DE102017100459A1

DE102017100459A1 - System und verfahren zum steuern einer getriebegangschaltung

Info

Publication number: DE102017100459A1
Application number: DE102017100459.9A
Authority: DE
Inventors: Bernard D. Nefcy; Christopher Alan Lear; Mark Steven Yamazaki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2017-07-13
Also published as: US10081364B2; CN107031645A; US20170197628A1; CN107031645B

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang und einen Elektromotor, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben, aufweist, umfasst Anwenden eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang, um die Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu reduzieren. Das negative Motordrehmoment basiert auf Fahrzeugzuständen, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat und bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug.
HINTERGRUND
Elektrofahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs) und andere Fahrzeuge, die eine elektrische Maschine, wie z. B. einen Elektromotor, nutzen, können dazu ausgelegt sein, die elektrische Maschine für das Bereitstellen von Rekuperationsbremsung zu verwenden, um zumindest das Anhalten des Fahrzeugs zu unterstützen. Rekuperationsbremsung kann etliche Vorteile gegenüber dem exklusiven Verwenden eines Reibungsbremssystems bieten. Beispielsweise reduziert die Verwendung von Rekuperationsbremsung, bei der ein Elektromotor negatives Drehmoment auf die Fahrzeugräder ausübt, Verschleiß an den Reibelementen des Reibungsbremssystems. Darüber hinaus kann der Motor während der Rekuperationsbremsung als Generator fungieren, indem er Elektrizität erzeugt, die sofort genutzt oder in einer Speichervorrichtung, wie z. B. einer Batterie, gespeichert werden kann.
Während des Rekuperationsbremsens kann das Getriebe herunterschalten, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert. In Fahrzeugen mit einem herkömmlichen Antriebsstrang, einschließlich eines Automatikgetriebes, kann der Drehmomentwandler für Drehungsisolierung während des Herunterschaltens verwendet werden. Die Drehmomentwandlerkupplung wird während Hochschaltens beim Anfahren und während Herunterschaltens beim Ausrollen rutschen gelassen, um ein gleichmäßiges Gefühl auf die Fahrzeuginsassen zu bewirken. Dieses gleichmäßige Gefühl basiert auf Abwesenheit eines harten Kuppelns mit dem Triebstrang während des Schaltens. Das Rutschen in der Drehmomentwandlerkupplung erhöht üblicherweise die Eingangsdrehzahl über der Turbine, und Pumpen- sowie Leitungsdruck sind nicht beeinflusst. Während Schaltens beim Ausrollen werden relativ kleine negative Drehmomente auf den Eingang angewendet – beispielsweise durch Ausschalten von einem oder mehreren Zylindern in einer Kraftmaschine mit variablem Hubraum – und jedes Durchrutschen, das erzeugt wird, ist gut gesteuert.
Während Herunterschaltens beim Rekuperationsbremsen mit großem negativem Drehmoment – d. h. beim Herunterschalten eines Getriebegangs während eines Rekuperationsbremsereignisses – werden die Nachteile im Zusammenhang mit Verwenden eines Drehmomentwandlers zum Isolieren von Triebstrangstörungen erhöht, hauptsächlich aufgrund der niedrigeren Drehzahlen der Getriebepumpe, die auftreten können. Niedrigere Pumpendrehzahlen wirken sich nachteilig auf die Steuerbarkeit der Drehmomentwandlerkupplung zum Steuern von negativem Schlupf aus. Aus diesem Grund bleibt der Drehmomentwandler während Schaltens beim Rekuperationsbremsen häufig gesperrt. Diese gesperrte Drehmomentwandlerkupplung erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Triebstrangschwingung, wenn die ankommende Schaltkupplung nach der Änderung des Übersetzungsverhältnisses schließlich aufhört zu rutschen. Die Ankunft dieser Kupplung bei synchroner Drehzahl unter Verwendung von Drucksteuerung kann schwierig sein.
Eine Alternative zur Verwendung von Drucksteuerung besteht im Verwenden des Elektromotors zum Dämpfen oder anderweitigen Steuern der Triebstrangschwingungen. Das Verwenden von aktiver Motordämpfung nach dem Schaltvorgang kann Triebstrangschwingungen reduzieren; allerdings gibt es eine Verzögerung zwischen dem Ende des Schaltvorgangs und dem Punkt, an dem die aktive Motordämpfung beginnt, die Triebstrangschwingungen zu steuern. Während dieser Verzögerung können die Triebstrangschwingungen spürbar sein, was dazu führt, dass von den Fahrzeuginsassen eine schlechte Schaltqualität wahrgenommen wird.
KURZDARSTELLUNG
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang und einen Elektromotor aufweist, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben. Das Verfahren umfasst Anwenden eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang, um die Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern. Das negative Motordrehmoment basiert auf Fahrzeugzuständen, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat und bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist.
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang und einen Elektromotor aufweist, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben. Das Verfahren umfasst Anwenden eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang, um Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern, wobei das negative Motordrehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die zu einer Phase der Getriebegangschaltung vor Abschluss der Getriebegangschaltung auftreten.
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein System zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang aufweist. Das System umfasst einen Elektromotor, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben, und zumindest eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, den Motor zu steuern, um ein Drehmoment auf den Triebstrang anzuwenden, um die Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern. Das Drehmoment basiert auf Fahrzeugzuständen, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat und bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Hybridelektrofahrzeugs, das ein Steuersystem aufweist, das imstande ist, ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen;
2 ist eine schematische Darstellung einer Steuersystemarchitektur gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B sind Graphen, die verschiedene Fahrzeugzustände während Umsetzung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
4 ist ein Graph, der verschiedene Fahrzeugzustände während einer anderen Umsetzung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erfordert, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.
1 zeigt einen Teil eines Fahrzeugs 10, das, wie nachfolgend ausführlicher erläutert, ein Steuersystem enthält, das imstande ist, ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen. Das Fahrzeug 10 enthält eine Kraftmaschine 12 und eine elektrische Maschine 14, die als Motor fungieren kann, um Drehmoment auszugeben, und als Generator, um Drehmoment zu empfangen und elektrische Energie auszugeben. Zwischen der Kraftmaschine 12 und dem Motor 14 ist eine Trennkupplung 16 angeordnet. Eine Getriebepumpe 18, die in dieser Ausführungsform eine mechanische Pumpe ist, ist mit dem Motor 14 verbunden und wird von diesem angetrieben. Die Pumpe 18, die die einzige Getriebepumpe sein kann, oder die in Verbindung mit einer Hilfspumpe arbeiten kann, liefert hydraulische Leistung zum Betätigen der Trennkupplung 16 sowie einer Drehmomentwandlerbypasskupplung 20, die in Verbindung mit einem Drehmomentwandler 22 arbeitet. Es ist anzumerken, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 1 beschriebene Fahrzeugarchitektur beschränkt sind – als ein Beispiel können der Drehmomentwandler 22 und die Bypasskupplung 20 durch eine Startkupplung oder ein anderes System ersetzt sein, das ein Übertragen von Drehmoment durch den Triebstrang ermöglicht.
Das Fahrzeug 10 enthält auch ein Getriebe 24, das den Abtrieb vom Drehmomentwandler 22 empfängt. Die Bypasskupplung 20, der Drehmomentwandler 22 und das Getriebe 24 können ein Stufengetriebe umfassen, das sich von einem stufenlosen Getriebe (CVT – Continuous variable transmission) unterscheidet. Das Getriebe 24 liefert einen Abtrieb zum Endantriebsgetriebe 26, das ein Differenzial sein kann, und liefert Drehmoment zu oder empfängt Drehmoment von einer angetriebenen Achse 28 – oder genauer gesagt von Halbachsen 30, 32 — und Fahrzeugantriebsrädern 34, 36. Ein Teil des elektrischen Systems des Fahrzeugs enthält eine Hochspannungsbatterie 38, die beispielsweise verwendet werden kann, um den Motor 14 mit elektrischer Energie zu versorgen. Auf der Niederspannungsseite ist eine Niederspannungsbatterie 40 mit einem Niederspannungsanlasser 42 verbunden, der zum Starten der Kraftmaschine 12 verwendet werden kann. Es versteht sich, dass die Hochspannungsbatterie 38 und die Niederspannungsbatterie 40 Teil eines größeren elektrischen Systems sind, und dass sie verschiedene elektrische Verbraucher im Fahrzeug 10 versorgen können.
In 1 sind auch die Ausgaben und Eingaben der verschiedenen Fahrzeugsysteme dargestellt. Beispielsweise gibt die Kraftmaschine 12 sowohl ein Drehmoment (t_eng) als auch eine Drehzahl (ω_eng) an eine Kraftmaschinenausgangswelle 13 aus, und auf der anderen Seite der Trennkupplung 16 liefern ein Eingangsdrehmoment (t_mot) und eine Eingangsdrehzahl (ω_mot) Eingaben in den Motor 14 durch die Welle 15. Alternativ können das Motordrehmoment und die Motordrehzahl Ausgaben statt Eingaben darstellen, und in einem solchen Fall kann der Motor 14 ein Eingangsdrehmoment an die Kraftmaschine 12 liefern, beispielsweise als Alternative zu dem Niederspannungsanlasser 42. Wenn der Motor 14 als Generator betrieben wird, kann er elektrische Energie liefern, um die Hochspannungsbatterie 38 zu laden.
Das Getriebe 24 empfängt sowohl eine Drehmoment-(t_in) als auch eine Drehzahleingabe (ω_in), die eine Funktion der Leistung der Kraftmaschine 12, der Position der Trennkupplung 16, der Leistung des Motors 14 und des Betriebs der Bypasskupplung 20 und des Drehmomentwandlers 22 ist. Das Getriebe 24 empfängt den Drehmoment- und Drehzahleingang durch eine Welle 17 an einer Ausgangsseite des Motors 14 und einer Eingangsseite des Drehmomentwandlers 22 sowie eine Welle 19 an der Ausgangsseite des Drehmomentwandlers 22. Die Ausgabe vom Getriebe 24 (t_out) und (ω_out) erfolgt durch eine Welle 21 und wird vom Differenzialgetriebe 26 empfangen und über die Achse 28 zu den Antriebsrädern 34, 36 übertragen und repräsentiert die endgültige Drehmoment-(t_final) und Drehzahlausgabe (ω_final). Alternativ liefern die Antriebsräder 34, 36 während der Rekuperationsbremsung Drehmoment durch das Getriebe und zurück zum Motor 14. Jede der oder alle Wellen 13, 15, 17, 19, 21, 30, 32 bilden den Triebstrang für das Fahrzeug 10; allerdings können Triebstrangschwingungen in den Wellen 21, 30, 32 ein Fokusbereich für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sein. Dies liegt daran, dass es in dem Teil eines Fahrzeugtriebstrangs, der hinter dem Getriebe liegt, zum meisten „Klingeln“ kommt – d. h. wo die durch die Getriebegangschaltung verursachten Schwingungen die Triebstrangkomponenten bei oder in der Nähe ihrer Resonanzfrequenz erregen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems 44 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In 2 abgebildet ist eine Fahrzeugsystemsteuerung 46, die eine einzelne Fahrzeugsystemsteuereinheit (VSC – Vehicle system controller) oder eine beliebige Anzahl von individuellen miteinander verbundenen Hardware- und Softwaresteuereinheiten enthalten kann. In der in 2 dargestellten Ausführungsform sendet und empfängt die Fahrzeugsystemsteuerung 46 verschiedene Signale zu anderen Steuereinheiten im Steuersystem 44. Diese Kommunikation kann beispielsweise über einen Controller Area Network (CAN) erfolgen. Eine Batteriesteuerung 48 liefert als Eingabe in die Fahrzeugsystemsteuerung 46 gewisse Batteriegrenzen, die zum Steuern des Ladens und Entladens der Batterien 38, 40 nützlich sein können. Eine Getriebesteuerung 50 liefert Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse sowie Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen an die Fahrzeugsystemsteuerung 46. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, kann dies wichtig sein, zum Beispiel, um zu ermitteln, wie das Raddrehmoment zu steuern ist, um Triebstrangstörungen während einer Getriebegangschaltung zu vermeiden.
Ebenfalls dargestellt in 2 ist ein Motorsubsystem 52, das den Motor 14 und eine Motorsteuerung 54 enthält. Unter anderem empfängt die Motorsteuereinheit 54 eine Rekuperationsmomentanforderung von der Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 und liefert Motordrehmomentgrenzen an die Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 zurück. Ein Bremssubsystem 56 enthält eine Bremssteuerung 58, die mit den Bremsen 60 an der angetriebenen Achse — siehe die Achse 28 in 1 — und auch mit den Bremsen 62 an der nicht angetriebenen Achse kommuniziert. Durch Kommunikation mit der Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 gibt die Bremssteuereinheit 58 das Gesamtbremsmoment aus und empfängt Rekuperationsmomentgrenzen. Schließlich ist ein Bremspedal 64 dargestellt, das eine Bremsanforderung an die Bremssteuereinheit 58 liefert. Obgleich in dem in 2 gezeigten schematischen Diagramm gewisse Eingaben und Ausgaben dargestellt sind, versteht es sich, dass andere Signale und Informationen zwischen einigen oder allen der im Steuersystem 44 dargestellten Steuereinheiten übermittelt werden können. Darüber hinaus können einige Fahrzeuge eine andere Auslegung von Steuereinheiten enthalten, während sie dennoch das Systemmanagement versorgen, um Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen.
3A zeigt einen Graphen 66, der verschiedene Fahrzeugzustände während einer Umsetzung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Beispielsweise zeigt ein erster Teil 68 des Graphen 66 den Punkt, an dem eine Getriebegangschaltung auftritt, wobei vom vierten Gang in den dritten Gang gewechselt wird. Ein zweiter Teil 70 des Graphen 66 zeigt die Änderung der Ausgangswellendrehzahl während des Getriebegangschaltprozesses. Die Ausgangswelle, auf die Bezug genommen wird, ist die Ausgangswelle des Getriebes, beispielsweise Welle 21, wie in 1 dargestellt. Ein dritter Teil 72 des Graphen 66 zeigt die Änderung der Motordrehzahl während des Gangschaltprozesses, und der letzte Teil 74 stellt die Umsetzung einer aktiven Motordämpfungsstrategie (AMD) in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können, beispielsweise, ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung umfassen, das den Schritt des Anwendens eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang umfasst, um die aus der Getriebegangschaltung resultierenden Triebstrangschwingungen zu reduzieren. Das negative Motordrehmoment kann auf Fahrzeugzuständen basieren, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat, aber bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist. Die „Fahrzeugzustände“, auf die oben Bezug genommen wird, können, beispielsweise, die in 3A dargestellten Zustände umfassen, wie etwa eine Drehzahl der Getriebeausgangswelle, die Motordrehzahl usw. Wie in 3A gezeigt, wird ein Gangwechsel vom vierten Gang in den dritten Gang angewiesen, wie aber durch die vertikale Linie „Start Schaltvorgang“ angezeigt, beginnt der tatsächliche Schaltvorgang geringfügig nachdem der Gangwechsel angewiesen ist. Wie oben beschrieben, kann gewartet werden, bis nachdem eine Getriebegangschaltung abgeschlossen ist, bevor Rechnungen durchgeführt werden, um eine gewünschte aktive Motordämpfung zu bestimmen, die dazu führen, dass der Steuerungsprozess umgesetzt wird, nachdem bereits die Triebstrangstörungen eine unerwünschte Auswirkung auf die Fahrbarkeit, wie durch die Fahrzeuginsassen wahrgenommen, gehabt hatten. Daher können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit dem Prozess des Bestimmens der Parameter für aktive Motordämpfung beginnen, während die Getriebegangschaltung noch läuft. In 3A wird dies durch die horizontale Linie „Auslösung AMD“ angezeigt.
Wie in 3A gezeigt, liegt der Punkt „Auslösung AMD“ näher am Ende des Schaltvorgangs als am Beginn des Schaltvorgangs. Dies liegt daran, dass zum Beginn einer Getriebegangschaltung die transienten Fahrzeugzustände zu einer unerwünscht großen negativen Motordrehmomentberechnung führen können – d. h., dass das resultierende AMD-Drehmoment die Triebstrangschwingungen überkompensieren kann. Darüber hinaus steuert ein Getriebesteuerungsteilsystem, wie etwa die in 2 gezeigte Getriebesteuerung 50, den Schaltvorgang in einer frühen Phase des Schaltvorgangs, und es kann unerwünscht sein, dass auch die AMD-Steuerungen – d. h. die Fahrzeugsystemsteuerung 46 und die Motorsteuereinheit 54 – mit der Getriebesteuerung 50 konkurrieren. Daher kommt es in der in 3A dargestellten Ausführungsform zur AMD-Auslösung, wenn der Schaltvorgang etwa 75 % abgeschlossen ist – siehe auch die in 3B gezeigte Einfügung.
Der Punkt, an dem die „Auslösung AMD“ auftritt, ist ein kalibrierbarer Wert, der durch den Architekten des Steuersystems ausgewählt werden kann. Beispielsweise kann er bequem durch einen vorbestimmten Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung beschrieben werden. Eine Möglichkeit, wie der Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung angezeigt werden kann, ist der Vergleich von bzw. sind die Unterschiede zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes und einer Eingangsdrehzahl des Getriebes, der in ein abgehendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird, und außerdem ein Vergleich mit der Eingangsdrehzahl des Getriebes, der in ein ankommendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird. Im Wesentlichen kann, durch Betrachten der Ausgangsdrehzahl des Getriebes im Vergleich zu dem, was als Eingangsdrehzahl für den aktuellen Getriebegang – was in dem in 3A gezeigten Beispiel der vierte Gang ist – zu erwarten wäre, sowie durch Betrachten der Ausgangsdrehzahl des Getriebes im Vergleich zu dem, was als Eingangsdrehzahl für den neuen Getriebegang – z. B. den dritten Gang – zu erwarten wäre, der Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung (PSC für Percent Shift Complete) bestimmt werden.
In einem Fahrzeug, wie in dem in 1 gezeigten Fahrzeug 10, wird die Drehzahl der verschiedenen rotierenden Elemente entweder direkt gemessen, geschätzt oder aus anderen bekannten Drehzahlen unter Angabe bekannter Übersetzungsverhältnisse zwischen den Elementen berechnet. Diese Drehzahlsignale können an eine oder mehrere der Steuerungen, beispielsweise die Fahrzeugsystemsteuerung 46, gesendet werden, die dann diese Informationen nutzen können, um zu bestimmen, ob die Getriebegangschaltung bei einer vorbestimmten Phase ist oder nicht, um mit dem Prozess des Berechnens der AMD-Steuerungen zu beginnen. Obwohl die Position „Auslösung AMD“ in der in 3A gezeigten Ausführungsform bei 75 % des Abschlusses der Getriebegangschaltung ist, können andere Punkte als die vorbestimmte Phase der Getriebegangschaltung, um mit dem AMD-Prozess zu beginnen, ausgewählt werden. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen die Phase der Getriebegangschaltung größer als 80 % des Abschlusses der Getriebegangschaltung sein, und kann, in anderen Ausführungsformen, beispielsweise zwischen 85 % und 95 % des Abschlusses der Getriebegangschaltung sein.
Nachdem bestimmt ist, dass Berechnungen der geeigneten AMD-Steuerung beginnen sollen – d. h. nachdem die vorbestimmte Phase der Getriebegangschaltung erreicht ist –, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beginnen, die Fahrzeugzustände zu verwenden, um das angemessene negative Motordrehmoment zu bestimmen, das ausgegeben werden soll, um die aus der Getriebegangschaltung resultierenden Triebstrangschwingungen zu reduzieren. Obwohl es viele unterschiedliche Möglichkeiten gibt, wie ein gewünschtes Niveau an AMD-Steuerung – z. B. negatives Motordrehmoment – berechnet werden kann, verwendet ein solches System die Drehzahl verschiedener Triebstrangkomponenten, beispielsweise der Getriebeeingangs- und -ausgangswelle, wendet bestimmte Filter an, beispielsweise einen zeitverzögerten Filter mit einstellbarer Rate, und multipliziert dann den Ausgang mit einer gewissen Verstärkung, sodass dies verwendet werden kann, um einen Korrekturfaktor zu ermitteln. Ein solches System wird in der US-Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2013/0297109, veröffentlicht am 7. November 2013, beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beginnen diese Berechnungen nicht, nachdem die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist, sondern beginnen vielmehr bei einer vorbestimmten Phase der Getriebegangschaltung – z. B. bei dem vorbestimmten Prozentsatz des Abschlusses. Nachdem die Berechnungen vorgenommen sind, kann ein negatives Motordrehmoment von einem Elektromotor, wie etwa dem in 1 gezeigten Motor 14, abgegeben werden, wie durch ein Steuersystem, wie etwa das in 2 gezeigte Steuersystem 44, angewiesen. In der in 3A gezeigten Ausführungsform erfolgt unmittelbar die Anwendung des negativen Motordrehmoments auf den Fahrzeugtriebstrang am Ende der Getriebegangschaltung, wie durch Punkt 76 gezeigt. Die in 3A gezeigten Wellen 78 stellen die Anwendung des negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang dar, was die Schwingungen kompensiert, die im Triebstrang auftreten können, beispielsweise aufgrund des „Klingelns“, das aus dem Abschließen der Getriebegangschaltung – d. h. dem vollständigen Einrücken der ankommenden Kupplung – resultiert. Bei Verwenden von AMD-Steuerung, wie etwa in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, kann eine Kupplung, die zwischen dem Motor und den Fahrzeugantriebsrädern angeordnet ist – wie etwa die in 1 gezeigte Kupplung 20 – so gesteuert werden, dass sie sich während der Getriebeschaltung in einem gesperrten Zustand befindet. Dies liegt daran, dass es zum Steuern der Triebstrangschwingungen nicht erforderlich ist, die Kupplung zum Durchrutschen zu bringen, was, wie oben beschrieben, während bestimmter Zustände, wie etwa beim Herunterschalten während eines Rekuperationsbremsereignisses, eine sehr schwierige Art von Steuerung sein kann.
Obwohl Berechnung der geeigneten AMD-Steuerung vor Abschluss der Getriebegangschaltung ermöglicht, dass die AMD-Steuerung unmittelbar bei Abschluss des Schaltvorgangs beginnen kann, kann es wünschenswert sein, vor Anwenden des negativen Motordrehmoments eine kurze Zeit zu warten. Beispielsweise zeigt die in 3A gezeigte horizontale Linie 80 eine Position, die eine geringfügige Verzögerung bei der Umsetzung der AMD-Steuerung anzeigt. Diese Position kann als der Punkt berechnet werden, an dem die ankommende Getriebekupplung auf ein vorbestimmtes Kapazitätsniveau gebracht wird. Beispielsweise ist an dem Punkt, an dem die Getriebegangschaltung gerade abgeschlossen ist, die ankommende Kupplung vollständig eingerückt, und eine synchrone Drehzahl wurde erreicht; allerdings ist möglicherweise der Druck in den Kupplungsplatten nicht groß genug, um der Anwendung von negativem Drehmoment auf den Triebstrang zu widerstehen, was zu einem unerwünschten Durchrutschen führen kann. Daher können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung warten, bis ein zusätzlicher Druck in der Kupplung vorhanden ist, um den vollständigen Eingriff auch bei Vorhandensein eines aus der AMD-Steuerung resultierenden negativen Drehmoments – d. h. die Kupplung ist auf ein gewünschtes Kapazitätsniveau gebracht – aufrechtzuerhalten. Als ein Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das negative Motordrehmoment für die AMD-Steuerung erst anwenden, nachdem zusätzliche 10 Newtonmeter (Nm) an Kupplungskapazität über den anfänglichen Eingriff am Punkt des Abschlusses des Schaltvorgangs hinaus vorhanden sind. In anderen Ausführungsformen können andere Niveaus an Kupplungskapazität als vorbestimmtes Niveau ausgewählt werden.
Wie oben im Zusammenhang mit 3A und 3B beschrieben, kann die AMD-Steuerung, und insbesondere ein negatives Motordrehmoment, unmittelbar am Ende einer Getriebegangschaltung oder geringfügig nach Abschluss des Schaltvorgangs, um zusätzliche Kupplungskapazität zu ermöglichen, angewendet werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anwendung der AMD-Steuerung unmittelbar vor Abschluss des Schaltvorgangs erfolgen, was noch weitere Vorteile zum Verringern von Triebstrangschwingungen bringen kann. 4 zeigt einen Graphen 82, der eine Anzahl von Fahrzeugzuständen anzeigt, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit 84, neue Getriebeeingangsdrehzahl 86, alte Getriebeeingangsdrehzahl 88, die Position einer Gangwechselanforderung 90, und die Position des Gangwechsels, wenn dieser abgeschlossen ist 92. Wie oben beschrieben, können bestimmte Fahrzeugzustände, wie etwa die neue Getriebeeingangsdrehzahl, die alte Getriebeeingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl des Getriebes, verwendet werden, um einen prozentualen Abschluss des Schaltvorgangs zu berechnen, wie durch Linie 94 im Graphen 82 angezeigt.
In 4 zeigt die vertikale Linie 96 den vorbestimmten Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung an – d. h. den Punkt, an dem die AMD-Auslösung stattfindet. In dieser Ausführungsform wird die AMD-Steuerung allerdings unmittelbar, nachdem die Berechnungen und Filter bestimmt sind, angewendet. Obwohl dieser Punkt auch durch die vertikale Linie 96 angezeigt werden kann, kann es in der Praxis eine gewisse, geringfügige zeitliche Differenz geben, die in dem Graphen 82 nicht angezeigt wird. Der schattierte Bereich 97 zwischen der AMD-Auslösung 96 und dem Ende des Gangschaltvorgangs 92 ist der Bereich, in dem die AMD-Steuerungen angewendet werden können, um zu versuchen, ihren Vorteil zu maximieren. An der Linie 86 für die neue Getriebeeingangsdrehzahl werden zwei zusätzliche Linien 98 und 100 angezeigt. Die Linie 100 zeigt das Niveau an Schwingungen an, die auftreten, wenn die AMD-Steuerung am Punkt des Abschlusses des Schaltvorgangs angewendet wird – d. h. bei Linie 92 – wie oben in Bezug auf 3A dargestellt und beschrieben. Wie in 4 gezeigt, sind diese Schwingungen relativ klein; allerdings zeigt die Linie 98 die Schwingungen, die auftreten, wenn die AMD-Steuerung unmittelbar vor dem Schaltvorgang und, beispielsweise, an der Linie 96, wie in 4 gezeigt, angewendet wird. Anwenden des negativen Motordrehmoments noch früher als zum Ende der Getriebegangschaltung kann den Vorteil bieten, dass die Schwingungen anfänglich niedriger gehalten werden, sodass Anwendung der AMD-Steuerung schneller einen größeren Effekt erzielt.
Dieses Konzept wird weiter in den Linien 102, 104, 106, die ebenfalls in 4 gezeigt sind, dargestellt. Die Linie 102 zeigt die Schwingungen an, die auftreten, wenn während der gesamten Getriebegangschaltung, einschließlich der schnellen Transienten am Beginn des Schaltvorgangs, kontinuierlich eine Drehmomentkorrektur abgetastet wird. Die Linie 102 zeigt unter den drei Linien das größte Niveau an Schwingungen. Im Gegensatz dazu zeigt Linie 104 reduzierte Schwingungen aus Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn die AMD-Auslösung unmittelbar vor dem Ende des Abschlusses des Schaltvorgangs erfolgt und die Anwendung der AMD-Steuerung bei oder unmittelbar nach dem Punkt des Abschlusses des Schaltvorgangs erfolgt. Schließlich zeigt Linie 106 die noch weiter reduzierten Schwingungen an, die mit Ausführungsformen der Erfindung verbunden sind, bei denen das negative Motordrehmoment unmittelbar vor dem Ende des Abschlusses des Schaltvorgangs angewendet wird, wie durch Linie 98 angezeigt. Die vorbestimmte Phase der Getriebegangschaltung, bei der die AMD-Auslösung angezeigt wird, sowie der Punkt, an dem die AMD-Steuerung tatsächlich angewendet wird, können für unterschiedliche Fahrzeuge, unterschiedliche Antriebsstränge und unterschiedliche Fahrzeugzustände selbst innerhalb einer einzelnen Plattform variiert werden.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung gebrauchten Worte eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang und einen Elektromotor aufweist, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben, das Folgendes umfasst: Anwenden eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang, um Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern, wobei das negative Motordrehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat, und bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das negative Motordrehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die bei einer vorbestimmten Phase der Getriebegangschaltung auftreten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Phase der Getriebegangschaltung ein vorbestimmter Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung angezeigt wird durch einen Vergleich einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes mit: einer Eingangsdrehzahl des Getriebes, die in ein abgehendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird, und der Eingangsdrehzahl des Getriebes, die in ein ankommendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung zwischen 75 % und 95 % ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Anwenden des negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang vor einem Ende der Getriebegangschaltung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Anwenden des negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang nach einem Ende der Getriebegangschaltung erfolgt, wenn eine ankommende Kupplung auf ein vorbestimmtes Kapazitätsniveau gebracht wird.
Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug, das einen Triebstrang und einen Elektromotor aufweist, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben, das Folgendes umfasst: Anwenden eines negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang, um Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern, wobei das negative Motordrehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die zu einer Phase der Getriebegangschaltung vor Abschluss der Getriebegangschaltung auftreten.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Phase der Getriebegangschaltung durch Differenzen zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes, einer Eingangsdrehzahl des Getriebes, die in ein abgehendes Übersetzungsverhältnis übersetzt werden, und einer Eingangsdrehzahl des Getriebes, die in ein ankommendes Übersetzungsverhältnis übersetzt werden, angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Phase der Getriebegangschaltung größer als 80 % des Abschlusses der Getriebegangschaltung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Fahrzeug ferner eine Kupplung aufweist, die zwischen dem Motor und den Fahrzeugantriebsrädern angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner umfasst, die Kupplung zu steuern, die sich während der Getriebegangschaltung in einem gesperrten Zustand befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei Anwenden des negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang vor einem Ende der Getriebegangschaltung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei Anwenden des negativen Motordrehmoments auf den Triebstrang nach einem Ende der Getriebegangschaltung erfolgt, wenn eine ankommende Kupplung auf ein vorbestimmtes Kapazitätsniveau gebracht wird.
System zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem einen Triebstrang aufweisenden Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Elektromotor, der betreibbar ist, um Drehmoment an den Triebstrang abzugeben; und zumindest eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, den Motor zu steuern, um ein Drehmoment auf den Triebstrang anzuwenden, um Triebstrangschwingungen, die aus der Getriebegangschaltung resultieren, zu verringern, wobei das Drehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die auftreten, nachdem die Getriebegangschaltung begonnen hat, und bevor die Getriebegangschaltung abgeschlossen ist.
System nach Anspruch 14, wobei das Drehmoment auf Fahrzeugzuständen basiert, die bei einer vorbestimmten Phase der Getriebegangschaltung auftreten.
System nach Anspruch 15, wobei die vorbestimmte Phase der Getriebegangschaltung ein vorbestimmter Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung ist.
System nach Anspruch 16, wobei ein Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung durch einen Vergleich einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes mit einer Eingangsdrehzahl des Getriebes, was in ein abgehendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird, und mit der Eingangsdrehzahl des Getriebes, was in ein ankommendes Übersetzungsverhältnis im Getriebe übersetzt wird, angezeigt wird.
System nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Prozentsatz des Abschlusses der Getriebegangschaltung zwischen 85 % und 95 % ist.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die zumindest eine Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, den Motor zu steuern, um vor einem Ende der Getriebegangschaltung Drehmoment auf den Triebstrang anzuwenden.
System nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die zumindest eine Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, den Motor zu steuern, um nach einem Ende der Getriebegangschaltung, wenn eine ankommende Kupplung auf ein vorbestimmtes Kapazitätsniveau gebracht wird, Drehmoment auf den Triebstrang anzuwenden.