DE102017112783A1

DE102017112783A1 - System und Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102017112783A1
Application number: DE102017112783.6A
Authority: DE
Inventors: Joshua Nicholas DEWALT; Mary Catherine Farmer; Terry Gene Feldpausch; Dennis Craig Reed; Peter Douglas Kuechler
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2017-12-28
Also published as: US10077042B2; CN107499305A; US20170355360A1; CN107499305B

Abstract

Ein System und Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang schließt den Schritt des Steuerns einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer ersten Steuerstrategie nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten eines Spiels ein. Ein weiterer Schritt kann eingesetzt werden, durch den die Drehmomentanforderung nach der ersten Steuerstrategie und vor dem Auftreten des Spiels derart mit einer zweiten Steuerstrategie gesteuert wird, dass ein Drehmomentanforderungsniveau unter einem während der ersten Steuerstrategie erhaltenen höchsten Drehmomentanforderungsniveau liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang.
HINTERGRUND
In einem Automobilantriebsstrang können schnelle und glatte Übergänge des Spielbereichs des Antriebs infolge einer Anforderung von Drehmomenterhöhung wegen Unsicherheiten bei Betriebsparametern wie etwa Eingangsdrehmoment, Antriebsreibung und der Größe des Spiels, um nur einige zu nennen, schwierig sein. Diese Unsicherheiten variieren von einem Fahrzeug zum anderen und sogar mit zunehmendem Alter innerhalb eines gleichen Fahrzeugs. Folglich kann es schwierig sein, zu bestimmen, wann sich der Antrieb im Spielbereich befindet und wann der Spielbereich durchquert ist. Ein System zum Detektieren einer Totspielzone ist in US-Pat. Nr. 9,037,329 , erteilt am 19. Mai 2015, mit dem Titel Lash Zone Detection in a Hybrid Electric Vehicle beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Patentschrift aufgenommen wird.
Weitere Systeme und Verfahren können zum Bestimmen von Spiel eingesetzt werden, doch in mindestens einigen davon können die Einstellungen, die zum Steuern des Spiels des Antriebs vorgenommen werden, zu einer Senkung des Drehmoments führen, das vor dem Totspiel angefordert wurde, um die Rate zu verringern, mit welcher der Antrieb das Spiel durchläuft. Diese Verringerung der Spielübergangsrate kombiniert mit den vorstehend beschriebenen Unsicherheiten kann zu einer inakzeptabel langsamen Betätigungsreaktion führen, um einen glatten Spielübergang zu erreichen. Es wäre deshalb wünschenswert, über ein System und Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang zu verfügen, das mindestens einige dieser Probleme beseitigt.
KURZDARSTELLUNG
In mindestens einigen Ausführungsformen schließt ein Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang den Schritt des Steuerns einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer ersten Steuerstrategie nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten eines Spiels ein. Ein weiterer Schritt kann eingesetzt werden, durch den die Drehmomentanforderung nach der ersten Steuerstrategie und vor dem Auftreten des Spiels derart mit einer zweiten Steuerstrategie gesteuert wird, dass ein Drehmomentanforderungsniveau unter einem während der ersten Steuerstrategie erhaltenen höchsten Drehmomentanforderungsniveau liegt.
In mindestens einigen Ausführungsformen schließt ein Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang den Schritt des Steuerns einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während eines ersten Zeitraums nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten eines Spiels ein. Nach dem ersten Zeitraum und vor einem Auftreten des Spiels wird die Drehmomentanforderung auf ein Drehmomentanforderungsniveau reduziert, das unter einem während des ersten Zeitraums erhaltenen Drehmomentanforderungsniveau liegt.
In mindestens einigen Ausführungsformen schließt ein System zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang ein Steuersystem ein, das mindestens eine Steuerung einschließt. Das Steuersystem ist dazu konfiguriert, nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten eines Spiels eine erste Steuerstrategie für eine Drehmomentanforderung umzusetzen. Das Steuersystem ist ferner dazu konfiguriert, nach der ersten Steuerstrategie und vor dem Auftreten des Spiels eine zweite Steuerstrategie derart umzusetzen, dass ein Drehmomentanforderungsniveau unter dem während der ersten Steuerstrategie erhaltenen Drehmomentanforderungsniveau liegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs einschließlich eines Steuersystems gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen;
2A und 2B zeigen Drehmomentdiagramme für die Umsetzung von hier beschriebenen Ausführungsformen von Steuersystemen und Verfahren;
3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während eines Zeitraums im Lauf des Spielereignisses veranschaulicht;
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während eines anderen Zeitraums im Lauf des Spielereignisses veranschaulicht;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während noch eines anderen Zeitraums im Lauf des Spielereignisses veranschaulicht; und
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen während eines Zeitraums unmittelbar nach Abschluss des Spiels veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier nach Bedarf offenbart; es versteht sich jedoch, dass es sich bei den offenbarten Ausführungsformen lediglich um Beispiele für die Erfindung handelt, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
1 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 schließt einen Verbrennungsmotor 12 und eine elektrische Maschine ein, die in der in 1 gezeigten Ausführungsform ein Elektromotorgenerator (M/G) 14 ist und alternativ ein Fahrmotor sein kann. Der M/G 14 ist dazu konfiguriert, Drehmoment an den Verbrennungsmotor 12, an die Fahrzeugräder 16 oder beide zu übertragen.
Der M/G 14 ist mit dem Verbrennungsmotor 12 unter Verwendung einer ersten Kupplung 18 verbunden, die auch als eine Ausrückkupplung oder die vorgeschaltete Kupplung bekannt ist. Eine zweite Kupplung 22, auch als eine Anfahrkupplung oder die nachgeschaltete Kupplung bekannt, verbindet den M/G 14 mit einem Getriebe 24 und das gesamte Eingangsdrehmoment zu dem Getriebe 24 strömt durch die Anfahrkupplung 22. Obwohl die Kupplungen 18, 22 als hydraulische Kupplungen beschrieben und veranschaulicht werden, können ebenso andere Arten von Kupplungen, wie etwa elektromechanische Kupplungen, verwendet werden. Alternativ kann die Kupplung 22 durch einen Drehmomentwandler ersetzt werden, der eine Bypass-Kupplung aufweist, wie weiter unten beschrieben. In anderen Ausführungsformen bezieht sich die nachgeschaltete Kupplung 22 auf verschiedene Kupplungsvorrichtungen für das Fahrzeug 10 einschließlich einer herkömmliche Kupplung und eines Drehmomentwandlers, der eine Bypass-(Lock-out-)Kupplung aufweist. Bei dieser Konfiguration kann ein auf andere Weise herkömmliches automatisches Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler verwendet werden und sie wird gelegentlich als eine modulare Hybridgetriebekonfiguration bezeichnet.
Die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 12 ist mit der Ausrückkupplung 18 verbunden, die wiederum mit der Eingangswelle für den M/G 14 verbunden ist. Die Ausgangswelle des M/G 14 ist mit der Anfahrkupplung 22 verbunden, die wiederum mit dem Getriebe 24 verbunden ist. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 sind sequenziell in Reihe zueinander positioniert. Die Anfahrkupplung 22 verbindet die Antriebsmaschinen des Fahrzeugs mit dem Antrieb 26. Wie in 1 gezeigt, schließt der Antrieb das Getriebe 24, das Differential 28, die Fahrzeugräder 16 und ihre Komponenten ein, durch die sie miteinander verbunden werden. Zum Zwecke der Antriebsstrangsteuerung und insbesondere zum Berechnen und Verwenden von Verdrehung des Antriebs kann die Definition des Antriebs dahingehend erweitert werden, dass sie die Ausgangswelle 25 des Verbrennungsmotors – d. h. die Kurbelwelle –, die Eingangswelle 27 zu dem M/G 14 und die Ausgangswelle 29 des M/G einschließt.
In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs 10 ist die nachgeschaltete Kupplung 22 eine Bypass-Kupplung mit einem Drehmomentwandler. Der Eingang von dem M/G 14 ist die Laufradseite des Drehmomentwandlers und der Ausgang von dem Drehmomentwandler zu dem Getriebe 24 ist die Turbinenseite. Der Drehmomentwandler 22 überträgt ein Drehmoment unter Verwendung seiner Fluidkupplung, und eine Drehmomentmultiplikation kann in Abhängigkeit von dem Maß des Schlupfes zwischen der Laufrad- und Turbinenseite auftreten. Die Bypass- oder Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler kann selektiv eingekuppelt werden, um eine mechanische oder Reibschlussverbindung zwischen der Laufradseite und der Turbinenseite für eine direkte Übertragung des Drehmoments herzustellen. Die Bypass-Kupplung kann verschoben und/oder geöffnet werden, um das Maß an Drehmoment zu steuern, das durch den Drehmomentwandler übertragen wird. Der Drehmomentwandler kann außerdem eine mechanische Überbrückungskupplung einschließen.
In dem Fahrzeug 10 kann die Anfahrkupplung 22 oder Bypass-Kupplung für den Drehmomentwandler verriegelt sein, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, und sie kann verriegelt sein, wenn bei einem Betätigungs- oder Freigabeereignis eine Totspielzone durchquert wird. Das Fahrverhalten und die Steuerung der Auswirkungen einer Totspieldurchquerung in dem Antrieb hängt von der Steuerung des Antriebsstrangdrehmoments von dem Verbrennungsmotor 12 und/oder der elektrischen Maschine 14 ab. Das Drehmoment des M/G 14 kann mit einer größeren Genauigkeit und einer schnelleren Reaktionszeit gesteuert werden als das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12. Bei einem rein elektrischen Betriebsmodus für das Fahrzeug 10 kann das Drehmoment des M/G 14 gesteuert werden, wenn eine Totspielzone durchquert wird. Bei einem Hybridbetriebsmodus des Fahrzeugs, wobei sowohl der Verbrennungsmotor 12 als auch der M/G 14 betrieben werden, können das Drehmoment des M/G 14 und das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 zusammen gesteuert werden, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 zu verbessern und die Auswirkungen einer Totspieldurchquerung in dem Antrieb zu verringern.
In der veranschaulichten repräsentativen Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 12 ein Direkteinspritzungsmotor. Alternativ kann der Verbrennungsmotor 12 ein anderer Verbrennungsmotor- oder Antriebsmaschinentyp wie etwa ein Saugrohreinspritzungsmotor oder eine Brennstoffzelle sein oder verschiedene Kraftstoffquellen wie etwa Diesel, Biokraftstoff, Erdgas, Wasserstoff oder dergleichen verwenden. In einigen Ausführungsformen schließt das Fahrzeug 10 außerdem einen Anlasser 30 ein, der operativ mit dem Verbrennungsmotor 12 verbunden ist, zum Beispiel durch ein Riemen- oder Zahnradgetriebe. Der Anlasser 30 kann verwendet werden, um ein Drehmoment bereitzustellen, um den Verbrennungsmotor 12 ohne die Hinzufügung eines Drehmoments von dem M/G 14 zu starten, wie etwa für einen Kaltstart oder einige Startereignisse bei hoher Drehzahl.
Der M/G 14 steht mit einer Batterie 32 in Verbindung. Die Batterie 32 kann eine Hochspannungsbatterie sein. Der M/G 14 kann dazu konfiguriert sein, die Batterie 32 in einem Regenerationsmodus, zum Beispiel wenn eine Leistungsausgabe des Fahrzeugs den Fahrerbedarf übersteigt, durch regeneratives Bremsen oder dergleichen aufzuladen. Der M/G 14 kann außerdem in einer Generatorkonfiguration angeordnet sein, um das Maß an Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 zu mäßigen, das dem Antrieb 26 bereitgestellt wird. In einem Beispiel ist die Batterie 32 dazu konfiguriert, sich mit einem externen Stromnetz zu verbinden, wie etwa für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) mit der Fähigkeit, die Batterie aus einem elektrischen Stromnetz wieder aufzuladen, das einer Steckdose an einer Ladestation Energie zuführt. Eine Niederspannungsbatterie kann außerdem vorhanden sein, um Energie für den Anlasser oder andere Fahrzeugkomponenten bereitzustellen, oder Niederspannungsenergie kann durch einen Gleichspannungswandler bereitgestellt werden, der mit der Batterie 32 verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Getriebe 24 ein Automatikgetriebe und mit den Antriebsrädern 16 auf herkömmliche Weise verbunden und kann ein Differential 28 einschließen. Das Fahrzeug 10 wird außerdem mit einem Paar nicht angetriebener Räder bereitgestellt, jedoch können in alternativen Ausführungsformen ein Verteilergetriebe und ein zweites Differential verwendet werden, um alle der Fahrzeugräder positiv anzutreiben.
Der M/G 14 und die Kupplungen 18, 22 können sich in einem Elektromotorgeneratorgehäuse 34 befinden, das in das Gehäuse des Getriebes 24 eingebunden werden kann oder alternativ ein separates Gehäuse in dem Fahrzeug 10 darstellt. Das Getriebe 24 weist einen Getriebekasten auf, um für das Fahrzeug 10 verschiedene Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Der Getriebekasten des Getriebes 24 kann Kupplungen und Planetengetriebe oder andere Anordnungen von Kupplungen und Zahnradgetrieben einschließen, wie sie in der Technik bekannt sind. In alternativen Ausführungsformen ist das Getriebe 24 ein stufenloses Getriebe oder ein automatisiertes mechanisches Getriebe. Das Getriebe 24 kann ein automatisches Sechsganggetriebe, ein Automatikgetriebe mit einer anderen Anzahl von Gängen oder ein anderer Getriebekasten sein, wie in der Technik bekannt.
Das Getriebe 24 wird unter Verwendung einer Getriebesteuereinheit (TCU) 36 oder dergleichen gesteuert, um nach einem Schaltplan, wie etwa einem Produktionsschaltplan, betrieben zu werden, der Elemente in dem Getriebekasten verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen dem Getriebeausgang und dem Getriebeeingang zu steuern. Die Übersetzung des Getriebes 24 ist das ideale Drehmomentverhältnis des Getriebes 24. Die TCU 36 wirkt außerdem, um den M/G 14, die Kupplungen 18, 22 und beliebige andere Komponenten in dem Elektromotorgeneratorgehäuse 34 zu steuern.
Eine Motorsteuereinheit (ECU) 38 ist dazu konfiguriert, den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 zu steuern. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) 40 überträgt Daten zwischen der TCU 36 und der ECU 38 und steht außerdem mit verschiedenen Fahrzeugsensoren in Verbindung. Das Steuersystem 42 für das Fahrzeug 10 kann eine beliebige Anzahl von Steuerungen einschließen und in eine einzige Steuerung integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle der Steuerungen können durch ein Steuergerätenetzwerk (CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Das Steuersystem 42 kann dazu konfiguriert sein, den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Getriebes 24, der Elektromotorgeneratoranordnung 34, des Anlassers 30 und des Verbrennungsmotors 12 unter beliebigen einer Reihe unterschiedlicher Bedingungen zu steuern, einschließend auf eine Art und Weise, durch welche die Auswirkungen einer Totspieldurchquerung in dem Antrieb 26 und der Einfluss auf den Fahrer bei Betätigungs- oder Freigabeereignissen minimiert oder reduziert werden.
Unter normalen Bedingungen des Triebwerks, das heißt ohne Mängel an Teilsystemen/Komponenten, interpretiert die VSC 40 den Bedarf des Fahrers – z. B. PRND- und Beschleunigungs- oder Bremsbedarf – und bestimmt dann den Raddrehmomentbefehl auf Grundlage des Fahrerbedarfs und der Grenzen des Antriebsstrangs. Zusätzlich ermittelt die VSC 40, wann jede Stromquelle ein Drehmoment bereitstellen muss und wie viel, um dem Drehmomentbedarf des Fahrers zu entsprechen und um die Betriebspunkte (Drehmoment und Drehzahl) des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 14 zu erreichen.
Das Fahrzeug 10 kann Drehzahlsensoren 44 aufweisen, die an verschiedenen Stellen des Antriebsstrangs und des Antriebs 26 positioniert sind. Die Drehzahlsensoren 44 stellen dem Steuersystem 42 Informationen im Hinblick auf die Rotationsgeschwindigkeit einer Welle annähernd in Echtzeit bereit, obwohl es aufgrund der Reaktionszeit und der Signal- und Datenverarbeitung eine gewisse Verzögerung geben kann. In der in 1 gezeigten Ausführungsform gibt es einen Drehzahlsensor 44, der die Drehzahl der Ausgangswelle 25 des Verbrennungsmotors (ω_VM), die Drehzahl der Eingangswelle 27 des M/G 14 (ω_EM), die Drehzahl der Eingangswelle 46 des Getriebes (ω_ein), die Drehzahl der Ausgangswelle 48 des Getriebes (ω_aus) und die Drehzahl einer oder beider Achsen, die mit den Rädern 16 verbunden sind, (ω_final) misst.
Als Teil der Steuerstrategie oder des Steueralgorithmus für den Betrieb des Fahrzeugs 10 kann das Steuersystem 42 eine Drehmomentanforderung des Verbrennungsmotors 12 (τ_VM), eine
Drehmomentanforderung des M/G 14 (τ_EM) oder beide stellen, wie in 1 gezeigt. Das Nettogetriebeeingangsdrehmoment (τ_ein) setzt sich aus dem Elektromotordrehmoment und dem Verbrennungsmotordrehmoment (τ_ein = τ_EM + τ_VM) zusammen, wobei angenommen wird, dass die Ausrück- und Anfahrkupplung 18, 22 verriegelt sind. Außerdem werden in 1 das Getriebeeingangsdrehmoment (τ_aus) und das Raddrehmoment (τ_final) gezeigt.
In alternativen Konfigurationen kann die Kupplung 22 durch eine Drehmomentwandlereinheit einschließlich eines Drehmomentwandlers und einer Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung ersetzt werden. Der Drehmomentwandler weist Drehmomentmultiplikationseffekte auf, wenn über den Drehmomentwandler bestimmte Rotationsgeschwindigkeitsdifferentiale vorliegen. Während der Drehmomentmultiplikation ist das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers aufgrund einer Drehmomentmultiplikation über den Drehmomentwandler größer als das Eingangsdrehmoment. Eine Drehmomentmultiplikation liegt zum Beispiel vor, wenn das Fahrzeug 10 aus einem Ruhezustand gestartet wird und die Eingangswelle zu dem Drehmomentwandler damit beginnt, sich zu drehen, und sich die Ausgangswelle von dem Drehmomentwandler immer noch in einem Ruhezustand befindet oder gerade erst damit begonnen hat, sich zu drehen.
Die Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung wird verwendet, um den Drehmomentwandler derart auszusperren, dass das Eingangs- und Ausgangsdrehmoment für die nachgeschaltete Drehmomentübertragungsvorrichtung 22 gleich sind und die Eingangs- und Ausgangsrotationsgeschwindigkeiten für die Vorrichtung 22 gleich sind. Durch eine verriegelte Kupplung werden Schlupf und eine Ineffizienz des Antriebs über den Drehmomentwandler beseitigt, zum Beispiel wenn das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis über den Drehmomentwandler größer als annähernd 0,8 ist, und sie kann die Kraftstoffeffizienz für das Fahrzeug 10 erhöhen.
Eine Änderung des Maßes und/oder der Richtung des Drehmoments kann zu Störungen oder einer Schwingung in dem Antrieb 26 führen, was mit einer Totspieldurchquerung verknüpft ist. Ein Spiel kann in dem Antrieb 26 eines Fahrzeugs immer dann auftreten, wenn eines des Drehmoments des Rads 16 und des Drehmoments des Triebwerks 12, 14 die Richtung voneinander ändert. Diese Änderung der Richtung des Drehmoments kann auftreten, wenn das Fahrzeug 10 sowohl mit der Ausrückkupplung 18 als auch der Anfahrkupplung 22 oder der Lock-out-Kupplung für den Drehmomentwandler in einer verriegelten oder eingekuppelten Stellung betrieben wird. Zum Beispiel stellt, wenn das Fahrzeug 10 bremst, der Kompressionsbremseffekt des Verbrennungsmotors 12 ein negatives Drehmoment für das Getriebe 24 bereit, das dann durch das Differential 28 und dann zu den Rädern 16 weitergeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Antrieb 26 in der negativen Richtung gewickelt. Wenn der Fahrer eine Leistungsanforderung oder Betätigung unter Verwendung des Gaspedals bereitstellt, wechselt das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 von negativ zu positiv, wenn es beginnt, ein Drehmoment zuzuführen, um das Fahrzeug 10 vorwärts zu treiben. Der Antrieb 26 wird abgewickelt, wenn jede Antriebskomponente von einer Übertragung eines negativen Drehmoments zu einer Übertragung eines positiven Drehmoments wechselt. An einem gewissen Punkt durchläuft der Antrieb 26 während dieses Übergangs einen entspannten Zustand, wobei kein Drehmoment auf die Räder 16 angewendet wird.
In diesem Bereich mit einem nullwertigen Drehmoment ist Verzahnung in dem Getriebe 24 und/oder Differential 28 möglicherweise nicht eng mit den passenden Gängen gekoppelt und es kann ein gewisses Spiel in dem Antrieb 26 vorhanden sein. Ein Spiel durch mehrere Sätze von Gängen wirkt kumulativ. Wenn der Verbrennungsmotor 12 damit fortfährt, ein positives Drehmoment bereitzustellen, wickelt sich der Antrieb 26 in der positiven Richtung auf. Die Gänge können schnell gekoppelt werden, was zu einem Schnappen führt. Außerdem kann sich die Achse, die das Differential 28 mit einem Rad 16 verbindet, als Folge eines höheren Drehmoments auf der Seite des Differentials 28 der Achse im Vergleich zu der Seite des Rads 16 leicht verdrehen. Die Achse kann als eine Torsionsfeder wirken, um diese Energie zu speichern. Wenn das Fahrzeug 10 mit der Beschleunigung beginnt, holt das Drehmoment des Rads 16 das Drehmoment an dem Differential 28 ein und Energie, die in der Achse gespeichert ist, wird schnell freigesetzt, was zu einer Schwingung in der entgegengesetzten Richtung oder Spiel führt. Das Ergebnis dieser Spieldurchquerung ist ein Schnappen oder Geräusch, wenn die Verzahnung aufeinandertrifft, und eine Verringerung des Raddrehmoments, wenn die Achsenenergie aufgewendet wird. Das Schnappen und die Schwingungen können von einem Fahrer in Abhängigkeit von ihrer Schwere bemerkt werden. Für einen Antrieb mit mehreren Zahneingriffen, die in Reihe angeordnet sind, kann jeder Zahneingriff eine Totspielzone aufweisen. Das Totspiel in dem Antrieb fällt durch die Zahneingriffe ab oder schreitet durch diese voran. Nachdem ein Zahneingriff in Eingriff gebracht wurde, durchquert der darauffolgende Zahneingriff eine Totspielzone, wenn die Drehmomentumkehr hindurchgeht. Ein Spiel kann das Totspiel eines Hauptgetriebes sowie von darauffolgenden Getrieben einschließen.
Zu dem zuvor beschriebenen Szenario kann es auch in der entgegengesetzten Richtung kommen. In diesem Fall würde der Fahrer eine Leistungsanforderung, wie etwa eine Betätigung des Gaspedals für eine Fahrzeugbeschleunigung, bereitstellen und dann plötzlich die Leistungsanforderung zurücknehmen, indem das Gaspedal durch eine Freigabe freigegeben wird. Der Antrieb 26 geht mit einem ähnlichen Drehmomentverlust oder einer ähnlichen Drehmomentlücke und einem Schnappen während des Übergangs von einem gewickelten Zustand in der positiven Richtung zu einem gewickelten Zustand in der negativen Richtung über. Die Wirkung der Spieldurchquerung aufgrund einer plötzlichen Beschleunigung ist üblicherweise auffälliger als bei einem plötzlichen Abbremsen.
2A zeigt ein Drehmomentdiagramm 50 für die Umsetzung von Steuersystemen und Verfahren in Zusammenhang mit den Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung. Wie andere hier beschriebene Steuerstrategien und Verfahren können die Steuerstrategie und das Verfahren in Zusammenhang mit dem Drehmomentdiagramm 50 in 2A mit Fahrzeugantriebssträngen wie etwa dem in 1 veranschaulichten Antriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs oder anderen Hybridelektro-, Elektro- oder herkömmlichen Antriebssträngen verwendet werden. Solche Antriebsstränge können Verbrennungsmotoren, Getriebe und Antriebsräder einschließen, wie etwa den Verbrennungsmotor 12, den M/G 14, das Getriebe 24 und die Antriebsräder 16, die in 1 abgebildet sind, oder sie können unterschiedliche Komponenten in Abhängigkeit der Konfiguration einschließen. Die in 2A gezeigte Zeitachse ist in vier unterschiedliche Zonen unterteilt. Die ersten beiden Zonen decken einen Zeitraum vor dem Auftreten von Spiel ab, Zone 3 deckt den Zeitraum während des Auftretens des Spiels ab und Zone 4 deckt den Zeitraum nach dem Abschluss des Spiels und der Rückkehr der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs zu einem ungefilterten Niveau ab.
Eine kurze Beschreibung von 2A und 2B wird zunächst bereitgestellt, und eine detailliertere Beschreibung wird in Verbindung mit den in 3–6 veranschaulichten Ablaufdiagrammen bereitgestellt. Die durchgezogene Linie 52 in Diagramm 50 zeigt das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment, wohingegen die gestrichelte Linie 54 die gefilterte Drehmomentanforderung zeigt – d. h. die Drehmomentanforderung, die gemäß mindestens einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Im Allgemeinen stellt diese Ausführungsform ein mehrstufiges Drehmomentanforderungsniveau bereit, das schnell das Drehmoment erhöht, wenn eine Drehmomentanforderung empfangen wird – z. B. wenn eine Betätigung erfolgt –, das Drehmomentanforderungsniveau in einer zweiten Zone reduziert und es schließlich erneut reduziert, während das Spiel auftritt.
2B zeigt ein Drehmomentdiagramm 56, das dem in 2A gezeigten Drehmomentdiagramm 50 ähnelt. Die durchgezogene Linie 58 zeigt das ungefilterte von dem Fahrer angeforderte Drehmoment, wohingegen die gestrichelte Linie 60 die gefilterte Drehmomentanforderung zeigt. Der Unterschied zwischen den Diagrammen 50, 56 besteht darin, dass die durch Diagramm 50 beschriebene Steuerstrategie vorteilhaft verwendet werden kann, wenn ein Drehmomentwandler oder eine nachgeschaltete Kupplung – siehe Element 22, das in 1 gezeigt ist – geöffnet ist oder von einem verriegelten Zustand in einen geöffneten Zustand übergeht, wohingegen die durch Diagramm 56 beschriebene Steuerstrategie verwendet werden kann, wenn der Drehmomentwandler oder die nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist. Wie in den zwei Diagrammen 50, 56 gezeigt, stellen beide Steuersysteme ein mehrstufiges Drehmomentanforderungsniveau bereit, um das Problem des Spiels anzugehen; das Drehmoment wird jedoch in jeder der ersten drei Zonen in Diagramm 50 im Allgemeinen konstant gehalten – wenn auch auf unterschiedlichen Niveaus –, wohingegen es im Verlauf jeder der Zonen in dem in Diagramm 56 veranschaulichen Steuersystem gesteigert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht nun ein Ablaufdiagramm 62 eine erste Steuerstrategie gemäß mindestens einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei der Erläuterung der verschiedenen Verfahren, die in den Ablaufdiagrammen in den 3–6 veranschaulicht werden, versteht es sich, dass diese Verfahren durch ein Steuersystem wie etwa das vorstehend beschriebene Steuersystem 42 oder andere Steuersysteme für Fahrzeugantriebsstränge in unterschiedlichen Antriebsstrangkonfigurationen umgesetzt werden können. Das Verfahren beginnt bei Schritt 64 und es erfolgt dann bei Entscheidungsblock 66 eine Bestimmung, ob bestimmte „Aktivierungsbedingungen“ erfüllt sind. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um eine Bestimmung, ob die Spielsteuerstrategie für die bestimmte Situation erforderlich ist. Eine Möglichkeit zur Betrachtung der „Aktivierungsbedingungen“ ist, sie als erfüllt anzusehen, wenn ein „Spielprädiktor“ aufgetreten ist. Es gibt eine Reihe von Bedingungen, die anzeigen, dass wahrscheinlich ein Spiel auftritt, zum Beispiel bei einer Betätigung, wenn eine Drehmomentanforderung des Fahrers erhöht wird und das aktuelle Drehmomentniveau negativ ist. In dieser Situation kann die Erhöhung des Drehmoments, die aus der Betätigung hervorgeht, dazu führen, dass Antriebskomponenten unsanft in Eingriff treten, was zu einer unerwünschten Auswirkung auf den Fahrzeugführer führt. Weitere Situationen, in denen wahrscheinlich Spiel auftritt, sind vorstehend beschrieben, und dazu zählen Änderungen der Drehmomentrichtung, das Einkuppeln und Auskuppeln verschiedener Kupplungen im Antrieb, Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit und regeneratives Bremsen, um nur einige zu nennen.
Wenn die „Aktivierungsbedingungen“ erfüllt sind, geht das Verfahren von dem Entscheidungsblock 66 zu Schritt 68 über, bei dem bestimmte Variablen berechnet werden. Insbesondere wird eine Reihe von Eingaben verwendet, um das Drehmomentniveau von Zone 1 und die Dauer von Zone 1 zu bestimmen sowie ob die Drehmomentanforderung gesteigert werden oder konstant bleiben soll. Zu den für diese Bestimmungen verwendeten Eingaben zählen Parameter wie etwa die Antriebstemperatur, ein aktueller Gang des Getriebes, die Straßensteigung und das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment. Zusätzlich beruht die Bestimmung, ob ein gesteigertes Drehmoment gewünscht ist oder nicht – d. h. ob die Steuerstrategie der in dem Diagramm 50 gezeigten gefilterten Drehmomentanforderung 54 folgt oder ob sie der in Diagramm 56 gezeigten gefilterten Drehmomentanforderung 60 folgt – auf einer Eingabe, ob der Drehmomentwandler oder die nachgeschaltete Kupplung geöffnet oder verriegelt ist. Die Antriebstemperatur kann unter Verwendung einer Reihe verwandter Parameter berechnet werden, wie etwa der Getriebeöltemperatur, der Temperatur des hinteren Differentials und der Umgebungstemperatur. Die für die bei Schritt 68 vorgenommenen Bestimmungen verwendeten Parameter können in eine Nachschlagetabelle eingegeben werden, auf die das Steuersystem zugreifen kann, um ein Drehmomentniveau zu bestimmen, das den verschiedenen gemessenen oder geschätzten Eingabeparametern entspricht.
In dem in 2A gezeigten Beispiel sind sowohl die gefilterte Drehmomentanforderung 54 als auch die ungefilterte Drehmomentanforderung 52 vor Punkt 51 negativ, der vor dem Anfang von Zone 1 auftritt. Erfolgt an diesem Punkt entlang des Zeitstrahls eine Betätigung, kann deshalb angesehen werden, dass die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind. Hier erhöht sich die ungefilterte Drehmomentanforderung 52 schnell, bis sie das durch die Betätigung angeforderte Drehmomentniveau erreicht. Dagegen erhöht sich die gefilterte Drehmomentanforderung 54 bis zum Anfang von Zone 1, der durch den Punkt 53 angezeigt wird, langsamer. Bei der in dem Diagramm 50 gezeigten Umsetzung liegt der Anfang von Zone 1 dort, wo der Drehmomentwandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung damit beginnt, sich zu öffnen. Dagegen wird der Anfang von Zone 1 in Diagramm 56 durch den Punkt 53' angezeigt und schließt nicht ein, dass der Drehmomentwandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung sich öffnet, da die in Diagramm 56 gezeigte Strategie den Wandler oder die Kupplung während der gesamten Umsetzung verriegelt hält.
Unter erneuter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm 62, das in 3 gezeigt ist, wird das Drehmomentniveau, sobald die angemessenen Bestimmungen vorgenommen worden sind, am Anfang von Zone 1 wie in Schritt 70 gezeigt angewendet. Wie in der in Diagramm 50 veranschaulichten Steuerstrategie umgesetzt, wird die Drehmomentanforderung schnell auf ein Niveau erhöht, das durch Punkt 55 angezeigt ist, wobei es sich um ein Niveau handelt, das – angesichts der Unsicherheiten bestimmter gemessener Parameter wie vorstehend beschrieben – eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit bereitstellt, dass der Antrieb in den Spielbereich übergeht, falls das Drehmoment für eine ausreichende Dauer angewendet wird. In mindestens einigen Ausführungsformen kann das durch Punkt 55 angezeigte Drehmomentniveau 20 Newtonmeter (Nm) betragen und es kann so schnell wie möglich auf dieses Niveau gebracht werden, ohne eine unerwünschte Antriebsstörung einzuführen, während sichergestellt wird, dass die gefilterte Drehmomentanforderung nicht die ungefilterte Drehmomentanforderung übersteigt.
Wie vorstehend beschrieben, kann das Drehmomentniveau aus einer Nachschlagetabelle abgerufen werden, nachdem die Eingabeparameter bekannt sind. Die Nachschlagetabelle kann Drehmomentniveauwerte aufweisen, die auf Grundlage gewünschter Ziele zum Steuern des Spiels bestimmt werden. Das gefilterte Drehmomentanforderungsniveau für Zone 1 – z. B. die in einer Nachfragetabelle verwendeten Werte – können erhalten werden, indem das maximal angeforderte Drehmoment bestimmt wird, das angewendet werden kann, um den Antrieb schnell abzuwickeln und in die Nähe des Anfangs von Totspiel zu kommen, ohne ein Gefühl einer „Drehmomentlücke“ zu erzeugen, wenn das Drehmoment auf das Drehmoment von Zone 2 fällt, und ohne zuzulassen, dass die Drehmomentanforderung zu gering ist, sodass sie eine Verzögerung bei der Drehmomentreaktion herbeiführt. Dieses maximal angeforderte Drehmoment kann zum Beispiel aus empirischen Daten, theoretischen Modellen oder einer Kombination bestimmt werden.
Bei der in dem Diagramm 50 veranschaulichten Steuerstrategie wird das Drehmomentanforderungsniveau für den Rest von Zone 1 konstant gehalten; hingegen steigt das Drehmomentanforderungsniveau bei der in dem Diagramm 56 veranschaulichten Strategie während der gesamten Dauer von Zone 1. Zunächst kann ein steiler Anstieg der Drehmomentanforderung bis zu dem Punkt 55' erfolgen, obgleich sie weiterhin bei einem geringeren Drehmomentanforderungsniveau liegt als das Drehmomentanforderungsniveau, das durch Punkt 55 angezeigt wird. Wie vorstehend beschrieben, kann das Drehmomentanforderungsniveau dahingehend gesteuert werden, dass es in der gesamten Zone 1 steigt, wenn der Wandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist. Wie in dem Diagramm 56 gezeigt, steigt die gefilterte Drehmomentanforderungsstrategie 60 weiter im gesamten Rest von Zone 1, bis bei Punkt 57' ein Maximum erreicht ist. Die in dem Diagramm 56 gezeigte Rate der Steigerung der Drehmomentanforderung kann durch ein beliebiges Verfahren bestimmt werden, das dazu wirksam ist, die gewünschte Drehmomentanforderungssteuerung zu erreichen. In mindestens einigen Ausführungsformen kann diese Bestimmung zum Teil auf Grundlage der Unsicherheit bei der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors, des Elektromotors oder beider erfolgen. Wird zum Beispiel bestimmt, dass die Drehmomentunsicherheit +/– 10 Nm beträgt, so würde die Drehmomentrate in dem Bereich der gesamten Unsicherheit liegen, der über das gesamte Totspieldurchquerungsereignis 20 Nm beträgt. Wäre das gewünschte Totspieldurchquerungsereignis zum Beispiel 100 Millisekunden (ms), so würde die Drehmomentrate derart ausgewählt, dass sie in dem Bereich zwischen 0 und 200 Nm/s liegt.
Der nächste Schritt in dem in 3 gezeigten Ablaufdiagramm 62 ist eine Bestimmung, ob der Antriebsstrang in eine Totspielzone eingetreten ist oder ob er sogar in die Totspielzone eingetreten ist und sie durchquert hat, sodass das Totspiel abgeschlossen ist – dies wird bei Entscheidungsblock 72 gezeigt. Wie vorstehend angemerkt, stellen hier beschriebene Ausführungsformen Systeme und Verfahren zum Steuern von Spiel bereit, einschließlich eines Steuerzeitraums während Zone 1 und 2 vor dem Eintreten in die Spielzone. Allerdings kann es vorkommen, dass das Drehmomentanforderungsniveau zunächst zu weit erhöht wird oder dass die Dauer von Zone 1 etwas zu lang ist, wobei der Antriebsstrang in diesem Fall vor dem Beenden von Zone 1 in die Totspielzone eintreten kann. Eine Möglichkeit, um dieses Problem anzugehen, ist die Verwendung einer adaptiven Strategie zur Einstellung der Spielsteuerung, sodass erst nach Abschluss von Zone 1 und Zone 2 in die Totspielzone eingetreten wird. Eine solche adaptive Strategie ist in der US-Patentanmeldung mit dem Titel Adaptive Control of Backlash in a Vehicle Powertrain beschrieben, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht worden ist und denselben Inhaber aufweist sowie über Anwaltsaktenzeichen 83668172 verfügt, die hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf die in 3 veranschaulichte Ausführungsform geht die Strategie, falls bei Entscheidungsblock 72 die Bestimmung erfolgt, dass der Antriebsstrang in die Totspielzone eingetreten ist oder dass die Totspielzone abgeschlossen ist, zu der Steuerung von Zone 3 über, die in 3 mit „B“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 5 ausführlich beschrieben wird. Tritt der Antriebsstrang jedoch nicht während Zone 1 in die Totspielzone ein, so erfolgt bei Entscheidungsblock 74 eine Bestimmung, ob die Dauer von Zone 1 überschritten worden ist – d. h. ob ihre geplante Dauer abgeschlossen ist oder nicht. Ist ihre Dauer noch nicht abgeschlossen, so kehrt das Verfahren zu Schritt 70 zurück; ist die Dauer abgeschlossen, so geht das Verfahren zur Steuerung von Zone 2 über, die in 3 mit „A“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 4 ausführlich beschrieben wird.
Zusammenfassend kann die Steuerung von Zone 1 ein Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer ersten Steuerstrategie für einen ersten Zeitraum – d. h. die Dauer von Zone 1 – nach dem Auftreten des Spielprädiktors und vor dem tatsächlichen Auftreten des Spiels einschließen. In dem Fall, dass ein Drehmomentwandler oder eine andere nachgeschaltete Kupplung nicht verriegelt ist, kann die erste Steuerstrategie ein Erhöhen der Drehmomentanforderung auf ein erstes vorgegebenes Niveau – zum Beispiel 20 Nm wie in 2A gezeigt – und ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung, bis die Drehmomentanforderung gemäß einer zweiten Steuerstrategie gesteuert wird, was in Zone 2 gezeigt ist, einschließen. Daher ist ein finales Drehmomentanforderungsniveau, das durch den Punkt 57 angezeigt wird, gleich dem anfänglichen oder ersten vorgegebenen Niveau, das durch den Punkt 55 angezeigt wird.
In dem Fall, dass der Drehmomentwandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist, kann die erste Steuerstrategie ein Erhöhen der Drehmomentanforderung mit einer ersten Rate auf ein erstes vorgegebenes Niveau einschließen – siehe z. B. die gefilterte Drehmomentanforderung 60, die in 2B von dem Punkt 53' zu dem Punkt 55' übergeht. Nach Erreichen des ersten vorgegebenen Niveaus – durch den Punkt 55' angezeigt – wird die Drehmomentanforderung mit einer zweiten Rate, die sich von der ersten Rate unterscheidet, erhöht, bis die Drehmomentanforderung gemäß der zweiten Steuerstrategie gesteuert wird, was in Zone 2 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform unterscheidet sich die Rate der Steigerung der Drehmomentanforderung zwischen Punkt 55' und Punkt 57' von der Rate der Steigerung zwischen Punkt 53' und Punkt 55', und die Rate kann wie vorstehend beschrieben oder durch andere Verfahren bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Ablaufdiagramm 76, das eine zweite Steuerstrategie veranschaulicht, gezeigt. Die zweite Steuerstrategie wird nach der ersten Steuerstrategie und vor dem Auftreten von Spiel umgesetzt – d. h. sie wird nach der Steuerung von Zone 1 umgesetzt, vorausgesetzt, es wurde nicht während Zone 1 in die Totspielzone eingetreten. Ähnlich wie bei Schritt 68 und der ersten Steuerstrategie erfolgt bei Schritt 78 eine Bestimmung, was das gewünschte Drehmomentniveau für die Steuerung von Zone 2 wird. Zum Vornehmen dieser Bestimmung können die gleichen oder ähnliche Eingaben verwendet werden, wie bei der Bestimmung bei Schritt 68 für die Steuerung von Zone 1 verwendet wurden – d. h. Antriebstemperatur, ein aktueller Gang des Getriebes, die Straßensteigung und das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment oder andere. Die Drehmomentanforderung für Zone 2 kann zum Beispiel erhalten werden, indem die maximale Verdrehungsdrehzahl für jeden Gang und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die noch zulässt, dass die Verdrehungsdrehzahl aus der bevorstehenden Zone 3 nach dem Anfang des Totspiels erreicht wird, bestimmt werden. Die Verdrehungsdrehzahl ist die Drehzahl der Verdrehung des Antriebs, die zum Beispiel aus der Differenz zwischen der Eingangsdrehzahl des Antriebs – d. h. der Kurbelwellendrehzahl des Verbrennungsmotors – und der Antriebsdrehzahl an den Rädern bestimmt werden kann. In mindestens einigen Ausführungsformen kann alternativ oder außerdem ein Verdrehwinkel verwendet werden.
Sobald bei Schritt 78 die Bestimmung erfolgt, wird während Zone 2 wie in Schritt 80 gezeigt das Drehmomentanforderungsniveau angewendet – dies entspricht einer Reduzierung des Drehmomentanforderungsniveaus und einer Bewegung von den Punkten 57, 57' zu den Punkten 59, 59', wie jeweils in den Diagrammen 50, 56 gezeigt. Wie in den 2A und 2B gezeigt, liegt das Drehmomentanforderungsniveau bei Zone 2 unter dem während der ersten Steuerstrategie von Zone 1 erhaltenen höchsten Drehmomentanforderungsniveau. Ähnlich der Strategie von Zone 1 hält die Steuerstrategie von Zone 2 die Drehmomentanforderung während der gesamten Dauer von Zone 2 konstant, falls der Wandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung geöffnet ist, wie etwa in dem Diagramm 50 gezeigt; umgekehrt wird das Drehmomentanforderungsniveau während der gesamten Strategie von Zone 2 erhöht, falls der Wandler oder die nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist, wie etwa in dem Diagramm 56 gezeigt. Die Rate der Steigerung des Drehmomentanforderungsniveaus in der gesamten Zone 2 – von dem Punkt 59' zu dem Punkt 61' – kann wie vorstehend in Bezug auf die Rate der Steigerung für Zone 1 beschrieben bestimmt werden, obgleich andere Möglichkeiten zum Bestimmen dieser Rate verwendet werden können.
Wie vorstehend beschrieben, werden die bei Schritt 78 empfangenen Eingaben verwendet, um das Drehmomentanforderungsniveau von Zone 2 zu bestimmen, doch im Allgemeinen wird das Drehmomentanforderungsniveau nach Zone 1 und vor dem Eintreten in die Totspielzone reduziert, sodass es, sobald in die Totspielzone eingetreten wird, leichter wird, einen glatten Übergang durch den Spielbereich bereitzustellen. Bleibt die Drehmomentanforderung bei dem Niveau am Ende von Zone 1, das durch die Punkte 57, 57' angezeigt wird, so kann es schwierig sein, den Antriebsstrang durch den Totspielbereich zu steuern, ohne dass unerwünschte Antriebsstörungen auftreten. Zur Fortsetzung des vorstehend bereitgestellten Beispiels kann das maximale Drehmomentanforderungsniveau von Zone 1, falls es 20 Nm beträgt, am Anfang der Steuerung von Zone 2 auf ein Niveau von annähernd 10 Nm reduziert werden.
Nach dem Anwenden des Drehmomentanforderungsniveaus bei Schritt 80 in dem in 4 gezeigten Ablaufdiagramm 76 erfolgt eine Bestimmung, ob der Antriebsstrang bereits in eine Spielzone eingetreten ist und deren Durchlauf abgeschlossen hat – dies wird durch den Entscheidungsblock 82 veranschaulicht. Falls ja, geht die Steuerstrategie zu der Steuerung von Zone 4 über, die in 4 mit „C“ gekennzeichnet ist und in 6 ausführlich beschrieben wird. Hat der Antriebsstrang die Totspielzone noch nicht abgeschlossen, so geht das Ablaufdiagramm zu Entscheidungsblock 84 über, bei dem bestimmt wird, ob das Zeitlimit für Zone 2 erreicht worden ist. Falls ja, geht die Steuerstrategie zu der Steuerung von Zone 3 über, die in Verbindung mit 5 ausführlich beschrieben wird. Ist das Zeitlimit nicht erreicht worden, so erfolgt bei Entscheidungsblock 86 eine Bestimmung, ob der Antriebsstrang in die Totspielzone eingetreten ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 80 zurück, bei dem das Drehmomentanforderungsniveau von Zone 2 weiterhin angewendet wird; falls die Bestimmung bei Entscheidungsblock 86 das Ergebnis erbringt, dass sich der Antriebsstrang in der Totspielzone befindet, geht die Steuerstrategie umgekehrt zu der in 5 veranschaulichten Steuerung von Zone 3 über.
Zusammenfassend kann die Steuerung von Zone 2 ein Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer zweiten Steuerstrategie für einen zweiten Zeitraum – d. h. die Dauer von Zone 2 – nach der Steuerung von Zone 1 und vor Auftreten des Spiels einschließen. In dem Fall, dass ein Drehmomentwandler oder eine andere nachgeschaltete Kupplung nicht verriegelt ist, kann die zweite Steuerstrategie ein Reduzieren der Drehmomentanforderung auf ein zweites vorgegebenes Niveau – zum Beispiel 10 Nm wie in 2A gezeigt – und ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung, bis die Drehmomentanforderung gemäß einer dritten Steuerstrategie gesteuert wird, was in Zone 3 gezeigt ist, einschließen.
In dem Fall, dass der Drehmomentwandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist, kann die zweite Steuerstrategie ein Reduzieren der Drehmomentanforderung auf ein zweites vorgegebenes Niveau einschließen – siehe z. B. die gefilterte Drehmomentanforderung 60, die in 2B von dem Punkt 57' zu dem Punkt 59' übergeht. Nach Erreichen des zweiten vorgegebenen Niveaus – durch den Punkt 59' angezeigt – wird die Drehmomentanforderung bis zum Einsetzen des Spiels erhöht, was in Zone 3 gezeigt ist. Wie in den 2A und 2B gezeigt, ist das maximale Drehmomentanforderungsniveau in Zone 2 zudem das finale Drehmomentanforderungsniveau für diese Zone, und es wird durch die Punkte 61 beziehungsweise 61' angezeigt. Wie in den Zeichnungsfiguren gezeigt, liegen die finalen Drehmomentanforderungsniveaus in Zone 1 beide unter ihren jeweiligen maximalen Drehmomentanforderungsniveaus, was durch die Punkte 57 und 57' angezeigt wird.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Ablaufdiagramm 88, das eine dritte Steuerstrategie veranschaulicht, gezeigt. Die dritte Steuerstrategie wird nach dem Auftreten von Spiel und vor dem Abschluss des Spiels umgesetzt. Ähnlich wie bei Schritt 68 und der ersten Steuerstrategie erfolgt bei Schritt 90 eine Bestimmung, was das gewünschte Drehmomentniveau für die Steuerung von Zone 3 wird. Zum Vornehmen dieser Bestimmung können die gleichen oder ähnliche Eingaben verwendet werden, wie bei der Bestimmung bei Schritt 68 für die Steuerung von Zone 1 verwendet wurden – d. h. Antriebstemperatur, ein aktueller Gang des Getriebes, die Straßensteigung und das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment oder andere. In mindestens einigen Ausführungsformen kann die Drehmomentanforderung für Zone 3 erhalten werden, indem die maximale Verdrehungsdrehzahl für jeden Gang und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die ein annehmbares NVH-Niveau beim Abschluss des Totspiels erzeugt, bestimmt werden. Sobald bei Schritt 90 die Bestimmung erfolgt, wird während Zone 3 wie in Schritt 92 gezeigt das Drehmomentanforderungsniveau angewendet – dies entspricht einer Reduzierung des Drehmomentanforderungsniveaus und einer Bewegung von den Punkten 61, 61' zu den Punkten 63, 63', wie jeweils in den Diagrammen 50, 56 gezeigt. Wie in den 2A und 2B gezeigt, liegt das Drehmomentanforderungsniveau bei Zone 3 unter dem während der zweiten Steuerstrategie von Zone 2 erhaltenen höchsten Drehmomentanforderungsniveau.
Ähnlich der Strategie von Zone 1 und Zone 2 hält die Steuerstrategie von Zone 3 die Drehmomentanforderung während der gesamten Dauer von Zone 2 konstant, falls der Wandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung geöffnet ist, wie etwa in dem Diagramm 50 gezeigt; umgekehrt wird das Drehmomentanforderungsniveau während der gesamten Strategie von Zone 3 erhöht, falls der Wandler oder die nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist, wie etwa in dem Diagramm 56 gezeigt. Die Rate der Steigerung des Drehmomentanforderungsniveaus kann für Zone 3 zum Beispiel bestimmt werden, wie vorstehend für Zone 1 oder Zone 2 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, werden die bei Schritt 90 empfangenen Eingaben verwendet, um das Drehmomentanforderungsniveau von Zone 3 zu bestimmen, doch im Allgemeinen wird das Drehmomentanforderungsniveau reduziert, wenn in die Totspielzone eingetreten wird. Zur Fortsetzung des vorstehend bereitgestellten Beispiels kann das Drehmomentanforderungsniveau, falls das maximale Drehmomentanforderungsniveau von Zone 1 20 Nm beträgt und das maximale Drehmomentanforderungsniveau in Zone 2 10 Nm beträgt, am Anfang der Steuerung von Zone 3 auf ein Niveau von annähernd 5 Nm reduziert werden.
Nach der Anwendung des Drehmomentanforderungsniveaus bei Schritt 92 in dem in 5 gezeigten Ablaufdiagramm 88 erfolgt bei Entscheidungsblock 94 eine Bestimmung, ob das Zeitlimit für Zone 3 erreicht worden ist. Falls ja, geht die Steuerstrategie zu der Steuerung von Zone 4 über, die in Verbindung mit 6 ausführlich beschrieben wird. Ist das Zeitlimit nicht erreicht worden, so erfolgt bei Entscheidungsblock 96 eine Bestimmung, ob das Totspiel abgeschlossen ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 92 zurück, bei dem das Drehmomentanforderungsniveau von Zone 3 weiterhin angewendet wird; falls die Bestimmung bei Entscheidungsblock 96 das Ergebnis erbringt, dass das Totspiel abgeschlossen ist, geht die Steuerstrategie umgekehrt zu der in 6 veranschaulichten Steuerung von Zone 4 über.
Zusammenfassend kann die Steuerung von Zone 3 ein Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer dritten Steuerstrategie für einen dritten Zeitraum – d. h. die Dauer von Zone 3 – nach dem Auftreten des Spiels, aber vor dem Abschluss des Spiels einschließen. In dem Fall, dass ein Drehmomentwandler oder eine andere nachgeschaltete Kupplung nicht verriegelt ist, kann die dritte Steuerstrategie ein Reduzieren der Drehmomentanforderung auf ein drittes vorgegebenes Niveau – zum Beispiel 5 Nm wie in 2A gezeigt – und ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung, bis die Drehmomentanforderung gemäß einer vierten Steuerstrategie gesteuert wird, was in Zone 4 gezeigt ist, einschließen.
In dem Fall, dass der Drehmomentwandler oder die andere nachgeschaltete Kupplung verriegelt ist, kann die dritte Steuerstrategie ein Reduzieren der Drehmomentanforderung auf ein drittes vorgegebenes Niveau einschließen – siehe z. B. die gefilterte Drehmomentanforderung 60, die in 2B reduziert wird und von dem Punkt 61' zu dem Punkt 63' übergeht. Nach Erreichen des dritten vorgegebenen Niveaus – durch den Punkt 63' angezeigt – wird die Drehmomentanforderung erhöht, bis die Drehmomentanforderung gemäß der vierten Steuerstrategie gesteuert wird, was in Zone 4 gezeigt ist. Wie in den 2A und 2B gezeigt, ist das maximale Drehmomentanforderungsniveau in Zone 3 zudem das finale Drehmomentanforderungsniveau für diese Zone, und es wird durch die Punkte 65 beziehungsweise 65' angezeigt. Wie in den Zeichnungsfiguren gezeigt, liegen die finalen Drehmomentanforderungsniveaus in Zone 2 beide unter ihren jeweiligen maximalen Drehmomentanforderungsniveaus, was durch die Punkte 61 und 61' angezeigt wird.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm 98, das eine vierte Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht. Bei Schritt 100 erfolgt eine Bestimmung, wie das angeforderte Drehmoment von seinem Niveau am Ende der Steuerung von Zone 3 zu der tatsächlichen Drehmomentanforderung, die durch die Linien 52 und 58 in 2A beziehungsweise 2B angezeigt wird, übergeleitet wird. Zum Vornehmen dieser Bestimmung kann eine Reihe von Eingaben verwendet werden, einschließlich der Eingaben, die zum Bestimmen der anderen Drehmomentniveaus in den Steuerstrategien von Zone 1, 2 und 3 verwendet werden, einschließlich einer Messung oder Schätzung des aktuellen Drehmoments des Antriebsstrangs, die ebenfalls eingeschlossen werden können. Bei einer solchen Strategie zum Bestimmen des Drehmomentprofils kann es wünschenswert sein, das Drehmomentanforderungsniveau von seinem finalen Niveau aus Zone 3 – jeweils durch die Punkte 65, 65' angezeigt – innerhalb des Zeitraums einer Eigenfrequenz des Antriebs auf das tatsächliche Drehmomentanforderungsniveau zu steigern. Dies kann eine ausreichend schnelle Rückkehr zu dem durch den Fahrzeugführer erwarteten Drehmomentanforderungsniveau bereitstellen, während dennoch eine derartige Umsetzung erfolgt, dass unerwünschte Antriebsstörungen reduziert oder beseitigt werden. Bei Schritt 102 wird das Drehmomentprofil angewendet, und dann wird bei Entscheidungsblock 104 bestimmt, ob das aktuelle Drehmoment gleich dem angeforderten Drehmoment ist. Falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 102 zurück und fährt fort, bis diese Drehmomente gleich sind; an diesem Punkt ist das Verfahren abgeschlossen.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9037329 [0002]

Claims

Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang, umfassend: Steuern einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während eines ersten Zeitraums nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten eines Spiels; und Reduzieren der Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum und vor einem Auftreten des Spiels auf ein Drehmomentanforderungsniveau, das unter einem während des ersten Zeitraums erhaltenen Drehmomentanforderungsniveau liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während des ersten Zeitraums ein Erhöhen der Drehmomentanforderung mit einer ersten Rate auf ein erstes vorgegebenes Niveau und ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung, bis die Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum reduziert wird, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung auftritt, wenn eine nachgeschaltete Kupplung in dem Fahrzeugantriebsstrang nicht verriegelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während des ersten Zeitraums ein Erhöhen der Drehmomentanforderung mit einer ersten Rate auf ein erstes vorgegebenes Niveau und ein Erhöhen der Drehmomentanforderung mit einer zweiten Rate, die sich von der ersten Rate unterscheidet, bis die Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum reduziert wird, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Erhöhen der Drehmomentanforderung mit einer zweiten Rate, die sich von der ersten Rate unterscheidet, auftritt, wenn eine nachgeschaltete Kupplung in dem Fahrzeugantriebsstrang verriegelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung für einen zweiten Zeitraum, nachdem die Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum reduziert worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während des ersten Zeitraums ein Erhöhen der Drehmomentanforderung auf ein erstes vorgegebenes Niveau und ein Steuern der Drehmomentanforderung auf ein finales Niveau an einem Ende des ersten Zeitraums einschließt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das erste vorgegebene Niveau und das finale Niveau im Wesentlichen gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern der Drehmomentanforderung auf das finale Niveau ein Erhöhen der Drehmomentanforderung von dem ersten vorgegebenen Niveau auf das finale Niveau einschließt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Reduzieren der Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum ein Reduzieren der Drehmomentanforderung von dem finalen Niveau auf ein zweites vorgegebenes Niveau einschließt, wobei das Verfahren ferner ein Konstanthalten der Drehmomentanforderung auf dem zweiten vorgegebenen Niveau bis zum Auftreten des Spiels umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Reduzieren der Drehmomentanforderung nach dem ersten Zeitraum ein Reduzieren der Drehmomentanforderung von dem finalen Niveau auf ein zweites vorgegebenes Niveau einschließt, wobei das Verfahren ferner ein Erhöhen der Drehmomentanforderung von dem zweiten vorgegebenen Niveau bis zum Auftreten des Spiels umfasst.
System zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang, umfassend: ein Steuersystem einschließlich mindestens einer Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine erste Steuerstrategie für eine Drehmomentanforderung nach Auftreten eines Spielprädiktors und vor Auftreten von Spiel umzusetzen und eine zweite Steuerstrategie nach der ersten Steuerstrategie und vor Auftreten des Spiels derart umzusetzen, dass ein Drehmomentanforderungsniveau unter dem während der ersten Steuerstrategie erhaltenen Drehmomentanforderungsniveau liegt.
System nach Anspruch 12, wobei das Steuersystem die zweite Steuerstrategie derart umsetzt, dass eine Drehmomentanforderung von einem finalen Drehmomentanforderungsniveau der ersten Steuerstrategie reduziert wird und die Drehmomentanforderung für eine Dauer der zweiten Steuerstrategie dahingehend gesteuert wird, dass sie unter dem finalen Drehmomentanforderungsniveau der ersten Steuerstrategie bleibt.
System nach Anspruch 12, wobei das Steuersystem ferner dazu konfiguriert ist, die Drehmomentanforderung gemäß einer dritten Steuerstrategie, die sich von der ersten Steuerstrategie und der zweiten Steuerstrategie unterscheidet, nach dem Auftreten des Spiels derart zu steuern, dass das Drehmomentanforderungsniveau unter dem während der zweiten Steuerstrategie erhaltenen Drehmomentanforderungsniveau liegt.
System nach Anspruch 14, wobei das Steuersystem die dritte Steuerstrategie derart umsetzt, dass die Drehmomentanforderung von einem finalen Drehmomentanforderungsniveau der zweiten Steuerstrategie reduziert wird und die Drehmomentanforderung für eine Dauer der dritten Steuerstrategie dahingehend gesteuert wird, dass sie unter dem finalen Drehmomentanforderungsniveau der zweiten Steuerstrategie bleibt.