DE102017112989A1

DE102017112989A1 - Adaptive steuerung von spiel in einem fahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102017112989A1
Application number: DE102017112989.8A
Authority: DE
Inventors: Dennis Craig Reed; Joshua Nicholas DEWALT; Mary Catherine Farmer; Terry Gene Feldpausch; Dimitar Petrov Filev; Peter Douglas Kuechler
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-12-14
Also published as: CN107499306B; CN107499306A; US20170355362A1; US10106145B2

Abstract

Ein System und Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang schließt den Schritt eines Steuerns einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs mit einer ersten Steuerstrategie nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten von Spiel ein. Die erste Steuerstrategie wird modifiziert, wenn Spiel während der ersten Steuerstrategie auftritt. Die Drehmomentanforderung wird nach einem weiteren Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem weiteren Auftreten von Spiel mit der modifizierten ersten Steuerstrategie gesteuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und Verfahren zur adaptiven Steuerung 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 an dem Antriebsdrehmoment 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 von Spiel ein. Die erste Steuerstrategie wird modifiziert, wenn Spiel während der ersten Steuerstrategie auftritt, und die Drehmomentanforderung wird nach einem weiteren Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem weiteren Auftreten von Spiel mit der modifizierten ersten Steuerstrategie gesteuert.
In mindestens einigen Ausführungsformen schließt ein Verfahren zum Steuern von Spiel in einem Fahrzeugantriebsstrang den Schritt des Reduzierens mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau einer ersten Steuerstrategie zum Steuern einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs ein, wenn die erste Steuerstrategie nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten von Spiel umgesetzt wird und Spiel vor Abschluss der ersten Steuerstrategie auftritt.
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 Auftreten eines Spiels eine erste Steuerstrategie für eine Drehmomentanforderung umzusetzen. Das Steuersystem ist ferner dazu konfiguriert, die erste Steuerstrategie zu modifizieren, wenn Spiel während der ersten Steuerstrategie auftritt, und die modifizierte erste Steuerstrategie nach einem weiteren Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem weiteren Auftreten von Spiel umzusetzen.
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 adaptive Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während eines Zeitraums im Lauf des Spielereignisses veranschaulicht;
4A und 4B zeigen Nachschlagetabellen, die als Teil der in dem Ablaufdiagramm in 3 veranschaulichten adaptiven Steuerstrategie verwendet werden können;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine adaptive Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während eines anderen Zeitraums im Lauf des Spielereignisses veranschaulicht;
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine adaptive Steuerstrategie gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen zum Steuern von Spiel während der Totspieldurchquerung veranschaulicht; und
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine adaptive 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 herkömmlichen 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.
Unter Bezugnahme auf 2A und 2B ist eine Umsetzung einer Steuerstrategie und eines Verfahrens veranschaulicht. Eine ausführlichere Beschreibung einer Steuerstrategie und eines Verfahrens in Zusammenhang mit den Diagrammen in 2A und 2B ist in der US-Patentanmeldung mit dem Titel System and Method for Controlling Backlash in a Vehicle Powertrain zu finden, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht worden ist und denselben Inhaber aufweist sowie über Anwaltsaktenzeichen 83667609 verfügt, die hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird. 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 Nachschlagetabelle 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 bei Entscheidungsblock 72 erfolgende Bestimmung, ob die Dauer von Zone 1 überschritten worden ist – d. h. ob ihre geplante Dauer abgeschlossen ist oder nicht. Falls die Dauer abgeschlossen ist, geht das Verfahren zu der Steuerung von Zone 2 über, die in 3 mit „A“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 5 ausführlich beschrieben wird. Wird bei Entscheidungsblock 72 bestimmt, dass die Dauer der Steuerstrategie von Zone 1 nicht abgeschlossen ist, so geht das Verfahren zu Schritt 74 über, bei dem eine Entscheidung erfolgt, ob bestimmte „Aktivierungsbedingungen für die Adaptation“ erfüllt sind. Dazu können zum Beispiel eine Analyse von Radgeschwindigkeiten, ob das Getriebe sich in einem Gangwechsel befindet, oder andere Parameter zählen, die sich auf die Zuverlässigkeit der Informationen in Bezug darauf, dass sich der Antriebsstrang in der Totspielzone befindet, auswirken würden – z. B. die Qualität der Informationen zu Verdrehungsdrehzahl und Verdrehwinkel. 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. Eine ähnliche Bestimmung kann in Bezug auf den Verdrehwinkel des Antriebs erfolgen.
Erfolgt bei Entscheidungsblock 74 die Bestimmung, dass die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind – was anzeigen würde, dass die Informationen in Bezug auf die Durchquerung der Totspielzone äußerst zuverlässig waren –, so geht die Strategie zu Entscheidungsblock 76 über, bei dem bestimmt wird, ob sich der Antriebsstrang weiterhin in der Totspielzone befindet oder ob das Totspiel abgeschlossen ist. Lautet die Antwort zu beiden davon nein, so kehrt das Verfahren zu Schritt 70 zurück, bei dem das Drehmomentniveau und möglicherweise das Steigerungsniveau von Zone eins angewendet wird. Wird bei Entscheidungsblock 76 bestimmt, dass der Antriebsstrang sich entweder in der Totspielzone befindet oder die Totspielzone bereits vollständig durchquert hat und das Totspiel abgeschlossen ist, so geht das Verfahren zu Schritt 78 über, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Erfolgt bei Entscheidungsblock 74 die Bestimmung, dass die Aktivierungsbedingungen nicht erfüllt sind, so geht die Strategie zu Schritt 80 über, bei dem weiterhin die Bestimmung erfolgt, ob sich der Antriebsstrang in der Totspielzone befindet oder ob das Totspiel abgeschlossen ist. Wird bei Schritt 80 bestimmt, dass das Totspiel nicht abgeschlossen ist und sich der Antriebsstrang nicht in der Totspielzone befindet, so kehrt das Verfahren zu Schritt 70 zurück, bei dem es sich um den gleichen handelt wie bei einem negativen Ergebnis bei Entscheidungsblock 76. Wird jedoch bei Entscheidungsblock 80 bestimmt, dass der Antriebsstrang entweder das Totspiel abgeschlossen hat oder sich weiterhin in der Totspielzone befindet, so geht das Verfahren zu der Steuerung von Zone 3 über, die in 3 mit „B“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 6 ausführlich beschrieben wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 78 und 3 erfolgt eine Bestimmung bezüglich Adaptationsdrehmomentniveaus und Adaptationsdrehmomentdauern für die erste Steuerstrategie in Zone 1. Als Teil dieser Bestimmung kann eine Reihe von Eingaben verwendet werden, zum Beispiel: ob sich der Antriebsstrang weiterhin in der Totspielzone befindet oder ob das Totspiel abgeschlossen ist, das aktuelle Drehmomentanforderungsniveau, der aktuelle Getriebegang, Informationen in Bezug auf die Straßensteigung, die Antriebstemperatur und der Drehmomentwandlerzustand. Es können nach Wunsch andere Eingaben verwendet werden oder weniger dieser Eingaben verwendet werden, um die Bestimmung der Adaptationsniveaus zu modifizieren. Im Allgemeinen geht das Verfahren zur Umsetzung der zweiten Steuerstrategie für Zone 2 über, falls die Dauer der ersten Steuerstrategie abgeschlossen wird, ohne dass der Antriebsstrang in die Totspielzone eintritt. Wird jedoch vor dem Abschluss der Steuerstrategie von Zone 1 in das Totspiel eingetreten, so wird diese Steuerstrategie modifiziert – d. h. adaptiert –, um zu versuchen, sicherzustellen, dass die Steuerstrategie von Zone 1 bei der nächsten Iteration abgeschlossen wird, bevor in das Totspiel eingetreten wird.
4A zeigt eine Nachschlagetabelle 82 mit Adaptationsniveaus zum Modifizieren des durch die Strategie von Zone 1 umgesetzten Drehmomentanforderungsniveaus. Wie vorstehend in Bezug auf die Eingaben für Schritt 78 angemerkt, können zahlreiche Eingaben bei der Bestimmung der Adaptationsniveaus in Betracht gezogen werden. Für die Nachschlagetabelle 82 beruhen die Werte auf einer bestimmten Antriebstemperatur, einem bestimmten Getriebegang und darauf, dass sich der Drehmomentwandler in einem geöffneten Zustand befindet. Daher beruht die Verwendung der Tabelle 82 auf den Werten der bei Schritt 78 empfangenen Eingaben. Wie in 4A gezeigt, wird für das aktuelle Drehmomentniveau – d. h. das in der Strategie von Zone 1 bei Schritt 70 angewendete Niveau – und die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ein positiver oder negativer adaptiver Drehmomentwert in Newtonmetern bestimmt. Dieser adaptive Drehmomentwert wird dann dazu verwendet, die Steuerstrategie von Zone 1 zum Beispiel bei Schritt 68 zu modifizieren, sodass die Drehmomentanforderung bei der nächsten Iteration der Steuerstrategie von Zone 1 nach einem weiteren Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem weiteren Auftreten von Spiel mit einer modifizierten Version der Steuerstrategie gesteuert wird.
Zusätzlich zum Modifizieren des Drehmomentanforderungsniveaus der Steuerstrategie von Zone 1 kann die Dauer der Steuerstrategie von Zone 1 zudem unter Verwendung der hier beschriebenen adaptiven Steuerstrategie modifiziert werden. 4B zeigt eine weitere Nachschlagetabelle 84, deren Verwendung ebenfalls auf bestimmten Niveaus der Antriebstemperatur, des Getriebegangs und des Drehmomentwandlerzustands beruht. Ähnlich wie bei der Tabelle 82 kann die Tabelle 84 ebenfalls dazu verwendet werden, um die in Verbindung mit Schritt 78, der in 3 gezeigt ist, beschriebene Bestimmung vorzunehmen. In Bezug auf die Tabelle 84 werden aktuelle Drehmomentwerte, die durch die Steuerstrategie von Zone 1 verwendet werden, und aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet, um einen Modifikator für die Dauer der Steuerstrategie von Zone 1 zu bestimmen, wenn sie das nächste Mal umgesetzt wird. Wie in 4B gezeigt, schließt die Nachschlagetabelle 84 positive und negative Zeitwerte (in Sekunden) ein, die auf die Dauer der Steuerstrategie von Zone 1 angewendet werden können, zum Beispiel bei Schritt 68, wie in 3 gezeigt.
Obgleich Schritt 78 in 3 das Bestimmen von Adaptationsniveaus für Drehmomentniveaus und Dauern der Steuerstrategie von Zone 1 beschreibt, können andere Umsetzungen nur Drehmoment, nur die Dauer oder beide anwenden, um die Steuerstrategie von Zone 1 zu modifizieren. Zum Beispiel kann unter Verwendung der Nachschlagetabelle 84 eine Dauer der Steuerstrategie von Zone 1 erhöht oder verringert werden; dies kann das Ausmaß der Modifikation der Steuerstrategie von Zone 1 sein. Alternativ kann die Steuerstrategie von Zone 1 unter Verwendung der Nachschlagetabelle 82 derart modifiziert werden, dass sie die gefilterte Drehmomentanforderung vor der Adaptation auf ein erstes vorgegebenes Niveau erhöht, aber das erste vorgegebene Niveau nach der Adaptation erhöht oder reduziert wird. In noch einer anderen Umsetzung kann die Steuerstrategie von Zone 1 durch ein Erhöhen oder Reduzieren ihrer Dauer und zudem ein Erhöhen oder Reduzieren des ersten vorgegebenen Niveaus der Drehmomentanforderung adaptiert werden.
Wie vorstehend angemerkt, geht das Verfahren zu einer zweiten Steuerstrategie über, d. h. der in dem Ablaufdiagramm 86 in 5 veranschaulichten Steuerstrategie von Zone 2, falls die Steuerstrategie von Zone 1 ihre Dauer abschließt – siehe Schritt 72 in 3. 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 88 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.
Sobald bei Schritt 88 die Bestimmung erfolgt, wird während Zone 2 wie in Schritt 90 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 88 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.
Nachdem das Drehmomentanforderungsniveau bei Schritt 90 in dem in 5 gezeigten Ablaufdiagramm 86 angewendet wird, geht das Verfahren zu Schritt 92 über, bei dem eine Berechnung der Dauer der Steuerstrategie von Zone 2 erfolgt. Während der ersten Iteration oder Anwendung der Steuerstrategie von Zone 2 kann diese Zeit auf den verschiedenen bei Schritt 88 empfangenen Eingaben beruhen, wobei ein erwünschtes Ziel ist, die Steuerung von Zone 2 abzuschließen, wenn gerade in die Totspielzone eingetreten wird. Für weitere Iterationen dieses Schritts 92 können die gleichen Eingaben in Betracht gezogen werden, es können jedoch adaptive Werte angewendet werden, um ihn im Vergleich zu der ersten Iteration zu modifizieren. Nachdem die Zeit von Zone 2 bei Schritt 92 bestimmt wird, geht das Verfahren zu Schritt 94 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob bestimmte Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erfüllt sind. Dabei kann es sich zum Beispiel um dieselben Bedingungen handeln, die in dem in 3 veranschaulichten und vorstehend beschriebenen Schritt 74 verwendet wurden; sie können jedoch nach Wunsch aus unterschiedlichen Kombinationen oder ganz anderen Bedingungen bestehen.
Erfolgt bei Entscheidungsblock 94 die Bestimmung, dass die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation nicht erfüllt sind, so geht das Verfahren zu Schritt 96 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob das Totspiel bereits abgeschlossen ist. Falls ja, geht die Steuerstrategie zu der Strategie von Zone 4 über, die mit „C“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 7 ausführlich beschrieben wird. Wird bei Entscheidungsblock 96 bestimmt, dass das Totspiel nicht abgeschlossen ist, so geht die Steuerstrategie zu Schritt 98 über, bei dem bestimmt wird, ob die Zeit von Zone 2 abgeschlossen ist. Falls ja, geht die Strategie dann zu der Strategie von Zone 3 über, die mit „B“ gekennzeichnet ist und nachstehend in Verbindung mit 6 ausführlich beschrieben wird. Hat die Steuerstrategie von Zone 2 jedoch nicht ihr Zeitlimit erreicht, so erfolgt bei Schritt 100 eine Bestimmung, ob der Antriebsstrang sich aktuell in der Totspielzone befindet. Falls ja, so geht die Strategie erneut zu der Steuerstrategie von Zone 3 über, aber falls nicht, so kehrt die Strategie zu Schritt 92 zurück und wiederholt die darauffolgenden Schritte.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 94 geht die Strategie, falls bestimmt wird, dass die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erfüllt sind, zu Schritt 102 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob das Totspiel bereits abgeschlossen ist. Falls nein, so geht die Strategie zu Schritt 104 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob die Steuerstrategie von Zone 2 ihr Zeitlimit erreicht hat, und falls nicht, so geht die Strategie zu Schritt 106 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob sich der Antriebsstrang aktuell in der Totspielzone befindet. Wird bei Schritt 106 bestimmt, dass sich der Antriebsstrang nicht in der Totspielzone befindet, so kehrt die Steuerstrategie zu Schritt 92 zurück und wiederholt die darauffolgenden Schritte. Erbringt ein beliebiger der drei Schritte 102, 104, 106 ein positives Ergebnis, so geht die Strategie zu Schritt 108 über, bei dem die Adaptationsdrehmomentniveaus von Zone 2 bestimmt werden.
Obgleich Schritt 108 lediglich Adaptation des Drehmomentniveaus einschließt, können andere Ausführungsformen ähnlich wie bei dem in 3 gezeigten Schritt 78 die Adaptation von sowohl Drehmomentniveau als auch Dauer einschließen. Da die Steuerstrategien von sowohl Zone 1 als auch Zone 2 umgesetzt worden sind, können außerdem die bei Schritt 108 bestimmten Adaptationen eine oder beide der Strategien von Zone 1 und Zone 2 einschließen. Bei zukünftigen Iterationen der Steuerstrategien von Zone 1, Zone 2 oder beiden kann daher nach dem Bestimmen der Adaptationsniveaus eine modifizierte Version der anwendbaren Steuerstrategie oder -strategien umgesetzt werden. Die Eingaben für die bei Schritt 108 erfolgten Bestimmungen können die gleichen oder ähnliche sein, wie bei Schritt 78 in 3 für die Adaptationsstrategie von Zone 1 verwendeten wurden. Wie in dem Ablaufdiagramm 86 gezeigt, geht die Strategie, falls nach Schritt 102 in Schritt 108 eingetreten wurde – d. h. falls das Totspiel bereits abgeschlossen ist –, zu der Steuerstrategie von Zone 4 über, die mit „C“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 7 ausführlich beschrieben wird. Wurde entweder nach Schritt 104 oder 106 in Schritt 108 eingetreten, so geht die Strategie zu der Strategie von Zone 3 über, die mit „B“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 6 ausführlich beschrieben wird. Die konkreten bei Schritt 108 bestimmten Adaptationsniveaus – seien sie zu Drehmoment, Dauer oder beiden – können aus Nachschlagetabellen abgerufen werden, wie etwa den Nachschlagetabellen 82, 84, die vorstehend in Verbindung mit der Steuerstrategie von Zone 1 beschrieben sind.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Ablaufdiagramm 110, 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 112 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 112 die Bestimmung erfolgt, wird während Zone 3 wie in Schritt 114 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 112 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.
Nachdem das Drehmomentanforderungsniveau bei Schritt 114 in dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm 110 angewendet wird, geht das Verfahren zu Schritt 116 über, bei dem eine Berechnung der Dauer der Steuerstrategie von Zone 3 erfolgt. Während der ersten Iteration oder Anwendung der Steuerstrategie von Zone 3 kann diese Zeit auf den verschiedenen bei Schritt 112 empfangenen Eingaben beruhen, wobei ein erwünschtes Ziel ist, die Steuerung von Zone 3 abzuschließen, wenn die Totspielzone gerade abgeschlossen wird. Für weitere Iterationen dieses Schritts 116 können die gleichen Eingaben in Betracht gezogen werden, es können jedoch adaptive Werte angewendet werden, um ihn im Vergleich zu der ersten Iteration zu modifizieren. Nachdem die Zeit von Zone 3 bei Schritt 116 bestimmt wird, geht das Verfahren zu Schritt 118 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob bestimmte Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erfüllt sind. Dabei kann es sich zum Beispiel um dieselben Bedingungen handeln, die in dem in 3 veranschaulichten und vorstehend beschriebenen Schritt 74 verwendet wurden; sie können jedoch nach Wunsch aus unterschiedlichen Kombinationen oder ganz anderen Bedingungen bestehen.
Sind die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation nicht erfüllt, so geht das Verfahren zu Schritt 120 über, bei dem bestimmt wird, ob das Zeitlimit von Zone 3 überschritten worden ist oder nicht. Wie vorstehend beschrieben, kann es wünschenswert sein, die Totspielzone in einem vorgegebenen Zeitraum zu durchqueren, und es wird bei Schritt 120 bestimmt, ob diese Bedingung erfüllt worden ist. Falls ja, geht die Strategie dann zu der Steuerstrategie von Zone 4 über, die mit „C“ gekennzeichnet ist und in Verbindung mit 7 ausführlich beschrieben wird. Ist das Zeitlimit nicht überschritten worden, so geht die Steuerstrategie von Zone 3 zu Schritt 122 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob das Totspiel bereits abgeschlossen worden ist. Falls nein, so kehrt das Verfahren zu Schritt 118 zurück, um die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erneut zu betrachten. Wird bei Schritt 122 bestimmt, dass das Totspiel abgeschlossen ist, so geht die Strategie erneut zu der in 7 beschriebenen Steuerstrategie von Zone 4 über.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 118 in dem Ablaufdiagramm 110 geht die Strategie, falls bestimmt wird, dass die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erfüllt sind, zu Schritt 124 über, bei dem eine Bestimmung erfolgt, ob das Totspiel abgeschlossen ist oder die Steuerstrategie von Zone 3 ihr Zeitlimit erreicht hat. Falls die Antwort auf beide dieser zwei Anfragen negativ ist, so kehrt das Verfahren zu dem Entscheidungsblock 118 zurück, bei dem die Aktivierungsbedingungen für die Adaptation erneut geprüft werden. Wird eine dieser Anfragen positiv beantwortet, so geht die Strategie zu Schritt 126 über, bei dem die Adaptationsdrehmomentniveaus von Zone 3 bestimmt werden.
Obgleich Schritt 126 lediglich Adaptation des Drehmomentniveaus einschließt, können andere Ausführungsformen ähnlich wie bei dem in 3 gezeigten Schritt 78 die Adaptation von sowohl Drehmomentniveau als auch Dauer einschließen. Da Steuerstrategien für Zone 1, Zone 22 und Zone 3 umgesetzt worden sind, können die bei Schritt 126 bestimmten Adaptationen zudem eine einzelne einer beliebigen der drei Steuerstrategien oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr von ihnen einschließen. Daher kann bei zukünftigen Iterationen der Steuerstrategie von Zone 1, Zone 2 oder Zone 3 oder einer beliebigen Kombination aus zwei oder mehr von ihnen nach dem Bestimmen der Adaptationsniveaus in der Steuerung von Zone 3 eine modifizierte Version der anwendbaren Steuerstrategie oder -strategien umgesetzt werden. Die Eingaben für die bei Schritt 126 erfolgten Bestimmungen können die gleichen oder ähnliche sein, wie bei Schritt 78 in 3 für die Adaptationsstrategie von Zone 1 verwendeten wurden. Die konkreten bei Schritt 126 bestimmten Adaptationsniveaus – seien sie zu Drehmoment, Dauer oder beiden – können aus Nachschlagetabellen abgerufen werden, wie etwa den Nachschlagetabellen 82, 84, die vorstehend in Verbindung mit der Steuerstrategie von Zone 1 beschrieben sind. Sobald die Adaptationsniveaus bestimmt sind, kann die Steuerstrategie von Zone 3 modifiziert werden, sodass bei zukünftigen Umsetzungen die modifizierte Steuerstrategie umgesetzt wird. Nachdem die Adaptationsniveaus bei Schritt 126 bestimmt worden sind, geht die Strategie zu der in 7 veranschaulichten Steuerstrategie von Zone 4 über.
Eine vierte Steuerstrategie wird in Zone 4 umgesetzt, nachdem das Spiel abgeschlossen ist. Ein in 7 gezeigtes Ablaufdiagramm 128 veranschaulicht eine Umsetzung einer solchen Steuerstrategie. Bei Schritt 130 erfolgt eine Bestimmung, wie zu dem angeforderten Drehmomentprofil übergeleitet wird. Konkret enden nun die Strategien zum Steuern von Spiel und die standardmäßige Steuerung des Antriebsstrangs wird wieder aufgenommen. Eine Reihe von Eingaben kann dazu verwendet werden, diese Bestimmung vorzunehmen, zum Beispiel die gleichen oder ähnliche Eingaben, wie bei der Bestimmung bei Schritt 68 für die Steuerung von Zone 1 verwendet wurden. Eine Möglichkeit zum Bestimmen, wie zu dem angeforderten Drehmoment übergeleitet wird, ist ein Erhöhen der gefilterten Drehmomentanforderung, die aus der Steuerung von Zone 3 kommt, um das tatsächliche Drehmomentanforderungsniveau innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zu erreichen. Dieser vorgegebene Zeitraum kann zum Beispiel der Zeitraum einer Resonanzfrequenz sein, die zum Beispiel auf dem Getriebegang und der Eigenfrequenz des Antriebs beruhen kann. Sobald das gewünschte Drehmomentprofil bei Schritt 130 bestimmt ist, geht die Steuerstrategie von Zone 4 zu Schritt 132 über, bei dem das Drehmomentprofil angewendet wird. Bei Entscheidungsblock 134 wird bestimmt, ob das aktuelle Drehmoment gleich dem angeforderten Drehmoment ist, und falls nicht, kehrt das Verfahren zu Schritt 132 zurück. Wird bei Schritt 134 jedoch bestimmt, dass das aktuelle Drehmoment gleich dem angeforderten Drehmoment ist, so wird die Steuerung des Antriebsstrangs wieder in eine standardmäßige Steuerstrategie zurückgeführt und die Spielsteuerstrategie wird beendet.
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: Reduzieren mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau einer ersten Steuerstrategie zum Steuern einer Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs, wenn die erste Steuerstrategie nach einem Auftreten eines Spielprädiktors und vor einem Auftreten von Spiel umgesetzt wird und Spiel vor Abschluss der ersten Steuerstrategie auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Reduzieren mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau einer zweiten Steuerstrategie zum Steuern der Drehmomentanforderung, wenn die zweite Steuerstrategie nach der ersten Steuerstrategie umgesetzt wird und Spiel vor Abschluss der zweiten Steuerstrategie auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Reduzieren mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau der ersten Steuerstrategie, wenn die zweite Steuerstrategie nach der ersten Steuerstrategie umgesetzt wird und Spiel vor Abschluss der zweiten Steuerstrategie auftritt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Reduzieren mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau einer dritten Steuerstrategie zum Steuern der Drehmomentanforderung, wenn die dritte Steuerstrategie nach dem Auftreten von Spiel umgesetzt wird und eine Zeit zum Abschließen des Spiels außerhalb eines vorgegebenen Zeitraums liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Reduzieren mindestens eines von einer Dauer oder einem maximalen Drehmomentniveau der zweiten Steuerstrategie, wenn die dritte Steuerstrategie nach dem Auftreten von Spiel umgesetzt wird und die Zeit zum Abschließen des Spiels außerhalb des vorgegebenen Zeitraums liegt.