DE102014100037B4

DE102014100037B4 - Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe

Info

Publication number: DE102014100037B4
Application number: DE102014100037.4A
Authority: DE
Inventors: Allen J. Lehmen; Houchun Xia; R. Anthony Hansen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2034-01-04
Also published as: US20140195080A1; US9139194B2; CN103909821A; DE102014100037A1; CN103909821B

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement, wobei ein Bord-Controller das Verfahren ausführt, das umfasst:Überwachen von Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement;Überwachen kritischer Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs, wobei kritische Fahrzeugeigenschaften umfassen:einen Getriebebetriebsmodus; undeine Eingangsdrehzahl des Eingangselements;Betreiben des Antriebsstrangs bei dem Eingangsdrehmoment;Vergleichen des Eingangsdrehmoments mit einem Mindestschwellenwert;Identifizieren eines ersten kritischen Ereignisses, wobei kritische Ereignisse auftreten, wenn das überwachte Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt;Identifizieren einer ersten Spitze mit dem Bord-Controller während des ersten kritischen Ereignisses, wobei Spitzenereignisse auftreten, wenn sich das überwachte Eingangsdrehmoment zwischen einer positiven Steigung und einer negativen Steigung ändert;Identifizieren eines ersten kritischen Fahrzeugeigenschaftssatzes (erster CVC-Satz), der im Wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Spitze auftritt;Aufzeichnen des ersten CVC-Satzes und der ersten Spitze in einer Nachschlagetabelle, auf die der Bord-Controller zugreifen kann;Vergleichen der ersten Spitze mit einem Maximalschwellenwert, wobei der Maximalschwellenwert größer als der Mindestschwellenwert ist; undwenn die erste Spitze den Maximalschwellenwert übersteigt, verhindern, dass der Antriebsstrang nachfolgend bei dem ersten CVC-Satz arbeitet, so dass verhindert wird, dass die erste Spitze nachfolgend auftritt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe.
HINTERGRUND
Motorisierte Fahrzeuge umfassen einen Antriebsstrang, der betreibbar ist, um das Fahrzeug anzutreiben und die Bordelektronik des Fahrzeugs mit Energie zu beaufschlagen. Der Antriebsstrang oder Triebstrang umfasst im Allgemeinen eine Kraftmaschine, die ein Achsantriebssystem über ein Mehrganggetriebe mit Leistung beaufschlagt. Bei manchen Fahrzeugen ist die Kraftmaschine eine Brennkraftmaschine vom Hubkolbentyp. Das Getriebe kann mit Getriebefluid oder Getriebeöl versorgt werden, um die Komponenten darin zu schmieren.
Hybridfahrzeuge benutzen mehrere alternative Leistungsquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wodurch der Rückgriff auf die Kraftmaschine für Leistung minimiert wird. Ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) beispielsweise umfasst sowohl elektrische Energie als auch chemische Energie und wandelt selbige in mechanische Leistung um, um das Fahrzeug anzutreiben und jegliche Systeme des Fahrzeugs mit Leistung zu beaufschlagen. Das HEV wendet im Allgemeinen eine oder mehrere elektrische Maschinen (Motoren/Generatoren) an, die einzeln oder gemeinsam mit der Brennkraftmaschine arbeiten, um das Fahrzeug anzutreiben. Ein Elektrofahrzeug (EV) umfasst auch eine oder mehrere elektrische Maschinen und Energiespeichereinrichtungen, die verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben.
Die elektrischen Maschinen wandeln kinetische Energie in elektrische Energie um, die in einer Energiespeichereinrichtung gespeichert werden kann. Die elektrische Energie von der Energiespeichereinrichtung kann dann zurück in kinetische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs umgewandelt werden, oder kann verwendet werden, um Elektronik, Zusatzeinrichtungen oder andere Komponenten mit Leistung zu beaufschlagen.
Ein herkömmliches Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe ist aus der Druckschrift US 2009 / 0 112 418 A1 bekannt. Die Druckschrift EP 0 110 865 A2 beschreibt eine Anordnung zur Überwachung des Schädigungsgrads durch Materialermüdung bei Fahrzeugen. In der Druckschrift DE 103 21 529 A1 ist ein Verfahren zur Fahrdatenauswertung beschrieben. Die Druckschrift DE 10 2006 030 046 A1 beschreibt eine Überwachung und Verwaltung von Komponenten. Die Druckschrift DE 42 26 010 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen der Lebensdauer von Fahrzeugbauteilen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe vorgesehen. Das Hybridgetriebe ist zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement angeordnet, und ein Bord-Controller führt das Verfahren aus.
Das Verfahren umfasst das Überwachen von Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement. Das Verfahren umfasst das Überwachen kritischer Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs, die zumindest einen Getriebebetriebsmodus und eine Eingangsdrehzahl des Eingangselements umfassen. Das Verfahren umfasst auch das Betreiben des Antriebsstrangs mit dem Eingangsdrehmoment.
Das Verfahren vergleicht Eingangsdrehmoment mit einem Mindestschwellenwert identifiziert ein erstes kritisches Ereignis. Kritische Ereignisse treten auf, wenn das überwachte Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt. Das Verfahren identifiziert auch eine erste Spitze mit dem Bord-Controller während des ersten kritischen Ereignisses. Spitzenereignisse treten auf, wenn sich das überwachte Eingangsdrehmoment zwischen einer positiven Steigung und einer negativen Steigung ändert.
Das Verfahren umfasst darüber hinaus das Identifizieren eines ersten kritischen Fahrzeugeigenschaftssatzes (erster CVC-Satz), der im Wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Spitze auftritt. Das Verfahren kann dann den ersten CVC-Satz und die erste Spitze in einer Nachschlagetabelle aufzeichnen, auf die der Bord-Controller zugreifen kann.
Weiterhin umfasst das Vergleichen der ersten Spitze mit einem Maximalschwellenwert, wobei der Maximalschwellenwert größer als der Mindestschwellenwert ist, und wenn die erste Spitze den Maximalschwellenwert übersteigt, das Verhindern, dass der Antriebsstrang nachfolgend bei dem ersten CVC-Satz arbeitet, so dass verhindert wird, dass die erste Spitze nachfolgend auftritt.
Die obigen Merkmale und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Ausführungsarten und anderen Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm eines Hybridantriebsstrangs, der mit hierin beschriebenen Steuerungsverfahren verwendbar ist;
2A ist eine schematische grafische Darstellung eines Roheingangsdrehmomentsignals und eines Durchschnittsdrehmomentsignals, die von den hierin beschriebenen Steuerungsverfahren benutzt werden können;
2B ist eine schematische grafische Darstellung eines Oszillationsdrehmoments, das aus dem Roheingangsdrehmomentsignal und dem Durchschnittsdrehmomentsignal von 2A berechnet werden kann und von den hierin beschriebenen Steuerungsverfahren benutzt werden kann;
3A ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Steuerungsverfahrens für einen Hybridantriebsstrang; und
3B ist ein schematisches Flussdiagramm eines Teils des in 3A veranschaulichten Verfahrens.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die veranschaulichenden Zeichnungen entsprechen gleiche Bezugszeichen, wo immer in den unterschiedlichen Figuren möglich, gleichen oder ähnlichen Komponenten. 1 zeigt ein stark schematisches veranschaulichendes Diagramm eines Antriebsstrangs 110. In der in 1 gezeigten Ausführungsform kann der Antriebsstrang 110 allgemein als ein Hybridantriebsstrang oder ein Antriebsstrang mit alternativem Kraftstoff bezeichnet werden. Das Entfernen von einigen der Komponenten des Antriebsstrangs 110 ergibt ein herkömmliches (nicht hybrides) Getriebe, das hierin auch beschrieben wird. Der Antriebsstrang 110 kann in ein Hybridfahrzeug (nicht gezeigt) oder ein herkömmliches Fahrzeug (nicht gezeigt) eingearbeitet sein. Merkmale, Komponenten oder Verfahren, die in Bezug auf andere Figuren gezeigt oder beschrieben sind, können in den in 1 gezeigten Antriebsstrang 110 eingearbeitet sein und mit diesem verwendet werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Automobil- oder Fahrzeuganwendungen beschrieben sein kann, werden Fachleute die breitere Anwendbarkeit der Erfindung erkennen.
Merkmale, die in einer Figur gezeigt sind, können mit Merkmalen, die in irgendeiner der Figuren gezeigt sind, kombiniert werden, durch diese ersetzt werden oder abgewandelt werden. Es sei denn, es ist anders ausgesagt, sind keine Merkmale, Bauelemente oder Beschränkungen für irgendwelche anderen Merkmale, Bauteile oder Beschränkungen wechselseitig ausschließlich. Jegliche in den Figuren gezeigte spezifische Konfigurationen sind nur veranschaulichend. Alle Bauteile können zwischen Figuren vermischt und angepasst werden.
Der Antriebsstrang 110 umfasst eine Brennkraftmaschine 112 und ein Getriebe 114. Die Kraftmaschine 112 ist antriebstechnisch für einen mechanischen Leistungsfluss mit dem Getriebe 114 verbunden, welches ein Hybridgetriebe ist, das eine oder mehrere elektrische Maschinen 116 aufweist. Zu Veranschaulichungszwecken können die elektrischen Maschinen 116 als erste und zweite elektrische Maschine 116 in beliebiger Reihenfolge bezeichnet sein, und es kann zusätzliche elektrische Maschinen 116 geben. Darüber hinaus können die elektrischen Maschinen 116 zwischen der Kraftmaschine 112 und dem Getriebe 114, innerhalb des Getriebes 114 oder benachbart zu der Kraftmaschine 112 angeordnet und durch einen Riemen oder eine Kette mit der Kraftmaschine 112 verbunden sein.
Eine Eingangswelle 118 verbindet die Kraftmaschine 112 funktional mit dem Getriebe 114 und liefert Eingangsleistung an das Getriebe 114. Die Eingangswelle 118 kann für zusätzliche Strukturen veranschaulichend sein, die, ohne Einschränkung, ein Schwungrad, einen Dämpfer oder andere Strukturen, die mechanische Leistung zwischen der Kraftmaschine 112 und dem Getriebe 114 übertragen, umfassen. In manchen Ausführungsformen des Antriebsstrangs 110 kann es eine Fluidkupplung, wie etwa einen Drehmomentwandler (nicht gezeigt), zwischen der Kraftmaschine 112 und der Eingangswelle 118 geben. Zusätzlich kann ein Dämpfer (nicht gezeigt) funktional zwischen dem Ausgang der Kraftmaschine 112 und der Getriebeeingangswelle 118 angebracht sein. Der Dämpfer kann selektiv zwischen einem verriegelten Zustand und einem entriegelten Zustand geändert werden.
Eine Ausgangswelle 122 ist funktional mit dem Getriebe 114 verbunden und überträgt Ausgangsleistung von dem Getriebe 114 auf einen Achsantrieb 120 (oder Endantrieb). Die Auswahl von Betriebsmodi des Getriebes 114 ändert die Beziehung zwischen den Eingangseigenschaften, wie etwa ein Eingangsdrehmoment und eine Eingangsdrehzahl, an der Eingangswelle 118 und die Ausgangseigenschaften, wie etwa ein Ausgangsdrehmoment und eine Ausgangsdrehzahl, an der Ausgangswelle 122. Es ist anzumerken, dass das Getriebe 114 ein elektrisch verstellbares Getriebe (EVT) sein kann, so dass die Eingangseigenschaften der Eingangswelle 118 und die Ausgangseigenschaften der Ausgangswelle 122 keine festen Betriebsverhältnisse sein müssen und stufenlose Drehzahlverhältnisse aufweisen können. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsformen des Antriebsstrangs 110 die Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle 122 positiv sein, obwohl die Eingangsdrehzahl an der Eingangswelle 118 Null betragen kann.
Hydraulisch betätigte Drehmomentübertragungsmechanismen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, sind selektiv innerhalb des Getriebes 114 einrückbar, um unterschiedliche Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse oder Betriebsmodi zwischen der Eingangswelle 118 und der Ausgangswelle 122 herzustellen. Der Begriff Kupplung kann allgemein dazu verwendet werden, um sich auf beide Kupplungen und Bremsen zu beziehen. Ein Schalten von einem Drehzahlverhältnis oder -modus in ein anderes kann in Ansprechen auf Fahrzeugbedingungen oder Bedieneranforderungen (Fahreranforderungen) erfolgen. Das Drehzahlverhältnis ist im Allgemeinen als die Eingangsdrehzahl dividiert durch die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 114 definiert. Somit weist ein niedriger Übersetzungsbereich ein hohes Drehzahlverhältnis auf, und ein hoher Übersetzungsbereich weist ein relativ niedrigeres Drehzahlverhältnis auf.
Elektrisch verstellbare Getriebe, die das Getriebe 114 einschließen, können entworfen sein, um in Festgang-(FG-)Modi und EVT-Modi zu arbeiten, was einen Betrieb umfasst, während die Kraftmaschine 112 ausgeschaltet ist. Weil elektrisch verstellbare Getriebe nicht auf Einzeldrehzahl-Übersetzungsverhältnisse begrenzt sind, können die unterschiedliche Betriebszustände als Bereiche oder Modi anstelle von Gängen bezeichnet werden. Wenn in einem Festgangmodus gearbeitet wird, ist die Drehzahl der Ausgangswelle 122 des Getriebes 114 ein festes Verhältnis von der Drehzahl der Eingangswelle 118, die äquivalent zu der Eingangsdrehzahl von der Kraftmaschine 112 sein kann. Elektrisch verstellbare Getriebe sind auch für einen Betrieb der Kraftmaschine ausgestaltet, der mechanisch unabhängig von dem Achsantrieb ist, wodurch stufenlose Drehzahlverhältnisse mit hohem Drehmoment, elektrisch dominierte Anfahrvorgänge, regeneratives Bremsen und Leerlauf in Anfahrvorgängen mit ausgeschalteter Kraftmaschine ermöglicht werden.
Der Achsantrieb 120 kann ein vorderes oder hinteres Differenzial oder einen anderen Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen und liefert einen Leistungsausgang an ein oder mehrere Räder 124 durch jeweilige Fahrzeugachsen oder Halbwellen (nicht gezeigt). Die Räder 124 können entweder Vorder- oder Hinterräder 124 des Fahrzeugs sein, an dem sie angewandt werden, oder sie können ein Antriebszahnrad eines Kettenfahrzeugs sein. Fachleute werden erkennen, dass der Achsantrieb 120 jede bekannte Konfiguration umfassen kann, die Vorderradantrieb (FWD), Hinterradantrieb (RWD), Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD) umfasst, ohne den Umfang der beanspruchten Erfindung zu verändern.
Eine oder mehrere Reibbremsen 126 sind ausgestaltet, um kinetische Energie in Wärme umzuwandeln. Die durch die Reibbremsen 126 erzeugte Wärme wird an die Atmosphäre abgegeben.
Zusätzlich zu der Kraftmaschine 112 können die elektrischen Maschinen 116 als Traktionseinrichtungen oder Antriebsaggregate für den Antriebsstrang 110 wirken. Die elektrischen Maschinen 116, die als Motoren oder Motoren/Generatoren bezeichnet werden können, sind in der Lage, kinetische Energie in elektrischer Energie umzuwandeln und auch elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln. Eine Batterie 130 wirkt als eine Energiespeichereinrichtung für den Antriebsstrang 110 und kann eine chemische Batterie, ein Batteriepaket oder eine andere Energiespeichereinrichtung (ESD) sein. Wenn der Antriebsstrang 110 ein Hybridantriebsstrang ist, kann die Batterie 130 eine Hochspannungsbatterie sein, die als eine Hybridbatterie oder ein Batteriepaket bezeichnet wird. Darüber hinaus kann der Antriebsstrang 110 eine separate Anlass-, Licht- und -Zündungsbatterie (SLI-Batterie) (nicht gezeigt) sein, oder die SLI-Funktionen können durch die Batterie 130 durchgeführt werden.
Die elektrischen Maschinen 116 stehen mit der Batterie 130 in Verbindung. Wenn die elektrischen Maschinen 116 elektrische Energie in kinetische Energie umwandeln, fließt Strom aus der Batterie 130 zu den elektrischen Maschinen 116, so dass die Batterie 130 gespeicherte Energie entlädt. Dies kann als ein Motorantrieb oder als ein Motormodus bezeichnet werden. Wenn im Gegensatz dazu die elektrischen Maschinen 116 kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln, fließt Strom von den elektrischen Maschinen 116 in die Batterie 130, so dass die Batterie 130 geladen wird und Energie speichert. Dies kann als ein Stromerzeugungs- oder Generatormodus bezeichnet werden. Es ist jedoch anzumerken, dass interne Verluste der elektrischen Maschinen 116, der Batterie 130 und der Verdrahtung des Antriebsstrangs 110 den tatsächlichen Stromfluss zwischen der Batterie 130 und den elektrischen Maschinen 116 verändern können.
Ein Eingangssensor 128 veranschaulicht Mess-, Überwachungs- oder Ermittlungseigenschaften, die an der Eingangswelle 118 auftreten. Der Eingangssensor 128 kann das Eingangsdrehmoment und die Eingangsdrehzahl ermitteln, wenn die Eingangswelle 118 in das Getriebe 114 eintritt. Ein Ausgangssensor 132 veranschaulicht Mess-, Überwachungs- oder Ermittlungseigenschaften, die an der Ausgangswelle 122 auftreten, und kann das Ausgangsdrehmoment und die Ausgangsdrehzahl des Getriebes 114 ermitteln. In vielen Ausgestaltungen werden das Eingangsdrehmoment und die Eingangsdrehzahl durch Schätzungen von anderen Komponenten geliefert, so dass der Eingangssensor 128 einfach für den Ort der Eingangsdrehmoment- und Eingangsdrehzahlermittlung veranschaulichend ist.
1 zeigt ein stark schematisches Controller- oder Steuerungssystem 140, das in der Lage ist, den Antriebsstrang 110 zu betreiben. Das Steuerungssystem 140 ist an Bord des Fahrzeugs montiert und steht mit verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs 110 in Verbindung und führt Borddetektion und Diagnosen in Echtzeit für den Antriebsstrang 110 durch. Darüber hinaus kann das Steuerungssystem 140 den nachfolgenden Betrieb des Antriebsstrangs 110 auf der Basis der Detektion und Diagnosen abändern.
Das Steuerungssystem 140 kann eine oder mehrere Komponenten mit einem Speichermedium und einem geeigneten Umfang an programmierbarem Speicher umfassen, die in der Lage sind, einen oder mehrere Algorithmen oder Verfahren zu speichern und auszuführen, um eine Steuerung des Antriebsstrangs 110 zu bewirken. Jede Komponente des Steuerungssystems 140 kann eine verteilte Controller-Architektur umfassen, wie etwa eine auf einen Mikroprozessor beruhende elektronische Steuerungseinheit (ECU). Zusätzliche Module oder Prozessoren können innerhalb des Steuerungssystems 140 vorhanden sein. Das Steuerungssystem 140 kann alternativ als ein Hybridsteuerungsprozessor (HCP von Hybrid Control Processor) bezeichnet werden.
Elektrischer Strom ist zu oder von der Batterie 130 dementsprechend übertragbar, ob die Batterie 130 geladen oder entladen wird. Das Steuerungssystem 140 steuert Stromrichter und Motor-Controller, die ausgestaltet sind, um Steuerungsbefehle zu empfangen, um eine Motorantriebs- oder Motorrekuperationsfunktionalität bereitzustellen. Wenn der Antriebsstrang 110 negative Leistung erzeugt - so dass der Antriebsstrang 110 versucht, das Fahrzeug zu verzögern - können die elektrischen Maschinen 116 in einen Generatormodus versetzt werden. Die elektrischen Maschinen 116 wandeln dann kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie um, die in der Batterie 130 gespeichert werden kann, wenn die Bedingungen der Batterie 130 dies zulassen.
Das Steuerungssystem 140 kommuniziert mit dem Eingangssensor 128 und dem Ausgangssensor 132. Zusätzliche Sensoren oder Information sammelnde Komponenten können ebenfalls in dem Antriebsstrang 110 enthalten sein und können mit dem Steuerungssystem 140 kommunizieren. Im Allgemeinen befiehlt das Steuerungssystem 140 den Betrieb des Antriebsstrangs 110, der die Kraftmaschine 112 und die elektrischen Maschinen 116 umfasst.
Das Steuerungssystem 140 führt zahlreiche Funktionen aus, die jene, die hierin beschrieben sind, einschließen. Einige der Funktionen des Steuerungssystems 140 können durch einzelne Komponenten des Steuerungssystems 140 ausgeführt werden, die als Module bezeichnet werden. Es ist jedoch anzumerken, dass die Module keine physikalisch getrennten Strukturen sein müssen, sondern dass sie aufgeteilte Funktionen sein können, die durch die gleichen physikalischen Strukturen des Steuerungssystems 140 ausgeführt werden. Jegliche spezifische Funktion, die als innerhalb von einem der Module beschrieben ist, können durch ein anderes Modul ausgeführt werden. Alternativ können alle Funktionen einfach durch das Steuerungssystem 140 als Ganzes ohne separate Identifikation der Module ausgeführt werden.
Ein Spitzenermittlungsmodul 142 überwacht Eingangsdrehmoment an der Eingangswelle 118 und ermittelt, wann das Eingangsdrehmoment einen Mindestschwellenwert übersteigt, was als ein kritisches Ereignis bezeichnet werden kann. Das Spitzenermittlungsmodul 142 kann auch die Spitze des Eingangsdrehmoments ermitteln, die während des kritischen Ereignisses auftritt, was als ein Spitzenereignis bezeichnet werden kann. Das Spitzenermittlungsmodul 142 kann auch die kritischen Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs 110 ermitteln, die im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Spitzenereignis auftreten.
Ein Aufzeichnungsmodul 144 kann die Spitzenereignisse aufzeichnen und kann auch die kritischen Fahrzeugerzeugnisse aufzeichnen, die zusammen mit den Spitzenereignissen auftreten. In manchen Ausführungsformen kann das Aufzeichnungsmodul 144 auch die Spitzenereignisse gemäß einer Mehrzahl von Bereichen klassifizieren und kann alternativ als Aufzeichnungs- und Sortiermodul 144 bezeichnet werden.
Ein Absolut- oder Bruchfestigkeitsgrenzmodul 146 ist ausgestaltet, um einen Betrieb des Antriebsstrangs 110 auf Niveaus zu verhindern, die Bruchfestigkeits-Konstruktionsgrenzen übersteigen. Das Bruchfestigkeitsgrenzmodul 146 ist ausgestaltet, um Eingangsdrehmoment zu verhindern, das zu einer momentanen geringfügigen oder größeren Beeinträchtigung von einer oder mehreren Komponenten des Antriebsstrangs 110 führen könnte. Deshalb verhindert das Bruchfestigkeitsgrenzmodul 146 Eingangsdrehmoment, das zu momentanem Komponenten- oder Systemversagen führen könnte.
Ein Ermüdungsgrenzmodul 148 ist ausgestaltet, um einen Betrieb des Antriebsstrangs 110 auf Niveaus zu verhindern, die Ermüdungskonstruktionsgrenzen übersteigen. Das Ermüdungsgrenzmodul 148 ist ausgestaltet, um Eingangsdrehmoment zu verhindern, das zu geringfügiger oder größerer Beeinträchtigung von einer oder mehreren Komponenten über die Zeit, wenn sich Ermüdungsbedingungen aufbauen, führen könnte. Deshalb verhindert das Ermüdungsgrenzmodul 148 Eingangsdrehmoment, das zu Komponenten- oder Systemversagen führen kann, das sich aus wiederholten Wechsel- oder zyklischen Beanspruchungen ergeben könnte.
Ein Abhilfe-/Betriebsmodul 150 ist ausgestaltet, um zu ermitteln, wie der Antriebsstrang 110 zu betreiben ist, wenn eines oder beide von dem Bruchfestigkeitsgrenzmodul 146 und dem Ermüdungsgrenzmodul 148 einen Betrieb des Antriebsstrangs 110 bei einem angeforderten oder geplanten Eingangsdrehmoment verhindern. Wenn keine Abhilfe notwendig ist, kann das Abhilfe-/Betriebsmodul 150 passiv sein, was einen Betrieb des Antriebsstrangs 110 bei welchem angeforderten kritischen Fahrzeugeigenschaften auch immer zulässt.
Jegliche Funktionen, die von dem Steuerungssystem 140 durchgeführt werden, können durch irgendwelche der hierin beschriebenen Module, alle Module oder zusätzliche Module, die in das Fahrzeug, dem Antriebsstrang 110 oder das Steuerungssystem 140 eingearbeitet sind, durchgeführt werden. Das Steuerungssystem 140 und jedes seiner Module steht mit einer Nachschlagetabelle 152 in Verbindung, die innerhalb des Steuerungssystems 140 gespeichert sein kann. Die Nachschlagetabelle 152 lässt zu, dass Daten, die von dem Steuerungssystem 140 in Echtzeit gesammelt werden, zur Verwendung in der Zukunft gespeichert werden können. Die Nachschlagetabelle 152 kann auch im Voraus mit einigen Anfangsdaten belegt werden, die das Steuerungssystem 140 ergänzt, während in Echtzeit gearbeitet wird. Wie es hierin beschrieben ist, kann die Nachschlagetabelle 152 Betriebseigenschaften des Antriebsstrangs 110 speichern, von denen verhindert werden soll, dass sie in der Zukunft auftreten.
Der Bediener des Fahrzeugs fordert im Allgemeinen Ausgangsbedingungen an, wie etwa eine Zuname oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Anforderungen können alternativ von einem anderen Steuerungssystem, wie etwa Fahrtregelungs- oder Traktionssteuerungssystemen, kommen. Die Ausgangsanforderung wird in Befehle für den Antriebsstrang 110 umgeformt, die, ohne Einschränkung, umfassen: Betriebsbedingungen für die Kraftmaschine 112, Betriebsmodus des Getriebes 114 und Drehmomentbeiträge (positiv oder negativ) von den elektrischen Maschinen 116.
Die zahlreichen Faktoren, die bei der Bereitstellung von Traktion miteinbezogen werden, um die Bedienerausgangsanforderung zu erfüllen, können zu erhöhten Niveaus an Eingangsdrehmoment in das Getriebe 114 führen, was für Komponenten des Getriebes 110, wie etwa die Eingangswelle 118, schädlich sein kann. Deshalb ist das Bordsteuerungssystem 140 ausgestaltet, um die hierin beschriebenen Steuerungsverfahren zu verwenden, um den Antriebsstrang 110 zu verwalten und übermäßige Ausschläge von Eingangsdrehmoment zu minimieren, die für den Antriebsstrang 110 schädlich sein könnten.
Nun unter Bezugnahme auf 2A und 2B und mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1 sind Schaubilder gezeigt, die eine Implementierung oder Verfolgung von hierin beschriebenen Steuerungsverfahren veranschaulichen. 2A kann zum Verfolgen und Diagnostizieren von absoluten Grenzen verwendet werden und verwendet Rohdrehmoment, kann aber in manchen Umständen zum Verfolgen und Diagnostizieren von Ermüdungsgrenzen verwendet werden. 2B kann besonders zum Verfolgen und Diagnostizieren von Ermüdungsgrenzen verwendbar sein und verwendet Oszillationsdrehmoment anstatt Rohdrehmoment.
2A zeigt ein Schaubild 200, das ein Eingangsdrehmomentsignal 202 darstellt oder veranschaulicht, das als Roheingangsdrehmoment bezeichnet werden kann und mit einer durchgezogenen Linie gezeigt ist. Das Schaubild 200 veranschaulicht auch einige charakteristische Merkmale des Eingangsdrehmomentsignals 202, das als Teil der hierin beschriebenen Steuerungsverfahren ermittelt und benutzt werden kann. Das Eingangsdrehmomentsignal 202 kann von dem Eingangssensor 128 an der Eingangswelle 118 ermittelt werden oder kann aus anderen Eigenschaften des Antriebsstrangs 110 und insbesondere der Kraftmaschine 112 abgeleitet werden. Das Steuerungssystem 140 überwacht entweder kontinuierlich oder iterativ das Verhalten des Eingangsdrehmomentsignals 202.
Das Schaubild 200 umfasst darüber hinaus ein Durchschnittsdrehmomentsignal 204, das auch als mittleres Drehmoment bezeichnet werden kann, und ist mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 kann aus dem Eingangsdrehmomentsignal 202 abgeleitet werden, etwa durch die Verwendung von Filterungs- oder mathematischen Techniken, und stellt einen zeitbasierten Mittelwert oder Durchschnitt des Eingangsdrehmomentsignals 202 dar. Deshalb schwankt das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 auf der Basis des Eingangsdrehmomentsignals 202, aber macht dies auf eine weniger drastische (oder weniger verrauschte) Weise. Das in 2A gezeigte Durchschnittsdrehmomentsignal 204 ist stark veranschaulichend und braucht nicht für den tatsächlichen Mittelwert des Eingangsdrehmomentsignals 202 repräsentativ sein.
Das Schaubild 200 veranschaulicht die Zeit entlang einer horizontalen Achse 206, der x-Achse, deren Einheiten Sekunden sein können. Eingangsdrehmoment ist entlang einer vertikalen Achse 208, der y-Achse, veranschaulicht, deren Einheiten Newtonmeter (Nm) oder dergleichen sein können. Alle Werte und Einheiten sind allein zu Veranschaulichungszwecken und in keiner Weise einschränkend. Darüber hinaus können die Werte für andere Einheiten veranschaulichend sein, wie etwa Pfund-Fuß, entlang der vertikalen Achse 208.
Das Steuerungssystem 140 kann das Eingangsdrehmomentsignal 202 durch Abtasten von Eingangsdrehmoment mit einem festen oder variablen Intervall ermitteln, so dass das Eingangsdrehmomentsignal 202 tatsächlich aus einzelne Datenpunkten gebildet wird, anstatt dass es ein kontinuierliches Signal ist. Deshalb kann jeder Datenpunkt oder jede Abtastung als ein momentaner oder gegenwärtiger Punkt bezeichnet werden, der als Zeit oder Punkt n bezeichnet werden kann. Darüber hinaus können unmittelbar vorhergehende oder folgende Datenpunkte jeweils als Zeit oder Punkt n-1 bzw. n+1 bezeichnet werden.
Ein Absolut- oder Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 stellt das Niveau an Eingangsdrehmoment dar, das zu unmittelbarem Komponenten- oder Systemversagen führen kann. Wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 kreuzt, kann das Ereignis zu einer geringfügigen oder großen Beeinträchtigung von einer oder mehreren Komponenten des Antriebsstrangs 110 führen. Dieser Schwellenwert wird aus einer Kurzzeitperspektive betrachtet. Es ist im Allgemeinen bevorzugt, die Zahl von Vorkommnissen von Eingangsdrehmomentniveaus, die den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 übersteigen, zu minimieren.
Ein Mindestschwellenwert 212 stellt ein Roheingangsdrehmoment dar, das zu einer geringfügigen oder großen Beeinträchtigung von einer oder mehreren Komponenten aufgrund von Ermüdungsbedingungen führen kann. Wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert 212 viele Male kreuzt, können die kumulativen Effekte zu Langzeitkomponenten- oder Systemversagen führen, das sich aus wiederholten Wechsel- oder zyklischen Spannungen ergibt. Diese Art von Ermüdungsermittlung verwendet Roheingangsdrehmoment im Gegensatz zu Oszillationsdrehmoment zur Ermüdungsermittlung, was in 2B gezeigt ist. Der Mindestschwellenwert 212 stellt auch ein Niveau an Eingangsdrehmoment dar, bei welchem das Steuerungssystem 140 Berechnungsressourcen erhöhen kann, die der Überwachung und Steuerung des Antriebsstrangs 110 zukommen.
Das Steuerungssystem 140 wird den Betrag von Ereignissen, die den Mindestschwellenwert 212 oder den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 kreuzen, und die Gründe dafür ermitteln. Die Werte des Mindestschwellenwerts 212 und des Bruchfestigkeitsschwellenwerts 210, die in Schaubild 200 gezeigt sind, sind veranschaulichend und beispielhaft, und die tatsächlichen Niveaus aller Schwellenwerte, die von dem Steuerungssystem 140 verwendet werden, werden von den einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs 110 abhängen.
Das Schaubild 200 veranschaulicht auch einen oder mehrere Bereichsschwellenwerte 214 zwischen dem Mindestschwellenwert 212 und dem Bruchfestigkeitsschwellenwert 210. Diese Bereichsschwellenwerte 214 zeigen mögliche Unterteilungen für die Bewertung kumulativer Niveaus an Ermüdung, die aus unterschiedlichen Beträgen von Eingangsdrehmoment in das Getriebe 114 unter der Rohermüdungstechnik resultieren. Zum Beispiel können höhere Beträge von Eingangsdrehmoment schneller zu Ermüdungsversagen als relativ niedrigere Beträge führen. Ein zusätzlicher Bereichsschwellenwert kann derart definiert sein, dass er oberhalb des Bruchfestigkeitsschwellenwerts 210 auftritt. Es ist anzumerken, dass alternative Techniken zur Ermüdungsbewertung verwendet werden können, wie etwa die in 2B gezeigte Oszillationsermüdungstechnik, die Differenzen zwischen dem Eingangsdrehmomentsignal 202 und dem Durchschnittsdrehmomentsignal 204 verwendet, um Ermüdung zu ermitteln.
Wie es in dem Schaubild 200 gezeigt ist, sieht das Steuerungssystem 140 dieses Kreuzen jedes Mal dann als ein kritisches Ereignis an, wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert 212 kreuzt, welcher als ein Mindestschwellenwert wirken kann. Das Spitzenermittlungsmodul 242 kann benutzt werden, um zu ermitteln, wann das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert 212 kreuzt. Zu Veranschaulichungszwecken kreuzt das Eingangsdrehmomentsignal 202, das in dem Schaubild 200 gezeigt ist, den Mindestschwellenwert 212 viele Male. Jedoch kann in der Praxis das tatsächliche Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert weniger häufig als gezeigt passieren.
Alternativ kann das Steuerungssystem nur auf Spitzenereignisse überwachen, wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 kreuzt. In diesem Fall würde das Steuerungssystem 140 keine Ermüdungsanalyse ermitteln, die direkt aus dem Eingangsdrehmomentsignal 202 resultiert. Das kritische Ereignis 226 stellt den einzigen Zeitraum dar, während dem das Eingangsdrehmomentsignal 202 oberhalb des Bruchfestigkeitsschwellenwerts 210 liegt, und das Steuerungssystem 140 kann während des Rests des in dem Schaubild gezeigten Zeitraums nicht auf Spitzen des Eingangsdrehmomentsignals 202 überwachen.
Ein erstes kritisches Ereignis 220 stellt den Zeitraum dar, während dem das Eingangsdrehmomentsignal 202 oberhalb des Mindestschwellenwerts 212 liegt. Ähnlich stellen ein zweites kritisches Ereignis 222, ein drittes kritisches Ereignis 224, ein viertes kritisches Ereignis 226 und ein fünftes kritisches Ereignis 228 Ausschläge des Eingangsdrehmomentsignals 202 oberhalb des Mindestschwellenwerts 212 dar.
Alternativ können kritische Ereignisse auf der Basis des Eingangsdrehmomentsignals 202, das das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 kreuzt, definiert sein. Obwohl sich das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 ändert, gibt das Eingangsdrehmomentsignal 202, das das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 kreuzt, örtlich festgelegte Fluktuationen oder Oszillationen des Drehmoments an, und diese Oszillationen können zu Ermüdungsschaden an der Eingangswelle 118 führen. Diese Ausgestaltung ist in 2B veranschaulicht.
Um den Durchsatz zu minimieren, können manche Funktionen des Spitzenermittlungsmoduls 142 und der anderen Module in dem Steuerungssystem 140 passiv bleiben oder es wird nicht auf diese zugegriffen, bis das Eingangsdrehmomentsignal 202 sich über den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 oder den Mindestschwellenwert 212 bewegt. Alternativ kann das Steuerungssystem 140 kontinuierlich arbeitend sein oder kann Berechnungsressourcen erhöhen, was dem Überwachen des Antriebsstrangs 110 während des ersten kritischen Ereignisses und nachfolgender Ereignisse zukommt.
Das Steuerungssystem 140 ermittelt den maximalen Betrag, wenn das Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert 212 kreuzt, wie etwa mit dem Spitzenermittlungsmodul 142. Eine erste Spitze 230 ist das maximale Niveau des Eingangsdrehmomentsignals 202, das während des ersten kritischen Ereignisses 220 auftritt. Das Steuerungssystem 140 oder das Spitzenermittlungsmodul 142 kann die erste Spitze 230 finden, indem aufgezeichnet wird, wann sich das überwachte Eingangsdrehmomentsignal 202 zwischen einer positiven Steigung und einer negativen Steigung ändert.
Das Steuerungssystem 140 kann zahlreiche andere Verfahren oder Techniken verwenden, um positive und negative Spitzen in dem Eingangsdrehmomentsignal 202 zu finden. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem 140 den Wert des Eingangsdrehmomentsignals 202 an jedem Abtastpunkt (n) protokollieren und dann den momentanen Wert mit dem vorhergehenden Punkt (n-1) vergleichen. Wenn der momentane Punkt größer als der vorhergehende Punkt ist, weiß das Steuerungssystem, dass das Eingangsdrehmomentsignal 202 erhöht ist, und dieser Punktwert wird gehalten oder protokolliert. Wenn der momentane Punkt niedriger als der vorhergehende Punkt ist, weiß das Steuerungssystem, dass das Eingangsdrehmomentsignal 202 zwischen Abtastiterationen verringert ist, und dieser Punktwert wird nicht gehalten oder nicht protokolliert. Deshalb ist der Maximalwert in dem Protokoll der Spitzenpunkt des Ereignisses. Das Protokoll kann jedes Mal dann zurückgesetzt werden, wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert kreuzt, wie etwa den Mindestschwellenwert 212 oder das Durchschnittsdrehmomentsignal 204.
Eine zweite Spitze 232 tritt während des zweiten kritischen Ereignisses 222 auf. Ähnlich sind eine dritte Spitze 234, eine vierte Spitze 236 und eine fünfte Spitze 238 jeweils die Maxima während des dritten kritischen Ereignisses 224, des vierten kritischen Ereignisses 225 und des fünften kritischen Ereignisses 228. Es ist anzumerken, dass maximale Spitzen, die unterhalb des Mindestschwellenwerts auftreten, welcher in dieser Darstellung der Mindestschwellenwert 212 ist, nicht als Spitzenereignisse gezählt werden können - und nicht zur nachfolgenden Verwendung aufgezeichnet werden können, wie es hierin erläutert wird.
Eine Doppelspitze 237 tritt auch während des vierten kritischen Ereignisses 226 zusammen mit der vierten Spitze 236 auf. Weil das zweite kritische Ereignis zumindest zwei unterschiedliche Spitzen aufweist, kann das Steuerungssystem 140 entweder den höchsten Wert als den Spitzenwert für das vierte kritische Ereignis 226 nehmen, oder kann die Spitzen derart behandeln, als ob sie während unterschiedlicher Ereignisse auftraten. Zu Veranschaulichungszwecken wird diese Beschreibung den höchsten Betrag als das Maximum des vierten kritischen Ereignisses 226, das die vierte Spitze 236 ist, verwenden.
Wenn das Steuerungssystem 140 nur auf Ausschläge über den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 hinaus überwacht, sind das vierte kritische Ereignis 226 und die vierte Spitze 236 die einzigen aufgezeichneten Ereignisse. Deshalb kann das Steuerungssystem 140 bis zu dem vierten kritischen Ereignis 226 schlafen, würde aber dann die vierte Spitze 236 ermitteln.
Das Spitzenermittlungsmodul 142 kann auch die kritischen Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs 110 ermitteln, die im Wesentlichen gleichzeitig mit den Spitzenereignissen auftreten. Die kritischen Fahrzeugeigenschaften können zum Beispiel und ohne Einschränkung umfassen: einen Betriebsmodus des Getriebes 114, wie etwa einen festen Gang, einen elektrisch verstellbaren Getriebe-(EVT)--Modus oder Neutral; eine Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 118, die äquivalent zu einer Kraftmaschinendrehzahl der Kraftmaschine 112 sein kann oder nicht; eine Ausgangsdrehzahl der Ausgangswelle 122; Kraftmaschinendrehmoment; Ausgangsdrehmoment; und ein Modus mit bedarfsabhängigem Hubraum, wie etwa wann alle Zylinder der Kraftmaschine 112 arbeiten.
Es ist anzumerken, dass das Schaubild 200 für sowohl positive als auch negative Eingangsdrehmomentniveaus veranschaulichend ist. Jedoch kann eine Bezeichnung, wie positiv und negativ, relativ zu der Eingangswelle 118 in jeder Richtung vorgenommen werden, obwohl die Drehrichtung, die aus dem normalen Betrieb der Kraftmaschine 112 resultiert, wahrscheinlich mit der Richtung positiven Drehmoments zusammenfallen bzw. dieses definieren wird.

Die erste bis fünfte Spitze 230 - 238 werden von dem Steuerungssystem, wie etwa durch das Aufzeichnungsmodul 144, aufgezeichnet. Darüber hinaus kann das Steuerungssystem 140 auch die kritischen Fahrzeugeigenschaften aufzeichnen, die gleichzeitig mit der ersten bis fünften Spitze 230 - 238 auftreten. Tabelle 1 und Tabelle 2 veranschaulichen das Diagnostizieren von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs 110 durch das Steuerungssystem 140 an Bord des Fahrzeugs. Tabelle 1:

Spitze	Eingangs- drehmoment	Eingang- drehzahl	Kraftmaschinen- drehmoment	Ausgangs- drehzahl	Ausgangs- drehmoment	Modus
232	310	2200	125	2000	1200	EVT 2
234	405	0	0	1500	1000	EVT 1
236	560	3300	100	1100	300	FG 3

Tabelle 1 veranschaulicht einige der kritischen Fahrzeugeigenschaften, die im Wesentlichen gleichzeitig mit der zweiten Spitze 232, der dritten Spitze 234 und der vierten Spitze 236 auftreten. Diese kritischen Fahrzeugeigenschaften können von dem Steuerungssystem 140 aufgezeichnet und in der Nachschlagetabelle 152 zusammen mit irgendwelchen zusätzlichen Daten, die von dem Steuerungssystem 140 gesammelt oder geschaffen werden, gespeichert werden. Es ist anzumerken, dass diese kritischen Fahrzeugeigenschaften spezifische Betriebszustände des Antriebsstrangs 110 darstellen, die bewirkt haben, dass das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 oder den Mindestschwellenwert 212 überstieg. Wenn das Steuerungssystem nur auf Ausschläge oberhalb des Bruchfestigkeitsschwellenwerts 210 überwacht, dann wäre der einzige Eintrag in Tabelle 1 die vierte Spitze 236.
Die kritischen Fahrzeugeigenschaften in Tabelle 1 sind: Eingangsdrehzahl, Kraftmaschinen-Drehmoment, Ausgangsdrehzahl und Ausgangsdrehmoment, aber diese sind nur veranschaulichend. Es können andere Daten in den aufgezeichneten kritischen Fahrzeugeigenschaften enthalten sein, wie etwa bedarfsabhängiger Hubraum oder aktives Kraftstoffmanagement (d.h. die Anzahl von Zylindern, die eine Verbrennung in der Kraftmaschine 112 erfahren), der Drehmomentausgang der elektrischen Maschinen 116 (der entweder negativ oder positiv sein kann), oder die Drehzahl der elektrischen Maschinen 116.
Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, kann die zweite Spitze 232 während eines Modus EVT 2 auftreten. Die kritischen Fahrzeugeigenschaften, die im Wesentlichen gleichzeitig mit der zweiten Spitze 232 auftreten, würden dann in der Nachschlagetabelle 152 zum zukünftigen Verweis als Satz von Eigenschaften gespeichert werden, die bewirkten, dass das Eingangsdrehmoment über das Mindestschwellenniveau des Mindestschwellenwerts 212 ansteigt. Die jeweiligen kritischen Fahrzeugbedingungen für die dritte Spitze 234 und die vierte Spitze 236 werden ebenfalls aufgezeichnet.
Wie es hierin beschrieben ist, kann das Steuerungssystem 140 anschließend die Nachschlagetabelle 152 prüfen, um zu ermitteln, ob irgendein spezifischer Satz von kritischen Fahrzeugeigenschaften wahrscheinlich Ausschläge oberhalb des Bruchfestigkeitsschwellenwerts 210 hervorruft. In manchen Situationen kann das Steuerungssystem 140 auch Ausschläge oberhalb des Mindestschwellenwerts 212 verhindern. Wenn die kritischen Fahrzeugeigenschaften, die von dem Bediener angefordert werden, erhöhtes Eingangsdrehmoment oder große Eingangsdrehmomentoszillationen bewirken würden, kann das Steuerungssystem 140 den Betrieb des Antriebsstrangs 110 verändern, um das erhöhte Eingangsdrehmoment oder Eingangsdrehmomentoszillation zu vermeiden.
Zum Beispiel gelangt die vierte Spitze 236 über den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 hinaus. Deshalb kann das Steuerungssystem die kritischen Fahrzeugeigenschaften, die zusammen mit der vierten Spitze 236 auftreten, als einen verbotenen Betriebszustand identifizieren. Abschnitte der Nachschlagetabelle 152 können zum Identifizieren der verbotenen Betriebszustände bestimmt sein, oder es kann eine separate Nachschlagetabelle als eine Verbotsliste verwendet werden.
Wie es in 2B gezeigt ist, kann das Steuerungssystem 140 auch Ermüdungsanalyse oder kumulative Ermüdungsanalyse umfassen und kann Ermüdung bewirkende kritische Fahrzeugeigenschaften als verbotene Betriebszustände identifizieren. 2B zeigt ein Schaubild 250 mit der Zeit entlang einer x-Achse 256 und Drehmoment auf einer y-Achse 258. Das Schaubild 250 umfasst ein Oszillationsdrehmoment 252, das die berechnete Differenz zwischen dem Eingangsdrehmomentsignal 202 und dem Durchschnittsdrehmomentsignal 204, die in 2A gezeigt sind, darstellen oder veranschaulichen kann. Es ist anzumerken, dass die x-Achse 256 tatsächlich das Durchschnittsdrehmomentsignal 204 ist.
Ermüdungsspannungen können durch Oszillation zwischen entgegengesetzten Zuständen, wie etwa positivem und negativem Drehmoment, auftreten. Jedoch können Ermüdungsspannungen durch Oszillation um einen zentralen Zustand herum, wie etwa das Durchschnittsdrehmomentsignal 204, auftreten. Das Oszillationsdrehmoment 252 stellt die Spreizung zwischen dem Eingangsdrehmomentsignal 202 und dem Durchschnittsdrehmomentsignal 204 als den zentralen Zustand dar.
Das Schaubild 250 veranschaulicht einen Ermüdungsschwellenwert 262 mit einer gestrichelten Linie bei einem Oszillationsdrehmoment von annähernd 200. Ähnlich spiegelt ein negativer Ermüdungsschwellenwert 262' den Ermüdungsschwellenwert 262 für Oszillationsdrehmoment unterhalb des Durchschnittsdrehmomentsignals 204. Zahlreiche Ermüdungsbereiche 264 sind auf der positiven Seite des Schaubilds 250 veranschaulicht, und es kann auch die entgegengesetzten Ermüdungsbereiche (nicht veranschaulicht) geben.
Das Schaubild 250 veranschaulicht eine alternative Technik, die Ermüdungsanalyse über die Verwendung des hohen Drehmoments, das in Schaubild 200 gezeigt ist, verbessern kann. Deshalb kann das Steuerungssystem 140 sowohl das Eingangsdrehmomentsignal 202 als auch das Oszillationsdrehmoment 252 überwachen, wobei das Eingangsdrehmomentsignal 202 verwendet wird, um Ausschläge über den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 hinaus zu ermitteln, und das Oszillationsdrehmoment 252 zur Ermüdungsanalyse während Ausschlägen über den Ermüdungsschwellenwert 262 hinaus verwendet wird.
Zu Veranschaulichungszwecken veranschaulicht das Schaubild 250 ein erstes Ermüdungsereignis 270 und ein zweites Ermüdungsereignis 272. Diese Ermüdungsereignisse sind Zeiträume, während denen das Oszillationsdrehmoment 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 übersteigt. Während des ersten Ermüdungsereignisses 270 und des zweiten Ermüdungsereignisses 272 findet das Spitzenermittlungsmodul eine erste Ermüdungsspitze 280 und eine zweite Ermüdungsspitze 282. Es ist anzumerken, dass das Schaubild 250 andere Ermüdungsereignisse zeigt, die nicht separat identifiziert sind.
Die erste Ermüdungsspitze 280 und die zweite Ermüdungsspitze 282 treten im Allgemeinen gleichzeitig wie die erste Spitze 230 und die zweite Spitze 232 auf, die in 2A gezeigt sind. Jedoch gibt es auch ein drittes Ermüdungsereignis 273 und eine dritte Ermüdungsspitze 283 zwischen der ersten Ermüdungsspitze 280 und der zweiten Ermüdungsspitze 282. Es kann sein, dass die dritte Ermüdungsspitze 283 unter dem in Schaubild 200 gezeigten Rohdrehmomentermüdungssystem kein Ermüdungsereignis auszulösen braucht. Da jedoch das Schaubild 250 Oszillationsanalyse verwendet, erkennt es, dass die dritte Ermüdungsspitze 283 ein signifikantes Ermüdungsereignis ist. Tabelle 2:

Bereich Ereigniszählwert Maximale Ermüdung Ermüdungsverhältnis

>400 52 500 0,10

350-400 170 1000 0,17

300-350 351 2500 0,14

250-300 899 5000 0,18

200-250 2269 10000 0,23
Tabelle 2 veranschaulicht die Anwendung der Steuerungsverfahren, um Ermüdungsversagen durch Unterteilung und Organisation von Ermüdungsereignissen in Bereiche, wie etwa die in Schaubild 250 gezeigten Ermüdungsbereiche 264, zu minimieren. Die erste bis dritte Ermüdungsspitze 280 - 283 sind in Bereiche auf der Basis ihrer jeweiligen Beträge unterteilt. Jede der ersten bis dritten Ermüdungsspitzen 280 - 283 erhöht den Ereigniszählwert innerhalb ihres jeweiligen Bereichs. Es ist anzumerken, dass die Bereiche nicht das gesamte Spektrum abdecken müssen, sondern in manchen Ausgestaltungen gleiche Beträge haben können. Darüber hinaus kann Tabelle 2 auch einen Zählwert für Ausschläge über den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 hinaus umfassen, ungeachtet des Oszillationsdrehmoments, das an den Ausschlägen auftritt.
Wie in dem Schaubild 250 und Tabelle 2 veranschaulicht ist, kann die erste Ermüdungsspitze 280 den Gesamtzählwert in dem Bereich 300 - 350 erhöhen, die zweite Ermüdungsspitze 282 kann den Ereigniszählwert in dem Bereich 250 - 300 erhöhen, und die dritte Ermüdungsspitze 283 kann den Ereigniszählwert in dem Bereich 350 - 400 erhöhen. Abhängig von der Ausführungsform kann eine jede von der ersten bis dritten Ermüdungsspitze 280 - 283 als ein Ereigniszählwert in Tabelle 2 verwendet werden, oder die erste bis dritte Ermüdungsspitze 280 - 283 können mit entgegengesetzten, negativen Spitzen gepaart werden, um jeden Ereigniszählwert zu erzielen.
Zur Ermüdungsanalyse kann das Steuerungssystem 140 positive und negative Spitzen ähnlichen Betrages paaren und diejenigen Paare als die Ereigniszählwerte, die in Tabelle 2 veranschaulicht sind, verwenden. Positive und negative Spitzen können auf der Basis von positivem Drehmoment und negativem Drehmoment oder wahrscheinlicher auf der Basis von positiven und negativen Spreizungen oder Oszillationen in Bezug auf das Oszillationsdrehmoment 252 definiert werden. Zum Beispiel kann eine entgegengesetzte Ermüdungsspitze 280' mit der ersten Ermüdungsspitze 280 gepaart werden, und eine entgegengesetzte Spitze 282' kann mit der zweiten Ermüdungsspitze 282 gepaart werden. Diese Paarungen werden auf der Basis aufeinanderfolgender, zeitbasierter Kreuzungen des Durchschnittsdrehmomentsignals 204 vorgenommen, welches die Nulllinie der x-Achse 256 im Schaubild 250 ist.
Wenn der Ermüdungsbereich ermittelt wird, können die Paare auf der Basis eines Durchschnitts des Betrages der Ermüdungsspitze und der entgegengesetzten Spitze gezählt werden. Alternativ können die Spitzen immer mit entgegengesetzten Spitzen, deren Betrag im gleichen Bereich liegt, gepaart werden, anstatt die nächstliegende entgegengesetzte Spitze zu verwenden.
Die Ermüdungsereigniszählwerte können mit maximalen Ermüdungsniveaus oder Zählwerten verglichen werden. Es kann zum Beispiel eine maximale Anzahl von Ereigniszählwerten geben, die in jedem Bereich auftreten können, wie etwa die Spalte Maximale Ermüdung in Tabelle 2. Wenn der Ermüdungsereigniszählwert in jedem Bereich sein Maximum erreicht, sagt das Steuerungssystem 140 voraus, dass ein Ermüdungsversagen unmittelbar bevorsteht, und Abhilfe notwendig sein kann, um ein Versagen aufgrund zumindest dieses Bereichs zu verhindern.
Alternativ können die Ermüdungsgrenzen für jeden Bereich auf einem Ermüdungsverhältnis gegründet werden, das, wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, das Verhältnis des Ereigniszählwertes zu der maximalen Ermüdung in jedem Bereich ist. Durch die Verwendung des Ermüdungsverhältnisses kann der gleiche Verhältniswert zum Ermitteln von Grenzen aus jedem Ermüdungsbereich verwendet werden. Zum Beispiel kann jedes Ermüdungsverhältnis größer als 0,3 als zu groß erachtet werden, ungeachtet des spezifischen Bereichs, in welchem das Verhältnis auftritt.
Darüber hinaus können die einzelnen Ermüdungsverhältnisse für jeden Bereich summiert oder kombiniert werden, um einen gesamten übermäßigen Ermüdungszustand zu ermitteln, selbst wenn kein einzelner Bereich seine spezifische Verhältnisgrenze überstiegen hat. Zum Beispiel können die Ermüdungsgrenzen jedes Mal zu groß sein, wenn die Summe jedes Ermüdungsverhältnisses 0,8 übersteigt. In Tabelle 2 übersteigt keines der einzelnen Ermüdungsverhältnisse die veranschaulichte Grenze von 0,3, aber das kombinierte Ermüdungsverhältnis beträgt annähernd 0,82. Deshalb kann das kombinierte Ermüdungsverhältnis die Notwendigkeit für eine Abhilfe oder einen Schutz vor Ermüdungsversagen auslösen.
Wenn Ermüdungsgrenzen überstiegen werden, entweder als absolute Grenzen, einzelne Verhältnisse oder das kombinierte Verhältnis, kann eine Abhilfe erfolgen, indem Betriebsmodi blockiert werden, von denen bekannt ist, dass sie bewirken, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 übersteigt. Das Steuerungssystem 140 kann eine Abhilfe auf unterschiedliche Weise einsetzen, indem unterschiedliche Sätze von kritischen Fahrzeugeigenschaften auf die Verbotsliste gesetzt werden.
Wo eine einzelne Ermüdungsgrenze für einen spezifischen Bereich verletzt wird (entweder der Absolutwert oder das Verhältnis), kann eine Abhilfe erfolgen, indem nur kritische Fahrzeugeigenschaften verhindert werden, die dazu führen, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 diesen spezifischen Bereich erreicht. Deshalb würden nur kritische Fahrzeugeigenschaften von dem spezifischen Bereich (zum Beispiel der Bereich 350 - 400 in Tabelle 2) von dem Steuerungssystem 140 auf die Verbotsliste gesetzt werden.
Alternativ kann das Steuerungssystem 140 einen Betrieb bei jeglichen kritischen Fahrzeugeigenschaften verhindern, die bewirken werden, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 den Ermüdungsschwellenwert übersteigt, obwohl nur einer der Bereiche verletzt worden ist und andere unterhalb ihrer jeweiligen Grenzen bleiben. Deshalb würden alle kritischen Fahrzeugeigenschaften, die dazu führen, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 übersteigt, auf die Verbotsliste gesetzt werden, sobald irgendein Bereich seine Ermüdungstoleranz übersteigt.
Wenn das kombinierte Ermüdungsverhältnis überstiegen worden ist, kann das Steuerungssystem 140 einen Betrieb bei jeglichen kritischen Fahrzeugeigenschaften verhindern, die bewirken werden, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 übersteigt, so dass alle kritischen Fahrzeugeigenschaften, die dazu führen, dass das Oszillationsdrehmomentsignal 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 übersteigt, auf die Verbotsliste gesetzt werden würden. Dies kann vorteilhaft sein, weil das kombinierte Ermüdungsverhältnis einen Verbund aus Ermüdung, die durch Ermüdungsereignisse in allen Bereichen hervorgerufen werden, darstellt.
Um zu verhindern, dass der Antriebsstrang 110 den Ermüdungsschwellenwert 262 oder den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 aufgrund von Betriebsbedingungen wiederholt übersteigt, von denen bekannt ist, dass sie Ausschläge über den Ermüdungsschwellenwert 262 oder den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 hervorrufen, verhindert das Steuerungssystem 140, dass der Antriebsstrang bei irgendwelchen der kritischen Fahrzeugeigenschaften auf der Verbotsliste arbeitet. Ein Verhindern, dass der Antriebsstrang 110 bei verbotenen kritischen Fahrzeugeigenschaften arbeitet, kann als Abhilfe bezeichnet werden.
Eine Abhilfetechnik umfasst das Versetzen des Fahrzeugs in einen Modus mit reduziertem Leistungsvermögen, was das Abschalten des Fahrzeugs umfasst. Andere Abhilfetechniken umfassen das Abändern spezifischer Eigenschaften, wie etwa Drehzahl- oder Drehmomentanforderungen für einzelne Komponenten des Antriebsstrangs 110, um sich von den verbotenen kritischen Fahrzeugeigenschaften weg zu bewegen, während dennoch die Gesamtausgangsanforderung erfüllt wird.
Nun unter Bezugnahme auf 3A und 3B und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Verfahren 300 zum Steuern eines Hybridantriebsstrangs, wie etwa des in 1 gezeigten Antriebsstrangs 110, gezeigt. 3A zeigt das gesamte Verfahren 300, und 3B zeigt eine Abhilferoutine 350, die eine Unterroutine oder ein Abschnitt des Verfahrens 300 ist. Die Abhilferoutine 350 ist allein zu Veranschaulichungszwecken auf einem separaten Blatt gezeigt, ist aber Teil des in 3A gezeigten Verfahrens 300.
Die 3A und 3B zeigen nur ein Diagramm des Verfahrens 300 auf hoher Ebene. Die exakte Reihenfolge der Schritte des gezeigten Algorithmus oder Verfahrens 300 ist nicht erforderlich. Es können Schritte umgeordnet werden, Schritte können weggelassen werden und es können zusätzliche Schritte eingeschlossen werden. Darüber hinaus kann das Verfahren 300 ein Abschnitt oder eine Unterroutine eines anderen Algorithmus oder Verfahrens sein.
Zu Veranschaulichungszwecken kann das Verfahren 300 unter Bezugnahme auf die Bauelemente und Komponenten beschrieben werden, die in Relation zu den anderen Figuren gezeigt und beschrieben sind, und können von dem Antriebsstrang 110 selbst oder durch das Steuerungssystem 140 ausgeführt werden. Jedoch können andere Komponenten verwendet werden, um das Verfahren 300 und die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, praktisch umzusetzen. Jeder der Schritte kann durch mehrere Steuerungseinrichtungen oder Steuerungssystemkomponenten ausgeführt werden.
Schritt 310: Start/Beginn der Überwachung.
Das Verfahren 300 kann bei einem Start- oder Initialisierungsschritt beginnen, während dieser Zeit des Verfahrens 300 aktiv gemacht wird und die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, des Antriebsstrangs 110 und insbesondere der Kraftmaschine 112 und des Getriebes 114 überwachen. Die Einleitung kann zum Beispiel in Ansprechen darauf erfolgen, dass der Fahrzeugbediener den Zündschlüssel einsteckt oder in Ansprechen darauf, dass spezifische Bedingungen erfüllt sind. Das Verfahren 300 kann konstant arbeiten oder konstant Schleifen durchlaufen, jedes Mal dann, wenn das Fahrzeug in Gebrauch ist.
Wenn das Steuerungssystem 140 das Verfahren 300 von an Bord des Fahrzeugs ausführt, überwacht es zumindest eines von einem Eingangsdrehmoment und einer Drehmomentoszillation an einem Eingangselement, welche die Eingangswelle 118 in den Antriebsstrang 110 ist. Das Steuerungssystem 140 überwacht auch kritische Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs 110. Die kritischen Fahrzeugeigenschaften umfassen zumindest: einen Betriebsmodus des Getriebes 114 und eine Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 118. Zusätzliche kritische Fahrzeugeigenschaften können umfassen, ohne Einschränkung: Zustand mit bedarfsabhängigem Hubraum, Kraftmaschinen-Drehmoment, Dämpferzustand (gesperrt oder entsperrt) oder Zustand des Drehmomentwandlers.
Schritt 312: Eingangsdrehmoment größer als Mindestschwellenwert?
Das Verfahren 300 umfasst das Vergleichen des Eingangsdrehmoments mit einem Mindestschwellenwert. In manchen Fällen kann das Minimum der Mindestschwellenwert 212, das Durchschnittseingangsdrehmoment 204 oder der Ermüdungsschwellenwert 262 sein. In anderen Fällen, insbesondere wo Ermüdungsversagen von dem Verfahren 300 nicht berücksichtigt wird, kann der Mindestschwellenwert der Bruchfestigkeitsschwellenwert 210 sein.
Wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 oder das Oszillationsdrehmoment 252 das jeweilige Minimum kreuzt, realisiert das Steuerungssystem 140, dass Eingangsdrehmoment bevorzugte Niveaus übersteigen kann. Anders ausgedrückt, beginnt das Verfahren 300 tatsächlich, Eingangsdrehmomentniveaus, wenn sie den Mindestschwellenwert übersteigen, mehr Aufmerksamkeit zu zollen.
Wenn das Eingangsdrehmoment nicht größer als der Mindestschwellenwert ist, kehrt das Verfahren 300 zu dem Beginn zurück oder endet für diese Iteration. Deshalb ist der Rechendurchsatz minimiert, bis das Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt. Schritt 312 kann alternativ als Teil der Initiierung des Verfahrens 300 betrachtet werden, so dass das Verfahren 300 nicht startet und nicht beginnt, Ressourcen zu verwenden, bis das Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt.
Wenn jedoch das Steuerungssystem 140 erkennt, dass Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt, identifiziert das Verfahren 300, dass ein kritisches Ereignis, wie etwa ein erstes kritisches Ereignis, auftritt. Im Allgemeinen dauern kritische Ereignisse eine Zeitdauer an, in welcher das überwachte Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt. Sobald das kritische Ereignis identifiziert ist, kann dann das Verfahren 300 ermitteln, ob in dem Betrieb des Antriebsstrangs 110 einzugreifen ist.
Schritt 314: Fordert Antriebsstrang verbotene kritische Fahrzeugeigenschaften an?
Das Verfahren 300 vergleicht die angeforderten kritischen Fahrzeugeigenschaften, wie sie in Schritt 310 überwacht werden, mit einer Verbotsliste. Die Verbotsliste kann während der Fertigung des Fahrzeugs im Voraus belegt werden; kann aus vorhergehenden Schleifen des Verfahrens 300, wie etwa die veranschaulichte Beobachtung der vierten Spitze 236, die in Tabelle 1 gezeigt ist; abgeleitet werden, oder kann aus Kombinationen von Quellen abgeleitet werden. Die Verbotsliste kann in einer Nachschlagetabelle, wie etwa der Nachschlagetabelle 152, gespeichert sein.
Wenn der Antriebsstrang 110 verbotene kritische Fahrzeugeigenschaften anfordert, bewegt sich das Verfahren 300 zu einer Abhilferoutine 350. Das Verfahren 300 umfasst die Abhilferoutine 350, aber ruft die Abhilferoutine 350 nur auf, wenn es notwendig ist, was die Gesamtdurchsatzkosten des Verfahrens 300 verringern kann. Die Abhilferoutine 350 ist lediglich zu Veranschaulichungszwecken auf einem separaten Blatt gezeigt.
In manchen Ausgestaltungen des Verfahrens 300 können die Schritte 312 und 314 umgekehrt sein, so dass das Steuerungssystem 140 immer die angeforderten kritischen Fahrzeugeigenschaften mit der Verbotsliste vergleicht, ungeachtet davon, ob das Eingangsdrehmoment größer als irgendein Mindestschwellenwert ist. Jedoch kann eine solche Ausgestaltung zusätzliche Rechenressourcen erfordern. In dem Verfahren 300, wie gezeigt, benutzt das Steuerungssystem 140 keine Ressourcen, um die kritischen Fahrzeugeigenschaften mit der Verbotsliste zu vergleichen, es sei denn, es gibt einen Ausschlag des Eingangsdrehmoments über den Mindestschwellenwert hinaus, d.h. bis das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert 212 kreuzt oder das Oszillationsdrehmoment 252 den Ermüdungsschwellenwert 262 kreuzt. Es ist anzumerken, dass, wenn die Abhilferoutine 350 nicht auf der Basis verbotener kritischer Fahrzeugeigenschaften befohlen wird, das Steuerungssystem 140 den Antriebsstrang 110 auf dem Eingangsdrehmomentniveau betreiben wird, das aus den angeforderten kritischen Fahrzeugeigenschaften resultiert. Jedoch werden das Steuerungssystem 140 und das Verfahren 300 Daten von dem kritischen Ereignis aufzeichnen und können Schritte ergreifen, um zukünftige Ausschläge des Eingangsdrehmoments auf der Basis der gleichen kritischen Fahrzeugeigenschaften zu verhindern, falls dies notwendig ist.
Schritt 316: Finde Spitzeneingangsdrehmoment und zeichne CVC bei Spitze auf.
Wenn der Antriebsstrang 110 keine verbotenen kritischen Fahrzeugeigenschaften anfordert, bewegt sich das Verfahren 300 zu Schritt 316, um das maximale Spitzeneingangsdrehmoment während des kritischen Ereignisses zu finden, anstatt die Abhilferoutine 350 aufzurufen. Das Steuerungssystem 140 identifiziert eine erste Spitze mit dem Bordsteuerungssystem 140 während des kritischen Ereignisses. Dies ist in entweder Schaubild 200 oder Schaubild 250 veranschaulicht, bei denen das Steuerungssystem 140 die erste Spitze 230 während des ersten kritischen Ereignisses 220 oder die erste Ermüdungsspitze 280 während des ersten Ermüdungsereignisses 270 identifiziert.
Spitzenereignisse treten auf, wenn das überwachte Drehmoment, wie etwa das Eingangsdrehmomentsignal 202 von Schaubild 200 oder das Oszillationsdrehmoment 252 von Schaubild 250, sich zwischen einer positiven Steigung und einer negativen Steigung ändert, ungeachtet davon, ob das Signal positiv oder negativ ist. Das Steuerungssystem 140 kann die Spitzenereignisse über andere Signalverarbeitungstechniken identifizieren. Zum Beispiel, und ohne Einschränkung, kann das Steuerungssystem 140 den Absolutwert jeder Iteration oder Abtastung des Signals mit dem vorhergehenden Wert vergleichen. Darüber hinaus können Filterungstechniken von dem Steuerungssystem 140 verwendet werden, um ein falsches Identifizieren von Spitzen infolge von Signalrauschen (kleiner Oszillation in dem Signal, die keine tatsächlichen Eingangsdrehmomentspitzen darstellen) zu vermeiden.
Sobald das Steuerungssystem 140 das Spitzenereignis identifiziert, kann es auch einen ersten kritischen Fahrzeugeigenschaftssatz bemerken oder identifizieren (der hierin als ein erster CVC-Satz bezeichnet sein kann), der im Wesentlichen gleichzeitig oder simultan mit dem ersten Spitzenereignis auftritt. Das Verfahren 300 zeichnet auch den ersten CVC-Satz und die erste Spitze in einer Nachschlagetabelle auf, auf die das Steuerungssystem 140 zugreifen kann. Wie in Tabelle 1 veranschaulicht ist, kann das Steuerungssystem 140 aufzeichnen, dass die vierte Spitze 236 gleichzeitig mit der Eingangsdrehzahl bei annähernd 3300 U/min auftritt, während sich das Getriebe 114 in dem Modus FG3 befindet, zusätzlich zu anderen kritischen Fahrzeugeigenschaften als Teil des ersten CVC-Satzes.
Es ist anzumerken, dass selbst wenn das Spitzenereignis unterhalb des absoluten Schwellenwerts liegt und die kritischen Fahrzeugeigenschaften nicht der Verbotsliste hinzugefügt werden, das Verfahren 300 dennoch die kritischen Fahrzeugeigenschaften aufzeichnen wird. Zum Beispiel garantiert ein zweiter CVC-Satz, der gleichzeitig mit der zweiten Spitze 232 auftritt, nicht das Hinzufügen zu der Verbotsliste. Jedoch zeichnet das Verfahren den zweiten CVC-Satz zur Verwendung bei Ermüdungsermittlungen auf. Im Gegensatz dazu würde der CVC-Satz, der gleichzeitig mit der vierten Spitze 236 auftritt, das Hinzufügen zu der Verbotsliste garantieren. Es ist anzumerken, dass die zweite Spitze 232 unter entweder der Rohermüdungstechnik, die in 2A gezeigt ist, oder der Oszillationsermüdungstechnik, die in 2B gezeigt ist, aufgezeichnet werden würde.
Schritt 318: Spitze größer als absoluter Schwellenwert?
Das Verfahren 300 vergleicht dann die erste Spitze mit einem Maximalschwellenwert, wie etwa dem Bruchfestigkeitsschwellenwert 210. Der Maximalschwellenwert ist immer größer als der Mindestschwellenwert, wenngleich der Mindestschwellenwert mit dem Mindestschwellenwert 212 oder einem anderen Wert zusammenfällt.
Schritt 320: Füge CVC der Verbotsliste hinzu.
Wenn die erste Spitze den Maximalschwellenwert übersteigt, ebenso wie die vierte Spitze 236, die in 2A gezeigt ist, fügt das Steuerungssystem 140 den ersten CVC-Satz zu der Verbotsliste hinzu. Bei nachfolgenden Schleifen des Verfahrens 300 kann das Steuerungssystem 140 den vierten CVC-Satz auf der Verbotsliste erkennen und verhindern, dass der Antriebsstrang 110 nachfolgend bei dem vierten CVC-Satz arbeitet, insbesondere wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert bereits gekreuzt hat.
Schritt 322: Wiederholen/Überwachen
Das Verfahren 300 wiederholt dann und beginnt das Überwachen des Eingangsdrehmomentsignals 202. Dies kann als eine weitere Schleife oder Iteration des Verfahrens 300 oder als eine Fortsetzung von diesem betrachtet werden.
Wenn das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert wieder kreuzt, identifiziert das Verfahren 300 ein zweites kritisches Ereignis, wie etwa das zweite kritische Ereignis 222, das in 2A gezeigt ist. Das Verfahren 300 identifiziert eine zweite Spitze und einen zweiten CVC-Satz aus dem überwachten Eingangsdrehmoment und schreitet zu Schritt 318 fort, um die zweite Spitze 232 mit dem Maximalschwellenwert zu vergleichen.
Läge die zweite Spitze 232 oberhalb des Maximalschwellenwerts, würde der zweite CVC-Satz zu der Verbotsliste hinzugefügt werden. Wenn jedoch das Steuerungssystem 140 bei Schritt 318 ermittelt, dass das Spitzenereignis nicht größer als der absolute Schwellenwert ist, werden die kritischen Fahrzeugeigenschaften, die das Spitzenereignis hervorriefen, nicht automatisch als verbotene Ereignisse eingegeben. Diese geringeren Spitzenereignisse werden dennoch aufgezeichnet, um zu helfen, Ermüdungsversagen zu verhindern.
Das Oszillationsdrehmoment 252 kreuzt auch den Ermüdungsschwellenwert 262 im Wesentlichen gleichzeitig wie das Eingangsdrehmomentsignal 202 den Mindestschwellenwert 212 kreuzt. Deshalb würden auch das zweite Ermüdungsereignis 272 und die zweite Ermüdungsspitze 272 bemerkt werden.
Schritt 324: Aufzeichnen des Ermüdungsereignisses.
Wie es in 2A und Tabelle 1 gezeigt ist, übersteigen die erste Spitze 230 und die zweite Spitze 232 nicht den Bruchfestigkeitsschwellenwert 210, so dass das Verfahren 300 den nachfolgenden Betrieb des Antriebsstrangs 110 bei dem ersten CVC-Satz und dem zweiten CVC-Satz verhindern oder nicht verhindern kann. Vielmehr schreitet das Verfahren 300 zu Schritt 324 fort, um mögliches Ermüdungsversagen zu analysieren.
Das Verfahren 300 zeichnet den zweiten CVC-Satz und die zweite Ermüdungsspitze 282 in der Nachschlagetabelle in dem entsprechenden Ermüdungsbereich auf, indem das zweite Ermüdungsereignis mit einem bereichsbezogen differenzierten Schwellenwertmaßstab verglichen wird. Der bereichsbezogen differenzierte Schwellenwertmaßstab kann einen niedrigen Bereich, einen oder mehrere mittlere Bereiche und einen hohen Bereich aufweisen, die jeweils zwischen dem Mindestschwellenwert und dem Maximalschwellenwert geordnet sind. Der bereichbezogen differenzierte Schwellenwertmaßstab kann auch einen Überstiegsbereich aufweisen, der oberhalb des Maximalschwellenwerts liegt. Für Oszillationsermüdung können die Bereiche auf zunehmende Weise über den Ermüdungsschwellenwert 262 geordnet sein.
In dem Verfahren 300 können auch der erste CVC-Satz und die erste Spitze in der Nachschlagetabelle in dem entsprechenden Ermüdungsbereich aufgezeichnet sein, wenn das Ereignis den Ermüdungsschwellenwert kreuzt. Das Verfahren 300 erhöht den Ermüdungszählwert des entsprechenden Ermüdungsbereichs. Das Verfahren 300 erhöht einen von einem Niedrigbereichszählwert, einem Mittelbereichszählwert, einem Hochbereichszählwert und einem Überstiegsbereichszählwert gemäß dem Ort der Ermüdungsspitze innerhalb von einem der Ermüdungsbereiche, wie es in Tabelle 2 gezeigt ist.
Schritt 326: Ermüdungsgrenzen überstiegen?
Nach dem Erhöhen des Ermüdungszählwerts in dem spezifischen Bereich umfasst das Verfahren 300 ferner das Ermitteln, ob Ermüdungsgrenzen überstiegen worden sind. Diese Grenzen können entweder absolute Grenzen oder auf einem Verhältnis basierte Grenzen sein.
Bei Ausgestaltungen mit absoluten Grenzen vergleicht das Verfahren 300 den Niedrigbereichszählwert mit einer einzelnen Niedrigbereichsgrenze, den Mittelbereichszählwert mit einer einzelnen Mittelbereichsgrenze und den Hochbereichszählwert mit einer einzelnen Hochbereichsgrenze. Wenn irgendeiner der Bereiche seine jeweilige Grenze übersteigt, wird das Verfahren 300 versuchen, zukünftige Ermüdungsereignisse in diesem Bereich zu verhindern.
Wenn das Verfahren 300 bei Schritt 326 ermittelt, dass Ermüdungsgrenzen verletzt worden sind, wird das Steuerungssystem 140 alle notwendigen kritischen Fahrzeugereignisse zu der Verbotsliste hinzufügen. Dies kann das Hinzufügen kritischer Fahrzeugeigenschaften aus nur dem verletzten Ermüdungsbereich umfassen oder kann das Hinzufügen von Fahrzeugeigenschaften aus allen Ermüdungsbereichen umfassen.
Wenn zum Beispiel der Niedrigbereichszählwert die einzelne Niedrigbereichsgrenze übersteigt, kann das Verfahren 300 die CVC-Sätze, die Ermüdungsereignisse in dem niedrigen Bereich hervorriefen, zu der Verbotsliste hinzufügen. Deshalb wird das Steuerungssystem 140 verhindern, dass der Antriebsstrang 110 nachfolgend bei irgendeinem CVC-Satz innerhalb des niedrigen Bereichs arbeitet, so dass verhindert wird, dass der Niedrigbereichszählwert nachfolgend zunimmt. Ähnliche Schritte können für den mittleren Bereich und den hohen Bereich auftreten, um zu verhindern, dass der Antriebsstrang 110 nachfolgend den Mittelbereichszählwert und den Hochbereichszählwert erhöht, nachdem diese Grenzen überstiegen worden sind.
Das Verfahren 300 kann ferner alle CVC-Sätze für alle Ermüdungsbereiche zu der Verbotsliste hinzufügen, selbst wenn nur einer der Bereiche überstiegen worden ist. In einer solchen Ausgestaltung verhindert das Steuerungssystem 140 den Betrieb bei jedem CVC-Satz, der Ermüdungsereignisse hervorrufen würde, oder verhindert einen Betrieb bei jedem CVC-Satz, der Ermüdungsereignisse bei oder oberhalb des verletzten Ermüdungsbereiches hervorrufen würde.
Alternativ kann das Verfahren 300 eine verhältnisbasierte Ermüdungsermittlung verwenden, wie es ebenfalls in Tabelle 2 demonstriert ist. In einer solchen Ausgestaltung umfasst das Verfahren 300 das Finden des einzelnen Ermüdungsverhältnisses für jeden Ermüdungsbereich und das Vergleichen des einzelnen Ermüdungsverhältnisses mit einer Ermüdungsverhältnisgrenze.
Zum Beispiel kann die Ermüdungsverhältnisgrenze 0,2 sein, in welchem Fall Tabelle 2 angibt, dass der niedrige Bereich (200 - 250) das Ermüdungsverhältnis überstiegen hat. Das Verfahren 300 kann dann einen Betrieb bei den CVC-Sätzen verhindern, die Ermüdungsereignisse in dem niedrigen Bereich bewirken, oder kann einen Betrieb bei allen CVC-Sätzen verhindern, die Ermüdungsereignisse in irgendeinem Bereich hervorrufen.
Darüber hinaus kann die Ermüdung durch Analyse des gesamten oder kombinierten Ermüdungsverhältnisses zusätzlich zu den einzelnen Ermüdungsverhältnissen bewertet werden. In dem in Tabelle 2 veranschaulichten Beispiel ist nur der niedrige Bereich überstiegen worden, so dass das Verfahren 300 einen Betrieb bei den CVC-Sätzen auf der Basis davon in dem niedrigen Bereich verhindert. Jedoch wird das Verfahren 300 auch das kombinierte Ermüdungsverhältnis mit einem kombinierten Maximum vergleichen, um zu ermitteln, ob ein Betrieb bei allen Ermüdungsbereichen aufgrund kumulativer Effekte jedes einzelnen Ermüdungsbereiches verboten werden sollte.
In Tabelle 2 beträgt das kombinierte Ermüdungsverhältnis gleich 0,82. Wenn das kombinierte Ermüdungsverhältnis 1,00 übersteigt, kann das Verfahren 300 einen Betrieb bei jedem CVC-Satz, der ein Ermüdungsereignis hervorruft, ungeachtet dessen verbieten, ob irgendeines der einzelnen Ermüdungsverhältnisse die Ermüdungsverhältnisgrenze übersteigt. Dies stellt eine Ermittlung dar, das kumulative Effekte von Ermüdung in all den Bereichen selbst dann zu Ermüdungsversagen führen, wenn keiner, oder nur einige, der einzelnen Ermüdungsbereiche überschritten worden sind.
Wenn keine einzelnen Ermüdungsbereichsgrenzen überstiegen worden sind oder keine verhältnisbasierten Grenzen überstiegen wurden, schreitet das Verfahren 300 zu Schritt 322 fort, um zu wiederholen. Wenn manche Ermittlungsgrenzen überstiegen wurden, schreitet das Verfahren 300 zu Schritt 320 fort und fügt die relevanten CVC-Sätze, abhängig von dem Typ von verwendeter Berechnung, zu der Verbotsliste hinzu.
Nun unter Bezugnahme auf die in 3B gezeigte Abhilferoutine 350 sind Techniken zum Betreiben des Antriebsstrangs 110 veranschaulicht, wenn eine Abhilfe als Teil des Verfahrens 300 erforderlich ist. Wenn das Steuerungssystem 140 erkennt, wie etwa ein Schritt 314, dass der Antriebsstrang 110 einen Betrieb bei einem CVC-Satz anfordert, der auf der Verbotsliste ist, wird die Abhilferoutine 350 innerhalb des Verfahrens 300 aufgerufen.
Schritt 360: Beginn Abhilfe.
Die Abhilferoutine 350 beginnt den Abhilfeprozess durch Identifizieren der angeforderten Ausgangsbedingungen, die Ausgangsdrehmoment, Ausgangsdrehzahl und Ausgangsleistung umfassen. Falls möglich wird die Abhilferoutine 350 verhindern, dass der Antriebsstrang 110 bei verbotenen CVC-Sätzen, wie etwa dem ersten CVC-Satz oder dem zweiten CVC-Satz, arbeitet, während dennoch die angeforderten Ausgangsbedingungen erfüllt werden, so dass der Bediener des Fahrzeugs keine Änderung des Leistungsvermögens wahrnehmen wird.
Schritt 362: Kann Eingangsdrehzahl abgeändert werden?
Die Abhilferoutine 350 des Verfahrens 300 ermittelt, ob die Eingangsdrehzahl in das Getriebe 114 abgeändert werden kann, ohne Ausgangsbedingungen zu beeinträchtigen. Ein Abändern der Eingangsdrehzahl kann Resonanz vermeiden, die die Eingangsdrehmomentspitze bewirkt, wie etwa das vierte Spitzenereignis 236.
Schritt 364: Abändern der Eingangsdrehzahl.
Wenn die Abhilferoutine 350 in Schritt 362 ermittelt, dass die Eingangsdrehzahl abgeändert werden kann, ändert das Steuerungssystem die Eingangsdrehzahl der Eingangswelle 118. Die Eingangsdrehzahländerung kann durch Reduzieren von Drehzahl- oder Drehmomentbefehlen an die Kraftmaschine 112 oder durch Ändern des Betriebes von einer der elektrischen Maschinen 116 bewirkt werden. Es ist anzumerken, dass die Eingangsdrehzahländerung negativ oder positiv sein kann.
Schritt 366: Volles Leistungsvermögen.
Ein Ändern der Eingangsdrehzahl, während dennoch die Ausgangsanforderung erfüllt wird, bewegt die Abhilferoutine 350 zu Schritt 366, und der Antriebsstrang 110 arbeitet bei einer Bedingung vollen Leistungsvermögens. Die Abhilferoutine 350 endet dann, und das Verfahren 300 fährt fort, zu wiederholen und Eingangsdrehmomentspitzen und verbotene CVC-Sätze zu überwachen.
Schritt 368: Kann Getriebemodus abgeändert werden?
Wenn die Abhilferoutine 350 die Eingangsdrehzahl nicht ändern kann, ohne Ausgangsbedingungen zu ändern, wird die Abhilferoutine 350 als nächstes ermitteln, ob der Betriebsmodus des Getriebes 114 abgeändert werden kann. Ein Abändern des Modus kann zulassen, dass der Antriebsstrang 110 die gleichen Ausgangsbedingungen sowie die gleiche Eingangsdrehzahl haben kann, aber nicht die Eingangsdrehmomentspitze erzeugen wird.
Schritt 370: Ändern des Betriebsmodus.
Wenn die Eingangsdrehzahl nicht abgeändert werden kann, aber der Betriebsmodus, wird die Abhilferoutine 350 das Steuerungssystem 140 verwenden, um eine Änderung an dem Betriebsmodus des Getriebes 114 zu befehlen. Diese Modusänderung lässt zu, dass der Antriebsstrang 110 bei der Bedingung vollen Leistungsvermögens arbeiten kann.
Es ist anzumerken, dass ein Ändern der Eingangsdrehzahl und des Betriebsmodus nur zwei veranschaulichende Abhilfeschritte sind, die innerhalb der Abhilferoutine 350 enthalten sein können, um die Bedingung vollen Leistungsvermögens zu erreichen. Andere mögliche Abhilfeschritte umfassen, ohne Einschränkung: Ändern des Kraftmaschinendrehmoments und Ändern des Zustands des bedarfsabhängigen Hubraums (d.h. Deaktivieren oder Aktivieren mancher Zylinder der Kraftmaschine 112). Zum Beispiel kann ein Ändern des Zustands des bedarfsabhängigen Hubraums einen ähnlichen Effekt wie eine Änderung der Eingangsdrehzahl haben, indem beide das Hybridgetriebe 114 aus Bedingungen, die Resonanz hervorrufen, bewegen können.
Schritt 372: Reduziertes Leistungsvermögen.
Wenn die Abhilferoutine 350 ermittelt, dass keine Änderungen an dem Betrieb des Antriebsstrangs 110 vorgenommen werden können, während das Ausgangsdrehmomentanforderung erfüllt wird, kann der Modus mit vollem Leistungsvermögen oder die Bedingung vollen Leistungsvermögens nicht verwendet werden, während dennoch die Eingangsdrehmomentspitze vermieden wird. Um deshalb mögliches Versagen zu vermeiden, das durch erhöhte Eingangsdrehmomentniveaus hervorgerufen wird, wird die Abhilferoutine 350 des Verfahrens 300 den Antriebsstrang 110 in einen Modus mit reduziertem Leistungsvermögen versetzen.
Der Modus mit reduziertem Leistungsvermögen umfasst das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments, der Ausgangsdrehzahl oder von beidem des Ausgangselements 122. Jedoch bringt der Modus mit reduziertem Leistungsvermögen den Antriebsstrang 110 unterhalb normaler Bedingungen und der Bediener oder Fahrer des Fahrzeugs kann die Reduktion wahrnehmen.
Der Modus mit reduziertem Leistungsvermögen, der durch die Abhilferoutine 350 in Kraft gesetzt wird, kann temporär sein, so dass die Reduktion des Leistungsvermögens vorübergehend ist und der Antriebsstrang 110 bald zu dem normalen Betrieb zurückkehrt. Jedoch insbesondere wenn eine große Zahl von CVC-Sätzen auf die Verbotsliste gesetzt worden ist, können das Verfahren 300 und die Abhilferoutine 350 einen fortgesetzten Modus mit reduziertem Leistungsvermögen einsetzen, bis Reparaturen, Kundendienste oder Abänderungen an dem Antriebsstrang 110 vorgenommen werden. Zum Beispiel kann ein ausgedehnter Modus mit reduziertem Leistungsvermögen das Setzen von Deckeln oder Maxima auf das Ausgangsdrehmoment, die Ausgangsleistung oder die Ausgangsdrehzahl umfassen, die von dem Fahrer angefordert werden, und kann umfassen, dass der Fahrer darüber in Kenntnis gesetzt wird, dass eine Wartung erforderlich ist.
In manchen extremen Fällen kann die Abhilferoutine 350 einen Modus mit reduziertem Leistungsvermögen bewirken, der den Antriebsstrang 110 und das Fahrzeug vollständig deaktiviert oder abschaltet. Dies kann auftreten, wenn vorhergehende Betriebsbedingungen anzeigen, dass irgendein weiterer Betrieb des Antriebsstrangs 110 wahrscheinlich zu Versagen von einem oder mehreren Bauteilen oder Komponenten führt.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs mit einem Hybridgetriebe zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement, wobei ein Bord-Controller das Verfahren ausführt, das umfasst: Überwachen von Eingangsdrehmoment an dem Eingangselement; Überwachen kritischer Fahrzeugeigenschaften des Antriebsstrangs, wobei kritische Fahrzeugeigenschaften umfassen: einen Getriebebetriebsmodus; und eine Eingangsdrehzahl des Eingangselements; Betreiben des Antriebsstrangs bei dem Eingangsdrehmoment; Vergleichen des Eingangsdrehmoments mit einem Mindestschwellenwert; Identifizieren eines ersten kritischen Ereignisses, wobei kritische Ereignisse auftreten, wenn das überwachte Eingangsdrehmoment den Mindestschwellenwert übersteigt; Identifizieren einer ersten Spitze mit dem Bord-Controller während des ersten kritischen Ereignisses, wobei Spitzenereignisse auftreten, wenn sich das überwachte Eingangsdrehmoment zwischen einer positiven Steigung und einer negativen Steigung ändert; Identifizieren eines ersten kritischen Fahrzeugeigenschaftssatzes (erster CVC-Satz), der im Wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Spitze auftritt; Aufzeichnen des ersten CVC-Satzes und der ersten Spitze in einer Nachschlagetabelle, auf die der Bord-Controller zugreifen kann; Vergleichen der ersten Spitze mit einem Maximalschwellenwert, wobei der Maximalschwellenwert größer als der Mindestschwellenwert ist; und wenn die erste Spitze den Maximalschwellenwert übersteigt, verhindern, dass der Antriebsstrang nachfolgend bei dem ersten CVC-Satz arbeitet, so dass verhindert wird, dass die erste Spitze nachfolgend auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Identifizieren eines zweiten kritischen Ereignisses; Identifizieren einer zweiten Spitze des überwachten Eingangsdrehmoments; Identifizieren eines zweiten CVC-Satzes, der im Wesentlichen gleichzeitig mit der zweiten Spitze auftritt; Aufzeichnen des zweiten CVC-Satzes und der zweiten Spitze in der Nachschlagetabelle; und wenn die zweite Spitze den Maximalschwellenwert übersteigt, Verhindern, das der Antriebsstrang nachfolgend bei dem zweiten CVC-Satz arbeitet, so dass verhindert wird, dass die zweite Spitze nachfolgend auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verhindern, dass der Antriebsstrang nachfolgend bei dem ersten CVC-Satz und dem zweiten CVC-Satz arbeitet, über einen Abhilfeprozess erfolgt, welcher umfasst: Abändern der Eingangsdrehzahl des Eingangselements; und Ändern des Getriebebetriebsmodus, wenn die Eingangsdrehzahl nicht abgeändert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Abhilfeprozess ferner umfasst: Versetzen des Antriebsstrangs in einen Modus mit reduziertem Leistungsvermögen, wenn die Eingangsdrehzahl nicht abgeändert werden kann und der Getriebebetriebsmodus nicht geändert werden kann, wobei das reduzierte Leistungsvermögen das Begrenzen eines Ausgangsdrehmoments und einer Ausgangsdrehzahl an dem Ausgangselement unterhalb normaler Bedingungen umfasst.