DE102010026460A1 - Verfahren für eine Übergangssteuerung in einem Multimodus-Hybridgetriebe - Google Patents

Verfahren für eine Übergangssteuerung in einem Multimodus-Hybridgetriebe Download PDF

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Abstract

Ein Multimodus-Hybridgetriebe, das eine Kupplung mit wählbarem Freilauf und eine ersten und zweite Drehmomentmaschine umfasst, geht dazu über, in einem stufenlosen Zielmodus zu arbeiten, was umfasst, dass eine Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und Eingangsdrehmomente und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer zweiten kinematischen Beziehung gesteuert werden. Es wird ein mehrstufiger Prozess ausgeführt, um die erste Kupplung in einen deaktivierten Zustand zu überführen, die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in den eingerückten Zustand zu überführen, und in die Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung überzugehen, um ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft das Steuern von Multimodus-Hybridgetriebesystemen.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung steht, und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
  • Bekannte Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmoment erzeugende Einrichtungen, die Brennkraftmaschinen und Drehmomentmaschinen einschließen, die Drehmoment durch eine Getriebeeinrichtung auf ein Ausgangselement übertragen. Ein beispielhafter Antriebsstrang umfasst ein Multimodus-Hybridgetriebe mit einem Eingangselement, das Traktionsdrehmoment von einer Antriebsanlagen-Leistungsquelle und Drehmomentmaschinen aufnimmt und Drehmoment auf ein Ausgangselement überträgt. Das Ausgangselement kann funktional mit einem Endantrieb für ein Kraftfahrzeug verbunden sein, um darauf Traktionsdrehmoment zu übertragen. Die Drehmomentmaschinen können Elektroaggregate umfassen, die als Motoren oder Generatoren arbeiten und Drehmomenteingänge in das Getriebe unabhängig von einem Drehmomenteingang von der Brennkraftmaschine erzeugen. Die Drehmomentmaschinen können kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in potentielle Energie, die in einer Energiespeichereinrichtung speicherbar ist, über einen Prozess, der als regeneratives Bremsen bezeichnet wird, umwandeln. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingänge von Fahrzeug und dem Bediener und stellt eine funktionelle Steuerung des Antriebsstrangs zur Verfügung, welche ein Steuern des Getriebebetriebszustandes und des Gangschaltens, ein Steuern der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und ein Regeln des Leistungsaustauschs unter der Energiespeichereinrichtung und den Drehmomentmaschinen einschließt, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten. Bekannte Multimodus-Hybridgetriebe können eine Differenzialzahnradanordnung, Drehmomentübertragungskupplungen und die Drehmomentmaschinen benutzen, um Leistung auf ein Ausgangselement zu übertragen, das mit einem Endantrieb verbunden sein kann, wenn der Antriebsstrang bei einem Fahrzeug angewendet wird.
  • Bekannte Getriebeeinrichtungen haben Umlaufverluste, die den Energiewirkungsgrad des Getriebes und somit die Kraftstoffwirtschaftlichkeit beeinträchtigen. Getriebeumlaufverluste können durch Reibung zwischen angrenzenden, nicht eingerückten Reibkupplungsplatten hervorgerufen werden.
  • Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf (SOWC von selectable one-way clutch) können bei manchen Getrieben verwendet werden, um Umlaufverluste zu verringern. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf (SOWC) können, wenn sie eingerückt sind, Drehmoment zwischen angrenzenden koaxialen rotierenden Einrichtungen übertragen. Jede der angrenzenden rotierenden Einrichtungen weist einen Laufring auf. Ein Laufring ist radial konzentrisch zu und entgegengesetzt zu dem Laufring der anderen rotierenden Einrichtung orientiert, oder die beiden Laufringe befinden sich axial einander gegenüber. Eine Mehrzahl von steuerbaren Drehmomentübertragungseinrichtungen, z. B. Wälzkörper, Hemmkeile, Kipphebel oder Streben, sind mit einem der Laufringe verbunden und derart angeordnet, dass sie dem anderen Laufring gegenüberliegen. Der gegenüberliegende Laufring umfasst eine Mehrzahl von Oberflächenaufnahmemerkmalen, die den steuerbaren Drehmoment übertragenden Einrichtungen entsprechen. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf werden angewandt, indem die steuerbaren Drehmoment übertragenden Einrichtungen derart gesteuert werden, dass sie mit den Oberflächenaufnahmemerkmalen zusammenwirken und mit diesen verbunden sind, um die angrenzenden rotierenden Einrichtungen zur Übertragung von Drehmoment dazwischen rotatorisch zu verriegeln. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf können die angrenzenden rotierenden Einrichtungen rotatorisch verriegeln, wenn sie in einer ersten Richtung rotieren. Wenn somit eine der angrenzenden rotierenden Einrichtungen in der ersten Richtung rotiert, wird Drehmoment auf die andere angrenzende rotierende Einrichtung übertragen. Wenn die angrenzende rotierende Einrichtung in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung rotiert, wird kein Drehmoment übertragen, was zulässt, dass die rotierende Einrichtung freiläuft. In einer Ausführungsform kann eine Kupplungseinrichtung mit wählbarem Freilauf steuerbare Drehmoment übertragende Einrichtungen umfassen, die in eine erste Position gesteuert werden können, um mit den Oberflächenaufnahmemerkmalen in Wechselwirkung zu gelangen und sich mit diesen zu verbinden, um die angrenzenden rotierenden Einrichtungen rotatorisch zu verriegeln, wenn diese in einer Richtung rotieren, und können auch in eine zweite Position gesteuert werden, um mit den Oberflächenaufnahmemerkmalen in Wechselwirkung zu treten und sich mit diesen zu verbinden, um die angrenzenden rotierenden Einrichtungen rotatorisch zu verriegeln, wenn sie in der zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung rotieren. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf können in eine weitere Position gesteuert werden, um mit den Oberflächenaufnahmemerkmalen in Wechselwirkung zu gelangen und sich mit diesen zu verbinden, um die angrenzenden rotierenden Einrichtungen rotatorisch zu verriegeln, wenn sie in sowohl der ersten Richtung als auch der zweiten Richtung rotieren. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf können in eine weitere Position gesteuert werden, um die angrenzenden rotierenden Einrichtungen rotatorisch zu entriegeln, wenn sie sowohl in der ersten Richtung als auch in der zweiten Richtung rotieren. Bekannte Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf erfordern eine im Wesentlichen synchrone Rotation der angrenzenden rotierenden Einrichtungen, bevor die steuerbaren Drehmoment übertragenden Einrichtungen eingerückt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Multimodus-Hybridgetriebe ist ausgestaltet, um Leistung zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement und einer ersten und zweiten Drehmomentmaschine in einem von zwei stufenlosen Modi zu übertragen, indem zwei Kupplungen mit wählbarem Freilauf eingerückt werden. Ein Verfahren zum Betreiben eines Multimodus-Hybridgetriebes umfasst, dass das Hybridgetriebe in einem anfänglichen stufenlosen Modus betrieben wird, das umfasst, dass die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und ein Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer ersten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen. Dem Hybridgetriebe wird befohlen, dazu überzugehen, in einem stufenlosen Zielmodus zu arbeiten, was umfasst, dass die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und das Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer zweiten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen. Es wird ein mehrstufiger Prozess ausgeführt, der die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen deaktivierten Zustand überführt, die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in den eingerückten Zustand überführt, und das Steuern des Eingangsdrehmoments an dem Eingangselement und der Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung in die Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung überführt, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn Drehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine im Wesentlichen eine Synchrondrehzahl sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines beispielhaften Getriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2A–2F und 3A–3F schematische Hebeldiagramme zum graphischen Beschreiben des Betriebes und der Steuerung des beispielhaften Getriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
  • 4 ein Datengraph gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
  • 5 ein schematisches Diagramm einer anderen Ausführungsform des beispielhaften Getriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte allein zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck der Einschränkung derselben dient, zeigt 1 schematisch ein Multimodus-Hybridgetriebe 10, das ein Zweimodus-Hybridgetriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst. Es ist festzustellen, dass die hierin beschriebenen Konzepte auf andere Multimodus-Hybridgetriebe angewandt werden können, die steuerbare Drehmomentmaschinen aufweisen, die ausgestaltet sind, Motordrehmomente und Drehzahlen von Elementen von Drehmomentübertragungskupplungseinrichtungen zu steuern, die z. B. Hybridgetriebesysteme mit zwei Modi, drei Modi und vier Modi einschließen. Es ist festzustellen, dass die Drehmomentmaschine elektrische Maschinen, hydraulische Maschinen oder andere Maschinen sein können, die ausgestaltet sind, gespeicherte Energie in mechanische Leistung und Drehmoment umzuwandeln. Als Definition wird der Ausdruck ”Modus” dazu verwendet, einen Betrieb eines Hybridgetriebes zu beschreiben, bei dem eine Drehzahl des Getriebeausgangselements auf der Basis einer Beziehung zwischen einer Drehzahl eines Eingangselements und Drehzahlen von einer oder mehreren Drehmomentmaschinen, die mechanisch damit gekoppelt sind, bestimmt wird und kein festes Verhältnis der Drehzahl des Getriebeeingangselements ist. Ein Multimodusgetriebe umfasst mehrere Betriebszustände und entsprechende Leistungsbeziehungen, wobei die Getriebeausgangsleistung auf der Basis von einer der Beziehungen zwischen der Drehzahl des Eingangselements und den Drehzahlen der Drehmomentmaschinen bestimmt wird.
  • Das beispielhafte Hybridgetriebe 10 mit zwei Modi umfasst ein erstes und zweites Differenzialgetriebe (PG1 und PG2) 24 und 28, die in einer Ausführungsform Planetengetriebe umfassen. Es gibt eine erste und zweite Drehmomentmaschine (MGA und MGB) 56 und 72, eine erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60, 60' und C2 62, 62' und ein Eingangselement 12 und ein Ausgangselement 64. In einer Ausführungsform ist das Eingangselement 12 mit einer Ausgangswelle von einer Brennkraftmaschine gekoppelt, und das Ausgangselement 64 ist mit einem Endantrieb gekoppelt. Das beispielhafte Hybridgetriebe 10 mit zwei Modi arbeitet in einem von zumindest zwei stufenlosen Modi, um mechanische Leistung zwischen dem Eingangselement 12, der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 und dem Ausgangselement 64 zu übertragen. Das Hybridgetriebe 10 arbeitet in einem ersten stufenlosen Modus, indem die erste Kupplungseinrichtung C1 60, 60' eingerückt wird. Das Hybridgetriebe 10 arbeitet in einem zweiten stufenlosen Modus, indem die zweite Kupplung C2 62, 62' eingerückt wird. In einer ersten Ausführungsform umfassen die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60 und C2 62 einzelne Freilaufkupplungseinrichtungen vom Typ I. In einer zweiten Ausführungsform umfassen die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60' und C2 62' einzelne Freilaufkupplungseinrichtungen vom Typ II. Einzelne Freilaufkupplungseinrichtungen vom Typ I und Typ II werden nachstehend beschrieben.
  • Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 umfassen in einer Ausführungsform Dreiphasen-Wechselstrom-Elektromotor/Generator-Maschinen, die jeweils einen Stator 58 und 74, einen Rotor 57 und 73 und jeweilige Lageerfassungssysteme aufweisen. Die Motorstatoren 58 und 74 sind an einem äußeren Abschnitt eines Getriebegehäuses 68 auf Masse festgelegt und umfassen jeweils einen Statorkern mit gewendelten elektrischen Wicklungen, die sich von dort erstrecken. Der Rotor 57 für die erste Drehmomentmaschine 56 ist bevorzugt auf einer Nabe gelagert, die rotatorisch funktional mit einem Eingangsknoten verbunden ist, der ein Element des ersten Differenzialzahnradsatzes 24 umfasst und in der Ausführungsform ein Sonnenrad ist. Der Rotor 73 für die zweite Elektromaschine 72 ist rotatorisch funktional mit einem Eingangsknoten verbunden, der ein Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes 28 umfasst und in der Ausführungsform ein Sonnenrad ist. Alternativ können andere Drehmomentmaschinen, z. B. hydraulisch-mechanische Drehmomentmaschinen, verwendet werden. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 arbeiten jeweils, um Leistung über einen Bereich von nominell positiven und negativen Drehzahlen zu erzeugen. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 arbeiten jeweils, um gespeicherte Energie umzuformen und somit einem Traktionsdrehmomentausgang zu erzeugen, der auf das Getriebe 10 übertragen werden kann und in einem Bereich von einem Drehmomentausgang von Null bis zu einer maximalen Traktionsdrehmomentkapazität liegt. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 arbeiten jeweils, um einem Traktions-/Bremsdrehmomenteingang in das Ausgangselement 64 des Hybridgetriebes 10 entgegenzuwirken und somit Energie zu erzeugen, die in einer Energiespeichereinrichtung gespeichert werden kann und in einem Bereich von Null bis zu einer maximalen Reaktionsdrehmomentkapazität liegt.
  • Die erste Kupplung C1 60, 60' arbeitet, um ein Element des zweiten Differenzialzahnradsatzes 28, in dieser Ausführungsform ein Hohlradelement, an dem Getriebegehäuse 68 fest rotatorisch auf Masse zu legen, wenn die erste Kupplung C1 60, 60' eingerückt wird. Die zweite Kupplungseinrichtung C2 62, 62' arbeitet, um den Rotor 57 der ersten Drehmomentmaschine 56 fest rotatorisch mit dem Hohlradelement des zweiten Differenzialzahnradsatzes 28 zu verbinden, wenn die zweite Kupplung C2 62 eingerückt ist. Die erste und zweite Kupplung C1 60, 60' und C2 62, 62' umfassen bevorzugt jeweils eine Kupplung mit wählbarem Freilauf.
  • Eine SOWC vom Typ I arbeitet in einem von drei Betriebszuständen, die einen vollständig offenen oder deaktivierten Zustand und eingerückte Zustände umfassen, die einen Freilaufzustand und einen vollständig geschlossenen oder verriegelten Zustand umfassen. Wenn die SOWC vom Typ I in dem vollständig offenen Zustand ist, gibt es keine Kopplung über die Kupplungselemente hinweg, und die Kupplungselemente können frei rotieren, ohne Drehmoment auf das andere Element zu übertragen. Wenn die SOWC vom Typ I in dem Freilaufzustand eingerückt ist, gibt es eine selektive Kopplung über die Kupplungselemente hinweg. Drehmoment kann über die Kupplungselemente hinweg übertragen werden, wenn sie in einer ersten Richtung rotieren, wohingegen kein Drehmoment über die Kupplungselemente hinweg übertragen wird, wenn sie in der zweiten, entgegengesetzten Richtung rotieren. Wenn die SOWC vom Typ I in dem vollständig geschlossenen Zustand eingerückt ist, sind die Kupplungselemente fest verbunden, und Drehmoment kann über die Kupplungselemente hinweg übertragen werden, wenn sie in entweder der ersten Richtung oder der zweiten entgegengesetzten Richtung rotieren. Eine SOWC vom Typ II arbeitet in einem von vier Betriebszuständen, die einen vollständig offenen oder deaktivierten Zustand und eingerückte Zustände umfassen, die einen ersten und zweiten Freilaufzustand und einen vollständig geschlossenen oder verriegelten Zustand umfassen. Wenn die SOWC vom Typ II in dem vollständig offenen Zustand ist, gibt es keine Kopplung über die Kupplungselemente hinweg, und beide Kupplungselemente können frei rotieren, ohne Drehmoment auf das andere Element zu übertragen. Wenn die SOWC vom Typ II in dem ersten Freilaufzustand eingerückt ist, gibt es eine selektive Kopplung über die Kupplungselemente hinweg, um Drehmoment über die Kupplungselemente hinweg zu übertragen, wenn sie in der ersten Richtung rotieren, wohingegen kein Drehmoment über die Kupplungselemente hinweg übertragen wird, wenn sie in der zweiten entgegengesetzten Richtung rotieren. Wenn die SOWC vom Typ II in dem zweiten Freilaufzustand eingerückt ist, wird kein Drehmoment über die Kupplungselemente hinweg übertragen, wenn sie in der ersten Richtung rotieren, wohingegen es eine selektive Kopplung über die Kupplungselemente hinweg gibt, um Drehmoment zu übertragen, wenn sie in der zweiten, entgegengesetzten Richtung rotieren. Wenn die SOWC vom Typ II in dem vollständig geschlossenen Zustand eingerückt ist, sind die Kupplungselemente fest verbunden, und Drehmoment wird über die Kupplungselemente hinweg übertragen, wenn sie in entweder der ersten oder der zweiten, entgegengesetzten Richtung rotieren.
  • Im Betrieb ist ein Multimodus-Hybridgetriebe, z. B. das Hybridgetriebe 10, das anhand von 1 beschrieben ist, ausgestaltet, um Leistung zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement und einer ersten und zweiten Drehmomentmaschine in einem von zwei stufenlosen Modi zu übertragen, indem selektiv Kupplungen eingerückt werden, von denen zumindest eine eine Kupplung mit wählbarem Freilauf ist. Das Hybridgetriebe 10 wird in einem stufenlosen Anfangsmodus betrieben, bei dem die erste Kupplung eingerückt ist und das Eingangsdrehmoment und die Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer ersten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen. Dem Hybridgetriebe 10 wird befohlen, überzugehen, in einem stufenlosen Zielmodus zu arbeiten. Der Betrieb in dem stufenlosen Zielmodus umfasst, dass eine zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt und Eingangsdrehmoment und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer zweiten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen. Es wird ein mehrstufiger Prozess ausgeführt, um die erste Kupplung in einen deaktivierten Zustand zu überführen, die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in den eingerückten Zustand zu überführen, und von einem Steuern des Eingangsdrehmoments und der Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung in die Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung überzugehen, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn Drehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine im Wesentlichen synchronisiert sind. Dieser Betrieb wird nun anhand des Multimodus-Hybridgetriebes 10 beschrieben, das anhand von 1 beschrieben wurde.
  • Die Drehmomentübertragung durch das Multimodus-Hybridgetriebe 10 wird unter Verwendung kinematischer Beziehungen für eine Drehzahl- und Drehmomentübertragung zwischen dem Eingangselement 12, der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 und dem Ausgangselement 64 gesteuert. Die kinematischen Beziehungen werden in einer Steuermoduleinrichtung als ein Steuerschema ausgeführt, das bevorzugt einen algorithmischen Code und kalibrierte Terme umfasst. Das Steuermodul führt den algorithmischen Code aus, um Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement 12 und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 zu steuern und somit ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment an dem Ausgangselement 64 zu erreichen, und die Eingangsdrehzahl an dem Eingangselement 12 und Motordrehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 zu steuern, um eine bevorzugte Ausgangsdrehzahl an dem Ausgangselement 64 zu erreichen. Das Steuerschema umfasst bevorzugte Drehmoment- und Drehzahlbeziehungen, die zu Steueralgorithmen reduziert sind, die in einem Steuermodul während der fortwährenden Betriebes ausgeführt werden können, um den Betrieb der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 auf der Basis von Eingangsleistung an dem Eingangselement 12 und der bevorzugten Ausgangsleistung an dem Ausgangselement 64 zu steuern. Die Ausgangsleistung an dem Ausgangselement 64 zeichnet sich durch Terme einer Ausgangdrehzahl NO und eines Ausgangsdrehmoments TO aus, die bevorzugt einer Bedienerdrehmomentanforderung entsprechen und darauf ansprechen.
  • Die kinematischen Beziehungen umfassen eine erste Drehmomentbeziehung, die dem ersten stufenlosen Modus entspricht, wie folgt:
    Figure 00120001
    wobei
    • ṄI
    die Drehbeschleunigung des Eingangsdrehmoments 12 ist,
    ṄO
    die Drehbeschleunigung des Ausgangselements 64 ist,
    TI
    das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 ist,
    TO
    das Ausgangsdrehmoment zu dem Ausgangselement 64 ist,
    TA
    Motordrehmoment der ersten Drehmomentmaschine 56 ist,
    TB
    Motordrehmoment der zweiten Drehmomentmaschine 72 ist, und
    a11–a24
    skalare Werte sind, die zum Betreiben des Hybridgetriebes 10 in dem ersten stufenlosen Modus bestimmt sind.
  • Die kinematischen Beziehungen umfassen eine zweite Drehmomentbeziehung, die dem zweiten stufenlosen Modus entspricht, wie folgt:
    Figure 00130001
    wobei
    • b11–b24
    skalare Werte sind, die zum Betreiben des Hybridgetriebes 10 in dem zweiten stufenlosen Modus bestimmt sind.
  • Die kinematischen Beziehungen umfassen eine erste Drehzahlbeziehung, die dem ersten stufenlosen Modus entspricht, wie folgt:
    Figure 00130002
    wobei
    • NI
    die Drehzahl des Eingangselements 12 ist,
    NO
    die Drehzahl des Ausgangselements 64 ist,
    NA
    die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 ist,
    NB
    die Drehzahl der zweiten Drehmomentmaschine 72 ist, und
    c11–c22
    skalare Werte sind, die zum Betreiben des Hybridgetriebes 10 in dem ersten stufenlosen Modus bestimmt sind.
  • Die kinematischen Beziehungen umfassen eine zweite Drehzahlbeziehung, die dem zweiten stufenlosen Modus entspricht, wie folgt:
    Figure 00130003
    wobei
    • d11–d24
    skalare Werte sind, die zum Betreiben des Hybridgetriebes 10 in dem zweiten stufenlosen Modus bestimmt sind.
  • Eine von der ersten und zweiten kinematischen Beziehung wird gewählt und während des Betriebes in dem entsprechenden stufenlosen Modus ausgeführt, um die befohlenen Motordrehmomentausgänge von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 während des fortwährenden Betriebes zu bestimmen.
  • Die 2A bis 2F sind graphische Darstellungen, die mehrere Hebeldiagramme umfassen, die dem Hybridgetriebe 10 von 1 zugeordnet sind. Die Hebeldiagramme zeigen jeweils Knoten des ersten und zweiten Differenzialgetriebes 24 und 28, der ersten und zweiten Drehmomentmaschine (MGA und MGB) und Einrückungszustände für die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60 und C2 62, die SOWC-Einrichtungen vom Typ I umfassen. Gestrichelte Linien zeigen Zahnraddrehzahlen an den Knoten, die die Eingangsdrehzahl (Ein) an dem Eingangselement 12 und die Ausgangsdrehzahl (Aus) an dem Ausgangselement 64 umfassen, die jeweils als relativ zu einer Drehzahllinie von Null gezeigt sind, welche eine nominell positive Drehzahl (+) und eine nominell negative Drehzahl (–) einschließen. Die Nulldrehzahllinie ist eine Synchrondrehzahllinie, d. h. Drehzahlen der Elemente an den gewählten Knoten sind synchronisiert. Die graphischen Darstellungen, die in den 2A bis 2F gezeigt sind, umfassen einen sequentiell ausgeführten mehrstufigen Prozess zum Überführen des Betriebes des Hybridgetriebes 10 von einem ersten stufenlosen Anfangsmodus in einen zweiten stufenlosen Zielmodus, wenn die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60 und C2 62 SOWC-Einrichtungen vom Typ I umfassen. Die SOWC-Einrichtungen C1 60 und C2 62 vom Typ I können in einem von drei Betriebszuständen betrieben werden, die einen vollständig offenen Zustand, einen Freilaufzustand und einen vollständig geschlossenen Zustand umfassen, wie es zuvor beschrieben wurde.
  • 2A zeigt das Getriebe 10, das anfangs in dem ersten stufenlosen Modus arbeitet. Die Kupplung C2 62 ist in dem vollständig offenen Zustand, und die Kupplung C1 60 ist in dem vollständig geschlossenen Zustand. Das Getriebe 10 arbeitet, um Traktionsdrehmoment unter Verwendung nur der zweiten Drehmomentmaschine 72 und unter Verwendung sowohl der ersten als auch der zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 zu erzeugen und zu übertragen. Das Getriebe 10 arbeitet in einem Schiebebetriebszustand, der die Verwendung der zweiten Drehmomentmaschine 72 umfasst, um Reaktionsdrehmoment für ein regeneratives Bremsen zu erzeugen. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, in Ansprechen auf eine Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen.
  • 2B zeigt eine erste Stufe bei der Überführung in den stufenlosen Zielmodus, d. h. dem zweiten stufenlosen Modus in diesem Beispiel. Wenn die zweite Drehmomentmaschine 72 Reaktionsdrehmoment für ein regeneratives Bremsen erzeugt hat, wird dies unterbrochen. Die Kupplung C1 60 wird in den Freilaufzustand überführt, und die Kupplung C2 62 wird in den Freilaufzustand überführt. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden weiterhin unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die Drehzahl des Ausgangselements 64 wird in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung aufrecht erhalten, und die Eingangsdrehzahl des Eingangselements 12 wird gesteuert, um die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 aufrecht zu erhalten, die mit einer nominell negativen Drehzahl rotiert und sich stetig Null, d. h. einer Synchrondrehzahl, annähert. Die Kupplung C1 60 überträgt das Reaktionsdrehmoment, um das angeforderte Ausgangsdrehmoment aufrecht zu erhalten, während die Kupplung C2 62 in dem Freilaufzustand kein Drehmoment überträgt und die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine nominell negativ ist. In dieser Stufe ist kein regeneratives Bremsen verfügbar.
  • 2C zeigt eine zweite Stufe bei der Überführung in den stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60 geht von dem Übertragen einer Volllast zu dem Übertragen einer Nulllast über, und die Kupplung C2 62 geht von dem Übertragen einer Nulllast zu dem Übertragen einer Volllast über, wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 im Wesentlichen nahe bei null U/min liegt und diese, d. h. die Synchrondrehzahl, erreicht. Die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 liegt in einer Ausführungsform im Wesentlichen nahe bei null U/min, wenn sie kleiner als etwa 10 U/min ist. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 gehen davon, unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, bestimmt zu werden, dazu über, unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, bestimmt zu werden, was einschließt, dass auf die Bedienerdrehmomentanforderung angesprochen wird, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. In diesem Zustand ist kein regeneratives Bremsen verfügbar.
  • 2D zeigt eine dritte Stufe bei der Überführung in den stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60 geht vollständig dazu über, ein Drehmoment von Null zu übertragen, und die Kupplung C2 62 geht dazu über, ein volles Drehmoment zu übertragen, wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 in einer positiven Richtung größer als Null zunimmt. Die erste Drehmomentmaschine 56 erhöht den Drehmomentausgang. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen, wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 an Null vorbei zunimmt, d. h. in einer nominell positiven Richtung umläuft. In dieser Stufe ist kein regeneratives Bremsen verfügbar.
  • 2E zeigt eine vierte Stufe bei der Überführung in den stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60 geht in den vollständig offenen Zustand über. Die Kupplung C2 62 geht in den vollständig geschlossenen Zustand über. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann zum Erzeugen eines Traktionsdrehmoments und eines Reaktionsdrehmoments zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 ist bevorzugt positiv und niedrig, in einer Ausführungsform etwa 10 U/min.
  • 2F zeigt einen Betrieb in dem stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60 ist in dem vollständig offenen Zustand. Die Kupplung C2 62 ist in dem vollständig geschlossenen Zustand. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 können zum Erzeugen von Traktionsdrehmoment und zum Erzeugen von Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen verwendet werden.
  • Ein gewisser Betrag einer aktiven Dämpfung unter Verwendung der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 kann notwendig sein, wenn es einen merklichen Betrag an einer Straßenlaststörung mit mittlerer bis hoher Frequenz gibt, um Drehmoment, das über die Kupplung C2 62 hinweg aufgebracht wird, beizubehalten, ohne Geräusch oder Vibration von der Kupplung C2 62 zu erzeugen, wenn sie in dem Freilaufzustand arbeitet.
  • Die Modusübergänge der Kupplung C1 60 von dem Freilaufzustand in den vollständig offenen Zustand und der Kupplung C2 62 von dem Freilaufzustand in den vollständig geschlossenen Zustand können bei einer asynchronen Drehzahl geschehen, d. h. wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 ein kleiner nominell positiver Wert ist. Dies gestattet den Betrieb in einem von einem Drehmoment erzeugenden Modus und einem Schiebebetriebmodus in dem zweiten stufenlosen Betriebsmodus und das Abwarten, dass sich eine stabile Ausgangsdrehzahl ändert, wobei die erste Drehmomentmaschine bei einer nominell positiven Drehzahl mit einem positiven Drehmoment rotiert. Während des Kupplungsmodus-Änderungsereignisses, wenn es eine Notwendigkeit gibt, Drehmoment von einer der Kupplungen zu entlasten (abhängig von dem spezifischen Kupplungsmodus-Schaltmechanismus) durch Modifizieren des Motordrehmoments und/oder des Maschinendrehmoments, kann das System darauf warten, einen Übergang zu bewirken, bis es in einem Schiebebetriebzustand oder einem Bremszustand ohne regeneratives Bremsen ist, um den Einfluss auf das Ausgangsdrehmoment an dem Ausgangselement 64 zu minimieren.
  • Dieser Betrieb kann dazu verwendet werden, einen Übergang von dem ersten stufenlosen Modus in den zweiten stufenlosen Modus zu bewirken. Der beschriebene Betrieb kann auch dazu verwendet werden, einen Übergang von dem zweiten stufenlosen Modus in den ersten stufenlosen Modus durch Ausführen der vorstehend erwähnten Stufen in umgekehrter Reihenfolge zu bewirken.
  • Die 3A bis 3F sind graphische Darstellungen, die mehrere Hebeldiagramme umfassen, die dem Hybridgetriebe 10 von 1 zugeordnet sind. Die Hebeldiagramme zeigen jeweils Knoten des ersten und zweiten Differenzialgetriebes 24 und 28, der ersten und zweiten Drehmomentmaschine (MGA und MGB) und Einrückungszustände für die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60' und C2 62', die SOWC-Einrichtungen vom Typ II umfassen. Gestrichelte Linien zeigen Zahnraddrehzahlen an den Knoten, die eine Eingangsdrehzahl (Ein) an dem Eingangselement 12 und eine Ausgangsdrehzahl (Aus) an dem Ausgangselement 64 einschließen, die jeweils als relativ zu einer Nulldrehzahllinie gezeigt sind. Die graphischen Darstellungen, die in den 3A bis 3F gezeigt sind, umfassen einen sequentiell ausgeführten mehrstufigen Prozess zum Überführen des Betriebes des Hybridgetriebes 10 von einem ersten stufenlosen Anfangsmodus in einen zweiten stufenlosen Zielmodus. Die SOWC-Einrichtungen vom Typ II 60' und 62' können in einem von vier Betriebszuständen arbeiten, die einen vollständig offenen Zustand, einen ersten und zweiten Freilaufzustand und einen vollständig geschlossenen Zustand umfassen. Der hierin beschriebene Übergangsbetrieb unter Verwendung der SOWC-Einrichtungen vom Typ II gestattet es, dass das Hybridgetriebe 10 Reaktionsdrehmoment von einer der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 überführt, um während eines Übergangs zwischen dem ersten und zweiten stufenlosen Modus in dem regenerativen Bremsmodus zu arbeiten. Wie es zuvor besprochen wurde, ist ein regeneratives Bremsen während des Übergangs zwischen dem ersten und zweiten stufenlosen Modus unter Verwendung von SOWC-Einrichtungen vom Typ I nicht möglich.
  • 3A zeigt das Hybridgetriebe 10, das anfangs in dem ersten stufenlosen Modus arbeitet. Die Kupplung C2 62' befindet sich in dem vollständig offenen Zustand, und die Kupplung C1 60' befindet sich in dem vollständig geschlossenen Zustand. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann verwendet werden, um Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen zu erzeugen. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 können unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, in Ansprechen auf den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 bestimmt werden.
  • 3B zeigt eine erste Stufe bei der Überführung zu dem stufenlosen Zielmodus, d. h. dem zweiten stufenlosen Modus in diesem Beispiel. Die Kupplung C1 60' geht in den ersten Freilaufzustand über, um Drehmoment in der ersten Richtung zu übertragen, und die Kupplung C2 62' geht in den zweiten Freilaufzustand über, um eine Drehmomentübertragung in der zweiten, entgegengesetzten Richtung zuzulassen. Bei dieser Stufe wird die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine mit einer nominell positiven Drehzahl gesteuert, weshalb die Kupplung C2 62' kein Drehmoment überträgt. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann zum Erzeugen von Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um das Ausgangsdrehmoment zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen.
  • 3C zeigt eine zweite Stufe bei dem Übergang zu dem stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60' geht von dem Übertragen eines vollen Drehmoments zu dem Übertragen keines Drehmoments über, und die Kupplung C2 62' geht vollständig zum Übertragen eines vollen Drehmoments über, da die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 Null, d. h. die Synchrondrehzahl, erreicht. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann dazu verwendet werden, Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen zu erzeugen. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen.
  • 3D zeigt eine dritte Stufe bei dem Übergang zu dem stufenlosen Zielmodus. Die Kupplung C1 60' geht dazu über, kein Drehmoment zu übertragen, und die Kupplung C2 62' geht vollständig dazu über, ein volles Drehmoment zu übertragen, da die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 auf eine nominell negative Drehzahl, d. h. weniger als Null, abnimmt. Der Drehmomentausgang von der ersten Drehmomentmaschine 56 nimmt in einer nominell negativen Richtung zu. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden nun unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann zum Erzeugen von Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen verwendet werden.
  • 3E zeigt eine vierte Stufe bei dem Übergang in den stufenlosen Zielmodus. Kupplung C1 60' befindet sich in dem ersten Freilaufzustand und geht in den vollständig offenen Zustand über. Kupplung C2 62' geht in den vollständig geschlossenen Zustand über. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die zweite Drehmomentmaschine 72 kann zum Erzeugen von Traktionsdrehmoment und Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 ist bevorzugt nominell negativ und niedrig, etwa –50 U/min in einer Ausführungsform.
  • 3F zeigt den Betrieb in dem stufenlosen Zielmodus. Kupplung C1 60' befindet sich in dem vollständig offenen Zustand. Kupplung C2 62' befindet sich in dem vollständig geschlossenen Zustand. Das Eingangsdrehmoment von dem Eingangselement 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung bestimmt, um den Drehmomentausgang zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 können zum Erzeugen von Traktionsdrehmoment und zum Erzeugen von Reaktionsdrehmoment zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 geht dazu über, nominell positiv zu sein.
  • Die beispielhafte Maschine umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die selektiv in verschiedenen Zuständen betreibbar ist, um Drehmoment über das Eingangselement 12 auf das Hybridgetriebe 10 zu übertragen, und kann entweder eine Fremdzündungsmaschine oder eine Kompressionszündungsmaschine sein. Die Maschine umfasst eine Kurbelwelle, die funktional mit dem Eingangselement 12 des Hybridgetriebes 10 gekoppelt ist. Ein Drehzahlsensor überwacht die Drehzahl des Eingangselements 12. Leistung, die von der Maschine abgegeben wird, einschließlich Drehzahl und Maschinendrehmoment, kann von der Eingangsdrehzahl NI und dem Eingangsdrehmoment TI zu dem Hybridgetriebe 10 aufgrund der Platzierung der Drehmoment verbrauchenden Komponenten an dem Eingangselement und/oder der Platzierung einer Drehmomentmanagementeinrichtung zwischen der Maschine 12 und dem Hybridgetriebe 10 abweichen.
  • Das Hybridgetriebe 10 kann in einem Festgang-Betriebsbereichszustand arbeiten, indem einfach die erste und zweite Kupplungseinrichtung 60' und 62' in den vollständig geschlossenen Zustand eingerückt werden, wobei die erste und zweite Kupplungseinrichtung 60' und 62' entweder SOWC-Einrichtungen vom Typ I oder SOWC-Einrichtungen vom Typ II umfassen. Der Festgang-Betriebsbereichszustand kann, z. B. während der zweiten Stufe bei dem Übergang in den stufenlosen Zielmodus befohlen werden, wie es anhand von 3C gezeigt ist. Bei diesem Betrieb fährt die Kupplung C 61' fort, in dem ersten Freilaufzustand zu dem offenen Zustand zu sein, und die Kupplung C2 62' geht dazu über, in den zweiten Freilaufzustand eingerückt zu werden, da die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 Null, d. h. die Synchrondrehzahl, erreicht. Sowohl Kupplung C1 60' als auch Kupplung C2 62' werden nacheinander in den vollständig geschlossenen Zustand eingerückt, und ein derartiger Betrieb kann fortfahren, während Schwankungen in der Bedienerdrehmomentanforderung minimal sind und das Fahrzeug sich in einem stabilen Fahrzustand mit kleinen Störungen in der Ausgangsdrehzahl befindet.
  • 4 zeigt graphisch den Betrieb des beispielhaften Hybridgetriebes 10, das die SOWC-Kupplungssysteme vom Typ I für sowohl Kupplung C1 60 als auch Kupplung C2 62 aufweist, während eines Übergangs von dem ersten stufenlosen Modus (M1) in den zweiten stufenlosen Modus (M2) über einen Zeitraum, wobei in Übereinstimmung mit dem in 2 beschriebenen Schaltbetrieb gearbeitet wird. Die gezeigten Daten umfassen eine auf die Zeit bezogene Änderung der Drehzahl des Ausgangselements 64 (No_dot), einen Eingangsdrehzahlfehler (Ni_Error), Drehmoment, das über die Kupplung C1 60 (Tc1) und über die Kupplung C2 62 (Tc2) hinweg übertragen wird, Ausgangsdrehmoment an dem Ausgangselement 64 (To), Motordrehmoment, das von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 abgegeben wird (TA bzw. TB) und Kupplungsschlupfdrehzahlen für Kupplung C1 60 (Nc1) und Kupplung C2 62 (Nc2). Anfangs wird Kupplung C1 60 eingerückt und vollständig geschlossen, und Kupplung C2 62 ist vollständig offen, und Motordrehmomente, die von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 abgegeben werden, werden unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung bestimmt, die anhand der Gleichungen 1 und 3 (EVT1-Gleichungen) beschrieben wurde, Ausgangsdrehmoment zu dem Endantrieb (To) und Fahrzeugbeschleunigung (Veh Accel) nehmen zu, und das Gesamtreaktionsdrehmoment wird über die Kupplung C1 60 hinweg übertragen (To-C1). Wenn es einen Befehl gibt, in den Betrieb in dem zweiten stufenlosen Modus überzugehen, wird Kupplung C1 60 in den Zustand mit wählbarem Freilauf eingerückt. Kupplung C2 62 bleibt offen. Der Drehmomentausgang zu dem Endantrieb wird aufrecht erhalten, indem die Eingangsdrehzahl zu dem Eingangselement 12, z. B. von der Maschine 10, gesteuert wird, und die Motordrehmomente, die von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 abgegeben werden, werden unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung, die anhand der Gleichungen 1 und 3 (EVT1-Gleichungen) beschrieben wurde, vor der Drehzahlsynchronisation gesteuert.
  • Die Schlupfdrehzahl der Kupplung C2 62 wird überwacht und gesteuert, um Elemente der Kupplung C2 62 zu synchronisieren. Wenn die Schlupfdrehzahl der Kupplung C2 62 sich der vorbestimmten normal negativen Drehzahl unterhalb der Synchrondrehzahl annähern, wird Kupplung C2 62 in den Freilaufzustand eingerückt, um in dem Zustand mit wählbarem Freilauf zu arbeiten. Die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 46 wird dann derart gesteuert, dass sie sich der Synchrondrehzahl annähert. Wenn die Schlupfdrehzahl der Kupplung C2 62 kleiner als die maximal zulässige oder erlaubte Kupplungsschlupfdrehzahl ist, z. B. eine Kupplungsschlupfdrehzahl von weniger als 10 U/min in einer Ausführungsform, geht das Steuersystem dazu über, die zweite kinematische Beziehung zu verwenden, die anhand der Gleichungen 2 und 4 (EVT2-Gleichungen) beschrieben wurde, um das Eingangsdrehmoment zu dem Eingangselement 12 und Motordrehmomente, die von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 abgegeben werden, in Ansprechen auf die Bedienerdrehmomentanforderung zu berechnen.
  • Die maximal zulässige oder erlaubte Kupplungsschlupfdrehzahl zum Einrücken von einer der Kupplung C2 62 und der Kupplung C1 60 wird auf der Basis einer maximal erlaubten Störung in dem Ausgangdrehmoment zu dem Endantrieb bestimmt und beruht auf zulässigen Endantriebsstörungen und Auswirkungen auf das Getriebesystem und die Kupplungshaltbarkeit. In einer Ausführungsform beträgt die maximal erlaubte Störung 10 Nm, und somit beträgt die maximal zulässige oder erlaubte Kupplungsschlupfdrehzahl zum Einrücken entweder der Kupplung C2 62 oder der Kupplung C1 60 eine Kupplungsschlupfdrehzahl, die eine Störung einbringt, die kleiner als 10 Nm ist. Bevorzugt ist eine auf die Zeit bezogene Änderung der Eingangsdrehzahl (Ni) kleiner als eine maximale Rate, z. B. 5 U/min/s, wenn eine von der Kupplung C2 62 und der Kupplung C1 60 eingerückt ist.
  • Im Anschluss an das Einrücken der Kupplung C2 62 bleibt die Kupplung C1 60 weiterhin eingerückt und arbeitet in dem Zustand mit wählbarem Freilauf über eine Zeitdauer, während sich der Systembetrieb stabilisiert. Im Anschluss an das Aufbringen der Kupplung C2 62 wird Motordrehmoment das von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 abgegeben wird, unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung gesteuert, die anhand der Gleichungen 2 und 4 (EVT2-Gleichungen) beschrieben wurde, Der Kupplung C1 60 wird anschließend befohlen, in den vollständig offenen Zustand zu gehen, und der Kupplung C2 62 wird befohlen, in den vollständig geschlossenen Zustand zu gehen.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Multimodus-Hybridgetriebes 10' gemäß dem hierin beschriebenen System. Das beispielhafte Viermodus-Hybridgetriebe 10' umfasst ein erstes, zweites und drittes Differenzialgetriebe 24, 28 und 26 (PG1, PG2 und PG3), die jeweils in einer Ausführungsform Planetengetriebe umfassen. Es gibt eine erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72, eine erste, zweite, dritte und vierte Kupplungseinrichtung C1 60, C2 62, C3 83 und C4 85 und ein Eingangselement 12 und ein Ausgangselement 64. In einer Ausführungsform ist das Eingangselement 12 mit einer Ausgangswelle von einer Brennkraftmaschine gekoppelt, und das Ausgangselement 64 ist mit einem Endantrieb gekoppelt. Die erste, zweite, dritte und vierte Kupplungseinrichtung C1 60, C2 62, C3 83 und C4 85 werden bevorzugt synchron eingerückt und deaktiviert. In dieser Ausführungsform umfassen die erste und zweite Kupplungseinrichtung C1 60 und C2 62 bevorzugt Mehrplatten-Nass-Reibbkupplungseinrichtungen. Die dritte und vierte Kupplungseinrichtung C3 83 und C4 85 umfassen bevorzugt Kupplungseinrichtungen mit wählbarem Freilauf vom Typ I. Das Viermodus-Hybridgetriebe 10' arbeitet in einem von vier stufenlosen Modi (EVT1, EVT2, EVT3 und EVT4) und drei Festgangzuständen (FG1, FG2 und FG3), indem die erste, zweite, dritte und vierte Kupplungseinrichtung C1 60, C2 62, C3 83 und C4 85 selektiv eingerückt werden, ummechanische Leistung zwischen dem Eingangselement 12, der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 und dem Ausgangselement 64 zu übertragen, wie es anhand von Tabelle 1 beschrieben wird. Tabelle 1
    Getriebezustand C1 C2 C3 C4
    Neutral Aus Aus Aus Aus
    EVT1 eingangsleistungsverzweigt Ein Aus Ein Aus
    FG1 Ein Aus Ein Ein
    EVT2 kombiniert leistungsverzweigt Ein Aus Aus Ein
    FG2 Ein Ein Aus Ein
    EVT3 kombiniert leistungsverzweigt Aus Ein Aus Ein
    FG3 Aus Ein Ein Ein
    EVT4 eingangsleistungsverzweigt Aus Ein Ein Aus
  • Wenn in einem Beispiel das Viermodus-Hybridgetriebe 10 von dem EVT1-Zustand in den EVT2-Zustand übergeht, tritt das folgende auf. Anfangs ist in dem EVT1-Modus Kupplung C3 83 vollständig geschlossen und Kupplung C4 85 ist vollständig offen, wobei die Kupplung C1 60 in Eingriff steht und Kupplung C2 62 offen ist. Bei einer ersten Stufe wird die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 auf eine nominell negative Drehzahl gesteuert und die Kupplung C3 83 entriegelt und wechselt in einen Freilaufzustand und wird vollständig belastet, um Drehmoment darüber hinweg zu übertragen. Kupplung C4 85 wechselt in einen Freilaufzustand, ohne Drehmomentlast darüber. Bei einer zweiten Stufe wird die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 56 auf eine Synchrondrehzahl gesteuert, an welchem Punkt Kupplung C4 85 in dem Freilaufzustand einzurücken und Drehmoment zu übertragen beginnt, und Kupplung C3 83 Drehmoment zu entlasten beginnt. Bei einer dritten Stufe arbeitet die Kupplung C4 85 in dem Freilaufzustand und ist vollständig belastet, und Kupplung C3 83 befindet sich in dem Freilaufzustand ohne Drehmomentlast. Bei einer vierten Stufe wechselt die Kupplung C4 85 in einen vollständig geschlossenen Zustand, und die Kupplung C3 83 wechselt in einen vollständig offenen Zustand. Danach arbeitet das Hybridgetriebe 4 mit vier Modi in dem EVT2-Modus, wobei die Kupplung C4 85 vollständig geschlossen ist, die Kupplung C3 83 vollständig offen ist und wobei Kupplung C1 60 in Eingriff steht und Kupplung C2 62 offen ist. Der Betrieb in dem EVT1-Modus wird unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung bestimmt, die anhand der Gleichungen 1 und 3 beschrieben wurde, wie auf die Ausführungsform von 5 angewandt, und der Betrieb in dem EVT2-Modus wird unter Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung bestimmt, die anhand der Gleichungen 2 und 4 beschrieben wurde, wie auf die Ausführungsform von 5 angewandt.
  • Es ist zu verstehen, dass Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung zulässig sind. Die Offenbarung ist unter besonderer Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben worden. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung in den Sinn kommen. Es ist beabsichtigt, alle derartigen Abwandlungen und Abänderungen mit einzuschließen, insofern sie in den Schutzumfang der Offenbarung kommen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Multimodus-Hybridgetriebes, das ausgestaltet ist, um Leistung zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement und einer ersten und zweiten Drehmomentmaschine in einem von zwei stufenlosen Modi zu übertragen, indem selektiv zwei wählbare Freilaufkupplungen eingerückt werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: das Hybridgetriebe in einem stufenlosen Anfangsmodus betrieben wird, der umfasst, dass die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und ein Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer ersten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen; dem Hybridgetriebe befohlen wird, in einen Betrieb in einem stufenlosen Zielmodus überzugehen, das umfasst, dass die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und das Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer zweiten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen; und ein mehrstufiger Prozess ausgeführt wird, der die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen deaktivierten Zustand überführt, die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in den eingerückten Zustand überführt, und das Steuern des Eingangsdrehmoments an dem Eingangselement und der Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung der ersten kinematischen Beziehung zu der Verwendung der zweiten kinematischen Beziehung überführt, um das bevorzugte Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn Drehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine im Wesentlichen eine Synchrondrehzahl sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen des mehrstufigen Prozesses umfasst, dass: die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen Freilaufzustand eingerückt wird; eine Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine in einer ersten Richtung gesteuert wird; die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen Freilaufzustand eingerückt wird, wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine sich einer vorbestimmten nominell negativen Drehzahl nähert, die kleiner als die Synchrondrehzahl ist; eine Drehrichtung der ersten Drehmomentmaschine in der ersten Richtung gesteuert wird und die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine in Richtung der Synchrondrehzahl eingestellt wird; eine Drehrichtung der ersten Drehmomentmaschine in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung gesteuert wird; und das Hybridgetriebe in dem stufenlosen Zielmodus betrieben wird, um Drehmoment zu erzeugen und auf das Ausgangselement zu übertragen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen vollständig geschlossenen Zustand eingerückt wird und das Hybridgetriebe in dem stufenlosen Zielmodus betrieben wird, um Drehmoment zu erzeugen und auf das Ausgangselement zu übertragen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird und die zweite kinematische Beziehung verwendet wird, um die Drehmomentübertragung zwischen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine, dem Eingangselement und dem Ausgangselement zu bestimmen, um einen Betrieb des Hybridgetriebes in dem stufenlosen Zielmodus zu bewirken.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass die zweite kinematische Beziehung dazu verwendet wird, entsprechend dem Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement, dem bevorzugten Ausgangsdrehmoment und Änderungen der Drehzahlen des Eingangselements und des Ausgangselements bevorzugte Motordrehmomente zu bestimmen, die von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine abgegeben werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die erste und zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf jeweils in einem von einem vollständig offenen Zustand, einem ersten und zweiten Freilaufzustand und einem vollständig geschlossenen Zustand betreibbar sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass im Anschluss daran, dass dem Hybridgetriebe befohlen wird, in dem stufenlosen Modus zu arbeiten die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in den ersten Freilaufzustand eingerückt wird und die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in den zweiten Freilaufzustand eingerückt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass ein regenerativer Bremsbetrieb im Anschluss daran freigegeben wird, dass dem Hybridgetriebe befohlen wird, in dem stufenlosen Zielmodus zu arbeiten.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf jeweils in einem ersten und zweiten Freilaufzustand arbeiten, und das ferner umfasst, dass ein Betrieb in einem Festgangbetriebszustand bewirkt wird, indem die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in dem vollständig geschlossenen Zustand betrieben wird und die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in dem vollständig geschlossenen Zustand betrieben wird.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Hybridgetriebes, das eine erste und zweite Drehmomentmaschine, eine erste und zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf, ein Eingangselement und ein Ausgangselement umfasst, wobei das Hybridgetriebe in einem ersten stufenlosen Modus betreibbar ist, indem die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird, und in einem zweiten stufenlosen Modus betreibbar ist, indem die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf eingerückt wird, wobei das Verfahren umfasst, dass: Eingangsdrehmoment und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer ersten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um in dem ersten stufenlosen Modus ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen; ein Übergang von einem Betrieb in dem ersten stufenlosen Modus zu einem Betrieb in dem zweiten stufenlosen Modus befohlen wird; die erste Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen Freilaufzustand eingerückt wird; die Drehrichtung der ersten Drehmomentmaschine in einer ersten Richtung gesteuert und die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine in Richtung einer vorbestimmten nominell negativen Drehzahl eingestellt wird; die zweite Kupplung mit wählbarem Freilauf in einen Freilaufzustand eingerückt wird und die Drehrichtung der ersten Drehmomentmaschine in einer ersten Richtung gesteuert und die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine in Richtung einer Synchrondrehzahl eingestellt wird; Eingangsdrehmomente und Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschine unter Verwendung einer zweiten kinematischen Beziehung gesteuert werden, um ein bevorzugtes Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn die Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine im Wesentlichen gleich null Umdrehungen pro Minute ist; und dann das Hybridgetriebe in dem zweiten stufenlosen Modus betrieben wird.
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