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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Steuerstrategie oder auf ein Verfahren
und auf eine Vorrichtung zum Bewirken eines Übergangs zwischen verschiedenen
Betriebszuständen
oder Modi eines elektrisch verstellbaren Getriebes (EVT).
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) weist üblicherweise ein Antriebselement,
das mit einer Maschine verbunden ist, sowie einen oder zwei Motoren/Generatoren,
die jeweils wahlweise mit verschiedenen Elementen mehrerer Zahnradsätze verbunden
werden, um einen oder mehrere Getriebebetriebsmodi zu ermöglichen,
auf. Die Getriebebetriebsmodi können
verschiedene EVT-Modi wie etwa eingangs-, ausgangs- und/oder kombiniert-leistungsverzweigte
Modi, Modi mit festem Übersetzungsverhältnis und
nur elektrische (batteriebetriebene) oder EV-Modi enthalten. Ein
EVT-Modus ist ein Betriebsmodus, in dem das Übersetzungsverhältnis zwischen
einem Antriebs- und einem Abtriebselement des Getriebes durch die
Drehzahl eines oder beider Motoren/Generatoren bestimmt ist.
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Ein
EVT kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs auf eine
Vielzahl von Arten verbessern. Zum Beispiel kann die Maschine bei
Leerlauf, während
Verzögerungs-
und Bremsperioden und während
Betriebsperioden mit verhältnismäßig langsamer
Geschwindigkeit oder niedriger Fahrzeuglast abgeschaltet werden,
um dadurch aufgrund des Maschinenzugs erlittene Wirkungsgradverluste
zu beseitigen. Die über
die Rückgewinnungsbremsung
eingenommene Bremsenergie oder die Energie, die durch einen der
Motoren/Generatoren gespeichert wird, die während Perioden, in denen die
Maschine arbeitet, in ihrer Fähigkeit
als ein Generator wirken, wird während
dieser ”Maschine-Aus”-Zeitdauern
genutzt, um die Periode oder Dauer zu verlängern, während der die Maschine ausgeschaltet
ist, um das Maschinendrehmoment oder die Maschinenleistung zu ergänzen, um
das Fahrzeug bei einer niedrigeren Maschinendrehzahl zu betreiben
und/oder um Zubehörleistungsversorgungen
zu ergänzen.
Der vorübergehende
Bedarf an Maschinendrehmoment oder -leistung wird während ”Maschine-Ein”-Zeitdauern
durch die Motoren/Generatoren ergänzt, um eine Verkleinerung der
Maschine zuzulassen, ohne die wahrnehmbare Fahrzeugleistung zu verringern.
Außerdem
sind die Motoren/Generatoren bei der Zubehörleistungserzeugung wirksam,
wobei die elektrische Leistung von der Batterie als eine verfügbare Leistungsreserve
dient, die den Betrieb mit einem verhältnismäßig niedrigen Getriebeübersetzungsverhältnis zulässt.
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Die
elektrisch verstellbaren Betriebsmodi können als eingangsleistungsverzweigte,
ausgangsleistungsverzweigte, kombiniert-leistungsverzweigte oder
Reihenmodi klassifiziert werden. Bei eingangsleistungsverzweigten
Modi ist ein Motor/Generator so im Eingriff, dass sich seine Drehzahl
direkt proportional zur Getriebeabgabe ändert, und ist der andere Motor/Generator
so im Eingriff, dass seine Drehzahl eine Linearkombination der Drehzahlen
des Antriebs- und des Abtriebselements ist. Bei ausgangsleistungsverzweigten
Modi ist ein Motor/Generator so im Eingriff, dass sich seine Drehzahl
direkt proportional zu der des Getriebeantriebselements ändert, und
ist der andere Motor/Generator so im Eingriff, dass seine Drehzahl
eine Linearkombination der Drehzahlen des Antriebs- und des Abtriebselements
ist. Bei einem kombiniert-leistungsverzweigten Modus sind beide
Motoren/Generatoren so im Eingriff, dass ihre Drehzahlen Linearkombinationen
der Drehzahlen des Antriebs- und des Abtriebselements sind, jedoch
weder direkt proportional zur Drehzahl des Antriebselements noch
zur Drehzahl des Abtriebselements sind. Bei einem Reihenmodus ist
ein Motor/Generator so im Eingriff, dass sich seine Drehzahl direkt
proportional zur Drehzahl des Getriebeantriebselements ändert, und
ist der andere Motor/Generator so im Eingriff, dass sich seine Drehzahl
direkt proportional zur Drehzahl des Getriebeabtriebselements ändert. Beim
Betrieb im Reihenmodus gibt es keinen direkten mechanischen Leistungsübertragungsweg
zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebselement, sodass die gesamte
Leistung elektrisch übertragen
werden muss.
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In
jedem der vier Typen elektrisch verstellbarer Betriebsmodi oder
EVT-Modi sind die
Drehzahlen der Motoren Linearkombinationen der Antriebs- und Abtriebsdrehzahl.
Somit weisen diese Modi zwei Drehzahlfreiheitsgrade auf, die im
Folgenden der Einfachheit halber als DOF abgekürzt sind. Mathematisch nehmen
die Drehzahl- und Drehmomentgleichungen dieser Klasse von Modi die
folgende Form an:
wobei
a und b Koeffizienten sind, die durch die Getriebeübersetzung
bestimmt sind. Der Typ des EVT-Modus kann aus der Struktur der Matrix
der B-Koeffizienten bestimmt werden. Das heißt, falls b
2,1 =
b
1,2 = 0 oder b
1,1 =
b
2,2 = 0 ist, ist der Modus ein Reihenmodus.
Falls b
1,1 = 0 oder b
1,2 =
0 ist, ist der Modus ein eingangsleistungsverzweigter Modus. Falls
b
2,1 = 0 oder b
2,2 =
0 ist, ist der Modus ein ausgangsleistungsverzweigter Modus. Falls
b
1,1, b
1,2, b
2,1 und b
2,2 sämtlich von
null verschieden sind, ist der Modus ein kombiniert-leistungsverzweigter Modus.
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Außerdem kann
ein EVT einen oder mehrere Festgangmodi enthalten. Im Allgemeinen
ergeben sich diese Modi aus dem Schließen einer zusätzlichen
Kupplung zu der Anzahl, die zur Auswahl eines elektrisch verstellbaren
Modus erforderlich ist. In diesen Modi sind die Drehzahlen des Eingangs
und jedes Motors proportional zur Drehzahl des Ausgangs. Somit weisen
diese Modi nur einen Drehzahl-DOF auf. Mathematisch nehmen die Drehzahl-
und Drehmomentgleichungen dieser Klasse von Modi die folgende Form
an:
wobei
a und b Koeffizienten sind, die durch die Getriebeübersetzung
bestimmt sind. Falls b
1,1 von null verschieden
ist, kann der Motor A während
des Betriebs im Festgangmodus zum Abtriebsdrehmoment beitragen.
Falls b
1,2 von null verschieden ist, kann
der Motor B während
des Betriebs im Festgangmodus zum Abtriebsdrehmoment beitragen.
Falls b
1,3 von null verschieden ist, kann
die Maschine während
des Betriebs im Festgangmodus zum Abtriebsdrehmoment beitragen.
Falls b
1,3 null ist, ist der Modus ein nur
elektrischer Festgangmodus.
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Außerdem kann
ein EVT einen oder mehrere Modi mit drei Drehzahl-DOF enthalten.
Diese Modi können
Gegendrehmomentquellen enthalten oder nicht, sodass das Getriebe
ein Abtriebsdrehmoment erzeugen kann, das proportional zum Maschinendrehmoment
oder zum Motordrehmoment ist. Falls ein Modus mit drei Drehzahl-DOF
ein Abtriebsdrehmoment erzeugen kann, sind die Drehmomente der Maschine
und irgendeines in Ansprechen auf das Maschinendrehmoment verbundenen
Motors allgemein proportional zu dem Abtriebsdrehmoment. Falls ein
Motor nicht in Ansprechen auf das Maschinendrehmoment verbunden
ist, kann angewiesen werden, dass sein Drehmoment seine Drehzahl
unabhängig
von der Getriebeantriebs- und -abtriebsdrehzahl steuert.
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In
einem Modus mit drei Drehzahl-DOF ist es im Allgemeinen nicht leicht
möglich,
die Batterieleistung unabhängig
vom Abtriebsdrehmoment zu steuern. Dieser Modustyp erzeugt ein Abtriebsdrehmoment,
das proportional zu jeder der Gegendrehmomentquellen in dem System
ist. Der Anteil der Gesamtabtriebsleistung, der durch jede der drei
Drehmomentquellen geliefert wird, kann durch Ändern der Drehzahlen der Motoren
und des Eingangs eingestellt werden. In Anerkennung der Tatsache,
dass Leistung zu oder von der ESD als Funktion des Abtriebsdrehmoments
und der Drehzahl der Maschine, des Ausgangs und eines der Motoren
fließt, werden
diese Modi im Folgenden als Modi des elektrischen Drehmomentwandlers
(ETC-Modi) bezeichnet. Mathematisch können die Drehzahl- und Drehmomentgleichungen
dieser Klasse von Modi die folgende Form annehmen:
wobei
a und b Koeffizienten sind, die durch die Getriebeübersetzung
bestimmt sind. Falls a
1,1 von null verschieden
ist, dient der Motor A als ein Gegenwirkungselement und ist sein
Drehmoment beim Betrieb im ETC-Modus
proportional zum Abtriebsdrehmoment. Falls a
1,1 null
ist, ist der Motor A getrennt und ist sein Drehmoment nicht durch
das Abtriebsdrehmoment bestimmt. Falls a
1,2 von
null verschieden ist, dient der Motor B als ein Gegenwirkungselement
und ist sein Drehmoment beim Betrieb im ETC-Modus proportional zum
Abtriebsdrehmoment. Falls a
1,2 null ist,
ist der Motor B getrennt und ist sein Drehmoment nicht durch das
Abtriebsdrehmoment bestimmt. Falls a
1,3 von
null verschieden ist, kann die Maschine während des Betriebs im Festgangmodus
zum Abtriebsdrehmoment beitragen. Falls a
1,3 null
ist, ist der Eingang getrennt und ist das Drehmoment nicht durch das
Abtriebsdrehmoment bestimmt. Falls a
1,1,
a
1,2 und a
1,3 alle
null sind, ist der Modus ein neutraler Modus, der kein Abtriebsdrehmoment
erzeugen kann.
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Die
Getriebeübersetzungsverhältnisse
in einem EVT können
unter Verwendung eines synchronen Schaltens oder eines Kupplung-Kupplung-Schaltens geändert werden.
Im Ersteren werden die EVT-Modi verwendet, um während des Übergangs zwischen zwei Getriebeübersetzungsverhältnissen
die Richtung der Drehzahl der Maschine zu ändern oder die Drehzahl umzukehren. Üblicherweise
verlaufen die Übergänge zwischen
Modi über
Festgang-Zwischenübersetzungsverhältnisse,
die die Grenzen zwischen den Modi bilden. Im Letzteren kann das
EVT direkt unter Verwendung rutschender Reibungskupplungen zwischen
den gewünschten
Modi schalten. Allerdings können
die Steuerstrategien zum Ausführen
von Schaltvorgängen
oder Übergängen in
einem EVT eine alles andere als optimale Schaltzeit und/oder Schalteffizienz
aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
wird eine Schaltsteuerstrategie oder ein Schaltsteuerverfahren zum
Verringern der Schaltzeit und zum Verbessern der Schalteffizienz
in einem elektrisch verstellbaren Getriebe oder EVT geschaffen.
Die Steuerstrategie nutzt mehrere Drehmomentübertragungsmechanis men oder
Kupplungen, um einen Übergang
zwischen verschiedenen Getriebebetriebsmodi zu bewirken, während auf
Wunsch eine konstante Maschinendrehzahl aufrechterhalten wird, und
mit einer verringerten Unterbrechung des Abtriebsdrehmoments während Schaltereignissen.
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Das
Verfahren enthält
das Bereitstellen verschiedener Getriebezustände oder -modi, die in Abhängigkeit
von der Anzahl der Kupplungen, die eingerückt sind, einen, zwei oder
drei Drehzahlfreiheitsgrade (Drehzahl-DOF) aufweisen. Die Anzahl
der Drehzahl-DOF in einem gegebenen Getrieberadsatz-Verbindungsschema
hängt mit
der Anzahl fester Verbindungen zwischen den Knoten in dem Zahnradzug
zusammen. Im Allgemeinen verringert jede zusätzliche feste Verbindung die
Anzahl der Drehzahlfreiheitsgrade um einen. Da das Schließen einer
Kupplung äquivalent
zu der Hinzufügung
einer festen Verbindung ist, hängt
die Anzahl der Drehzahl-DOF ebenfalls mit der Anzahl ausgerückter Kupplungen
zusammen. Zum Beispiel ist es möglich,
ein Getriebe mit wenigstens vier Kupplungen so auszulegen, dass
vier ausgerückte
Kupplungen einen neutralen Modus bereitstellen, drei ausgerückte Kupplungen
drei Drehzahl-DOF bereitstellen, die einem Modus eines elektrischen
Drehmomentwandlers (ETC-Modus) entsprechen, zwei ausgerückte Kupplungen
zwei Drehzahl-DOF bereitstellen, die entweder einem eingangsleistungsverzweigten
oder einem kombiniert-leistungsverzweigten
Modus entsprechen, und eine ausgerückte Kupplung einen Drehzahl-DOF
bereitstellt, der einem Modus mit festem Übersetzungsverhältnis entspricht.
Alternativ kann ein weiteres Getriebe zwei Kupplungen enthalten,
wobei das Schließen
beider Kupplungen zu einem Festgangmodus führt, das Schließen einer
Kupplung zu einem Zwei-Drehzahl-DOF-EVT-Modus führt und das Schließen keiner
der Kupplungen zu einem Drei-Drehzahl-DOF-ETC-Modus führt.
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Gemäß der Steuermethodik
der Erfindung ist ein EVT anfangs in einem Ein-Drehzahl-DOF-Modus, der
einem ersten, einem zweiten oder einem dritten festen Übersetzungsverhältnis entspricht.
Außerdem
kann das EVT anfangs in einem Zwei-Drehzahl-DOF-Modus sein, der
einem der vier Typen von EVT-Modi entspricht. Daraufhin enthält das Verfahren
das Lösen
entweder einer oder zweier der eingerückten Kupplungen, um das EVT
in einem Zwischenmodus mit einem oder mit mehreren zusätzlichen
Drehzahl-DOF anzuordnen. Der durch den Zwischenmodus ermöglichte
Extrafreiheitsgrad oder -DOF wird daraufhin genutzt, um das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes auf einen Punkt zu ändern,
an dem in einen zweiten Zwischenmodus oder in einen anderen Ein-
oder Zwei-Drehzahl-DOF-Modus eingetreten oder übergegangen werden kann.
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Insbesondere
enthält
das Verfahren das Schalten von einem ersten in einen zweiten Betriebsmodus, wobei
der zweite Betriebsmodus ein ETC-Modus mit drei Drehzahl-DOF ist.
Das Getriebeübersetzungsverhältnis wird
auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis geändert, wo
synchron in einen Zwei- oder Ein-Drehzahl-DOF-Endmodus eingetreten
werden kann. Daraufhin enthält
das Verfahren das Einrücken
einer oder zweier Kupplungen, um entweder auf synchrone oder auf
asynchrone Weise in den dritten Betriebsmodus zu schalten. Der erste
Betriebsmodus kann ein EVT-Modus oder ein Modus mit festem Übersetzungsverhältnis sein
und der dritte Betriebsmodus kann ein anderer EVT-Modus oder ein
anderer Festgangmodus sein. Außerdem
kann das Verfahren das Schalten zwischen verschiedenen ETC-Modi
enthalten, die jeweils drei Drehzahl-DOF aufweisen. Zusätzlich kann
das Verfahren Schaltvorgänge
enthalten, bei denen der Anfangs- und der Endmodus Ein-Drehzahl-DOF-Festgangmodi
sind, bei denen der Eingang auf der Drehzahl null ist, die für einen
nur elektrischen Betrieb geeignet sind. In diesem Fall haben der
vorübergehende
oder Zwischenmodus oder die vorübergehenden
oder Zwischen modi zwei Drehzahl-DOF, da die Maschine während des
gesamten Übergangs
oder Schaltens aus ist und auf die Drehzahl null festgesetzt ist.
Es kann eine Eingangsbremse verwendet werden, um ein Antriebselement
des EVT nach Bedarf zu erden.
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Außerdem wird
ein Verfahren zum Schalten eines EVT mit wenigstens vier Drehmomentübertragungsmechanismen
geschaffen, das ein Paar eingangsleistungsverzweigte Modi, ein Paar
kombiniert-leistungsverzweigte Modi, wenigstens drei Übersetzungsverhältnismodi
und ein Paar ETC-Modi
bereitstellt. Das Verfahren enthält
das Detektieren einer Schaltanforderung in einem ersten Betriebsmodus,
das Bewirken eines Übergangs
in einen Modus des Paars der ETC-Modi in Ansprechen auf die Schaltanforderung,
das Ändern
eines Getriebeübersetzungsverhältnisses
auf ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis und
das synchrone oder asynchrone Einrücken wenigstens eines Drehmomentübertragungsmechanismus,
um in einen zweiten Betriebsmodus überzugehen.
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Es
wird ein Antriebsstrang mit einem EVT geschaffen, das unter Verwendung
des oben beschriebenen Verfahrens steuerbar ist. Der Antriebsstrang
enthält
eine Maschine, ein Antriebselement, ein Abtriebselement, ein feststehendes
Element, einen ersten und einen zweiten Motor/Generator und drei
Zahnradsätze,
die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Zahnradelement
aufweisen. Der Antriebsstrang enthält vier Drehmomentübertragungsmechanismen,
die mehrere Getriebebetriebsmodi einschließlich wenigstens dreier Festgangmodi,
eines Paars eingangsleistungsverzweigter Modi, eines Paars kombiniert-leistungsverzweigter
Modi und eines Paars ETC-Modi bereitstellen. Ein Controller besitzt
einen Schaltsteueralgorithmus zum Auswählen zwischen den Betriebsmodi
durch Lösen
wenigstens eines der Drehmomentübertragungsmechanismen
für den Übergang
in einen der ETC-Modi mit einem Extra-Drehzahl- DOF und zur Verwendung des Extra-Drehzahl-DOF
zum Ändern
des Übersetzungsverhältnisses
des EVT.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Prinzipschaubild (stick diagram) eines Antriebsstrangs mit einem
elektrisch verstellbaren Getriebe oder EVT, das mit einer Schaltsteuerstrategie
oder mit einem Schaltsteuerverfahren der Erfindung verwendet werden
kann;
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2 ist
eine Wahrheitstabelle für
das in 1 gezeigte Getriebe;
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3A ist
eine schematische Darstellung einer fahrzeugexternen Leistungsversorgung,
die mit dem Antriebsstrang aus 1 verwendbar
ist;
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3B ist
eine schematische Darstellung einer weiteren fahrzeugexternen Leistungsversorgung,
die mit dem Antriebsstrang aus 1 verwendbar
ist;
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3C ist
eine schematische Darstellung einer weiteren fahrzeugexternen Leistungsversorgung,
die mit dem Antriebsstrang aus 1 verwendbar
ist;
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4 ist
ein Ablaufplan, der eine Gesamtschaltsteuerstrategie zur Verwendung
mit dem in 1 gezeigten Antriebsstrang beschreibt;
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5 ist
ein Ablaufplan, der ein Paar beispielhafter Herunterschaltereignisse
von einem Modus mit festem Übersetzungsverhältnis in
einen anderen Betriebsmodus beschreibt;
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6 ist
ein Ablaufplan, der ein EVT-Modus-EVT-Modus-Schaltereignis für den Antriebsstrang
aus 1 und die Gesamtschaltsteuerstrategie aus 3 beschreibt;
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7 ist
ein Ablaufplan, der ein weiteres EVT-Modus-EVT-Modus-Schaltereignis für den Antriebsstrang
aus 1 unter Verwendung der Gesamtschaltsteuerstrategie
aus 3 beschreibt; und
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8 ist
eine Wahrheitstabelle, die beispielhafte Modusübergänge für den Antriebsstrang und für das EVT
aus 1 darstellt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Anhand
der Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Komponenten beziehen, und beginnend mit 1 leitet
ein Antriebsstrang 10, wie im Folgenden erläutert wird,
Antriebsenergie oder -leistung von einer Maschine 12, von
einem ersten Motor/Generator 20 (auch als M/G A) bezeichnet
und von einem zweiten Motor/Generator 22 (auch als M/G
B) bezeichnet sowie von einer Energiespeichervorrichtung oder ESD 86 einzeln
oder insgesamt ab. Die Maschine 12 weist eine Abtriebswelle
oder ein Abtriebselement auf, die/das als ein Antriebselement 16 eines
elektrisch verstellbaren Getriebes oder EVT 14 dient. Das
EVT 14 ist so ausgelegt, dass es wahlweise einen Anteil
seiner Antriebsleistung von der Maschine 12 in mehreren seiner
verschiedenen Getriebezustände
oder Betriebsmodi empfängt,
die ein Paar im Folgenden beschriebener Modi eines elektrischer
Drehmomentwandlers (ETC-Modi), ein Paar eingangsleistungsverzweigter
Modi, ein Paar kombiniert-leistungsverzweigter Modi und mehrere
Modi mit festem Übersetzungsverhältnis enthalten,
wie sie im Folgenden anhand von 2 erörtert werden.
Mit einer Abtriebswelle oder einem Abtriebselement 18 des
EVT 14 ist funktional eine in 1 der Einfachheit
halber als FD abgekürzte
Achsantriebseinheit oder -baueinheit 17 verbunden. Obgleich
dies in 1 nicht gezeigt ist, kann die
Achsantriebsbaueinheit 17, wie der Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet versteht, einen Planetenzahnradsatz, einen oder mehrere Zahnradsätze mit
parallelen Wellen, ein Kegelradvorgelege oder Hypoidgetriebe und/oder
einen Kettenübertragungsmechanismus
enthalten.
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Das
EVT 14 enthält
mehrere Drehmomentübertragungsmechanismen
oder Kupplungen C1, C2, C3, C4 und C5, die, wie im Folgenden erläutert wird,
in Abhängigkeit
von der besonderen Anwendung entweder als rotierende Kupplungen
oder als Bremskupplungen konfiguriert sein können. Die in dieser Reihenfolge
mit C1, C3 und C5 bezeichneten Kupplungen 32, 34 und 36 sind
als Bremskupplungen oder Bremsen konfiguriert und jede von ihnen
ist zum wahlweisen Erden eines Elements des Antriebsstrangs 10 an
einem feststehenden Element 84 wie etwa einem Getriebegehäuse, einer
Getriebeummantelung oder einem anderen feststehenden Element des
Antriebsstrangs 10 betreibbar. Wie im Folgenden anhand
von 2 beschrieben wird, dienen die rotierenden Kupplungen 31 und 33 (C2
bzw. C4) zum wahlweisen Verbinden eines Elements eines von wenigstens
drei verschiedenen Zahnradsätzen 40, 50 und 60 mit
einem Element eines anderen der Zahnradsätze 40, 50 und 60 und/oder
mit einem der Motoren/Generatoren 20, 22.
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In
der wie in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
des Antriebsstrangs 10 ist der Zahnradsatz 40 ein
einfacher Planetenzahnradsatz mit einem Außenhohlrad 42, einem
Innensonnenrad 44 und mehreren Ritzelzahnrädern 46,
die drehbar durch ein Trägerelement 45 gehalten
sind. Der Zahnradsatz 50 ist gleichfalls als ein einfacher
Planetenzahnradsatz mit einem Außenhohlrad 52, einem
Innensonnenrad 54 und mehreren Ritzelzahnrädern 56,
die drehbar durch ein Trägerelement 55 gehalten
sind, konfiguriert. Der Zahnradsatz 60 ist als ein kombinierter
Planetenzahnradsatz konfiguriert und enthält ein Außenhohlrad 62, ein
Innensonnenrad 64 und ein Trägerelement 65, wobei
das Trägerelement 65 mehrere
Ritzelzahnräder 66 aufweist,
wobei das Trägerelement 65 wie
in der Ausführungsform
aus 1 gezeigt ein Doppel-Ritzel-Träger ist, obgleich ebenfalls
ein Einzel-Ritzel-Träger
verwendet werden kann, ohne von dem beabsichtigten Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Somit
verbindet die Kupplung 32 (C1) wahlweise das Trägerelement 65 des
dritten Zahnradsatzes 60 mit dem feststehenden Element 84,
verbindet die Kupplung 34 (C3) wahlweise das Hohlrad 52 des
zweiten Zahnradsatzes 50 mit dem feststehenden Element 84 und
verbindet die Kupplung 36 (C5) wahlweise das Hohlrad 42 des
ersten Zahnradsatzes 40 mit dem feststehenden Element 84.
Die Kupplung 31 (C2) verbindet wahlweise das Sonnenrad 54 des
zweiten Zahnradsatzes 50 mit dem Trägerelement 65 des
dritten Zahnradsatzes 60. Die Kupplung 33 (C4)
verbindet wahlweise das Sonnenrad 44 des ersten Zahnradsatzes 40 mit
dem Hohlrad 52 des zweiten Zahnradsatzes 50. Das
Abtriebselement 18 ist zur gemeinsamen Drehung damit mit
dem Hohlrad 62 des dritten Zahnradsatzes 60 ununterbrochen
verbunden und das Hohlrad 42 des ersten Zahnradsatzes 40 ist
zur gemeinsamen Drehung damit mit dem Antriebselement 16 ununterbrochen
verbunden. Der erste Motor/Generator 20 oder M/G A ist
mit dem Sonnenrad 44 des ersten Zahnradsatzes 40 ununterbrochen verbun den.
Der zweite Motor/Generator 22 oder M/G B ist mit dem Sonnenradelement 54 des
zweiten Zahnradsatzes 50 ununterbrochen verbunden und ist,
wie im Folgenden diskutiert wird, betreibbar, um ein Drehmoment
an das Abtriebselement 18 zu übertragen.
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Der
Antriebsstrang 10 kann ferner mit einer fahrzeugeigenen
Energiespeichervorrichtung oder ESD 86 konfiguriert sein,
die mit jedem der jeweiligen Motoren/Generatoren 20, 22 in
der Weise funktional verbunden ist, dass die Motoren/Generatoren 20, 22 wahlweise
Leistung zu der ESD 86 übertragen
oder von ihr empfangen können.
Wie es hier verwendet wird, ist eine ”fahrzeugeigene” Energiespeichervorrichtung
irgendeine Energiespeichervorrichtung, die an dem Fahrzeug (nicht
gezeigt) angebracht ist, an dem der Antriebsstrang 10 mit
den Motoren/Generatoren 20 und 22 ebenfalls angebracht
ist. Die ESD 86 kann z. B. eine oder mehrere Batterien
oder Batteriegruppen sein. Gemeinsam mit oder anstelle der Batterien
können
ebenfalls andere fahrzeugeigene Energiespeichervorrichtungen wie
etwa Brennstoffzellen oder Kondensatoren verwendet werden, die die
Fähigkeit
besitzen, ausreichend elektrische Leistung bereitzustellen und/oder
zu speichern und abzugeben.
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Mit
der ESD 86 ist eine elektronische Steuereinheit oder ein
Controller 25, in 1 der Einfachheit halber
als C abgekürzt,
funktional verbunden, um die Verteilung von Leistung zu oder von
der ESD 86 nach Bedarf zu steuern. Für verschiedene Zwecke wie etwa
beim Betrieb in einem Rückgewinnungsbremsungsmodus
können
an den Controller 25 ebenfalls Betriebsdaten, die von verschiedenen
Sensoren (nicht gezeigt) erhoben werden, wie etwa die Drehzahl des
Antriebselements 16 und des Abtriebselements 18,
geliefert werden. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet versteht,
kann die Rückgewinnungsbremsungsfähigkeit
dadurch erreicht werden, dass der Controller 25 bei Bedarf
verwendet wird, um das Antriebsdrehmoment von der Maschine 12,
von dem Motor/Generator 20 (M/G A) und/oder von dem Motor/Generator 22 (M/G
B) während des
Bremsens so abzugleichen, dass während
der Bremsung eine gewünschte
Verzögerungsrate
des Abtriebselements 18 und/oder der einen oder mehreren
einzelnen Bremseinheiten (nicht gezeigt) bereitgestellt wird.
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Die
ESD 86 kann mit einem in 1 der Einfachheit
halber mit ”I” bezeichneten
Gleichstrom-Wechselstrom-Leistungswechselrichter 90 verbunden
sein und kann außerdem
zum Nachladen über
ein fahrzeugexternes Leistungsversorgungssystem 91 bei
Verwendung mit einem Plug-in-Hybrid-Antriebsstrangentwurf
konfiguriert sein. Wie es hier verwendet wird, ist eine ”fahrzeugexterne” Leistungsversorgung
eine Leistungsversorgung, die nicht an einem Fahrzeug mit einem
Antriebsstrang 10 angebracht ist, nicht einteilig mit dem
EVT 14 ist und nur während
Zeitdauern des Nachladens funktional mit der ESD 86 verbunden
wird. In den im Folgenden beschriebenen 3A, 3B und 3C sind
verschiedene fahrzeugexterne Leistungsversorgungssysteme gezeigt
und beschrieben, die eine Konnektivität zwischen der ESD 86 und
einem fahrzeugexternen Leistungsversorgungssystem 91 zum
Nachladen der ESD 86 herstellen.
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In 2 beschreibt
eine Tabelle die verschiedenen Betriebsmodi des Antriebsstrangs 10 aus 1. Es
wird angemerkt, dass jedes aufeinander folgende Anlegen einer Kupplung
oder Bremse (C1–C5)
die Anzahl der Drehzahlfreiheitsgrade (Drehzahl-DOF) um einen verringert.
Festgangmodi mit einem Drehzahl-DOF ermöglichen nur einen unabhängigen Drehzahlknoten,
während
alle anderen Drehzahlknoten linear abhängig sind. Zum Beispiel sind
in einem in 2 als FG1, FG2 oder FG3 dargestellten
Festgangmodus alle Drehzahlknoten einschließlich des Eingangs proportional
zur Abtriebsdrehzahl des EVT 14. EVT-Modi mit zwei Drehzahl-DOF
ermöglichen
zwei unabhängige
Drehzahlknoten. In 2 enthalten die EVT- Modi zwei eingangsleistungsverzweigte
Modi (EVT1 und EVT4) und zwei kombiniert-leistungsverzweigte Modi
(EVT2 und EVT3). Zum Beispiel können
in einem EVT-Modus alle Drehzahlknoten abgesehen von der Antriebs-
und Abtriebsdrehzahl als Linearkombination der Antriebs- und Abtriebsdrehzahl
berechnet werden. Für
Ein- und Zwei-DOF-Modi ist es möglich,
die Motordrehmomente so zu wählen,
dass die Batterieleistung für
ein gegebenes Maschinendrehmoment null ist.
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Innerhalb
des Umfangs der Erfindung ist es möglich, bei einem gegebenen
Getriebeübersetzungsverhältnis in
mehreren EVT-Modi (d. h. EVT1, EVT2, EVT3 oder EVT4) zu sein. Während des
Betriebs des EVT 14 kann es erwünscht sein, zwischen zwei verschiedenen
EVT-Modi überzugehen,
während
eine konstante Maschinendrehzahl aufrechterhalten wird, um ein optimales
Fahrzeuggefühl,
d. h. ein ”Gefühl”, das von
dem Fahrer als ausreichend ”gleichmäßig” wahrgenommen
wird, sicherzustellen.
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In
einem Modus eines elektrischen Drehmomentwandlers (ETC-Modus) mit
drei Drehzahl-DOF, d. h., wenn die Maschine 12 (siehe 1)
in Betrieb ist und das Antriebselement 16 nicht auf andere
Weise über die
Kupplung 36 (C5) geerdet ist, gibt es einen Extra-Freiheitsgrad,
der über
die zwei Freiheitsgrade der Antriebs- und Abtriebsdrehzahl hinaus
bereitgestellt wird. In diesen zwei ETC-Modi gibt es möglicherweise
nicht die Flexibilität,
Motordrehmomente so zu wählen,
dass die Batterieleistung für
irgendein gegebenes Maschinendrehmoment effektiv null ist. Somit
kann bewirkt werden, dass das EVT 14 (siehe 1)
in zwei ETC-Modi, d. h. in den ETC-Modus 1 und in den ETC-Modus
2, übergeht
oder geschaltet wird. In dem ETC-Modus 1 ist der Motor/Generator 22 (M/G
B) von dem EVT 14 entkoppelt, sodass seine Drehzahl unabhängig gesteuert werden
kann. Das Drehmoment von dem Motor/Generator 20 (M/G A
aus 1) ist proportional zum Abtriebsdrehmoment und
seine Drehzahl ist eine Linearkombination der Antriebs- und der
Abtriebsdrehzahl. In dem ETC-Modus 2 ist die Drehzahl des Motors/Generators 20 (M/G
A) aus 1 eine Linearkombination der Antriebsdrehzahl,
der Abtriebsdrehzahl und der Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G
B). Die Drehmomente jedes der Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) sind proportional zum Abtriebsdrehmoment.
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Weiter
anhand von 2 ist das Antriebselement 16 von
der Maschine 12 geerdet, wenn die Kupplung 36 (C5)
aus 1 (d. h. die Eingangsbremse) eingerückt oder
angelegt ist. Somit ist die Maschine 12 ausgeschaltet und
arbeitet das EVT 14 in einer Anzahl nur elektrischer Modi.
In diesem Fall nutzen die vier EVT-Modi, d. h. EVT1 (eingangsleistungsverzweigt),
EVT2 (kombiniert-leistungsverzweigt), EVT3 (kombiniert-leistungsverzweigt)
und EVT4 (eingangsleistungsverzweigt) gegenüber den zwei Drehzahl-DOF, die aktiviert
sind, wenn die Kupplung 36 (C5) nicht eingerückt ist,
wie oben diskutiert wurde, einen einzigen Drehzahl-DOF. Durch die
ETC-Modi 1 und 2
werden unabhängig
davon, ob die Kupplung 36 (C5) eingerückt ist oder nicht, einer oder
mehrere Getriebeübergangs-
oder Getriebezwischenmodi bereitgestellt, wobei diese Getriebezwischenmodi
in Bezug zu dem Getriebeanfangsmodus, aus dem heraus bewirkt wird,
dass das EVT 14 übergeht oder
schaltet, einen Extra- oder zusätzlichen
Drehzahl-DOF bereitstellen. Wenn die Kupplung 36 (C5) angelegt oder
eingerückt
ist, weisen die ETC-Modi 1 und 2 zwei Drehzahl-DOF auf. Wenn die
Kupplung 36 (C5) gelöst ist,
weisen die ETC-Modi 1 und 2 drei Drehzahl-DOF auf. Die Verwendung
der zusätzlichen
Drehzahl-DOF zum Abschließen
des Übergangs
oder Schaltens wird im Folgenden anhand von 4–9 ausführlicher
beschrieben.
-
Anhand
von 3A enthält
das oben anhand von 1 beschriebene fahrzeugexterne
Leistungsversorgungssystem 91 eine fahrzeugexterne Leistungsversorgung 92 und
ein fahrzeugexternes Ladegerät 94, das
funktional mit der fahrzeugexternen Leistungsversorgung 92 verbunden
ist, wobei beide fahrzeugextern gegenüber einem Fahrzeug sind (d.
h. nicht an Bord eines Fahrzeugs angebracht sind), das irgendeine
der hier beschriebenen Getriebeausführungsformen aufweist. Stattdessen
ermöglicht
eine leitende Fahrzeugeigen/Fahrzeugextern-Schnittstelle 96 wie
etwa eine elektrische Steckdose und ein Stecker die wahlweise Verbindung
der fahrzeugexternen Komponenten (der fahrzeugexternen Leistungsversorgung 92 und
des fahrzeugexternen Ladegeräts 94)
mit der fahrzeugeigenen ESD 86, optional über einen
fahrzeugeigenen Gleichrichter 98, der nur notwendig ist,
wenn das Ladegerät 94 Wechselstrom
zuführt.
Die hier beschriebenen Getriebeausführungsformen, die ein solches
fahrzeugexternes Leistungsversorgungssystem 91 nutzen,
können wie
oben beschrieben als Plug-in-Hybridgetriebe bezeichnet werden. Das
Ladegerät 94 ist
ein fahrzeugexternes Ladegerät
vom leitenden Typ, das den Fluss elektrischer Leistung von der fahrzeugexternen
Leistungsversorgung 92 zu der ESD 86 reguliert.
Wenn die ESD 86 ausreichend nachgeladen worden ist, wird
die Verbindung über
die Schnittstelle 96 unterbrochen und wird die nachgeladene
ESD 86 daraufhin wie etwa in einem rein elektrischen Modus
wie hier diskutiert zur Leistungsversorgung der Motoren/Generatoren 20, 22 verwendet.
-
In 3B ist
ein alternatives fahrzeugexternes Leistungsversorgungssystem 91a veranschaulicht, das
ein fahrzeugexternes Ladegerät 94a vom
induktiven Typ verwendet, um den Leistungsfluss von einer fahrzeugexternen
Leistungsversorgung 92a über eine induktive Fahrzeugeigen/Fahrzeugextern-Schnittstelle 96a zur
ESD 86 zu regulieren. Der Leistungsfluss von der leitenden
Schnittstelle 96a erfolgt optional über einen fahrzeugeigenen Gleichrichter 98a,
der erforderlich ist, wenn das Ladegerät 94a Wechselstrom
liefert. Das fahrzeugexterne induktive Ladegerät 94a kann eine elektrische
Spule sein, die ein Magnetfeld aufbaut, wenn sie durch die leistungsexterne
Leistungsversorgung 92a mit Leistung versorgt wird. Die
induktive Schnittstelle 96a kann eine komplementäre Spule
sein, die die fahrzeugexternen Komponenten (die fahrzeugexterne
Leistungsversorgung 92a und das fahrzeugexterne induktive
Ladegerät 94a)
mit den fahrzeugeigenen Komponenten (dem fahrzeugeigenen Gleichrichter 98a und
der ESD 86) verbindet, wenn sie während des Nachladens nahe genug
bei dem fahrzeugexternen induktiven Ladegerät 94a positioniert
ist, um zu ermöglichen,
dass ein Magnetfeld, das durch elektrische Leistung erzeugt wird,
die in dem induktiven Ladegerät 94a fließt, veranlasst,
dass elektrische Leistung zu dem fahrzeugeigenen Gleichrichter 98a und
daraufhin zu der ESD 86 fließt. Wenn die ESD 86 ausreichend
nachgeladen worden ist, wird die induktive Schnittstelle 96a nicht
mehr in der Nähe
des fahrzeugexternen induktiven Ladegeräts 94a positioniert
und wird die nachgeladene ESD 86 daraufhin wie oben diskutiert
verwendet, um die Motoren/Generatoren 20, 22 wie
etwa in dem nur elektrischen Modus mit Leistung zu versorgen.
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In 3C ist
ein alternatives fahrzeugexternes Leistungsversorgungssystem 91b veranschaulicht, das
eine fahrzeugexterne Leistungsversorgung 92b und ein fahrzeugeigenes
Ladegerät 98b sowie
eine Schnittstelle 96b wie etwa eine elektrische Steckdose
oder einen Stecker verwendet, das das wahlweise Verbinden der fahrzeugexternen
Komponente (der fahrzeugexternen Leistungsversorgung 92b)
mit dem fahrzeugeigenen Ladegerät 98b ermöglicht.
Das fahrzeugeigene Ladegerät 98b kann
mit einer fahrzeugeigenen ESD 86 (siehe 2, 5a und 5b)
verbunden werden. Die hier beschriebenen Getriebeausführungsformen,
die ein solches fahrzeugexternes Leistungsversorgungssystem 91b nutzen,
können
als Plug-in-Hybridgetriebe bezeichnet werden. Das Ladegerät 98B ist
ein fahrzeugeigenes Ladegerät
vom leitenden Typ, das den Fluss elektrischer Leistung von der fahrzeugexternen
Leistungsversorgung 92b zum ESD 86 reguliert.
Wenn die ESD 86 ausreichend nachgeladen worden ist, wird
die Verbindung über
die Schnittstelle 96b getrennt und die nachgeladene ESD 86 daraufhin
wie hier diskutiert zur Leistungsversorgung der Motoren/Generatoren 20, 22 wie
etwa in einem nur elektrischen Modus verwendet.
-
Gemeinsam
in 1 und 3 ist das EVT 14 in
Neutral (vier Drehzahl-DOF) angeordnet, wenn die Kupplungen 32, 31, 34 und 33 (in
dieser Reihenfolge C1–C4)
gelöst
oder auf andere Weise ausgerückt
sind. In diesem Modus ist der Leistungsfluss von der Maschine 12,
dem ESD 86 und den beiden Motoren/Generatoren 20, 22 (M/G
A bzw. M/G B) zu dem Achsantrieb 17 unterbrochen. Um einen
eingangsleistungsverzweigten Modus bereitzustellen, der entweder
dem EVT1- oder dem EVT4-Modus entspricht, werden nur zwei Kupplungen eingerückt. Insbesondere
werden für
EVT1 die Kupplungen 32 (C1) und 34 (C3) eingerückt, während für EVT4 die
Kupplungen 31 (C2) und 34 (C3) eingerückt werden.
Um einen kombiniert-leistungsverzweigten Modus oder EVT2 und EVT3
bereitzustellen, werden gleichfalls ebenfalls zwei Kupplungen eingerückt, wobei
für EVT2
die Kupplungen 32 (C1) und 33 (C4) eingerückt werden
und für
EVT3 die Kupplungen 31 (C2) und 33 (C4) eingerückt werden.
-
Um
das EVT 14 in einem der drei Festgangübersetzungsverhältnisse
FG1, FG2 oder FG3 anzuordnen, d. h., um einen Drehzahl-DOF zu ermöglichen,
werden drei Kupplungen eingerückt.
Für FG1
sind die drei Kupplungen 32 (C1), 34 (C3) und 33 (C4).
Für FG2
sind die Kupplungen 32 (C1), 31 (C2) und 33 (C4).
Für FG3
sind die Kupplungen 31 (C2), 34 (C3) und 33 (C4).
Schließlich
wird nur eine Kupplung eingerückt,
um das EVT 14 in einem der zwei ETC-Modi mit drei Drehzahl-DOF
anzuordnen. Für
den ETC-Modus 1 ist dies die Kupplung 32 (C1). Für den ETC-Modus
2 ist dies die Kupplung 31 (C2).
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In 4 stellt
der in dem Controller 25 aus 1 liegende
Algorithmus 100 eine Steuerstrategie zum Bewirken eines
EVT-Schaltens oder -Übergangs
zum Ändern
der Übersetzungsverhältnisse
innerhalb des EVT 14 aus 1 unter
Verwendung eines Extra-Drehzahlfreiheitsgrads (Extra-Drehzahl-DOF) bereit.
Der Algorithmus 100 beginnt in Schritt 102, wobei
das EVT 14 in einem Ein- oder 2-Drehzahl-DOF-Modus ist
(siehe 3). Der Algorithmus 100 geht
durch Lösen
einer oder zweier der Kupplungen (C1–C4), wie es gemäß 2 erforderlich
ist, sodass nur eine Kupplung (C1–4) eingerückt ist, in einen Drehzahl-DOF-Modus über, der um
eins höher
als der Getriebeanfangsmodus ist. Das heißt, wenn er in einem Ein-Drehzahl-DOF-Anfangsmodus
ist, tritt der Algorithmus 100 in einen Zwei-Drehzahl-DOF-Modus
ein, und wenn er anfangs in einem Zwei-Drehzahl-DOF-Modus ist, tritt der Algorithmus 100 in
einen Drei-Drehzahl-DOF-Modus
ein. In einer Ausführungsform
geht der Algorithmus 100 daraufhin zu Schritt 104 und
in einer anderen Ausführungsform
zu Schritt 103 weiter.
-
In
dem in 4 in Strichpunktlinien gezeigten Schritt 103 enthält der Algorithmus 100 die
Nutzung des Extra-Drehzahl-DOF, um das Getriebeübersetzungsverhältnis auf
ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis (B)
zu ändern,
wobei durch das Einrücken
einer Kupplung und durch das Ausrücken einer anderen gemäß 2 synchron
ein zweiter Extra-Drehzahl-DOF-Modus eingerückt werden kann. Während des Übergangs hält der Algorithmus 100 entweder
durch Entladen oder durch Laden der ESD 86 (siehe 1)
nach Bedarf ein ausreichendes Niveau des Abtriebsdrehmoments aufrecht.
Daraufhin geht der Algorithmus 100 zu Schritt 104 weiter.
-
In
Schritt 104 geht der Algorithmus 100 in einen
zweiten Extra-Drehzahl-DOF-Modus über, indem
synchron eine Kupplung eingerückt
wird und eine andere Kupplung ausgerückt wird. Während des Übergangs sollte durch Entladen
oder Laden der ESD 86 (siehe 1) nach
Bedarf ein akzeptables Niveau des Abtriebsdrehmoments aufrechterhalten
werden. Daraufhin geht der Algorithmus 100 zu Schritt 105 weiter.
-
In
Schritt 105 nutzt der Algorithmus 100 die Extra-Drehzahl-DOF,
um das Getriebeübersetzungsverhältnis auf
ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis (A)
zu ändern,
wobei der gewünschte
Ein-Drehzahl-DOF- oder Zwei-Drehzahl-DOF-Endmodus durch Einrücken einer
bzw. zweier Kupplungen synchron eingerückt werden kann. Während des Übergangs
hält der
Algorithmus 100 entweder durch Entladen oder durch Laden
der ESD 86 (siehe 1) nach
Bedarf ein ausreichendes Niveau des Abtriebsdrehmoments aufrecht. Daraufhin
geht der Algorithmus 100 zu Schritt 106 weiter.
-
In
Schritt 106 schaltet der Algorithmus 100 das EVT 14 (siehe 1)
in einen gewünschten
Getriebeendmodus. Dies wird dadurch erreicht, dass nach Bedarf eine
oder zwei Kupplungen so eingerückt
werden, dass das EVT 14 in dem gewünschten Betriebsmodus oder
Getriebemodus wie in 2 beschrieben verriegelt wird.
Wie nachfolgend anhand der 5–7 beschrieben
wird, können
in Übereinstimmung
mit dem Algorithmus 100 verschiedene beispielhafte Schaltmanöver ausgeführt werden,
wobei die verschiedenen Schritte von dem Anfangsmodus oder von dem
Modus des EVT 14 und von dem gewünschten Endmodus oder Modus
abhängen.
-
In 5 stellt
ein repräsentativer
oder beispielhafter Algorithmus oder ein repräsentatives oder beispielhaftes
Verfahren 200 der Verwendung des wie oben beschriebenen
Algorithmus 100 aus 4 ein Herunterschalten
von einem festen Übersetzungsverhältnis in
ein anderes festes Übersetzungsverhältnis, hier
von FG3 in FG1, und von einem festen Übersetzungsverhältnis in
einen EVT-Modus, hier von FG3 in EVT2, bereit. Allerdings erkennt
der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass im Umfang der Erfindung
andere Herunterschaltereignisse ausgeführt werden können.
-
Beginnend
mit Schritt 210 enthält
das Verfahren 200 das Detektieren, Messen oder auf andere
Weise Bestimmen der Anwesenheit eines Signals, das einem angewiesenen
Schaltereignis von einem Betriebsmodus in einen anderen oder von
einem festen Übersetzungsverhältnis in
ein anderes entspricht. Falls die Anwesenheit eines solchen angewiesenen
Schaltereignisses detektiert wird, geht das Verfahren 200 zu
Schritt 212 weiter. Andernfalls tritt das Verfahren 200 zu
einem (nicht gezeigten) Hauptschaltalgorithmus aus, der für das Steuern
anderer Schaltereignisse, die nicht im Umfang der Erfindung liegen,
angepasst ist.
-
In
Schritt 212 enthält
das Verfahren 200 das Bestimmen, ob das detektierte Schaltereignis
(siehe Schritt 210) einem Herunterschalten von einem festen Übersetzungsverhältnis wie
etwa FG3 in ein anderes festes Übersetzungsverhältnis wie
etwa FG1 entspricht. Wenn das der Fall ist, geht das Verfahren 200 zu Schritt 214 weiter.
Andernfalls geht das Verfahren 200 zu Schritt 213 weiter.
-
In
Schritt 213 enthält
das Verfahren 200 das Bestimmen, ob das detektierte Schaltereignis
(siehe Schritt 210) einem Herunterschalten von einem festen Übersetzungsverhältnis wie
etwa FG3 in einen EVT-Modus wie etwa EVT2 entspricht. Wenn das der
Fall ist, geht das Verfahren 200 zu Schritt 215 weiter.
Andernfalls tritt das Verfahren 200 zu einem in Schritt 210 zuvor
diskutierten (nicht gezeigten) Hauptschaltalgorithmus aus.
-
In
Schritt 214 wird ein Merker gesetzt, der dem detektierten
Schaltereignis entspricht, wie etwa, indem ein Merker auf einen
ganzzahligen Wert null gesetzt wird, was in 5 als Merker
= 0 dargestellt ist. Daraufhin geht das Verfahren 200 zu
Schritt 216 weiter.
-
In
Schritt 215 wird ein Merker gesetzt, der dem detektierten
Schaltereignis entspricht, wie etwa, indem ein Merker auf einen
ganzzahligen Wert eins gesetzt wird, was in 5 als Merker
= 1 dargestellt ist. Daraufhin geht das Verfahren 200 zu
Schritt 216 weiter.
-
In
Schritt 216 enthält
das Verfahren 200 das Bewirken des Übergangs eines Haltedrehmoments,
das in 5 als TH dargestellt ist,
da dieser Ausdruck vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird,
an den Motor/Generator 20 (M/G A) (siehe 1).
Die Kupplungen 33 (C4) und 34 (C3) werden gleichzeitig
gelöst.
Daraufhin geht das Verfahren 200 zu Schritt 218 weiter.
-
In
Schritt 218 wird das Drehmoment (Te) von der Maschine 12 (siehe 1)
auf einen Maximalwert (Max) erhöht,
während
die Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G B) aus 1 auf
näherungsweise
null nachgeführt
oder geändert
wird. Falls der Merker in Schritt 215 gleich 1 ist, wird
gleichzeitig die Drehzahl des Motors/Generators 20 (M/G
A) mit einer positiven Rate so nachgeführt, dass die Motordrehzahl
der gewünschten
Trajektorie folgt, um in EVT2 zu enden. Daraufhin geht das Verfahren 200 zu
Schritt 220 weiter.
-
In
Schritt 220 wird die Kupplung 32 (C1) eingerückt und
wird der Übergang
eines Gegendrehmoments (TR) vom Motor/Generator 22 (M/G
B) auf die Kupplung 32 (C1) bewirkt. Daraufhin geht das
Verfahren 200 zu Schritt 222 weiter.
-
In
Schritt 222 wird die Kupplung 31 (C2) gelöst oder
ausgerückt
und das Verfahren 200 geht zu Schritt 224 weiter.
-
In
Schritt 224 bestimmt das Verfahren 200 den Status
oder die Einstellung des Merkers (siehe Schritte 214 und 215).
Falls der Merker einen Wert hat, der einem Festübersetzungsverhältnis-Herunterschalten
entspricht, geht das Verfahren 200 zu Schritt 226 weiter.
Andernfalls geht das Verfahren 200 zu Schritt 227 weiter.
-
In
Schritt 226 wird die in 5 als NB dargestellte Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G
B) erhöht, bis
die Drehzahlen über
die Kupplungen 33 (C4) und 34 (C3) gleich null
sind. Daraufhin geht das Verfahren 200 zu Schritt 228 weiter,
in dem die Kupplungen 34 (C3) und 33 (C4) eingerückt werden.
Daraufhin geht das Verfahren 200 zu Schritt 230 weiter.
-
In
Schritt 227 erhöht
das Verfahren 200 die Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G
B) oder NB, bis die Drehzahl über die
Kupplung 33 (C4) gleich null ist. Alternativ kann die Kupplung 33 (C4)
teilweise oder asynchron angelegt werden, während sie rutscht, um den Batterieleistungsbedarf
zu senken und/oder um die Zeit zu verringern, die zum Beschleunigen
des Motors/Generators 22 (M/G B) erforderlich ist. Daraufhin
geht das Verfahren 200 zu Schritt 229 weiter,
in dem die Kupplung 33 (C4) eingerückt wird. Daraufhin geht das
Verfahren 200 zu Schritt 231 weiter.
-
In
Schritt 230 wird ein Gegendrehmoment (TR)
von dem Motor/Generator 20 (M/G A) auf die Kupplung 33 (C4) übertragen.
An diesem Punkt führt
die Ausführung
des Verfahrens 200 zum Eingriff der Kupplungen 32 (C1), 33 (C4)
und 34 (C3), was das feste Übersetzungsverhältnis FG1
(siehe 3) festsetzt. Daraufhin kann
der Antriebsstrang 10 aus 1 in FG1
arbeiten, bis der Controller 25 in Schritt 210 ein
anderes angewiesenes Schalten detektiert.
-
In
Schritt 231 enthält
das Verfahren 200 das Bewirken des Übergangs des Drehmoments von
dem Motor/Generator 20 (M/G A) (siehe 1)
an eine kombiniert-leistungsverzweigte Einrichtung, d. h. an eine
mit einem Drehmoment, das zwischen dem Motor/Generator 20 (M/G
A) und dem Motor/Generator 22 (M/G B) verteilt wird. An
diesem Punkt führt
die Ausführung
des Verfahrens 200 zum Eingriff der Kupplungen 32 (C1) und 33 (C4),
was den Betriebsmodus EVT2 (siehe 3)
festsetzt. Daraufhin kann der Antriebsstrang 10 aus 1 in
EVT2 arbeiten, bis der Controller 25 und irgendein darin
liegender größerer Schaltalgorithmus
ein Signal detektiert, das einem Schalten von EVT2 in einen anderen
Betriebsmodus entspricht.
-
6 ist
ein repräsentativer
oder beispielhafter Algorithmus oder ein repräsentatives oder beispielhaftes
Verfahren 300 zur Verwendung des wie oben beschriebenen
Algorithmus 100 aus 4 zum Starten
der Maschine 12 (siehe 1) in einem
EVT-Modus, hier EVT1, und daraufhin zum Schalten auf synchrone Weise in
einen anderen EVT-Modus wie etwa EVT4, wobei die Drehzahl der Maschine 12 null
ist.
-
Beginnend
in Schritt 350 beginnt der Antriebsstrang 10 (siehe 1)
in EVT1, d. h. mit den Kupplungen 32 (C1) und 34 (C3)
geschlossen oder ausgerückt.
Das Fahrzeug (nicht gezeigt) mit dem Antriebsstrang 10 (siehe 1)
wird im EVT1 unter Verwendung der ESD 86 (siehe 1),
d. h. allein unter Batterieleistung, gestartet. In diesem Modus
kann die Kupplung 36 (C5) (siehe 1) als eine
Maschinen- oder Eingangsbremse angelegt oder eingerückt werden,
um die Antriebsdrehzahl auf null zu halten und ein ausreichendes
Gegendrehmoment bereitzustellen. Da die angelegte Kupplung 36 (C5)
die Anzahl der Drehzahl-DOF um einen verringert, tritt das EVT 14 in
einen Festgangmodus mit der Maschine 12 in einem festen Übersetzungsverhältnis von
null ein. Daraufhin geht das Verfahren 300 zu Schritt 352 weiter.
-
In
Schritt 352 bewirkt das Verfahren 300 den Übergang
des gesamten Antriebsdrehmoments an den Motor/Generator 20 (M/G
A). Mit anderen Worten, das Drehmoment am Motor/Generator 22 (M/G
B) ist null. Daraufhin geht das Verfahren 300 zu Schritt 354 weiter.
-
In
Schritt 354 wird die Kupplung 34 (C3) gelöst oder
ausgerückt,
sodass ein Extra-Drehzahlfreiheitsgrad (Extra-Drehzahl-DOF) oder
zwei Drehzahl-DOF
ermöglicht
wird bzw. werden. Daraufhin geht das Verfahren 300 zu Schritt 356 weiter.
-
In
Schritt 356 enthält
das Verfahren 300 das Verringern der Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G B)
auf null. Daraufhin geht das Verfahren 300 zu Schritt 358 weiter,
wo die Kupplung 31 (C2) eingerückt oder geschlossen wird.
Wenn die Kupplung 31 (C2) vollständig eingerückt worden ist, geht das Verfahren 300 zu Schritt 360 weiter.
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In
Schritt 360 wird bewirkt, dass das Drehmoment an der Kupplung 32 (C1)
an den Motor/Generator 22 (M/G B) übergeht, und wird daraufhin
die Kupplung 32 (C1) ausgerückt oder geöffnet. Die Drehmomente an den Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) werden auf ein Niveau gesteuert oder eingestellt, das
proportional zu einem gewünschten
Abtriebsdrehmoment ist. Daraufhin geht das Verfahren 300 zu
Schritt 362 weiter.
-
In
Schritt 362 wird die Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G
B) erhöht,
bis die Drehzahl über
die Kupplung 34 (C3) näherungsweise
null ist. An diesem Punkt geht das Verfahren 300 zu Schritt 364 weiter,
wo die Kupplung 34 (C3) eingerückt wird. Beim Einrücken der
Kupplung 34 (C3) enthält
das Verfahren 300 das Bewirken des Übergangs des Drehmoments zur
anteiligen Nutzung zwischen den Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B).
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7 ist
ein repräsentativer
oder beispielhafter Algorithmus oder ein repräsentatives oder beispielhaftes
Verfahren 400 der Verwendung des Algorithmus 100 aus 4 wie
oben beschrieben zum Starten der Maschine 12 (siehe 1)
in einem EVT-Modus, hier EVT1, und in Strichpunktlinien EVT4, und
daraufhin zum Schalten in einen anderen EVT-Modus wie etwa EVT2 ohne Hochtouren
der Drehzahl der Maschine 12.
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Beginnend
mit Schritt 440, der in Strichpunktlinien gezeigt ist,
beginnt der Antriebsstrang 10 (siehe 1)
in EVT4, d. h. mit den Kupplungen 31 (C2) und 34 (C3)
geschlossen oder eingerückt.
Das Fahrzeug (nicht gezeigt) mit dem Antriebsstrang 10 (siehe 1)
wird unter Verwendung der ESD 86 (siehe 1),
d. h. allein unter Batterieleistung, in EVT4 gestartet. Die Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) nutzen das Drehmoment anteilig. Der Algorithmus 400 geht
zu Schritt 442 weiter.
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In
Schritt 442 enthält
das Verfahren 400 das Starten der Maschine 12 (siehe 1).
Wenn die Maschine 12 gestartet worden ist, wird die Ma schinendrehzahl
auf einen vorgegebenen Drehzahlschwellenwert wie etwa in der in 7 gezeigten
Ausführungsform
wenigstens näherungsweise
auf 1000 Umdrehungen pro Minute (min–1)
erhöht.
An diesem Punkt ist die Drehzahl des Motors/Generators 20 (M/G
A) positiv, wobei ein Antriebs-Abtriebs-Übersetzungsverhältnis höher als
das FG3 entsprechende Übersetzungsverhältnis ist.
Daraufhin geht das Verfahren 400 zu Schritt 444 weiter.
-
In
Schritt 444 wird die Kupplung 34 (C3) dadurch,
dass der Übergang
des Drehmoments an die Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) und an die Maschine 12 bewirkt wird, entlastet.
Daraufhin geht das Verfahren 400 zu Schritt 454 weiter.
-
In
Schritt 450 beginnt der Antriebsstrang 10 (siehe 1),
anstatt wie oben in Schritt 440 erläutert in EVT4 zu beginnen,
in EVT1, d. h. mit den Kupplungen 32 (C1) und 34 (C3)
geschlossen oder eingerückt.
Das Fahrzeug (nicht gezeigt) mit dem Antriebsstrang 10 (siehe 1)
wird unter Verwendung des ESD 86 (siehe 1),
d. h. allein unter Batterieleistung, in EVT1 gestartet. Die Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) nutzen das Drehmoment anteilig.
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In
Schritt 451 enthält
das Verfahren 400 das Starten der Maschine 12 (siehe 1).
Wenn die Maschine 12 gestartet worden ist, enthält das Verfahren 400 in
der in 7 gezeigten Ausführungsform das Erhöhen der
Maschinendrehzahl auf einen vorgegebenen Drehzahlschwellenwert wie
etwa wenigstens näherungsweise
1000 Umdrehungen pro Minute (min–1).
An diesem Punkt ist die Drehzahl des Motors/Generators 20 (M/G A)
positiv, wobei ein Antriebs-Abtriebs-Übersetzungsverhältnis kleiner
als das FG1 entsprechende Übersetzungsverhältnis ist.
Daraufhin geht das Verfahren 400 zu Schritt 452 weiter.
-
In
Schritt 452 bewirkt das Verfahren 300 den Übergang
des gesamten Drehmoments, das für
das Ansprechen der Maschine 12 (siehe 1)
notwendig ist, an den Motor/Generator 20 (M/G A). Mit anderen
Worten, das Drehmoment am Motor/Generator 22 (M/G B) ist
null. Daraufhin geht das Verfahren 400 zu Schritt 454 weiter.
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In
Schritt 454 wird die Kupplung 34 (C3) gelöst oder
ausgerückt,
woraufhin das Verfahren 400 zu Schritt 456 weitergeht,
wo die Drehzahl des Motors/Generators 22 (M/G B) verringert
wird, bis die Kupplung 33 (C4) näherungsweise null ist. Daraufhin
geht das Verfahren 400 zu Schritt 456 weiter.
-
In
Schritt 457 enthält
das Verfahren 400 das Einrücken der Kupplung 33 (C4).
Wenn der Schritt 457 abgeschlossen worden ist, geht das
Verfahren 400 zu Schritt 459 weiter, wo bewirkt
wird, dass der Antriebsstrang 10 (1) in einen
kombiniert-leistungsverzweigten Modus übergeht, d. h., wo das Maschinengegendrehmoment
zwischen den Motoren/Generatoren 20 und 22 (M/G
A bzw. M/G B) anteilig genutzt wird.
-
In 8 führt eine
Wahrheitstabelle verschiedene beispielhafte EVT-Schaltungen oder mögliche Übergänge des EVT 14 aus 1 auf.
Die Wahrheitstabelle aus 8 entspricht einem Übergang
von einem Getriebeanfangsmodus über
einen oder zwei Getriebezwischenmodi in einen Getriebeendmodus.
Der Getriebeanfangsmodus ist in 8 als ”1” dargestellt.
Der Getriebeendmodus ist alternativ als ”3” dargestellt, wenn ein einzelner
Getriebezwischenmodus verwendet wird, und als ”4” dargestellt, wenn zwei Getriebezwischenmodi
verwendet werden. Der Getriebeanfangs- und der Getriebeendmodus
können
ein eingangsleistungsverzweigter Modus, ein Festgangmodus, ein kombiniert- leistungsverzweigter
Modus und ein Festgangmodus sein, wobei die Maschine 12 (siehe 1)
wie oben diskutiert aus oder geerdet ist. Gleichfalls kann bewirkt werden,
dass das EVT 14 mit einer eingerückten Kupplung 36 (C5)
(siehe 1) zwischen festen Gängen übergeht, wobei die Maschine 12 ausgeschaltet
ist.
-
Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf
das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und
Ausführungsformen
zur Verwirklichung der Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche.