DE102014109586A1

DE102014109586A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerminderung in einer Drehmomentmaschine eines Antriebsstrangsystems

Info

Publication number: DE102014109586A1
Application number: DE201410109586
Authority: DE
Inventors: Bon Ho Bae; Jihoon Jang; Yo Chan Son; Silva Hiti
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US9283952B2; CN104290756B; US20150025720A1; CN104290756A

Abstract

Ein Antriebsstrangsystem umfasst eine Drehmomentmaschine, die mit einer Brennkraftmaschine über einen Riemenscheibenmechanismus drehbar gekoppelt ist. Die Drehmomentmaschine und die Brennkraftmaschine sind dazu konfiguriert, ein Drehmoment zu einem Endantrieb zu übertragen, und umfassen einen ersten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Kraftmaschine zu überwachen, und einen zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen. Der erste Sensor ist signaltechnisch mit einem Controller verbunden, der dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Drehmomentmaschine zu steuern. Ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangsystems umfasst das Verwenden eines aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, wobei das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal beim Detektieren eines Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist, auf ein Riemenscheibenverhältnis des Riemenscheibenmechanismus eingestellt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf Antriebsstrangsysteme, die Drehmomentmaschinen, Brennkraftmaschinen und Automatikgetriebe verwenden.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und brauchen keinen Stand der Technik darstellen.
Fahrzeug-Antriebsstrangsysteme umfassen einen oder mehrere Drehmomentaktuatoren, die mit Getrieben gekoppelt sind, die ein Drehmoment auf einen Endantrieb für eine Traktionskraft übertragen. Drehmomentaktuatoren umfassen Brennkraftmaschinen und Elektromotor/Generatoren. Ein Elektromotor/Generator kann in einem riemengetriebenen Starter-Generator-System (BAS-System) als Drehmomentaktuator anstelle einer Lichtmaschine verwendet werden. Bekannte BAS-Systeme umfassen einen Rippenkeilriemen, um ein Drehmoment zwischen der Kraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu übertragen. Bekannte BAS-Systeme verwenden ein Energiespeichersystem mit hoher Spannung, das elektrische Leistung mit hoher Spannung durch einen Inverter zu einem Elektromotor/Generator zuführt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Antriebsstrangsystem umfasst eine Drehmomentmaschine, die mit einer Brennkraftmaschine über einen Riemenscheibenmechanismus drehbar gekoppelt ist. Die Drehmomentmaschine und die Brennkraftmaschine sind dazu konfiguriert, ein Drehmoment zu einem Endantrieb zu übertragen, und umfassen einen ersten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Kraftmaschine zu überwachen, und einen zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen. Der erste Sensor ist signaltechnisch mit einem Controller verbunden, der dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Drehmomentmaschine zu steuern. Ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangsystems umfasst das Verwenden eines aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, wobei das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal beim Detektieren eines Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist, auf ein Riemenscheibenverhältnis des Riemenscheibenmechanismus eingestellt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrangsystem mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, die mechanisch mit einem Getriebe gekoppelt ist, und durch ein Steuersystem gesteuert wird, gemäß der Offenbarung ist;
2 einen Ablaufplan darstellt, der ein Sensorfehler-Minderungsschema zum Steuern des Betriebs eines Antriebsstrangsystems mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine, die mit einer Brennkraftmaschine mechanisch gekoppelt ist, gemäß der Offenbarung darstellt;
3-1 die Drehmomentkapazität einer beispielhaften Drehmomentmaschine in Bezug auf die Drehzahl, einschließlich der Darstellung eines Betriebsbereichs mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit der Drehmomentmaschine in sowohl einem Drehmomenterzeugungsmodus als auch einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, gemäß der Offenbarung darstellt; und
3-2 die Drehmomentkapazität einer beispielhaften Drehmomentmaschine in Bezug auf die Drehzahl, einschließlich der Darstellung eines Betriebsbereichs, der auf einen Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung begrenzt ist, mit einer Funktion zur Erzeugung von elektrischer Leistung, um eine elektrische Fahrzeuglast zu unterstützen, gemäß der Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur für den Zweck der Erläuterung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen und nicht für den Zweck der Begrenzung derselben dienen, zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug 100 mit einem Antriebsstrangsystem 20, das mit einem Endantrieb 60 gekoppelt ist und durch ein Steuersystem 10 gesteuert wird. Gleiche Zeichen beziehen sich in der ganzen Beschreibung auf gleiche Elemente.
Das Antriebsstrangsystem 20 umfasst eine Brennkraftmaschine 40, die mechanisch mit einem Getriebe 50 über ein Ausgangselement 44 koppelt, das mit einer Kurbelwelle 36 gekoppelt ist, und mechanisch mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine 35 über einen Riemenscheibenmechanismus 38 koppelt. Die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 und die Brennkraftmaschine 40 sind Drehmoment erzeugende Vorrichtungen. Die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 umfasst ein Ausgangselement, das mechanisch drehbar mit der Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 40 über den Riemenscheibenmechanismus 38 koppelt, der dazwischen einen Pfad für mechanische Leistung schafft. Der Riemenscheibenmechanismus 38 ist dazu konfiguriert, eine Drehmomentübertragung zwischen der Kraftmaschine 40 und der Drehmomentmaschine 35 zu bewirken, einschließlich der Übertragung eines Drehmoments von der Drehmomentmaschine 35 zur Kraftmaschine 40 für einen automatischen Kraftmaschinen-Start/Stopp-Betrieb, eine Traktionsdrehmomentunterstützung und regeneratives Bremsen, und der Übertragung eines Drehmoments von der Kraftmaschine 40 zur Drehmomentmaschine 35 zur elektrischen Aufladung mit hoher Spannung. In einer Ausführungsform umfasst der Riemenscheibenmechanismus 38 einen Rippenkeilriemen, der zwischen der Riemenscheibe, die an der Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 40 befestigt ist, und einer anderen Riemenscheibe, die an einer Drehwelle befestigt ist, die mit einem Rotor der Drehmomentmaschine 35 gekoppelt ist, geführt ist, was als riemengetriebenes Starter-Generator-System (BAS-System) bezeichnet wird. Der Riemenscheibenmechanismus 38 ist mit einem bekannten Riemenscheibenverhältnis K konfiguriert, das ein Verhältnis zwischen einer einzelnen Drehung der Kraftmaschine 40 und einer Menge an Drehungen der Drehmomentmaschine 35 definiert. Für die Zwecke des Definierens des Riemenscheibenverhältnisse K wird die Kraftmaschine 40 als Antriebsrad betrachtet und die Drehmomentmaschine 35 wird als angetriebenes Rad betrachtet. Das Getriebe 50 umfasst ein Ausgangselement 62, das mit dem Endantrieb 60 koppelt. Alternativ kann der Riemenscheibenmechanismus 38 einen Verdrängungsverzahnungsmechanismus umfassen. Die Kraftmaschine 40 kann in einer Ausführungsform einen durch ein Solenoid betätigten elektrischen Starter 39 mit niedriger Spannung zum Starten in Ansprechen auf ein Schlüsselanlassereignis umfassen.
Die Kraftmaschine 40 ist vorzugsweise eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die Kraftstoff in mechanische Leistung durch einen Verbrennungsprozess umwandelt. Die Kraftmaschine 40 ist mit mehreren Aktuatoren und Erfassungsvorrichtungen zum Überwachen des Betriebs und Zuführen von Kraftstoff, um eine Verbrennungsladung zum Erzeugen eines Drehmoments zu bilden, das auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung anspricht, ausgestattet. Die Erfassungsvorrichtungen umfassen einen Kurbelwellenpositionssensor 41, der irgendein geeignetes Drehpositionserfassungssystem, einschließlich als Beispiel einer Kantenerfassungsvorrichtung wie z. B. eines magnetoresistiven (MR) Sensors oder eines Hall-Effekt-Sensors, oder eine andere Erfassungsvorrichtung ohne Begrenzung sein kann. Der Kurbelwellenpositionssensor 41 verbindet vorzugsweise direkt signaltechnisch über einen Kabelbaum 13 mit einem Steuermodul 12 und verbindet signaltechnisch über einen Kommunikationsbus 18 mit einem Inverter-Controller 11. Alternativ verbindet der Kurbelwellenpositionssensor 41 direkt signaltechnisch über den Kabelbaum 13 mit dem Steuermodul 12 und verbindet direkt signaltechnisch über einen zweiten Kabelbaum 13' mit dem Inverter-Controller 11.
Die Drehmomentmaschine 35 ist vorzugsweise ein Mehrphasen-Elektromotor/Generator mit hoher Spannung, der dazu konfiguriert ist, gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzusetzen und mechanische Leistung in elektrische Energie umzusetzen, die in einer Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden kann. Die Drehmomentmaschine 35 umfasst einen Rotor und einen Stator und einen begleitenden Positionssensor 37, der in einer Ausführungsform ein Drehmelder ist. Der Drehmelder 37 ist eine Induktionsmaschine mit variabler Reluktanz mit einem Drehmelderstator und einem Drehmelderrotor, die am Rotor bzw. am Stator der Drehmomentmaschine 35 montiert sind. Der Drehmelder 37 verbindet signaltechnisch direkt mit dem Inverter-Controller 11 über einen Kabelbaum 33 und wird verwendet, um die Drehposition des Rotors der Drehmomentmaschine 35 zu überwachen. Die Drehposition des Rotors der Drehmomentmaschine 35 wird vom Inverter-Controller 11 verwendet, um den Betrieb eines Invertermoduls 32 zu steuern, das die Drehmomentmaschine 35 steuert. Der Inverter-Controller 11 ist vorzugsweise gemeinsam innerhalb des Invertermoduls 32 angeordnet, wie gezeigt, oder kann alternativ entfernt angeordnet sein, z. B. innerhalb des Steuermoduls 12.
Die Hochspannungsbatterie 25 verbindet elektrisch mit dem Invertermodul 32 über einen Gleichspannungsbus 29 mit hoher Spannung, um elektrische Gleichspannungsleistung mit hoher Spannung zur Drehmomentmaschine 35 in Ansprechen auf Steuersignale, die im Steuersystem 10 entstehen, zu übertragen. Das Invertermodul 32 verbindet elektrisch mit der Drehmomentmaschine 35 über einen Mehrphasenmotor-Steuerleistungsbus 31. Das Invertermodul 32 ist mit geeigneten Steuerschaltungen mit Leistungstransistoren, z. B. IGBTs, zum Transformieren von elektrischer Gleichspannungsleistung mit hoher Spannung in elektrische Wechselspannungsleistung mit hoher Spannung und Transformieren von elektrischer Wechselspannungsleistung mit hoher Spannung in elektrische Gleichspannungsleistung mit hoher Spannung konfiguriert. Das Invertermodul 32 verwendet vorzugsweise eine Impulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung), um gespeicherte elektrische Gleichspannungsleistung, die in der Hochspannungsbatterie 25 entsteht, in elektrische Wechselspannungsleistung umzusetzen, um die Drehmomentmaschine 35 anzutreiben, um ein Drehmoment zu erzeugen. Ebenso setzt das Invertermodul 32 mechanische Leistung, die zur Drehmomentmaschine 35 übertragen wird, in elektrische Gleichspannungsleistung um, um elektrische Energie zu erzeugen, die in der Hochspannungsbatterie 25 speicherbar ist, einschließlich als Teil einer regenerativen Steuerstrategie. Es ist zu erkennen, dass das Invertermodul 32 dazu konfiguriert ist, Motorsteuerbefehle zu empfangen und Inverterzustände zu steuern, um die Motorantriebs- und Regenerationsfunktionalität zu schaffen.
In einer Ausführungsform verbindet ein elektrischer Gleichspannungs/Gleichspannungs-Leistungsumsetzer 34 elektrisch mit einem Niederspannungsbus 28 und einer Niederspannungsbatterie 27 und verbindet elektrisch mit dem Hochspannungsbus 29. Solche elektrischen Leistungsverbindungen sind bekannt und werden nicht im Einzelnen beschrieben. Die Niederspannungsbatterie 27 kann mit einem Hilfsleistungssystem 45 elektrisch verbinden, um elektrische Leistung mit niedriger Spannung zu Niederspannungssystemen im Fahrzeug zu liefern, einschließlich in einer Ausführungsform z. B. elektrischer Fenster, HVAC-Gebläsen, Sitzen und des durch ein Solenoid betätigten elektrischen Starters 39 mit niedriger Spannung. Alternativ kann der elektrische Leistungsumsetzer 34 elektrische Leistung mit niedriger Spannung zu Niederspannungssystemen im Fahrzeug liefern, wobei folglich das Hilfsleistungssystem 45 ersetzt wird.
Das Getriebe 50 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Differentialzahnradsätze und aktivierbare Kupplungen, die dazu konfiguriert sind, eine Drehmomentübertragung in einem von mehreren Festgang-Betriebsmodi über einen Bereich von Drehzahlverhältnissen zwischen der Kraftmaschine 40 und dem Ausgangselement 62 zu bewirken. Das Getriebe 50 umfasst irgendeine geeignete Konfiguration und ist vorzugsweise als Automatikgetriebe konfiguriert, um automatisch zwischen den Festgang-Betriebsmodi zu schalten, um mit einem Übersetzungsverhältnis zu arbeiten, das eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen einer Ausgangsdrehmomentanforderung und einem Kraftmaschinenbetriebspunkt erreicht. Das Getriebe 50 führt automatisch Hochschaltvorgänge durch, um in einen Betriebsmodus mit einem niedrigeren Zahlenvervielfachungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zu schalten, und führt Herunterschaltvorgänge aus, um in einen Betriebsmodus mit einem höheren Zahlenvervielfachungsverhältnis zu schalten. Ein Getriebehochschaltvorgang erfordert eine Verringerung der Kraftmaschinendrehzahl, so dass die Kraftmaschinendrehzahl der Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis bei einem Übersetzungsverhältnis, das dem Zielbetriebsmodus zugeordnet ist, entspricht. Ein Getriebeherunterschaltvorgang erfordert eine Erhöhung der Kraftmaschinendrehzahl, so dass die Kraftmaschinendrehzahl der Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis bei einem Übersetzungsverhältnis, das dem Zielbetriebsmodus zugeordnet ist, entspricht. Eine ungenaue Anpassung der Kraftmaschinendrehzahl und des Kraftmaschinendrehmoments an die Getriebedrehzahl und das Getriebedrehmoment kann zu einem Absacken der Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Ausgangsdrehmoments oder einem Kupplungsschlupf bei der Ausführung eines Getriebeschaltereignisses führen. Der Endantrieb 60 kann in einer Ausführungsform eine Differentialzahnradvorrichtung 65 umfassen, die mechanisch mit einer Achse 64 oder Halbwelle koppelt, die mechanisch mit einem Rad 66 koppelt. Der Endantrieb 60 überträgt eine Traktionskraft zwischen dem Getriebe 50 und einer Straßenoberfläche. Das Antriebsstrangsystem 20 ist erläuternd und die hier beschriebenen Konzepte gelten für andere Antriebsstrangsysteme, die ähnlich konfiguriert sind.
Das Steuersystem 10 umfasst ein Steuermodul 12, das signaltechnisch mit einer Fahrerschnittstelle 14 verbindet. Das Steuermodul 12 verbindet vorzugsweise signaltechnisch und wirksam mit individuellen Elementen des Antriebsstrangsystems 20 entweder direkt oder über den Kommunikationsbus 18. Das Steuermodul 12 verbindet signaltechnisch mit den Erfassungsvorrichtungen von jeder der Hochspannungsbatterie 25, des Invertermoduls 32, der Drehmomentmaschine 35, der Kraftmaschine 40 und des Getriebes 50, um jeweilige Operationen zu überwachen. Die Fahrerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 umfasst mehrere Mensch/Maschine-Schnittstellenvorrichtungen, durch die der Fahrzeugfahrer den Betrieb des Fahrzeugs 100 befiehlt, einschließlich z. B. eines Zündschalters, um einem Fahrer zu ermöglichen, die Kraftmaschine 40 anzulassen und zu starten, eines Fahrpedals, eines Bremspedals, eines Getriebebereichswählhebels (PRNDL), eines Lenkrades und eines Scheinwerferschalters. Ein interessierender Fahrzeugfahrerbefehl ist die Ausgangsdrehmomentanforderung, die über Fahrereingaben in das Fahrpedal und das Bremspedal bestimmt werden kann.
Das Antriebsstrangsystem 20 umfasst ein Kommunikationsschema mit dem Kommunikationsbus 18, um Kommunikationen in Form von Sensorsignalen und Aktuatorbefehlssignalen zwischen dem Steuersystem 10 und Elementen des Antriebsstrangsystems 20 zu bewirken. Das Kommunikationsschema bewirkt eine Informationsübertragung zum und vom Steuersystem 10 unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssystemen und Kommunikationsvorrichtungen, einschließlich z. B. des Kommunikationsbusses 18, einer direkten Verbindung, eines Busses eines lokalen Netzes, eines seriellen peripheren Schnittstellenbusses und drahtloser Kommunikationen.
Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeine oder verschiedene Kombinationen von einer oder mehreren von anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), einer oder mehreren elektronischen Schaltungen, einer oder mehreren Zentraleinheiten (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und eines zugehörigen Speichers und einer Ablage (Festwert-, programmierbarer Festwert-, Direktzugriffsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, einer oder mehreren kombinatorischen Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, einer geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung, und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bedeuten beliebige Befehlssätze, einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden ausgeführt, wie z. B. durch eine Zentraleinheit, und sind betriebsfähig, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen, und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des laufenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.

2 ist ein Ablaufplan, der ein Sensorfehler-Minderungsschema 200 darstellt, das ausgeführt wird, um den Betrieb eines Antriebsstrangsystems mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine mit hoher Spannung, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, das einen ersten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Kraftmaschine zu überwachen, und einen zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, umfasst, z. B. des mit Bezug auf 1 beschriebenen Antriebsstrangsystems 20 zu steuern. Der erste Sensor verbindet signaltechnisch mit einem Steuermodul, z. B. dem Steuermodul 12, das die Kraftmaschinendrehzahl zu einem Inverter-Controller übermittelt, der wirksam ist, um den Betrieb der Drehmomentmaschine zu steuern, und das Sensorfehler-Minderungsschema 200 schafft ein Verfahren zum Betreiben der Drehmomentmaschine, wenn ein Fehler im zweiten Sensor detektiert wird. Insgesamt umfasst das Sensorfehler-Minderungsschema 200 die Verwendung des ersten Sensors, um die Drehposition der Brennkraftmaschine zu überwachen, und beim Detektieren eines Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist, das Überwachen der Drehung der Drehmomentmaschine unter Verwendung von Kraftmaschinendrehinformationen vom ersten Sensor, die für ein Riemenscheibenverhältnis einer Vorrichtung eingestellt sind, die die Drehmomentmaschine mit der Brennkraftmaschine koppelt. Tabelle 1 ist als Schlüssel für 2 vorgesehen, wobei die numerisch bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt entsprechend dem Sensorfehler-Minderungsschema 200 dargelegt sind. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
202	Antriebsstrangsystem betreiben
204	Überwachen
206	Fehler?
208	ω_engine für Motorsteuerung verwenden
210	Durch Begrenzen des Regenerationsdrehmoments und Motordrehmoments mindern

Das Sensorfehler-Minderungsschema 200 wird regelmäßig während des laufenden Antriebsstrangbetriebs ausgeführt (202) und umfasst das Überwachen des Betriebs und von Signalausgaben aus dem ersten und dem zweiten Sensor, z. B. dem Kurbelwellenpositionssensor 41 und dem Drehmelder 37 (204), mit einer Absicht, die Anwesenheit oder Abwesenheit eines auf den Drehmelder bezogenen Fehlers zu detektieren (206). Auf den Drehmelder bezogene Fehler können entweder einen Kurzschluss oder einen offenen Stromkreis in der Drehmelderschaltung umfassen und können durch eine Verdrahtungsquetschung, Wassereindringen und Korrosion, einen Verbindungselementfehler oder einen anderen Fehler verursacht werden, der verursacht, dass ein aus dem Drehmelder ausgegebenes Signal unzuverlässig wird. Verfahren zum Detektieren von elektrischen Fehlern in Drehmeldern sind bekannt und werden hier nicht im Einzelnen beschrieben.
Beim Detektieren der Anwesenheit eines auf den Drehmelder bezogenen Fehlers (206) (1), unterbricht der Inverter-Controller 11 die Verwendung des aus dem Drehmelder 37 ausgegebenen Signals und setzt das aus dem Kurbelwellenpositionssensor 41 ausgegebene Signal (ω_engine) an dessen Stelle, um den Betrieb des Invertermoduls 32 zu steuern, um die Drehmomentmaschine 35 zu steuern (208). Der Inverter-Controller 11 kann das Risiko, das mit der Verwendung des aus dem Kurbelwellenpositionsensor 41 ausgegebenen Signals, um den Betrieb des Invertermoduls 32 zu steuern, verbunden ist, durch Herabsetzen des Betriebs der Drehmomentmaschine 35, um das Regenerationsdrehmoment und das Motordrehmoment zu begrenzen (210), mindern. Das Regenerationsdrehmoment der Drehmomentmaschine 35 bezieht sich auf einen Austausch einer elektrischen Leistung/eines mechanischen Drehmoments durch die Drehmomentmaschine 35, die elektrische Leistung erzeugt, wobei die elektrische Leistung verwendet wird, um die Hochspannungsbatterie 25 aufzuladen und/oder elektrische Leistung zum elektrischen Gleichspannungs/Gleichspannungs-Leistungsumsetzer 34 zu liefern, der mit dem Niederspannungsbus 28 elektrisch verbunden ist, um die Niederspannungsbatterie 27 aufzuladen und elektrische Leistung mit niedriger Spannung zum Hilfsleistungssystem 45 zu liefern, um elektrische Leistung mit niedriger Leistung zu Niederspannungssystemen im Fahrzeug zuzuführen. Das Motordrehmoment der Drehmomentmaschine 35 bezieht sich auf einen Austausch einer elektrischen Leistung/eines mechanischen Drehmoments durch die Drehmomentmaschine 35, die ein Drehmoment erzeugt, wobei das Drehmoment zur Kraftmaschinen-Kurbelwelle 36 über den Riemenscheibenmechanismus 38 übertragen wird, um einen automatischen Kraftmaschinenstart zu bewirken und die Kraftmaschinendrehmomentübertragung zum Getriebe 50 zu ergänzen. Die Verwendung von Informationen vom Kurbelwellenpositionssensor 41, um den Betrieb des Invertermoduls 32 zu steuern, um die Drehmomentmaschine 35 zu steuern (208), umfasst das Bestimmen der Motorposition und der Motordrehzahl unter Verwendung von Informationen vom Kurbelwellenpositionssensor 41 und die Verwendung der bestimmten Motorposition und Motordrehzahl für die Motorsteuerung. Die Motordrehzahl und Motorposition können gemäß den folgenden Beziehungen bestimmt werden: ω_{motor_calc} = k·ω_engine [1] θ_{motor_calc} = ∫k·ω_enginedt [2] wobei

ω_{motor_calc}: die berechnete Motordrehzahl ist;
ω_engine: die Kraftmaschinendrehzahl ist, wie durch den Kurbelwellenpositionssensor gemessen;
θ_{motor_calc}: die berechnete Motorposition ist; und
k: ein Riemenscheibenverhältnis darstellt, das die Drehung der Drehmomentmaschine relativ zur Kraftmaschine definiert, z. B. das mit Bezug auf 1 beschriebene Riemenscheibenverhältnis K.

Es kann eine Kommunikationsverzögerung bestehen, wenn die Kraftmaschinendrehposition und Kraftmaschinendrehzahlinformationen über den Kommunikationsbus 18 übertragen werden. Wenn der Riemenscheibenmechanismus 38 ein Rippenkeilriemen- oder eine andere Form von Riemensystem umfasst, kann ferner die Kraftmaschinendrehzahl aufgrund eines Schlupfs und einer anderen Dynamik nicht perfekt der Motordrehzahl entsprechen. Der Inverter-Controller 11 kann das Risiko, das mit der Verwendung des Signals vom Kurbelwellenpositionssensor 41, um den Betrieb des Invertermoduls 32 zu steuern, verbunden ist, durch Herabsetzen des Betriebsbereichs der Drehmomentmaschine 35 mindern, um den Betrieb der Drehmomentmaschine in einem Bereich zu vermeiden, der zu einer Schlupfbedingung führt (210). In einer Ausführungsform umfasst das Herabsetzen des Betriebsbereichs der Drehmomentmaschine 35 das Betreiben mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit der Drehmomentmaschine 35 in sowohl einem Drehmomenterzeugungsmodus als auch einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, wie mit Bezug auf 3-1 gezeigt. Dies umfasst das Erlauben des Betriebs der Drehmomentmaschine 35 sowohl im Drehmomenterzeugungsmodus als auch im Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, wenn auch mit begrenzter Leistungskapazität. In einer Ausführungsform umfasst das Herabsetzen des Betriebs der Drehmomentmaschine 35 den Betrieb mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit der Drehmomentmaschine 35 nur in einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, um elektrische Leistung zu erzeugen, um eine elektrische Fahrzeuglast zu unterstützen, wie mit Bezug auf 3-2 gezeigt.
3-1 zeigt graphisch die Drehmomentkapazität einer beispielhaften Drehmomentmaschine, einschließlich eines maximalen und minimalen Ausgangsdrehmoments, die auf der vertikalen y-Achse 310 gezeigt sind, in Bezug auf die Drehzahl, die auf der horizontalen x-Achse 320 gezeigt ist, und stellt einen Betriebsbereich mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit der Drehmomentmaschine sowohl in einem Drehmomenterzeugungsmodus als auch einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung dar. Die aufgetragenen Daten umfassen eine Kurve 302 des maximalen Motorausgangsdrehmoments, die dem Drehmomenterzeugungsmodus entspricht, und eine Kurve 303 der maximalen elektrischen oder regenerativen Ausgangsleistung, die dem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung entspricht, die beide in Bezug auf die Motordrehzahl für eine beispielhafte Drehmomentmaschine gezeigt sind, die mit voller Drehmomentfähigkeit arbeitet. Die aufgetragenen Daten umfassen auch eine Kurve 304 des herabgesetzten Motorausgangsdrehmoments und eine Kurve 305 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung in Bezug auf die Motordrehzahl über den vollständigen Bereich von Motordrehzahlen für eine beispielhafte Drehmomentmaschine, die mit herabgesetzter Drehmomentfähigkeit arbeitet. Die Kurve 302 des maximalen Motorausgangsdrehmoments umfasst ein maximales Ausgangsdrehmoment 312, das bei niedrigen Drehzahlen konstant ist und bei einer Knickdrehzahl 321 abzunehmen beginnt. Ebenso umfasst die Kurve 303 der maximalen regenerativen Ausgangsleistung eine maximale regenerative Leistung 312, die bei niedrigen Drehzahlen konstant ist und bei einer Knickdrehzahl 322 abzunehmen beginnt, wobei die Knickdrehzahl 322 bei oder nahe der Knickdrehzahl 321 liegt. Dieser Betrieb ist für eine elektrische Maschine charakteristisch. Die Kurve 304 des herabgesetzten Motorausgangsdrehmoments umfasst ein herabgesetztes maximales Ausgangsdrehmoment 316, das wesentlich geringer ist als das maximale Ausgangsdrehmoment 312, bei niedrigen Drehzahlen konstant ist und bei der Knickdrehzahl 323 abzunehmen beginnt, wenn das herabgesetzte maximale Ausgangsdrehmoment 316 mit der Kurve 302 des maximalen Motorausgangsdrehmoments zusammenfällt. Die herabgesetzte Knickdrehzahl 323 ist größer als die Knickdrehzahl 321. Die Kurve 305 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung umfasst eine herabgesetzte maximale regenerative Ausgangsleistung 318, die wesentlich geringer ist als die maximale regenerative Ausgangsleistung 314, bei niedrigen Drehzahlen konstant ist und bei der Drehzahl 324 abzunehmen beginnt, wenn die herabgesetzte maximale regenerative Ausgangsleistung 318 mit der Kurve 303 der maximalen regenerativen Ausgangsleistung zusammenfällt, wobei die Drehzahl 324 bei oder nahe der Drehzahl 323 liegt. Ein Antriebsstrangsystem, das wie hier beschrieben konfiguriert ist, kann eine Ausführungsform der Drehmomentmaschine mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit in einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, um elektrische Leistung zu erzeugen, um (eine) elektrische Fahrzeuglast(en) zu unterstützen, in Gegenwart eines auf den Drehmelder bezogenen Fehlers unter Verwendung von Ausführungsformen der Kurve 304 des herabgesetzten Motorausgangsdrehmoments, der Kurve 305 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung und einer Ausführungsform des mit Bezug auf 2 beschriebenen Sensorfehler-Minderungsschemas 200 betreiben.
3-2 zeigt graphisch die Kapazität einer beispielhaften Drehmomentmaschine, einschließlich eines minimalen und maximalen Ausgangsdrehmoments, die auf der vertikalen y-Achse 310 gezeigt sind, in Bezug auf die Drehzahl, die auf der horizontalen x-Achse 320 gezeigt ist, und stellt einen Betriebsbereich dar, der auf nur den Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung mit einer verringerten maximalen Drehmomentfähigkeit begrenzt ist, der elektrische Leistung erzeugt, um elektrische Fahrzeuglasten zu unterstützen. Die aufgetragenen Daten umfassen die Kurve 302 des maximalen Motorausgangsdrehmoments und die Kurve 303 der maximalen regenerativen Ausgangsleistung für eine beispielhafte Drehmomentmaschine, die mit voller Drehmomentfähigkeit arbeitet. Die aufgetragenen Daten umfassen auch eine Kurve 307 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung in Bezug auf die Motordrehzahl. Die beispielhafte Drehmomentmaschine ist auf den Betrieb nur in einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung eingeschränkt und wird am Arbeiten zum Erzeugen eines Motordrehmoments gehindert. Die Kurve 307 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung umfasst eine herabgesetzte maximale regenerative Ausgangsleistung 315, die wesentlich geringer ist als die maximale regenerative Ausgangsleistung 314, bei niedrigen Drehzahlen konstant ist, die größer sind als die minimale Drehzahl 325, und bei der Drehzahl 326 abzunehmen beginnt und bei der Drehzahl 327 endet, die geringer ist als die gesamte maximale erreichbare Motordrehzahl. Die Drehmomentmaschine erzeugt keine elektrische Leistung, wenn die Motordrehzahl geringer als die minimale Drehzahl 325 oder größer als die maximale Drehzahl 327 ist. Ein Antriebsstrangsystem, das wie hier beschrieben konfiguriert ist, kann eine Ausführungsform der Drehmomentmaschine mit verringerter maximaler Drehmomentfähigkeit in einem Modus zum Erzeugen von elektrischer Leistung, um elektrische Leistung zu erzeugen, um (eine) elektrische Fahrzeuglast(en) zu unterstützen, in Gegenwart eines auf den Drehmelder bezogenen Fehlers unter Verwendung einer Ausführungsform der Kurve 307 der herabgesetzten regenerativen Ausgangsleistung und einer Ausführungsform des mit Bezug auf 2 beschriebenen Sensorfehler-Minderungsschemas 200 betreiben.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung in den Sinn kommen. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) begrenzt ist, die als beste Art offenbart ist (sind), die zur Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems mit einer Brennkraftmaschine, die mit einer Drehmomentmaschine über einen Riemenscheibenmechanismus drehbar gekoppelt ist, wobei die Drehmomentmaschine und die Brennkraftmaschine dazu konfiguriert sind, ein Drehmoment zu einem Endantrieb zu übertragen, und mit einem ersten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Kraftmaschine zu überwachen, und einem zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, wobei der erste Sensor mit einem Controller signaltechnisch verbunden ist, der dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Drehmomentmaschine zu steuern, wobei das Verfahren umfasst: beim Detektieren eines Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist, Verwenden eines aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, wobei das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal auf ein Riemenscheibenverhältnis des Riemenscheibenmechanismus eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung des aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, umfasst: Verringern einer maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit der Drehmomentmaschine beim Detektieren des Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist; und Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Regenerationsdrehmoments zur Reaktion auf ein Endantriebsdrehmoment auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung des aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, umfasst: Verringern einer maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit der Drehmomentmaschine beim Detektieren des Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist; und Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Regenerationsdrehmoments zum Bewirken einer Batterieaufladung auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung des aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, umfasst: Verringern einer maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit der Drehmomentmaschine beim Detektieren des Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist; und Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Motordrehmoments auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Motordrehmoments auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit das Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Motordrehmoments, um einen automatischen Kraftmaschinenstart zu bewirken, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Motordrehmoments auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit das Begrenzen des aus der Drehmomentmaschine ausgegebenen Motordrehmoments, um einen Fahrzeugantrieb zu bewirken, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung des aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, umfasst: Verringern einer maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit der Drehmomentmaschine beim Detektieren des Fehlers, der dem zweiten Sensor zugeordnet ist; und Einschränken des Betriebs der Drehmomentmaschine, so dass sie nur in einem Regenerationsdrehmomentausgabemodus arbeitet, um elektrische Leistung zu erzeugen, um elektrische Lasten mit niedriger Spannung zu unterstützen, auf der Basis der verringerten maximalen elektrischen Leistungsfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung eines aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, wobei das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal auf ein Riemenscheibenverhältnis des Riemenscheibenmechanismus eingestellt wird, das Bestimmen einer Drehzahl der Drehmomentmaschine gemäß der folgenden Beziehung umfasst: ω_{motor_calc} = k·ω_engine wobei ω_{motor_calc} die Motordrehzahl ist, ω_engine das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal ist, und k das Riemenscheibenverhältnis ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verwendung eines aus dem ersten Sensor ausgegebenen Signals, um die Drehung der Drehmomentmaschine zu überwachen, um deren Betrieb zu steuern, wobei das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal auf ein Riemenscheibenverhältnis des Riemenscheibenmechanismus eingestellt wird, das Bestimmen einer Drehposition der Drehmomentmaschine gemäß der folgenden Beziehung umfasst: θ_{motor_calc} = ∫k·ω_enginedt wobei ω_engine das aus dem ersten Sensor ausgegebene Signal ist, θ_{motor_calc} die Drehposition der Drehmomentmaschine ist, und k das Riemenscheibenverhältnis ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentmaschine einen Induktionsmotor mit hoher Spannung umfasst.