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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Steuerungen dynamischer Systeme für Getriebesysteme, die mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen anwenden.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen. Dementsprechend sollen derartige Aussagen keine Anerkennung eines Standes der Technik bilden.
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Antriebsstrangsysteme können ausgelegt sein, um Drehmoment, das von mehreren Drehmoment erzeugenden Einrichtungen ausgeht, durch eine Getriebeeinrichtung zu einem Ausgangselement, das mit einem Endantrieb gekoppelt sein kann, zu übertragen. Derartige Antriebsstrangsysteme umfassen Hybridantriebsstrangsysteme und Elektrofahrzeugsysteme mit verlängerter Reichweite. Steuersysteme zum Betreiben derartiger Antriebsstrangsysteme betreiben die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und wenden Drehmomentübertragungselemente in dem Getriebe an, um Drehmoment in Ansprechen auf vom Bediener befohlene Ausgangsdrehmomentanforderungen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Fahrbarkeit und andere Faktoren berücksichtigen, zu übertragen. Beispielhafte Drehmoment erzeugende Einrichtungen umfassen Brennkraftmaschinen und nicht auf Verbrennung beruhende Drehmomentmaschinen. Die nicht auf Verbrennung beruhenden Drehmomentmaschinen können Elektromaschinen umfassen, die als Motoren oder Generatoren arbeiten, um einen Drehmomenteingang in das Getriebe unabhängig von einem Drehmomenteingang von der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Die Drehmomentmaschinen können in einem als einen Rekuperationsbetrieb bezeichneten Vorgang kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in elektrische Energie umwandeln, die in einer Speichereinrichtung für elektrische Energie speicherbar ist. Bekannte Steuersysteme überwachen verschiedene Eingänge von dem Fahrzeug und dem Bediener und sorgen für eine funktionale Steuerung des Hybridantriebsstrangs, die Steuern des Getriebebetriebszustandes und des Gangschaltens, das Steuern der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und das Regeln des elektrischen Leistungsaustauschs zwischen der Speichereinrichtung für elektrische Energie und den Elektromaschinen, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten, umfasst.
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Bekannte Getriebeeinrichtungen wenden hydraulisch aktivierte Drehmomentübertragungs-Kupplungseinrichtungen an, um Drehmoment zwischen der Kraftmaschine, den Drehmomentmaschinen und dem Endantrieb zu übertragen. Ein Betrieb eines Antriebsstrangsystems umfasst ein Aktivieren und Deaktivieren der Kupplungen, um einen Betrieb in ausgewählten Betriebszuständen zu bewirken. Es können Fehler auftreten, die bewirken können, dass eine Drehmomentübertragungskupplung in einem aktivierten Zustand ausfällt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Multi-Mode-Getriebe umfasst eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungskupplungen, die fluidtechnisch mit einem Hydraulikkreis gekoppelt sind, der fluidtechnisch mit einer unabhängig steuerbaren Hydraulikpumpe gekoppelt ist. Beim Detektieren einer nicht befohlenen Aktivierung von einer der Drehmomentübertragungskupplungen wird der Betrieb der Hydraulikpumpe gesperrt, zulässige Getriebezustände werden identifiziert und die eine der Drehmomentübertragungskupplungen wird synchronisiert. Die Hydraulikpumpe wird nachfolgend freigegeben, und das Getriebe wird in einem der zulässigen Getriebezustände betrieben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein Antriebsstrangsystem, das eine Brennkraftmaschine, ein elektromechanisches Getriebe, einen Endantrieb und einen Controller umfasst, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
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2 ein Steuerschema 200 in Flussdiagrammform zum Steuern des Betriebes einer Hydraulikpumpe in Ansprechen auf eine Detektion eines Kupplungsfehlers, der zum Aktivieren einer der Drehmomentübertragungskupplungen führt, gemäß der Offenbarung veranschaulicht; und
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3 eine Mehrzahl von Zuständen, die dem Ausführen des Steuerschemas 200 in dem Antriebsstrangsystem 100 zugeordnet sind, was ein Steuern des Betriebes einer mit elektrischer Leistung beaufschlagten Hydraulikpumpe umfasst, um Hydraulikdruckfluid an das Getriebe in Ansprechen auf einen Fehler zu liefern, gemäß der Offenbarung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die Darstellungen allein zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck selbige einzuschränken, vorgesehen sind, zeigt 1 ein Antriebsstrangsystem, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 14, ein elektromechanisches Multi-Mode-Getriebe (Getriebe) 10, einen Endantrieb 90 und einen Controller 5 umfasst. Das Getriebe 10 wendet eine unabhängig steuerbare Hydraulikpumpe (Hydraulikpumpe) 17 an, die unabhängig von den Betriebsabläufen der Kraftmaschine 14 und des Getriebes 10 arbeitet. Wie beschrieben, ist die Hydraulikpumpe 17 ein einzelnes Pumpenelement, das mit einem steuerbaren Elektromotor gekoppelt ist. Es ist festzustellen, dass die Hydraulikpumpe 17 alternativ ausgelegt sein kann, was mit mehreren unabhängig steuerbaren Hydraulikpumpenelementen und Motoren einschließt. Das Getriebe 10 ist mechanisch mit der Kraftmaschine 14 gekoppelt und umfasst eine erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72, die in einer Ausführungsform Elektromotoren/Generatoren sind. Die Kraftmaschine 14 und die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 erzeugen jeweils Drehmoment, das auf das Getriebe 10 übertragen werden kann. Die Kraftmaschine 14, die Drehmomentmaschinen 56 und 72 und das Getriebe 10 veranschaulichen eine Ausführungsform eines Antriebsstrangsystems, das die Hydraulikpumpe 17 anwendet. Alternative Antriebsstrangsysteme können die hierin beschriebene unabhängig steuerbare Hydraulikpumpe 17 zu einem ähnlichen Effekt anwenden.
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Die Kraftmaschine 14 kann jede geeignete Brennkrafteinrichtung sein und umfasst bevorzugt eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die selektiv in verschiedenen Zuständen betreibbar ist, um Drehmoment über ein Eingangselement 12 auf das Getriebe 10 zu übertragen, und kann entweder eine Fremdzündungsmaschine oder eine Kompressionszündungsmaschine sein. Die Kraftmaschine 14 umfasst eine Kurbelwelle, die funktional mit dem Eingangselement 12 des Getriebes 10 gekoppelt ist. Ein Drehzahlsensor 11 überwacht die Drehzahl des Eingangselements 12. Leistung, die von der Kraftmaschine 14 abgegeben wird, d. h. Drehzahl und Kraftmaschinen-Drehmoment, kann sich aufgrund der Platzierung der Drehmoment verbrauchenden Komponenten an dem Eingangselement 12 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem Getriebe 10, z. B. eine Drehmomentmanagementeinrichtung, von der Eingangsdrehzahl und dem Eingangsdrehmoment in das Getriebe 10 unterscheiden.
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Das veranschaulichte Getriebe 10 ist ein synchrones elektromechanisches Two-Mode-Getriebe 10 mit kombinierter Leistungsverzweigung, das drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 und vier einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtungen, d. h. Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, umfasst. Es können stattdessen andere Multi-Mode-Getriebe angewandt werden. So wie es hierin verwendet wird, beziehen sich Kupplungen auf Drehmomentübertragungseinrichtungen, die in Ansprechen auf ein Steuersignal hydraulisch eingerückt werden können, und jegliche geeignete Vorrichtungen sein können, die beispielsweise einzelne oder zusammengesetzte Plattenkupplungen oder Kupplungspakete, Einwegkupplungen, Bandkupplungen oder Bremsen umfassen. Bevorzugt werden die Kupplungen synchron angelegt, was bedeutet, dass die Drehzahlen von gegenüberliegenden Kupplungsplatten vor dem Aufbringen von Hydraulikdruck zum Aktivieren der Kupplung, um Drehmoment zu übertragen, gleich sind. Es kann besondere Fälle geben, in denen eine Kupplungsaktivierung auf Kosten und mit einem Risiko erhöhter Temperatur mit einem entsprechenden Effekt auf die Kupplungslebensdauer asynchron erfolgt. Ein Hydraulikkreis 42 ist ausgelegt, um Kupplungszustände von jeder der Kupplungen zu steuern, wobei Hydraulikdruckfluid durch die Hydraulikpumpe 17 zugeführt wird, die funktional durch den Controller 5 gesteuert wird, der ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal oder ein anderes geeignetes Pumpensteuerschema anwendet, das ein Steuersignal erzeugt, um die Hydraulikpumpe 17 in Ansprechen auf Systembefehle mit einer vorbestimmten Drehzahl (U/min), einer vorbestimmten Durchflussmenge (I/s) oder einem vorbestimmten Druck (kPa) zu betreiben. Kupplungen C2 62 und C4 75 sind hydraulisch eingerückte rotierende Reibkupplungen. Kupplungen C1 70 und C3 73 sind hydraulisch gesteuerte Bremseneinrichtungen, die an einem Getriebekasten 68 festgelegt werden können. Jede der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 wird unter Verwendung von Hydraulikdruckfluid hydraulisch eingerückt, das in dieser Ausführungsform durch den hydraulischen Steuerkreis 42 zugeführt wird. Der Hydraulikkreis 42 wendet solenoidgesteuerte Ventile an, die funktional durch den Controller 5 gesteuert werden, um die vorstehend erwähnten Kupplungen zu aktivieren und zu deaktivieren. Der Hydraulikkreis 42 liefert ferner Hydraulikfluid zum Kühlen und Schmieren von Bauteilen des Getriebes und liefert Hydraulikfluid zum Kühlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72. Hydraulikdruck in dem Hydraulikkreis 42 kann durch Messung unter Verwendung von einem Drucksensor/Drucksensoren, durch Schätzen unter Verwendung von an Bord befindlichen Algorithmen oder unter Verwendung von anderen geeigneten Verfahren ermittelt werden.
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Die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 sind Drei-Phasen-Wechselstrom-Motor/Generator-Maschinen, die jeweils einen Stator und einen Rotor und jeweilige Resolver 80 und 82 umfassen. Der Motorstator für jede Maschine ist an einem äußeren Abschnitt des Getriebekastens 68 festgelegt und umfasst einen Statorkern mit sich von dort erstreckenden gewendelten elektrischen Wicklungen. Der Rotor für die erste Drehmomentmaschine 56 ist an einem Nabenplattenzahnrad abgestützt, das funktional an der Welle 60 über den zweiten Planetenradsatz 26 angebracht ist. Der Rotor für die zweite Drehmomentmaschine 72 ist fest an einer Hohlwellennabe 66 angebracht. Jeder der Resolver 80 und 82 ist signaltechnisch und funktional mit einem Getriebestromrichter-Steuermodul (TPIM) 19 verbunden und jeder erfasst und überwacht die Drehstellung des Resolverrotors relativ zu dem Resolverstator, wodurch die Drehstellung der entsprechenden der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 überwacht wird. Zusätzlich können die Signale, die von den Resolvern 80 und 82 ausgegeben werden, verwendet werden, um Drehzahlen für die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 zu ermitteln.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Ausgangselement 64, z. B. eine Welle, die mit dem Endantrieb 90 drehbar verbunden ist, um Ausgangsleistung an den Endantrieb 90 zu liefern, die auf die Fahrzeugräder 93 übertragen wird, von denen eines in 1 gezeigt ist. Die Ausgangsleistung an dem Ausgangselement 64 wird in Begriffen einer Ausgangsdrehzahl und eines Ausgangsdrehmoments charakterisiert. Ein Getriebeausgangs-Drehzahlsensor 84 überwacht die Drehzahl und Drehrichtung des Ausgangselements 64. Jedes der Fahrzeugräder 93 ist bevorzugt mit einem Sensor 94 ausgestattet, der ausgebildet ist, um die Raddrehzahl zu überwachen und somit die Fahrzeuggeschwindigkeit und absolute und relative Raddrehzahlen zur Bremsensteuerung, Zugkraftsteuerung und zum Fahrzeugbeschleunigungsmanagement zu ermitteln.
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Das Eingangsdrehmoment von der Kraftmaschine 14 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 werden als Ergebnis einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder elektrischem Potenzial, das in einer Speichereinrichtung für elektrische Energie (ESD) 74 gespeichert ist, erzeugt. Die ESD 74 ist mit dem TPIM 19 über Gleichstrom-Übertragungsleiter 27 hochspannungs-gleichstromgekoppelt. Die Übertragungsleiter 27 umfassen einen Schützschalter 38. Wenn der Schätzschalter 38 im Normalbetrieb geschlossen ist, kann elektrischer Strom zwischen der ESD 74 und dem TPIM 19 fließen. Wenn der Schützschalter 38 geöffnet ist, ist der Fluss elektrischen Stromes zwischen der ESD 74 und dem TPIM 19 unterbrochen. Das TPIM 19 umfasst bevorzugt ein Paar Stromrichter und entsprechende Motorsteuermodule, die ausgestaltet sind, um Drehmomentbefehle zu empfangen und Stromrichterzustände daraus zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Rekuperationsfunktionalität vorzusehen, um den Motordrehmomentbefehlen nachzukommen. Die Leistungs-Stromrichter umfassen komplementäre Drei-Phasen-Leistungselektronikeinrichtungen, und jeder umfasst mehrere Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate zum Umwandeln von Gleichstromleistung von der ESD 74 in Wechselstromleistung zur Beaufschlagung einer jeweiligen von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 durch Umschalten mit hohen Frequenzen. Die Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate bilden ein Schaltnetzteil, das ausgestaltet ist, um Steuerbefehle zu empfangen. Es gibt ein Paar Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate für jede Phase für jede der Drei-Phasen-Elektromaschinen. Zustände der Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate werden gesteuert, um eine mechanische Motorantriebsleistungserzeugung oder elektrische Leistungsrekuperationsfunktionalität vorzusehen. Die Drei-Phasen-Stromrichter empfangen oder liefern elektrische Gleichstromleistung über Gleichstrom-Übertragungsleiter 27 und wandeln diese in oder aus Drei-Phasen-Wechselstromleistung, die zu oder von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 zum Betrieb als Motoren oder Generatoren jeweils über Übertragungsleiter 29 bzw. 31 geleitet wird.
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Das TPIM 19 überträgt elektrische Leistung zu und von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 durch das Paar Leistungs-Stromrichter und jeweilige Motorsteuermodule in Ansprechen auf die Motordrehmomentbefehle. Elektrischer Strom wird zu und von der ESD 74 dementsprechend übertragen, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird.
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Der Controller 5 ist mit verschiedenen Aktoren und Sensoren in dem Antriebsstrangsystem über eine Kommunikationsverbindung 15 signaltechnisch und funktional verknüpft, um den Betrieb des Antriebsstrangsystems zu überwachen und zu steuern, umfassend Synthetisieren von Informationen und Eingängen, und Ausführen von Algorithmen, um Aktoren zu steuern, um Steuerungsziele zu erreichen, die mit Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistungsvermögen, Fahrbarkeit und Schutz von Bauteilen, die Batterien der ESD 74 und die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 umfassen, in Beziehung stehen. Der Controller 5 ist ein Teilsatz einer gesamten Controller-Architektur des Fahrzeugs und stellt eine koordinierte Systemsteuerung des Antriebsstrangsystems zur Verfügung. Der Controller 5 kann ein verteiltes Steuermodulsystem umfassen, das einzelne Steuermodule umfasst, die ein überwachendes Steuermodul, ein Kraftmaschinen-Steuermodul, ein Getriebesteuermodul, ein Batteriepaket-Steuermodul und das TPIM 19 umfassen. Eine Benutzerschnittstelle 13 ist bevorzugt signaltechnisch mit mehreren Einrichtungen verbunden, durch die ein Fahrzeugbediener den Betrieb des Antriebsstrangsystems lenkt und anweist. Die Einrichtungen umfassen bevorzugt ein Gaspedal 113, ein Bedienerbremspedal 112, eine Getriebebereichswähleinrichtung 114 (PRNDL) und eine Fahrzeug-Fahrtregelung. Die Getriebebereichswähleinrichtung 114 kann eine diskrete Zahl von durch einen Bediener auswahlbaren Positionen aufweisen, die die Drehrichtung des Ausgangselements 64 umfassen, um eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu ermöglichen. Die Benutzerschnittstelle 13 kann eine einzige Vorrichtung umfassen, wie es gezeigt ist, oder kann alternativ mehrere Benutzerschnittstelleneinrichtungen umfassen, die direkt mit einzelnen Steuermodulen verbunden sind.
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Die vorstehend erwähnten Steuermodule kommunizieren mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Aktoren über die Kommunikationsverbindung 15, die eine strukturierte Kommunikation zwischen den verschiedenen Steuermodulen bewirkt. Das spezifische Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Die Kommunikationsverbindung 15 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Schnittstellenbildung für mehrere Steuermodule zwischen den vorstehend erwähnten Steuermodulen und anderen Steuermodulen, die eine Funktionalität, die z. B. Antiblockierbremsen, Zugkraftsteuerung und Fahrzeugstabilität umfassen, bereitstellen. Es können mehrere Kommunikationsbusse verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und einen gewissen Grad an Signalredundanz und -integrität bereitzustellen, die direkte Verbindungen und serielle Peripherieschnittstellenbusse (SPI-Busse) umfassen. Eine Kommunikation zwischen einzelnen Steuermodulen kann auch unter Verwendung einer drahtlosen Verbindung, z. B. einen drahtlosen Nahbereichs-Funkkommunikationsbus bewirkt werden. Einzelne Einrichtungen können auch direkt verbunden sein.
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Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeines von oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises/anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), einem elektronischen Schaltkreis/elektronischen Schaltkreisen, einer zentralen Verarbeitungseinheit/zentralen Verarbeitungseinheiten (bevorzugt einem Mikroprozessor/Mikroprozessoren) und zugehöriger Speicher und Ablage (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenspeicher usw.) der/die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -routinen ausführt/ausführen, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis/kombinatorische logische Schaltkreise, einen Eingabe-/Ausgabeschaltkreis und eine Eingabe-/Ausgabeeinrichtung/Eingabe-/Ausgabeschaltkreise und Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen, eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke bedeuten irgendwelche von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen einschließen. Das Steuermodul weist einen Satz Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen vorzusehen. Routinen werden ausgeführt, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, und sind betreibbar, um Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebes ausgeführt werden. Alternativ können Routinen in Antwort auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Das Getriebe
10 ist ausgestaltet, um in einem von mehreren Zuständen zu arbeiten, die in Begriffen von Kraftmaschinenzuständen, die einen von einem Zustand mit eingeschalteter Kraftmaschine (EIN) und einem Zustand mit ausgeschalteter Kraftmaschine (AUS) umfassen, und Getriebezuständen beschrieben werden können, die Festgangmodi, verstellbare Modi (EVT) und Neutral umfassen, die unter Bezugnahme auf Tabelle 1 unten beschrieben sind. Tabelle 1
| Beschreibung | Kraftmaschinenzustand | Getriebebereich | Eingerückte Kupplungen |
| M1_Eng_Off | AUS | EVT-Modus 1 | C1 70 |
| M1_Eng_On | EIN | EVT-Modus 1 | C1 70 |
| G1 | EIN | Festgangverhältnis 1 | C1 70 C4 75 |
| G2 | EIN | Festgangverhältnis 2 | C1 70 C2 62 |
| M2_Eng_Off | AUS | EVT-Modus 2 | C2 62 |
| M2_Eng_On | EIN | EVT-Modus 2 | C2 62 |
| G3 | EIN | Festgangverhältnis 3 | C2 62 C4 75 |
| G4 | EIN | Festgangverhältnis 4 | C2 62 C3 73 |
| Neutral | EIN/AUS | Neutral | – – |
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Die Getriebezustände in Tabelle 1 geben die spezifische(n) angelegte(n) der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 für jeden der Zustände an. Zu Zwecken dieser Beschreibung ist, wenn der Kraftmaschinenzustand AUS ist, die Kraftmaschinen-Eingangsdrehzahl gleich 0 Umdrehungen pro Minute, d. h. die Kraftmaschinen-Kurbelwelle rotiert nicht. Ein Festgangbetrieb stellt einen Betrieb mit festem Verhältnis von Eingangsdrehzahl zu Ausgangsdrehzahl des Getriebes 10 bereit. In Ansprechen auf eine Bedienereingabe über das Gaspedal 113, das Bremspedal 112 und die Getriebebereichswähleinrichtung 114, wie sie durch die Benutzerschnittstelle 13 erfasst wird, ermittelt das Steuermodul 5 Drehmomentbefehle, um die Drehmomentaktoren zu steuern, die die Kraftmaschine 14 und die erste und zweite Drehmomentmaschine 56 und 72 umfassen, um der Ausgangsdrehmomentanforderung an dem Ausgangselement 64 zur Übertragung auf den Endantrieb 90 nachzukommen.
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2 zeigt schematisch ein Steuerschema 200 in Flussdiagrammform zum Steuern des Betriebes der Hydraulikpumpe 17, um Hydraulikdruckfluid an den Hydraulikkreis 42 des Getriebes 10 zu liefern, was ein Steuern des Betriebes der Hydraulikpumpe 17 in Ansprechen auf eine Detektion eines Kupplungsfehlers umfasst, der zu einem Aktivieren von einer der Drehmomentübertragungskupplungen führt.
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Das Steuerschema
200 wird im Kontext des Antriebsstrangsystems von
1 beschrieben, ist jedoch auf andere Antriebsstrangsysteme anwendbar, die ausgelegt sind, um Drehmomentübertragungskupplungen hydraulisch zu aktivieren, um einen Betrieb in einem oder mehreren Getriebezuständen zu bewirken. Das Steuerschema
200 wird während einem der Schleifenzyklen periodisch ausgeführt, wobei eine progressive Ausführung spezifischer Elemente des Steuerschemas
200 während aufeinander folgender Iterationen in Ansprechen auf einen detektierten Kupplungsfehler erfolgt. Tabelle 2 liefert einen Schlüssel, wobei die mit Zahlen markierten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt sind. Tabelle 2
| BLOCK | BLOCKINHALTE |
| 202 | Kupplungsfehler detektiert |
| 204 | Identifiziere zulässige Getriebezustände |
| 205 | Wähle bevorzugten Getriebezustand aus |
| 206 | Ist fehlerhafte Kupplung synchronisiert? |
| 208 | Ist Pumpenintervention erforderlich? |
| 210 | Ist Pumpenintervention aktiv? |
| 212 | Sind alle Kupplungen gelöst? |
| 214 | Ermögliche erneut Pumpenaktivierung |
| 220 | Gib aktive Pumpenintervention an und Sperre die Hydraulikpumpe |
| 222 | Synchronisiere fehlerhafte Kupplungselemente |
| 224 | Stelle Schaltweg ein |
| 230 | Führe Schaltweg aus |
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Während des fortwährenden Antriebsstrangbetriebes kann ein System- oder Komponentenfehler dazu führen, dass in einer der Kupplungen ein nicht befohlener aktivierter Zustand erreicht wird, der hierin als eine fehlerhafte Kupplung bezeichnet wird (202). Eine fehlerhafte Kupplung kann durch einen Fehler in einem Magnetventil in dem Hydraulikkreis angezeigt werden, oder kann mit einem Hydraulikdruckschalter angezeigt werden, oder kann durch eine Drehzahlfehlanpassung der Getriebebauteile, z. B. eine Fehlanpassung der Eingangsdrehzahl, der Ausgangsdrehzahl und der Motordrehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine angezeigt werden, oder kann durch ein anderes geeignetes Überwachungsschema angezeigt werden, das ein aufkommendes Auftreten eines Fehlers detektiert, der dazu führt, dass die vorstehend erwähnte Kupplung in einem nicht befohlenen aktivierten Zustand ist. Beim Detektieren einer fehlerhaften Kupplung werden alle zulässigen Getriebezustände identifiziert (204). Die zulässigen Getriebezustände umfassen bevorzugt nur diejenigen Getriebezustände, die erreichbar sind, wenn die fehlerhafte Kupplung in einem aktivierten Zustand ist. Ein bevorzugter der zulässigen Getriebezustände wird auf der Basis von Betriebsbedingungen ausgewählt, wobei der bevorzugte der zulässigen Getriebezustände dem Nachkommen von Drehmomentanforderungen in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zugeordnet ist (205).
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Beim Detektieren eines Auftretens einer fehlerhaften Kupplung wird ermittelt, ob die Bauteile der fehlerhaften Kupplung synchronisiert worden sind, bevorzugt indem Drehzahlen von verschiedenen rotierenden Bauteilen des Getriebes überwacht werden, die die Eingangsdrehzahl, die Ausgangsdrehzahl und die Motordrehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine umfassen (206). Wenn die fehlerhafte Kupplung nicht synchronisiert worden ist (206)(0), wird ermittelt, ob eine Pumpenintervention in Anbetracht von möglichen Konsequenzen erforderlich ist, die einem Zulassen zugeordnet sind, dass die fehlerhafte Kupplung vor der Synchronisation aktiviert wird (208). Der vorhergehende Betrieb hat angezeigt, dass ein Fehler bewirken wird, dass eine der Kupplungen aktiviert wird, und dass eine solche Kupplungsaktivierung mit oder ohne Synchronisation der Bauteile der fehlerhaften Kupplung auftreten wird. Der Zweck des Ausführens dieser Analyse ist, zu entscheiden, ob eine Synchronisation erwünscht ist, um Effekte eines asynchronen Aktivierens der fehlerhaften Kupplung zu verhindern oder zu lindern. Derartige Effekte umfassen unerwartete Endantriebs-Drehmomentstörungen und thermische Beschädigung der fehlerhaften Kupplung. Beim Ermitteln, dass es eine Notwendigkeit zur Kupplungssynchronisation gibt, wird eine Aktivierung der Hydraulikpumpe 17 gesperrt (Pumpenintervention) (208)(1), indem das Pumpensteuersignal angewiesen wird, den Betrieb der Hydraulikpumpe 17 zu unterbrechen, d. h. mit 0 U/min oder 0 kPa Druck zu arbeiten (220). Das Steuersystem führt ein Schalten in einen neutralen Zustand, in welchem alle Kupplungen gelöst sind, aktiv durch. Dies umfasst das Befehlen einer Deaktivierung aller Kupplungen (222). Das Steuersystem steuert aktiv den Betrieb des Antriebsstrangsystems, um die Bauteile der fehlerhaften Kupplung im Anschluss an das Sperren der Hydraulikpumpe 17 zu synchronisieren, und stellt den Schaltweg derart ein, dass er durch einen Zustand hindurch durchgeführt wird, in welchem alle Kupplungen angewiesen werden, gelöst oder deaktiviert zu werden (224). Die vorliegende Iteration des Steuerschemas 200 endet dann.
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Wenn die fehlerhafte Kupplung synchronisiert worden ist (206)(1) oder wenn mit der fehlerhaften Kupplung keine Kupplungssynchronisation erfolgt ist (206)(0) und ermittelt wird, dass keine Pumpenintervention erforderlich ist (208)(0), wird als nächstes ermittelt, ob eine Pumpenintervention, die während einer vorhergehenden Iteration des Steuerschemas 200 angefordert wurde, aktiv bleibt (210). Wenn dies der Fall ist (210)(1), wird ermittelt, ob das Getriebe einen Betriebszustand erreicht hat, in dem alle Kupplungen deaktiviert sind, was zum Teil aufgrund einer Abnahme des Hydraulikdrucks, der der Deaktivierung der Hydraulikpumpe 17 zugeordnet ist, stattfindet (212). Wenn das Getriebe keinen Betriebszustand erreicht hat, in dem aufgrund einer Abnahme des Hydraulikdrucks alle Kupplungen gelöst sind (212)(0), führt das Steuersystem das Schalten in einen neutralen Zustand, in welchem alle Kupplungen gelöst oder deaktiviert sind, aktiv durch. Dies umfasst das Befehlen einer Deaktivierung aller Kupplungen (222). Das Steuersystem steuert aktiv den Betrieb des Antriebsstrangsystems, um die Bauteile der fehlerhaften Kupplung im Anschluss an das Sperren der Hydraulikpumpe 17 zu synchronisieren, und stellt den Schaltweg derart ein, dass er durch einen neutralen Zustand hindurch durchgeführt wird, in welchem alle Kupplungen angewiesen werden, gelöst oder deaktiviert zu werden (224). Die gegenwärtige Iteration des Steuerschemas 200 endet dann.
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Wenn das Getriebe einen Betriebszustand erreicht hat, in dem alle Kupplungen aufgrund einer Abnahme des Hydraulikdrucks gelöst sind (212)(1), wird die aktive Pumpenintervention aufgehoben und der Betrieb der Hydraulikpumpe 17 wird wieder freigegeben (214).
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Im Anschluss an das erneute Freigeben des Betriebes der Hydraulikpumpe (214) oder wenn die zuvor angeforderte Pumpenintervention aktiv ist (210)(0), wird ein Schaltweg-Ermittlungsschema ausgeführt, dessen Ziel es ist, das Getriebe in erreichbaren Zuständen zu betreiben, und das diejenigen Zustände vermeidet, in denen alle Kupplungen gelöst sind (230). Dies umfasst, den Betrieb nur in Zuständen zu gestatten, in welchen die fehlerhafte Kupplung eingerückt oder aktiviert ist. Die gegenwärtige Iteration des Steuerschemas 200 endet dann. Eine andere Iteration des Steuerschemas 200 wird während des nachfolgenden Schleifenzyklus ausgeführt.
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In seiner direktesten Ausführung arbeitet das Steuerschema 200 beim Detektieren eines Fehlers, der zu einer nicht befohlenen Aktivierung von einer der Drehmomentübertragungskupplungen in dem Getriebe führt, wie folgt. Anfänglich werden zulässige Getriebezustände, in denen die fehlerhafte Drehmomentübertragungskupplung aktiviert ist, identifiziert, und die Hydraulikpumpe wird gesperrt. Die fehlerhafte Drehmomentübertragungskupplung wird synchronisiert, während die Hydraulikpumpe gesperrt ist. Das Betreiben der Hydraulikpumpe wird wieder freigegeben, und der Betrieb des Getriebes wird in einem der zulässigen Getriebezustände ausgeführt.
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3 zeigt graphisch eine Mehrzahl von Zuständen, die einem Getriebebetrieb zugeordnet sind, in Relation zur Zeit 310, und zeigt Zustände, die dem Ausführen des vorstehend erwähnten Steuerschemas 200 in dem Antriebsstrangsystem 100 zugeordnet sind, was das Steuern des Betriebes der Hydraulikpumpe 17 umfasst, um Hydraulikdruckfluid an den Hydraulikkreis 42 des Getriebes 10 zu liefern. Ein derartiger Betrieb umfasst ein Betreiben in Ansprechen auf eine Detektion eines Kupplungsfehlers, der eine Aktivierung von einer der Drehmomentübertragungskupplungen bewirkt. Die Zustände, die dem Getriebebetrieb zugeordnet sind, umfassen Kupplungsfehlerauftreten 301, Kupplungsfehlerdetektion 302, Pumpensteuerintervention 303, Kupplungsschlupfdrehzahl 304, Hydraulikpumpendrehzahl 305, Status der Kupplung C1 (fehlerhaft) 306 und Status der Kupplung C2 (nicht fehlerhaft) 307.
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Vor dem Zeitpunkt 312 ist Kupplung C2 aktiviert 307(1) und Kupplung C1 ist nicht aktiviert 306(0), und somit arbeitet das veranschaulichte Antriebsstrangsystem 100 in EVT-Modus 2. Zu Zeitpunkt 312 tritt ein Fehler auf, was durch eine stufenartige Änderung im Kupplungsfehlerauftreten angegeben wird 301(0 in 1). Kupplung C1 beginnt, aufgrund des Fehlers aktiviert zu werden, wie es durch eine Änderung im Status der Kupplung C1 angegeben wird, der von einem nicht aktivierten Zustand 306(0) in Richtung eines aktivierten Zustandes zunimmt 306(1), wenn sich Hydraulikdruck in der Kupplung aufbaut. Zu Zeitpunkt 314 detektiert die Kupplungsfehlerdetektion einen Fehler 302(0 in 1), und das Steuerschema 200 beginnt eine Pumpensteuerintervention 303(0 in 1), die ein Deaktivieren der Hydraulikpumpe 17 umfasst. Die Hydraulikpumpen-Drehzahl 305 nimmt in Ansprechen auf die Deaktivierung der Hydraulikpumpe 17 ab, und die Kupplungsschlupf-Drehzahl 304 der Kupplung C1 nimmt ab. Kupplung C1 306 und Kupplung C2 307 reduzieren daher von aktivierten Zuständen zu deaktivierten Zuständen mit der Abnahme Hydraulikpumpen-Drehzahl 305, und werden zu Zeitpunkt 316 vollständig deaktiviert. Zu Zeitpunkt 318 erreicht die Kupplungsschlupf-Drehzahl 304 der fehlerhaften Kupplung C1 0 U/min, was angibt, dass die Bauteile der fehlerhaften Kupplung synchronisiert sind. Wenn die Bauteile der fehlerhaften Kupplung synchronisiert sind, wird die Aktivierung der Hydraulikpumpe 17 wieder freigegeben, indem die Pumpensteuerintervention gesperrt wird 303(1 in 0), was das Reaktivieren der Hydraulikpumpe 17 mit einer entsprechenden Zunahme der Hydraulikpumpen-Drehzahl 305 umfasst, wodurch die Hydraulikpumpe 17 betrieben wird. Die fehlerhafte Kupplung C1 wird aktiviert, wie es durch eine Änderung in ihrem Status angegeben wird 306(0 in 1) und das Antriebsstrangsystem 100 beginnt, in dem EVT-Modus 1 zu arbeiten. Ein derartiger Betrieb fährt fort, bis eine Lösung für die fehlerhafte Kupplung C1 in Angriff genommen und/oder diese wieder in Ordnung gebracht wird. Die Kupplung C2 bleibt an diesem Punkt deaktiviert, obwohl sie später in Ansprechen auf einen Befehl, in einem Festgang G2 zu arbeiten, aktiviert werden kann.
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Somit kann die Steuerung der elektrohydraulischen Pumpe angewandt werden, um nicht befohlenen, aufkommenden Kupplungsstörungen abzuhelfen, wodurch die Betriebsverfügbarkeit ausgedehnt wird, während das Risiko einer Beschädigung des Getriebes verringert wird und die zugehörigen Reparaturkosten reduziert werden. Wenn das Getriebe mit nur einer unabhängig steuerbaren Hydraulikpumpe ohne eine mechanische Pumpe ausgelegt ist, können redundante Ventile zum Blockieren des Öldurchflusses in dem Hydraulikkreis 42 beseitigt werden, wodurch die Zahl der Teile und die Komplexität der Getriebekonstruktionen verringert wird.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können Dritten beim Lesen und Verstehen der Beschreibung in den Sinn kommen. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere Ausführungsform/besonderen Ausführungsformen, die als die beste Art und Weise, die zum Ausführen dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird/werden, offenbart ist/sind, begrenzt ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
