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Diese Offenbarung betrifft Antriebsstrangsysteme, die ein Multi-Mode-Getriebe umfassen, das mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen anwendet, und diesen zugeordnete Steuereinrichtungen für dynamische Systeme.
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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 Elektrofahrzeug-Antriebsstrangsysteme. Steuersysteme zum Betreiben derartiger Antriebsstrangsysteme betreiben die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und wenden Drehmomenttransfer-Bauelemente 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 kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in elektrische Energie umwandeln, die in einer Speichereinrichtung für elektrische Energie speicherbar ist. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingänge von dem Fahrzeug und dem Bediener und stellt eine funktionale Steuerung des Antriebsstrangs zur Verfügung, welche ein Steuern des Getriebebetriebszustandes und des Gangschaltens, ein Steuern der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und ein Regeln des Austauschs elektrischer Leistung zwischen der Speichereinrichtung für elektrische Energie und den Elektromaschinen einschließt, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten.
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Die
US 9 008 926 B2 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem elektromechanischen Getriebe, das mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist. Insbesondere ist eine Verfahren zum Steuern eines Schaltens von einem Festgangbetriebsbereich in einen zweiten Betriebsbereich offenbart. Bei der Steuerung wird der Betrieb der Kraftmaschine und des Getriebes überwacht, um die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl zu ermitteln. Auf der Basis der Ausgangsdrehzahl und des vom Bediener geforderten Drehmoments werden ein bevorzugter Kraftmaschinenzustand und Getriebebereichszustand ermittelt und optimiert.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Multi-Mode-Getriebesystems zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei:
- 1 ein Antriebsstrangsystem, das eine Brennkraftmaschine, ein elektromechanisches Multi-Mode-Getriebe, einen Endantrieb und einen Controller umfasst, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
- 2 die Arbeitsweise eines Steuerschemas, um den Betrieb eines Antriebsstrangsystems, das rotierende Drehmomentmaschinen anwendet, unter dynamischen Betriebsbedingungen zu überwachen, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
- 3 modellierte Daten, die dem Betrieb einer rotierenden Drehmomentmaschine zugeordnet sind und ein Befehlssignal und ein Antwortsignal in Relation zu der Zeit umfassen, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
- 4 eine Mehrzahl von zeitlich zusammenfallenden Datengraphen, die dem Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems, das eine Ausführungsform des Steuerschema umfasst, zugeordnet sind, gemäß der Offenbarung veranschaulicht; und
- 5 Frequenzantwortkurven für beispielhafte Daten eines Antriebsstrangsystems, das in einem EVT-Modus arbeitet, gemäß der Offenbarung veranschaulicht.
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1 zeigt ein Multi-Mode-Antriebsstrangsystem 100, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 14, ein Multi-Mode-Getriebe (Getriebe) 10, einen Endantrieb 90 und einen Controller 5 umfasst. 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 über das Getriebe 10 auf den Endantrieb 90 übertragen werden kann.
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Die Kraftmaschine 14 kann jede geeignete Brennkrafteinrichtung sein und umfasst 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 elektromechanisches Two-Mode-Getriebe 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 selektiv in Ansprechen auf ein Steuersignal eingerückt werden können, und die jegliche geeignete Vorrichtungen sein können, die beispielsweise einzelne oder zusammengesetzte Plattenkupplungen oder -pakete, Einwegkupplungen, Bandkupplungen und Bremsen umfassen. Ein Hydraulikkreis 42 ist ausgelegt, um Kupplungszustände von jeder der Kupplungen mit Hydraulikdruckfluid zu steuern, das durch eine mit elektrischer Leistung beaufschlagte Hydraulikpumpe 17 zugeführt wird, die durch den Controller 5 funktional gesteuert wird. 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 wird durch den Controller 5 funktional gesteuert, um die vorstehend genannten Kupplungen zu aktivieren und zu deaktivieren, Hydraulikfluid zur Kühlung und Schmierung von Bauelemente des Getriebes zu liefern und Hydraulikfluid zum Kühlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 zu liefern. Hydraulikdruck in dem Hydraulikkreis 42 kann durch Messung unter Verwendung von einem Drucksensor /Drucksensoren, durch Schätzen unter Verwendung von an Bord befindlichen Routinen oder unter Verwendung anderer geeigneter 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 über den zweiten Planetenradsatz 26 funktional an der Welle 60 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 Getriebe-Leistungsstromrichter-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 Schützschalter 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 eine Mehrzahl von 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. Jede Phase von jeder der Drei-Phasen-Elektromaschinen umfasst ein Paar Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate. 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 100 zu überwachen und zu steuern, umfassend Synthetisieren von Informationen und Eingängen, und Ausführen von Routinen, 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 100 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 einer Mehrzahl von Einrichtungen verbunden, durch die ein Fahrzeugbediener den Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 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 auswählbaren 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 eine Mehrzahl von 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 Schnittstellen 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 Begriffe 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 Antriebsstrangsystem
100 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 Getriebebereichen beschrieben werden können, die Festgangmodi, verstellbare Modi (EVT) und neutrale Modi umfassen, die unter Bezugnahme auf Tabelle 1 unten beschrieben werden.
Tabelle 1
| Beschreibung | Kraftmaschi- nenzustand | 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 | C262 |
| M2_Eng_On | EIN | EVT-Modus 2 | C262 |
| 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 Getriebebereiche, die in Tabelle 1 beschrieben sind, geben die spezifische(n) angelegte(n) der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 für jeden der Bereiche 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 die Arbeitsweise eines Steuerschemas
200 zum Überwachen des Betriebes eines Antriebsstrangsystems, das ein Multi-Mode-Getriebe anwendet, das rotierende Drehmomentmaschinen enthält, unter dynamischen Betriebsbedingungen, einschließlich während eines Betriebes, der eine Drehzahlregelung umfasst, die eine Steuerung einer aktiven Endantriebsdämpfung anwendet und unter Bezugnahme auf das Antriebsstrangsystem
100 von
1 beschrieben wird. Die bevorzugten Betriebsparameter umfassen ein Steuersignal, z.B. einen Drehmomentbefehl, und ein Antwortsignal, z.B. Drehzahl, für jede der Drehmomentmaschinen, z.B. die erste und zweite Drehmomentmaschine
56 und
72. Das Antwortsignal von jeder der Drehmomentmaschinen stellt die Antwort des Antriebsstrangsystems
100 an der Stelle der Drehmomentmaschine dar. Eine Phasenverschiebung zwischen einem Steuersignal zum Betreiben der Drehmomentmaschine und einem entsprechenden Antwortsignal, das dem Betrieb des Antriebsstrangsystems
100 zugeordnet ist, wird während des dynamischen Betriebes ermittelt. Die Phasenverschiebung wird mit einer bevorzugten Phasenverschiebung zwischen dem Steuersignal und dem entsprechenden Antwortsignal verglichen. Es ist irgendeine Form von Steuerung oder anderer Abhilfemaßnahme implementiert, wenn die Phasenverschiebung von der bevorzugten Phasenverschiebung abweicht. Tabelle 2 ist als ein Schlüssel zu
2 angegeben, wobei die mit Zahlen gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt sind.
Tabelle 2
| BLOCK | BLOCKINHALTE |
| 202 | Überwache Signale, die den Steuer- und Antwort-(T, N)-Parametern einer Drehmomentmaschine zugeordnet sind, in Echtzeit |
| 204 | Ermittle eine bevorzugte Frequenz / bevorzugte Frequenzen des dynamischen Systems |
| 206 | Filtere die Signale, die den Steuer- und Antwort-(T, N)-Parametern für die Drehmomentmaschine zugeordnet sind, um die Resonanzfrequenz(en) des dynamischen Systems herum |
| 208 | Ermittle einen Mittelwert für jedes der gefilterten Signale, die den Steuer- und Antwort-(T, N)-Parametern für die Drehmomentmaschine zugeordnet sind |
| 210 | Ermittle Mittelwert-Kreuzungspunkte, die den gefilterten Signalen zugeordnet sind, die den Steuer- und Antwort-(T, N)-Parametern für die Drehmomentmaschine zugeordnet sind |
| 212 | Ermittle einen vollen Schwingungszyklus für ein erstes der gefilterten Signale unter Verwendung seiner zugeordneten Mittelwert-Kreuzungspunkte |
| 214 | Ermittle eine Zeitverzögerung für das zweite der gefilterten Signale relativ zu dem ersten der gefilterten Signale auf der Basis ihrer entsprechenden Mittelwert-Kreuzungspunkte |
| 216 | Ermittle einen Phasenwinkel zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen auf der Basis des vollen Schwingungszyklus für das erste der gefilterten Signale und der Zeitverzögerung für das zweite der gefilterten Signale relativ zu dem ersten der gefilterten Signale |
| 218 | Normiere den Phasenwinkel auf der Basis einer erwarteten Phasenbeziehung zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen und Ermittle die Phasenverschiebung auf der Basis des normierten Phasenwinkels |
| 220 | Vergleiche die Phasenverschiebung zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen mit einer erwarteten Phasenverschiebung zwischen den gefilterten Steuerungs- und Antwortsignalen |
| 222 | Ergreife Abhilfemaßnahme, wenn eine Differenz zwischen der Phasenverschiebung und der erwarteten Phasenverschiebung um einen Betrag variiert, der größer als ein Schwellenwert ist. |
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Die Arbeitsweise des Steuerschemas 200 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die grafisch modellierte sinusförmige Daten zeigt, die ein erstes Signal 310 und ein zweites Signal 320 in Relation zu der Zeit 330 umfassen. Es ist festzustellen, dass Signale, die Steuer- und Antwortparametern einer Drehmomentmaschine in Echtzeit zugeordnet sind, eine nicht sinusförmige Form haben können. Jedoch können die hierin beschriebenen Konzepte auf jedes Signal, das zyklisch ist, angewandt werden.
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Der Betrieb umfasst das Überwachen von Signalen, die Steuer- und Antwortparametern der Drehmomentmaschine zugeordnet sind, unter dynamischen Bedingungen (202). Die überwachten Signale umfassen erfindungsgemäß einen Steuerparameter, der ein Drehmomentbefehlssignal ist, und einen Antwortparameter, der ein Drehzahlsignal ist. Das Drehmomentbefehlssignal und das Drehzahlsignal sind zyklisch und können eine Kombination aus einer Mehrzahl von zyklischen Anteilen umfassen.
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In einer Ausführungsform wird eine bevorzugte Frequenz des dynamischen Systems ermittelt, die eine Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems 100 ist, das in einer Ausführungsform die Kraftmaschine 14, das elektromechanische Getriebe 10 und den Endantrieb 90 umfasst. Es kann eine erste und zweite bevorzugte Frequenz für das dynamische System geben, die eine niedrige Frequenz und eine hohe Frequenz umfassen, von denen jede unterschiedlichen Betriebsparametern des Antriebsstrangsystems 100 zugeordnet ist. Beispielsweise kann eine niedrige Frequenz einer ersten Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems 100 zugeordnet sein, und eine hohe Frequenz kann einer zweiten Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems 100 zugeordnet sein.
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Das Drehmomentbefehlssignal und das Drehzahlsignal werden einzeln in einem Frequenzband / Frequenzbänden um die bevorzugte Frequenz(en) des dynamischen Systems herum gefiltert (206). Wie es zuvor beschrieben wurde, kann / können das / die bevorzugte / bevorzugten Frequenz / Frequenzen eine niedrige Frequenz, die der ersten Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems zugeordnet ist, und eine hohe Frequenz umfassen, die der zweiten Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems zugeordnet ist. Dieses Filtern dient dazu, Hochfrequenz- und Niederfrequenz-Rauschanteile aus dem Drehmomentbefehlssignal und dem Drehzahlsignal zu entfernen. Das gefilterte Drehzahlsignal entspricht dem ersten Signal 310, das in den modellierten Daten von 3 gezeigt ist, und das gefilterte Drehmomentbefehlssignal entspricht dem zweiten Signal 320, das in den modellierten Daten von 3 gezeigt ist.
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Es wird ein Mittelwert des gefilterten Drehmomentbefehlssignals berechnet, und es wird ein Mittelwert des gefilterten Drehzahlsignals berechnet (208). Zu Veranschaulichungszwecken sind der Mittelwert des gefilterten Drehmomentbefehlssignals und der Mittelwert des gefilterten Drehzahlsignals übereinandergelegt als Linie 325 von 3 aufgetragen.
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Die folgenden Schritte beschreiben den erfindungsgemäßen Prozess zum Ermitteln eines Phasenwinkels zwischen dem Drehmomentbefehlssignal und dem Drehzahlsignal. Dies umfasst das Ermitteln von Mittelwert-Kreuzungspunkten, die dem gefilterten Drehmomentbefehlssignal und dem gefilterten Drehzahlsignal zugeordnet sind (210). Es wird ein voller Schwingungszyklus für ein erstes der gefilterten Signale unter Verwendung seiner zugeordneten Mittelwert-Kreuzungspunkte, einschließlich einer Zeit für den vollen Schwingungszyklus ermittelt (212). Es kann auch ein voller Schwingungszyklus für ein zweites der gefilterten Signale unter Verwendung seiner zugeordneten Mittelwert-Kreuzungspunkte ermittelt werden. Die Zeit für einen vollen Schwingungszyklus für das erste der gefilterten Signale ist zwischen Zeitpunkten 312 und 316 in 3 gezeigt.
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Eine Zeitverzögerung für das zweite der gefilterten Signale relativ zu dem ersten der gefilterten Signale wird auf der Basis der entsprechenden Mittelwert-Kreuzungspunkte für das erste der gefilterten Signale und das zweite der gefilterten Signale ermittelt (214). Die Zeitverzögerung für das zweite der gefilterten Signale ist als eine Zeit zwischen den Zeitpunkten 312 und 314 in 3 gezeigt. Ein Phasenwinkel wird zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen für die Drehmomentmaschine unter Verwendung der Zeit für den vollen Schwingungszyklus für das erste der gefilterten Signale und der Zeitverzögerung für das zweite der gefilterten Signale berechnet (216). Ein normierter Phasenwinkel wird auf der Basis einer erwarteten Phasenbeziehung zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen berechnet, und eine Phasenverschiebung wird auf der Basis des normierten Phasenwinkels ermittelt (218). Der berechnete Phasenwinkel zwischen den gefilterten Steuer- und Antwortsignalen für die Drehmomentmaschine wird mit einem erwarteten Phasenwinkel dazwischen verglichen (220), und eine Abhilfemaßnahme wird ergriffen, um den Steuerparameter der Drehmomentmaschine einzustellen, wenn eine Differenz zwischen dem berechneten und dem erwarteten Phasenwinkel einen Schwellenwert überschreitet (222). Beispielsweise ist der erwartete Phasenwinkel zwischen dem Steuersignal für eine elektrisch beaufschlagte Drehmomentmaschine und dem Antwortsignal eines Antriebsstrangsystems eine Phasenverschiebung von 180°.
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Eine Abhilfemaßnahme kann umfassen, das der Ausgang der Steuerung der aktiven Endantriebsdämpfung verringert oder diese deaktiviert wird und der Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 mit nur der Drehzahlregelung gesteuert wird. Eine Abhilfemaßnahme kann das Verringern von Verstärkungen des Drehzahlregelungssystems oder das vollständige Deaktivieren des Drehzahlregelungssystems umfassen. Eine Abhilfemaßnahme kann unter manchen Umständen das Abschalten des Antriebsstrangsystems 100 umfassen.
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4 zeigt grafisch eine Mehrzahl von zeitlich zusammenfallenden Datengraphen 410, 420 und 430, die dem Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 100, das eine Ausführungsform des Steuerschemas 200 anwendet, zugeordnet sind. Der erste Datengraph 410 umfasst ein Drehzahlantwortsignal 412, das einen Niederfrequenzanteil und einen Hochfrequenzanteil umfasst. Der Datengraph 410 umfasst auch ein Drehmomentbefehlssignal 414, das den Niederfrequenzanteil umfasst, wie er in dem Drehzahlsignal 412 enthalten ist, das in Antwort auf eine Drehzahlregelung erzeugt wird, die mit einem Drehmomentsteuerschema für eine aktive Dämpfung gekoppelt ist. Der zweite Datengraph 420 umfasst ein Schwingungsdetektions-Flag-Signal 422, das dem Drehzahlantwortsignal 412 zugeordnet ist. Der dritte Datengraph 430 umfasst ein Flag-Signal 432 des Drehmomentphasenfehlers der Steuerung der aktiven Dämpfung bei niedriger Frequenz und ein Flag-Signal 434 des Drehmomentphasenfehlers der Steuerung der aktiven Dämpfung bei hoher Frequenz. Diese Ergebnis geben an, dass nach einer gewissen Zeit eine Schwingung des Drehzahlantwortsignals 412 detektiert wird, wodurch die Funktion ausgelöst wird, eine Detektion eines Drehmomentphasenfehlers der Steuerung der aktiven Dämpfung auszuführen. Nach einem Zeitraum wird für den Niederfrequenzanteil ein Drehmomentphasenfehler der Steuerung der aktiven Dämpfung detektiert und für den Hochfrequenzanteil wird kein Drehmomentphasenfehler der Steuerung der aktiven Dämpfung detektiert. Der Datengraph 410 zeigt, dass das Drehmomentbefehlssignal 414 und das Drehzahlantwortsignal 412 von ihren niedrigsten Punkten übereinanderliegend ausgehen und am Ende des Niederfrequenzzyklus gleichzeitig zu ihren niedrigsten Punkten zurückfallen, was angibt, dass die Phasenverschiebung zwischen dem Drehmomentbefehlssignal 414 und dem Drehzahlantwortsignal 412 0° beträgt. Somit verschiebt der Drehmomentbefehl die Drehzahlschwingung, und die Phasenverschiebung zwischen dem Drehmomentbefehl und der Drehzahlantwort gibt einen Fehler an.
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5 zeigt grafisch Frequenzantwortkurven 510 und 520 für beispielhafte Daten, die einem interessierenden Parameter beim Betreiben einer Drehmomentmaschine zugeordnet sind, um ein Antriebsstrangsystem zu steuern, z.B. eines, das ausgestaltet ist, um Drehmoment in dem in 1 beschriebenen Antriebsstrangsystem 100, das in einem der EVT-Modi arbeitet, zu steuern. Die x-Achse 502 ist die Frequenz (Hz), logarithmisch aufgetragen, gegen den absoluten Betrag (db) 506 und den Phasenwinkel (Grad) 504 für aufgetragene Daten. Die aufgetragenen Daten umfassen Daten, die dem Betrieb der Drehmomentmaschine während eines Fahrzeugtests zugeordnet sind 512, simulierte Daten, die dem Betrieb der Drehmomentmaschine in einer Drehzahlsteuerung zugeordnet sind 514, und simulierte Daten, die dem Betrieb der Drehmomentmaschine in einer Drehzahlregelung zugeordnet sind 516. Die Frequenzantwortkurven 510 und 520 können verwendet werden, um eine Resonanzfrequenz des Antriebsstrangsystems zu identifizieren, was durch Daten angegeben ist, die der Linie 525 zugeordnet sind. Der Phasenwinkel bei einer Systemresonanzfrequenz ist theoretisch gleich Null, wie es durch die Linie 525 in Graph 520 gezeigt ist. Die Linien 523 und 527 können verwendet werden, um einen selektiven Frequenzbereich um die Systemresonanzfrequenz herum für einen Null-Phasenwinkel zu definieren. Die Phasenwinkelbeziehung unterhalb und oberhalb dieses Bereichs hat die Werte von -90° bzw. +90 System für das hier diskutierte System. Diese Phasenbeziehung kann verwendet werden, um den Phasenwinkel zu normieren, der in Block 216 in 2 berechnet wird. Die Linien 521 und 529 können verwendet werden, um einen Bereich zu definieren, bei dem die Normierung in Block 216 verwendet werden kann. Die hierin dargestellte Analyse kann auf Routinen reduziert werden, die in Software implementiert sind, um den Betrieb von Bauelementen des beispielhaften Antriebsstrangsystems 100 zu bewerten und somit Verschiebungen in dem Phasenwinkel zu detektieren und eine Abhilfemaßnahme zu ergreifen, wie es unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
