DE102010032352B4

DE102010032352B4 - System zum Überwachen der Stabiliät eines Hybridantriebsstrangs

Info

Publication number: DE102010032352B4
Application number: DE102010032352.7A
Authority: DE
Inventors: Houchun Xia
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN101987570B; US20110029208A1; CN101987570A; US8326482B2; DE102010032352A1

Abstract

Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300), das umfasst: ein Mittelwertermittlungsmodul (310), das ein Mittelwertsignal eines Betriebszustandssignals eines Steuersystems ermittelt, welches ein Hybridsteuermodul (5), ein Getriebesteuermodul (17) und/oder ein Motorsteuermodul (23) eines Hybridantriebsstrangs umfasst; ein Oszillationsermittlungsmodul (312), das ein Signaloszillationssignal basierend auf der Differenz des momentanen Signals und des Mittelwertsignals ermittelt; ein Oszillationsvorzeichen-Ermittlungsmodul (314), das ein Vorzeichen des Signaloszillationssignals basierend darauf ermittelt, ob das momentane Signal größer als das Mittelwertsignal ist oder ob es kleiner als das Mittelwertsignal ist; ein Signalmittelwertschnittpunkt-Ermittlungsmodul (316), das ermittelt, ob das Signaloszillationssignal das Mittelwertsignal schneidet; ein Oszillationsspitzen-Ermittlungsmodul (320), das einen Oszillationsspitzenwert nach jedem Signalmittelwertschnittpunkt ermittelt; ein Oszillationsspitzen-Speichermodul (322), das entweder i) zumindest zwei aufeinander folgende positive Spitzenwerte und zwei aufeinander folgende negative Spitzenwerte oder ii) zwei aufeinander folgende positive gleitende Mittelwerte, die auf einer Gruppe von positiven Spitzenwerten basieren, und zwei aufeinanderfolgende negative gleitende Mittelwerte, die auf einer Gruppe von negativen Spitzenwerten basieren, speichert; ein Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul (324), das einen Indikator in Ansprechen auf eine Systeminstabilitätsneigung basierend auf den Ergebnissen des Vergleichs der positiven Oszillationsspitzen und des Vergleichs der negativen Oszillationsspitzen ermittelt; ein Modul (326) zur Detektion eines Signalspikes, welches einen Spikezustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine erste Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt; ein Modul (328) zur Detektion eines Signalanwachsens, welches einen anwachsenden Zustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine zweite Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt; und ein Modul (330) zur Detektion eines Signalklingelns, welches einen Klingelzustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine dritte Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/229,927, die am 30. Juli 2009 eingereicht wurde. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Hybridfahrzeuge und spezieller ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Hybridantriebsstrangs.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Hybridfahrzeuge weisen im Allgemeinen zwei Leistungsquellen auf. Der Verbrennungsmotor ist eine erste Leistungsquelle, und der Elektromotor ist eine zweite Leistungsquelle. Diese zwei Leistungsquellen sind in einem Hybridantriebsstrang integriert, der üblicherweise aus einem kleinen Benzinmotor zum Erreichen einer besseren Kraftstoffwirtschaftlichkeit und einem Elektromotor oder Elektromotoren besteht, um immer dann eine Leistungsunterstützung zu liefern, wenn dies notwendig ist. Die Leistungsunterstützung kann beispielsweise geliefert werden, wenn das Fahrzeug gestartet wird, bergauf fährt, schleppt und mit hoher Geschwindigkeit fährt. Einige fortgeschrittene Hybridantriebsstränge sind auch mit einem elektrisch variablen Getriebe (EVT) ausgestattet, um kontinuierliche Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungen ohne die Beschränkung durch Betriebsweisen des Motors zu liefern.
Andere Vorteile von Hybridfahrzeugen umfassen einen unabhängig getriebenen Verbrennungsmotor, der mit hohem Wirkungsgrad und niedrigen Kosten arbeitet, die regenerativen Bremsen, um kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen wiederzugewinnen, und die Fahrzeugzubehöreinrichtungen, die durch einen unabhängigen Elektromotor bei konstanter Drehzahl angetrieben werden, um höhere mechanische und Energieeffizienzen zu erreichen.
Bei einem fortgeschrittenen Hybridantriebsstrangsystem kann das elektrisch variable Getriebe mit einem Rückkopplungssteuersystem ausgestattet sein, um die Fähigkeit und die Leistung des Hybridsystems zu verbessern. Die Glattheit des Endantriebs wird unter Verwendung der Rückkopplungssteuersysteme verbessert. Eine aktive Dämpfungssteuerung des Endantriebs kann vorgesehen sein, um das Dämpfungsdrehmoment von den Elektromotoren in dem elektrisch variablen Getriebe zu definieren, um Rotationsvibrationen des Endantriebs während Übergangszuständen zu minimieren, wie beispielsweise bei dem Motorstart und Motorstopp, bei dem Getriebegangwechsel und bei dem Einrücken von Kupplungen des Endantriebs. Die Rückkopplungssteuerung mit geschlossener Schleife kann jedoch bewirken, dass das Hybridantriebsstrangsystem aufgrund von einigen unerwarteten und unbekannten Systemeigenschaften instabil wird oder mitschwingt.
In der DE 10 2005 034 794 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Verbrennungsmotors in einem Hybridantriebsstrang beschrieben, insbesondere während des Startens und Stoppens des Verbrennungsmotors.
Die DE 195 36 320 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ändern des Nutzmoments in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bei welchem der Aufbau von Schwingungen im Antriebsstrang verringert oder sogar vermieden wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zum Überwachen der Betriebsstabilität von Hybridantriebssträngen zu schaffen, die mit einem Rückkopplungssteuersystem mit geschlossener Schleife ausgestattet sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Systemstabilitäts-Detektionsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Offenbarung schafft ein Verfahren und ein System zum Überwachen der Betriebsstabilität eines Hybridantriebsstrangsystems mit Rückkopplungssteuerungen mit entweder expliziter oder impliziter geschlossener Schleife.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Erhalten der Drehzahlsignale für ein elektrisch variables Getriebe, dass ein erstes Drehzahlsignal für das elektrisch variable Getriebe erzeugt wird, dass ein zweites Drehzahlsignal für das elektrisch variable Getriebe erzeugt wird, dass ein Ausgangsdrehzahlsignal eines elektrisch variablen Getriebes erzeugt wird und dass ein Betriebszustand des elektrisch variablen Getriebes basierend auf dem ersten Drehzahlsignal, dem zweiten Drehzahlsignal und dem Ausgangsdrehzahlsignal ermittelt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst dass Erfassen eines Systembetriebszustandssignals, dass ein Mittelwertsignal der Systembetriebszustandssignale ermittelt wird, dass ein Signaloszillationssignal basierend auf der Differenz des momentanen Signals und des Mittelwertsignals ermittelt wird, dass ein Signalmittelwertschnittpunkt basierend auf dem Vorzeichen des Signaloszillationssignals oder des momentanen Signals und des Mittelwerts ermittelt wird, dass ein Oszillationsspitzenwert nach jedem Signalmittelwertschnittpunkt ermittelt wird, dass die Oszillationsspitzenwerte gespeichert und verglichen werden, um eine Systeminstabilitätsneigung zu detektieren, dass ein Systeminstabilitätsindikator basierend auf dem Vergleichen und dem Detektieren von Ergebnissen ermittelt wird und dass eine Zeitdauer für das System zum Ergreifen von Korrekturmaßnahmen basierend auf dem Systeminstabilitätsindikator ermittelt wird.
Erfindungsgemäß umfasst das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul ein Mittelwertermittlungsmodul, das ein Mittelwertsignal eines Betriebszustandssignals eines Steuersystems für einen Hybridanstriebstrang ermittelt, ein Oszillationsermittlungsmodul, das ein Signaloszillationssignal basierend auf der Differenz des momentanen Signals und des Mittelwertsignals ermittelt, und ein Modul zur Ermittlung eines Signalmittelwertschnittpunkts, welches das Vorzeichen des Signaloszillationssignals basierend auf dem momentanen Signal und dem Mittelwert ermittelt. Das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul umfasst ein Oszillationsspitzen-Ermittlungsmodul, das einen Oszillationsspitzenwert nach jedem Signalmittelwertschnittpunkt ermittelt, ein Oszillationsspitzen-Speichermodul, das zumindest zwei aufeinander folgende Spitzenwerte oder zwei aufeinander folgende gleitende Mittelwerte basierend auf einer Gruppe von Spitzenwerten speichert, und ein Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul, das einen Indikator in Ansprechen auf eine Systeminstabilitätsneigung ermittelt. Ein Modul zur Detektion von Signalspikes ermittelt, dass sich das Oszillationssignal in einem Spikezustand befindet, und sperrt das Oszillationssignal für eine erste Zeitdauer, um eine Korrekturmaßnahme für das Steuersystem zu ergreifen, und ein Modul zur Detektion eines Signalanwachsens ermittelt, dass sich das Oszillationssignal in einem anwachsenden Zustand befindet, und sperrt das Oszillationssignal für eine zweite Zeitdauer, um eine Korrekturmaßnahme für das Steuersystem zu ergreifen. Das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul umfasst auch ein Modul zur Detektion eines Signalklingelns, welches ermittelt, dass sich das Oszillationssignal in einem Klingelzustand befindet, und welches das Oszillationssignal für eine dritte Zeitdauer sperrt, um eine Korrekturmaßnahme für das Steuersystem zu ergreifen.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs auf hoher Ebene gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Betriebsblockdiagramm des Steuersystems auf hoher Ebene ist;
3 eine Blockdiagrammansicht eines Systeminstabilitäts-Detektionsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
4A–4E Flussdiagramme eines Verfahrens zum Detektieren eines Signalstabilitätszustands und zum Aktivieren von Warnzeichen gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung ”A, B und/oder C” derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”Modul” auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein System mit einem Motor 14, einem elektrisch variablen Getriebe 10, einem Steuersystem und einem Endantrieb gezeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurden.
Mechanische Aspekte des beispielhaften Getriebes 10 sind im Detail im US-Patent Nr. 6,953,409 , das den Titel ”Two-Mode, Compound-Split, Hybrid Electro-Mechanical Transmission Having Four Fixed Ratios” trägt, und in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. US 2007/0225886 A1, die am 27. September 2007 veröffentlich wurde und den Titel ”Parameter State Estimation” trägt, offenbart, die dem gleichen Rechtsinhaber gehören wie die vorliegende Anwendung und deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind. Das beispielhafte elektromechanische Hybridgetriebe mit zwei Modi und geteilter Leistungsverzweigung, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist in 1 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 weist ein Eingangselement 12 auf, das in der Natur einer Welle vorliegen kann, die durch einen Motor 14 direkt angetrieben werden kann. Ein Übergangsdrehmomentdämpfer 20 ist zwischen der Ausgangswelle 18 des Motors 14 und dem Eingangselement 12 des Getriebes 10 eingebunden. Der Übergangsdrehmomentdämpfer 20 umfasst vorzugsweise eine Drehmomentübertragungseinrichtung 77 mit den Merkmalen eines Dämpfungsmechanismus und einer Feder, die als 78 bzw. 79 gezeigt sind. Der Übergangsdrehmomentdämpfer 20 ermöglicht ein selektives Ineingriffbringen des Motors 14 mit dem Getriebe 10, es versteht sich jedoch, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung 77 nicht verwendet wird, um den Modus zu ändern oder zu steuern, in dem das Getriebe 10 arbeitet. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 77 umfasst vorzugsweise eine hydraulisch betriebene Reibungskupplung, die als Kupplung C5 bezeichnet wird.
Der Motor 14 kann ein beliebiger von zahlreichen Formen von Verbrennungsmotoren sein, wie beispielsweise ein Motor mit Funkenzündung oder ein Motor mit Kompressionszündung, der leicht anpassbar ist, um eine Leistungsabgabe an das Getriebe 10 in einem Bereich von Betriebsdrehzahlen vom Leerlauf bei oder in der Nähe von 600 Umdrehungen pro Minute (U/min) bis über 6000 U/min zu liefern. Ungeachtet der Mittel, durch die der Motor 14 mit dem Eingangselement 12 des Getriebes 10 verbunden ist, ist das Eingangselement 12 mit einem Planetenradsatz 24 in dem Getriebe 10 verbunden.
Nun speziell auf 1 Bezug nehmend, verwendet das Getriebe 10 drei Planetenradsätze 24, 26 und 28. Der erste Planetenradsatz 24 weist ein äußeres Zahnradelement 30 auf, das allgemein als ein Ringrad bezeichnet werden kann, das ein inneres Zahnradelement 32 umschreibt, das allgemein als ein Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 34 sind derart drehbar an einem Träger 36 angebracht, dass jedes Planetenradelement 34 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 30 als auch mit dem inneren Zahnradelement 32 kämmend in Eingriff steht.
Der zweite Planetenradsatz 26 weist auch ein äußeres Zahnradelement 38 auf, das allgemein als ein Ringrad bezeichnet wird, das ein inneres Zahnradelement 40 umschreibt, das allgemein als ein Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 42 sind derart drehbar an einem Träger 44 angebracht, dass jedes Planetenradelement 42 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 38 als auch mit dem inneren Zahnradelement 40 kämmend in Eingriff steht.
Der dritte Planetenradsatz 28 weist auch ein äußeres Zahnradelement 46 auf, das allgemein als ein Ringrad bezeichnet wird, das ein inneres Zahnradelement 48 umschreibt, das allgemein als ein Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 50 sind derart drehbar an einem Träger 52 angebracht, dass jedes Planetenradelement 50 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 46 als auch mit dem inneren Zahnradelement 48 kämmend in Eingriff steht.
Die Verhältnisse der Zähnezahl an den Ringrädern/Sonnenrädern basieren typischerweise auf Ausgestaltungsüberlegungen, die erfahrenen Praktikern bekannt sind und die außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise beträgt bei einer Ausführungsform das Ringrad/Sonnenrad-Zähnezahlverhältnis des Planetenradsatzes 24 65/33; das Ringrad/Sonnenrad-Zähnezahlverhältnis des Planetenradsatzes 26 beträgt 65/33; und das Ringrad/Sonnenrad-Zähnezahlverhältnis des Planetenradsatzes 28 beträgt 94/34.
Die drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 umfassen jeweils einfache Planetenradsätze. Darüber hinaus sind der erste und der zweite Planetenradsatz 24 und 26 derart zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 32 des ersten Planetenradsatzes 24, beispielsweise durch ein Nabenplattenzahnrad 54, mit dem äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Planetenradsatzes 26 verbunden ist. Das verbundene innere Zahnradelement 32 des ersten Planetenradsatzes 24 und das äußere Zahnradelement 38 des zweiten Planetenradsatzes 26 sind kontinuierlich mit einem ersten Motor/Generator 56 verbunden, der auch als ”Motor A” bezeichnet wird.
Die Planetenradsätze 24 und 26 sind ferner derart zusammengesetzt, dass der Träger 36 des ersten Planetenradsatzes 24, beispielsweise durch eine Welle 60, mit dem Träger 44 des zweiten Planetenradsatzes 26 verbunden ist. Somit sind die Träger 36 und 44 des ersten bzw. des zweiten Planetenradsatzes 24 bzw. 26 verbunden. Die Welle 60 ist auch selektiv mit dem Träger 52 des dritten Planetenradsatzes 28 verbunden, beispielsweise durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung 62, die verwendet wird, wie nachstehend vollständiger erklärt werden wird, um die Auswahl der Betriebsmodi des Getriebes 10 zu unterstützen. Der Träger 52 des dritten Planetenradsatzes 28 ist direkt mit dem Getriebeausgangselement 64 verbunden.
Bei der hierin beschriebenen Ausführungsform, bei der das Getriebe 10 in einem Landfahrzeug verwendet wird, ist das Ausgangselement 64 mit einem Endantrieb funktional verbunden, der eine Getriebebox 90 oder eine andere Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst, die für eine Drehmomentabgabe an einer oder mehrerer Fahrzeugachsen 92 oder Halbwellen (nicht gezeigt) sorgt. Die Achsen 92 enden wiederum in Antriebselementen 96. Die Antriebselemente 96 können entweder Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeugs sein, an dem sie verwendet werden, oder sie können ein Antriebsgetriebe eines Kettenfahrzeugs sein. Die Antriebselemente 96 können eine bestimmte Form einer Radbremse 94 aufweisen, die mit diesem verbunden ist. Die Antriebselemente können jeweils einen Drehzahlparameter N_WHL aufweisen, der eine Drehzahl jedes Rades 96 umfasst, die typischerweise mit einem Raddrehzahlsensor messbar ist.
Das innere Zahnradelement 40 des zweiten Planetenradsatzes 26 ist mit dem inneren Zahnradelement 48 des dritten Planetenradsatzes 28 verbunden, beispielsweise durch eine Hohlwelle 66, welche die Welle 60 umschreibt. Das äußere Zahnradelement 46 des dritten Planetenradsatzes 28 ist durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung 70 selektiv mit Masse verbunden, die durch das Getriebegehäuse 68 repräsentiert wird. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 70 wird auch verwendet, wie ebenso nachstehend erklärt wird, um die Auswahl der Betriebsmodi des Getriebes 10 zu unterstützen. Die Hohlwelle 66 ist auch kontinuierlich mit einem zweiten Motor/Generator 72 verbunden, der auch als ”Motor B” bezeichnet wird.
Alle Planetenradsätze 24, 26 und 28, wie auch die zwei Motoren/Generatoren 56 und 72, sind koaxial ausgerichtet, beispielsweise um die axial angeordnete Welle 60. Die Motoren/Generatoren 56 und 72 sind beide von einer ringförmigen Ausbildung, die ihnen ermöglicht, die drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 derart zu umschreiben, dass die Planetenradsätze 24, 26 und 28 radial innenliegend bezüglich der Motoren/Generatoren 56 und 72 angeordnet sind. Diese Ausbildung stellt sicher, dass die Gesamthüllkurve, d. h. die Umfangsabmessung des Getriebes 10, minimiert wird.
Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 73 verbindet das Sonnenrad 40 selektiv mit Masse, d. h. mit dem Getriebegehäuse 68. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung 75 dient als eine Verriegelungskupplung, welche die Planetenradsätze 24, 26, die Motoren 56, 72 und den Eingang verriegelt, damit diese als Gruppe rotieren, indem das Sonnenrad 40 selektiv mit dem Träger 44 verbunden wird. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 62, 70, 73, 75 sind allesamt Reibungskupplungen, die jeweils wie folgt bezeichnet werden: Kupplung C1 mit 70, Kupplung C2 mit 62, Kupplung C3 mit 73 und Kupplung C4 mit 75. Jede Kupplung wird vorzugsweise hydraulisch betätigt und empfängt unter Druck stehendes Hydraulikfluid von einer Pumpe. Die hydraulische Betätigung wird unter Verwendung eines bekannten Hydraulikfluidkreises hergestellt, der hierin nicht im Detail beschrieben wird.
Das Getriebe 10 empfängt ein Eingangsantriebsdrehmoment von mehreren Drehmoment erzeugenden Einrichtungen, die den Motor 14 und die Motoren/Generatoren 56 und 72 umfassen, infolge einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder eines elektrischen Potentials, das in einer Einrichtung zur Speicherung elektrischer Energie (ESD) 74 gespeichert ist. Die ESD 74 umfasst typischerweise eine oder mehrere Batterien. Andere Einrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie oder elektrochemischer Energie, welche die Fähigkeit aufweisen, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Die ESD 74 wird vorzugsweise basierend auf Faktoren bemessen, die regenerative Anforderungen, Anwendungsaspekte, die sich auf eine typische Straßensteigung und die Temperatur beziehen, und Antriebsanforderungen, wie beispielsweise Emissionen, die Leistungsunterstützung und den elektrischen Bereich, umfassen. Die ESD 74 ist mit einem Getriebeleistungswandlermodul (TPIM) 19 mittels Gleichstromleitungen oder Übertragungsleitern 27 für einen Hochspannungsgleichstrom gekoppelt. Das TPIM 19 ist ein Element des Steuersystems, das nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird. Das TPIM 19 steht mit dem ersten Motor/Generator 56 durch Übertragungsleiter 29 in Verbindung, und das TPIM 19 steht auf ähnliche Weise mit dem zweiten Motor/Generator 72 durch Übertragungsleiter 31 in Verbindung. Elektrischer Strom ist zu oder von der ESD 74 in Übereinstimmung damit übertragbar, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird. Das TPIM 19 weist ein Paar von Leistungswandlern und entsprechenden Motorcontrollern auf, die ausgebildet sind, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und Wandlerzustände anhand dieser zu steuern, um eine Antriebs- oder eine Regenerationsfunktionalität des Motors zu liefern.
Bei der Motorensteuerung empfängt der entsprechende Wandler Strom von den Gleichstromleitungen, und er liefert einen Wechselstrom über die Übertragungsleiter 29 und 31 an den entsprechenden Motor. Bei der Regenerationssteuerung empfängt der entsprechende Wandler einen Wechselstrom von dem Motor über die Übertragungsleiter 29 und 31, und er liefert einen Strom an die Gleichstromleitungen 27. Der Nettogleichstrom, der zu oder von dem Wandlern geliefert wird, bestimmt den Aufladungs- oder Entladungs-Betriebsmodus der Einrichtung 74 zur Speicherung elektrischer Energie. Vorzugsweise sind der Motor A 56 und der Motor B 72 Dreiphasen-Wechselstrommaschinen, und die Wandler umfassen eine komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronik.
Wieder auf 1 Bezug nehmend, ist ein Antriebszahnrad 80 an dem Eingangselement 12 gebildet. Wie dargestellt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Eingangselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Planetenradsatzes 24, und das Antriebszahnrad 80 empfängt daher Leistung von dem Motor 14 und/oder von den Motoren/Generatoren 56 und/oder 72 durch die Planetenradsätze 24 und/oder 26. Das Antriebszahnrad 80 steht mit einem Leerlaufzahnrad 82 kämmend in Eingriff, das wiederum mit einem Übertragungszahnrad 84 kämmend in Eingriff steht, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Hydraulik/Getriebe-Fluidpumpe und/oder an einer Nebenantriebseinheit (PTO-Einheit) befestigt sein, die entweder einzeln oder gemeinsam mit 88 bezeichnet sind, und sie umfasst eine Zubehörlast.
Das Traktionsleistungswandlermodul (TPIM) 19 steht mit der Energiespeichereinrichtung (ESD) 74 in Verbindung. Das TPIM 19 kann ein Ladungszustandsmodul (SOC-Modul) 230 zum Ermitteln des Ladungszustands der Energiespeichereinrichtung 74 umfassen. Der Ladungszustand entspricht dem Niveau der Batterieladung. Ein Ladungszustandssignal kann als ein Prozentanteil des vollen Zustands ausgedrückt werden. Es gibt verschiedene Niveaus des Ladungszustands, und daher kann ein Ladungszustandssignal einem Ladungsniveau entsprechen. Das Hybridfahrzeug kann in verschiedenen Betriebsmodi arbeiten, die einen Ladungsentleerungsmodus (CD-Modus) umfassen, bei dem der Fahrzeugbetrieb den Elektroantrieb, das Motoruntersystem oder beide mit einer Nettoabnahme des Batterieladungszustands verwendet. Ein Ladungserhaltungsmodus (CS-Modus) ist ein Modus, bei dem der Fahrzeugbetrieb den Elektroantrieb, den Motor oder beide bei einem relativ konstanten Batterielandungszustand verwendet. Dies ist typischerweise ein enger Bereich.
Der Elektromotor A 56 kann auch als ein Generator arbeiten, und er kann verwendet werden, um elektrische Energie für eine Verwendung durch die elektrischen Systeme des Fahrzeugs, für eine Speicherung in einer Batterie oder für beides zu erzeugen.
Ein Steuermodul 200 für eine elektronische Bremse kann auch mit dem Traktionsleistungswandlermodul in Verbindung stehen. Verschiedene Drehmomente, die dem elektronischen Bremssystem zugeordnet sind, können in die Drehmomentsteuerung miteinbezogen werden.
Das Traktionsleistungswandlermodul 19 kann verwendet werden, um das Getriebe 10 zu steuern. Das Getriebe 10 kann einen ersten Motor 56 und einen zweiten Motor 72 umfassen. Jeder Motor 56 und 72 kann durch das Traktionsleistungswandlermodul auf eine Weise gesteuert werden, um eine aktive Dämpfung und andere Funktionen zu schaffen.
Ein erster Motordrehzahlsensor 226 kann mit dem ersten Motor 56 gekoppelt sein. Ein zweiter Motordrehzahlsensor 228 kann mit dem zweiten Motor 72 gekoppelt sein. Die Motordrehzahlsensoren 226, 228 erzeugen Motordrehzahlsignale, die der Motordrehzahl des jeweiligen Motors entsprechen.
Das Getriebe 10 kann einen Ausgangsdrehzahlsensor 232 aufweisen, der ein elektrisches Signal erzeugt, das der Drehzahl des Ausgangs des Getriebes 10 entspricht. Der Ausgangsdrehzahlsensor 232 kann in dem Getriebe 10 oder an der Außenseite des Getriebes 10 eingebunden sein.
Das Traktionsleistungswandlermodul 19 überwacht eines oder alle der elektrischen Signale von den Motordrehzahlsensoren 226, 228 und dem Ausgangsdrehzahlsensor 232. Die Signale von den Sensoren 226, 228 und 232 liefern Systemantworten auf verschiedene Eingaben von dem Traktionsleistungswandlermodul. Der Ausgangsdrehzahlsensor 232 repräsentiert insbesondere das Gesamtverhalten des elektrisch variablen Getriebes, was das Drehmoment, das den Motoren zu geführt wird, und andere Steuersysteme umfasst, wie beispielsweise die Benzinmotorsteuerung, die Kupplungen in dem System und andere Rückkopplungssteuerschleifen.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems gezeigt, das eine verteilte Controllerarchitektur umfasst. Die nachstehend beschriebenen Elemente umfassen eine Teilmenge einer Gesamtarchitektur der Fahrzeugsteuerung, und sie sind betreibbar, um für eine abgestimmte Systemsteuerung des hierin beschriebenen Antriebsstrangsystems zu sorgen. Das Steuersystem ist betreibbar, um angemessene Information und Eingaben zu synthetisieren und Algorithmen auszuführen, um verschiedene Aktuatoren zum Erreichen von Steuerzielen zu steuern, die solche Parameter wie die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, die Emissionen, die Leistung, die Fahrbarkeit und den Schutz der Hardware umfassen, einschließlich der Batterien der ESD 74 und der Motoren 56, 72. Die verteile Controllerarchitektur umfasst ein Motorsteuermodul (ECM) 23, ein Getriebesteuermodul (TCM) 17, ein Batteriepackungssteuermodul (BPCM) 21 und das Getriebeleistungswandlermodul (TPIM) 19. Ein Hybridsteuermodul (HCP) 5 sorgt für eine übergreifende Steuerung und Abstimmung der zuvor erwähnten Controller. Es gibt eine Benutzerschnittstelle (UI) 13, die mit mehreren Einrichtungen funktional verbunden ist, durch die ein Fahrzeugbetreiber typischerweise den Betrieb des Antriebsstrangs, einschließlich des Getriebes 10, steuert und lenkt. Beispielhafte Fahrzeugbetreibereingaben an die UI 13 umfassen ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Getriebegangwähleinrichtung und einen Tempomat für die Fahrzeuggeschwindigkeit. Jeder der zuvor erwähnten Controller steht mit anderen Controllern, Sensoren und Aktuatoren mittels eines Busses 6 eines lokalen Rechnernetzes (LAN-Busses) in Verbindung. Der LAN-Bus 6 ermöglicht eine strukturierte Übertragung von Steuerparametern und Befehlen zwischen den verschiedenen Controllern. Das spezielle verwendete Übertragungsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Lediglich beispielhaft ist ein Übertragungsprotokoll der Standard J1939 der Society of Automotive Engineers. Der LAN-Bus und geeignete Protokolle sorgen für einen robusten Datenaustausch und Mehrcontroller-Schnittstellen zwischen den zuvor erwähnten Controllern und anderen Controllern, die eine Funktionalität wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität liefern.
Das HCP 5 sorgt für eine übergreifende Steuerung des Hybridantriebsstrangs und dient dazu, den Betrieb des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 19 und des BPCM 21 abzustimmen. Basierend auf verschiedenen Eingabesignalen von der UI 13 und dem Antriebsstrang erzeugt das HCP 5 verschiedene Befehle, die umfassen: einen Motordrehmomentbefehl T_{E_CMD}; Kupplungsdrehmomentbefehle T_{CL_N_CMD} für die verschiedenen Kupplungen C1, C2, C3, C4 des Getriebes 10; und Motordrehmomentbefehle T_{A_CMD} und T_{B_CMD} für die elektrischen Motoren A bzw. B.
Das ECM 23 ist mit dem Motor 14 funktional verbunden und arbeitet, um Daten von einer Vielzahl von Sensoren zu empfangen, und es steuert eine Vielzahl von jeweiligen Aktuatoren des Motors 14 über mehrere diskrete Leitungen, die gemeinsam als eine Sammelleitung 35 gezeigt sind. Das ECM 23 empfängt den Motordrehmomentbefehl T_{E_CMD} von dem HCP 5 und erzeugt ein gewünschtes Achsendrehmoment T_{AXLE_DES} sowie eine Angabe eines tatsächlichen Motordrehmoments T_{E_ACT}, die an das HCP 5 übertragen wird. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 derart gezeigt, dass es allgemein eine bidirektionale Schnittstelle mit dem Motor 14 mittels der Sammelleitung 35 aufweist. Verschiedene andere Parameter, die durch das ECM 23 detektiert werden können, umfassen die Motorkühlmittel temperatur, die Motoreingangsdrehzahl (N_E) an einer Welle, die zu dem Getriebe führt, den Krümmerdruck, die Umgebungslufttemperatur und den Umgebungsdruck. Verschiedene Aktuatoren, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, Zündungsmodule und Drosselsteuermodule.
Das TCM 17 ist mit dem Getriebe 10 funktional verbunden und arbeitet, um Daten von einer Vielzahl von Sensoren zu erfassen und Befehlssignale an das Getriebe zu liefern. Die Eingaben von dem TCM 17 an das HCP 5 umfassen geschätzte Kupplungsdrehmomente T_{CL_N_EST} für jede der Kupplungen C1, C2, C3 und C4 sowie die Drehzahl N_O der Ausgangswelle 64. Andere Aktuatoren und Sensoren können verwendet werden, um zu Steuerzwecken zusätzliche Information von dem TCM an das HCP zu liefern.
Das BPCM 21 ist signaltechnisch mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, die betreibbar sind, um Parameter des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung der ESD 74 zu überwachen, um eine Information über den Zustand der Batterien an das HCP 5 zu liefern. Eine solche Information umfasst den Batterieladungszustand Bat_SOC und andere Zustande der Batterien, einschließlich der Spannung V_BAT und der verfügbaren Leistung P_{BAT_MIN} und P_{BAT_MAX}.
Das Getriebeleistungswandlermodul (TPIM) 19 umfasst ein Paar von Leistungswandlern und Motorcontrollern, die ausgebildet sind, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und Wandlerzustände von diesen zu steuern, um für die Motorantriebs- oder die Regenerationsfunktionalität zu sorgen. Das TPIM 19 ist betreibbar, um Drehmomentbefehle für die Motoren A und B, T_{A_CMD} und T_{B_CMD}, basierend auf einer Eingabe von dem HCP 5, das durch eine Betreibereingabe mittels der UI 13 gesteuert wird, und den Systembetriebsparametern zu erzeugen. Die vorbestimmten Drehmomentbefehle für die Motoren A und B, T_{A_CMD} und T_{B_CMD}, werden mit Motordämpfungsdrehmomenten T_{A_DAMP} und T_{B_DAMP} angepasst, um Motordrehmomente T_A und T_B zu ermitteln, die durch das Steuersystem einschließlich des TPIM 19 implementiert werden, um die Motoren A und B zu steuern. Einzelne Motordrehzahlsignale N_A und N_B für den Motor A bzw. den Motor B werden durch das TPIM 19 anhand der Motorphaseninformation oder mittels herkömmlicher Drehsensoren abgeleitet. Das TPIM 19 ermittelt die Motordrehzahlen N_A und N_B und überträgt diese an das HCP 5. Die Einrichtung 74 zur Speicherung elektrischer Energie ist mit dem TPIM 19 mittels Gleichstromleitungen 27 für einen Hochspannungsgleichstrom gekoppelt. Ein elektrischer Strom ist zu oder von dem TPIM 19 in Übereinstimmung damit übertragbar, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird.
Jeder der zuvor erwähnten Controller ist vorzugsweise ein Allzweck-Digitalcomputer, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (DIA) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen umfasst. Jeder Controller weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers zu schaffen. Die Information, die zwischen den verschiedenen Computern übertragen wird, wird vorzugsweise unter Verwendung des zuvor erwähnten LAN 6 bereitgestellt.
Die Steueralgorithmen in jedem der Controller werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal in jedem Schleifenzyklus ausgeführt wird. Die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Algorithmen werden von den zentralen Verarbeitungseinheiten ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der entsprechenden Einrichtung unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen werden während des laufenden Fahrzeugbetriebs typischerweise in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Das Verfahren zum Überwachen der Systemstabilität, das gemäß dieser Erfindung dargestellt wird, umfasst, dass ein System und die Ausgangsantworten seiner Untersysteme auf ihre Eingaben überwacht werden, um den Betriebszustand des Systems zu identifizieren. Beispielsweise können für einen Hybridantriebsstrang und ein Steuersystem, die in 1 bzw. 2 dargestellt sind, drei Signale überwacht werden. Diese sind die zwei Motordrehzahlsignale, die von den zwei Motordrehzahlsensoren 226 und 228 erhalten werden können, und das EVT-Ausgangsdrehzahlsignal, das von dem Getriebeausgangsdrehzahlsensor 232 erhalten werden kann. Die zwei Motordrehzahlsignale sind direkte Untersystemantworten auf die Rückkopplungssteuereingaben, die auf die zwei Motoren angewendet werden, und sie liefern die direkte und rechtzeitige Information über das Motorverhalten oder die Antworten auf ihre Steuereingaben. Das EVT-Ausgangsdrehzahlsignal repräsentiert das Gesamtverhalten des EVT-Systems oder die Antwort auf die kombinierten Auswirkungen der zwei Rückkopplungssteuerungs-Drehmomenteingaben, die auf die Motoren angewendet werden, wie auch auf die Auswirkungen anderer Systemsteuerungen, wie beispielsweise die Benzinmotorsteuerung, verschiedene Kupplungssteuerungen und beliebige implizite Rückkopplungssteuerschleifen in dem System, die in der expliziten Ausgestaltung der Rückkopplungssteuerung nicht erwartet und nicht modelliert werden. Daher ist das hier dargestellte Verfahren zum Überwachen der Systemstabilität in der Lage, Instabilitätszustände des Gesamtsystems zu detektieren und darüber hinaus genau zu bestimmen, welche Rückkopplungsschleifen die Systeminstabilität verursachen.
Ein Systeminstabilitäts-Detektionsmodul 300 ist in 2 dargestellt. Das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul 300 ist ein generisches Detektionsmodul, das Signale von dem Motorsteuermodul 23, dem Getriebesteuermodul 17 und/oder dem Hybridsteuermodul 5 für eine Detektion einer Systeminstabilität überwachen kann, wann immer dies erforderlich ist.
Das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul 300 kann Eingaben von dem ersten Motor, dem zweiten Motor und dem Ausgang des elektrisch variablen Getriebes empfangen. Die verschiedenen Module in dem Detektionsmodul 300 können jeweils die drei Signale empfangen. In dem nachfolgenden Beispiel kann die Stabilität des Systems anhand der ersten Motordrehzahl, der zweiten Motordrehzahl, der Ausgangsdrehzahl des elektrisch variablen Getriebes oder einer Kombination aller drei detektiert werden. Die Signale können einzeln oder gemeinsam als ein Getriebedrehzahlsignal bezeichnet werden.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein spezielles Beispiel vorgesehen. Das Getriebedrehzahlsignal (die Drehzahl des Motors A) wird an ein Mittelwertermittlungsmodul 310 geliefert. Das Mittelwertermittlungsmodul 310 ermittelt das Mittelwertsignal des Getriebedrehzahlsignals. Der Signalmittelwert kann unter Verwendung eines einstellbaren Tiefpassfilters ermittelt werden. Das Mittelewertermittlungsmodul 310 erzeugt ein Mittelwertsignal, das an das Oszillationsermittlungsmodul 312 geliefert wird. Das Oszillationsermittlungsmodul 312 ermittelt ein Oszillationssignal, das als die Differenz zwischen dem momentanen Getriebedrehzahlsignal und dem Mittelwertsignal oder einem Referenzsignal berechnet wird. Die Ausgabe des Oszillationsermittlungsmoduls 312 ist ein Oszillationssignal, das um das Mittelwertsignal oszilliert.
Das Systeminstabilitäts-Detektionsmodul 300 kann auch ein Oszillationsvorzeichen-Ermittlungsmodul 314 umfassen. Das Oszillationsvorzeichen-Ermittlungsmodul 314 ermittelt ein Vorzeichen des Oszillationssignals. Wenn das momentane Signal größer als sein Mittelwertsignal ist, wird das Vorzeichen des Oszillationssignals als positiv ermittelt. Wenn das momentane Signal kleiner als der Mittelwert ist, ist das Vorzeichen des Oszillationssignals hingegen negativ. Das Vorzeichen des Oszillationssignals, das in dem Modul 314 ermittelt wird, wird anschließend an ein Mittelwertschnittpunkt-Ermittlungsmodul 316 geliefert. Das Mittelwertschnittpunkt-Ermittlungsmodul 316 ermittelt einen Signalschnittpunkt. Der Signalschnittpunkt ist das Getriebedrehzahlsignal, das sein Mittelwertsignal schneidet. Das Mittelwertschnittpunkt-Ermittlungsmodul erzeugt ein Signalschnittpunktsignal. Die Signaloszillation, die durch das Oszillationsermittlungsmodul 312 ermittelt wird, kann an ein Oszillationsspitzen-Detektionsmodul 320 geliefert werden. Das Oszillationsspitzen-Detektionsmodul 320 detektiert den Spitzenwert des Oszillationssignals, wenn eine Oszillationsamplitude größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Der Spitzenwert der Signalamplitude kann kontinuierlich aktualisiert, aufgenommen und mit dem zuvor aufgenommenen Spitzenwert verglichen werden. Die Signalspitzenwerte werden in einem Oszillationsspitzen-Speichermodul 322 gespeichert, das den Spitzenwert vor jedem Signalmittelwertschnittpunkt speichert.
Ein Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul 324 kann verwendet werden, um beliebige Auffälligkeiten in den Signalspitzenamplitude zu detektieren. Das Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul 324 kann verwendet werden, um verschiedene Typen von Auffälligkeiten zu identifizieren, die eine Spikeamplitude, eine anwachsende Amplitude oder eine Klingelamplitude umfassen. Spikes werden ermittelt, wenn eine abrupte Systemoszillation detektiert wird. Dies kann zu physikalischen Brüchen in der Systemhardware führen oder einen enormen Schaden verursachen. Ein zweites Niveau von Auffälligkeiten ist die anwachsende Oszillation, die angibt, dass die Amplitude der Systemoszillation anwächst, was ein instabiles oder resonantes Verhalten darstellen kann. Eine Klingeldetektion kann erzeugt werden, wenn die Amplitude des Signals ein Klingelsignal angibt, das durch ähnliche Amplituden für aufeinander folgende Spitzen charakterisiert ist.
Das Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul 324 kann mit einem Signalspike-Detektionsmodul 326, einem Modul 328 zur Detektion eines anwachsenden Signals und einem Modul 330 zur Detektion eines Klingelsignals in Verbindung stehen. Es sollte angemerkt werden, dass jedes der Getriebedrehzahlsignale von den Motoren und dem Ausgang des Getriebes 10 seinen eigenen Spikeindikator, Anwachsindikator oder Klingelindikator aufweisen kann. Alle drei Getriebedrehzahlsignale können auch gleichzeitig verwendet werden, um die Spikes, einen Anwachsindikator und einen Klingelindikator zu ermitteln.
Nun auf 4A Bezug nehmend, wird bei Schritt 410 das momentane Getriebedrehzahlsignal (S_k) zu der Zeit k erfasst. Dieses kann als das gegenwärtige Signal bezeichnet werden. Wie oben erwähnt wurde, kann das Getriebedrehzahlsignal (S_k) eine Ausgabe der Motoren oder des elektrisch variablen Getriebes sein. Bei Schritt 412 wird das Signalmittelwertsignal der Getriebedrehzahl erzeugt.
Die gegenwärtige Oszillation (O_k) ist gleich dem Signal (dem Getriebedrehzahlsignal) minus dem Mittelwert, der bei Schritt 414 ermittelt wird. Wenn der Absolutwert der Oszillation bei Schritt 418 größer als die Oszillationsspitze (O_p) ist, setzt Schritt 420 die Spitze auf den gegenwärtigen Absolutwert der gegenwärtigen Oszillation. Auf diese Weise wird der Spitzenwert erhöht, wenn die Spitze anwächst.
Wieder auf Schritt 416 Bezug nehmend, wird die Oszillationsspitze (O_p) dann, wenn sich das Vorzeichen der gegenwärtigen Oszillation (O_k) relativ zu deren Mittelwertsignal ändert, bei Schritt 422 auf null gesetzt, und die vorhergehende Oszillationsspitze (O_{p_k-1}) wird für alle Berechnungen nach Schritt 422 als der Spitzenwert (O_p) verwendet. Die Oszillationsspitze (O_p) wird nach jedem Signalmittelwertschnittpunkt auf null gesetzt, so dass die nächste Spitze detektiert werden kann. Bei Schritt 424 wird die Spitze mit einer vorbestimmten Überwachungsamplitudengrenze (MontrAmpLim) verglichen. Wenn die Spitze bei Schritt 424 größer als die vorbestimmte Amplitudengrenze ist, überprüft Schritt 426 das Vorzeichen des gegenwärtigen Oszillationssignals. Wenn das Vorzeichen gleich Eins ist, bedeutet dies, dass das momentane Signal größer als sein Mittelwertsignal ist, und die gegenwärtige Oszillationsspitze wird als eine positive Spitze bezeichnet. Ansonsten wird die gegenwärtige Oszillationsspitze als eine negative Spitze bezeichnet. Sowohl die positiven als auch die negativen Spitzensignale werden separat überprüft, um beliebige Auffälligkeiten zu ermitteln.
Wenn das Vorzeichen der gegenwärtigen Oszillation (O_k) des Getriebedrehzahlsignals gleich Eins ist (d. h. bei einer positiven Oszillationsspitze), ermittelt Schritt 428, ob die Spitze größer als eine Spikeamplituden-Schwellenwertgrenze oder dieser gleich ist. Wenn der Spitzenwert größer als die Spikeamplituden-Schwellenwertgrenze oder dieser gleich ist, erhöht Schritt 430 die Anzahl positiver Spikes (Spike+). Wenn die Spitze bei Schritt 428 nicht größer als der Spikeschwellenwert oder diesem gleich ist, setzt Schritt 432 den Spikezähler zurück. Nach Schritt 430 ermittelt Schritt 434, ob die Spikeanzahl größer als eine vorbestimmte Spikeanzahlgrenze oder dieser gleich ist. Wenn die Spikeanzahl oberhalb der vorbestimmten Spikeanzahlgrenze liegt, wird Schritt 436 ausgeführt, und die Spikesperre wird bei Schritt 448 eingeschaltet. Das Spikesignal wird bei EIN gesperrt, bis die Spikekorrekturzeit erreicht ist. Die Spikekorrekturzeit ist für das Hybridantriebsstrang-Steuersystem ausgestaltet, um Abhilfemaßnahmen zum Korrigieren der Spikesituation des Getriebedrehzahlsignals zu ergreifen, und die Spikesperre wird auf AUS zurückgesetzt, wenn die Korrekturzeit vorüber ist.
Wieder auf Schritt 426 Bezug nehmend, wird Schritt 440 ausgeführt, wenn das Vorzeichen des gegenwärtigen Oszillationssignals nicht gleich Eins ist (d.h. bei einer negativen Oszillationsspitze). Diese Schritte entsprechen einem Signal unterhalb des Mittelwertsignals. Bei Schritt 440 wird ermittelt, ob die Oszillationsspitze (O_p) größer als die Spikeamplitudengrenze oder dieser gleich ist oder ob diese nicht der Fall ist. Wenn der Spitzenwert größer als die Spikeamplitudengrenze ist, wird die Anzahl negativer Spikes (Spike–) bei Schritt 442 erhöht. Wenn der Spitzenwert bei Schritt 440 nicht größer als die Spikeamplitudengrenze oder dieser gleich ist, wird Schritt 444 ausgeführt. Bei Schritt 444 wird die Spikeanzahl zurückgesetzt. Wenn die Spikeanzahl bei Schritt 446 größer als die vorbestimmte Spikeanzahlgrenze oder dieser gleich ist, wird Schritt 436 ausgeführt. Schritt 436 ist ein ”ODER”-Schritt, der die Werte von oberhalb und unterhalb des Mittelwertsignals mit einem logischen ODER verknüpft, was bedeutet, dass entweder ein positiver oder eine negativer Spike die EIN-Position der Spikesperre auslösen können. Ähnlich wie in dem positiven Fall wird die Spikesperre nach Schritt 436 bei Schritt 448 in der EIN-Position verriegelt, bis die Spikekorrekturzeit bei Schritt 450 vorüber ist und die Spikesperre auf AUS zurückgesetzt wird.
Nun auf 4B Bezug nehmend, kann nach Schritt 426 und gleichzeitig mit der Spikeamplitudenermittlung, die oben in den Schritten 428–450 dargelegt ist, ebenso eine Ermittlung eines Anwachsens und eine Ermittlung eines Klingelns ausgeführt werden. Um zu ermitteln, wann ein Signal anwächst oder wann ein Klingelsignal auftritt, müssen zwei aufeinander folgende Spitzen (oder der gleitende Mittelwert mehrerer Spitzen) des Signals aufgenommen und verglichen werden. Bei Schritt 460 wird ein Spitzenzähler zum Überprüfen der Bedingungen für positives Anwachsen angelegt. Ein Zählerwert gleich null gibt an, dass es keinen gegenwärtig aufgenommenen Spitzenwert gibt, während ein Zählerwert gleich Eins angibt, dass es einen gegenwärtig aufgenommenen Spitzenwert gibt, und dieser Spitzenwert kann als Spitze 1 bezeichnet werden. Wenn der Prozess zum Überwachen der Systemstabilität gestartet wird, ist der Wert des Zählers für Spitzen daher gleich null (kein Spitzenwert ist aufgenommen) und bei Schritt 462 wird der gegenwärtige Oszillationsspitzenwert (O_p) als die erste Spitze für die Ermittlung des positiven Anwachsens (O_{P1_PG}) aufgenommen. Ebenso wird der Wert des Spitzenzählers bei Schritt 462 gleich Eins gesetzt, was angibt, dass der erste Spitzenwert für eine Bewertung oder einen Vergleich aufgenommen wurde. Wenn die zweite Oszillationsspitze detektiert wird, ist der Wert des Spitzenzählers bei Schritt 460 nicht gleich null (sondern in dem vorhergehenden Schritt 462 auf Eins gesetzt worden), und Schritt 464 wird ausgeführt. Bei Schritt 464 wird der zweite Spitzenwert als die zweite Spitze für die Ermittlung des positiven Anwachsens (O_{P2_PG}) aufgenommen. Und bei Schritt 466 werden der erste und der zweite aufgenommene Spitzenwert verwendet, um zu ermitteln, ob die Signaloszillation eine Definition für eine anwachsende Oszillation erfüllt. Diese Prozedur des Aufnehmens zweier aufeinander folgender Oszillationsspitzenwerte kann verwendet werden, um die Zustände des negativen Anwachsens, des positiven Klingelns und des negativen Klingelns zu ermitteln.
Bei Schritt 466 wird der Prozentanteil oder das Verhältnis der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Spitzenwert gegenüber dem vorhergehenden Spitzenwert über dem vorhergehenden Spitzenwert ermittelt ((O_P2 – O_P1)/O_P1) und mit einer Grenze für eine anwachsende Amplitude (GrowingAmpLim) verglichen. Wenn der Prozentanteil oder das Verhältnisgrößer als die Grenze für die anwachsende Amplitude ist, erhöht Schritt 468 eine Anzahl für positives Anwachsen (Growing+) um Eins, und Schritt 470 ermittelt, ob die Gesamtanzahl für das Anwachsen größer als eine Anzahlgrenze für das Anwachsen ist. Wenn die Anzahl für das Anwachsen größer als die Anzahlgrenze für das Anwachsen ist, wird Schritt 472 ausgeführt. Schritt 472 verwendet ein logisches ODER, um die Daten von 4C zu kombinieren, wie unten beschrieben wird.
Nach Schritt 466 wird bei Schritt 474 der gegenwärtige zweite Spitzenwert (O_{P2_PG}) dem neuen ersten Spitzenwert (O_{P1_PG}) zugewiesen, und der Spitzenzähler wird auf Eins gesetzt. Auf diese Weise kann der nächste Spitzenwert, der bei Schritt 426 von 4A detektiert wird, als der neue zweite Spitzenwert (O_{P2_PG}) aufgenommen werden, und der Prozess zur Ermittlung des positiven Anwachsens für die Oszillationssignale kann bei Schritt 466 fortfahren.
Wieder auf Schritt 466 Bezug nehmend, wird der Zähler für ein Anwachsen positiver Spitzen dann, wenn der Prozentanteil nicht oberhalb der Grenze für eine anwachsende Amplitude liegt, was angibt, dass kein Zustand mit positivem Anwachsen detektiert wird, bei Schritt 478 auf null gesetzt, und der nächste Spitzenwert, der bei Schritt 426 von 4A detektiert wird, kann als der neue erste Spitzenwert (O_{P1_PG}) aufgenommen werden, um das Aufnehmen und die Bewertung von Spitzen neu zu starten.
Wieder auf Schritt 466 Bezug nehmend, wird dann, wenn der Prozentanteil nicht oberhalb der Grenze für eine anwachsende Amplitude liegt, was angibt, dass kein Zustand mit positivem Anwachsen detektiert wird, auch Schritt 480 ausgeführt. Bei Schritt 480 wird der Zähler für ein positives Anwachsen auf null zurückgesetzt, und beliebige neue Spitzen, welche bei Schritt 466 die Bedingung für ein Anwachsen erfüllen, lösen aus, dass die Anzahl für ein positives Anwachsen von Eins gestartet wird.
Nach Schritt 472 setzt Schritt 482 eine Anwachssperre auf EIN, was einen Indikator dafür liefert, dass das Oszillationssignal anwächst. Bei Schritt 484 wird die Anwachssperre nach einer vorbestimmten Zeitspanne zum Ergreifen von Korrekturmaßnahmen für das Hybridantriebsstrang-Steuersystem auf AUS zurückgesetzt.
Wieder auf Schritt 426 und 4C Bezug nehmend, wird dann, wenn das Vorzeichen des Oszillationssignals positiv ist, auch Schritt 510 ausgeführt. Schritt 510 ermittelt, ob der Zähler für das Klingeln bei positiven Spitzen (PR_PkCntr) gleich null ist. Wenn der Zähler für das Klingeln bei positiven Spitzen gleich null ist, setzt Schritt 512 die erste Oszillationsspitze zum Detektieren eines positiven Klingelns (O_{P1_PR}) gleich dem gegenwärtigen Oszillationsspitzenwert und den Zähler für das Klingeln bei positiven Spitzen (PR_PkCntr) auf Eins.
Wenn der Zähler für das Klingeln bei positiven Spitzen (PR_PkCntr) bei Schritt 510 nicht gleich null ist, was angibt, dass der erste Spitzenwert bereits aufgenommen ist, setzt Schritt 514 den zweiten Oszillationsspitzenwert (O_{P2_PR}) gleich dem gegenwärtigen Spitzenwert (O_p). Bei Schritt 516 wird der Prozentanteil oder das Verhältnis der Differenz des zweiten Spitzenwerts und des ersten Spitzenwerts ermittelt, indem der erste Spitzenwert von dem zweiten Spitzenwert subtrahiert und durch den ersten Spitzenwert dividiert wird, und das Spitzenverhältnis wird mit einer Grenze für eine Klingelamplitude verglichen. Wenn der Prozentanteil größer als die Grenze für die Klingelamplitude ist, erhöht Schritt 518 eine Anzahl für ein positives Klingeln (Ringing+) um Eins. Schritt 520 vergleicht die Anzahl mit einer Anzahlgrenze für ein Klingeln (RingingCntLim). Wenn die Anzahl größer als die Anzahlgrenze für das Klingeln oder dieser gleich ist, wird Schritt 522 ausgeführt. Nach Schritt 522 verriegelt Schritt 544 einen Klingelindikator auf EIN. Schritt 546 setzt die Klingelsperre nach einer vorbestimmten Korrekturzeit zum Korrigieren des Klingelzustands der Systemoszillation für das Hybridantriebsstrang-Steuersystem auf AUS.
Wieder auf Schritt 516 Bezug nehmend, setzt Schritt 550 vor Schritt 518 den neuen ersten Spitzenwert auf den vorhergehenden zweiten Spitzenwert und den Zähler für das Klingeln bei positiven Spitzen auf Eins. Dies ermöglicht, dass die nächste Spitze als der neue zweite Spitzenwert aufgenommen wird und dass die Bewertung fortgesetzt wird.
Wieder auf Schritt 516 Bezug nehmend, setzt Schritt 560 dann, wenn der Prozentanteil nicht größer als die Grenze für die Klingelamplitude oder dieser gleich ist, den Spitzenzähler (PkCntr) gleich null, und Schritt 562 setzt die Anzahl für positives Klingeln von Schritt 518 zurück, ähnlich derjenigen für den Fall des positiven Anwachsens bei den Schritten 478 und 480.
Es sollte angemerkt werden, dass die Schritte 460–470 und die Schritte 510–520 dem Ermitteln der Anwachs- oder Klingelamplitude entsprechen, wenn die Oszillationsspitze oberhalb des Mittelwertsignals liegt (d.h. bei positiven Spitzen). In 4D–E wird ermittelt, ob der Signalspitzenwert unterhalb des Mittelwertsignals anwächst oder ob für diesen ein Klingelwert vorliegt. Schritt 610 wird ausgeführt, wenn das Vorzeichen der Oszillation bei Schritt 426 negativ ist. Wenn der Zähler für ein Anwachsen negativer Spitzen (NG_PkCntr) gleich null ist, wird der erste Spitzenwert bei negativem Anwachsen (O_{P1_NG}) auf den gegenwärtigen Spitzenwert gesetzt, und der Zähler für das Anwachsen negativer Spitzen wird bei Schritt 612 auf Eins gesetzt. Schritt 614 wird ausgeführt, wenn der Zähler für negative Spitzen nicht gleich null ist. Schritt 614 setzt den zweiten Spitzenwert bei negativem Anwachsen (O_{P2_NG}) gleich dem gegenwärtigen Spitzenwert O. Bei Schritt 616 wird ein Verhältnis oder ein Prozentanteil des ersten Spitzenwerts und des zweiten Spitzenwerts mit einer Grenze für eine anwachsende Amplitude verglichen. Das Verhältnis der Differenz des zweiten Spitzenwerts und des ersten Spitzenwerts ((O_P2 – O_PA)/O_P1) wird mit der Grenze für die anwachsende Amplitude verglichen. Wenn der Prozentanteil oberhalb der Grenze für die anwachsende Amplitude liegt, erhöht Schritt 618 die Anzahl für negatives Anwachsen (Growing–) um Eins. Wenn die Gesamtanzahl bei Schritt 620 oberhalb der Anzahlgrenze liegt, wird Schritt 472 ausgeführt, der die Anwachssperre von Schritt 482 auf EIN setzt.
Wieder auf Schritt 616 Bezug nehmend, setzt Schritt 622 dann, wenn das Amplitudenverhältnis oberhalb der Grenze für die anwachsende Amplitude liegt, den ersten Spitzenwert bei negativem Anwachsen (O_{P1_NG}) gleich dem zweiten Spitzenwert bei negativem Anwachsen (O_{P2_NG}) und den Zähler für das Anwachsen negativer Spitzen gleich Eins.
Wieder auf Schritt 616 Bezug nehmend, setzt Schritt 624 dann, wenn der Prozentanteil nicht größer als die Grenze für die anwachsende Amplitude ist, den Spitzenzähler gleich null, und Schritt 626 setzt den Zähler für negatives Anwachsen (Growing–) auf null oder zurück.
Nach Schritt 426 von 4E ermittelt Schritt 630 einen Zähler für ein Klingeln bei negativen Spitzen. Bei Schritt 630 setzt Schritt 632 dann, wenn der Zähler für das Klingeln bei negativen Spitzen (NR_PkCntr) gleich null ist, den ersten Oszillationsspitzenwert (O_{P1_NR}) gleich dem gegenwärtigen Oszillationsspitzenwert (O_p) und den Zähler für Klingeln bei negativen Spitzen gleich Eins.
Bei Schritt 630 setzt Schritt 634 dann, wenn der Zähler für das Klingeln bei negativen Spitzen nicht gleich null ist, den zweiten Oszillationsspitzenwert (O_{P2_NR}) gleich dem gegenwärtigen Spitzenwert (O_p). Nach Schritt 634 ermittelt Schritt 636 den Prozentanteil auf eine ähnliche Weise wie Schritt 616. Wenn der Prozentanteil bei Schritt 636 oberhalb des Schwellenwerts für die Klingelamplitudengrenze liegt oder diesem gleich ist, erhöht Schritt 638 den Anzahlwert für negatives Klingeln (Ringing–) um Eins. Wenn der Anzahlwert bei Schritt 640 größer als die Anzahlgrenze für das Klingeln oder dieser gleich ist, wird Schritt 522 erneut ausgeführt, der einen Indikator dafür liefert, dass die Sperre bei Schritt 544 verriegelt ist.
Wieder auf Schritt 636 Bezug nehmend, setzt Schritt 642 dann, wenn der Prozentanteil oberhalb einer Grenze für die Klingelamplitude liegt, die neue erste Oszillationsspitze (O_{P1_NR}) gleich der vorhergehenden zweiten Oszillationsspitze (O_{P2_NR}) und den Zähler für das Klingeln bei negativen Spitzen gleich Eins.
Wieder auf Schritt 636 Bezug nehmend, setzt Schritt 650 dann, wenn der Prozentanteil nicht größer als die Grenze für die Klingelamplitude ist, den Spitzenzähler gleich null, und Schritt 652 setzt den Zähler für negatives Klingeln bei Schritt 638 auf null zurück.
Der Einfachheit halber weisen die Schritt 418, 434, 446, 470, 520, 620 und 640 keine ”NEIN”-Logik auf, die diesen zugeordnet ist. Es wird angenommen, dass die NEIN-Logik die Schritte bei Schritt 410 neu starten würde, da sie einem Außenbereich der Grenzentscheidungen entsprechen.
Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300), das umfasst: ein Mittelwertermittlungsmodul (310), das ein Mittelwertsignal eines Betriebszustandssignals eines Steuersystems ermittelt, welches ein Hybridsteuermodul (5), ein Getriebesteuermodul (17) und/oder ein Motorsteuermodul (23) eines Hybridantriebsstrangs umfasst; ein Oszillationsermittlungsmodul (312), das ein Signaloszillationssignal basierend auf der Differenz des momentanen Signals und des Mittelwertsignals ermittelt; ein Oszillationsvorzeichen-Ermittlungsmodul (314), das ein Vorzeichen des Signaloszillationssignals basierend darauf ermittelt, ob das momentane Signal größer als das Mittelwertsignal ist oder ob es kleiner als das Mittelwertsignal ist; ein Signalmittelwertschnittpunkt-Ermittlungsmodul (316), das ermittelt, ob das Signaloszillationssignal das Mittelwertsignal schneidet; ein Oszillationsspitzen-Ermittlungsmodul (320), das einen Oszillationsspitzenwert nach jedem Signalmittelwertschnittpunkt ermittelt; ein Oszillationsspitzen-Speichermodul (322), das entweder i) zumindest zwei aufeinander folgende positive Spitzenwerte und zwei aufeinander folgende negative Spitzenwerte oder ii) zwei aufeinander folgende positive gleitende Mittelwerte, die auf einer Gruppe von positiven Spitzenwerten basieren, und zwei aufeinanderfolgende negative gleitende Mittelwerte, die auf einer Gruppe von negativen Spitzenwerten basieren, speichert; ein Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul (324), das einen Indikator in Ansprechen auf eine Systeminstabilitätsneigung basierend auf den Ergebnissen des Vergleichs der positiven Oszillationsspitzen und des Vergleichs der negativen Oszillationsspitzen ermittelt; ein Modul (326) zur Detektion eines Signalspikes, welches einen Spikezustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine erste Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt; ein Modul (328) zur Detektion eines Signalanwachsens, welches einen anwachsenden Zustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine zweite Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt; und ein Modul (330) zur Detektion eines Signalklingelns, welches einen Klingelzustand des Oszillationssignals ermittelt und das Oszillationssignal für eine dritte Zeitdauer zum Ergreifen einer Korrekturmaßnahme für das Steuersystem sperrt.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 1, wobei das Betriebszustandssignal ein Ausgangsdrehzahlsignal eines elektrisch variablen Getriebes (10) oder ein Motordrehzahlsignal eines elektrisch variablen Getriebes (10) umfasst.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 1, wobei der Systeminstabilitätsindikator einen Klingelindikator für die Oszillation umfasst.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 3, wobei das Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul (324) den Klingelindikator ermittelt, indem das Spitzensignal der Signaloszillation mit einem Klingelschwellenwert verglichen wird, und den Klingelindikator für die Oszillation erzeugt, wenn die Amplitude des Spitzensignals oberhalb des Klingelschwellenwerts liegt.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 1, wobei der Systeminstabilitätsindikator einen Spikeindikator für die Oszillation umfasst.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 5, wobei das Oszillationsspitzen-Vergleichsmodul (324) das Spitzensignal der Signaloszillation mit einem Spikeschwellenwert vergleicht und den Spikeindikator für die Oszillation erzeugt, wenn eine Amplitude des Spitzensignals der Signaloszillation über den Spikeschwellenwert hinaus anwächst.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Systeminstabilitätsindikators umfasst, dass ein Indikator für ein Oszillationsanwachsen ermittelt wird.
Systeminstabilitäts-Detektionsmodul (300) nach Anspruch 1, wobei das Oszillationsspitzen-Ermittlungsmodul (320) einen Anwachsindikator ermittelt, indem das Spitzensignal der Signaloszillation mit dem Anwachsschwellenwert verglichen wird, und den Indikator für das Oszillationsanwachsen erzeugt, wenn die Amplitude des Spitzensignals oberhalb des Anwachsschwellenwerts liegt.