DE102021103822A1

DE102021103822A1 - System und verfahren zum charakterisieren einer kupplung

Info

Publication number: DE102021103822A1
Application number: DE102021103822.7A
Authority: DE
Inventors: Steven J. Wesolowski; Amar NIVARTHI
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US11891042B2; US20210254677A1; US20240059268A1; CN113280106A

Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben einer Kupplung einer Achse werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Kupplung in statischen oder dynamischen Bedingungen charakterisiert sein. Die Kupplungscharakterisierung kann eine Basis für ein nachfolgendes Betreiben der Kupplung während Schalten des Getriebes sein. Insbesondere kann ein Betrag von Drehmoment, das über die Kupplung übertragen wird, entsprechend der Kupplungscharakterisierung geregelt oder eingestellt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Betreiben einer Kupplung eines Antriebsstrangs. Das System und Verfahren können auf Achsen anwendbar sein, die ein Getriebe mit zwei und mehr Gangbereichen umfassen.
HINTERGRUND UND KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug kann eine oder mehrere Kupplungen umfassen, die über einen Kupplungsaktuator wahlweise eingerückt und ausgerückt werden können. Die Kupplung kann Platten beinhalten, die in ihrer Dicke von einem Fahrzeug zum nächsten Fahrzeug variieren können. Darüber hinaus können Unterschiede im Kupplungsaktuator von einem Fahrzeug zum nächsten Fahrzeug bestehen. Folglich kann eine Position des Kupplungsaktuators, bei welcher die Kupplung zunächst beginnt, Drehmoment zu übertragen, von Fahrzeug zu Fahrzeug inkonsistent sein. Wenn diese Inkonsistenz nicht kompensiert wird, kann es bei einigen Fahrzeugen zu etwas längeren Schaltsequenzen kommen, während es bei anderen Fahrzeugen in Abhängigkeit davon, wie die Schaltsequenz des Fahrzeugs ausgeführt wird, zu höheren Graden von Kupplungsverschleiß kommen kann. Folglich kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit zum Feststellen einer Position eines Kupplungsaktuators bereitzustellen, bei der eine Kupplung, die von dem Kupplungsaktuator aktiviert wird, mit der Übertragung von Drehmoment beginnt. Diese Aktuatorposition kann als eine Position des Schleifpunktes („Kiss-Position“) bezeichnet werden, da sie mit dem Moment zusammenfallen kann, zu dem Kupplungsplatten und -beläge beginnen, einander zu berühren und Drehmoment zu übertragen.
Die Erfinder haben die vorstehend erwähnten Probleme erkannt und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs entwickelt, umfassend: Einstellen einer Beziehung zwischen einer Kupplungsaktuatorposition und einer Drehmomentkapazität einer Kupplung in Reaktion darauf, dass ein Betrag von Drehmoment, erzeugt über eine elektrische Maschine, kleiner als ein Schwellenwert ist; und Betreiben der Kupplung entsprechend der Beziehung.
Durch Einstellen einer Beziehung zwischen einer Kupplungsaktuatorposition und einer Drehmomentkapazität einer Kupplung in Reaktion darauf, dass ein Betrag von über eine elektrische Maschine erzeugtem Drehmoment kleiner ist als ein Schwellenwert, kann es möglich sein, eine Kupplungsaktuatorposition zu identifizieren, an der eine Kupplung beginnt, Drehmoment zu übertragen, wodurch die „Kiss-Position“ identifiziert wird. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug verlangsamt wird und eine elektrische Maschine des Fahrzeugs in einem Regenerationsmodus ist, in dem die elektrische Maschine Ladung an eine Elektroenergiespeichervorrichtung liefert, kann eine vollständig geschlossene Kupplung über den Kupplungsaktuator, der sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bewegt, geöffnet werden. Die elektrische Maschine kann fortfahren, Ladung zu erzeugen, solange über die Kupplung und die Räder des Fahrzeugs Drehmoment an die elektrische Maschine geliefert wird. Die elektrische Maschine kann jedoch das Erzeugen von Ladung einstellen, wenn die Kupplung das Übertragen von Drehmoment von den Rädern des Fahrzeugs an die elektrische Maschine einstellt. Die Position des Kupplungsaktuators, an welcher das Übertragen von Drehmoment an die elektrische Maschine eingestellt wird, kann durch eine Ausgabe der elektrischen Maschine identifiziert werden.
Die vorliegende Beschreibung kann verschiedene Vorteile liefern. Insbesondere kann der Ansatz Gangwechsel verbessern. Darüber hinaus kann der Ansatz auf verschiedene Fahrzeuge angewendet werden, sodass Variationen in Kupplungen und Kupplungsaktuatoren kompensiert werden können. Ferner kann der Ansatz auf mehrere unterschiedliche Weisen realisiert werden, die ihre eigenen Vorteile haben können.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in einer vereinfachten Form eine Auswahl von Begriffen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden, einzuführen. Sie soll nicht dazu dienen, wichtige oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird, zu bezeichnen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die vorstehend oder in einem jeglichen Teil dieser Offenbarung angemerkte Nachteile beseitigen.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen sind als Teil der Beschreibung hierin integriert. Die hierin beschriebenen Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Gegenstands und sind veranschaulichend für ausgewählte Prinzipien und Lehren der vorliegenden Offenbarung. Jedoch stellen die Zeichnungen nicht alle möglichen Implementierungen des vorliegend offenbarten Gegenstands dar und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise beschränken.

1A ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs.
Die 1B-1E zeigen detaillierte Achsansichten.
2 ist eine Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen einer Kupplungsaktuatorposition und einem Betrag von Drehmoment, das über eine Kupplung übertragen werden kann.
3 zeigt eine beispielhafte Antriebsstrangbetriebssequenz gemäß dem Verfahren aus den 4 und 5.
Die 4 und 5 zeigen ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben einer in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs enthaltenen Kupplung. Der Antriebsstrang kann eine oder mehrere elektrische Maschinen beinhalten, die selektiv Leistung bereitstellen können, um das Fahrzeug anzutreiben. Die eine oder mehreren elektrischen Maschinen können auch selektiv in einem Regenerationsmodus betrieben werden, wobei die elektrischen Maschinen mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln können. Der Betrieb der Kupplung kann angepasst werden, um Gangwechsel zu verbessern. 1A zeigt einen beispielhaften Antriebsstrang, der Kupplungen in Achsen umfasst. Die Kupplung kann in eine Achsstruktur integriert sein, wie in den 1B-1E gezeigt. Die Kupplung kann Drehmoment übertragen, wie in der Darstellung von 2 gezeigt. Der Betrieb der Kupplung kann so charakterisiert werden, wie in der Sequenz von 3 gezeigt. Ein Verfahren zum Charakterisieren einer Antriebsstrangkupplung ist in den 4 und 5 gezeigt.
1A veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 199 für ein Fahrzeug 10. Ein vorderes Ende 110 des Fahrzeugs 10 ist angegeben und ein hinteres Ende 111 des Fahrzeugs 10 ist ebenfalls angegeben. Das Fahrzeug 10 fährt in einer Vorwärtsrichtung, wenn das vordere Ende die Bewegung des Fahrzeugs 10 anführt. Das Fahrzeug 10 fährt in einer Rückwärtsrichtung, wenn das hintere Ende die Bewegung des Fahrzeugs 10 anführt. Das Fahrzeugantriebssystem 199 umfasst mindestens zwei Antriebsquellen 105a und 105b. In einem Beispiel können die Antriebsquellen 105a und 105b elektrische Maschinen sein, die als Motoren oder Generatoren betrieben werden können. In einem anderen Beispiel kann eine der Antriebsquellen 105a und 105b eine Verbrennungskraftmaschine sein, und die andere der Antriebsquellen 105a und 105b kann eine elektrische Maschine sein. Somit kann das Fahrzeugantriebssystem 199 ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Wenn eine der Antriebsquellen 105a oder 105b eine Verbrennungskraftmaschine ist, kann die Verbrennungskraftmaschine flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff verbrauchen. Beide oder eine der Antriebsquellen 105a und 105b können in Abhängigkeit von ihrem Betriebsmodus elektrische Leistung verbrauchen und/oder erzeugen. In der gesamten Beschreibung der 1A sind mechanische Verbindungen und hydraulische Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten als Volllinien veranschaulicht, während elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten als gestrichelte Linien veranschaulicht sind.
Das Fahrzeugantriebssystem 199 weist eine Vorderachse 101 und eine Hinterachse 190 auf. Die Hinterachse 190 umfasst zwei Halbwellen, einschließlich einer ersten oder rechten Halbwelle 190a und einer zweiten oder linken Halbwelle 190b. Analog umfasst die Vorderachse 101 eine erste oder rechte Halbwelle 101a und eine zweite oder linke Halbwelle 101b. Das Fahrzeugantriebssystem 199 weist ferner Vorderräder 102 und Hinterräder 103 auf. Die Vorderräder 102 können selektiv über die Antriebsquelle 105a angetrieben werden, und die Hinterräder 103 können selektiv über die Antriebsquelle 105b angetrieben werden. Somit kann das Antriebssystem 199 in einem Vierradantriebsmodus oder einem Zweiradantriebsmodus arbeiten.
Die Hinterachse 190 kann eine integrierte Achse sein, die ein Differenzial 106b, ein Getriebe 107b und eine Antriebsquelle 105b umfasst. Alternativ können die Antriebsquelle 105b und das Getriebe 107b von der Hinterachse 190 getrennt sein. Das Getriebe 107b umfasst einen ersten Drehzahlsensor 119b zum Erfassen einer Eingangswellendrehzahl, einen zweiten Drehzahlsensor 120b zum Erfassen einer Getriebeausgangswellendrehzahl, einen Kupplungsaktuator 112b, einen Freilaufkupplungssperrringaktuator 121b, eine Freilaufkupplung 117b und einen Kupplungspositionssensor 113b. Das Getriebe 107b kann eine Parkklinke 167 beinhalten, um selektiv eine Rotation einer Getriebeausgangswelle des Getriebes 107b zu verhindern. Die Parkklinke kann über den Parkklinkenaktuator 168 in Eingriff gebracht und gelöst werden. In Beispielen, in denen die Antriebsquelle 105b eine elektrische Maschine ist, ist ein elektrischer Wechselrichter 115b elektrisch an die Antriebsquelle 105b gekoppelt. Eine Getriebesteuerungseinheit 116b ist elektrisch mit Sensoren und Aktuatoren des Getriebes 107b gekoppelt.
Die Antriebsquelle 105b kann mechanische Energie auf das Getriebe 107b übertragen oder von diesem empfangen. Somit kann das Getriebe 107b ein Zweiganggetriebe sein, das zwischen Gängen schalten kann, wenn dies über die Getriebesteuerungseinheit 116b befohlen wird. Das Getriebe 107b kann mechanische Energie auf das Differential 106b übertragen oder von diesem empfangen. Das Differential 106b kann mechanische Energie über die rechte Halbwelle 190a und die linke Halbwelle 190b auf die Räder 103 übertragen oder von diesen empfangen. Die Antriebsquelle 105b kann elektrische Wechselstromenergie verbrauchen, die über den elektrischen Wechselrichter 115b bereitgestellt wird. Alternativ kann die Antriebsquelle 105b dem elektrischen Wechselrichter 115b elektrische Wechselstromenergie bereitstellen. Dem elektrischen Wechselrichter 115b kann Hochspannungsgleichstromenergie von der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 (beispielsweise einer Traktionsbatterie oder einem Traktionskondensator) bereitgestellt werden. Der elektrische Wechselrichter 115b kann die Gleichstromenergie von der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 in Wechselstromenergie für die Antriebsquelle 105b umwandeln. Alternativ kann dem elektrischen Wechselrichter 115b Wechselstromenergie von der Antriebsquelle 105b bereitgestellt werden. Der elektrische Wechselrichter 115b kann die Wechselstromenergie von der Antriebsquelle 105b in Gleichstromenergie umwandeln, um sie in der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 zu speichern.
Die Energiespeichervorrichtung 160 kann in regelmäßigen Abständen elektrische Energie von einer Energiequelle wie einem stationären Stromnetz (nicht gezeigt) empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (beispielsweise nicht Teil des Fahrzeugs ist). Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 199 als ein Plug-in-Elektrofahrzeug (Electric Vehicle, EV) ausgelegt sein, wobei elektrische Energie an die Energiespeichervorrichtung 160 über das Stromnetz (nicht gezeigt) geliefert werden kann.
Die Elektroenergiespeichervorrichtung 160 umfasst eine Elektroenergiespeichervorrichtungssteuerung 139 und einen Elektroenergieverteilungskasten 162. Die Elektroenergiespeichervorrichtungssteuerung 139 kann einen Ladungsausgleich zwischen einem Energiespeicherelement (beispielsweise Batteriezellen) und Kommunikation mit anderen Fahrzeugsteuerungen (beispielsweise der Fahrzeugsteuerungseinheit 10) bereitstellen. Das Energieverteilungsmodul 139 steuert den Fluss elektrischer Energie in die und aus der Elektroenergiespeichervorrichtung 160.
Die Vorderachse 101 kann eine integrierte Achse sein, die ein Differenzial 106a, ein Getriebe 107a und eine Antriebsquelle 105a umfasst. Alternativ können die Antriebsquelle 105a und das Getriebe 107a von der Vorderachse 101 getrennt sein. Das Getriebe 107a umfasst einen ersten Drehzahlsensor 119a zum Erfassen einer Eingangswellendrehzahl, einen zweiten Drehzahlsensor 120a zum Erfassen einer Getriebeausgangswellendrehzahl, einen Kupplungsaktuator 112a, einen Freilaufkupplungssperrringaktuator 121a, eine Freilaufkupplung 117a und einen Plattenkupplungspositionssensor 113a. In Beispielen, in denen die Antriebsquelle 105a eine elektrische Maschine ist, ist der elektrische Wechselrichter 115a elektrisch an die Antriebsquelle 105a gekoppelt. Eine Getriebesteuerungseinheit 116a ist elektrisch mit Sensoren und Aktuatoren des Getriebes 107a gekoppelt.
Die Antriebsquelle 105a kann mechanische Energie auf das Getriebe 107a übertragen oder von diesem empfangen. Das Getriebe 107a kann ein Zweiganggetriebe sein, das zwischen Gängen schalten kann, wenn dies über die Getriebesteuerungseinheit 116a befohlen wird. Das Getriebe 107a kann mechanische Energie auf das Differenzial 106a übertragen oder von diesem empfangen. Das Differential 106a kann mechanische Energie über die rechte Halbwelle 101a und die linke Halbwelle 101b auf die Räder 102 übertragen oder von diesen empfangen. Die Antriebsquelle 105a kann elektrische Wechselstromenergie verbrauchen, die über den elektrischen Wechselrichter 115a bereitgestellt wird. Alternativ kann die Antriebsquelle 105a dem elektrischen Wechselrichter 115a elektrische Wechselstromenergie bereitstellen. Dem elektrischen Wechselrichter 115a kann Hochspannungsgleichstromenergie von der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 (beispielsweise einer Traktionsbatterie oder einem Traktionskondensator) bereitgestellt werden. Der elektrische Wechselrichter 115a kann die Gleichstromenergie von der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 in Wechselstromenergie für die Antriebsquelle 105a umwandeln. Alternativ kann dem elektrischen Wechselrichter 115a Wechselstromenergie von der Antriebsquelle 105a bereitgestellt werden. Der elektrische Wechselrichter 115a kann die Wechselstromenergie von der Antriebsquelle 105a in Gleichstromenergie umwandeln, um sie in der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 zu speichern.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine Steuerung 152 der Fahrzeugsteuerungseinheit (Vehicle Control Unit, VCU) (wie auch in 1A gezeigt), die mit dem Wechselrichter 115a, dem Wechselrichter 115b, der Getriebesteuerung 116a, der Getriebesteuerung 116b, der Reibungs- oder Feststellbremssteuerung 170, dem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) 188 und der Instrumententafel 130 und den darin enthaltenen Komponenten über das Steuerungsbereichsnetzwerk (Controller Area Network, CAN) 120 kommunizieren kann. Die VCU 152 weist einen Nur-Lesen-Speicher (Read-only Memory, ROM) 114, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory, RAM) 116, einen digitalen Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) 160 und Eingänge und Ausgänge (Inputs and Outputs, I/O) 118 (beispielsweise digitale Eingänge einschließlich Zähler, Timer und diskrete Eingänge, digitale Ausgänge, analoge Eingänge und analoge Ausgänge) auf. Die VCU kann Signale von Sensoren 154 empfangen und Aktuatoren 156 Steuerungssignalausgaben bereitstellen, wie in 1A gezeigt. Die Sensoren 154 können unter anderem Querbeschleunigungsmesser, Längsbeschleunigungsmesser, Gierratensensoren, Neigungsmesser, Temperatursensoren, Spannungs- und Stromsensoren der Elektroenergiespeichervorrichtung und andere hier beschriebene Sensoren umfassen. Zusätzlich können die Sensoren 154 einen Lenkwinkelsensor 199, einen Fahrpedalpositionssensor 141, Fahrzeugentfernungsfindungssensoren einschließlich Funkerkennung und Entfernungsbestimmung (Radio Detection and Ranging, RADAR), Lichterkennung und Entfernungsbestimmung (Light Detection and Ranging, LIDAR), Schallnavigation und Entfernungsbestimmung (Sound Navigation and Ranging, SONAR) und einen Bremspedalpositionssensor 151 umfassen. Aktuatoren können unter anderem Wechselrichter, Getriebesteuerungen, Anzeigevorrichtungen, Mensch-Maschine-Schnittstellen, Reibungsbremssysteme und eine Energiespeichervorrichtungssteuerung, hier beschrieben, umfassen.
Der Fahrpedalsensor 141 ist an das Fahrpedal 140 gekoppelt gezeigt, um einen Grad von Anwendung des Fahrpedals 140 durch den Menschen 142 zu bestimmen. Der Bremspedalsensor 151 ist an das Bremspedal 150 gekoppelt gezeigt, um einen Grad von Anwendung des Bremspedals 150 durch den Menschen 142 zu bestimmen. Der Lenkwinkelsensor 199 ist dazu ausgelegt, einen Lenkwinkel gemäß einer Position des Lenkrads 198 zu bestimmen.
Das Fahrzeugantriebssystem 199 ist mit einem globalen Positionsbestimmungssystem 188 gezeigt, das Zeit- und Positionsdaten von einem oder mehreren GPS-Satelliten 189 empfängt. Das globale Positionsbestimmungssystem kann auch geografische Karten im ROM zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs 10 und Merkmale von Straßen, auf denen das Fahrzeug 10 fahren kann, beinhalten.
Das Fahrzeugantriebssystem kann auch eine Instrumententafel 130 einschließen, mit der ein Bediener des Fahrzeugs interagieren kann. Die Instrumententafel 130 kann eine interaktive Wetterdatenanzeige und ein Benachrichtigungssystem 134 beinhalten, das Wettervorhersagedaten an die VCU 152 kommunizieren kann. Das Wetterdatenanzeige- und Benachrichtigungssystem 134 kann Wetterdaten und Prognosen am aktuellen Standort des Fahrzeugs von dem Kommunikationssatelliten 179 empfangen. Die Instrumententafel 130 kann außerdem ein Anzeigesystem 132 umfassen, das dazu ausgelegt ist, dem Fahrzeugführer Informationen anzuzeigen. Das Anzeigesystem 132 kann als ein nicht einschränkendes Beispiel einen Touchscreen oder ein Display einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) umfassen, das dem Fahrzeugführer ermöglicht, grafische Informationen ebenso wie Eingabebefehle zu sehen. In einigen Beispielen kann das Anzeigesystem 132 über die VCU 152 drahtlos mit dem Internet (nicht gezeigt) verbunden sein. Somit kann in einigen Beispielen der Fahrzeugbenutzer über das Anzeigesystem 132 mit einer Internetseite oder einer Softwareanwendung (App) und der VCU 152 kommunizieren.
Die Instrumententafel 130 kann außerdem eine Benutzerschnittstelle 136 umfassen, über die der Fahrzeugbenutzer den Betriebszustand des Fahrzeugs einstellen kann. Insbesondere kann die Benutzerschnittstelle 136 ausgebildet sein, um basierend auf einer Benutzereingabe einen Betrieb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs (zum Beispiel der elektrischen Maschine 105a und der elektrischen Maschine 105b) zu initiieren und/oder zu beenden. Verschiedene Beispiele der Benutzerschnittstelle 136 können Schnittstellen einschließen, die ein physisches Gerät, wie einen Aktivschlüssel umfassen, der in die Benutzerschnittstelle 136 eingesteckt werden kann, um die elektrischen Maschinen 105a und 105b zu aktivieren und das Fahrzeug 10 einzuschalten, oder entfernt werden kann, um die elektrischen Maschinen 105a und 105b herunterfahren, um das Fahrzeug auszuschalten. Andere Beispiele können einen Passivschlüssel umfassen, der kommunikativ mit der Benutzerschnittstelle 136 gekoppelt ist. Der Passivschlüssel kann als ein elektronischer Schlüsselanhänger oder ein Smart-Schlüssel ausgebildet sein, der nicht in die Schnittstelle 136 eingeführt werden muss oder davon entfernt werden muss, um die elektrischen Maschinen 105a und 105b des Fahrzeugs zu betreiben. Vielmehr muss sich der passive Schlüssel möglicherweise innerhalb oder in der Nähe des Fahrzeugs befinden (beispielsweise innerhalb eines Schwellenabstands vom Fahrzeug). Noch andere Beispiele können zusätzlich oder optional eine Start/Stopp-Taste verwenden, die manuell von dem Benutzer gedrückt wird, um die elektrischen Maschinen 105a und 105b einzuschalten oder herunterzufahren, um das Fahrzeug zu starten oder abzuschalten. In anderen Beispielen kann ein ferngesteuerter Start einer elektrischen Maschine von einer entfernten Rechenvorrichtung (nicht gezeigt) initiiert werden, zum Beispiel einem Mobiltelefon oder einem Smartphone-basierten System, bei dem das Mobiltelefon eines Benutzers Daten an einen Server sendet und der Server mit der Fahrzeugsteuerung 152 kommuniziert, um einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine zu aktivieren. Die räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs 10 wird über Achsen 175 angegeben.
Das Fahrzeug 10 ist auch mit einer Feststell- oder Reibungsbremssteuerung 170 gezeigt. Die Bremssteuerung 170 kann Reibungsbremsen 172 selektiv anwenden und lösen, indem Hydraulikfluid gestattet wird, zu den Reibungsbremsen 172 zu strömen. Die vorderen Reibungsbremsen 172a und die hinteren Reibungsbremsen 172b können angewendet und gelöst werden, um ein Blockieren von Reibungsbremsen 172a an Rädern 102 und Bremsen 172b an Rädern 103 zu vermeiden. Die Radpositions- oder Drehzahlsensoren 161 können der Bremssteuerung 170 Raddrehzahldaten bereitstellen.
Das Fahrzeugantriebssystem 199 kann Rädern 102 und 103 Drehmoment bereitstellen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Das Fahrzeugantriebssystem 199 kann in einem Zweiradantriebsmodus betrieben werden, in dem die Antriebsquelle 105a oder die Antriebsquelle 105b aktiviert ist und in dem die andere aus Antriebsquelle 105a oder Antriebsquelle 105b nicht aktiviert ist. Alternativ kann das Fahrzeugantriebssystem in einem Vierradantriebsmodus betrieben werden, in dem beide elektrischen Maschinen 105a und 105b aktiviert sind.
Ein menschlicher oder autonomer Fahrer kann ein Fahrerbedarfsraddrehmoment oder alternativ eine Fahrerbedarfsradleistung über das Anwenden des Fahrpedals 140 oder über das Zuführen einer Fahrerbedarfsraddrehmoment-/Fahrerbedarfsleistungsanforderung an die Fahrzeugsteuerung 10 anfordern. Die Fahrzeugsteuerung 152 kann dann einen Bruchteil des/der Fahrerbedarfsraddrehmoments/der Fahrerbedarfsleistung als von der Antriebsquelle 105a bereitzustellend und den verbleibenden Betrag des/der Fahrerbedarfsraddrehmoments/der Fahrerbedarfsleistung als über die Antriebsquelle 105b bereitzustellend zuweisen, wenn das Fahrzeug 10 in einem Vierradantriebsmodus betrieben wird. Somit kann die Fahrzeugsteuerung 152 eine Drehmoment-/Leistungsverteilung zwischen der Vorderachse 101 und der Hinterachse 190 bestimmen. In einem Beispiel kann eine Basisdrehmoment-/Leistungsverteilung 50:50 betragen, oder 50 % des angeforderten Raddrehmoments/der angeforderten Radleistung sind über die Vorderachse 101 zu erzeugen und 50 % des angeforderten Raddrehmoments/der angeforderten Radleistung sind über die Hinterachse 190 zu erzeugen, wenn das Fahrzeugantriebssystem 199 in einem Vierradantriebsmodus betrieben wird.
Sobald die Fahrzeugsteuerung 152 die Drehmoment-/Leistungsverteilung zwischen der Vorderachse 101 und der Hinterachse 190 bestimmt, kann die Fahrzeugsteuerung 152 dem Wechselrichter 115a befehlen, den Teil des Fahrerbedarfsraddrehmoments/der Fahrerbedarfsleistung, der der Vorderachse 101 zugewiesen ist, abzugeben, und kann dem Wechselrichter 115b befehlen, den Teil des Fahrerbedarfsraddrehmoments/der Fahrerbedarfsleistung, der der Hinterachse 190 zugewiesen ist, abzugeben. Die Wechselrichter 115a und 115b können Gleichstromenergie von der Elektroenergiespeichervorrichtung 160 in Wechselstromenergie umwandeln und die Wechselstromenergie der Antriebsquelle 105a und der Antriebsquelle 105b zuführen. Die Antriebsquelle 105a dreht sich und überträgt Drehmoment/Energie auf das Getriebe 107a. Das Getriebe 107a kann Drehmoment von der Antriebsquelle 105a an das Differential 106a liefern, und das Differential 106a überträgt Drehmoment von der Antriebsquelle 105a über Halbwellen 101a und 101b auf Räder 102. In ähnlicher Weise dreht sich die Antriebsquelle 105b und überträgt Drehmoment/Energie auf das Getriebe 107b. Das Getriebe 107b kann Drehmoment/Energie von der Antriebsquelle 105b an das Differential 106b liefern, und das Differential 106b überträgt Drehmoment/Energie von der Antriebsquelle 105b über Halbwellen 190a und 190b auf Räder 103.
Während Bedingungen, unter denen das Fahrpedal vollständig freigegeben ist, kann die Fahrzeugsteuerung 152 eine kleine negative oder regenerative Bremsleistung anfordern, um das Fahrzeug 10 allmählich zu verlangsamen, wenn eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 größer als eine Schwellengeschwindigkeit ist. Diese regenerative Bremsleistung kann eine Kraftmaschinenbremsung von Fahrzeugen mit einer Verbrennungskraftmaschine während Fahrzeugausrollbedingungen nachahmen. Die Fahrzeugsteuerung 152 kann eine Verteilung von regenerativer Bremsleistung zwischen der Vorderachse 101 und der Hinterachse 190 bestimmen. Die angeforderte Menge an regenerativer Bremsleistung kann eine Funktion der Fahrpedalstellung, des Ladezustands (State of Charge, SOC) der Elektroenergiespeichervorrichtung, der Fahrzeugdrehzahl und anderer Bedingungen sein. Wenn das Fahrpedal vollständig losgelassen ist und die Fahrzeugdrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt, kann die Fahrzeugsteuerung 152 eine kleine Menge an positivem Drehmoment/Energie von der Antriebsquelle 105a und/oder 105b anfordern, die als Kriechdrehmoment oder -leistung bezeichnet werden kann. Das Kriechdrehmoment oder die Kriechleistung kann es dem Fahrzeug 10 ermöglichen, stehen zu bleiben, wenn sich das Fahrzeug 10 an einer positiven Steigung befindet.
Der menschliche oder autonome Fahrer kann ein negatives oder regeneratives Fahrerbedarfsbremsmoment oder alternativ eine Fahrerbedarfsbremsleistung über das Anwenden des Bremspedals 150 oder über das Zuführen einer Fahrerbedarfsbremsleistungsanforderung an die Fahrzeugsteuerung 10 anfordern. Die Fahrzeugsteuerung 152 kann dann einen Bruchteil der Fahrerbedarfsbremsleistung, der von der Antriebsquelle 105a bereitzustellen ist, und eine weitere Menge der Fahrerbedarfsbremsleistung, der über die Antriebsquelle 105b bereitzustellen ist, zuweisen, wenn das Fahrzeug 10 in einem Vierradantriebsmodus betrieben wird. Zusätzlich kann die Fahrzeugsteuerung 152 anfordern, dass ein Teil der vom Fahrer angeforderten Bremsleistung über Reibungsbremsen 172a bereitgestellt wird, indem die Bremssteuerung 170 angewiesen wird, den angeforderten Teil der vom Fahrer angeforderten Bremsleistung bereitzustellen. In einem Beispiel kann eine Basisbremsleistungsverteilung 65:35 sein, oder 65 % der angeforderten Bremsleistung sind über die Vorderachse 101 und 35 % der angeforderten Bremsleistung sind über die Hinterachse 190 zu erzeugen.
Nachdem die Fahrzeugsteuerung 152 die Bremsleistungsverteilung zwischen der Vorderachse 101 und der Hinterachse 190 bestimmt hat, kann die Fahrzeugsteuerung 152 den Wechselrichter 115a und/oder die vorderen Reibungsbremsen 172a anweisen, den Teil der Fahrerbremsleistung, der der Vorderachse 101 zugewiesen ist, abzugeben. Die Fahrzeugsteuerung 152 kann den Wechselrichter 115b und/oder die hinteren Reibungsbremsen 172b anweisen, den Teil der Fahrerbedarfsbremsleistung zu liefern, der der Hinterachse 190 zugewiesen ist. Die Wechselrichter 115a und 115b können elektrische Wechselstromleistung, die durch die Antriebsquellen 105a und 105b erzeugt wird, umwandeln, und die kinetische Energie des Fahrzeugs in Gleichstromleistung zur Speicherung in der Elektroenergievorrichtung 160 umwandeln.
Die Getriebesteuerungseinheiten 116a und 116b beinhalten vorbestimmte Getriebegangwechselpläne, wodurch zweite Gänge der Getriebe 107a und 107b selektiv eingerückt und ausgerückt werden können. Schaltpläne, die in den Getriebesteuerungseinheiten 116a und 116b gespeichert sind, können Gangwechselpunkte oder -bedingungen als eine Funktion des Fahrerbedarfsraddrehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit auswählen. Die Getriebesteuerungseinheiten 116a und 116b können Nass- oder Trockenplattenkupplungen 118a und 118b selektiv öffnen und schließen, um den zweiten Gang in den jeweiligen Getrieben über Kupplungsaktuatoren 112a und 112b einzurücken und auszurücken.
Nunmehr Bezug nehmend auf 1B, ist eine beispielhafte elektrische Antriebsachse 101 gezeigt. Die hintere Achse 190 kann von ähnlicher Konstruktion sein. Die elektrische Antriebsachse 101 umfasst einen Elektromotor-Generator 105a, ein Getriebe 107a und eine Achsanordnung 108. Wie in 1A veranschaulicht, kann der Elektromotor-Generator 105a an die Energiequelle (nicht gezeigt) gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann der Elektromotor-Generator 105a eine Permanentmagnet-Synchronmaschine sein, die einen Stator umfasst, der konzentrisch um einen Rotor angeordnet ist. Wie deutlicher in den 1C und 1D gezeigt, umfasst der Elektromotor-Generator 105a eine Ausgangswelle 110. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die Ausgangswelle 110 an einen Rotor (nicht abgebildet) des Elektromotor-Generators 105a für Drehung damit gekoppelt. Die Ausgangswelle 110 kann über mindestens ein Lager (nicht abgebildet) gestützt sein, falls gewünscht. Ein erstes Zahnrad 112 kann mit der Ausgangswelle 110 für Drehung mit ihr gekoppelt sein. Dementsprechend treibt der Elektromotor-Generator 105a das erste Zahnrad 112 an, wenn der Elektromotor-Generator 105a in Betrieb ist. Das erste Zahnrad 112 kann dem mindestens einen Lager axial benachbart angeordnet sein, falls gewünscht. In einer Ausführungsform kann das erste Zahnrad 112 an die Ausgangswelle 110 geschmiedet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Zahnrad 112 an die Ausgangswelle 110 angeschweißt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Zahnrad 112 mit der Ausgangswelle 110 keilverzahnt sein. Zusätzliche oder alternative Methoden zum Koppeln des ersten Zahnrads 112 an die Ausgangswelle 110 können angewendet werden, falls gewünscht.
In bestimmten Ausführungsformen befindet sich der Elektromotor-Generator 105a über die Ausgangswelle 110 und das erste Zahnrad 112 in treibendem Eingriff mit einer ersten Zahnradanordnung 114 des Getriebes 107a. Die erste Zahnradanordnung 114 ist parallel zur Ausgangswelle 110 des Elektromotor-Generators 105a angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die erste Zahnradanordnung 114 eine drehbare Welle 116, die in einem Gehäuse 118 des Getriebes 107a durch Lager 155A, 155B gestützt sein kann. Es versteht sich, dass verschiedene Arten von Lagern 155A, 155B, wie beispielsweise Wälzlager, Kugellager, konische Lager und dergleichen, verwendet werden können. Wie hierin beschrieben, können Lager Rollenelemente, Laufringe usw. umfassen. Darüber hinaus kann in anderen Ausführungsformen eine größere oder kleinere Anzahl von Lagern die drehbare Welle 116 stützen.
Die erste Zahnradanordnung 114 umfasst ein zweites Zahnrad 122 in treibendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad 112. Das zweite Zahnrad 122 ist für Drehung mit der drehbaren Welle 116 zwischen den Lagern 155A, 155B gekoppelt. Wie veranschaulicht, umfasst die erste Zahnradanordnung 114 ferner ein drittes Zahnrad 124 und ein viertes Zahnrad 126. In bestimmten Ausführungsformen, wie etwa in der in 1E abgebildeten, umfasst das dritte Zahnrad 124 einen ringförmigen Hülsenabschnitt 152 und ist konzentrisch um die drehbare Welle 116 angeordnet und kann sich relativ dazu über mindestens ein radial dazwischen angeordnetes Lager 128 (beispielsweise ein Nadellager) frei drehen. Ähnlich umfasst das vierte Zahnrad 126 einen ringförmigen Hülsenabschnitt 166 und ist konzentrisch um die drehbare Welle 116 angeordnet und kann sich relativ dazu über mindestens ein radial dazwischen angeordnetes Lager 130 (beispielsweise ein Kugellager) frei drehen. Wie hierin beschrieben, ist eine radiale Richtung jede Richtung, die sich von einer axialen Richtung (beispielsweise einer Drehachse) nach außen und senkrecht zu ihr erstreckt.
Mindestens ein Abstandhalter (nicht abgebildet) und/oder mindestens ein Positionierelement (nicht abgebildet) kann eingesetzt werden, um einer axialen Bewegung der Lager 128, 130 entlang der drehbaren Welle 116 entgegenzuwirken. Es versteht sich, dass das Positionierungselement nach Wunsch jede Art von Positionierungselement sein kann, beispielsweise ein Schnappring. Ein Axiallager 132 kann konzentrisch um die drehbare Welle 116 angeordnet und zwischen dem dritten Zahnrad 124 und dem Lager 120B positioniert sein. Das Axiallager 132 ist dazu ausgelegt, Reibung zwischen dem dritten Zahnrad 124 und dem Lager 120B entgegenzuwirken. Es versteht sich, dass je nach Wunsch zusätzliche Axiallager eingesetzt werden können, um Reibung zwischen anderen Komponenten des Getriebes 107a entgegenzuwirken. Je nach Wunsch können verschiedene Arten von Axiallagern eingesetzt werden.
In bestimmten Ausführungsformen treibt der Elektromotor-Generator 105a das dritte Zahnrad 124 der ersten Zahnradanordnung 114 an, wenn eine erste Kupplungsanordnung 134 eingerückt ist, oder treibt das vierte Zahnrad 126 an, wenn die zweite Kupplungsanordnung 135 eingerückt ist. Es versteht sich, dass je nach Wunsch jeder Typ von Kupplung oder Kupplungsanordnung für jede von der ersten Kupplungsanordnung 134 und der zweiten Kupplungsanordnung 135 eingesetzt werden kann, beispielsweise eine Bremse, eine Einwegbremse, eine Reibungsbremse, eine Nasskupplung oder - anordnung, eine einfache Klauenkupplung oder -anordnung, eine Klauenkupplung oder -anordnung mit einer Synchronisiereinrichtung und dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen ist nur eine der Kupplungsanordnungen 134, 135 zu einem Zeitpunkt eingerückt.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist die erste Kupplungsanordnung 134 zwischen dem zweiten und dritten Zahnrad 122, 124 angeordnet. Es versteht sich, dass die erste Kupplungsanordnung 134 je nach Wunsch an anderen Positionen an der ersten Zahnradanordnung 114 angeordnet sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die erste Kupplungsanordnung 134 eine Einwegkupplung 136 (beispielsweise eine Freilaufkupplung) mit der Sperrvorrichtung 138 umfassen. Die Kupplung 136 ist konzentrisch um die drehbare Welle 116 angeordnet. Wie veranschaulicht, ist die Kupplung 136 treibend mit dem dritten Zahnrad 124 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Kupplung 136 einen äußeren ersten Ring 140 mit einem ersten Abschnitt 146, der sich axial entlang einer Längsachse der drehbaren Welle 116 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 148, der sich in Richtung der drehbaren Welle 116 radial nach innen erstreckt. Ein Ende 150 des zweiten Abschnitts 148 ist fest an einen ringförmigen Hülsenabschnitt 152 des dritten Zahnrads 124 gekoppelt, sodass sich das dritte Zahnrad 124 mit dem ersten Ring 140 der Kupplung 136 dreht. Es versteht sich jedoch, dass die Kupplung 136 je nach Wunsch durch eine Vielzahl geeigneter Methoden an das dritte Zahnrad 124 gekoppelt sein kann.
Die Kupplung 136 umfasst ferner eine Vielzahl bewegbarer Elemente 142 (beispielsweise Klemmkörper), die zwischen dem ersten Ring 140 und einer Außenperipheriefläche 144 der drehbaren Welle 116 positioniert sind. Die bewegbaren Elemente 142 sind in bestimmten Winkeln angeordnet, um Drehmoment zu übertragen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kupplung 136 ferner einen inneren zweiten Ring (nicht abgebildet) umfassen, der radial zwischen den bewegbaren Elementen 142 und der drehbaren Welle 116 angeordnet ist. In beiden Ausführungsformen sind die bewegbaren Elemente 142 dazu ausgelegt, einen Reibeingriff herzustellen (beispielsweise durch Festklemmen) und innerhalb des ersten Rings 140 eine im Wesentlichen stationäre Position zu halten, wenn die drehbare Welle 116 in einer ersten Richtung gedreht wird. Dementsprechend ist die Kupplung 136 eingerückt und Drehmoment wird von der drehbaren Welle 116 auf das dritte Zahnrad 124 übertragen. Im Gegensatz dazu sind die bewegbaren Elemente 142 dazu ausgelegt, sich innerhalb des ersten Rings 140 frei zu drehen, wenn der erste Ring 140 in einer entgegengesetzten zweiten Richtung gedreht wird. Die Kupplung 136 bleibt ausgerückt.
Wie in 1E klarer veranschaulicht, ist die Sperrvorrichtung 138 konzentrisch um die drehbare Welle 116 angeordnet und bewegbar an sie gekoppelt. In bestimmten Ausführungsformen ist die Sperrvorrichtung 138 über einen Kerbverzahnungseingriff mit der drehbaren Welle 116 gekoppelt. Konkreter weist die Sperrvorrichtung 138 eine Vielzahl von Kerbverzahnungen (nicht abgebildet) auf, ausgebildet an einer Innenperipheriefläche davon, dazu ausgelegt, mit einer Vielzahl von Kerbverzahnungen (nicht abgebildet) zusammenzupassen, die an einer Außenperipheriefläche der drehbaren Welle 116 ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass die Sperrvorrichtung 138 je nach Wunsch durch eine Vielzahl geeigneter Methoden bewegbar an die drehbare Welle 116 gekoppelt sein kann.
In einer Ausführungsform ist die Sperrvorrichtung 138 dazu ausgelegt, sich axial zwischen einer ersten oder ausgerückten Position, gezeigt in 1E, und einer zweiten oder eingerückten Position (nicht abgebildet) zu verschieben. In der ersten Position ist die Sperrvorrichtung 138 von der Kupplung 136 beabstandet und dreht sich nur mit der drehbaren Welle 115, wenn sie in der ersten Richtung gedreht wird. Im Gegensatz dazu greift die Sperrvorrichtung 138 in der zweiten Position in den ersten Ring 140 der Kupplung 136 ein, sodass die Sperrvorrichtung 138 entfernbar an die Kupplung 136 für Drehung damit gekoppelt ist, wenn das dritte Zahnrad 124 und die Kupplung 136 während eines Energieregenerationsmodus in der zweiten Richtung gedreht werden oder wenn das Fahrzeug 10 im Rückwärtsgang arbeitet. Ein Aktuatormechanismus (nicht abgebildet) für die Sperrvorrichtung 138 kann einen Aktuator (beispielsweise eine Schaltgabel), einen zusätzlichen Zahnradsatz und/oder eine Rollen- und Rampenanordnung beinhalten. Der Aktuator kann ein bürstenloser Gleichstrommotor und/oder ein reversierbarer Elektromotor sein, da er kompakt und leicht steuerbar ist. Es versteht sich, dass für die Sperrvorrichtung 138 jeder andere geeignete Typ von Aktuator und Aktuatormechanismus verwendet werden kann, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Aktuatoren.
In der abgebildeten Ausführungsform ist die zweite Kupplungsanordnung 135 um ein Ende der drehbaren Welle 116 gegenüber dem Elektromotor-Generator 105a und angrenzend an das vierte Zahnrad 126 angeordnet. Es versteht sich, dass die zweite Kupplungsanordnung 135 je nach Wunsch an anderen Positionen an der ersten Zahnradanordnung 114 angeordnet sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Kupplungsanordnung 135 eine Vielzahl erster Kupplungsplatten 160, die sich von einer Kupplungsnabe 162 radial nach innen erstrecken, umfassen. Eine Vielzahl von zweiten Kupplungsplatten 164 erstreckt sich von dem Hülsenabschnitt 166 des vierten Zahnrads 126 radial nach außen. Die ersten Kupplungsplatten 160 verschachteln sich mit den zweiten Kupplungsplatten 164. Es versteht sich, dass je nach Wunsch eine unterschiedliche Anzahl von ersten und zweiten Kupplungsplatten 160, 164 verwendet werden kann. Jede der Kupplungsplatten 160, 164 ist konzentrisch um den Hülsenabschnitt 166 des vierten Zahnrads 126 und innerhalb einer ringförmigen Aussparung 168 der Kupplungsnabe 162 für eine axiale Bewegung darin angeordnet.
In bestimmten Ausführungsformen schließt jede der ersten Kupplungsplatten 160 eine Mehrzahl von Kerbverzahnungen (nicht abgebildet) ein, die sich davon radial nach außen erstrecken. Die Kerbverzahnungen der ersten Kupplungsplatten 160 passen mit einer Vielzahl von an einer Innenfläche der Kupplungsnabe 162 ausgebildeten Kerbverzahnungen zusammen. Somit empfangen die ersten Kupplungsplatten 160 Drehmoment von dem Elektromotor-Generator 105a über die drehbare Welle 116 und die Kupplungsnabe 162. Die ersten Kupplungsplatten 160 können sich relativ zur Kupplungsnabe 162 innerhalb der zweiten Kupplungsanordnung 135 axial bewegen. Die ersten Kupplungsplatten 160 übertragen das Drehmoment von der drehbaren Welle 116 und der Kupplungsnabe 162 auf die zweiten Kupplungsplatten 164. Es versteht sich, dass die ersten Kupplungsplatten 160 je nach Wunsch durch eine Vielzahl geeigneter Methoden an die Kupplungsnabe 162 gekoppelt werden können, während sie deren axiale Bewegung gestatten.
In der gleichen Ausführungsform sind die zweiten Kupplungsplatten 164 in verzahnendem Eingriff mit dem Hülsenabschnitt 166 des vierten Zahnrads 126. In bestimmten Ausführungsformen schließt jede der zweiten Kupplungsplatten 164 eine Vielzahl von Kerbverzahnungen (nicht dargestellt) ein, die sich davon radial nach innen erstrecken. Die Kerbverzahnungen der zweiten Kupplungsplatten 164 passen zu den Kerbverzahnungen, die an einer Außenperipheriefläche 170 des Hülsenabschnitts 166 des vierten Zahnrads 126 ausgebildet sind. Somit empfangen die zweiten Kupplungsplatten 164 das Drehmoment von den ersten Kupplungsplatten 160. Die zweiten Kupplungsplatten 164 können sich relativ zur Kupplungsnabe 162 innerhalb der zweiten Kupplungsanordnung 135 axial bewegen. Die zweiten Kupplungsplatten 164 übertragen das Drehmoment von den ersten Kupplungsplatten 160 auf den Hülsenabschnitt 166 und dadurch auf das vierte Zahnrad 126. Dementsprechend treibt der Elektromotor-Generator 105a das vierte Zahnrad 126 an, wenn die zweite Kupplungsanordnung 135 eingerückt ist. Es versteht sich, dass die zweiten Kupplungsplatten 164 je nach Wunsch durch eine Vielzahl geeigneter Methoden an das vierte Zahnrad 126 gekoppelt werden können, während sie dessen axiale Bewegung gestatten.
Wie deutlicher in 1E veranschaulicht ist, kann eine Druckplatte 172 an einem offenen Ende der Kupplungsnabe 162 angeordnet sein. Die Druckplatte 172 ist ebenfalls allgemein ringförmig und konzentrisch um den Hülsenabschnitt 166 des vierten Zahnrads 126 angeordnet. Die Druckplatte 172 kann eine Vielzahl von äußeren Kerbverzahnungen (nicht abgebildet) einschließen, die sich von ihr radial nach außen erstrecken. Die äußeren Kerbverzahnungen der Druckplatte 172 sind dazu ausgelegt, mit den an der Innenfläche der ersten Kupplungsnabe 162 ausgebildeten Kerbverzahnungen zusammenzupassen. Die Druckplatte 172 kann eine Vielzahl von inneren Kerbverzahnungen (nicht abgebildet) einschließen, die sich von ihr radial nach innen erstrecken. Die inneren Kerbverzahnungen der Druckplatte 172 sind dazu ausgelegt, mit den Kerbverzahnungen zusammenzupassen, die an der Außenperipheriefläche 170 des Hülsenabschnitts 166 des vierten Zahnrads 126 ausgebildet sind.
Die Druckplatte 172 kann sich relativ zur Kupplungsnabe 162 innerhalb der zweiten Kupplungsanordnung 135 axial bewegen. Die Druckplatte 172 ist dazu ausgelegt, die Kupplungsplatten 160, 164 während des Einrückens der zweiten Kupplungsanordnung 135 in einer ersten axialen Richtung hin zu einem im Wesentlichen geschlossenen Ende 191 der Kupplungsnabe 162 zu drängen. Es versteht sich, dass die Druckplatte 172 je nach Wunsch durch eine Vielzahl geeigneter Methoden an die Kupplungsnabe 162 gekoppelt werden kann, während sie deren axiale Bewegung gestattet. In der in 1E veranschaulichten Ausführungsform ist die Druckplatte 172 Teil eines Aktuatormechanismus 173 für die zweite Kupplungsanordnung 135. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist der Aktuatormechanismus 173 für die zweite Kupplungsanordnung 135 eine Kugelrampenaktuatoranordnung 173a.
Die Kugelrampenaktuatoranordnung 173a beinhaltet einen Steuerring 171, eine bewegbare erste Platte 174 und eine stationäre zweite Platte 175. Die Kugelrampenaktuatoranordnung ermöglicht im Vergleich zu anderen Arten von Aktuatoren, wie beispielsweise Schaltgabeln, eine platzsparende Betätigungsmechanismusanordnung. Folglich kann die elektrische Antriebsachse kompakter sein, um die Achsintegration in das Fahrzeug zu verbessern. In einer Ausführungsform kann ein Positionierelement 169 verwendet werden, um eine stationäre Position der zweiten Platte 175 aufrechtzuerhalten. Es versteht sich jedoch, dass je nach Wunsch eine Vielzahl geeigneter Verfahren zum Aufrechterhalten der stationären Position der zweiten Platte 175 verwendet werden kann. Eine Vielzahl von bewegbaren Elementen 176 (beispielsweise Kugeln) sind zwischen den Platten 174, 175 angeordnet. Eine relative Drehung zwischen den Platten 174, 175 bewirkt, dass sich die bewegbaren Elemente 176 entlang der Nuten 177, 178 bewegen. Die Nut 177, die in einer Fläche der ersten Platte 174 ausgebildet ist, steht der entsprechenden Nut 178 gegenüber, die in einer Fläche der zweiten Platte 175 ausgebildet ist. Ein Druckelement 179 kann zwischen der ersten Platte 174 und der Druckplatte 172 angeordnet sein, um Reibung zwischen ihnen entgegenzuwirken. Es sei darauf hingewiesen, dass je nach Wunsch zusätzliche Axiallager eingesetzt werden können, um Reibung zwischen anderen Komponenten der Kugelrampenaktuatoranordnung 173a entgegenzuwirken. Je nach Wunsch können verschiedene Arten von Druckelementen und Lagern eingesetzt werden.
Der Steuerring 171 ist dazu ausgelegt, zu drehen und sich axial zur Druckplatte 172 hin und von dieser weg zu verschieben. Wie gezeigt, ist der Steuerring 171 an die erste Platte 174 gekoppelt. Somit bewirkt eine relative Drehung des Steuerrings 171 eine Drehung der Platte 174. Die Drehung der Platte 174 bewirkt, dass sich die bewegbaren Elemente 176 bewegen, um die Nuten 177 und 178 zu durchlaufen. Dies bewirkt, dass sich der Steuerring 171 und die erste Platte 174 relativ zur zweiten Platte 175 axial bewegen. Somit bewirkt der Steuerring 171, wenn er in eine erste Richtung gedreht wird, dass sich die erste Platte 174 in die erste Richtung dreht, wodurch die Kugelrampenaktuatoranordnung 173a ausgedehnt (beispielsweise axial ausgedehnt) und die Druckplatte 172 axial in Richtung der Kupplungsnabe 162 verschoben wird, wodurch die Kupplungsplatten 160, 164 zusammengedrückt werden und die zweite Kupplungsanordnung 135 in Eingriff gebracht wird. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Drehung des Steuerrings 171 in eine zweite Richtung, dass sich die erste Platte 174 in die zweite Richtung dreht, wodurch die Kugelrampenaktuatoranordnung 173a zusammengezogen (beispielsweise axial zusammengezogen) und die Druckplatte 172 axial von der Kupplungsnabe 162 weg verschoben wird, was es den Kupplungsplatten 160, 164 ermöglicht, sich zu trennen, und der zweiten Kupplungsanordnung 135, auszurücken.
In der in 1C gezeigten Ausführungsform ist der Steuerring 171 treibend mit dem Aktuator 181 verbunden. Der Aktuator 181 beinhaltet einen Elektromotor 183 und eine Vielzahl von Zahnrädern 185 (beispielsweise Ritzel 185a, 185b, 185c und 185d). Auf diese Weise kann der Aktuator 181 über eine elektromagnetische Komponente eingestellt werden. Die Größe und/oder der Stil des Elektromotors 183 können zum Beispiel auf Grundlage der Endanwendungsentwurfsparameter des Getriebes ausgewählt werden. Zusätzlich kann die Vielzahl von Zahnrädern in anderen Ausführungsformen weniger als vier Zahnräder oder mehr als vier Zahnräder umfassen. Der Aktuatormechanismus 173 für die zweite Kupplungsanordnung 135 kann einen zusätzlichen Zahnradsatz (nicht abgebildet) und eine Rollen- und Rampenanordnung (nicht abgebildet) beinhalten. Der Aktuator 181 kann ein reversierbarer Elektromotor-Generator sein, da er kompakt und leicht steuerbar ist. Es versteht sich, dass für die zweite Kupplungsanordnung 135 andere geeignete Typen von Aktuator 181 und Aktuatormechanismus 173 verwendet werden können, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Aktuatoren. Ferner können die Kupplungsanordnung 134, 135 nebeneinander positioniert werden, sodass ein einziger Aktuatormechanismus (nicht abgebildet) jede der Kupplungsanordnungen 134, 135 getrennt betätigen kann. Durch das Vorsehen von zwei Kupplungsanordnungen im Getriebe kann die Anzahl der wählbaren Gänge im Antriebsstrang erhöht werden. Infolgedessen kann das Getriebe effizient in einer breiteren Vielfalt von Fahrszenarien betrieben werden, wie etwa Geländeszenarien, Abschleppszenarien usw.
In bestimmten Ausführungsformen, wie in den 1C-1E gezeigt, treibt der Elektromotor-Generator 105a eine zweite Zahnradanordnung 180 über das dritte Zahnrad 124 an, wenn die erste Kupplungsanordnung 134 eingerückt ist, oder über das vierte Zahnrad 126 an, wenn die zweite Kupplungsanordnung 135 eingerückt ist. Die zweite Zahnradanordnung 180 ist parallel zur Ausgangswelle 110 des Elektromotors-Generators 105a und der ersten Zahnradanordnung 114 angeordnet. Wie in 11 deutlicher gezeigt, beinhaltet die zweite Zahnradanordnung 180 eine drehbare Welle 182, die über Lager 184A, 184B drehbar im Getriebe 106 gelagert ist. Es versteht sich, dass jedes der Lager 184A, 184B beispielsweise Wälzlager, Kugellager, konische Lager und dergleichen sein können.
Ein fünftes, sechstes und siebentes Zahnrad 186, 188 bzw. 190 sind jeweils drehfest mit der drehbaren Welle 182 verbunden. Das fünfte Zahnrad 186 ist dem Lager 184A axial benachbart angeordnet. Das fünfte Zahnrad 186 ist mit dem vierten Zahnrad 126 in verzahnendem Eingriff und empfängt von diesem ein Drehmoment, wenn die zweite Kupplungsanordnung 135 eingerückt ist und der Elektromotor-Generator 105a die elektrische Antriebsachse 101 antreibt. Das sechste Zahnrad 188 ist zwischen dem fünften und siebenten Zahnrad 186, 190 angeordnet. Das sechste Zahnrad 188 steht mit dem dritten Zahnrad 124 in verzahnendem Eingriff und empfängt von diesem ein Drehmoment, wenn die erste Kupplungsanordnung 134 eingerückt ist und der Elektromotor-Generator 105a die elektrische Antriebsachse 101 antreibt. Das siebente Zahnrad 190 ist dem Lager 184B axial benachbart angeordnet. Ein Paar Positionierungselemente (nicht abgebildet) kann jeweils an Enden der drehbaren Welle 182 angeordnet sein, um eine Position der Lager 184A, 184B und des fünften, sechsten und siebenten Zahnrads 186, 188, 190 aufrechtzuerhalten. Es versteht sich, dass jedes der Positionierungselemente je nach Wunsch irgendeine Art von Positionierungselement sein kann, wie beispielsweise ein Schnappring, aber auch ein Klemmstück und Presssitzlager verwenden könnte, falls die Anwendung dies zulässt.
Das siebente Zahnrad 190 empfängt Drehmoment von der drehbaren Welle 182, wenn eine der ersten und zweiten Kupplungsanordnungen 134 bzw. 135 eingerückt ist und der Elektromotor-Generator 105a die elektrische Antriebsachse 101 antreibt. Wie dargestellt ist das siebente Zahnrad 190 in verzahnendem Eingriff mit einem achten Zahnrad 192. Das siebente Zahnrad 190 treibt das achte Zahnrad 192 an, wenn eine der ersten und zweiten Kupplungsanordnungen 134 bzw. 135 jeweils eingerückt ist und der Elektromotor-Generator 105a die elektrische Antriebsachse 101 antreibt. Das achte Zahnrad 192 ist für eine Drehung mit einem Differential 194 gekoppelt. Das Differenzial 194 wird über ein Paar von Lagern (nicht abgebildet) drehbar in einem Axialgehäuse 195 getragen. Es versteht sich, dass jedes der Lager beispielsweise Wälzlager, Kugellager, konische Lager und dergleichen sein können.
Das System aus den 1A-1E stellt ein Fahrzeugsystem bereit, umfassend: eine elektrische Maschine, gekoppelt an eine Achse; ein Getriebe, umfassend eine Freilaufkupplung, eine Plattenkupplung und einen Kupplungsaktuator; und eine Steuerung, umfassend ausführbare Anweisungen, gespeichert in einem nicht flüchtigen Speicher, die die Steuerung veranlassen, die elektrische Maschine in Reaktion auf eine Anforderung, eine Beziehung zwischen einer Position eines Kupplungsaktuators und einer Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, in einer umgekehrten Richtung zu drehen. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, eine Parkklinke einzurücken. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, um in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, einen Sperrring der Freilaufkupplung auszurücken. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Position des Kupplungsaktuators mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Speichern einer Position des Kupplungsaktuators, in der sich eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine erhöht, in einem Speicher. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, die elektrische Maschine in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, in einem Drehzahlsteuerungmodus zu betreiben. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Einstellen der Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung, wobei die Drehmomentkapazität der Plattenkupplung bestimmt wird anhand der Größe eines elektrischen Stromes, der über die elektrische Maschine verbraucht wird.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 2, ist eine prophetische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen einer Kupplungsaktuatorposition und der Drehmomentübertragungskapazität einer Kupplung gezeigt. Die vertikale Achse stellt die Kupplungsdrehmomentkapazität dar (beispielsweise einen Betrag von Drehmoment, das die Kupplung übertragen kann, wenn eine gegebene Kraft angewendet wird, um die Kupplung zu schließen). Die Kupplungsdrehmomentkapazität nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt eine Position eines Kupplungsaktuators dar. In einigen Beispielen ist der Kupplungsaktuator ein Drehaktuator, und die horizontale Achse stellt den Drehabstand des Drehaktuators dar. Die Kupplungsaktuatorposition erhöht sich oder wird weiter in der Richtung der horizontalen Achse angewendet. Der Kupplungsaktuator ist vollständig geöffnet und nicht angewendet, wenn sich die Kupplungsaktuatorposition in der Position der vertikalen Achse befindet. Bei der Kupplung kann es sich um die in 1C gezeigte zweite Kupplungsanordnung 135 handeln, die selektiv den zweiten Gang ein- und ausrückt.
Die Linie 202 stellt die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Kupplungsdrehmomentkapazität oder eine Kupplungsübertragungsfunktion dar. Die vertikale Linie bei P1 gibt eine kürzeste Distanz an, über die sich der Kupplungsaktuator aus einer vollständig geöffneten Position bewegt, bevor Drehmoment über die Kupplung übertragen wird. Diese Position kann als die „Kiss-Position“ oder alternativ als die „Berührungsposition“ bezeichnet werden. Es kann wünschenswert sein, diese Position zu bestimmen, sodass der Kupplungsaktuator in der Nähe der „Kiss-Position“ kurz vor dem Betätigen der Kupplung positioniert werden kann, sodass die Zeitspanne zum Betätigen der Kupplung reduziert werden kann. In diesem Beispiel erhöht sich die Kupplungsdrehmomentkapazität, wenn der Kupplungsaktuator weiter angewendet wird, nachdem die Kupplung beginnt, nach Erreichen der P1-Position Drehmoment zu übertragen. Somit kann für eine gegebene Kupplungsaktuatorposition eine Kupplungsdrehmomentkapazität bestimmt werden. Die durch die Linie 202 gezeigte Beziehung kann während des Gangwechsels verwendet werden, um den Betrag von Drehmoment zu schätzen, der während eines Schaltvorgangs übertragen wird, und um zu bestimmen, wann die Kupplung beginnt, Drehmoment zu übertragen.
Nunmehr Bezug nehmend auf 3, ist eine prophetische Antriebsstrangbetriebssequenz gemäß dem Verfahren aus den 4 und 5 gezeigt. Der in 3 gezeigte Betriebsablauf kann über das Verfahren von 4 und 5 im Zusammenwirken mit dem in den 1A-1E gezeigten System bereitgestellt werden. Die in 3 dargestellten Diagramme treten gleichzeitig auf und sind zeitlich ausgerichtet. Die vertikalen Linien bei t0-t9 stellen interessierende Zeiten während der Sequenz dar. Die SS-Kennzeichnungen entlang der horizontalen Achsen stellen Zeitunterbrechungen dar, die lang oder kurz sein können.
Das erste Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm eines Kupplungscharakterisierungsstatus in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Kupplungscharakterisierungsstatus dar und die Plattenkupplung (beispielsweise die in 1C gezeigte Kupplungsanordnung 135) wird charakterisiert, wenn sich die Kurve 302 auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der vertikalen Achse befindet. Die Kurve 302 stellt den Kupplungscharakterisierungsstatus dar.
Das zweite Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm eines Betriebsmodus einer elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der elektrischen Maschine dar, und die Betriebszustände der elektrischen Maschine befinden sich entlang der vertikalen Achse. Konkret beinhalten die Modi der elektrischen Maschine einen Drehzahlsteuerungsmodus, einen Drehmomentsteuerungsmodus, in dem positives Drehmoment über die elektrische Maschine (beispielsweise 105b aus 1A) abgegeben wird, und einen Regenerationsmodus, in dem die elektrische Maschine Leistung von einer Achse in elektrische Ladung umwandelt, die in einer Elektroenergiespeichervorrichtung gespeichert wird. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 304 stellt den Betriebsmodus der elektrischen Maschine dar.
Das dritte Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm einer Kupplungsaktuatorposition in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse repräsentiert die Position des Kupplungsaktuators, und die Position des Kupplungsaktuators erhöht sich oder wird in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse näher an einen geschlossenen Zustand bewegt. FC gibt eine vollständig geschlossene (Fully Closed, FC) Plattenkupplungsposition an, und FO stellt eine vollständig geöffnete (Fully Opened, FO) Plattenkupplungsposition dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 306 stellt die Kupplungsaktuatorposition dar.
Das vierte Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm eines Drehmoments der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der Zeit. Das Drehmoment der elektrischen Maschine kann von der elektrischen Maschine geschätzt werden, die über die elektrische Maschine verbraucht wird. Die vertikale Achse stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine dar, und das Drehmoment der elektrischen Maschine nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist nahe der horizontalen Achse null, und das Drehmoment der elektrischen Maschine ist unterhalb der horizontalen Achse negativ. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 308 stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine dar.
Das fünfte Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm einer Drehrichtung der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der Zeit. Die Richtung der Drehung der elektrischen Maschine ist entlang der vertikalen Achse angegeben. Die elektrische Maschine dreht sich in eine Richtung, die das Fahrzeug veranlasst, sich in eine Vorwärtsrichtung zu bewegen, wenn sich die Kurve 310 auf dem als FWD angegebenen Niveau befindet. Die elektrische Maschine ist angehalten und dreht sich nicht, wenn die Kurve 310 auf dem Niveau STOP ist. Die elektrische Maschine dreht sich in eine Richtung, die entgegengesetzt zur Vorwärtsrichtung bzw. in Rückwärtsrichtung ist, wenn sich die Kurve 310 auf dem Niveau REV befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 310 stellt die Drehrichtung für die elektrische Maschine dar (beispielsweise 105b aus 1A).
Das sechste Diagramm von oben in 3 ist ein Diagramm einer Drehzahl der elektrischen Maschine in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Drehzahl der elektrischen Maschine dar, und die Drehzahl der elektrischen Maschine nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die Kurve 312 stellt die Drehzahl der elektrischen Maschine dar.
Zum Zeitpunkt t0 ist die Drehzahl der elektrischen Maschine null und die elektrische Maschine befindet sich in einem Drehmomentsteuerungsmodus. Die Plattenkupplung ist nicht charakterisiert und das Drehmoment der elektrischen Maschine ist null. Der Kupplungsaktuator befindet sich in einer vollständig geöffneten Position, sodass die Plattenkupplung kein Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die Achse überträgt.
Zum Zeitpunkt t1 wird die Kupplungscharakterisierung angefordert (nicht gezeigt) und der Kupplungscharakterisierungsprozess beginnt. Die elektrische Maschine wechselt in einen Drehzahlsteuerungsmodus, und das Drehmoment der elektrischen Maschine wird erhöht, um die elektrische Maschine auf die angeforderte Drehzahl zu beschleunigen. Die Plattenkupplung bleibt vollständig geöffnet und die elektrische Maschine wird in umgekehrter Richtung gedreht, während der Freilaufkupplungssperrring ausgerückt ist (nicht gezeigt). Die Parkklinke (nicht gezeigt) kann auch in Eingriff gebracht werden, um eine Drehung der Getriebeausgangswelle (beispielsweise 182, gezeigt in 1D) zu verhindern. Durch Drehen der elektrischen Maschine in die umgekehrte Richtung bei ausgerücktem Freilaufkupplungssperrring überträgt die Freilaufkupplung kein Drehmoment von der Getriebeeingangswelle (beispielsweise 116 aus 1D) auf die Getriebeausgangswelle (beispielsweise 182, gezeigt in 1D). Folglich kann, wenn sich die Plattenkupplung zu schließen beginnt, das Drehmoment der elektrischen Maschine, das über die Plattenkupplung auf die Getriebeausgangswelle übertragen wird, von der Freilaufkupplung entkoppelt werden. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird in den RAM aufgezeichnet.
Zum Zeitpunkt t2 wird die Position des Kupplungsaktuators mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eingestellt, um mit dem Schließen der Plattenkupplung zu beginnen. Das Drehmoment der elektrischen Maschine ändert sich jedoch nicht, da die Plattenkupplung zunächst kein Drehmoment überträgt. Die elektrische Maschine dreht sich mit ihrer angewiesenen Drehzahl weiter in umgekehrter Richtung. Die elektrische Maschine arbeitet weiterhin in einem Drehzahlsteuerungsmodus und der Freilaufkupplungssperrring (nicht gezeigt) bleibt außer Eingriff.
Bei Zeitpunkt t3 wird ein Betrag von Drehmoment, das an die elektrische Maschine abgegeben wird, erhöht, um den Beginn der Drehmomentübertragung von der elektrischen Maschine auf die Getriebeausgangswelle zu kompensieren. Die Getriebeausgangswelle (nicht gezeigt) dreht sich jedoch nicht, da die Parkklinke eingerückt ist. Die Position des Kupplungsaktuators, bei der das Drehmoment der elektrischen Maschine zunimmt, ist im Steuerungs-RAM gespeichert. Dies ist die Position des Kupplungsaktuators, in der die Plattenkupplung beginnt, Drehmoment zu übertragen (beispielsweise die „Kiss-Position“). Die Drehzahl der elektrischen Maschine wird durch Einstellen der Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine auf ihre Solldrehzahl geregelt und die elektrische Maschine bleibt im Drehzahlsteuerungsmodus. Die elektrische Maschine dreht sich weiter in einer umgekehrten Richtung.
Zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 wird die Position des Kupplungsaktuators eingestellt, um die Plattenkupplung zu schließen, sodass sich die Drehmomentkapazität der Plattenkupplung erhöht. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird zu diesem Zeitpunkt in den RAM aufgezeichnet, und die Drehmomentkapazität der Plattenkupplung entspricht den Drehmomenten der elektrischen Maschine, die zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 aufgezeichnet werden, abzüglich des Drehmoments der elektrischen Maschine, das kurz vor dem Zeitpunkt t2 aufgezeichnet wurde. Der Kupplungsaktuator wird in eine vollständig geschlossene Position bewegt, bis eine vorbestimmte Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine erreicht ist. Die vorbestimmte Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine kann auf einer Drehmomentkapazität der Parkklinke basieren. Der Kupplungsaktuator wird in eine vollständig geöffnete Position bewegt, nachdem die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine das vorbestimmte Niveau erreicht hat. Die elektrische Maschine dreht sich weiter in einer umgekehrten Richtung und arbeitet weiter in einem Drehzahlsteuerungsmodus. Die Plattenkupplung wird weiterhin charakterisiert.
Zum Zeitpunkt t4 nimmt die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine nicht weiter ab, und die Position des Kupplungsaktuators wird in den RAM gespeichert. Diese Position des Kupplungsaktuators kann als die Kupplungsfreigabeposition oder als die Position bestimmt werden, an der die Plattenkupplung nicht länger Drehmoment von der Getriebeeingangswelle (beispielsweise 116 aus 1D) auf die Getriebeausgangswelle (beispielsweise 182, gezeigt in 1D) überträgt. Die elektrische Maschine dreht sich weiter in einer umgekehrten Richtung und arbeitet weiter in einem Drehzahlsteuerungsmodus.
Zum Zeitpunkt t4 endet der Prozess der Plattenkupplungscharakterisierung, und die elektrische Maschine kehrt in einen Drehmomentmodus zurück. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird auf null befohlen und die Drehzahl der elektrischen Maschine beginnt zu sinken. Der Kupplungsaktuator befindet sich in einer vollständig geöffneten Position, und das Drehmoment der elektrischen Maschine ist auf null reduziert.
Auf diese Weise kann die Drehmomentkapazität einer Plattenkupplung und eine Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung bestimmt werden, wenn ein Fahrzeug steht und sich nicht bewegt. Es kann wünschenswert sein, einen solchen Vorgang im Vorfeld durchzuführen, wenn ein Fahrzeug an ein Stromnetz gekoppelt ist, sodass der Antriebsstrangbetrieb nicht unterbrochen werden muss. Ferner kann ein solches Verfahren die Genauigkeit des Bestimmens der Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Plattenkupplungsdrehmomentkapazität erhöhen, da die Getriebeausgangswelle verriegelt sein kann und sich nicht dreht, wodurch die Plattenkupplungsdrehmomentkapazitätsschätzung verbessert wird. Die Sequenz wird zwischen dem Zeitpunkt t25 und dem Zeitpunkt t26 unterbrochen.
Kurz vor dem Zeitpunkt t6 dreht sich die elektrische Maschine und das Fahrzeug (nicht gezeigt) fährt auf einer Straße. Die Kupplungscharakterisierung wird nicht durchgeführt und die elektrische Maschine stellt dem Antriebsstrang positives Drehmoment bereit, während der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung vollständig geschlossen hat (beispielsweise ist der zweite Gang eingelegt). Das Drehmoment der elektrischen Maschine ist auf einem positiven niedrigeren Wert und die elektrische Maschine dreht sich in einer Vorwärtsrichtung. Der Drehmomentbetrag der elektrischen Maschine basiert auf der Fahrpedalstellung (nicht gezeigt). Der Freilaufkupplungssperrring (nicht gezeigt) befindet sich nicht im Eingriff, sodass die Freilaufkupplung entkuppelt sein kann.
Zum Zeitpunkt t6 ist das Fahrpedal vollständig gelöst und die Kupplungscharakterisierung beginnt. Die elektrische Maschine wird von Motorbetrieb auf Regeneration umgeschaltet und das Drehmoment der elektrischen Maschine wird auf einen kleinen negativen Drehmomentbetrag (beispielsweise das kleinste negative konstante Drehmoment, das von der elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann) eingestellt. Die elektrische Maschine dreht sich weiter in Vorwärtsrichtung und die Drehzahl der elektrischen Maschine bleibt unverändert. Das Drehmoment der elektrischen Maschine und die Position des Kupplungsaktuators werden in den RAM gespeichert.
Zwischen Zeitpunkt t6 und Zeitpunkt t7 nimmt die Drehzahl der elektrischen Maschine um einen kleinen Betrag ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (nicht gezeigt) abnimmt, da sich die elektrische Maschine im Regenerationsmodus befindet und Drehmoment vom Antriebsstrang absorbiert. Der Kupplungsaktuator wird in Richtung der offenen Position bewegt, doch die Plattenkupplung bleibt jedoch geschlossen und rutscht nicht. Die elektrische Maschine stellt weiterhin ein kleines negatives Drehmoment für den Antriebsstrang bereit, und die elektrische Maschine dreht sich weiterhin in Vorwärtsrichtung. Das Drehmoment der elektrischen Maschine und die Position des Kupplungsaktuators werden weiterhin in den RAM gespeichert.
Zum Zeitpunkt t7 hat sich der Kupplungsaktuator in eine Position geöffnet, in der die Plattenkupplung zu rutschen beginnt. Folglich wird die elektrische Maschine reduziert, da das Drehmoment, das von den Rädern des Fahrzeugs auf die elektrische Maschine übertragen wird, reduziert ist. Die elektrische Maschine dreht sich weiterhin in Vorwärtsrichtung und die elektrische Maschine fährt im Regenerationsmodus fort, wo sie ein negatives Drehmoment auf den Antriebsstrang anwendet. Das Drehmoment der elektrischen Maschine und die Position des Kupplungsaktuators werden weiterhin in den RAM gespeichert.
Zum Zeitpunkt t8 ist der Kupplungsaktuator auf eine Position eingestellt, in der die Plattenkupplung vollständig geöffnet ist, sodass kein Drehmoment von den Rädern des Fahrzeugs auf die elektrische Maschine übertragen wird. Als ein Ergebnis wird die Drehzahl der elektrischen Maschine durch das von der elektrischen Maschine erzeugte negative Drehmoment auf null reduziert. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird auf null reduziert, wenn sich die elektrische Maschine in der Nähe der Drehzahl null befindet. Die Position des Kupplungsaktuators, in der das Drehmoment der elektrischen Maschine auf null reduziert wird, kann die geschätzte Position sein, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung vollständig öffnet (z. B. die „Kiss-Position“ der Kupplung zum Öffnen der Plattenkupplung). Alternativ kann die geschätzte Position, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung vollständig öffnet, eine Position sein, in der sich eine Differenz zwischen einer Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einer Drehzahl der Getriebeausgangswelle ändert. Das Drehmoment der elektrischen Maschine und die Position des Kupplungsaktuators werden weiterhin in den RAM gespeichert. Die Kupplungscharakterisierung läuft noch, und das Fahrzeug fährt weiter die Straße (nicht gezeigt) entlang. Der Freilaufkupplungssperrring (nicht gezeigt) bleibt außer Eingriff.
Zum Zeitpunkt t9 endet die Kupplungscharakterisierung. Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit (nicht gezeigt) kann die Plattenkupplung geschlossen sein oder der Sperrring eingerückt sein. Die elektrische Maschine ist im Regenerationsmodus gezeigt, kann aber zurück zum Bereitstellen eines positiven Drehmoments übergehen, wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment (nicht gezeigt) erhöht wird. Die elektrische Maschine dreht sich weiter in einer Vorwärtsrichtung.
Auf diese Weise kann eine Position des Kupplungsaktuators bestimmt werden, in der sich eine Plattenkupplung vollständig öffnet. Das Verfahren kann während Fahrzeugverlangsamung durchgeführt werden, während sich die elektrische Maschine in einem Regenerationsmodus befindet und ein angefordertes negatives Drehmoment an den Fahrzeugantriebsstrang liefert.
Nunmehr Bezug nehmend auf 4 und 5 wird ein Verfahren zum Charakterisieren einer Beziehung zwischen einem Kupplungsaktuator und einer Drehmomentkapazität einer Plattenkupplung gezeigt. Das Verfahren aus den 4 und 5 kann in das System aus den 1A-1E integriert sein und mit ihm zusammenwirken. Ferner können mindestens Teile des Verfahrens aus den 4 und 5 als ausführbare Anweisungen integriert sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, während andere Teile des Verfahrens über eine Steuerung durchgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktuatoren in der physischen Welt transformiert.
Bei 402 stellt das Verfahren 400 Fahrzeugbetriebsbedingungen fest. Die Fahrzeugbetriebsbedingungen können unter anderem Fahrzeugdrehzahl, SOC der Elektroenergiespeichervorrichtung, Fahrpedalposition, Bremspedalposition, Betriebsmodus der elektrischen Maschine, Drehmoment der elektrischen Maschine und Position des Kupplungsaktuators beinhalten. Das Verfahren 400 kann die Fahrzeugbetriebsbedingungen auf Grundlage der Ausgabe der verschiedenen hier beschriebenen Sensoren und Aktuatoren sowie Zustände von Variablen innerhalb einer oder mehrerer Fahrzeugsteuerungen bestimmen. Das Verfahren 400 geht nach dem Bestimmen von Fahrzeugbetriebsbedingungen zu 404 über.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob eine Plattenkupplungscharakterisierung gewünscht oder angefordert wird oder nicht. Die Charakterisierung der Plattenkupplung kann gewünscht oder angefordert werden, nachdem ein Fahrzeug eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt hat, während der End-of-Line-Prüfung in einer Fertigungseinrichtung, nach einer vorbestimmten Gesamtanzahl von Getriebegangwechseln, in vorbestimmten Zeitintervallen und als Reaktion auf Drehmomentstörungen des Antriebsstrangs. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Plattenkupplungscharakterisierung angefordert oder erwünscht ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 fährt mit 406 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 fährt mit 430 fort.
Bei 430 wendet das Verfahren 400 die Plattenkupplung (beispielsweise die in 1C gezeigte zweite Kupplungsanordnung 135) gemäß einer Plattenkupplungscharakterisierung an, die im Steuerungsspeicher gespeichert ist (beispielsweise die in 2 gezeigte Charakterisierung), und gibt die Plattenkupplung frei. Beispielsweise kann die Position des Kupplungsaktuators kurz vor einem Einschalt-Hochschalten auf eine Position bei oder unmittelbar vor dem Beginn der Drehmomentübertragung der Plattenkupplung (beispielsweise wo die Plattenkupplungsdrehmomentkapazität von null auf einen positiven Wert zunimmt) eingestellt werden. Während des Gangwechsels kann der Plattenkupplung eine bestimmte Drehmomentkapazität befohlen werden, um ein reibungsloses Schalten zu gewährleisten, ohne die Plattenkupplung vollständig zu sperren. Der Kupplungsaktuator kann in eine Position befohlen werden, die die Drehmomentkapazität bereitstellt, und die Position des Kupplungsaktuators kann über die Kupplungscharakterisierung zwischen der Plattenkupplungsdrehmomentkapazität und der Kupplungsaktuatorposition bestimmt werden. Gleichermaßen kann der Kupplungsaktuator eingestellt werden, um eine angeforderte Kupplungsdrehmomentkapazität während eines Herunterschaltens bereitzustellen. Das Verfahren 400 fährt mit dem Ende fort, nachdem die Plattenkupplung gemäß der Plattenkupplungscharakterisierung gesteuert wird.
Bei 406 beurteilt das Verfahren, ob die Kupplungscharakterisierung während Bedingungen eines stehenden Fahrzeugs (beispielsweise wenn das Fahrzeug angehalten ist) durchgeführt werden soll oder nicht. Das Verfahren 400 kann beurteilen, dass die Kupplungscharakterisierung bei Bedingungen eines stehenden Fahrzeugs durchzuführen ist, wenn es wünschenswert ist, die Kupplungsdrehmomentkapazität oberhalb der Drehmomentkapazität der Kupplung zu bestimmen, wo die Kupplung zu schließen beginnt. Ferner kann das Verfahren 400 beurteilen, dass die Kupplungscharakterisierung unter Bedingungen eines stehenden Fahrzeugs durchzuführen ist, wenn das Fahrzeug elektrisch an ein stationäres Stromnetz gekoppelt ist. Zusätzlich kann das Verfahren 400 beurteilen, dass die Kupplungscharakterisierung bei Bedingungen eines stehenden Fahrzeugs durchzuführen ist, wenn Diagnosen an dem Fahrzeug durchgeführt werden und bei anderen ausgewählten Fahrzeugbedingungen. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Plattenkupplungscharakterisierung während Bedingungen eines stehenden Fahrzeugs durchzuführen ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 fährt mit 440 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 fährt mit 408 fort. Das Verfahren 400 kann erfordern, dass das Fahrzeug 10 steht ist, bevor mit 440 fortgefahren wird.
Bei 440 kann das Verfahren 400 der elektrischen Maschine (beispielsweise 105b) befehlen, das Drehen einzustellen, um einen bekannten Fahrzeugzustand zu Beginn der Plattenkupplungscharakterisierung zu gewährleisten. Das Verfahren 400 fährt mit 442 fort.
Bei 442 legt das Verfahren 400 in eine Parkklinke oder eine andere Getriebewellensperrvorrichtung ein, falls vorhanden, sodass die Ausgangswelle des Getriebes daran gehindert wird, sich zu bewegen. Durch die Verhinderung einer Bewegung der Ausgangswelle kann der Betriebszustand der Ausgangswelle bestimmt werden. Das Verfahren 400 fährt mit 444 fort.
Bei 444 befiehlt das Verfahren 400 der Plattenkupplung eine vollständig geöffnete Position. Die Plattenkupplung wird über den Kupplungsaktuator angewiesen vollständig zu öffnen. Durch vollständiges Öffnen der Plattenkupplung kann bekannt sein, dass die Plattenkupplung zunächst kein Drehmoment überträgt (beispielsweise ist ihre Kupplungskapazität null). Das Verfahren 400 fährt mit 446 fort.
Bei 446 bewegt das Verfahren 400 den Freilaufkupplungssperrring in eine ausgerückte oder entsperrte Position, die es einer Eingangsseite der Freilaufkupplung ermöglicht, sich in eine Richtung zu drehen, ohne Drehmoment über die Freilaufkupplung zu übertragen oder sehr wenig zu übertragen. Das Verfahren 400 fährt mit 448 fort.
Bei 448 beginnt das Verfahren 400, die elektrische Maschine (beispielsweise 105b) in eine umgekehrte Richtung (beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn) zu drehen. Da die Ausgangswelle über die Parkklinke gesperrt ist und weil der Freilaufkupplungssperrring nicht im Eingriff ist, ist die Freilaufkupplung entkuppelt, was es der Getriebeeingangswelle (beispielsweise 116 aus 1D) ermöglicht, sich zu drehen, ohne Drehmoment auf die Getriebeausgangswelle (beispielsweise 182 aus 1D) zu übertragen. Die elektrische Maschine wird in einem Drehzahlsteuerungsmodus betrieben und auf eine konstante vorgegebene Drehzahl befohlen. Das Verfahren 400 fährt mit 450 fort.
Bei 450 überwacht das Verfahren 400 eine Größe eines elektrischen Stromes, der zugeführt wird, um die elektrische Maschine mit der konstanten Drehzahl zu drehen. Die Größe des elektrischen Stroms, der die elektrische Maschine mit der angeforderten konstanten Drehzahl dreht, wird in den RAM gespeichert. Das Verfahren 400 fährt mit 452 fort.
Bei 452 beginnt das Verfahren 400, den Kupplungsaktuator aus einer Position, in der die Plattenkupplung vollständig geöffnet ist, in eine Position einzustellen, in der die Plattenkupplung teilweise geschlossen ist. Die Position des Kupplungsaktuators wird mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (beispielsweise 20 Grad Drehung/Sekunde) eingestellt. Die Position des Kupplungsaktuators und das Drehmoment der elektrischen Maschine werden mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in den RAM gespeichert (beispielsweise alle 2 Millisekunden abgetastet). Das Verfahren 400 fährt mit 454 fort.
Bei 454 beurteilt das Verfahren 400, ob sich ein Betrag an elektrischem Strom, der von der elektrischen Maschine verbraucht wird, um einen vorbestimmten Betrag erhöht hat oder nicht. Da die elektrische Maschine im Drehzahlsteuerungsmodus arbeitet und die Freilaufkupplung entkuppelt ist, kann sich das Drehmoment von der elektrischen Maschine erhöhen, wenn Drehmoment von der elektrischen Maschine auf die Getriebeausgangswelle übertragen wird, die über die eingerückte Parkklinke oder eine andere Vorrichtung daran gehindert wird, sich zu bewegen. Das Drehmoment der elektrischen Maschine kann erhöht werden, um die Drehzahl der elektrischen Maschine aufrechtzuerhalten, um Drehmoment zu kompensieren, das über die Plattenkupplung übertragen wird. Solange jedoch die Plattenkupplung kein Drehmoment überträgt und die Drehzahl der elektrischen Maschine konstant ist, wird nicht erwartet, dass sich das Drehmoment der elektrischen Maschine um mehr als einen Schwellenbetrag ändert. Daher kann eine Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine dafür bezeichnend sein, dass die Plattenkupplung Drehmoment überträgt und sich der Kupplungsaktuator in einer Position befindet, in der die Plattenkupplung beginnt, Drehmoment zu übertragen. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass sich das Drehmoment der elektrischen Maschine um mehr als einen vorbestimmten Betrag erhöht hat, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 fährt mit 456 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 452 zurück.
Alternativ kann das Verfahren 400 bestimmen, ob die Drehzahl der elektrischen Maschine vorübergehend um eine vorbestimmte Drehzahl reduziert wird. Wenn dem so ist, ist die Antwort Ja, und das Verfahren 400 fährt mit 456 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 452 zurück.
Bei 456 speichert das Verfahren 400 die aktuelle Position des Kupplungsaktuators in den RAM der Steuerung. Das Verfahren 400 fährt mit 458 fort.
Bei 458 fährt das Verfahren 400 damit fort, den Kupplungsaktuator mit der vorbestimmten Geschwindigkeit anzuwenden, und speichert die Position des Kupplungsaktuators und das Drehmoment der elektrischen Maschine auch weiterhin in den RAM. Durch Speichern des Drehmoments der elektrischen Maschine und der Position des Kupplungsaktuators in den RAM kann die Steuerung eine Beziehung erzeugen, wie in 2 gezeigt. Diese Beziehung kann dann bei 430 angewendet werden, um die Plattenkupplungsdrehmomentkapazität und den Kupplungsaktuator einzustellen. Das Verfahren 400 fährt mit 460 fort.
Bei 460 beurteilt das Verfahren 400, ob das Drehmoment der elektrischen Maschine größer als ein Schwellendrehmoment ist. In einem Beispiel ist das Schwellendrehmoment eine Funktion der Parkklinke oder einer anderen Vorrichtung, die die Bewegung der Getriebeausgangswelle einschränkt. Wenn zum Beispiel die Parkklinke für 400 Nm ausgelegt ist, kann das Schwellendrehmoment auf weniger als 200 Nm begrenzt sein. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine größer als das Schwellendrehmoment ist, fährt das Verfahren 400 mit dem Ende fort. Das Verfahren 400 kann den Kupplungsaktuator einstellen, um die Plattenkupplung während des Endens mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu öffnen. Ferner kann das Verfahren 400 eine Position des Kupplungsaktuators bestimmen, an der die Plattenkupplung das Übertragen von Drehmoment an die Getriebeausgangswelle einstellt, wenn die Plattenkupplung geöffnet wird. In einem Beispiel kann die Position, an der die Plattenkupplung das Übertragen von Drehmoment an die Getriebeausgangswelle einstellt, wenn die Plattenkupplung geöffnet wird, bestimmt werden, wenn das Drehmoment der elektrischen Maschine um mehr als einen vorbestimmten Betrag abnimmt, während der Kupplungsaktuator geöffnet wird. Die Position des Kupplungsaktuators und das Drehmoment der elektrischen Maschine können in den RAM aufgezeichnet werden, um die in 2 gezeigte Beziehung während des Ausrückens der Plattenkupplung zu aktualisieren.
Der Betrag des Drehmoments, der über die Plattenkupplung übertragen wird (beispielsweise Kupplungsdrehmomentkapazität), kann durch Subtrahieren des Drehmoments der elektrischen Maschine, wie es von elektrischem Strom der elektrischen Maschine bestimmt wird, nachdem die elektrische Maschine bei Schritt 448 die vorbestimmte Drehzahl erreicht hat, von dem Drehmoment der elektrischen Maschine, das in den Schritten 452-460 bestimmt wurde, bestimmt werden. Die Plattenkupplungsdrehmomentkapazität kann gespeichert und dargestellt werden, wie in 2 gezeigt.
Bei 408 beurteilt das Verfahren 400, ob sich das Fahrzeug verlangsamt und ob der Freilaufkupplungssperrring ausgerückt ist (beispielsweise darf die Freilaufkupplung entkuppelt sein). Wenn dem so ist, ist die Antwort Ja, und das Verfahren 400 fährt mit 410 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 fährt mit dem Ende fort. Das Verfahren 400 kann die Plattenkupplung während Verlangsamungsbedingungen charakterisieren, sodass die Charakterisierung den Fahrzeugbetrieb möglicherweise nicht merklich beeinträchtigt. Das Verfahren 400 hält auch den Sperrring außer Eingriff, wenn das Verfahren 400 mit 410 fortfährt.
Bei 410 beurteilt das Verfahren 400, ob die Plattenkupplung vollständig geschlossen ist. Das Verfahren 410 kann auf Grundlage einer Position des Kupplungsaktuators beurteilen, dass die Plattenkupplung vollständig geschlossen ist. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Plattenkupplung vollständig geschlossen ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 fährt mit 412 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 fährt mit 50 fort.
Bei 470 beurteilt das Verfahren 400, ob die Plattenkupplung vollständig geöffnet ist und ob die Freilaufkupplung entkuppelt ist. Das Verfahren 410 kann auf Grundlage einer Position des Kupplungsaktuators beurteilen, dass die Plattenkupplung vollständig geöffnet ist. Das Verfahren 400 kann beurteilen, dass die Freilaufkupplung entkuppelt ist, wenn eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle multipliziert mit einem ersten Gangübersetzungsverhältnis kleiner als eine Drehzahl einer Getriebeausgangswelle ist. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Plattenkupplung vollständig geöffnet ist und die Freilaufkupplung entkuppelt ist, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 400 fährt mit 472 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 fährt mit dem Ende fort.
Bei 472 betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine in einem Regenerationsmodus. Alternativ kann die elektrische Maschine in einem Drehzahlsteuerungsmodus mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben werden. Die elektrische Maschine dreht sich in einer Vorwärtsrichtung (beispielsweise im Uhrzeigersinn). Das Verfahren 400 fährt mit 474 fort.
Bei 474 beginnt das Verfahren 400, den Kupplungsaktuator in eine Position einzustellen, in der die Plattenkupplung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vollständig geschlossen wird (beispielsweise Drehen des Kupplungsaktuators mit 20 Grad/Sekunde oder Bewegen des Kupplungsaktuators mit 2 Millimetern/Sekunde). Mit anderen Worten, der Kupplungsaktuator wird aus einer Richtung, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung vollständig öffnet, in eine Position bewegt, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vollständig schließt. Das Verfahren 400 fährt mit 476 fort.
Bei 476 beurteilt das Verfahren 400, ob die Ausgabe von elektrischem Strom von der elektrischen Maschine, die in einem Regenerationsmodus betrieben wird, einen Schwellenbetrag überschreitet oder nicht. Alternativ kann das Verfahren 400, wenn die elektrische Maschine in einem Drehzahlsteuerungsmodus betrieben wird, beurteilen, ob der durch die elektrische Maschine erzeugte Drehmomentbetrag um mehr als einen Schwellenbetrag zugenommen oder abgenommen hat. Wenn dem so ist, ist die Antwort Ja, und das Verfahren 400 fährt mit 478 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 474 zurück.
Bei 478 zeichnet das Verfahren 400 die Position des Kupplungsaktuators zu dem Zeitpunkt auf, zu dem die Ausgabe von elektrischem Strom der elektrischen Maschine um den Schwellenbetrag erhöht wird, oder alternativ die Position des Kupplungsaktuators zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine um mehr als einen Schwellenbetrag von Drehmoment ändert. Die aufgezeichneten Positionen des Kupplungsaktuators können Schätzungen der „Kiss-Position“ der Kupplung sein. Das Verfahren 400 fährt mit 420 fort.
Bei 420 beendet das Verfahren 400 die Kupplungscharakterisierung und aktualisiert eine Kupplungscharakterisierung, die im RAM gespeichert ist. Die neue Kupplungscharakterisierung kann bei 430 angewendet werden, um die Kupplung zu betreiben. Verfahren 400 fährt mit dem Ende fort.
Bei 412 betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine in einem Regenerationsmodus. Die elektrische Maschine dreht sich in einer Vorwärtsrichtung (beispielsweise im Uhrzeigersinn). Das Verfahren 400 fährt mit 414 fort.
Bei 414 beginnt das Verfahren 400, den Kupplungsaktuator in eine Position einzustellen, in der die Plattenkupplung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vollständig geöffnet wird (beispielsweise Drehen des Kupplungsaktuators mit 20 Grad/Sekunde oder Bewegen des Kupplungsaktuators mit 2 Millimetern/Sekunde). Mit anderen Worten, der Kupplungsaktuator wird aus einer Richtung, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung vollständig schließt, in eine Position bewegt, in der der Kupplungsaktuator die Plattenkupplung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit vollständig öffnet. Das Verfahren 400 fährt mit 416 fort.
Bei 416 beurteilt das Verfahren 400, ob sich die Ausgabe von elektrischem Strom von der elektrischen Maschine, die in einem Regenerationsmodus betrieben wird, um mehr als einen Schwellenbetrag verringert hat. Alternativ kann das Verfahren 400 beurteilen, ob der Betrag an elektrischem Strom, der von der elektrischen Maschine ausgegeben wird, geringer als ein Schwellenbetrag ist. Wenn dem so ist, ist die Antwort Ja, und das Verfahren 400 fährt mit 418 fort. Anderenfalls lautet die Antwort Nein und das Verfahren 400 kehrt zu 414 zurück.
Bei 418 zeichnet das Verfahren 400 die Position des Kupplungsaktuators zu dem Zeitpunkt auf, zu dem die Ausgabe von elektrischem Strom durch die elektrische Maschine um den Schwellenwert verringert wurde. Alternativ zeichnet das Verfahren 400 die Position des Kupplungsaktuators zu einem Zeitpunkt auf, zu dem der Ausgangsstrom der elektrischen Maschine kleiner als ein Schwellenbetrag von elektrischem Strom ist. Die aufgezeichnete Position des Kupplungsaktuators kann die Schätzung der „Kiss-Position“ der Kupplung sein. Das Verfahren 400 fährt mit 420 fort.
Auf diese Weise kann eine Beziehung zwischen einer Plattenkupplung und einem Kupplungsaktuator bestimmt und in den Speicher der Steuerung gespeichert werden. Die Beziehung kann dann als Grundlage für das Betätigen der Plattenkupplung und des Kupplungsaktuators verwendet werden, um gleichmäßige Gangwechsel bereitzustellen.
Es ist zu beachten, dass die hierin beinhalteten beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Verfahren und Routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem, das die Steuervorrichtung einschließt, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Hardware einer Kraftmaschine ausgeführt werden. Außerdem können Teile des Verfahrens physikalische Aktionen sein, die in der realen Welt vorgenommen werden, um einen Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere von einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuerte, interruptgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Somit können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge des Verarbeitens nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Beispiele zu erreichen, sondern dient der einfachen Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der konkreten verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen einen Code, der in einen nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinensteuerungssystem einzuprogrammieren ist, grafisch darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Befehle in einem System, das die verschiedenen Motor- bzw. Maschinen-Hardwarekomponenten einschließt, zusammen mit der elektronischen Steuerung ausgeführt werden. Einer oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahrensschritte können weggelassen werden, falls gewünscht.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da viele Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf Antriebsstränge angewandt werden, die unterschiedliche Arten von Antriebsquellen, einschließlich unterschiedliche Arten von elektrischen Maschinen und Getrieben umfassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart wurden.
Die folgenden Ansprüche verweisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich erachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten, aber nicht, dass sie den Ausschluss von zwei oder mehreren solcher Elemente verlangen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen in ihrem Schutzumfang breiter, enger, gleich oder unterschiedlich, gelten ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstrangs, umfassend: Einstellen einer Beziehung zwischen einer Kupplungsaktuatorposition und einer Drehmomentkapazität einer Kupplung in Reaktion darauf, dass ein Betrag eines über eine elektrische Maschine erzeugten Drehmoments kleiner als ein Schwellenwert ist; und Betreiben der Kupplung entsprechend der Beziehung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Öffnen der Kupplung von einer vollständig geschlossenen Position während Fahrzeugverlangsamung, während die Kupplungsaktuatorposition und die Drehmomentkapazität einer Kupplung in einen Speicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Betreiben der elektrischen Maschine in einem Regenerationsmodus während des Öffnens der Kupplung.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner umfassend einen Sperrring einer Freilaufkupplung ausgerückt halten während des Öffnens der Kupplung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Öffnen der Kupplung das Einstellen einer Position eines Kupplungsaktuators mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Kupplungsaktuator eine elektrische Maschine umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einstellen der Beziehung ein Einstellen einer Position des Schleifpunktes der Kupplung umfasst.
Fahrzeugsystem, umfassend: eine elektrische Maschine, gekoppelt an eine Achse; ein Getriebe, umfassend eine Freilaufkupplung, eine Plattenkupplung und einen Kupplungsaktuator; und eine Steuerung, umfassend ausführbare Anweisungen, gespeichert in einem nicht flüchtigen Speicher, die die Steuerung veranlassen, die elektrische Maschine in Reaktion auf eine Anforderung, eine Beziehung zwischen einer Position eines Kupplungsaktuators und einer Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, in einer umgekehrten Richtung zu drehen.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, um in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, eine Parkklinke einzurücken.
System nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, einen Sperrring der Freilaufkupplung auszurücken.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Position des Kupplungsaktuators mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Speichern einer Position des Kupplungsaktuators, in der sich eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine erhöht.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, die elektrische Maschine in Reaktion auf die Anforderung, die Beziehung zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung zu charakterisieren, in einem Drehzahlsteuerungsmodus zu betreiben.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Einstellen des Verhältnisses zwischen der Position des Kupplungsaktuators und der Drehmomentkapazität der Plattenkupplung, wobei die Drehmomentkapazität der Plattenkupplung bestimmt wird anhand der Größe eines elektrischen Stromes, der über die elektrische Maschine verbraucht wird.