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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Steuerungssysteme für elektromechanische Getriebe, und genauer das Detektieren von Störungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung. Folglich sollen solche Aussagen keine Anerkenntnis von Stand der Technik bilden.
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Hybrid-Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmoment erzeugende Einrichtungen, die Brennkraftmaschinen und Elektromaschinen umfassen, die Drehmoment durch eine Getriebeeinrichtung auf einen Fahrzeugendantrieb übertragen. Beispielhafte elektromechanische Getriebe sind durch Betätigung von Drehmomentübertragungskupplungen selektiv in Festgangmodi und stufenlos verstellbaren Modi betreibbar. Ein Festgangmodus erfolgt, wenn die Drehzahl des Getriebeausgangselements, in der Regel aufgrund eines Anlegens von einer oder mehreren Drehmomentübertragungseinrichtungen, in einem festen Verhältnis zu der Drehzahl des Eingangselements von der Kraftmaschine steht. Ein stufenlos verstellbarer Modus erfolgt, wenn die Drehzahl des Getriebeausgangselements auf der Basis von Betriebsdrehzahlen von einem oder mehreren Elektromaschinen variabel ist. Die Elektromaschinen können mit der Ausgangswelle über Anlegen einer Drehmomentübertragungseinrichtung oder durch direkte Verbindung verbunden sein. Das Anlegen einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine hydraulische Kupplung umfasst, wird in der Regel durch einen Hydraulikkreis bewirkt, der elektrisch betätigte hydraulische Durchfluss-Managementventile, Druck-Steuerungsmagnetventile und Drucküberwachungseinrichtungen umfasst, die durch ein Steuerungsmodul gesteuert werden. Das Anlegen einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine Einwegkupplung umfasst, wird in der Regel bewirkt, wenn ein Antriebselement in einer ersten Richtung rotiert, in der die Einwegkupplung Kapazität aufweist. Wenn jedoch das Antriebselement in einer entgegengesetzten oder zweiten Richtung rotiert, wird die Einwegkupplung das Antriebselement von den angetriebenen Element oder Masse lösen oder entkoppeln.
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Es ist bekannt, dass Schlupfdrehzahlen von Drehmomentübertragungseinrichtungen aus Motor-, Kraftmaschinen- und Ausgangsdrehzahlsignalen ermittelt werden. Infolge von Getriebeverzögerungen, Sensorfehlern und der transienten Natur der Drehmoment erzeugenden Drehzahlquellen sind Schlupfdrehzahlen an angelegten Drehmomentübertragungseinrichtungen häufig verrauscht.
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Es ist ferner bekannt, Störungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen zu detektieren, wenn eine vorhandene Schlupfdrehzahl einer Drehmomentübertragungseinrichtung einen Schwellenwert über eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet. Diese Störungsdiagnose erfordert den Einschluss des Schlupfleistungsvermögens zwischen großen Beträgen der Schlupfdrehzahl für eine kurze Zeitdauer und kleinen Beträgen der Schlupfdrehzahl für lange Zeitdauern. In der Regel muss der Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl oberhalb des typischen Rauschbandes in dem Signal festgelegt sein, um falsche Störungen der Diagnose zu vermeiden, was zu einer verzögerten Detektion von echten Störungen führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Überwachen einer Drehmomentübertragungseinrichtung, die ausgestaltet ist, um Drehmoment innerhalb eines elektromechanischen Getriebes zu übertragen, das mechanisch-funktional mit einer Brennkraftmaschine und zumindest einer Elektromaschine gekoppelt ist, umfasst das Ausführen einer Störungsdetektionsstrategie in Ansprechen auf eine detektierte Schlupfbedingung der Drehmomentübertragungseinrichtung. Die Störungsdetektionsstrategie umfasst das Überwachen eines Betrages des Energieverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung. Eine Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung wird detektiert, wenn der Betrag des Energieverlustes einen vorbestimmten Energieschwellenwert erreicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein elektrisch verstellbares Getriebe eines Hybridantriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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2 eine beispielhafte Architektur eines Steuerungssystems des Hybridantriebsstrangs von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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3 eine beispielhafte, hydraulisch aktivierte Kupplungseinrichtung, die betrieben wird, um eine Klemmkraft auf eine mechanische Kupplung auszuüben, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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4 eine Teilschnittansicht einer beispielhaften wählbaren Einwegkupplung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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5 ein Flussdiagramm zum Detektieren einer Störungsbedingung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
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6 eine beispielhafte Kurve, die ein Schlupfdrehzahlprofil und ein Energieverlustprofil einer Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt, veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen allein zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, dienen, zeigen die 1 und 2 einen beispielhaften elektromechanischen Hybridantriebsstrang. Der beispielhafte in 1 gezeigte elektromechanische Hybridantriebsstrang umfasst ein kombiniert leistungsverzweigtes, elektromechanisches Two-Mode-Hybridgetriebe 10, das funktional mit einer Kraftmaschine 14 und einer ersten und zweiten Elektromaschine (MG-A) 56 und (MG-B) 72 verbunden ist. Die Kraftmaschine 14 und die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 erzeugen jeweils Leistung, die auf das Getriebe 10 übertragen werden kann. Die Leistung, die von der Kraftmaschine 14 und der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 erzeugt und auf das Getriebe 10 übertragen wird, wird in Begriffen von Eingangsdrehmomenten, die hierin als TI, TA bzw. TB bezeichnet werden, und Drehzahl, die hierin als NI, NA und NB bezeichnet wird, beschrieben.
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Die Kraftmaschine 14 umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die selektiv in mehreren Zuständen betreibbar ist, um Drehmoment über eine Eingangswelle 12 auf das Getriebe 10 zu übertragen, und kann entweder eine Fremdzündungs-Kraftmaschine oder eine Kompressionszündungs-Kraftmaschine sein. Die Kraftmaschine 14 umfasst eine Kurbelwelle, die funktional mit der Eingangswelle 12 des Getriebes 10 gekoppelt ist. Ein Drehzahlsensor 11 überwacht die Drehzahl der Eingangswelle 12. Leistung, die von der Kraftmaschine 14 abgegeben wird, einschließlich die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment, kann sich aufgrund der Platzierung der Drehmoment verbrauchenden Komponenten an der Eingangswelle 12 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem Getriebe 10, z. B. einer Hydraulikpumpe und/oder einer Drehmomentmanagementeinrichtung, von der Eingangsdrehzahl NI und dem Eingangsdrehmoment TI in das Getriebe 10 unterscheiden.
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Das beispielhafte Getriebe 10 umfasst drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 und vier selektiv einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtungen, d. h. Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. So wie es hierin verwendet wird, beziehen sich Kupplungen auf jede Art von Reibdrehmomentübertragungseinrichtung, die zum Beispiel einzelne oder zusammengesetzte Plattenkupplungen oder -pakete, Bandkupplungen, Bremsen, wählbare Einwegkupplungen und Einwegkupplungen, die mechanische Dioden umfassen, einschließt. Ein hydraulischer Steuerungskreis 42, der bevorzugt durch eine Getriebesteuerungsmodul (TCM) 17 gesteuert wird, dient in manchen Fällen dazu, Kupplungszustände von hydraulischen Kupplungen und wählbaren Einwegkupplungen zu steuern. Einwegkupplungen, die mechanische Dioden umfassen, können einfach eingerückt und angelegt werden, wenn eine Last auf die Einwegkupplung in der Richtung, in der die Einwegkupplung Kapazität aufweist, aufgebracht wird. Kupplungen C2 62 und C4 75 umfassen bevorzugt hydraulisch angelegte rotierende Reibkupplungen. Kupplungen C1 70 und C3 73 umfassen bevorzugt hydraulisch gesteuerte, feststehende Einrichtungen, die selektiv an einem Getriebekasten 68 festgelegt werden können. Jede der Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 wird bevorzugt hydraulisch angelegt, wobei sie selektiv Hydraulikdruckfluid über den hydraulischen Steuerungskreis 42 aufnimmt. Diese Offenbarung kann sich auf C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 als ”hydraulische Kupplungseinrichtungen” beziehen, jedoch ist dieses Getriebe 10 nur beispielhaft, und hierin besprochene Ausführungsformen können auf jede Art von Drehmomentübertragungseinrichtung in einem Getriebe, die Kapazität aufweist, angewandt werden.
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Die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 umfassen bevorzugt Drei-Phasen-Wechselstrommaschinen, die jeweils einen Stator und einen Rotor und jeweilige Resolver 80 und 82 aufweisen. Der Motorstator für jede Maschine ist an einem äußeren Abschnitt des Getriebegehäuses 68 arretiert und umfasst einen Statorkern mit spiralförmigen elektrischen Wicklungen, die sich von dort erstrecken. Der Rotor für die erste Elektromaschine 56 ist an einem Nabenplattenzahnrad abgestützt, das funktional an der Welle 60 über den zweiten Planetenradsatz 26 angebracht ist. Der Rotor für die zweite Elektromaschine 72 ist fest an einer Hohlwellennabe 66 angebracht.
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Jeder der Resolver 80 und 82 umfasst bevorzugt eine Einrichtung mit variablem magnetischen Widerstand, die einen Resolverstator und einen Resolverrotor umfasst. Die Resolver 80 und 82 sind an einer jeweiligen von der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 geeignet angeordnet und montiert. Statoren von jeweiligen der Resolver 80 und 82 sind funktional mit einem der Statoren für die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 verbunden. Die Resolverrotoren sind funktional mit dem Rotor für die entsprechende erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 verbunden. Jeder der Resolver 80 und 82 ist signaltechnisch und funktional mit einem Getriebe-Leistungsstromrichter-Steuerungsmodul (TPIM) 19 verbunden, und jeder erfasst und überwacht die Drehstellung des Resolverrotors relativ zu dem Resolverstator, wodurch die Drehstellung der jeweiligen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 56 und 72 überwacht wird. Zusätzlich werden die Signale, die von den Resolvern 80 und 82 ausgegeben werden, interpretiert, um die Drehzahlen für die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72, d. h. NA bzw. NB, bereitzustellen.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Ausgangselement 64, z. B. eine Welle, die funktional mit einem Endantrieb 90 für ein Fahrzeug verbunden ist, um Ausgangsleistung, z. B. an Fahrzeugräder 93, zu liefern, von denen eines in 1 gezeigt ist. Die Ausgangsleistung wird in Begriffen einer Ausgangsdrehzahl NO und eines Ausgangsdrehmoments TO charakterisiert. Ein Getriebeausgangsdrehzahlsensor 84 überwacht eine Drehzahl und Drehrichtung des Ausgangselements 64. Jedes der Fahrzeugräder 93 ist bevorzugt mit einem Sensor 94 ausgestattet, der ausgebildet ist, um die Raddrehzahl VSS-WHL, zu überwachen, dessen Ausgang durch ein Steuerungsmodul des verteilten Steuerungsmodulsystems überwacht wird, das mit Bezug auf 2 beschrieben ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und absolute und relative Raddrehzahlen zur Bremsensteuerung, Traktionssteuerung und zum Fahrzeugbeschleunigungsmanagement zu ermitteln.
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Die Eingangsdrehmomente von der Kraftmaschine 14 und der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 (TI, TA bzw. TB) werden infolge einer Energieumwandlung aus Kraftstoff oder elektrischem Potenzial, das in einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (ESD) 74 gespeichert wird, erzeugt. Die ESD 74 ist über Gleichstromübertragungsleiter 27 mit dem TPIM 19 hochspannungsgleichstromgekoppelt. Die Übertragungsleiter 27 umfassen einen Schätzschalter 38. Wenn der Schätzschalter 38 geschlossen ist, kann unter normalem Betrieb elektrischer Strom zwischen der ESD 74 und dem TPIM 19 fließen. Wenn der Schätzschalter 38 geöffnet ist, wird elektrischer Stromfluss zwischen der ESD 74 und dem TPIM 19 unterbrochen. Das TPIM 19 überträgt elektrische Leistung zu und von der ersten Elektromaschine 56 durch Übertragungsleiter 29, und das TPIM 19 überträgt ähnlich elektrische Leistung zu und von der zweiten Elektromaschine 72 durch Übertragungsleiter 31, in Ansprechen auf Drehmomentbefehle für die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72, um die Eingangsdrehmomente TA und TB zu erreichen. Elektrischer Strom wird zu und von der ESD 74 abhängig davon übertragen, ob die ESD 74 geladen oder entladen wird.
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Das TPIM 19 umfasst das Paar Leistungs-Stromrichter und entsprechende Motorsteuerungsmodule, die ausgestaltet sind, um die Drehmomentbefehle zu empfangen und Stromrichterzustände daraus zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Rekuperationsfunktionalität vorzusehen, um den befohlenen Motordrehmomenten TA und TB nachzukommen. Die Leistungs-Stromrichter umfassen bekannte komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikeinrichtungen, und jeder umfasst eine Mehrzahl von Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate zum Umwandeln von Gleichstrom von der ESD 74 in Wechselstrom zur Beaufschlagung einer jeweiligen von der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 durch Umschalten mit hohen Frequenzen. Die Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate bilden ein Schaltnetzteil, das ausgestaltet ist, um Steuerungsbefehle 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 Rekuperationsfunktionalität für elektrische Energie vorzusehen. Die Drei-Phasen-Stromrichter empfangen oder liefern elektrischen Gleichstrom über Gleichstrom-Übertragungsleiter 27 und wandeln diese in oder aus Drei-Phasen-Wechselstrom, der 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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2 ist ein schematisches Blockdiagramm des verteilten Steuerungsmodulsystems. Das System ist ein Teilsatz einer gesamten Fahrzeugsteuerungsarchitektur und bietet eine koordinierte Systemsteuerung des in 1 beschriebenen beispielhaften Hybridantriebsstrangs. Das verteilte Steuerungsmodulsystem synthetisiert sachdienliche Informationen und Eingänge und führt Routinen aus, um verschiedene Aktoren zu steuern und somit Steuerungsziele zu erreichen, die Ziele einschließen, die mit der Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, dem Leistungsvermögen, der Fahrbarkeit und dem Schutz von Bauteilen, die Batterien der ESD 74 und die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 einschließen, in Verbindung stehen. Das verteilte Steuerungsmodulsystem umfasst ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) 23, das TCM 17, ein Batteriepaket-Steuerungsmodul (BPCM) 21 und das TPIM 19. Ein Hybridsteuerungsmodul (HCP) 5 bietet eine überwachende Steuerung und Koordination des ECM 23, des TCM 17, des BPCM 21 und des TPIM 19. Eine Benutzerschnittstelle (UI) 13 ist funktional mit einer Mehrzahl von Einrichtungen verbunden, durch die ein Fahrzeugbediener den Betrieb des elektromechanischen Hybrid-Antriebsstrangs steuert oder lenkt. Die Einrichtungen umfassen ein Gaspedal 113 (AP), von welchem eine Bedienerdrehmomentanforderung ermittelt wird, ein Bedienerbremspedal 112 (BP), ein Getriebegangwähleinrichtung 114 (PRNDL) und eine Fahrzeug-Fahrtregelung. Die Getriebegangwähleinrichtung 114 kann eine diskrete Zahl von durch einen Bediener wählbaren Positionen aufweisen, die die Drehrichtung des Ausgangselements 64 umfassen, um eine von einer Vorwärtsrichtung und einer Rückwärtsrichtung zu ermöglichen.
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Die vorstehend erwähnten Steuerungsmodule kommunizieren mit anderen Steuerungsmodulen, Sensoren und Aktoren über einen Bus 6 eines lokalen Netzes (LAN-Bus). Der LAN-Bus 6 sorgt für eine strukturierte Übermittlung von Zuständen von Betriebsparametern und Aktorbefehlssignalen zwischen den verschiedenen Steuerungsmodulen. Das benutzte spezifische Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus 6 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Mehrfach-Steuerungsmodul-Schnittstellen zwischen den vorstehend erwähnten Steuerungsmodulen und anderen Steuerungsmodulen, die eine Funktionalität, wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität, bereitstellen. Mehrere Kommunikationsbusse können verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und einen gewissen Grad an Signalredundanz und -integrität bereitzustellen.
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Die Kommunikation zwischen einzelnen Steuerungsmodulen kann auch unter Verwendung einer direkten Verbindung, z. B. einem Bus einer seriellen peripheren Schnittstelle (SPI) bewirkt werden.
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Das HCP 5 stellt eine übergreifende Steuerung des Antriebsstrangs bereit, die dazu dient, einen Betrieb des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 19 und des BPCM 21 zu koordinieren. Auf der Basis verschiedener Eingangssignale von der Benutzerschnittstelle 13 und dem Antriebsstrang, der die ESD 74 einschließt, erzeugt das HCP 5 verschiedene Befehle, die umfassen: die Bedienerdrehmomentanforderung (TO_REQ), ein befohlenes Ausgangsdrehmoment (TCMD) zu dem Endantrieb 90, ein Kraftmaschinen-Eingangsdrehmomentbefehl, Kupplungsdrehmomente für Drehmomentübertragungskupplungen C1 70, C2 62, C3 73, C4 75 des Getriebes 10; und die Drehmomentbefehle für die erste und zweite Elektromaschine 56 bzw. 72. Das TCM 17 ist funktional mit dem hydraulischen Steuerungskreis 42 verbunden und bietet verschiedene Funktionen, die das Überwachen verschiedene Druckerfassungseinrichtungen und Erzeugen und Übermitteln von Steuerungssignalen an verschiedene Magnetventile umfassen, wodurch Druckschalter und Steuerungsventile, die innerhalb des hydraulischen Steuerungskreises 42 enthalten sind, gesteuert werden.
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Das ECM 23 ist funktional mit der Kraftmaschine 14 verbunden und fungiert, um Daten von Sensoren zu beschaffen und Aktoren der Kraftmaschine 14 zu steuern, und zwar über eine Mehrzahl von diskreten Leitungen, die der Einfachheit halber als ein bidirektionales Schnittstellensammelkabel 35 gezeigt sind. Das ECM 23 empfängt den Kraftmaschinen-Eingangsdrehmomentbefehl von dem HCP 5. Das ECM 23 ermittelt das Ist-Kraftmaschinen-Eingangsdrehmoment TI, das an das Getriebe 10 zu diesem Zeitpunkt geliefert wird, auf der Basis der überwachten Kraftmaschinen-Drehzahl und -last, welches an das HCP 5 übermittelt wird. Das ECM 23 überwacht den Eingang von dem Drehzahlsensor 11, um die Kraftmaschinen-Eingangsdrehzahl zu der Eingangswelle 12 zu ermitteln, die sich in die Getriebeeingangsdrehzahl NI übersetzt. Das ECM 23 überwacht Eingänge von Sensoren, um Zustände von anderen Kraftmaschinenbetriebsparametern zu ermitteln, die z. B. einen Krümmerluftdruck, Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur, Umgebungslufttemperatur und Umgebungsdruck umfassen. Die Kraftmaschinenlast kann zum Beispiel aus dem Krümmerluftdruck, oder alternativ, aus dem Überwachen einer Bedienereingabe in das Gaspedal 113 ermittelt werden. Das ECM 23 erzeugt und übermittelt Befehlssignale zum Steuern von Kraftmaschinenaktoren, die z. B. Kraftstoffeinspritzventile, Zündungsmodule und Drosselklappen-Steuerungsmodule einschließen.
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Das TCM 17 ist funktional mit dem Getriebe 10 verbunden und überwacht Eingänge von Sensoren, um Zustände von Getriebebetriebsparametern zu ermitteln. Das TCM 17 erzeugt und übermittelt Befehlssignale, um das Getriebe 10 zu steuern, was das Steuern des hydraulischen Steuerungskreises 42 einschließt. Eingänge von dem TCM in das HCP umfassen geschätzte Kupplungsdrehmomente für jede der Kupplungen, d. h. C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 und eine Ausgangsdrehzahl NO des Ausgangselements 64. Andere Aktoren und Sensoren können verwendet werden, um zusätzliche Informationen von dem TCM in das HCP 5 zu Steuerungszwecken zu liefern. Das TCM 17 überwacht Eingänge von Druckschaltern und betätigt selektiv Druck-Steuerungsmagnetventile und Schaltmagnetventile des hydraulischen Steuerungskreises 42, um die verschiedenen Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 selektiv zu betätigen und somit verschiedene Getriebebetriebsbereichszustände zu erreichen, wie es nachstehend beschrieben wird. Einwegkupplungseinrichtungen können elektrische Solenoide anwenden, um die Einwegkupplungseinrichtungen zu aktivieren und einzurücken. Ferner können die Einwegkupplungen aktiviert und eingerückt werden, wenn eine Last in der Richtung, in der die Einwegkupplung Kapazität aufweist, aufgebracht wird. Weitere Ausführungsformen, die Einwegkupplungseinrichtungen benutzen, können hydraulische Mittel anwenden, um die Einwegkupplungseinrichtung zu aktivieren und einzurücken.
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Das BPCM 21 ist signaltechnisch mit Sensoren verbunden, um die ESD 74 zu überwachen, was Zustände von elektrischen Strom- und Spannungsparametern einschließt, um Informationen, die die parametrischen Zustände der Batterien der ESD 74 angeben, an das HCP 5 zu liefern. Die parametrischen Zustände der Batterien umfassen bevorzugt Batterieladezustand, Batteriespannung, Batterietemperatur und verfügbare Batterieleistung, die als ein Bereich PBAT_MIN bis PBAT_MAX bezeichnet wird.
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Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, 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 Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen/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 jegliche Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen einschließen. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden ausgeführt, wie etwa durch eine zentrale Verarbeitungseinheit, und sind betreibbar, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuerungsmodulen zu überwachen, und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktoren zu steuern. Die 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 Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Der beispielhafte Antriebsstrang arbeitet selektiv in einem von mehreren Betriebsbereichszuständen, die beschrieben werden können in Hinblick auf einen Kraftmaschinenzustand, der einen von einem Zustand einer eingeschalteten Kraftmaschine (EIN) und einem Zustand einer ausgeschalteten Kraftmaschine (AUS) umfasst, und einen Getriebezustand, der eine Mehrzahl von Festgang- und stufenlose Betriebsmodi umfasst, die anhand von Tabelle 1 unten beschrieben werden. Tabelle 1
| Beschreibung | Kraftmaschinenzustand | Getriebebetriebsbereichszustand | Betätigte Kupplungen |
| MI_Eng_Off | AUS | EVT Modus I | C1 70 | |
| MI_Eng_On | EIN | EVT Modus I | C1 70 | |
| FG1 | EIN | Festgangverhältnis 1 | C1 70 | C4 75 |
| FG2 | EIN | Festgangverhältnis 2 | C1 70 | C2 62 |
| MII_Eng_Off | AUS | EVT Modus II | C2 62 | |
| MII_Eng_On | EIN | EVT Modus II | C2 62 | |
| FG3 | EIN | Festgangverhältnis 3 | C2 62 | C4 75 |
| FG4 | EIN | Festgangverhältnis 4 | C2 62 | C3 73 |
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Jeder der Getriebebetriebsbereichszustände ist in Tabelle beschrieben und gibt an, welche der spezifischen Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75 für jeden der Betriebsbereichszustände angelegt sind. Ein erster stufenloser Modus, d. h. EVT Modus I oder MI, wird gewählt, indem nur Kupplung C1 70 angelegt wird, um das äußere Zahnradelement des dritten Planetenradsatzes 28 an ”Masse” festzulegen. Der Kraftmaschinenzustand kann EIN (MI_Eng_On) oder AUS (MI_Eng_Off) sein. Ein zweiter stufenloser Modus, d. h. EVT Modus II oder MII, wird gewählt, indem nur Kupplung C2 62 angelegt wird, um die Welle 60 mit dem Träger des dritten Planetenradsatzes 28 zu verbinden. Der Kraftmaschinenzustand kann EIN (MII_Eng_On) oder AUS (MII_Eng_Off) sein. Zu Zwecken dieser Beschreibung, wenn der Kraftmaschinenzustand AUS ist, ist die Kraftmaschinen-Eingangsdrehzahl gleich Null Umdrehungen pro Minute (U/min), d. h. die Kraftmaschinen-Kurbelwelle rotiert nicht. Ein Festgangbetrieb stellt einen Betrieb mit festem Verhältnis von Eingangs-zu-Ausgangsdrehzahl des Getriebes 10 bereit, d. h. NI/NO wird erreicht. Ein erster Festgangbetrieb (FG1) wird gewählt, indem Kupplungen C1 70 und C4 75 angelegt werden. Ein zweiter Festgangbetrieb (FG2) wird gewählt, indem Kupplungen C1 70 und C2 62 angelegt werden. Ein dritter Festgangbetrieb (FG3) wird gewählt, indem Kupplungen C2 62 und C4 75 angelegt werden. Ein vierter Festgangbetrieb (FG4) wird gewählt, indem Kupplungen C2 62 und C3 73 angelegt werden. Der Betrieb mit festem Verhältnis von Eingangs-zu-Ausgangsdrehzahl nimmt mit zunehmendem Festgangbetrieb aufgrund verringerter Übersetzungsverhältnisse in den Planetenradsätzen 24, 26 und 28 zu. Die Drehzahlen der ersten und zweiten Elektromaschinen 56 und 72 NA bzw. NB sind von der internen Drehung des Mechanismus abhängig, wie sie durch das Kuppeln definiert ist, und sind proportional zu der Eingangsdrehzahl, die an der Eingangswelle 12 gemessen wird.
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In Ansprechen auf eine Bedienereingabe über das Gaspedal 113 und Bremspedal 112, wie sie von der Benutzerschnittstelle 13 erfasst wird, ermitteln das HCP 5 und ein oder mehrere andere Steuerungsmodule das befohlene Ausgangsdrehmoment TCMD, das die Bedienerdrehmomentanforderung TO_REQ erfüllen soll, die an dem Ausgangselement 64 ausgeführt werden und auf den Endantrieb 90 übertragen werden soll. Eine abschließende Fahrzeugbeschleunigung wird durch weitere Faktoren beeinflusst, die z. B. die Straßenlast, die Straßensteigung und die Fahrzeugmasse umfassen. Der Betriebsbereichszustand wird für das Getriebe 10 auf der Basis einer Vielfalt von Betriebseigenschaften des Antriebsstrangs ermittelt. Dies umfasst die Bedienerdrehmomentanfrage, die durch das Gaspedal 113 und Bremspedal 112 an die Benutzerschnittstelle 13 übermittelt wird, wie es zuvor beschrieben wurde. Der Betriebsbereichszustand kann auf einem Antriebsstrang-Drehmomentbedarf gegründet werden, der von einem Bediener hervorgerufen wird, um die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 in einem elektrische Energie erzeugenden Modus oder in einem Drehmoment erzeugenden Modus zu betreiben. Der Betriebsbereichszustand kann durch eine Optimierungsroutine ermittelt werden, die den optimalen Systemwirkungsgrad auf der Basis eines Bedienerbedarfs für Leistung, dem Batterieladezustand und Energiewirkungsgraden der Kraftmaschine 14 und der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 ermittelt. Das Steuerungssystem verwaltet Drehmomenteingänge von der Kraftmaschine 14 und der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 auf der Basis eines Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine, und Systemwirkungsgrade werden dadurch optimiert, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und das Batterieladen zu verwalten. Darüber hinaus kann der Betrieb auf der Basis eines Fehlers in einer Komponente oder einem System bestimmt werden. Das HCP 5 überwacht die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und ermittelt die Leistungsabgabe von dem Getriebe 10, die erforderlich ist, um das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erreichen und somit der Bedienerdrehmomentanforderung nachzukommen. Die ESD 74 und die erste und zweite Elektroarbeitsmaschine 56 und 72 sind elektrischfunktional für einen Leistungsfluss dazwischen gekoppelt. Darüber hinaus sind die Kraftmaschine 14, die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 und das elektromechanische Getriebe 10 mechanisch funktional zur Übertragung von Leistung dazwischen gekoppelt, um einen Leistungsfluss zu dem Ausgangselement 64 zu erzeugen.
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1 zeigt ferner ein schematisches Diagramm des hydraulischen Steuerungskreises 42 zum Steuern des Flusses von Hydrauliköl in dem beispielhaften Getriebe. Eine Haupthydraulikpumpe 88 wird von der Eingangswelle 12 von der Kraftmaschine 14 weg angetrieben, und eine Hilfspumpe 110 wird von dem TPIM 19 gesteuert, um Druckfluid aus einem Sumpf 37 zu dem hydraulischen Steuerungskreis 42 durch das Ventil 140 zu liefern. Die Hilfspumpe 110 umfasst bevorzugt eine elektrisch beaufschlagte Pumpe mit einer geeigneten Größe und Kapazität, um einen ausreichenden Fluss von Hydraulikdrucköl aus dem Sumpf 37 in den hydraulischen Steuerungskreis 42 bereitzustellen, wenn sie in Betrieb ist. Der hydraulische Steuerungskreis 42 verteilt selektiv Hydraulikdruck an eine Mehrzahl von Einrichtungen, die die Drehmomentübertragungseinrichtungen, die Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75, aktive Kühlkreise für die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 und einen Basiskühlkreis zum Kühlen und Schmieren des Getriebes 10 über eine Mehrzahl von Durchgängen 142, 144 umfassen. Wie es zuvor festgestellt wurde, aktiviert das TCM 17 die verschiedenen Kupplungen, um einen der Getriebebetriebsbereichszustände durch selektive Betätigung von Hydraulikkreis-Durchfluss-Steuerungseinrichtungen zu erreichen, die Steuerungsmagnetventile mit variablem Druck (PCS) und solenoidgesteuerte Durchfluss-Managementventile umfassen. Der hydraulische Steuerungskreis 42 ist nur beispielhaft, und diese Offenbarung soll nicht auf irgendeine spezifische Konfiguration begrenzt sein.
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Im Betrieb wird ein Getriebebetriebsbereichszustand, d. h. einer der Festgang- und stufenlos verstellbaren Betriebsmodi, für das beispielhafte Getriebe 10 auf der Basis von einer Vielfalt von Betriebseigenschaften des Antriebsstrangs gewählt. Dies umfasst die Bedienerdrehmomentanforderung, die in der Regel durch Eingänge in die UI 13 übermittelt wird, wie es zuvor beschrieben wurde. Der Betriebsbereichszustand kann durch eine Optimierungsroutine ermittelt werden, die dazu dient, einen optimalen Systemwirkungsgrad auf der Basis einer Bedienerdrehmomentanforderung, dem Batterieladezustand und Energiewirkungsgraden der Kraftmaschine 14 und der ersten und zweiten Elektromaschine 56 und 72 zu ermitteln. Das Steuerungssystem verwaltet die Eingangsdrehmomente von der Kraftmaschine 14 und die erste und zweite Elektromaschine 56 und 72 auf der Basis eines Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine, und es erfolgt eine Systemoptimierung, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und das Batterieladen zu verwalten.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Drehmomentübertragungseinrichtung eine hydraulische Kupplungseinrichtung umfassen, die Kapazität in einer ersten Richtung und in einer entgegengesetzten zweiten Richtung aufweist. Eine hydraulisch aktivierte Kupplungseinrichtung benutzt selektiv aktivierten Druckdurchfluss von Hydraulikfluid, um eine gewünschte Bewegung oder Komprimierung zu erzeugen. Eine beispielhafte Kupplungseinrichtung arbeitet, indem Hydraulikdruckfluid in einer Kupplungsvolumenkammer aufgenommen wird. 3 veranschaulicht eine beispielhafte, hydraulisch aktivierte Kupplungseinrichtung, z. B. eine hydraulische Kupplungseinrichtung, die betrieben wird, um eine Klemmkraft auf eine mechanische Kupplung auszuüben, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Kupplungseinrichtung 300 umfasst einen Kupplungszylinder 320 und eine mechanische Kupplung 340. Kupplungszylinder 320 umfasst einen Kolben 322 und eine Kupplungsvolumenkammer 324. Hydraulikdruckfluid bei irgendeinem Fülldruck tritt in die Kupplungsvolumenkammer 324 durch Hydraulikleitung 350 ein. Hydraulikleitung 350 ist fluidtechnisch mit einem Mechanismus zum selektiven Aufbringen von Hydraulikdurchfluss, wie etwa eine beispielhafte PCS-Einrichtung, verbunden. Hydrauliköl in der Kupplungsvolumenkammer 324 übt Druck auf Merkmale innerhalb der Volumenkammer aus. Kolben 322 transformiert den Fülldruck, der durch das Hydraulikfluid ausgeübt wird, in eine Kraft. Positiver Hydraulikdruck wird verwendet, um die Kupplungsvolumenkammer 324 zu füllen und den Kolben 322 in einer Richtung zu bewegen. Rückstellfeder 326 wird benutzt, um Kraft bereitzustellen, um den Kolben 322 in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu bewegen, die durch das Aufbringen von Hydraulikdruckfluid erreicht wird.
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Mechanische Kupplung 340 wird durch die Übertragung von Kraft durch den Kolben 322 selektiv betätigt. Die mechanische Kupplung 340 umfasst Eingangskomponenten 343 und Ausgangskomponenten 345. Wenn die mechanische Kupplung 340 deaktiviert, nicht gesperrt und nicht angelegt ist, sind die Eingangs- und Ausgangskomponenten 343 bzw. 345 jeweils separat gehalten und sind frei, unabhängig voneinander zu rotieren. Wenn die mechanische Kupplung 340 aktiviert, gesperrt und angelegt ist, stehen die Eingangs- und Ausgangskomponenten 343 bzw. 345 jeweils in Reibkontakt miteinander und rotieren gemeinsam.
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Die Eingangskomponenten 343 umfassen verbindende Oberflächen in der Form von Eingangskupplungsplatten, die mechanisch mit einem herankommenden Drehmoment liefernden Element gekoppelt sind. Beispielsweise kann das herankommende Drehmoment liefernde Element ein Element von einem der drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 von 1 umfassen. Dementsprechend kann die Drehzahl der Eingangskomponenten durch herankommendes Drehmoment, das durch zumindest eine von der ersten Elektromaschine 56, der zweiten Elektromaschine 72 und der Kraftmaschine 12 geliefert wird, gesteuert werden. Die Ausgangskomponenten 345 umfassen verbindende Oberflächen in der Form von Ausgangskupplungsplatten, die mechanisch mit einem Drehmoment aufnehmenden Ausgangselement gekoppelt sind und können ein Element von einem der drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 von 1 umfassen. Es ist zu verstehen, dass das Drehmoment aufnehmende Ausgangselement mechanisch mit dem Ausgangselement 64 des Getriebes 10 gekoppelt ist.
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In der beispielhaften Ausführungsform sind Sensoren an der mit der Kraftmaschine verbundenen Kurbelwelle, die NI liefern, beiden Elektromaschinen, die NA und NB liefern, und der mit dem Endantrieb verbundenen Ausgangswelle, die NO liefert, angeordnet. Dementsprechend werden Drehzahlen der verschiedenen Elemente innerhalb des Getriebes gemeinsam überwacht. Es ist festzustellen, dass bekannte Drehzahlen von bekannten Elementen innerhalb des Getriebes 10 benutzt werden können, um die Drehzahlen von unbekannten Elementen innerhalb des Getriebes auf der Basis davon zu ermitteln, wie viele Freiheitsgrade innerhalb des Getriebes vorhanden sind. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine relative Drehzahl über die hydraulische Kupplung hinweg auf der Basis von zumindest einer von einer überwachten Drehzahl der Kraftmaschine, einer überwachten Drehzahl von zumindest einer der Elektromaschinen und einer überwachten Drehzahl der Ausgangswelle/des Ausgangselements ermittelt werden. Dementsprechend können jeweils Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangskomponenten 343 bzw. 345 überwacht werden.
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Zwischen rotierenden Objekten, die ein Drehmoment aufbringen, kann die Drehmomentkapazität (TC), die zwischen den Eingangs- und Ausgangskomponenten 343 bzw. 345 erzeugt wird, gemäß der folgenden Beziehung ermittelt werden. TC = 2 / 3·f·FA [1] wobei f der Reibungskoeffizient zwischen den rotierenden Objekten ist, und
FA die axiale Kraft ist, die senkrecht auf die Drehrichtung der Objekte ausgeübt wird.
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Wie der Fachmann feststellen wird, ändert sich f abhängig davon, dass es eine relative Bewegung zwischen den zwei Objekten gibt. FA in der mechanischen Kupplung 340 wird durch eine komprimierende Kraft erzeugt, die durch den Kolben 322 übertragen wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Drehmomentübertragungseinrichtung eine wählbare Einwegkupplungseinrichtung umfassen, die selektiv Kapazität in zumindest einer ersten Richtung und in einer zweiten entgegengesetzten Richtung aufweist. Unter Bezugnahme auf 4 umfasst eine beispielhafte wählbare Einwegkupplungs-(SOWC-)Einrichtung 12 einen ersten und zweiten Laufring 14 bzw. 16, eine erste und eine zweite Strebe 18 bzw. 20 und eine erste und eine zweite Feder 22 bzw. 24. Der erste Laufring 14 und der zweite Laufring 16 sind ausgestaltet, um selektiv entweder relativ zueinander umzulaufen (d. h. freizulaufen) oder zu sperren und als eine einzige Einheit zu rotieren. Der erste Laufring 14 bildet einen ersten und zweiten vertieften Abschnitt 26 bzw. 28, die jeweils ausgebildet sind, um selektiv die erste und zweite Strebe 18 bzw. 20 und die erste und zweite Feder 22 bzw. 24 festzuhalten. Der zweite Laufring 16 definiert eine erste und zweite Eingriffsschulter 30 bzw. 32, die jeweils ausgebildet sind, um mit entsprechenden von der ersten und zweiten Strebe 18 bzw. 20 in Eingriff zu gelangen, um die SOWC-Einrichtung 12 zu sperren. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die relative Drehzahl über die SOWC-Einrichtung 12 hinweg auf der Basis von zumindest einer von einer überwachten Drehzahl der Kraftmaschine, einer überwachten Drehzahl von zumindest einer der Elektromaschinen und einer überwachten Drehzahl der Ausgangswelle/des Ausgangselements ermittelt werden.
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Wenn die erste und zweite Feder 22 bzw. 24 jeweils in einer komprimierten Stellung sind, sind die Streben 18, 20 innerhalb der vertieften Abschnitte 26, 28 des Laufrings 14 zurückgezogen, so dass die Schultern 30, 32 nicht in Eingriff stehen und die Kupplung 12 in sowohl der ersten als auch der zweiten Richtung freiläuft. Wenn die erste und zweite Feder 22 bzw. 24 jeweils in einer ausgestreckten Stellung sind, stehen die Streben 18, 20 von ihren jeweiligen vertieften Abschnitten 26, 28 vor und stehen mit der ersten und zweiten Eingriffsschulter 30 bzw. 32 in Eingriff, so dass die Kupplung 12 in den Richtungen im Uhrzeigersinn sowie im Gegenuhrzeigersinn sperrt. Zusätzlich kann die SOWC-Einrichtung 12 durch Komprimieren von einer der Federn 22, 24 und Ausstrecken der anderen in einer Richtung gesperrt werden und in der entgegengesetzten Richtung freilaufen.
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Die Federn 22, 24 sind ausgestaltet, um die Streben 18, 20 in Eingriff mit den Schultern 30, 32 zu drücken, so dass in der stationären Stellung die SOWC-Einrichtung 12 in beiden Richtungen gesperrt ist. Deshalb ist zu Zwecken des Lösens der SOWC-Einrichtung 12 eine Wählplatte 42 vorgesehen. Die Wählplatte ist ausgebildet, um eine der Streben 28, 20 selektiv zu verlagern und in Eingriff zu bringen, so dass die in Eingriff stehende Strebe zu ihrem jeweiligen vertieften Abschnitt 26, 28 hin und aus dem. Eingriff mit ihrer jeweiligen Schulter 30, 32 gedrückt wird. Als ein Beispiel kann die Wählplatte 42 in Eingriff mit der Strebe 18 hinein verlagert werden, wodurch die Feder 22 komprimiert und die Strebe 18 aus dem Eingriff mit der Schulter 30 heraus zurückgezogen wird, so dass der Laufring 16 in einer ersten Richtung relativ zu Laufring 14 drehbar ist. Im Gegensatz dazu kann die Wählplatte 42 in Eingriff mit der Strebe 20 hinein verlagert werden, wodurch die Feder 24 komprimiert und die Strebe 20 aus dem Eingriff mit der Schulter 32 heraus zurückgezogen wird, so dass Laufring 16 in einer zweiten Richtung relativ zu Laufring 14 drehbar ist.
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Darüber hinaus werden Ausführungsformen in Betracht gezogen, bei denen die SOWC 12 ausgebildet sein kann, um nur Kapazität in einer von der ersten und zweiten Richtung aufzuweisen und immer in der zweiten entgegengesetzten Richtung freilaufen kann. Zum Beispiel können die zweite Strebe 20, die zweite Feder 24, der zweite vertiefte Abschnitt 228 und die zweite Eingriffsschulter 232 weggelassen werden, um immer eine Rotation in der zweiten Richtung zu gestatten. Im Gegensatz dazu können die erste Strebe 218, die erste Feder 222, der erste vertiefte Abschnitt 226 und die erste Eingriffsschulter 232 weggelassen werden, um immer eine Rotation in der ersten Richtung zu gestatten. Die Wählplatte 242 kann enthalten sein, um selektiv ein Freilaufen in beiden Richtungen zuzulassen. In Ausführungsformen, wenn die Wählplatte 42 nicht enthalten ist, wird die SOWC 12 einfach eine Einwegkupplung, die nur Kapazität in einer von einer ersten und zweiten Richtung aufweist und in der anderen von der ersten und zweiten Richtung freilaufen kann. In einer Ausführungsform rotiert nur einer von den ersten und zweiten Laufring 214 bzw. 216, während der andere von dem ersten und zweiten Laufring 214 bzw. 216 ein feststehendes Bauteil, zum Beispiel die Masse oder das Getriebegehäuse, ist.
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Es kann eine Störungsdetektionsstrategie für jede Art von Reibdrehmomentübertragungseinrichtung benutzt werden, die zum Beispiel hydraulisch angelegte rotierende Reibkupplungen, hydraulisch gesteuerte feststehende Einrichtungen, einzelne oder zusammengesetzte Plattenkupplungen oder -pakete, Bandkupplungen, Bremsen, wählbare Einwegkupplungseinrichtungen und Einwegkupplungseinrichtungen, die mechanische Dioden umfassen, einschließen.
5 veranschaulicht ein Flussdiagramm zum Ausführen einer Störungsdetektionsstrategie, wenn eine Schlupfbedingung einer Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert wird, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung angelegt, aktiviert und eingerückt ist. Es ist festzustellen, dass das Flussdiagramm innerhalb entweder dem TCM
17 oder dem HCP
5, die in den
1 und
2 veranschaulicht sind, implementiert sein kann. Tabelle 2 ist als ein Schlüssel zu
5 angegeben, wobei die mit Zahlen gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt sind. Tabelle 2
| BLOCK | BLOCKINHALTE |
| 502 | Überwachen der Schlupfdrehzahl über eine Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg |
| 504 | Überschreitet ein Betrag der Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg einen Drehzahlschwellenwert und ist die überwachte Schlupfdrehzahl in einer Richtung, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist? |
| 506 | Detektieren einer Schlupfbedingung. |
| 508 | Ausführen einer Störungsdetektionsstrategie, wenn die Schlupfbedingung detektiert wird. |
| 510 | Überwachen eines Betrages des Leistungsverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung. |
| 512 | Erreicht der Betrag des Leistungsverlustes über die Zeit einen vorbestimmten Energieschwellenwert? |
| 514 | Detektieren einer Störungsbedingung |
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Das Flussdiagramm von 5 beginnt bei Block 502, wobei die Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung überwacht wird, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung angelegt, aktiviert oder auf andere Weise eingerückt ist. Die Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg umfasst das Überwachen der relativen Drehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg, zum Beispiel das Überwachen der Drehzahl zwischen Eingangs- und Ausgangskomponenten der Drehmomentübertragungseinrichtung. Wie es oben beschrieben ist, können bekannte Drehzahlen von bekannten Elementen innerhalb des Getriebes 10 benutzt werden, um die Drehzahlen von unbekannten Elementen innerhalb des Getriebes auf der Basis davon, wie viele Freiheitsgrade innerhalb des Getriebes vorhanden sind, zu ermitteln. Somit kann die relative Drehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg auf der Basis von zumindest einer von einer überwachten Drehzahl der Kraftmaschine, einer überwachten Drehzahl von zumindest einer der Elektromaschinen und einer überwachten Drehzahl der Ausgangswelle/des Ausgangselements ermittelt werden.
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Entscheidungsblock 504 ermittelt als nächstes, ob ein Betrag der Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg einen Drehzahlschwellenwert überschreitet, und ob die überwachte Schlupfdrehzahl in einer Richtung ist, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist. Der Drehzahlschwellenwert kann null sein. Der Drehzahlschwellenwert kann eine Nicht-Null-Zahl sein, die gewählt ist, um falsche Schlupfbedingungen aufgrund von Rauschen zu detektieren. In Ausführungsformen, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Einwegkupplungseinrichtung umfasst, weist die Einwegkupplungseinrichtung nur Kapazität in einer Richtung auf und kann in einer entgegengesetzten Richtung freilaufen. In Ausführungsformen, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung die wählbare Einwegkupplungseinrichtung umfasst, weist die wählbare Einwegkupplungseinrichtung selektiv Kapazität in zumindest einer von einer ersten Richtung und einer zweiten entgegengesetzten Richtung auf. Somit kann die wählbare Einwegkupplung Kapazität in nur einer von der ersten und zweiten Richtung aufweisen. In Ausführungsformen, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung die hydraulische Kupplungseinrichtung umfasst, weist die hydraulische Kupplungseinrichtung in sowohl der ersten als auch der entgegengesetzten zweiten Richtung Kapazität auf. Eine ”1” bedeutet ein ”Ja”, d. h. der Betrag der Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg überschreitet den Drehzahlschwellenwert, und die überwachte Schlupfdrehzahl ist in der Richtung, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist. Dementsprechend schreitet das Flussdiagramm von 5 zu Block 506 fort. Eine ”0” bedeutet ein ”Nein”, d. h. der Betrag der Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg überschreitet nicht den Drehzahlschwellenwert und/oder die Schlupfdrehzahl ist nicht in einer Richtung, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist. Dementsprechend kehrt das Flussdiagramm von 5 zu Block 502 zurück.
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Unter Bezugnahme auf Block 506 wird eine Schlupfbedingung detektiert. Somit wird die Schlupfbedingung detektiert, wenn der Betrag der überwachten Schlupfdrehzahl in einer Richtung ist, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist und den Drehzahlschwellenwert überschreitet. In Ausführungsformen, wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung die Einwegkupplungseinrichtung oder die wählbare Einwegkupplungseinrichtung umfasst, die nur Kapazität in einer Richtung aufweisen, wird die Schlupfbedingung niemals detektiert, wenn die überwachte relative Drehzahl über die Einwegkupplungseinrichtung hinweg in der entgegengesetzten zweiten Richtung ist. Mit anderen Worten, die Schlupfbedingung wird niemals detektiert, wenn die überwachte Schlupfdrehzahl in einer Richtung ist, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung keine Kapazität aufweisen soll. Dies zu tun, würde zum Detektieren von Schlupfbedingungen führen, wo freilaufen gestattet ist, und könnte daher zu einer falschen Detektion von Störungsbedingungen in der Drehmomentübertragungseinrichtung führen.
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Unter Bezugnahme auf Block 508 wird eine Störungsdetektionsstrategie ausgeführt, wenn die Schlupfbedingung detektiert wird. Das Ausführen der Störungsbedingungsstrategie umfasst das Überwachen eines Betrages des Leistungsverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung in Block 510. Der Betrag des Leistungsverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung kann wie folgt ausgedrückt werden. P = Schlupfdrehzahl X Maximale Kapazität [2] wobei P der Betrag des Leistungsverlustes ist,
Schlupfdrehzahl die relative Drehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg ist, und
Maximale Kapazität die maximale Kapazität der Drehmomentübertragungseinrichtung ist.
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Deshalb wird der Betrag des Leistungsverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung auf der Basis der überwachten relativen Drehzahl und der maximalen Kapazität der Drehmomentübertragungseinrichtung ermittelt. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird die Schlupfdrehzahl in U/min ausgedrückt, und die maximale Kapazität wird in Newton-Meter (Nm) ausgedrückt. Darüber hinaus kann der Betrag des Energieverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung auf der Basis eines Integrierens des Betrages des Leistungsverlustes ermittelt und überwacht werden. Ein Integrieren des Betrages des Leistungsverlustes, um den Betrag des Energieverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung zu ermitteln, kann wie folgt ausgedrückt werden. E = ∫ Pdt [3] wobei E der Betrag des Energieverlustes ist, und
P der Betrag des Leistungsverlustes ist.
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Deshalb ist der Betrag des Energieverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung der Betrag des Leistungsverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung über die Zeit. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die P in Nm-U/min ausgedrückt, und die E ist in Joule (J) ausgedrückt.
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Entscheidungsblock 512 ermittelt als nächstes, ob der Betrag des Leistungsverlustes über die Zeit, d. h. der Betrag des Energieverlustes, einen vorbestimmten Energieschwellenwert erreicht. Der vorbestimmte Energieschwellenwert kann einer maximalen Energiegrenze entsprechen, die die Drehmomentübertragungseinrichtung erreichen kann, bevor eine Störung resultiert. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Energieschwellenwert 5000 J. Eine ”0” bedeutet ein ”Nein”, d. h. der Betrag des Leistungsverlustes über die Zeit erreicht den vorbestimmten Energieschwellenwert nicht, und das Flussdiagramm kehrt zu Block 510 zurück. Eine ”1” bedeutet ein ”Ja”, d. h. der Betrag des Leistungsverlustes über die Zeit erreicht den vorbestimmten Energieschwellenwert, und das Flussdiagramm schreitet zu Block 514 fort.
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Unter Bezugnahme auf Block 514 wird eine Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert. Einfach ausgedrückt, wird die Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert, wenn der Betrag des Leistungsverlustes über die Zeit, d. h. der Betrag des Energieverlustes, den vorbestimmten Schwellenwert erreicht. Block 514 kann ausgestaltet sein, um einen Diagnosealarm zu aktivieren, der den Bediener des Fahrzeugs oder des TCM 17 warnt, dass die Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert wird. Gleichermaßen kann ein Betrieb der Drehmomentübertragungseinrichtung in Ansprechen auf die detektierte Störungsbedingung beendet werden, um eine Bauteilbeschädigung zu verhindern.
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Wie es oben erwähnt wurde, detektieren vorhandene Diagnosen Störungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen, wenn eine vorhandene Schlupfdrehzahl der Drehmomentübertragungseinrichtung einen Schwellenwert über eine vorbestimmte Zeitdauer überschreitet. Diese Störungsdiagnose erfordert den Einschluss des Schlupfleistungsvermögens zwischen großen Beträgen der Schlupfdrehzahl für eine kurze Zeitdauer und kleinen Beträgen der Schlupfdrehzahl für lange Zeitdauern. In der Regel muss der Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl oberhalb des typischen Rauschbandes in dem Signal festgelegt sein, um falsche Störungen der Diagnose zu vermeiden, was zu einer verzögerten Detektion von echten Störungen führt. Tab. 3 ist vorgesehen, um die Zeit in Sekunden zu veranschaulichen, die es dauert, damit eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine maximale Kapazität von 250 Nm aufweist, eine maximale Energiegrenze von 5000 J für variierende Kupplungsschlupfdrehzahlen erreicht. Tabelle 3
| Schlupfdrehzahl (U/min) | Maximale Kapazität (Nm) | Zeit (s) | Energiegrenze (J) |
| 50 | 250 | 3,80952381 | 5.000 |
| 100 | 250 | 1,904761905 | 5.000 |
| 250 | 250 | 0,761904762 | 5.000 |
| 500 | 250 | 0,380952381 | 5.000 |
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Tab. 3 veranschaulicht, dass, wenn Zeitkalibrierungen für die vorhandene Störungsdiagnose auf 1,0 Sekunden festgelegt sind, um falsche Störungen zu vermeiden, jede erlittene Schlupfdrehzahl über 200 U/min die Kupplung in der Reifungszeit der vorhandenen Diagnose beschädigen kann. Mit der unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5 beschriebenen Diagnose auf Energiebasis zeigt jedoch Tab. 3, dass die Diagnose auf Energiebasis in der in Tab. 3 gezeigten Zeit reifen kann, um echte Störungen bei geringen Schlupfdrehzahlen zu detektieren und um echte Störungen bei hohen Schlupfdrehzahlen in kürzeren Zeiten zu detektieren.
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6 veranschaulicht eine beispielhafte Kurve 600, die eine Schlupfdrehzahlprofil 610 darstellt, und eine beispielhafte Kurve 650, die ein Energieverlustprofil 620 beschreibt, einer Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Kurven 600, 650 enthalten experimentelle und abgeleitete Daten zum Detektieren einer Störungsbedingung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wenn eine Schlupfbedingung detektiert worden ist. Die Kurven 600, 650 werden unter Bezugnahme auf den elektromechanischen Hybridantriebsstrang von 1 und das Flussdiagramm von 5 beschrieben. Die horizontale Achse in beiden Kurven 600, 650 bezeichnet die Zeit in Sekunden. Jede gestrichelte vertikale Linie 601, 602, 603 bezeichnet einen jeweiligen Zeitpunkt während der detektierten Schlupfbedingung.
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Unter Bezugnahme auf Kurve 600 bezeichnet die vertikale Achse die Schlupfdrehzahl in U/min. Die überwachte Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg über die Zeit ist durch das Schlupfdrehzahlprofil 610 bezeichnet. Wie vorstehend erwähnt, überwacht Block 502 die Schlupfdrehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg. Es wird angenommen, dass Entscheidungsblock 504 erfüllt ist, zum Beispiel der Betrag der Schlupfdrehzahl einen Drehzahlschwellenwert überschreitet und seine überwachte Schlupfdrehzahl in einer Richtung ist, in der die Drehmomentübertragungseinrichtung Kapazität aufweist. Die gestrichelte horizontale Linie 615 bezeichnet einen Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl.
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Unter Bezugnahme auf Kurve 650 bezeichnet die vertikale Achse die Energie in Joule (J). Ein überwachter Betrag des Energieverlustes in der Drehmomentübertragungseinrichtung ist durch das Energieverlustprofil 620 bezeichnet. Wie es vorstehend erwähnt wurde, kann Block 510 des Flussdiagramms von 5 den Betrag des Energieverlustes unter Verwendung der Gleichungen [2] und [3] ermitteln und überwachen. Die gestrichelte horizontale Linie 625 bezeichnet einen vorbestimmten Energieschwellenwert.
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Kurz vor der gestrichelten vertikalen Linie 601 nimmt das Schlupfdrehzahlprofil 610 zu und erreicht bei der gestrichelten vertikalen Linie 601 den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl bei der horizontalen Linie 615. Die Steigung des Energieverlustprofils 620 nimmt in Ansprechen auf die Zunahme der Steigung des Schlupfdrehzahlprofils 610 zu.
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Das Schlupfdrehzahlprofil 610 überschreitet die Schlupfdrehzahl-Störungszunahmen zu einer Zeit zwischen den gestrichelten vertikalen Linien 601 und 602 und nimmt dann ab. Die Steigung des Energieverlustprofils 620 nimmt in Ansprechen auf die Abnahme der Steigung des Schlupfdrehzahlprofils zu der Zeit zwischen den gestrichelten vertikalen Linien 601 und 602 ab. Bei der gestrichelten vertikalen Linie 602 trifft das abnehmende Schlupfdrehzahlprofil 610 den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl bei der gestrichelten horizontalen Linie 615 und schreitet fort, unter den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl abzunehmen, bevor es sich bei einer konstanten Schlupfdrehzahl unterhalb des Störungsschwellenwerts der Schlupfdrehzahl, zum Beispiel unterhalb der gestrichelten horizontalen Linie 615, stabilisiert. Jedoch fährt das Energieverlustprofil 620 über die gestrichelte vertikale Linie 602 hinaus fort, zuzunehmen.
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Bei diesem nicht einschränkenden Beispiel überschreitet die Schlupfdrehzahl (d. h. wie durch das Schlupfdrehzahlprofil 610 bezeichnet) nicht den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl für einen vorbestimmten Zeitraum zwischen den gestrichelten vertikalen Linien 601 und 602. Deshalb wird in der Drehmomentübertragungseinrichtung keine Störungsbedingung detektiert.
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Bei der gestrichelten vertikalen Linie 603 erreicht das Energieverlustprofil 620 den vorbestimmten Energieschwellenwert bei der gestrichelten horizontalen Linie 625. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der vorbestimmte Energieschwellenwert gleich 5000 J. Wenn ein Betrag des Energieverlustes (z. B. Energieverlustprofil 620) den vorbestimmten Energieschwellenwert erreicht, wird die Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert.
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Es ist festzustellen, dass vorhandene Störungsdetektionsdiagnosen für Drehmomentübertragungseinrichtungen Störungen detektieren, wenn die Schlupfdrehzahl den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl für den vorbestimmten Zeitraum überschreitet. Kurve 600 demonstriert, dass keine Störung für die Drehmomentübertragungseinrichtung detektiert werden würde, weil die Zeit (z. B. zwischen gestrichelten vertikalen Linien 601 und 602), die die Schlupfdrehzahl den Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl überschreitet, kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer ist, wobei die vorbestimmte Zeitdauer derart gewählt ist, dass sie oberhalb eines Rauschbandes liegt, um falsche Störungen zu vermeiden. Jedoch demonstriert Kurve 650, dass eine Störungsbedingung für die Drehmomentübertragungseinrichtung bei der gestrichelten vertikalen Linie 603 detektiert wird, weil der Betrag des Energieverlustes den vorbestimmten Energieverlustschwellenwert erreicht. Somit kann ein Bauteilschaden an der Drehmomentübertragungseinrichtung aufgrund der Detektion der Störungsbedingung unter Benutzung des Ansatzes/der Diagnose auf Energiebasis verhindert werden.
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In Betracht gezogene Ausführungsformen umfassen das Benutzen des beispielhaften Verfahrens zum Detektieren der Störungsbedingung der Drehmomentübertragungseinrichtung unter Verwendung Ansatzes/der Diagnose auf Energiebasis, wie er/sie oben unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5 beschrieben wurde, in Verbindung mit den existierenden Diagnosen, um Störungen in Drehmomentübertragungseinrichtungen zu detektieren und somit ein genaueres Verfahren zum Detektieren von Störungsbedingungen in schlupfenden Drehmomentübertragungseinrichtungen vorzusehen. Zum Beispiel kann die relative Drehzahl, z. B. Schlupfdrehzahl, über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg mit einem Störungsschwellenwert der Drehzahl, z. B. Störungsschwellenwert der Schlupfdrehzahl, verglichen werden. Die Störungsbedingung in der Drehmomentübertragungseinrichtung kann detektiert werden, wenn der Betrag des Energieverlustes der Drehmomentübertragungseinrichtung den vorbestimmten Energieschwellenwert erreicht und/oder die relative Drehzahl über die Drehmomentübertragungseinrichtung hinweg den Störungsschwellenwert der Drehzahl für zumindest einen vorbestimmten Zeitraum überschreitet. In einer Ausführungsform ist der Störungsschwellenwert der Drehzahl für die vorhandene Diagnose hoch eingestellt, während der vorbestimmte Zeitraum niedrig eingestellt ist, um eine schnelle Detektion von Störungen in der Drehmomentübertragungseinrichtung auszulösen, wenn der Betrag der Schlupfdrehzahl hoch ist. Die Diagnose auf Energiebasis kann ausgestaltet sein, um Störungen zu detektieren, wenn eine relativ niedrige Schlupfdrehzahl für einen langen Zeitraum detektiert 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 deutlich werden. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en), 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.
