikationsbusse verwendet werden.
Das HCP 5 stellt eine Überwachungssteuerung 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 der ESD 74 verschiedene Befehle, einschließlich: der Betreiberdrehmomentanforderung ('T_{O_REQ}'), eines angewiesenen Abtriebsdrehmoments ('T_CMD') an den Endantrieb 90, des Maschinenantriebsdrehmoments T_I, Kupplungsdrehmomenten ('T_{CL_N}') für die N verschiedenen Drehmomentübertragungskupplungen C1 70, C2 62, C3 73, C4 75 des Getriebes 10; und der Motordrehmomente T_A und T_B für den MG-A 56 bzw. für den MG-B 72. Das TCM 17 ist funktional mit dem Hydrauliksteuerkreis 42 verbunden und stellt verschiedene Funktionen einschließlich des Überwachens verschiedener Druckerfassungsvorrichtungen (nicht gezeigt) und des Erzeugens und Übermittelns von Steuersignalen zu verschiedenen Elektromagneten bereit und steuert dadurch die innerhalb des Hydrauliksteuerkreises 42 enthaltenen Druckschalter und Steuerventile.
Das ECM 23 ist funktional mit der Maschine 14 verbunden und wirkt so, dass es über mehrere diskrete Leitungen, die gemeinsam 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 an das Getriebe gelieferten tatsächlichen Maschinenantriebsdrehmoments T_I, 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 und die Maschinenantriebsdrehzahl 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, obgleich sie nicht getrennt gezeigt sind, Kraftstoffeinspritzdüsen, 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 10 liefert. Die Eingaben von dem TCM 17 in das HCP 5 enthalten die geschätzten Kupplungsdrehmomente für jede der Kupplungen, d. h. C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, und die Abtriebsdrehzahl N_O des Abtriebswelle 64. Es können weitere Stellglieder und Sensoren verwendet werden, um für Steuerzwecke zusätzliche Informationen von dem TCM 17 an das HCP 5 zu liefern. Das TCM 17 überwacht Eingaben von den Druckschaltern und betätigt wahlweise Drucksteuerungs-Elektromagneten und Schaltelektromagneten zum Betätigen der verschiedenen Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, um verschiedene wie im Folgenden beschriebene Getriebebetriebsmodi zu erreichen.
Das BPCM 21 ist signaltechnisch mit einem oder mit mehreren Sensoren (nicht gezeigt) verbunden, die zum Überwachen von Parametern des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung der ESD 74 betreibbar sind, um Informationen über den Zustand der innerhalb der ESD 74 enthaltenen Batterien an das HCP 5 zu liefern. Solche Informationen enthalten den Batterieladezustand, die Batteriespannung und die verfügbare Batterieleistung, die als Bereich P_{BAT_MIN} bis P_{BAT_MAX} bezeichnet ist.
Jedes der Steuermodule ECM 23, TCM 17, TPFM 19 und BPCM 21 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 Computern wird vorzugsweise unter Verwendung des oben erwähnten LAN-Busses 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.

Das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodus-Getriebe 10 arbeitet in einem von mehreren Betriebsbereichszuständen, die den Festgangbetrieb und den stufenlosen Betrieb umfassen, die anhand der folgenden Tabelle 1 beschrieben sind. Tabelle 1

Getriebebetriebsbereichszustand	Eingerückte Kupplungen
Modus I – Maschine aus (MI_Eng_Off)	C1 70
Modus I – Maschine ein (MI_Eng_On)	C1 70
Festes Übersetzungsverhältnis 1 (FG1)	C1 70	C4 75
Festes Übersetzungsverhältnis 2 (FG2)	C1 70	C2 62
Modus II – 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 70, C2 62, C3 73 und C4 75 für jeden der Betriebsbereichzustände eingerückt sind. Wenn nur die Kupplung C1 70 eingerückt ist, um das Au0enzahnradelement des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu ”erden”, ist ein erster Modus, d. h. Modus I, ausgewählt. Die Maschine 14 kann entweder ein oder aus sein. Wenn nur die Kupplung C2 62 eingerückt ist, um die Welle 60 mit dem Träger des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu verbinden, ist ein zweiter Modus, d. h. Modus II, ausgewählt. 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 Umdrehungen pro Minute ('min^–1') ist, d. h., dass sich die Maschinenkurbelwelle nicht dreht.
Der Modus I und der Modus II beziehen sich auf Getriebebetriebszustände, in denen die Getriebefunktionen durch eine eingerückte Kupplung, d. h. entweder Kupplung C1 62 oder Kupplung C2 70, und durch die gesteuerte Drehzahl und durch das gesteuerte Drehmoment der Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 gesteuert werden, was als ein stufenloser Getriebemodus bezeichnet werden kann. Im Folgenden werden bestimmte Betriebsbereiche beschrieben, in denen durch Einrücken einer zusätzlichen Kupplung feste Übersetzungsverhältnisse erzielt werden. Wie in der obigen Tabelle 1 gezeigt ist, kann diese zusätzliche Kupplung die nicht eingerückte eine der Kupplungen C1 70 oder C2 62 oder eine der Kupplungen C3 73 oder C4 75 sein. Wenn die zusätzliche Kupplung eingerückt wird, wird ein Betrieb mit festem Verhältnis der Antriebs- zur Abtriebsdrehzahl des Getriebes, d. h. N_I/N_O, erzielt. Die Drehzahlen der Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72, N_A bzw. N_B, hängen von der inneren Drehung des Mechanismus ab, wie sie durch die Kupplungsbetätigung definiert ist, und sind proportional zu der bei der Welle 12 gemessenen Antriebsdrehzahl.
Das Überwachungs-HCP 5 und eines oder mehrere der weiteren Steuermodule bestimmen in Ansprechen auf eine Betreiberaktion, wie sie durch die UI 13 erfasst wird, das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD, das die bei der Abtriebswelle 64 ausgeführte Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} erfüllen soll. Die endgültige Fahrzeugbeschleunigung wird durch weitere Faktoren einschließlich z. B. Norm-Fahrwiderstand, Straßenqualität und Fahrzeugmasse beeinflusst. Der Betriebsmodus für das Getriebe 10 wird auf der Grundlage einer Vielzahl von Betriebsdaten des Antriebsstrangs bestimmt. Wie zuvor beschrieben wurde, enthält dies die Betreiberdrehmomentanforderung, die üblicherweise über Eingaben in die UI 13 übermittelt wird. Der Betriebsmodus kann anhand eines Antriebsstrang-Drehmomentbedarfs behauptet werden, der durch einen Befehl, z. B. von dem HCP 5, zum Betreiben der Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und des MG-B 72 in einem Elektroenergie-Erzeugungsmodus oder in einem Drehmomenterzeugungsmodus hervorgerufen wird. Der Betriebsmodus kann durch einen Optimierungsalgorithmus oder durch eine Optimierungsroutine bestimmt werden, der/die mm Bestimmen der optimalen Systemeffizienz auf der Grundlage des Betreiberbedarfs an Leistung, Batterieladezustand und Energieeffizienzen der Maschine 14 und der Elektromotoren/-generatoren 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 eines Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine, wobei eine Systemoptimierung stattfindet, um die Systemeffizienzen zu optimieren, um dadurch 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 das gewünschte Abtriebsdrehmoment zu erreichen. Das Getriebe 10 arbeitet unter der Anweisung des HCP 5 über einen Bereich von Abtriebsdrehzahlen von langsam bis schnell, um die Betreiberanforderung zu erfüllen.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind das ESD 74 und die Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 für den Leistungsfluss dazwischen elektrisch funktional gekoppelt. Darüber hinaus sind die Maschine 14, die Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 und das elektromechanische Getriebe 14 zur Übertragung von Leistung dazwischen mechanisch funktional gekoppelt, um einen Leistungsfluss zu der Abtriebswelle 64 zu erzeugen. Im Betrieb im Modus I arbeitet das Getriebe 14 als ein eingangsleistungsverzweigtes elektrisch variables Getriebe ('EVT'). Im Betrieb im Modus II arbeitet das Getriebe 14 als ein kombiniert-leistungsverzweigtes EVT. Während des Betriebs in einem 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 das Steuersystem in Ansprechen auf die Betreiberdrehmomentanforderung die Drehzahl jedes der Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 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 festen Übersetzungsverhältnissen zu erzielen. Während des Betriebs in einem festen Gang wirken die Maschine 14 und das Getriebe 10 gemeinsam als Parallelhybrid und werden die Elektromotoren MG-A 56 und MG-B 72 nur zum Beschleunigen und zum Bremsen und zur elektrischen Rückgewinnung verwendet.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogramm auf Maschinencode und vorgegebene Kalibrierungen reduziert, die in den Speichervorrichtungen eines oder mehrerer der Steuermodule gespeichert sind und regelmäßig ausgeführt werden, um das elektromechanische Getriebe 10 zu betreiben. Vorzugsweise wird das Computerprogramm während jedes 12,5-Millisekunden-Schleifenzyklus ausgeführt. Eine Betreiberdrehmomentanforderung wird regelmäßig überwacht und umfasst die Anwendereingaben in die UI 13, die über das LAN 6 an die Steuermodule übermittelt werden. Auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung werden Drehmomentgrenzen bestimmt, die ein maximal und ein minimal zulässiges Abtriebsdrehmoment umfassen. Das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD zu der Abtriebswelle 64 wird bestimmt und mit dem maximal und mit dem minimal zulässigen Abtriebsdrehmoment verglichen, um zu bestimmen, wann das angewiesene Abtriebsdrehmoment zu dem Ausgang außerhalb des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments liegt.
Nunmehr anhand von 3 und weiter anhand von 1 und 2 wird nun ein Verfahren zum Bestimmen des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} und T_{O_MIN} beschrieben. Wenn das Getriebe 10 entweder in einen Vorwärts- oder in einen Rückwärtsbetriebsmodus angewiesen wird, wird das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} durch arithmetisches Addieren der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und irgendeines angewiesenen Drehmoments T_REGEN der elektrischen Rückgewinnung und eines positiven zulässigen Drehmomentversatzes bestimmt. Vorzugsweise wird das resultierende maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} gefiltert und gemäß einem vorgegebenen Maschinendrehzahlprofil geformt, um Betreibererwartungen für die Maschinendrehzahl während eines Fahrpedal-Antippen-Manövers oder eines Fahrpedal-Loslassen-Manövers, z. B. in einigen Maschinensystemen vorzugsweise eines Maschineneinlaufansprechens (engine sail-on response), zu erfüllen. Die Änderungsrate des maximal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} wird durch eine Ratenbegrenzungsfunktion beschränkt, die das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} während Antippen-Manövern und Loslassen-Manövern auf das tatsächliche Systemansprechen auf eine sich dynamisch ändernde Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} ausrichtet. Diese Bestimmung des maximal zulässigen Abtriebsdrehmoments ist unabhängig davon, ob die Betreiberdrehmomentanforderung negativ oder positiv ist, dieselbe. Der Befehl für das Drehmoment T_REGEN der elektrischen Rückgewinnung wird üblicherweise in Verbindung mit einer Betreiberbremsung auf der Grundlage einer Notwendigkeit zum Nachladen der ESD 74, wie sie durch den Ladezustand der ESD 74 bestimmt wird, erzeugt. In der beschriebenen Ausführungsform gibt es eine Anforderung einer maximal zulässigen Drehmomentversatz-Beschleunigungsrate von +0,2 g. Die Beschleunigungsrate wird auf der Grundlage des Schleifenzyklus, der vorzugsweise der 12,5-Millisekunden-Schleifenzyklus ist, in einen durch das Steuermodul verwendbaren Schwellenwert, z. B. von dem ECM 23, übersetzt. Wenn das Getriebe 10 entweder in den Vorwärts- oder in den Rückwärtsbetriebsmodus angewiesen wird und die Betreiberdrehmomentanforderung positiv ist, umfasst das minimal zulässige Abtriebsdrehmoment ein minimal zulässiges Schwellendrehmoment und umfasst es in dieser Ausführungsform eine Beschleunigungsrate von –0,15 g. Wenn das Fahrzeug entweder in die Vorwärts- oder in die Rückwärtsrichtung angewiesen wird und wenn die Betreiberdrehmomentanforderung negativ ist, wird das minimal zulässige Abtriebsdrehmoment durch Subtrahieren eines negativen zulässigen Drehmomentversatzes von der Betreiberdrehmomentanforderung bestimmt. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst der negative zulässige Drehmomentversatz vorzugsweise eine Beschleunigungsrate von –0,15 g. Das resultierende minimale Drehmoment T_{O_MIN} wird in der gleichen oben für T_{O_MAX} beschriebenen Weise gefiltert, geformt und ratenbegrenzt. Somit werden das maximal und das minimal zulässigen Abtriebsdrehmoment während des andauernden Betriebs einschließlich während eines Brems- und Rückgewinnungsereignisses, wie in 3 gezeigt ist, für den Vergleich mit dem angewiesenen Abtriebsdrehmoment T_CMD bestimmt.
Nunmehr anhand von 4 und weiter anhand von 1 und 2 wird nun ein Prozess zum Vergleichen des angewiesenen Abtriebsdrehmoments T_CMD und der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} beschrieben. Die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und das angeforderte elektrische Rückgewinnungsdrehmoment T_REGEN werden addiert. Das tatsächliche Antriebsdrehmoment von der Maschine T_I wird davon subtrahiert, um ein gefordertes Abtriebsdrehmoment von den Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 zu bestimmen, wobei der Betriebsbereichszustand des Getriebes 10 und die augenblicklichen Betriebsdaten der Maschine 14 und der Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 einschließlich der Ansprechzeiten berücksichtigt werden. Das tatsächliche Antriebsdrehmoment von der Maschine wird in dem ECM 23 auf der Grundlage des gegenwärtigen Maschinendrehzahl/-last-Betriebs und irgendwelcher parasitärer Lasten wie etwa Hydraulikpumpenlast bestimmt und kann sich von der angewiesenen Maschinendrehmomentabgabe wegen Systemverzögerungen und -nachlaufen unterscheiden. Das geforderte Abtriebsdrehmoment wird in eine Optimierungsroutine OPT eingegeben, um Motordrehmomentbefehle T_{A_CMD} und T_{B_CMD} für die jeweiligen Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 zu bestimmen. Diese Aktion wird vorzugsweise in dem HCP 5 ausgeführt, das die Drehmomentbefehle für die einzelnen Motoren/Generatoren an das TPIM 19 zur Ausführung darin überträgt. Der Prozess wirkt so, dass er bestimmt, ob die Drehmomentbefehle zu der Maschine 14 und zu den Elektromotoren/-generatoren MG-A 56 und MG-B 72 von dem HCP 5 sowohl mit dem Betrag als auch mit der Richtung der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} vereinbar sind und im Wesentlichen an sie angepasst sind. Das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD wird durch Kombination der Drehmomentbefehle für die einzelnen Elektromotoren/-generatoren und des Abtriebsdrehmoments T_I von der Maschine 14 bestimmt, wobei der Betriebsbereichszustand des Getriebes 10, d. h. einer der Festgang- und der stufenlosen Betriebsbereichszustände, berücksichtigt wird. Die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und das angewiesene Drehmoment T_REGEN der elektrischen Rückgewinnung werden, vorzugsweise in einem anderen Steuermodul, z. B. in dem ECM 23, addiert, um ein angefordertes Gesamtdrehmoment T_{REQ_TOT} zu bestimmen. Das angeforderte Gesamtdrehmoment T_{REQ_TOT} wird mit dem angewiesenen Abtriebsdrehmoment T_CMD verglichen, um zu bestimmen, ob das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD an das angeforderte Gesamtdrehmoment T_{REQ_TOT} innerhalb des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments, d. h. T_{O_MAX} und T_{O_MIN}, die anhand von 3 oben bestimmt werden, angepasst ist.
Die Betriebsstrategie enthält das Detektieren, wann das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD mehr als X-mal von Y vorherigen Ausführungen des Codes außerhalb des maximal oder des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} bzw. T_{O_MIN} liegt, d. h., entweder das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment übersteigt oder kleiner als das minimal zulässige Abtriebsdrehmoment ist. Dies erfolgt im Kontext einer beispielhaften Anforderung zum Detektieren einer unbeabsichtigten angewiesenen Beschleunigungsrate von 0,2 g innerhalb von 200 Millisekunden ihres Beginns. Diese unbeabsichtigte angewiesene Beschleunigungsrate kann sich aus einer RAM-Verfälschung, aus einer ROM-Verfälschung oder aus einer Prozessorstörung wie etwa einer Anweisungssatzverfälschung ergeben. Der bevorzugte Schleifenzyklus zum Ausführen des Obigen ist der 12,5-Millisekunden-Schleifenzyklus. Diese Ausführungszykluszeit lässt mehrere Bestimmungen der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und des angewiesenen Abtriebsdrehmoments T_CMD zu, was eine Wahrscheinlichkeit eines zufälligen Fehlers bei der Messung, Signalübertragung oder Berechnung mit einer andauernden Wirkung verringert. In einer nur zur Veranschaulichung bestimmten Ausführungsform überwacht das Steuersystem die Ausgabe der Codeausführung und identifiziert eine Störung, wenn das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD zwölfmal (12-mal) von sechzehn (16) vorherigen Ausführungen des Codes außerhalb des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments liegt.
Das Steuermodul HCP 5 greift ein, wenn das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD ausreichend außerhalb des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} bzw. T_{O_MIN} liegt, um eine Störung zu identifizieren. Der Eingriff umfasst z. B. das Anweisen der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 in Neutralzustände, das Abschalten der Elektromotoren MG-A 56 und MG-B 72, das Abschalten der Maschine 14 und das Öffnen der Schaltschütze zu der Hochspannungsgruppe, d. h. das Trennen der ESD 74 von dem TPIM 19.
Die Drehrichtung der Abtriebswelle 64 wird über den Abtriebsdrehzahlsensor 84 überwacht, um zu bestimmen, ob die vom Betreiber angeforderte Drehrichtung an die angewiesene Richtung angepasst ist, um den Betrieb in einer nicht vom Betreiber beabsichtigten Richtung zu detektieren und zu verhindern. Es kann Betriebsbedingungen geben, in denen das dynamische Verhalten des Systems, z. B. aggressives Fahrpedal-Antippen und Fahrpedal-Loslassen, kurzzeitige Differenzen des Richtungsvorzeichens der Drehmomentabgabe verursacht, die zum falschen Detektieren einer Störung führen können. Dieser Betrieb wird wie im Folgenden beschrieben behandelt.
5A zeigt graphisch die Überwachung der Drehrichtung der Abtriebswelle 64, um zu bestimmen, ob die vom Betreiber angeforderte Drehrichtung beim Betrieb in einer Vorwärtsrichtung an die angewiesene Richtung angepasst ist. Wenn die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} positiv ist, die Abgabe in der Vorwärtsrichtung ist und der Getriebewählhebel in einem der Vorwärtsrichtungsgänge angeordnet ist, wird die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} mit einem Tief-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_LOW} verglichen und wird das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD mit einem Hoch-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_HIGH} verglichen. Wenn die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} unter den Tief-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_LOW} fällt, wird ein Zeitgeber gestartet, wie er durch die beim Punkt A auftretende Zeit t_A angegeben ist. Wenn das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD unter den Hoch-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_HIGH} fällt, wird eine zweite Zeit t_B identifiziert, die beim Punkt B auftritt. Eine verstrichene Zeit, die das Zeitintervall von t_A bis t_B umfasst, wird mit einer Schwellenzeitperiode, vorzugsweise in dem Bereich von 150 Millisekunden, verglichen. Solange die verstrichene Zeit kleiner als die Schwellenzeitperiode ist, gibt es keine Bedenken. Wenn die verstrichene Zeit die Schwellenzeitperiode übersteigt, wird bestimmt, dass es eine Fehlanpassung zwischen der vom Betreiber angewiesenen Drehrichtung und der angewiesenen Richtung gibt, und wird eine Abhilfemaßnahme ergriffen.
5B zeigt graphisch das Überwachen der Drehrichtung der Abtriebswelle 64, um zu bestimmen, ob beim Betrieb in einer Rückwärtsrichtung die vom Betreiber angeforderte Drehrichtung an die angewiesene Richtung angepasst ist. Wenn die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} positiv ist, die Abgabe in der Rückwärtsrichtung ist und der Getriebewählhebel im Rückwärtsrichtungsgang angeordnet ist, wird die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} mit dem Hoch-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_HIGH} verglichen und wird das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD mit dem Tief-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_LOW} verglichen. Wenn die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} unter den Hoch-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_HIGH} fällt, wird der Zeitgeber gestartet, wie durch die Zeit t_A angegeben ist, die beim Punkt A auftritt. Die zweite Zeit t_B, die beim Punkt B auftritt, wird identifiziert, wenn das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD über den Tief-Richtungs-Schwellenwert T_{DIR_LOW} fällt. Die verstrichene Zeit, die das Zeitintervall von t_A bis t_B umfasst, wird mit der Schwellenzeitperiode, vorzugsweise wieder in dem Bereich von 150 Millisekunden, verglichen. Solange die verstrichene Zeit kleiner als die Schwellenzeitperiode ist, gibt es keine Bedenken. Wenn die verstrichene Zeit die Schwellenzeitperiode übersteigt, wird bestimmt, dass es eine Fehlanpassung zwischen der vom Betreiber angeforderten Drehrichtung und der angewiesenen Richtung gibt und wird die Abhilfemaßnahme ergriffen. Die Verwendung des Hoch- und des Tief-Richtungs-Schwellenwerts und der verstrichenen Zeit erzeugt einen Grad an Hysterese, in der Differenzen zwischen den Richtungen der Betreiberdrehmomentanforderung und dem Drehmomentbefehl, die sich aus Zeitnachläufen ergeben, die während des normalen Betriebs auftreten, Rechnung getragen wird, während eine rechtzeitige Detektierung eines Fehlers zwischen der angewiesenen Richtung und der vom Betreiber angeforderten Richtung ermöglicht wird.
In dieser Ausführungsform umfasst der Tief-Richtungs-Schwellenwert eine Beschleunigungsrate von –0,05 g und umfasst der Hoch-Richtungs-Schwellenwert eine Beschleunigungsrate von +0,05 g. Die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} wird in der gleichen Weise wie oben für T_{O_MAX} beschrieben gefiltert, geformt und ratenbegrenzt. Wenn das angewiesene Abtriebsdrehmoment T_CMD den Schwellenwert übersteigt und die Richtungsdetektierung freigegeben ist, greift das Steuermodul ein, um das Abtriebsdrehmoment zu managen. Die Richtungsdetektierung ist freigegeben, wenn der Gradient der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} unter einem kalibrierbaren Schwellenwert liegt, d. h., wenn das System in einem weniger dynamischen Zustand, d. h. in einem quasistationären Zustand, ist. Während einiger dynamischer Übergangszustände wird die Richtungsüberwachung vorzugsweise deaktiviert, um das Risiko einer falschen Detektierung zu beseitigen.
Um den Richtungsdetektierungsalgorithmus robust gegen vorübergehende Vorzeichenunterschiede der Drehung zu machen, wird die Detektierung vorzugsweise während weniger dynamischer Betreiberdrehmomentanforderungen aktiviert und während stärker dynamischer Betreiberdrehmomentanforderungen deaktiviert. Dies wird dadurch erzielt, dass der Gradient der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} bestimmt und mit einem kalibrierbaren Schwellenwert verglichen wird. Wenn der Gradient den Schwellenwert übersteigt, wird die Richtungserfassung gesperrt. Der Grund für das Sperren der Detektierung während einer dynamischen Betreiberdrehmomentanforderung ist, dass sich das Fahrzeug nicht wegen eines berechneten Drehmomentbefehls, der momentan die entgegengesetzte Richtung hat, in die falsche Richtung bewegen kann. Wenn der berechnete Drehmomentbefehl dagegen verfälscht ist und das Fahrzeug weiter in der zur Betreiberdrehmomentanforderung entgegengesetzten Richtung anweist, stellt die Detektierung eine Störung ein und ergreift eine Maßnahme. Um zu verhindern, dass eine Verfälschung der Gradientensperrkriterien die Detektierung dauerhaft vereitelt, wird der Zeitgeber begonnen, wenn der Detektierungsalgorithmus deaktiviert wird, und wird die Zeitgeberausgabe logisch mit den Gradientensperrkriterien verglichen, was einen Single Point of Failure verhindert.
Nunmehr anhand von 6 und weiter anhand von 1 und 2 wird nun eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen des maximal und des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} und T_{O_MIN} beschrieben. Wenn das Getriebe 10 entweder in einen Vorwärts- oder in einen Rückwärtsbetriebsmodus angewiesen wird, wird das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} durch arithmetisches Addieren der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und irgendeines angewiesenen Drehmoments T_REGEN der elektrischen Rückgewinnung und eines positiven zulässigen Drehmomentversatzes bestimmt. Vorzugsweise wird das resultierende maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} gefiltert und gemäß einem vorgegebenen Maschinendrehzahlprofil geformt, um Betreibererwartungen für die Maschinendrehzahl während eines Fahrpedal-Antippen-Manövers oder eines Fahrpedal-Loslassen-Manövers, z. B. in einigen Maschinensystemen vorzugsweise eines Maschineneinlaufansprechens, zu erfüllen. Die Änderungsrate des maximal zulässigen Abtriebsdrehmoments T_{O_MAX} wird durch eine Ratenbegrenzungsfunktion beschränkt, die das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} während Antippen-Manövern und Loslassen-Manövern auf das tatsächliche Systemansprechen auf eine sich dynamisch ändernde Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} ausrichtet. Diese Bestimmung des maximal zulässigen Abtriebsdrehmoments ist unabhängig davon, ob die Betreiberdrehmomentanforderung negativ oder positiv ist, dieselbe. Der Befehl für das Drehmoment T_REGEN der elektrischen Rückgewinnung wird üblicherweise in Verbindung mit einer Betreiberbremsung auf der Grundlage einer Notwendigkeit zum Nachladen der ESD 74, wie sie durch den Ladezustand der ESD 74 bestimmt wird, erzeugt. In der beschriebenen Ausführungsform gibt es eine Anforderung einer maximal zulässigen Drehmomentversatz-Beschleunigungsrate von +0,2 g, wenn die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} positiv, d. h. größer als null, ist. Die Beschleunigungsrate wird auf der Grundlage des Schleifenzyklus, der vorzugsweise der 12,5-Millisekunden-Schleifenzyklus ist, in einen durch das Steuermodul verwendbaren Schwellenwert, z. B. von dem ECM 23, übersetzt. Wenn das Getriebe 10 entweder in den Vorwärts- oder in den Rückwärtsbetriebsmodus angewiesen wird und die Betreiberdrehmomentanforderung positiv ist, umfasst das minimal zulässige Abtriebsdrehmoment ein minimal zulässiges Schwellendrehmoment, das in dieser Ausführungsform eine Beschleunigungsrate von –0,15 g ist. Wenn das Fahrzeug entweder in die Vorwärts- oder in die Rückwärtsrichtung angewiesen wird und wenn die Betreiberdrehmomentanforderung negativ ist, umfasst das maximal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MAX} eine feste Beschleunigungsrate von 0,2 g. Das minimal zulässige Abtriebsdrehmoment T_{O_MIN} wird durch Subtrahieren eines negativen zulässigen Drehmomentversatzes von der Betreiberdrehmomentanforderung bestimmt. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst der negative zulässige Drehmomentversatz vorzugsweise eine Beschleunigungsrate von 0,15 g. Das resultierende minimal zulässige Drehmoment T_{O_MIN} wird in der gleichen oben für T_{O_MAX} beschriebenen Weise gefiltert, geformt und ratenbegrenzt. Somit werden das maximal und das minimal zulässigen Abtriebsdrehmoment während des andauernden Betriebs einschließlich während eines Brems- und Rückgewinnungsereignisses, wie in 6 gezeigt ist, für den Vergleich mit dem angewiesenen Abtriebsdrehmoment T_CMD bestimmt. Der Betrieb des Systems ist zuvor anhand von 4 und 5A, 5B beschrieben worden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs, der ein elektromechanisches Getriebe (10) umfasst, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit einem Elektromotor/-generator (56, 72) gekoppelt ist, die so ausgelegt sind, dass sie durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) einen mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang übertragen, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}); Bestimmen eines maximal und eines minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}); Bestimmen eines angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD); und Vergleichen des angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD) und sowohl des maximal als auch des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen des maximal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das Kombinieren der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}), eines Drehmoments der elektrischen Rückgewinnung (T_REGEN) und eines positiven Drehmomentversatzes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der positive Drehmomentversatz eine Beschleunigungsrate von 0,2 g umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Bestimmen des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das Festsetzen eines minimalen Schwellendrehmoments umfasst, wenn die Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) positiv ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei der das minimale Schwellendrehmoment eine Beschleunigungsrate von –0,15 g umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das Subtrahieren eines negativen Drehmomentversatzes von der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) umfasst, wenn die Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) negativ ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Überwachen der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das Überwachen eines Betrags und einer Drehrichtung der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Bestimmen einer angewiesenen Drehrichtung des Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD), und Vergleichen einer Drehrichtung der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) mit der angewiesenen Drehrichtung des Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD).
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner das Deaktivieren des Überwachens der Drehrichtung der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) umfasst, wenn eine Änderung der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.
Herstellungsartikel, der ein Speichermedium mit einem darin codierten maschinenausführbaren Programm zum Überwachen des Betriebs eines elektromechanischen Getriebes (10) umfasst, das so ausgelegt ist, dass es einen mechanischen Leistungsfluss zu einer Abtriebswelle (64) überträgt, wobei das Programm umfasst: Code zum Überwachen einer Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) und eines Betreiberbefehls für eine Drehrichtung; Code zum Bestimmen des maximal und des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}); Code zum Bestimmen eines angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD) und einer Drehrichtung des Ausgangs; Code zum Vergleichen des angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD) und sowohl des maximal als auch des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}); und Code zum Vergleichen der Drehrichtung des Ausgangs mit dem Betreiberbefehl für die Drehrichtung.
Herstellungsartikel nach Anspruch 10, bei dem der Code zum Bestimmen des maximal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das arithmetische Addieren der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}), irgendeines angewiesenen Drehmoments der elektrischen Rückgewinnung (T_REGEN) und eines positiven Drehmomentversatzes umfasst.
Herstellungsartikel nach Anspruch 10, bei dem der Code zum Bestimmen des minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) das Festsetzen eines minimalen Schwellendrehmoments umfasst, wenn die Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}) positiv ist.
Herstellungsartikel, der ein Speichermedium mit einem darin codierten maschinenausführbaren Computerprogramm umfasst, das betreibbar ist, um einen Antriebsstrang zu steuern, der ein elektromechanisches Getriebe (10) umfasst, das mechanisch funktional mit einer Brennkraftmaschine (14) und mit mehreren Elektromotoren/-generatoren (56, 72) gekoppelt ist, die jeweils für den mechanischen Leistungsfluss zu einem Ausgang durch wahlweise Betätigung mehrerer Drehmomentübertragungskupplungen (62, 70, 73, 75) ausgelegt sind; wobei das Programm umfasst: Code zum Überwachen einer Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}); Code zum Bestimmen eines maximal und eines minimal zulässigen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}) auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung (T_{O_REQ}); Code zum Bestimmen eines Rückgewinnungsdrehmoments (T_REGEN); Code zum Bestimmen von Elektromotor/-generator-Drehmomentbefehlen (T_{A_CMD}, T_{B_CMD}); Code zum Bestimmen eines angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD) auf der Grundlage der Elektromotor/-generator-Drehmomentbefehle (T_{A_CMD}, T_{B_CMD}); und Code zum Vergleichen des angewiesenen Getriebeabtriebsdrehmoments (T_CMD) und sowohl des maximal als auch des minimal zulässigen Abtriebsdrehmoments (T_{O_MAX}, T_{O_MIN}).