DE102011088813A1

DE102011088813A1 - Automatikgetriebe und kontrollverfahren zur zurückweisung fehlerhafter drehmomentmessungen

Info

Publication number: DE102011088813A1
Application number: DE102011088813A
Authority: DE
Inventors: Yuji Fujii; Bradley Dean Riedle; Gregory Michael Pietron; Joseph F. Kucharski; Diana Yanakiev; Richard Reynolds Hathaway
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN105276160B; CN105276160A; US8798889B2; CN102563034B; CN102563034A; US20120158260A1

Abstract

Ein Verfahren für ein Automatikgetriebe enthält das Messen des Drehmoments eines Bauteils des Getriebes unter Verwendung eines Drehmomentsensors in Verbindung mit dem Bauteil. Das Drehmoment des Bauteils wird ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment geschätzt. Das gemessene Drehmoment wird von der Nutzung in einem Steuervorgang des Getriebes zurückgewiesen, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als ein ausgewählter Schwellenwert ist.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Automatikgetriebe.
2. Stand der Technik
Ein Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang justiert ein Übersetzungsverhältnis zwischen einer Drehmomentquelle und einer Antriebswelle, um Erfordernissen des Fahrverhaltens unter sich dynamisch verändernden Fahrbedingungen zu entsprechen. Das Schalten des Getriebes wird vom Anlegen und/oder Lösen von Reibungselementen des Getriebes (wie Kupplungen, Bandbremsen, usw.) begleitet, die die Verhältnisse von Drehzahl und Drehmoment durch Verändern der Konfigurationen von Planetenrädern ändern. Als Ergebnis werden Energieflusspfade von einem Verbrennungsmotor zu Fahrzeugantriebsrädern aufgebaut und abgebaut.
Die Betätigung der Reibungselemente muss genau gesteuert werden, um das Schalten des Getriebes durchzuführen. Zum Beispiel bei einem Hochschaltvorgang in einem synchronen Automatikgetriebe rückt die ankommende Kupplung (”OCC”) ein, wenn die abgehende Kupplung (”OGC”) ausrückt. Das heißt, wenn das durch das OCC-Drehmoment übertragene Drehmoment zunimmt, nimmt die auf das OGC-Drehmoment ausgeübte Last aufgrund einer kinematischen Anordnung von Radsätzen (Getrieben) ab. Die Ausrücksteuerung der OGC muss mit einem bestimmten OCC-Drehmomentpegel synchronisiert werden, sonst kann die Schaltqualität uneinheitlich sein. Eine Information betreffend den Betrieb des Getriebes kann überwacht und verwendet werden, um die OCC und die OGC zu steuern, um den Schaltvorgang durchzuführen.
Allgemein kann eine Überwachungsinformation betreffend den Betrieb eines Automatikgetriebes für die Steuerung des Getriebestrangs und des Antriebsstrangs verwendet werden, um, unter anderen Faktoren, das Fahrverhalten, die Schaltqualität und die Kraftstoffersparnis zu verbessern. Daher wird gewünscht, dass nur die korrekte Überwachungsinformation für Steuervorgänge verwendet wird.
KURZBESCHREIBUNG
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren geliefert. Das Verfahren enthält das Messen des Drehmoments eines Bauteils eines Automatikgetriebes unter Verwendung eines Drehmomentsensors, der mit dem Bauteil in Verbindung steht. Das Drehmoment des Bauteils wird ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment geschätzt. Das gemessene Drehmoment wird von der Nutzung in einem Steuervorgang des Getriebes zurückgewiesen, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als ein ausgewählter Schwellenwert ist.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Automatikgetriebe geliefert. Das Getriebe enthält: eine Eingangswelle, die mit einem Motor über einen Drehmomentwandler verbunden werden kann; eine Ausgangswelle; ein Zahnradgetriebe, das mehrere Momentenflusspfade von der Eingangswelle zur Ausgangswelle definiert; und mindestens eine Kupplung zum Schalten zwischen Zahnradkonfigurationen während eines Schaltvorgangs. Das Getriebe enthält weiter einen Drehmomentsensor in Verbindung mit einem Bauteil des Getriebes. Der Drehmomentsensor ist konfiguriert, um das Drehmoment des Bauteils zu messen. Das Bauteil ist entweder die Eingangswelle, die Ausgangswelle oder die mindestens eine Kupplung. Das Getriebe enthält weiter ein Steuergerät in Verbindung mit dem Drehmomentsensor. Das Steuergerät ist konfiguriert, um das Drehmoment des Bauteils ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment zu schätzen und das gemessene Drehmoment von der Verwendung in einem Steuervorgang des Getriebes zurückzuweisen, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als ein ausgewählter Schwellenwert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A veranschaulicht eine schematische Darstellung eines synchronen Stufenautomatgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Konfiguration mit einem niedrigen Gang;
1B veranschaulicht eine schematische Darstellung des in 1A gezeigten Getriebes in einer Konfiguration mit einem hohen Gang;
2A veranschaulicht eine schematische Darstellung eines nicht synchronen Stufenautomatgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Konfiguration mit einem niedrigen Gang;
2B veranschaulicht eine schematische Darstellung des in 2A gezeigten Getriebes in einer Konfiguration mit einem hohen Gang;
3 veranschaulicht ein Diagramm eines geschätzten (oder vorhergesagten) Getriebeausgangsdrehmomentprofils, das von einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird;
4 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Verfahrens beschreibt;
5 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Verfahrens gemäß einer ersten Variante beschreibt;
6 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Verfahrens gemäß einer zweiten Variante beschreibt; und
7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Verfahrens gemäß einer dritten Variante beschreibt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist aber klar, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele der vorliegenden Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile zu zeigen. Zusätzlich können beliebige oder alle Merkmale einer Ausführungsform mit irgendeiner anderen Ausführungsform kombiniert werden. Daher sind hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend, sondern nur als eine repräsentative Basis für die Ansprüche, und/oder als eine repräsentative Basis zu verstehen, um einem Fachmann zu vermitteln, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weisen zu verwenden.
Nun werden unter Bezug auf die 1A und 1B schematische Darstellungen eines synchronen Stufenautomatgetriebes 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, hat das Getriebe 10 eine Konfiguration mit niedrigem Gang in 1A und eine Konfiguration mit hohem Gang in 1B.
Der Antriebsstrang enthält einen Verbrennungsmotor 12. Die Drehmomentausgangsseite des Motors 12 ist mit einem einzelnen Planetengetriebe 14 eines Stufengetriebemechanismus durch einen hydrokinetischen Drehmomentwandler 16 hydrokinetisch gekoppelt. Das Drehmoment wird von einer Drehmomentwandlerturbine über eine Eingangswelle 17 an das Hohlrad 18 des Planetengetriebes 14 geliefert. Das Sonnenrad 20, das geerdet ist, wirkt als ein Reaktionselement, wenn das Drehmoment von einem Planetenträger für Planetenräder 22 geliefert wird, die in das Hohlrad 18 und das Sonnenrad 20 eingreifen.
Ein kombiniertes Planetengetriebe 24 enthält ein Hohlrad 26, das mit einer Ausgangswelle 28 antriebsverbunden ist. Das Sonnenrad 30 wirkt als ein Drehmomenteingangselement für das Planetengetriebe 24. Ein zweites Sonnenrad 32 greift in lange Planetenräder 34 ein, die ihrerseits in das Hohlrad 26 und die kurzen Planetenräder 36 eingreifen. Das Sonnenrad 30 greift auch in die Planetenräder 36 ein.
Die Planetenräder formen eine auf dem Träger 38 getragene, kombinierte Planetenradanordnung, die selektiv vom Reibungselement 40 gebremst werden kann, das in den 1A und 1B als Kupplung #2 identifiziert ist (d. h. ausrückende Kupplung (”OGC”) 40). Das Sonnenrad 32 kann selektiv vom Reibungselement 42 gebremst werden, das in den 1A und 1B als Kupplung #1 identifiziert ist (d. h. einrückende Kupplung (”OCC”) 42).
In der Konfiguration mit niedrigem Gang, die in 1A gezeigt ist, wirkt die OGC 40 als ein Reaktionspunkt für das kombinierte Planetengetriebe 24. Der Momentenflusspfad im Getriebestrang ist in 1A durch dicke Richtungslinien angezeigt. Das Drehmoment wird im Niedriggangbetrieb vom einfachen Getriebe 14 zum Sonnenrad 30 des kombinierten Planetengetriebes 24 geliefert. Das Hohlrad 26 liefert ein Antriebsdrehmoment an die Ausgangswelle 28.
Während eines Hochschaltens von der Konfiguration mit niedrigem Gang zu einem hohen Gang, die in 1B gezeigt ist, wird die OGC 40 gelöst und die OCC 42 angelegt. In diesem Moment bremst die OCC 42 das Sonnenrad 32. Die OCC 42 wirkt als Reaktionspunkt für den kombinierten Planetengetriebes 24. Während dieses Hochschaltens werden das Übersetzungsverhältnis (d. h. die Getriebeeingangswelle-Drehzahl/die Getriebeausgangswelle-Drehzahl) und das Drehmomentverhältnis (d. h. das Getriebeausgangswelle-Drehmoment/das Getriebeeingangswelle-Drehmoment) niedriger.
Das Übersetzungsgetriebe 10 enthält weiter Drehmomentsensoren zur Überwachung des Drehmoments (d. h. der Last) an verschiedenen Stellen innerhalb des Getriebes. Die Drehmomentsensoren liefern Drehmomentsensorsignale, die für das Drehmoment bezeichnend sind, das von den Drehmomentsensoren an den verschiedenen Stellen zu konkreten Zeitpunkten überwacht wird, an ein Steuergerät 44. Wie nachfolgend erläutert, steuert das Steuergerät 44 verschiedene mit dem Getriebe verbundene Funktionen basierend auf der Information der Drehmomentsensorsignale. In dieser Ausführungsform enthält das Getriebe 10 Drehmomentsensoren 46, 48, 50 und 52 zur überwachung des Drehmoments der Eingangswelle 17, der Kupplung 42, der Kupplung 40, bzw. der Ausgangswelle 28.
Nun unter Bezug auf die 2A und 2B sind schematische Darstellungen eines asynchronen Stufenautomatgetriebes 60 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Getriebe 60 hat eine Konfiguration mit niedrigem Gang in 2A und eine Konfiguration mit hohem Gang in 2B.
Der Getriebestrang enthält den Motor 12. Das Drehmoment wird vom Motor 12 an den Drehmomentwandler 16 geliefert. Das Turbinendrehmoment vom Drehmomentwandler 16 wird über die Eingangswelle 17 an das Sonnenrad 62 eines ersten Planetengetriebes 64 geliefert. Das Hohlrad 66 des ersten Planetengetriebes 64 ist mit dem Träger 68 eines zweiten Planetengetriebes 70 antriebsverbunden. Der Planetenradträger 72 des ersten Planetengetriebes 64 ist mit dem Hohlrad 74 des zweiten Planetengetriebes 70 antriebsverbunden. Das Hohlrad 74 ist mit der Ausgangswelle 28 antriebsverbunden. Der Träger 68 wird in der Konfiguration der 2A an ein ortsfestes Element des Getriebes durch einen Freilauf (”One-way clutch – OWC”) oder Freilauf-Kupplung 76 gebremst. Um von der niedrigen zur Konfiguration mit hohem Gang hochzuschalten, wird eine Kupplung (z. B. eine ”OCC”) 78 eingelegt. Dies verbindet das Sonnenrad 80 des zweiten Radsatzes 70 mit einem ortsfesten Element des Getriebes, so dass das Sonnenrad 80 als Reaktionselement wirkt. Der Träger 68 wirkt nicht mehr als Reaktionselement, da die Freilauf-Kupplung 76 freiläuft.
Die verschiedenen Bauteile der Planetengetriebe können auf verschiedene Weise miteinander verbunden oder am Drehen gehindert werden, je nach dem Zustand der Kupplungen 76, 78 (sowie anderer, nicht gezeigter Kupplungen). Das Verhältnis wird durch die Verbindung der Planetengetriebe miteinander erhalten, bei der Bauteile der Planetengetriebe am Drehen gehindert werden. Während eines Schaltvorgangs sind eine oder mehrere der Kupplungen dabei, eingelegt oder gelöst zu werden, und das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle 17 zur Ausgangswelle 28 variiert üblicherweise zwischen den zwei Verhältniswerten eines stabilen Zustands, die vor und nach dem Schaltvorgang existieren.
In der Konfiguration mit niedrigem Gang, die in 2A gezeigt ist, ist die Kupplung 78 gelöst und die Freilauf-Kupplung 76 eingelegt (d. h. ist in einer verriegelten Stellung). Dadurch, dass sie eingelegt ist, erdet die Freilauf-Kupplung 76 effektiv den Träger 68 des zweiten Planetengetriebes 70. Das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle 17 zur Ausgangswelle 28 ist in der Konfiguration mit niedrigem Gang höher als in der Konfiguration mit hohem Gang. Der Momentenflusspfad von der Eingangswelle 17 durch die verschiedenen Planetengetriebe zur Ausgangswelle 28 ist in den 2A und 2B durch dicke Richtungslinien angezeigt.
Um von der niedrigen zur Konfiguration mit hohem Gang zu wechseln, die in 2B gezeigt ist, wird die OCC 78 eingelegt, um das Sonnenrad 80 des zweiten Planetengetriebes 70 zu erden. Dies hat die Wirkung, den Drehmomentpfad durch die Bauteile der Planetengetriebe zu ändern. Jedes Bauteil erfährt einen anderen Drehmomentpegel, was dazu führt, dass die verschiedenen Bauteile sich beschleunigen oder verlangsamen. Die Freilauf-Kupplung 76 beginnt frei zu laufen, sobald die Änderung des Verhältnisses beginnt. Schließlich, nachdem die OCC 78 voll eingelegt ist, wird das Drehzahlverhältnis der Eingangswelle 17 zur Ausgangswelle 28 geringer als in der Konfiguration mit niedrigem Gang. Dieses Schalten muss nur eine Kupplung regeln (d. h. OCC 78), da das Schalten ein nicht synchrones Schalten ist. Als solches gibt es keine Synchronisierung zwischen der OCC 78 und einer anderen Kupplung, wie einer ausrückenden Kupplung. Dagegen erfordert ein synchrones Schalten, wie oben beschrieben, eine Synchronisierung zwischen einer OCC und einer OGC.
Wie das Getriebe 10 enthält das Getriebe 60 auch Drehmomentsensoren zur Überwachung des Drehmoments an verschiedenen Stellen innerhalb des Getriebes. Wie angemerkt, verwendet das Steuergerät 44 die Drehmomentsensorsignale, um die Steuerung verschiedener mit dem Getriebe verbundener Funktionen durchzuführen. In dieser Ausführungsform enthält das Getriebe 60 einen Drehmomentsensor 82, 84, und 86 zur Überwachung des Drehmoments der Eingangswelle 17, der Kupplung 78 und der Ausgangswelle 28.
Jeder Drehmomentsensor der Getriebe 10 und 60 kann ein auf einem Dehnungsmesser basierendes System, ein Kraft-resistiver Elastomersensor, eine piezoelektrische Lastzelle, oder ein magnetoelastischer Drehmomentsensor sein. Vorzugsweise sind mindestens der Eingangs-Drehmomentsensor 46 des Getriebes 10 und der Eingangs-Drehmomentsensor 82 des Getriebes 60 je ein magnetoelastischer Drehmomentsensor, wie in den U.S. Patenten Nr. 6,145,387 ; 6,047,605 ; 6,553,847 und 6,490,934 beschrieben ist. Solche magnetoelastischen Drehmomentsensoren ermöglichen genaue Messungen des auf eine Drehwelle ausgeübten Drehmoments, ohne einen physikalischen Kontakt zwischen einem Magnetfluss-Erfassungselement und der Welle zu erfordern. Die Eingangs-Drehmomentsensoren 46 und 82 können anders als in den 1A und 1B und 2A und 2B gezeigt positioniert werden, abhängig von einer kinematischen Anordnung und der Sensor-Paketierbarkeit für ein gegebenes Getriebesystem, um die vorliegende Erfindung anzuwenden. Nicht alle der gezeigten Drehmomentsensoren sind erforderlich, und nicht gezeigte, zusätzliche Drehmomentsensoren können an anderen Stellen innerhalb der Getriebestrang- und Antriebsstrangsysteme gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet werden.
Obwohl die in den 1A und 1B und den 2A und 2B gezeigten Getriebestränge je einen Drehmomentwandler an der Drehmomenteingangsseite der Getriebe 10 und 60 enthalten, kann die vorliegende Erfindung auch in einem hybriden Getriebestrang verwendet werden, der zum Beispiel einen Motor und einen Elektromotor ohne Drehmomentwandler enthält. In einer hybriden Konfiguration wird die Leistung des Motors durch die elektrisch vom Motor erzeugte Leistung vervollständigt. Weiter kann die in den 1A und 1B und den 2A und 2B gezeigte spezifische Zahnradgetriebeanordnung durch andere Zahnradgetriebeanordnungen ersetzt werden, die viele Momentenflusspfade von einer Leistungsquelle (z. B. dem Motor 12) zur Ausgangswelle 28 aufbauen.
Die obige Beschreibung des Aufschaltvorgangs der Getriebe 10 und 60 soll ein Beispiel der korrekten Steuerung der Reibungselemente liefern, die für einen Schaltvorgang erforderlich ist. Allgemein werden die Reibungselemente so gesteuert, dass ihre Drehmomentpegel über definierte Zeitintervalle selektiv geändert werden, um den Schaltvorgang zu ermöglichen. Wie angezeigt, kann eine Überwachungsinformation bezüglich des Betriebs der Getriebe 10 und 60 verwendet werden, um die Reibungselemente so zu steuern, dass der Schaltvorgang korrekt ausgeführt wird.
Die Drehmomentsensoren der Getriebe 10 und 60 liefern eine zusätzliche Überwachungsinformation in Form der Drehmomentsensorsignale. Wie oben angegeben, zeigen die Drehmomentsensorsignale das Drehmoment an verschiedenen Stellen in den Getrieben 10 und 60 an. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Drehmomentsensorsignale vom Steuergerät 44 oder anderen Fahrzeug-Steuergeräten verwendet werden, um die Steuerung des Getriebestrangs und Antriebsstrangs für ein verbessertes Fahrverhalten, Schaltqualität und Kraftstoffersparnis zu steigern. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Drehmomentmessungen von den Drehmomentsensoren in einer genauen Erfassungszeit (z. B. einige mSek) erhalten werden, um eine Steuerung, Regelung und adaptive Steuerung der Getriebestrang- und Antriebsstrangsysteme zu unterstützen.
Es tritt aber ein Problem bei der Verwendung einer Drehmomentmessung von einem Drehmomentsensor zur Durchführung eines Steuervorgangs auf, wenn die Drehmomentmessung nicht akkurat ist (z. B. wenn das Drehmomentsensorsignal fehlerhaft ist). Ein fehlerhaftes Drehmomentsensorsignal, das hier als ein ”Ausreißer” bezeichnet werden kann, ist eine Drehmomentmessung, die stark von unkontrollierten Bedingungen oder Rauschfaktoren beeinträchtigt wird. Zum Beispiel kann eine Drehmomentmessung stark von der Rauigkeit eines Straßenbelags (allgemein durch das Bezugszeichen 53 in den 1A und 1B und durch das Bezugszeichen 87 in den 2A und 2B angegeben) oder durch ein Geräusch beeinträchtigt werden, das von einem elektrischen System stammt. Fehlerhafte Drehmomentsensorsignale sind bei Realwelt-Anwendungen unvermeidbar. Wenn sie nicht zurückgewiesen werden, können ein oder mehrere fehlerhafte Drehmomentsensorsignale zu unabsichtlichen oder unerwünschten Steueraktionen des Getriebestrangs und Antriebsstrangs führen, wodurch die Nützlichkeit der Drehmomentsensorsignale begrenzt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert ein Steuerverfahren, das fehlerhafte Drehmomentmessungen der Drehmomentsensoren in Echtzeit-Anwendungen identifiziert und zurückweist und unerwünschte Steueraktionen des Getriebestrangs und des Antriebsstrangs verhindert. Allgemein enthält das Verfahren die Konstruktion eines geschätzten Drehmomentprofils an einem Zielort basierend auf gemessenen und berechneten Zustandsvariablen und gesteuerten Steuersignalen. Die gemessenen Zustandsvariablen enthalten nicht das gemessene Drehmomentsensorsignal am Zielort oder enthalten zumindest nicht das gemessene Drehmomentsensorsignal am Zielort zum aktuellen Zeitpunkt. Das Verfahren enthält weiter den Vergleich des gemessenen Drehmomentsensorsignals am Zielort zu einer gegebenen Zeit mit dem geschätzten Drehmoment für den Zielort für die gegebene Zeit. Wenn das Drehmomentsensorsignal vom geschätzten Wert um mehr als einen ausgewählten Schwellenwert abweicht, enthält das Verfahren weiter die Erkennung des Drehmomentsensorsignals zum gegebenen Zeitpunkt als ein Ausreißer, Zurückweisen des Drehmomentsensorsignals zu dem gegebenen Zeitpunkt und Verhindern unerwünschter Steueraktionen des Getriebestrangs und des Antriebsstrangs. Wenn das Drehmomentsensorsignal zum gegebenen Zeitpunkt vom geschätzten Wert nicht um mehr als den ausgewählten Schwellenwert abweicht, kann das Verfahren weiter die Verwendung des Drehmomentsensorsignals zum gegebenen Zeitpunkt für einen Steuervorgang enthalten.
Das Verfahren soll ein robustes und systematisches Mittel zum Zurückweisen fehlerhafter Drehmomentmessungen innerhalb von Getriebestrang- und Antriebsstrangsystemen liefern, die durch verschiedene unkontrollierte Geräuschfaktoren wie Straßenbelagszustände beeinträchtigt werden. Wie allgemein beschrieben, enthält das Verfahren die Konstruktion eines erwarteten Drehmomentprofils basierend auf bekannten Zustandsvariablen und Steuersignalen und die Durchführung eines einfachen Tests oder eines statistisch aussagekräftigen Vergleichs mit dem gemessenen Drehmoment in Echtzeit. Das Verfahren soll ein Signal-Vorverarbeitungsverfahren sein, um eine praktische Nutzung von Drehmomentmessungen für eine robuste Getriebestrang- und Antriebsstrangsteuerung zu ermöglichen.
Nun wird unter Bezug auf 3 ein Diagramm 90 eines geschätzten (oder vorhergesagten) Getriebeausgangsdrehmomentprofils gezeigt, das durch ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird. Das geschätzte Getriebeausgangsdrehmomentprofil stellt das geschätzte Ausgangsdrehmoment der Ausgangswelle 28 während eines gegebenen Betriebs im Lauf der Zeit dar. Die Ausgangswelle 28 ist eine Stelle, an der ein Drehmoment gemessen werden kann. Wie oben beschrieben, kann das Drehmoment an anderen Stellen gemessen werden. Dementsprechend würde das geschätzte Drehmomentprofil für jede dieser anderen Stellen auch, falls gewünscht, durch das Verfahren erzeugt werden.
Das Verfahren erzeugt jedes geschätzte Drehmomentprofil basierend auf gemessenen und geschätzten Zustandsvariablen (wie der gemessenen Eingangswellendrehzahl und dem berechneten Motordrehmoment) und gesteuerten Steuervariablen (wie Kupplungsdruck). Allgemein kann jedes geschätzte Drehmomentprofil durch ein beliebiges Schätzverfahren basierend auf Getriebestrang- und/oder Antriebsstrangmodellen hergestellt werden.
In 3 sind die geschätzten Getriebeausgangsdrehmomentwerte (in lbft, 1 lbft entspricht 1,36 Nm) für bestimmte Zeitpunkte im Diagramm 90 mit einem ”x”-Symbol gezeigt. Die gemessenen Getriebeausgangsdrehmomentwerte (z. B. die Drehmomentsensorsignale von entweder dem Drehmomentsensor 52 des Getriebes 10 oder dem Drehmomentsensor 86 des Getriebes 60) für die jeweiligen Zeitpunkte sind im Diagramm 90 mit einem ”o”-Symbol gezeigt. Das Verfahren wählt einen Akzeptanz-Schwellenwert oder -band 92 aus, das die geschätzten Drehmomentwerte umspannt. Das Verfahren weist die gemessenen Drehmomentwerte zurück, die aus dem Akzeptanz-Schwellenwert 92 für die entsprechenden geschätzten Drehmomentwerte herausfallen. Solche zurückgewiesenen gemessenen Drehmomentwerte werden als Ausreißer 94 erkannt, wie in 3 gezeigt. Vom Verfahren beim Zurückweisen von fehlerhaften gemessenen Drehmomentwerten für Echtzeitanwendungen verwendete Algorithmen werden nachfolgend unter Bezug auf die 4, 5, 6 und 7 beschrieben. Es wird aber angemerkt, dass alternativ ein statistischer entscheidungstreffender Prozess anstelle eines festgelegten Schwellenwerts 92 verwendet werden kann.
Nun ist unter Bezug auf 4 ein Ablaufdiagramm 300 gezeigt, das den Betrieb des Verfahrens beschreibt. Der Betrieb erfolgt allgemein durch das Steuergerät 44 und beginnt im Block 301. Das Steuergerät 44 stellt zuerst einen inneren Zeitgeber t auf t₀ im Block 302. Wenn t einen gewählten Schwellenwert t_end im Block 303 überschreitet, beendet das Steuergerät 44 den Betrieb im Block 304. Wenn nicht, geht der Betrieb weiter zum Messen des tatsächlichen Drehmoments an der Stelle k für den konkreten Zeitpunkt im Block 305. Das heißt, das Steuergerät 44 empfängt das Drehmomentsensorsignal vom Drehmomentsensor an der Stelle k für den konkreten Zeitpunkt im Block 305. Gleichzeitig mit der Messung des tatsächlichen Drehmoments an der Stelle k sammelt das Steuergerät 44 verfügbare Zustandsvariable und gesteuerte Steuervariable in den Blöcken 306, 307 und 308. Ein Satz von einer oder mehreren Variablen wird als ein Vektor bezeichnet (jeder in den Figuren angegebene Vektor wird durch eine Unterstreichung wie X _m(t_i) im Block 306 der 4, X _est(t_i) im Block 307 der 4, U _c(t_i) im Block 308 der 4, usw. gekennzeichnet). Solche Variablen können verschiedene Drehzahlmessungen, ein berechnetes Motordrehmoment und einen gesteuerten Kupplungsanwendungsdruck enthalten. Solche Variablen können auch eine Information bezüglich von Steuerstufen oder -Phasen innerhalb eines bestimmten Schaltvorgangs enthalten. Basierend auf den erhaltenen Variablen berechnet das Steuergerät 44 einen vorhergesagten Drehmomentwert an der Stelle k für den konkreten Zeitpunkt, basierend zum Beispiel auf einem Getriebestrang- und/oder Antriebsstrangmodell im Block 309. Es wird angemerkt, dass das Verfahren nicht auf irgend einen spezifischen Prozess zurückgreift, um die vorhergesagten Drehmomentwerte zu berechnen.
Im Block 310 vergleicht das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert für den konkreten Zeitpunkt mit dem vorhergesagten Drehmomentwert für den konkreten Zeitpunkt. Wenn die Differenz einen ausgewählten Schwellenwert ΔT_th überschreitet, der die halbe Länge des Bandes 92 ist, weist das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert als einen Ausreißer im Block 314 zurück. Seinerseits verhindert das Steuergerät 44 alle weiteren Getriebestrang- und/oder Antriebsstrang-Steueraktionen basierend auf dem zurückgewiesenen gemessenen Drehmomentwert im Block 315. Der Betrieb geht zum Block 303 zurück, nachdem das Steuergerät 44 einen Zeitzähler in 316 für eine Wiederholung einer folgenden Zeit inkrementiert.
Alternativ, wenn der gemessene Drehmomentwert das Akzeptanzkriterium im Block 310 erfüllt (d. h. die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmomentwert für den konkreten Zeitpunkt und dem geschätzten Drehmomentwert für den konkreten Zeitpunkt überschreitet den ausgewählten Schwellenwert ΔT_th nicht), akzeptiert das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert im Block 311. Seinerseits kann das Steuergerät 44 den akzeptierten gemessenen Drehmomentwert verwenden, um weitere Steuer- und Diagnoseaktionen im Block 312 zu unterstützen. Der Betrieb geht zum Block 303 zurück, nachdem das Steuergerät 44 den Zeitzähler in 313 für eine Wiederholung einer folgenden Zeit inkrementiert. Im Block 310 kann ein statistischer Test anstelle des einfachen Ermittelns einer Differenz zwischen den vorhergesagten und gemessenen Werten verwendet werden.
Nun ist unter Bezug auf 5 mit weiterem Bezug auf 4 ein Ablaufdiagramm 400 gezeigt, das den Betrieb des Verfahrens gemäß einer ersten Variante beschreibt. In dieser Variante enthält der Betrieb, wie er im Ablaufdiagramm 300 der 4 beschrieben ist, weiter die Blöcke 402 und 403 nach dem Block 305, wie im Ablaufdiagramm 400 der 5 gezeigt ist. Im Betrieb zeichnet das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert an der Stelle k für den konkreten Zeitpunkt im Block 305 auf. Das Steuergerät 44 filtert dann entweder digital oder mittelt den gemessenen Drehmomentwert im Block 402. Beim Mitteln des gemessenen Drehmomentwerts verwendet das Steuergerät 44 vorher aufgezeichnete Drehmomentmessungen. Im Block 403 ersetzt das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert durch den gefilterten oder gemittelten Drehmomentwert für folgende Betriebsschritte.
Nun ist unter Bezug auf 6 mit weiterem Bezug auf die 4 und 5 ein Ablaufdiagramm 500 gezeigt, das den Betrieb des Verfahrens gemäß einer zweiten Variante beschreibt. In dieser Variante enthält der im Ablaufdiagramm 400 der 5 beschriebene Betrieb weiter den Block 501 und ersetzt den Block 309 des Ablaufdiagramms 300 der 4 durch den Block 502. Im Betrieb, nachdem das Steuergerät 44 einen gemessenen Drehmomentwert für einen konkreten Zeitpunkt (z. B. T_m(T_i)) akzeptiert, zeichnet das Steuergerät intern den gemessenen Drehmomentwert T_m(T_i) als ”T_m(T_i)*” im Block 501 auf. In der folgenden Zeitschleife i + 1 verwendet das Steuergerät 44 den aufgezeichneten Wert T_m(T_i)*, um den geschätzten Drehmomentwert (T_e(t_i+1)) für die folgende Zeit im Block 502 zu berechnen.
Nun ist unter Bezug auf 7 mit weiterem Bezug auf die 4, 5 und 6 ein Ablaufdiagramm 600 gezeigt, das den Arbeitablauf des Verfahrens gemäß einer dritten Variante beschreibt. In dieser Variante, wenn das Steuergerät 44 den gemessenen Drehmomentwert T_m(T_i) für die Stelle k zum aktuellen Zeitpunkt im Block 314 zurückweist, verwendet das Steuergerät den geschätzten Drehmomentwert (T_est(T_i)) für den konkreten Zeitpunkt (der im Block 502 berechnet wurde), um Steueraktionen des Getriebestrangs und/oder Antriebsstrangs im Block 601 zu starten und zu unterstützen.
Verschiedene Aspekte einer oder aller Varianten können kombiniert werden, um den Betrieb des Verfahrens zu ändern, der allgemein im Ablaufdiagramm 300 der 4 beschrieben wurde.
Die Ablaufdiagramme 300, 400, 500 und 600 stellen eine Steuerlogik dar, die vom Steuergerät 44 unter Verwendung von Hardware, Software oder einer Kombination von Hardware und Software angewendet werden kann. Zum Beispiel können die verschiedenen Funktionen unter Verwendung eines programmierten Mikroprozessors durchgeführt werden.
Die Steuerlogik kann unter Verwendung beliebiger einer Anzahl von bekannten Programmier- oder Verarbeitungstechniken oder -strategien angewendet werden und ist nicht auf die veranschaulichte Reihenfolge oder Sequenz beschränkt. Zum Beispiel wird eine Interrupt- oder vorganggesteuerte Verarbeitung bei Echtzeit-Steueranwendungen anstelle einer rein sequentiellen Strategie wie veranschaulicht verwendet. In gleicher Weise können Paarverarbeitungs-, Multitask- oder Multithread-Systeme und Verfahren verwendet werden.
Das Verfahren ist unabhängig von der besonderen Programmiersprache, dem Betriebssystemprozessor, oder der Schaltung, die verwendet werden, um die veranschaulichte Steuerlogik zu entwickeln und/oder anzuwenden. In gleicher Weise, abhängig von der bestimmten Programmiersprache und Verarbeitungsstrategie, können verschiedene Funktionen in der veranschaulichten Sequenz im Wesentlichen gleichzeitig oder in einer anderen Sequenz ausgeführt werden. Die veranschaulichten Funktionen können verändert oder in manchen Fällen weggelassen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Wie beschrieben, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die folgenden Merkmale und Vorteile haben. Die Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können angewendet werden, um Ausreißer bei Drehmomentmessungen an einer gewählten Stelle in Getriebestrang- und/oder Antriebsstrangsystemen zu erkennen. Die Verfahren sind dazu bestimmt, in Echtzeit in einer TCU durchgeführt zu werden. Die Verfahren weisen Ausreißer in Drehmomentmessungen in Getriebestrang- und/oder Antriebsstrangsystemen mit gewählten Kriterien zurück. Ein ausgewähltes Basiskriterium ist ein Schwellenwert für eine Differenz zwischen den gemessenen und vorhergesagten Werten. Alternative Kriterien basierend auf bekannten statistischen Tests, um den Abstand zwischen gemessenen und vorhergesagten Drehmomentwerten statistisch festzustellen, können in den Verfahren enthalten sein. Die Verfahren weisen Ausreißer zurück, um unerwünschte Getriebestrang- und/oder Antriebstrangsteuerungen zu verhindern, die durch fehlerhafte Drehmomentmessungen gestartet werden. Dieses Merkmal kann verwendet werden, um die Verwendung der Verfahren durch Routinemessungen des Getriebestrangs und/oder Antriebsstrangs in einem Fahrzeug zu erfassen. Die Verfahren ermöglichen die Verwendung von gemessenen Drehmomentsignalen in Echtzeit oder eine adaptive Getriebestrang- und/oder Antriebstrangsteuerung in Realwelt-Fahrzeuganwendungen, während das Auftreten von unabsichtlichen Steueraktionen reduziert wird.
Während Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind beschreibende und nicht einschränkende Wörter, und verschiedene Änderungen können durchgeführt werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Stufenautomatgetriebe/Getriebe
12: Motor
14: Einfaches Planetengetriebe
16: Drehmomentwandler
17: Eingangswelle
18: Hohlrad #1
20: Sonnenrad #1
22: Planetenrad #1
24: Kombiniertes Planetengetriebe
26: Hohlrad #2
28: Ausgangswelle
30: Sonnenrad #3
32: Sonnenrad #2
34: Planetenrad #2
36: Planetenrad #3
38: Träger
40: Kupplung #2 (OGC)
42: Kupplung #1 (OCC)
44: Steuergerät
46: Drehmomentsensor
48: Drehmomentsensor
50: Drehmomentsensor
52: Drehmomentsensor
53: Rauigkeit Straßenbelag
60: Stufenautomatikgetriebe/Getriebe
62: Sonnenrad #1
64: Erstes Planetengetriebe
66: Hohlrad #1
68: Träger
70: Zweites Planetengetriebe
72: Planetenrad #1
74: Hohlrad #2
75: Planetenrad #2
76: Freilauf-Kupplung (OWC)
78: Kupplung
80: Sonnenrad #2
82: Drehmomentsensor
84: Drehmomentsensor
86: Drehmomentsensor
87: Rauigkeit des Straßenbelags
90: Diagramm
92: Akzeptanz-Schwellenwert oder -band
94: Ausreißer
300: Ablaufdiagramm
301: Start
302: t = t_i, (i = 0)
303: t < t_end
304: Ende
305: Messen Drehmoment T_m(t_i) an der Stelle k
306: Messen Zustandsvektor X _m(t_i) außer T_m(T_i)
307: Identifizieren geschätzter Zustandsvektor X_est(t_i) außer T_est(T_i)
308: Identifizieren gesteuerter Wert des Steuervektors U _c(t_i)
309: Schätzen Drehmoment T_est(t_i) an der Stelle k basierend auf X _m(t_i), X_est(t_i), U _c(t_i)
310: |T_m(t_i) – T_est(t_i)| < ΔT_th
311: Akzeptieren T_m(t_i)
312: Verwenden von T_m zur Durchführung der Diagnose des Antriebsstrangs und des Getriebestrangs auf Basis des Drehmoments
313: i = i + 1
314: Zurückweisen T_m(t_i)
315: Keine Steueraktionen basierend auf T_m(t) auslösen
316: i = i + 1
400: Ablaufdiagramm
402: Filtern oder Mitteln von T_m(t_i) basierend auf zuvor akzeptiertem T_m(t_j), j < i
403: Zulassen T_m(t_i) = gefilterter Wert T_m(t_i)
500: Ablaufdiagramm
501: Akzeptiere T_m(t_i), zulassen von T_m(t_i)* = T_m(t_i)
502: Schätzen Drehmoment T_est(t_i) an der Stelle k basierend auf X _m(t_i), X _est(t_i), U _c(t_i), T_m(t_i–1)*
600: Ablaufdiagramm
601: Verwenden von T_est(t_i) zum Auslösen von Steueraktionen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6145387 [0030]
US 6047605 [0030]
US 6553847 [0030]
US 6490934 [0030]

Claims

Ein Verfahren, das Folgendes enthält: das Messen des Drehmoments eines Bauteils eines Automatikgetriebes unter Verwendung eines Drehmomentsensors, der mit dem Bauteil in Verbindung steht; das Schätzen des Drehmoments des Bauteils ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment; und das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments von der Verwendung in einem Steuervorgang des Getriebes, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als ein ausgewählter Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiter Folgendes enthält: das Verwenden des gemessenen Drehmoments in einem Steuervorgang des Getriebes, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment geringer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei: das Bauteil des Getriebes eine Kupplung ist, und der Steuervorgang die Steuerung der Kupplung zum Durchführen eines Schaltvorgangs des Getriebes verursacht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Messen des Drehmoments des Bauteils das Messen des Drehmoments des Bauteils zu einem konkreten Zeitpunkt enthält; das Schätzen des Drehmoments des Bauteils das Schätzen des Drehmoments des Bauteils zum konkreten Zeitpunkt ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment zum konkreten Zeitpunkt enthält; das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments zum konkreten Zeitpunkt enthält, wenn das gemessene Drehmoment zum konkreten Zeitpunkt und das geschätzte Drehmoment zum konkreten Zeitpunkt größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiter Folgendes enthält: das Messen des Drehmoments eines zweiten Bauteils des Getriebes unter Verwendung eines zweiten Drehmomentsensors, der mit dem zweiten Bauteil in Verbindung steht; das Schätzen des Drehmoments des zweiten Bauteils ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment des zweiten Bauteils; und das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments des zweiten Bauteils bezüglich seiner Verwendung in einem Steuervorgang des Getriebes, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment des zweiten Bauteils und dem geschätzten Drehmoment des zweiten Bauteils größer als ein zweiter ausgewählter Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Bauteil des Getriebes eine Eingangswelle ist, und der Drehmomentsensor ein Eingangsdrehmomentsensor in Verbindung mit der Eingangswelle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Bauteil des Getriebes entweder eine Eingangswelle, eine Kupplung oder eine Ausgangswelle ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Drehmomentsensor ein magnetoelastischer Drehmomentsensor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiter Folgendes enthält: das Filtern des gemessenen Drehmoments als eine Funktion des gemessenen Drehmoments des Bauteils zu einem vorhergehenden Zeitpunkt, um ein gefiltertes gemessenes Drehmoment zu erzeugen; wobei das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments das Zurückweisen des gemessenen Drehmoments enthält, wenn die Differenz zwischen dem gefilterten gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei: das Schätzen des Drehmoments des Bauteils zum konkreten Zeitpunkt das Schätzen des Drehmoments des Bauteils zum konkreten Zeitpunkt ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment zum konkreten Zeitpunkt und von einer Information ist, die das gemessene Drehmoment des Bauteils zu einem früheren Zeitpunkt enthält, wenn das gemessene Drehmoment des Bauteils zum vorhergehenden Zeitpunkt nicht zurückgewiesen wurde.
Automatikgetriebe, das Folgendes enthält: eine Eingangswelle, die mit einem Motor über einen Drehmomentwandler verbunden werden kann; eine Ausgangswelle; ein Zahnradgetriebe, das mehrere Momentenflusspfade von der Eingangswelle zur Ausgangswelle definiert; mindestens eine Kupplung zum Umschalten zwischen Zahnradkonfigurationen während eines Schaltvorgangs; einen Drehmomentsensor in Verbindung mit einem Bauteil des Getriebes und konfiguriert, um das Drehmoment des Bauteils zu messen, wobei das Bauteil entweder die Eingangswelle, die Ausgangswelle oder die mindestens eine Kupplung ist; und ein Steuergerät in Verbindung mit dem Drehmomentsensor und konfiguriert, um: das Drehmoment des Bauteils ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment zu schätzen; und das gemessene Drehmoment von der Verwendung in einem Steuervorgang des Getriebes zurückzuweisen, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem geschätzten Drehmoment größer als ein ausgewählter Schwellenwert ist.
Getriebe nach Anspruch 11, das weiter Folgendes enthält: einen zweiten Drehmomentsensor in Verbindung mit einem zweiten Bauteil des Getriebes und konfiguriert, um das Drehmoment des zweiten Bauteils zu messen, wobei das zweite Bauteil ein anderes Bauteil unter der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder der mindestens einen Kupplung ist; wobei das Steuergerät mit dem zweiten Bauteil in Verbindung steht und konfiguriert ist, um: das Drehmoment des zweiten Bauteils ausgehend von einer anderen Information als dem gemessenen Drehmoment des zweiten Bauteils zu schätzen; und das gemessene Drehmoment des zweiten Bauteils von einer Verwendung in einem Steuervorgang des Getriebes zurückzuweisen, wenn die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment des zweiten Bauteils und dem geschätzten Drehmoment des zweiten Bauteils größer als ein zweiter ausgewählter Schwellenwert ist.