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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Antriebsstrangsysteme, die elektrisch betriebene Drehmomentmaschinen einsetzen, um Drehmoment zu erzeugen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden möglicherweise nicht den Stand der Technik.
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Antriebsstrangsysteme verwenden elektrisch betriebene Drehmomentmaschinen, um ein Antriebsdrehmoment zum Vortrieb zu erzeugen. Bekannte Drehmomentmaschinen umfassen mehrphasige Elektromotoren/Generatoren, die mit Energiespeichervorrichtungen über elektrische Hochspannungs-Busse und Gleichrichter/Wechselrichter-Module elektrisch gekoppelt sind. Drehmomentmaschinen können Drehmelder verwenden, um eine Drehposition und eine Drehgeschwindigkeit zu überwachen, und derartige Informationen zum Steuern und zum Betreiben derselben verwenden. Drehmelderfehler können zu einem nicht optimalen Verhalten der Drehmomentmaschine mit einem schlechten Drehmomentsteuerverhalten oder zur vollständigen Unfähigkeit zur Steuerung des Motors führen. Drehmelderfehler können zu anderen Motorfehlermodi führen, z. B. Überstromzuständen. Drehmelderfehler können zeitweise auftretende Fehler umfassen, die schwierig zu diagnostizieren und zu detektieren sind.
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Bekannte Drehmelderfehler umfassen einen Signalverlustfehler (LOS-Fehler), einen Signalverschlechterungsfehler (DOS-Fehler) und einen Spurverlustfehler (LOT-Fehler). Bekannte Schemata zur Überwachung und Diagnose von Drehmeldern umfassen das Überwachen der Dauer und der Anzahl angezeigter Drehmelderfehler und das Überwachen einer Motordrehmomentausgabe, die mit einem Drehmelderfehler verbunden ist. Ein Drehmelderfehler kann detektiert werden, wenn die Dauer und die Anzahl angezeigter Fehler einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten oder wenn die Motordrehmomentausgabe außerhalb eines vorbestimmten Fensters liegt. Bekannte Schemata zur Drehmelderfehlerdetektion umfassen das Zählen einer Anzahl angezeigter Fehler während eines Schlüssel-Einschalt-Zyklusses.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Hybridantriebsstrangsystem umfasst eine elektrisch betriebene Drehmomentmaschine, die ausgestaltet ist, um ein Drehmoment zu erzeugen. Ein Verfahren zum Überwachen der Drehmomentmaschine umfasst, dass Signalausgaben eines Drehmelders überwacht werden, der ausgestaltet ist, um eine Drehposition der Drehmomentmaschine zu überwachen. Beim Detektieren eines Fehlerwarnzustands, der mit den Signalausgaben des Drehmelders verbunden ist, wird eine Motordrehmomentkapazität der Drehmomentmaschine herabgesetzt. Bei einem Löschen des Fehlerwarnzustands wird ein Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments ausgeführt, um die Motordrehmomentkapazität der Drehmomentmaschine zu erhöhen. Eine Mitteilung des Auftretens eines Fehlers, der mit den Signalausgaben des Drehmelders verbunden ist, wird nur bereitgestellt, wenn es die Motordrehmomentkapazität nicht schafft, einen Motordrehmomentkapazitäts-Schwellenwert innerhalb eines Wiederherstellungszeitspannen-Schwellenwerts zu erreichen, während der Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments ausgeführt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein Fahrzeug, das ein Hybridantriebsstrangsystem enthält, welches mit einem Endantrieb gekoppelt ist und von einem Steuersystem gesteuert wird, gemäß der Offenbarung schematisch zeigt;
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2 eine Datengraphik ist, die mehrere gleichzeitige Signale zeigt, die mit dem Steuern des Betriebs einer Drehmomentmaschine verbunden sind, welche Signale umfassen, die mit dem Überwachen des Betriebs eines Drehmelders gemäß der Offenbarung verbunden sind;
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3 eine Datengraphik ist, die mehrere gleichzeitige Signale zeigt, die mit dem Steuern des Betriebs einer Drehmomentmaschine verbunden sind, und die Motorgeschwindigkeits-Steuerzustände darstellt, welche Wiederherstellungszustände und anschließende Zustände mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments, welche mit detektierten Drehmelderfehlern verbunden sind, gemäß der Offenbarung anzeigen; und
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4 ein Steuerschema in der Form eines Flussdiagramms zum Überwachen des Betriebs der Drehmomentmaschine schematisch zeigt, welches die Detektion von Fehlern, die mit dem Betrieb des Drehmelders während eines andauernden Antriebsstrangbetriebs verbunden sind, gemäß der Offenbarung umfasst.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zum Darstellen bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zur Beschränkung derselben gedacht ist, zeigt 1 auf schematische Weise ein Fahrzeug 100, das ein Hybridantriebsstrangsystem 20 enthält, welches mit einem Endantrieb 60 gekoppelt ist und durch ein Steuersystem 10 gesteuert wird. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente.
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Das Hybridantriebsstrangsystem 20 enthält einen mechanischen Leistungspfad 84, der eine Brennkraftmaschine 40 und eine elektrisch betriebene Drehmomentmaschine 35 umfasst, welche mit einem Hybridgetriebe 50 mechanisch gekoppelt sind, das ein Ausgabeelement 62 aufweist, das mit dem Endantrieb 60 gekoppelt ist. Der mechanische Leistungspfad 84 des Hybridantriebsstrangsystem 20 kann einen seriellen mechanischen Leistungspfad, einen parallelen mechanischen Leistungspfad, einen mechanischen Leistungspfad mit einem riemengetriebenen Generator-Starter, oder einen beliebigen anderen geeigneten mechanischen Leistungspfad zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 40, der Drehmomentmaschine 35, dem Getriebe 50 und dem Endantrieb 60 umfassen.
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Das Hybridantriebsstrangsystem 20 enthält einen Kommunikationspfad 82, der einen Kommunikationsbus 18 enthält, um eine Kommunikation in der Form von Sensorsignalen und Stellgliedbefehlssignalen zwischen dem Steuersystem 10 und den Elementen des Hybridantriebsstrangsystems 20 zu erzielen. Es ist festzustellen, dass der Kommunikationspfad 82 eine Informationsübertragung an das und von dem Steuersystem 10 unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssysteme und einer oder mehrerer Kommunikationsvorrichtungen bewirkt, welche zum Beispiel den Kommunikationsbus 18, eine Direktverbindung, einen lokalen Netzwerkbus, einen seriellen peripheren Schnittstellenbus (SPI-Bus) und eine drahtlose Kommunikation umfassen.
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Elektrische Hochspannungsleistung kann durch eine Hochspannungsbatterie 25 bereitgestellt werden, die über einen Hochspannungs-DC-Bus 29 mit einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 32 elektrisch verbunden ist. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 32 ist über einen Leistungsbus 31 mit der Drehmomentmaschine 35 elektrisch verbunden. Bei einer Ausführungsform ist ein elektrischer DC/DC-Leistungsumsetzer 34 mit einem Niederspannungsbus 28 und einer Niederspannungsbatterie 27 elektrisch verbunden und er ist mit dem Hochspannungsbus 29 elektrisch verbunden. Derartige elektrische Leistungsverbindungen sind bekannt und werden nicht im Detail beschrieben.
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Ein Hybridantriebsstrangsystem 20 umfasst die Kraftmaschine 40 als eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, welche Kraftstoff durch einen Verbrennungsprozess in mechanische Leistung umsetzt. Die Kraftmaschine 40 ist mit mehreren Stellgliedern und Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Betriebs und zur Zufuhr von Kraftstoff zum Bilden einer Verbrennungsladung ausgestattet, um ein Drehmoment zu erzeugen, das auf eine Drehmomentanforderung eines Bedieners anspricht.
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Die elektrisch betriebene Drehmomentmaschine 35 ist vorzugsweise ein mehrphasiger Elektromotor/Generator, der ausgestaltet ist, um gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzusetzen, und um mechanische Leistung in elektrische Energie umzusetzen, die in der Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden kann. Die Drehmomentmaschine 35 ist entweder mit der Kraftmaschine 40 oder dem Getriebe 50 an einer geeigneten Stelle mechanisch gekoppelt, um ein Drehmoment dazwischen zu übertragen. Bei einer Ausführungsform ist die Drehmomentmaschine 35 mit einem Drehmomentübertragungselement des Getriebes 50 mechanisch gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die Drehmomentmaschine 35 mit einem Drehmomentübertragungselement der Kraftmaschine 40, z. B. einer Kurbelwelle, über eine Riemenscheibe und einen Riemen oder eine andere geeignete Verbindung mechanisch gekoppelt.
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Die Drehmomentmaschine 35 enthält einen Rotor und einen Stator und einen zugehörigen Drehmelder 37. Der Drehmelder 37 ist eine Vorrichtung mit variabler Reluktanz, die einen Drehmelderstator und einen Drehmelderrotor enthält, die an dem Rotor bzw. Stator der Drehmomentmaschine 35 montiert sind. Der Drehmelder 37 enthält vorzugsweise einen Signaldekodierchip 39, der von dem Drehmelder 37 ausgegebene Signale überwacht und eine Winkelposition und eine Drehgeschwindigkeit des Drehmelderrotors berechnet. Die Winkelposition und Drehgeschwindigkeit des Drehmelderrotors werden verwendet, um die Winkelposition und die Drehgeschwindigkeit der Drehmomentmaschine 35 auf eine Weise zu überwachen, die zum Steuern des Betriebs derselben geeignet ist, was umfasst, dass die Drehmomentausgabe gesteuert wird.
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Der Dekodierchip 39 ist ausgestaltet, um eine Drehposition und eine Drehgeschwindigkeit des Rotors der Drehmomentmaschine 35 in einer Weise zu überwachen, die zum Steuern des Betriebs derselben geeignet ist. Der Dekodierchip 39 ist auch ausgestaltet, um Fehler zu detektieren und zu übermitteln, die mit seinem erzeugten Signal verbunden sind, welche einen Signalverlustfehler (LOS-Fehler), einen Signalverschlechterungsfehler (DOS-Fehler) und einen Spurverlustfehler (LOT-Fehler) umfassen. Ein LOS-Fehler kann detektiert werden, wenn das Drehmeldersignal niedriger als ein Schwellenwertsignal ist. Ein DOS-Fehler kann detektiert werden, wenn das Drehmeldersignal gesättigt ist oder übermäßiges Rauschen aufweist. Ein LOT-Fehler kann detektiert werden, wenn die Qualität des Drehmeldersignals den Betrieb einer Phasenregelschleife oder einer anderen ähnlichen Nachverfolgungsstrategie zum Überwachen der Motorposition nicht zulässt. Dies kann umfassen, dass die Drehmomentmaschine 35 mit einer Geschwindigkeitsrate über einen Schwellenwert hinaus betrieben wird.
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Drehmelderfehler sind mit einem oder mehreren der LOS-, DOS- und LOT-Fehler des Dekodierchips 39 verbunden. Drehmelderfehler umfassen einen Fehler mit kurzer Dauer (SD-Fehler), einen Fehler mit mittlerer Dauer (MD-Fehler), einen Fehler mit langer Dauer (LD-Fehler) und einen wiederholten Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler). Die unterschiedlichen Drehmelderfehler können auf der Grundlage ihrer Dauer relativ zu einer vorbestimmten Zeitspanne, die mit der Motorsteuerung verbunden ist, unterschieden werden.
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Der Gleichrichter/Wechselrichter 32 kann betrieben werden, um elektrische Hochspannungs-DC-Leistung in elektrische Hochspannungs-AC-Leistung zu transformieren, und er kann auch betrieben werden, um elektrische Hochspannungs-AC-Leistung in elektrische Hochspannungs-DC-Leistung zu transformieren. Der Gleichrichter/Wechselrichter 32 verwendet vorzugsweise eine Pulsbreitenmodulationssteuerung, um gespeicherte elektrische DC-Leistung, die von der Hochspannungsbatterie 25 stammt, in elektrische AC-Leistung umzusetzen, um die Drehmomentmaschine 35 zur Erzeugung von Antriebsdrehmoment anzutreiben. Auf ähnliche Weise setzt der Gleichrichter/Wechselrichter 32 mechanische Leistung in der Drehmomentmaschine 35 in elektrische DC-Leistung um, die in der Hochspannungsbatterie 25 als Teil einer regenerativen Steuerstrategie gespeichert werden kann. Es ist festzustellen, dass der Gleichrichter/Wechselrichter 32 ausgestaltet ist, um Motorsteuerbefehle zu empfangen und Zustände des Gleichrichters/Wechselrichters so zu steuern, dass die Antriebs- und Regenerationsfunktionalität des Motors bereitgestellt wird.
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Das Getriebe 50 enthält vorzugsweise einen oder mehrere Differentialgetriebesätze und aktivierbare Kupplungskomponenten, um zwischen der Kraftmaschine 40, der Drehmomentmaschine 35 und dem Ausgabeelement 62 eine Drehmomentübertragung über einen Bereich von Geschwindigkeiten hinweg zu erzielen. Das Getriebe 50 enthält eine beliebige geeignete Konfiguration, was umfasst, dass es in Betriebsmodi mit festem Gang und in kontinuierlich veränderbaren Betriebsmodi betrieben werden kann, um ein Drehmoment zu übertragen.
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Der Endantrieb 60 kann eine Differentialgetriebevorrichtung 65 enthalten, die mit einer Achse 64 oder einer Halbwelle mechanisch gekoppelt ist, welche bei einer Ausführungsform mit einem Rad 66 mechanisch gekoppelt ist. Der Endantrieb 60 überträgt Antriebsleistung zwischen dem Hybridgetriebe 50 und einer Straßenoberfläche. Es ist festzustellen, dass das Hybridantriebsstrangsystem 20 zur Veranschaulichung dient und nicht zur Beschränkung.
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Das Steuersystem 10 enthält ein Steuermodul 12, das mit einer Bedienerschnittstelle 14 signaltechnisch verbunden ist. Das Steuermodul 12 ist mit einzelnen Elementen des Hybridantriebsstrangsystems 20 entweder direkt oder über den Kommunikationsbus 18 vorzugsweise signaltechnisch und wirksam verbunden. Das Steuermodul 12 ist mit den Erfassungsvorrichtungen der Hochspannungsbatterie 25, des Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls 32, der Drehmomentmaschine 35, der Kraftmaschine 40 und des Hybridgetriebes 50 signaltechnisch verbunden, um deren Betrieb zu überwachen und Parameterzustände derselben zu bestimmen.
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Die Bedienerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 enthält mehrere Mensch/Maschine-Schnittstellenvorrichtungen, durch welche der Fahrzeugbediener den Betrieb des Fahrzeugs 100 befiehlt, welche beispielsweise einen Zündschalter, um einen Bediener in die Lage zu versetzen, die Kraftmaschine 40 anzukurbeln und zu starten, ein Gaspedal, ein Bremspedal, einen Getriebebereichswahlhebel (PRNDL), ein Lenkrad und einen Scheinwerferschalter umfassen.
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Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen irgendeine geeignete oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeits- und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorischen Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -vorrichtungen, geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen geeigneten Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, welche residente Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und können betrieben werden, um Eingänge von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerksteuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines andauernden Betriebs der Kraftmaschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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2 ist eine Datengraphik, die mehrere gleichzeitige Signale, welche mit dem Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine 35 verbunden sind, graphisch zeigt, einschließlich von Signalen, die mit dem Überwachen des Betriebs des Drehmelders 37 verbunden sind, vorzugsweise unter Verwendung von Signalen, die vom Dekodierchip 39 ausgegeben werden. Die Signale umfassen einen Drehmelderzustand 202, einen Fehlerzähler 204, einen Motorsteuerzustand 206, eine Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208, einen Motorbefehlszustand 210, einen Motorsteuerzustand 211, eine Motordrehmomentkapazität 212 und einen Gültigkeitszustand 214 einer Winkelposition. Die vergangene Zeit ist auf der Zeitachse 200 angegeben.
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Zu Beginn, d. h. vor dem Zeitpunkt T0 220 ist der Drehmelderzustand 202 ein fehlerfreier Zustand 201, der einen Normalbetrieb und das Fehlen eines Fehlers anzeigt. Folglich ist der Fehlerzähler 204 Null, der Motorsteuerzustand 206 zeigt an, dass der Drehmelder 37 wie beabsichtigt arbeitet, d. h. sich in einem guten Zustand 255 befindet, die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 ist einem ersten Zustand 207, bei dem die Rotorposition unter Verwendung von Daten vom Drehmelder 37 bestimmt wird, der Motorbefehlszustand 210 zeigt an, dass die Drehmomentmaschine 35 zum Erzeugen von Drehmoment gesteuert werden kann, der Motorsteuerzustand 211 ist ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal, das dem befohlenen Motordrehmoment entspricht, die Motordrehmomentkapazität 212 ist nicht eingeschränkt, d. h. liegt bei 100%, und der Gültigkeitszustand 214 der Winkelposition ist gültig 215, was anzeigt, dass die vom Drehmelder 37 ausgegebene Winkelposition gültig ist und somit die Winkelposition der Drehmomentmaschine 35 gültig ist und für Steuerzwecke verwendet werden kann.
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Eine Fehlerausgabe durch den Drehmelder 37 zum Zeitpunkt T0 220 verursacht, dass der Drehmelderfehlerzustand 202 vom fehlerfreien Zustand 201 in einen Fehlerwarnzustand 203 verschoben wird. Somit beginnt der Fehlerzähler 204 mit dem Inkrementieren und durch den Motorsteuerzustand 206 wird ein zugehöriger Vorsichtszustand 235 angezeigt. Während des Betriebs im Vorsichtszustand 235 befindet sich die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 in einem zweiten Zustand 209, bei dem die Rotorposition anfänglich durch Extrapolieren der Rotorposition unter Verwendung zuvor erfasster Daten vom Drehmelder 37 bestimmt werden kann. Der Motorbefehlszustand 210 zeigt weiterhin an, dass die Drehmomentmaschine 35 zum Erzeugen von Drehmoment gesteuert werden kann. Der Motorsteuerzustand 211 fährt mit dem pulsbreitenmodulierten Steuersignal, das dem befohlenen Motordrehmoment entspricht, und mit der uneingeschränkten Motordrehmomentkapazität 212, d. h. mit 100%, fort. Der Gültigkeitszustand 214 der Winkelposition ist gültig 215, was anzeigt, dass die Winkelposition, die vom Drehmelder 37 ausgegeben wird, immer noch als gültig betrachtet wird. Diese Anfangszeitspanne im Anschluss an die Anzeige des Drehmelderzustands 202 im Fehlerwarnzustand 203 wird als eine anfängliche Auslaufzeitspanne bezeichnet und dauert an, bis der Fehlerzähler 204 eine vorbestimmte Hochzählzahl 205 erreicht, welche eine ununterbrochene Zeitspanne angibt, in der der Drehmelderzustand 202 in den Fehlerwarnzustand 203 verschoben ist. Die anfängliche Auslaufzeitspanne ist mit einer Fähigkeit zur genauen Extrapolierung der Winkelposition der Drehmomentmaschine 35 zu Steuerzwecken verbunden und kann bei einer Ausführungsform in der Größenordnung von 20 ms liegen.
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Wenn der Drehmelderzustand 202 eine vergangene Zeitspanne lang in den Fehlerwarnzustand 203 verschoben ist, welche einen Schwellenwert überschreitet, wie durch den Drehmelderzustand 202 beim Fehlerwarnzustand 203 vom Zeitpunkt T0 220 bis zum Zeitpunkt T1 222 angezeigt ist, wird die Drehmomentmaschine 35 ausgeschaltet und der Fluss elektrischer Leistung dorthin nicht fortgesetzt. Der Fehlerzähler 204 kann das Inkrementieren fortsetzen oder nicht fortsetzen. Der Motorsteuerzustand 206 zeigt einen Warnzustand 265 an. Die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 befindet sich in einem zweiten Abschnitt des zweiten Zustands 209', bei dem die Rotorposition nicht länger durch ein Extrapolieren der Rotorposition bestimmt werden kann, und folglich ist die Rotorposition nicht länger verfügbar oder ungültig. Der Motorbefehlszustand 210 zeigt weiterhin an, dass die Drehmomentmaschine 35 gesteuert werden kann. Der Motorsteuerzustand 211 unterbricht das pulsbreitenmodulierte Steuersignal, d. h. er befindet sich bei einem PWM-Signal von 0%. Die Motordrehmomentkapazität 212 wird auf 0% eingestellt, was anzeigt, dass die Leistungsausgabe der Drehmomentmaschine 35 nun herabgesetzt ist. Der Gültigkeitszustand 214 der Winkelposition ist ungültig 216, was anzeigt, dass die Winkelposition, die vom Drehmelder 37 ausgegeben wird, ungültig ist, und somit ist die Winkelposition der Drehmomentmaschine 35 ungültig und für Steuerzwecke nicht verwendbar.
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Beginnend bei T1 222, der damit zusammenfällt, dass der Fehlerzähler 204 einen Zustand erreicht, der anzeigt, dass der Drehmelderzustand 202 eine vergangene Zeitspanne lang in den Fehlerwarnzustand 203 verschoben ist, welche einen Schwellenwert überschreitet, beschäftigt sich das Betriebssystem mit einer Wiederholungslaufzeitspanne. Während der Wiederholungslaufzeitspanne wird der Drehmelderzustand 202 kontinuierlich überwacht, um zu detektieren, ob ein Fehler beseitigt worden ist. Es gibt eine minimale Zeitspanne, die zwischen T1 222 und T2 224 angezeigt ist, während welcher der Elektromotor auf eine Motordrehmomentkapazität 212 von 0% herabgesetzt ist, und Motorsteueraktionen vor dem Ausführen eines Wiederholungslaufs ausgesetzt werden.
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Der detektierte Fehler kann anschließend beseitigt werden, wie bei Zeitpunkt 225 angezeigt ist. Der Drehmelderzustand 202 verschiebt sich vom Fehlerwarnzustand 203 zum fehlerfreien Zustand 201. Der Fehlerzähler 204 fangt mit dem Dekrementieren an, wobei er bei einer vorbestimmten Abwärtszählerzahl 205' startet. Bei einer Ausführungsform ist die Aufwärtszählerzahl 205 größer als die Abwärtszählerzahl 205'. Diese Operation ist so gezeigt, dass sie durch das Auftreten eines weiteren Drehmelderfehlers unterbrochen wird, der zum Zeitpunkt 225' dadurch angezeigt ist, dass der Drehmelderfehler 202 in den Fehlerwarnzustand 203 verschoben wird.
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Der detektierte Fehler wird zum Zeitpunkt 226 wieder beseitigt. Ein Wiederherstellungszustand 240 wird angezeigt, wenn der Drehmelderzustand 202 vom Fehlerwarnzustand 203 in den fehlerfreien Zustand 201 verschoben wird. Der Fehlerzähler 204 beginnt mit dem Dekrementieren, wobei er wieder bei der vorbestimmten Abwärtszählerzahl 205' startet. Der Motorsteuerzustand 206 zeigt eine Verschiebung in den Wiederherstellungszustand 240 an, aber der Betrieb der Drehmomentmaschine 35 verändert sich während des Wiederherstellungszustands 240 nicht. Der Wiederherstellungszustand 240 ist als diejenige Zeitspanne identifiziert, die mit dem Dekrementieren des Fehlerzählers 204 von der vorbestimmten Abwärtszählerzahl 205' auf Null verbunden ist. Ein beispielhafter vollständiger Wiederherstellungszustand 240 ist zwischen dem Zeitpunkt 226 und dem Zeitpunkt 228 angezeigt.
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Der Wiederherstellungszustand 240 endet bei Zeitpunkt T3 228, wenn der Fehlerzähler 204 auf Null dekrementiert wird. Ein Zustand 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments beginnt, wenn der Fehlerzähler 204 auf Null dekrementiert wird. Die Anzeige des Zustands 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments ist ein Signal für das Steuersystem, das die Drehmomentmaschine 35 möglicherweise gesteuert werden kann, um Drehmoment zu erzeugen, obwohl die Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine 35 weiterhin herabgesetzt ist. Die Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine 35 wird gesteuert, wobei die Drehmomentkapazität herabgesetzt ist und über die Zeit hinweg in der Form eines rampenförmigen Anstiegs monoton erhöht wird. Dies umfasst, dass die Motordrehmomentkapazität 212 beschränkt wird, indem die Drehmomentausgabe von der Drehmomentmaschine 35 auf eine Rate des Drehmomentanstiegs von 0% auf 100% über eine vergangene Zeitspanne hinweg begrenzt oder beschränkt wird. Folglich ist die Leistungsausgabe der Drehmomentmaschine 35 während des Zustands 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments weiterhin herabgesetzt, um einen sanften Drehmomentübergang zu bewirken, ohne einen plötzlichen Stoß oder eine abrupte Veränderung beim Motordrehmoment.
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Zum Zeitpunkt T3 228 ist der Fehlerzähler 204 Null, der Motorsteuerzustand 206 zeigt den Beginn des Zustands 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments an, die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 befindet sich im ersten Zustand 207, bei dem die Rotorposition unter Verwendung von Daten vom Drehmelder 37 bestimmt wird, der Motorbefehlszustand 210 zeigt an, dass die Drehmomentmaschine 35 zum Erzeugen von Drehmoment gesteuert werden kann, obgleich sie durch die herabgesetzte Motordrehmomentkapazität 212 beschränkt ist, und der Motorsteuerzustand 211 ist ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal, das einem befohlenen Motordrehmoment entspricht, welches durch die herabgesetzte Motordrehmomentkapazität 212 begrenzt ist. Der Gültigkeitszustand 214 der Winkelposition ist gültig 215, was anzeigt, dass die Winkelposition, die vom Drehmelder 37 ausgegeben wird, gültig ist, und folglich ist die Winkelposition der Drehmomentmaschine 35 gültig und kann für Steuerzwecke verwendet werden.
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Zum Zeitpunkt T5 230 ist die Motordrehmomentkapazität 212 auf 100% angestiegen und die Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine 35 ist nicht länger herabgesetzt. Der Motorsteuerzustand 206 ist der gute Zustand 255, die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 wird unter Verwendung von Daten vom Drehmelder 37 erreicht, der Motorbefehlszustand 210 zeigt an, dass die Drehmomentmaschine 35 gesteuert werden kann, um Drehmoment ohne Beschränkung zu erzeugen, und der Motorsteuerzustand 211 ist ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal, das einem befohlenen Motordrehmoment entspricht. Der Gültigkeitszustand 214 der Winkelposition ist gültig 215. Aufgrund einer Definition können die Drehmelderfehler, welche den Fehler mit kurzer Dauer (SD-Fehler), den Fehler mit mittlerer Dauer (MD-Fehler), den Fehler mit langer Dauer (LD-Fehler) und den wiederholten Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler) umfassen, auf der Grundlage ihrer Dauer relativ zu einer vorbestimmten Zeitspanne, die mit der Motorsteuerung verbunden ist, unterschieden werden. Eine beispielhafte Fehlerdauer ist mit Bezug auf 2 gezeigt, wenn der Drehmelderzustand 202 vom fehlerfreien Zustand 201 in den Fehlerwarnzustand 203 und anschließend zurück in den fehlerfreien Zustand 201 umschaltet, z. B. wie zwischen dem Zeitpunkt 220 und dem Zeitpunkt 225 gezeigt. Ein SD-Fehler wird identifiziert, wenn die Fehlerdauer eine kürzere Zeit als der Vorsichtszustand 235 ist. Die Rotorgeschwindigkeit bleibt während eines SD-Fehlers im Wesentlichen unverändert. Bei einer Ausführungsform weisen ein SD-Fehler und ein zugehöriger Vorsichtszustand 235 vergangene Zeitspannen von weniger als 10 ms auf. Ein MD-Fehler wird identifiziert, wenn die Fehlerdauer länger als der Vorsichtszustand 235, aber kürzer als eine vorbestimmte zulässige Wiederholungslaufzeitspanne ist, welche in einem Bereich von 10 ms bis 200 ms liegen kann. Ein RMD-Fehler wird identifiziert, wenn es wiederholte MD-Fehler gibt. Ein LD-Fehler wird identifiziert, wenn die Fehlerdauer länger als die vorbestimmte zulässige Wiederholungslaufzeitspanne ist.
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3 ist eine Datengraphik 300, die mehrere gleichzeitige Signale, welche mit dem Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine 35 verbunden sind, graphisch zeigt. Die Datengraphik 300 stellt eine Reihe von Motorgeschwindigkeitszuständen 206 dar, welche die vorstehend beschriebenen Vorsichtszustände 235, Wiederherstellungszustände 240 und anschließenden Zustande 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments anzeigen, die mit Drehmelderfehlerwarnungen verbunden sind, die durch das Verschieben des Drehmelderzustands 202 zwischen dem fehlerfreien Zustand 201 und dem Fehlerwarnzustand 203 angezeigt sind. Es ist die entsprechende Motordrehmomentkapazität 212 gezeigt, die von 0% bis 100% reicht und einen Drehmomentschwellenwert 270 umfasst, der ein kalibrierbarer Drehmomentwert ist. Ein Drehmomentverlustzeitgeber 213 wird betrieben, um eine vergangene Zeitspanne zu messen, die mit dem Herabsetzen des Motordrehmoments verbunden ist. Wie gezeigt, ist der Drehmomentverlustzeitgeber 213 eine vergangene Zeitspanne, die startet, wenn die Motordrehmomentkapazität 212 herabgesetzt wird, d. h. auf 0% befohlen wird, bis die Motordrehmomentkapazität 212 einen vorbestimmten Drehmomentschwellenwert 270 überschreitet. Im Kontext des mit Bezug auf 2 beschriebenen Betriebs entspricht die vergangene Zeitspanne, die startet, wenn die Motordrehmomentkapazität 212 herabgesetzt wird, dem Start des Wiederherstellungszustands 240 und endet, wenn die herabgesetzte Motordrehmomentkapazität 212 den Drehmomentschwellenwert 270 während eines anschließenden Zustands 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments überschreitet. Die Datengraphik stellt Wiederherstellzeitspannen 260, 260' und 260'' dar. Die Wiederherstellungszeitspanne 260 zeigt eine Zeitspanne an, während der die Motordrehmomentkapazität 212 herabgesetzt ist. Der Zustand einer Fehlfunktionsanzeigeleuchte (MIL) ist entweder AUS 217 oder EIN 219. Wenn die Wiederherstellungszeitspanne 260 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wird kein Fehler angezeigt, d. h. der MIL-Zustand ist AUS 217. Wenn die Wiederherstellungszeitspanne 260 den vorbestimmten Zeitschwellenwert überschreitet, wird ein Fehler angezeigt, d. h. der MIL-Zustand ist EIN 219.
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Wie gezeigt, folgt ein erster Fehlervorfall 245 einem ersten Vorsichtszustand 235 und umfasst einen einzigen Wiederherstellungszustand 240 und einen anschließenden Zustand 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments, die mit einem Drehmelderfehlerwarnzustand 203 verbunden sind. Wie angezeigt, überschreitet die Motordrehmomentkapazität 212 den Drehmomentschwellenwert 270 bei der Wiederherstellungszeitspanne 260. Der MIL-Zustand ist AUS 217.
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Ein zweiter Fehlervorfall 245' umfasst einen weiteren Vorsichtszustand 235 und einen einzigen Wiederherstellzustand 240 und eine anschließende einzelne Zeitspanne 250 mit rampenförmigem Anstieg, welche mit einem Drehmelderfehlerwarnzustand 203 verbunden sind. Wie angezeigt, überschreitet die Motordrehmomentkapazität 212 den Drehmomentschwellenwert 270 nach der zweiten Wiederherstellungszeitspanne 260'. Der MIL-Zustand ist AUS 217.
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Ein dritter Fehlervorfall 245'' umfasst einen Vorsichtszustand 235 gefolgt von mehreren Wiederherstellungszeitspannen 240 und entsprechenden mehreren nachfolgenden Zeitspannen 250 mit rampenförmigem Anstieg, die mit mehreren Drehmelderfehlerwarnzuständen 203 verbunden sind. Wie angezeigt, überschreitet die Motordrehmomentkapazität 212 den Drehmomentschwellenwert 270 erst nach der dritten Wiederherstellungszeitspanne 260'', wobei die dritte Wiederherstellungszeitspanne 260'' einen Wiederherstellungszeitspannen-Schwellenwert überschreitet. Der MIL-Zustand schaltet auf EIN 219 um. Der Wiederherstellungszeitspannen-Schwellenwert ist ein kalibrierbarer Wert, der auf der Grundlage einer Zeit und einer Größe des herabgesetzten Motordrehmoments bestimmt wird, die von einem Fahrzeugbediener wahrgenommen werden können.
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4 zeigt ein Steuerschema in der Form eines Flussdiagramms zum Überwachen des Betriebs der Drehmomentmaschine 35, welches die Detektion von Fehlern umfasst, die mit dem Betrieb des Drehmelders 37 während eines fortlaufenden Betriebs des Antriebsstrangs verbunden sind. Das Flussdiagramm wird in einem Steuermodul des Antriebsstrangsystems periodisch ausgeführt, vorzugsweise während einem der Schleifenzyklen. Das Steuerschema überwacht das Auftreten von Drehmelderfehlern mit dem Ziel des Identifizierens wiederholter Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler) auf eine Weise, die wiederholte Wiederholungslaufzeitspannen nach dem Beseitigen eines Drehmelderfehlers ermöglicht, welche wiederholte Wiederherstellungszustände 240 und Zustände 250 mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments umfassen. Dies ermöglicht einen fortlaufenden Betrieb des Antriebsstrangs und die Mitteilung eines Drehmelderfehlers an einen Bediener, während die Wahrscheinlichkeit des vorzeitigen Befehlens eines Abschaltens der Drehmomentmaschine 35 minimiert wird. Die Fehlerdetektion berücksichtigt eine vergangene Zeit (Dauer) und eine Größe der herabgesetzten Drehmomentkapazität, die von der Drehmomentmaschine 35 ausgegeben wird, mit Schwellenwerten, die mit einer Veränderung bei der Drehmomentausgabe verbunden sein können, die von einem Fahrzeugbediener wahrgenommen werden kann. Das Steuerschema wird mit Bezug auf Elemente und Parameter beschrieben, die vorstehend in 1, 2 und 3 beschrieben wurden.
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Tabelle 1 wird als Schlüssel für das Flussdiagramm von
4 bereitgestellt, wobei die numerisch beschrifteten Blöcke und die zugehörigen Funktionen wie folgt offengelegt sind: Tabelle 1
| BLOCK | Fig. 4
BLOCKINHALTE |
| 410 | Drehmomentmaschine in gutem Zustand betreiben |
| 420 | Drehmelderfehlerstatus überwachen |
| 422 | Fehlerwarnung angezeigt |
| 430 | Fehlerwarnung bewerten |
| 425 | Vorsichtszustand ausführen |
| 432 | Drehmelderwiederherstellung ausführen |
| 434 | Auslaufzeit läuft ab |
| 435 | Motordrehmomentkapazität herabsetzen |
| 445 | Wiederherstellungszustand ausführen |
| 450 | Drehmomentkapazitätsherabsetzung % prüfen
Dauer der Drehmomentkapazitätsherabsetzung prüfen |
| 452 | Wiederherstellungszeitspanne erreicht |
| 455 | Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments ausführen |
| 456 | Wiederholungslauf-Gesamtzeit läuft ab |
| 458 | Dauer der Drehmomentkapazitätsherabsetzung in % überschreitet Kalibrierung |
| 460 | Fehler mit langer Dauer erreicht |
| 470 | Drehmomentmaschine herunterfahren; MIL beleuchten |
| 480 | Fehler mit mittlerer Dauer erreicht; MIL beleuchten |
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Ein Steuerschema betreibt die Drehmomentmaschine in dem guten Zustand während eines fortlaufenden Antriebsstrangbetriebs (410), was ein Überwachen des Fehlerstatus des Drehmelders (420) mit einschließt.
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Wenn eine Fehlerwarnung in Verbindung mit dem Drehmelder angezeigt wird (422), wird die Fehlerwarnung bewertet (430). Dies umfasst, dass identifiziert wird, ob der angezeigte Fehler ein Fehler mit kurzer Dauer (SD-Fehler), ein Fehler mit mittlerer Dauer (MD-Fehler), ein Fehler mit langer Dauer (LD-Fehler) oder ein wiederholter Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler) ist. Die verschiedenen Drehmelderfehler sind auf der Grundlage ihrer Dauer relativ zu einer vorbestimmten Zeitspanne unterscheidbar, die mit der Motorsteuerung verbunden ist, wie vorstehend erörtert wurde. Wie festzustellen ist, kann jeder der vorstehend erwähnten Typen von Drehmelderfehlern, d. h. LOS, DOS und LOT, zu einer Fehlerwarnung führen.
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Es wird ein Vorsichtszustand ausgeführt (425), der eine Fehlerentprellung ermöglicht, bevor weitere Maßnahmen ausgeführt werden, die eine Drehmomentausgabe der Maschine beeinflussen. Wie mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, bestimmt die Rotorpositions-Bestimmungsfunktion 208 während eines Betriebs im Vorsichtszustand 235 die Rotorposition, indem die Rotorposition unter Verwendung von zuvor vom Drehmelder 37 erfassten Daten extrapoliert wird, und der Motorbefehlszustand 210 zeigt weiterhin an, dass die Drehmomentmaschine 35 zum Erzeugen von Drehmoment gesteuert werden kann. Wenn die mit dem Drehmelder verbundene Fehlerwarnung während des Vorsichtszustands beseitigt wird, wird eine Drehmelderwiederherstellung ausgeführt (432) und die Drehmomentmaschine kehrt zum Betrieb im guten Zustand (410) zurück. Dieser Betrieb ist im Allgemeinen mit der Detektion und Auflösung eines Fehlers mit kurzer Dauer (SD-Fehlers) verbunden.
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Wenn eine vorbestimmte Auslaufzeit während des Betriebs im Vorsichtszustand (434) abläuft, wird die Motordrehmomentkapazität herabgesetzt (435) und ein Wiederherstellungszustand wird ausgeführt (445). Der Wiederherstellungszustand ist der vorstehend beschriebene Wiederherstellungszustand 240, welcher als diejenige Zeitspanne identifiziert ist, die startet, wenn ein Drehmelderfehler beseitigt wird, bis ein Fehlerzähler auf Null dekrementiert wird. Es ist festzustellen, dass der Wiederherstellungszustand eine Signal- und Fehlerentprellung ermöglicht.
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Wenn der Wiederherstellungszustand erfolgreich abgeschlossen wird (452), wird ein Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments ausgeführt (455). Der Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments umfasst, dass die Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine wie vorstehend beschrieben erhöht wird, was ein monotones Erhöhen des Motordrehmoments über die Zeit auf rampenförmige Weise umfasst. Wenn der Zustand mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments erfolgreich abgeschlossen wird, kehrt die Drehmomentmaschine zum Betrieb im guten Zustand (410) zurück. Dieser Betrieb ist im Allgemeinen mit der Detektion und Auflösung eines einzelnen Fehlers mit mittlerer Dauer (MD-Fehlers) verbunden.
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Der Prozess des Herabsetzens des Motordrehmoments (435) und des Ausführens des Wiederherstellungszustands (445) und des Zustands mit rampenförmigem Anstieg des Drehmoments (455) kann ein iterativer Prozess sein, während welchem Fehler mit mittlerer Dauer wiederholt auftreten können, welche als wiederholte Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler) bezeichnet werden. Dies umfasst, dass die herabgesetzte Drehmomentkapazität und ein zugehöriger Zeitgeber für die herabgesetzte Drehmomentkapazität überwacht werden, wenn es eine Anzeige gibt, dass ein Wiederherstellungszustand gestartet ist (450).
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Das Überwachen der herabgesetzten Drehmomentkapazität und des zugehörigen Zeitgebers für die herabgesetzte Drehmomentkapazität stellt eine Zeitmessung der Wiederherstellungszeitspanne 260 bereit, die mit Bezug auf 3 beschrieben ist, d. h. der Zeitspanne, während welcher die Motordrehmomentkapazität herabgesetzt ist und die Drehmomentmaschine unter einem vorbestimmten Drehmomentschwellenwert betrieben wird.
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Wenn die herabgesetzte Drehmomentkapazität den vorbestimmten Drehmomentschwellenwert überschreitet und der Zeitgeber für die herabgesetzte Drehmomentkapazität kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, ist dies eine Anzeige, dass der Fehler in einer geeigneten Zeitspanne beseitigt wurde, und der Betrieb der Drehmomentmaschine wird fortgesetzt.
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Wenn die herabgesetzte Drehmomentkapazität den vorbestimmten Drehmomentschwellenwert nicht überschritten hat und der Zeitgeber für die herabgesetzte Drehmomentkapazität den vorbestimmten Drehmomentschwellenwert nicht überschritten hat, wird das Überwachen des Drehmelders fortgesetzt, wie beschrieben. Die Motordrehmomentkapazität bleibt herabgesetzt, aber es gibt keinen Befehl zum Benachrichtigen des Bedieners.
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Wenn die herabgesetzte Drehmomentkapazität den vorbestimmten Drehmomentschwellenwert überschritten hat, aber erst, nachdem der Drehmomentverlustzeitgeber den vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, wird ein Befehl zum Benachrichtigen des Fahrzeugbedieners durch Beleuchten der MIL (480) gesendet. Der Betrieb des Antriebsstrangsystems kann fortgesetzt werden, was umfasst, dass nachfolgende Wiederholungslaufereignisse ausgeführt werden.
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Wenn die herabgesetzte Drehmomentkapazität den vorbestimmten Drehmomentschwellenwert nicht überschritten hat und der Zeitgeber für die herabgesetzte Drehmomentkapazität den Schwellenwert überschritten hat, wird der Befehl zum Benachrichtigen des Fahrzeugbedieners durch Beleuchten der MIL (480) gesendet. Dies ist die Weise, in der wiederholte Fehler mit mittlerer Dauer (RMD-Fehler) detektiert werden.
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Wenn eine Wiederholungslauf-Gesamtzeitspanne abläuft, ohne dass ein Wiederherstellungszustand erfolgreich abgeschlossen wird (456), ist dies eine Anzeige des Vorhandenseins eines ausgereiften Fehlers mit langer Dauer (460). Die Drehmomentmaschine wird abgeschaltet und eine Fehlfunktionsanzeigeleuchte (MIL) wird beleuchtet, um den Bediener über den Fehler zu benachrichtigen. Der Betrieb des Antriebsstrangsystems kann bei Systemen, welche eine derartige Fähigkeit aufweisen, ohne einen Beitrag von der Drehmomentmaschine fortgesetzt werden.
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Das hier beschriebene Steuerschema ermöglicht, dass ein Drehmelderfehler auf der Grundlage von Faktoren, welche eine Dauer eines Drehmomentkapazitäts-Herabsetzereignisses umfassen, ausreift, was eine Größe der Drehmomentherabsetzung, die durch den Drehmelderfehler verursacht wurde, und eine Dauer des Drehmomentherabsetzungsereignisses umfasst. Die Wahl dieser zwei Kalibrierungsausdrücke beruht auf Erfahrungen beim Fahren des Fahrzeugs, wenn ein Drehmelder wiederholte Fehler mit mittlerer Dauer aufweist. Es ist festzustellen, dass dieses Steuerschema auf eine Weise ausgeführt wird, um das Abschalten der Drehmomentmaschine 35 zu minimieren und stattdessen ermöglicht, dass das Beleuchten der MIL erst befohlen wird, nachdem ein Fehler ausgereift ist.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen dazu beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung begegnen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Art angesehen werden, um diese Offenbarung auszuführen, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
