DE102012209205B4

DE102012209205B4 - Verfahren zum ausführen einer getriebeumschaltung in einem antriebsstrangsystem mit einer drehmomentmaschine und einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012209205B4
Application number: DE102012209205.6A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Whitney; Adam J. Heisel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: US8845481B2; US20120309585A1; DE102012209205A1; CN102806906B; CN102806906A

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems (20), das eine Drehmomentmaschine (35), eine Brennkraftmaschine (40) und ein Getriebe (50) aufweist, umfassend, dass:während des laufenden Betriebs eine Drehmomentanforderung (Treq) eines Bedieners überwacht und die Brennkraftmaschine (40) und die Drehmomentmaschine (35) angewiesen werden, ein vorausgesagtes Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) bzw. ein vorausgesagtes Motordrehmoment (Tm-prd) der Drehmomentmaschine (35) bereitzustellen, um ein vorausgesagtes Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) zu liefern, das der Drehmomentanforderung (Treq) des Bedieners entspricht,bei einem Anweisen einer Umschaltung eines Getriebe-Betriebsbereichs:a) ein Modus für ein unmittelbares Ansprechen aktiviert wird, um die Umschaltung zu bewirken, umfassend, dass:i) die Brennkraftmaschine (40) gesteuert wird, um das vorausgesagtes Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) zu erreichen, undii) der Betrieb der Drehmomentmaschine (35) gesteuert wird, um ein Motordrehmoment (Tm-imm) der Drehmomentmaschine (35) zu erreichen, das aus einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Drehmoment (Te-act) der Brennkraftmaschine (40) und einem momentanen Kurbelwellendrehmoment (Tcs_us-immed) ermittelt wird;b) ein vermitteltes vorausgesagtes Motordrehmoment (Tmprd-arb) der Drehmomentmaschine (35) als das Minimum aus einem maximalen Motordrehmoment (Tm-max) und der Differenz zwischen dem vorausgesagten Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) und dem vorausgesagten Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) ausgewählt wird; undc) ein mögliches Kurbelwellendrehmoment (Tcs-pos) durch Addition des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments (Tmprd-arb) der Drehmomentmaschine (35) und des vorausgesagten Drehmoments (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird; undd) das mögliche Kurbelwellendrehmoment (Tcs-pos) an das Getriebe (50) übertragen und dann die Umschaltung abgeschlossen wird, wobei beim Abschließen der Umschaltung des Getriebe-Betriebsbereichs:a) ein Modus für ein vorausgesagtes Ansprechen aktiviert wird, um die Umschaltung abzuschließen, umfassend, dass:i) die Brennkraftmaschine (40) gesteuert wird, um das vorausgesagte Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) zu erreichen, undii) die Drehmomentmaschine (35) gesteuert wird, um ein Drehmoment (Tm) zu erreichen, das aus der Differenz zwischen dem vorausgesagten Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) und dem tatsächliche Drehmoment (Te) der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen bezogen auf die vorliegende Offenbarung dar. Dementsprechend sollen solche Angaben keine Berechtigung als Stand der Technik darstellen.
Bekannte Fahrzeug-Antriebsstrangsysteme umfassen einen oder mehrere Drehmomentaktuatoren, die mit Getrieben gekoppelt sind, die ein Drehmoment für eine Antriebskraft auf einen Endantrieb übertragen. Bekannte Drehmomentaktuatoren umfassen Brennkraftmaschinen und elektrische Motoren/Generatoren. Ein elektrischer Motor/Generator kann in einem riemengetriebenen Lichtmaschinen-Startersystem (BAS-System) als ein Drehmomentaktuator anstelle einer Lichtmaschine verwendet werden. Bekannte BAS-Systeme weisen einen Serpentinenriemen zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Brennkraftmaschine, die nachfolgend auch als Kraftmaschine bezeichnet wird, und dem elektrischen Motor/Generator auf. Bekannte BAS-Systeme verwenden ein Hochspannungs-Energiespeichersystem, das eine elektrische Hochspannungsleistung durch einen Spannungs-Gleichrichter/Wechselrichter der Motor/Generator-Einheit zuführt.
Bekannte Getriebe umfassen Automatikgetriebe, die Wechsel in Übersetzungsverhältnissen bewirken, um eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen einer Drehmomentanforderung eines Bedieners, einem Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt und einem Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu erreichen.
Bekannte Automatikgetriebe führen Hochschaltungen aus, um in einen höheren Gang mit einem niedrigeren numerischen Vervielfältigungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zu wechseln, und sie führen Herunterschaltungen aus, um in einen niedrigeren Gang mit einem höheren numerischen Vervielfältigungsverhältnis zu wechseln. Eine Getriebehochschaltung erfordert eine Verringerung in der Brennkraftmaschinendrehzahl, damit die Brennkraftmaschinendrehzahl mit der Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis bei dem Ziel-Übersetzungsverhältnis übereinstimmt. Bekannte Steuersysteme verringern die Brennkraftmaschinendrehzahl, wenn eine Hochschaltung ausgeführt wird, indem das Brennkraftmaschinendrehmoment verringert wird, um die Abnutzung von Getriebekupplungen zu minimieren. Bekannte Steuersysteme bewirken eine Erhöhung des Brennkraftmaschinendrehmoments bei einem Abschluss eines Hochschaltereignisses, um ein größeres Brennkraftmaschinedrehmoment zum Erreichen eines konstanten Achsendrehmoments bei dem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zu liefern, das dem Ziel-Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
Bekannte Fahrerinterpretationssysteme wandeln eine Drehmomentanforderung eines Bedieners, z.B. eine Gaspedalposition, in einen gewünschten Betrag eines Achsendrehmoments, einer Brennkraftmaschinenleistung oder eines Brennkraftmaschinendrehmoments um. Diese Drehmomentanforderung des Bedieners wird in eine Kurbelwellen-Drehmomentanforderung übersetzt, um das Brennkraftmaschinendrehmoment bei dem Abschluss eines Hochschaltereignisses zu erhöhen, was eine Erhöhung in dem Brennkraftmaschinendrehmoment zum Erreichen eines konstanten Achsendrehmoments bei dem niedrigeren Übersetzungsverhältnis liefert, das dem Ziel-Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Diese Kurbelwellen-Drehmomentanforderung kann in der Form einer vorausgesagten und einer momentanen Kurbelwellen-Drehmomentanforderung vorliegen. Eine vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung wird zum Steuern von Aktuatoren verwendet, die mit einem langsamen, gefilterten Ansprechen antworten, und sie ist vorzugsweise eine ungefilterte Angabe der Fahrerabsicht. Sowohl bei Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung als auch bei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung wird die vorausgesagte Drehmomentanforderung verwendet, um Luftströmungsaktuatoren zu steuern, die Turbolader, Drosseln, Nockenphasensteller und AGR-Ventile umfassen. Eine momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung wird verwendet, um Aktuatoren zu steuern, die mit einer schnellen, genauen Steuerung ausgebildet sind. Bei einer Brennkraftmaschine mit Funkenzündung umfassen schnelle Aktuatoren den Funkenzündungszeitpunkt und die Kraftstoffabschaltung. Eine Verstellung des Zündfunkens nach spät entfernt Energie von der Verbrennung, indem Wärme anstelle des Drehmoments erzeugt wird. Eine Kraftstoffabschaltung kann die Zusammensetzung des Abgaszustroms und die Emissionen beeinflussen. Die Verstellung des Zündfunkens nach spät kann den Kraftstoffverbrauch beeinflussen. Daher wird die momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung in den meisten Fahrsituationen vorzugsweise deaktiviert. Bei einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung wird die momentane Drehmomentanforderung unter Verwendung der Kraftstoffmasse und des Einspritzungszeitpunkts gesteuert. Es gibt einen minimalen Nachteil bezüglich der Emissionen oder der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei der Verwendung der gesteuerten Kraftstoffmasse und des gesteuerten Einspritzungszeitpunkts, um eine momentane Drehmomentanforderung zu steuern. Daher wird die momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung vorzugsweise bei Brennkraftmaschinen mit Kompressionszündung dauerhaft aktiviert.
Bei bekannten BAS-Systemen werden eine endgültige vermittelte vorausgesagte und eine endgültige vermittelte momentane Drehmomentanforderung an ein Optimierungssystem gesendet, das ermittelt, wie eine vorausgesagte und eine momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung mit den verfügbaren Aktuatoren auf eine kraftstoffeffiziente Weise erreicht werden können. Die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung wird verwendet, um eine Brennkraftmaschinen-Luftströmung in Verbindung mit einem elektrischen Stromfluss zu einer elektrischen Drehmomentmaschine zu steuern, um die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung zu erreichen. Bei einer Brennkraftmaschine mit Funkenzündung wird eine momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung, die eine Verringerung in dem Drehmoment umfasst, zum Steuern des Zündfunkenzeitpunkts und zum Steuern einer elektrischen Regenerierung unter Verwendung der elektrischen Drehmomentmaschine verwendet, wobei der Verwendung der elektrischen Drehmomentmaschine bei ihrer maximalen Drehmomentkapazität zur elektrischen Regenerierung Priorität gegeben wird, bevor die Zündfunkenverstellung nach spät verwendet wird, um das Drehmoment zu verringern.
Bekannte Steuerschemata zur Getriebeumschaltung erzeugen eine momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung bei dem Beginn des Umschaltereignisses, welche verwendet wird, um das Brennkraftmaschinendrehmoment zu verringern. Die Drehmomentverringerung während des Umschaltereignisses unterstützt die Getriebekupplungen bei der Verringerung der Brennkraftmaschinendrehzahl. Wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl verringert wird, nimmt die Kurbelwellen-Drehmomentanforderung zu, um eine konstante Kurbelwellen-Leistungslieferung an dem Ende der Umschaltung zu erreichen. Ein Steuerschema zur Getriebeumschaltung verwendet die Drehmomentanforderung des Bedieners während der Ausführung eines Umschaltereignisses, um Kupplungsdrücke zeitlich zu planen, um an dem Ende der Umschaltung die bevorzugte Größe des Drehmoments zu erreichen. Gegen Ende des Umschaltereignisses wird die momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung rampenartig in Richtung eines möglichen Kurbelwellendrehmoments verändert. Das mögliche Kurbelwellendrehmoment ist das Drehmoment, das erreicht werden würde, wenn die momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung nicht angewiesen würde.
Bekannte Steuersysteme erzeugen eine Größe eines möglichen Kurbelwellendrehmoments, um eine Größe einer ungeregelten Kurbelwellen-Drehmomentkapazität an einem vorliegenden Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt anzugeben, wenn ohne Beschränkungen gearbeitet wird, d.h. ohne eine momentane Kurbelwellen-Drehmomentanforderung. Dies ist als Luftdrehmoment bekannt. Das Luftdrehmoment ist die Größe des Drehmoments, das eine Brennkraftmaschine bei einer momentan gemessenen/geschätzten Luft pro Zylinder mit einer optimalen Zündfunkenvorverstellung (oder einem optimalen Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt) und mit einer Kraftstoffversorgung aller Zylinder erzeugt. Für eine konstante Drosselposition nimmt die Luft pro Zylinder zu, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl abnimmt, um eine konstante Leistung bei den meisten Betriebspositionen zu liefern.
Ein mögliches Kurbelwellendrehmoment während eines Umschaltereignisses, das zu hoch ist, kann bewirken, dass ein Getriebecontroller einen zu hohen Kupplungsdruck zeitlich plant und eine raue Umschaltung erzeugt, wenn die Zahnräder zu schnell greifen. Ein mögliches Kurbelwellendrehmoment während eines Umschaltereignisses, das zu niedrig ist, kann bewirken, dass ein Getriebecontroller einen zu geringen Kupplungsdruck zeitlich plant und einen Kupplungsschlupf erzeugt, da die Kupplungen an dem Ende einer Umschaltung nicht vollständig mit der sich drehenden Welle in Eingriff gelangen können. Bekannte Steuersysteme berücksichtigen eine Generator/Alternator-Last als eine Nebenaggregatslast, die von dem möglichen Kurbelwellendrehmoment subtrahiert wird.
Die DE 10 2004 046 194 A1 beschreibt ein Hybridfahrzeug-Steuerungsgerät, bei dem vor dem Ausführen eines Schaltvorgangs eine Batteriebilanzsteuerungseinrichtung eine Erhöhungs-/Verringerungsgröße der Ladungsmenge einer HV-Batterie entsprechend dem Zustand der HV-Batterie berechnet und den Maschinenbetriebspunkt auf der Grundlage der berechneten Erhöhungs-/Verringerungsmenge der Batterieladung vor dem Schalten ändert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems während eines Getriebe-Umschaltvorgangs bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrangsystem gemäß der Offenbarung darstellt, das eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine umfasst, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, die mit einem Getriebe mechanisch gekoppelt ist, und durch ein Steuersystem gesteuert wird;
2 und 3 ein Steuerschema in der Form eines Flussdiagramms gemäß der Offenbarung darstellen, das die Ausführung einer Getriebehochschaltung in einem Antriebsstrangsystem beschreibt, das eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine umfasst, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, die mit einem Getriebe mechanisch gekoppelt ist;
4 den Betrieb verschiedener Elemente einer Ausführungsform des unter Bezugnahme auf 1 gezeigten Antriebsstrangsystems gemäß der Offenbarung darstellt, welcher Betrieb der Ausführung des Steuerschemas zugeordnet ist, das unter Bezugnahme auf 2 und 3 gezeigt ist; und
5 eine Ausführungsform einer Routine zum Ermitteln der Größe des möglichen Kurbelwellendrehmoments für eine Ausführungsform des unter Bezugnahme auf 1 gezeigten Antriebsstrangsystems gemäß der Offenbarung darstellt, welche Routine der Ausführung des Steuerschemas zugeordnet ist, das unter Bezugnahme auf 2 und 3 gezeigt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug 100, das ein Antriebsstrangsystem 20 aufweist, das mit einem Endantrieb 60 gekoppelt ist und durch ein Steuersystem 10 gesteuert wird. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall in der Beschreibung auf gleiche Elemente.
Das Antriebsstrangsystem 20 umfasst eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35, die mit einer Brennkraftmaschine 40 mechanisch gekoppelt ist, die mechanisch an ein Getriebe 50 ankoppelt, vorzugsweise mittels eines Drehmomentwandlers 55. Die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 und der Brennkraftmaschine 40 sind Drehmomentaktuatoren. Die elektrische angetriebene Drehmomentmaschine 35 koppelt vorzugsweise mittels eines riemengetriebenen Lichtmaschinen-Startermechanismus 38 mechanisch an die Brennkraftmaschine 40 an, welcher Mechanismus an eine Kurbelwelle 36 der Brennkraftmaschine 40 mechanisch ankoppelt und einen mechanischen Leistungsweg dazwischen liefert. Die Kurbelwelle 36 der Brennkraftmaschine 40 koppelt mechanisch an ein Ausgangselement 33 an, das mechanisch an das Getriebe 50 ankoppelt. Das Getriebe 50 weist ein Ausgangselement 62 auf, das an den Endantrieb 60 ankoppelt. Bei einer Ausführungsform weist der riemengetriebene Lichtmaschinen-Startermechanismus 38 einen Serpentinenriemen auf, der zwischen einer Riemenscheibe, die an der Kurbelwelle 36 der Brennkraftmaschine 40 angebracht ist, und einer anderen Riemenscheibe geführt wird, die an einer rotierenden Welle angebracht ist, die mit einem Rotor der Drehmomentmaschine 35 gekoppelt ist. Die zuvor erwähnten Elemente bilden ein riemengetriebenes Lichtmaschinen-Startersystem (BAS-System).
Die Brennkraftmaschine 40 ist vorzugsweise eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die Kraftstoff durch einen Verbrennungsprozess in mechanische Leistung umwandelt. Die Brennkraftmaschine 40 ist mit mehreren Aktuatoren und Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Betriebs und zum Zuführen von Kraftstoff ausgestattet, um eine Verbrennungsladung zum Erzeugen eines Drehmoments zu bilden, das auf eine Drehmomentanforderung eines Bedieners anspricht. Die Brennkraftmaschine 40 umfasst vorzugsweise einen mit einem Niederspannungs-Solenoid betätigten elektrischen Anlasser 39 zum Starten in Ansprechen auf ein Ankurbelereignis mit Schlüssel.
Die Drehmomentmaschine 35 ist vorzugsweise ein elektrischer Mehrphasen-Motor/Generator, der ausgebildet ist, um gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzuwandeln und um mechanische Leistung in elektrische Energie umzuwandeln, die in einer Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden kann. Die Drehmomentmaschine 35 weist einen Rotor und einen Stator sowie einen begleitenden Drehmelder 37 auf. Der Drehmelder 37 ist eine Einrichtung mit variabler Reluktanz, die einen Drehmelderstator und einen Drehmelderrotor aufweist, die an dem Rotor bzw. an dem Stator der Drehmomentmaschine 35 angebracht sind.
Eine Hochspannungsbatterie 25 ist mittels eines Hochspannungs-Gleichstrombusses 29 elektrisch mit einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 32 verbunden, um eine elektrische Hochspannungs-Gleichstromleistung in Ansprechen auf Steuersignale zu liefern, die von dem Steuermodul 12 ausgehen. Der Gleichrichter/Wechselrichter 32 ist mittels eines Mehrphasen-Leistungsbusses 31 elektrisch mit der Drehmomentmaschine 35 verbunden. Der Gleichrichter/Wechselrichter 32 ist mit geeigneten Steuerschaltungen ausgebildet, die Leistungstransistoren zum Umformen von elektrischer Hochspannungs-Gleichstromleistung in elektrische Hochspannungs-Wechselstromleistung und zum Umformen von elektrischer Hochspannungs-Wechselstromleistung in elektrische Hochspannungs-Gleichstromleistung umfassen. Der Gleichrichter/Wechselrichter 32 verwendet vorzugsweise eine pulsweitenmodulierte Steuerung, um gespeicherte elektrische Gleichstromleistung, die von der Hochspannungsbatterie 25 ausgeht, in elektrische Wechselstromleistung zum Antreiben der Drehmomentmaschine 35 umzuwandeln, um ein Drehmoment zu erzeugen. Auf ähnliche Weise wandelt der Gleichrichter/Wechselrichter 32 mechanische Leistung, die auf die Drehmomentmaschine 35 übertragen wird, in elektrische Gleichstromleistung um, um elektrische Energie zu erzeugen, die als Teil einer regenerativen Steuerstrategie in einer Hochspannungsbatterie 25 speicherbar ist. Es ist einzusehen, dass der Gleichrichter/Wechselrichter 32 ausgebildet ist, um Elektromotor-Steuerbefehle zu empfangen und um Zustände des Gleichrichters/Wechselrichters zu steuern, um die Elektromotor-Antriebsfunktionalität und die Regenerationsfunktionalität zu liefern.
Bei einer Ausführungsform ist ein elektrischer DC/DC-Leistungswandler 34 mit einem Niederspannungsbus 28 und einer Niederspannungsbatterie 27 verbunden, und er ist elektrisch mit dem Hochspannungsbus 29 verbunden. Solche elektrische Leistungsverbindungen sind bekannt und werden nicht im Detail beschrieben. Die Niederspannungsbatterie 27 ist elektrisch mit einem Hilfsleistungssystem 45 verbunden, um elektrische Niederspannungsleistung an Niederspannungssysteme in dem Fahrzeug zu liefern, die beispielsweise elektrische Fenster, HVAC-Ventilatoren, Sitze und den durch das Niederspannungs-Solenoid betätigten elektrischen Anlasser 39 umfassen.
Das Getriebe 50 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Differentialgetriebesätze und aktivierbare Kupplungen, die ausgebildet sind, um die Drehmomentübertragung in einem von mehreren Betriebsmodi mit festem Übersetzungsverhältnis über einen Bereich von Drehzahlverhältnissen zwischen der Brennkraftmaschine 40 und dem Ausgangselement 62 zu beeinflussen. Das Getriebe 50 umfasst eine beliebige geeignete Konfiguration, und es ist vorzugsweise als ein Automatikgetriebe ausgebildet, um automatisch zwischen Betriebsmodi mit festem Übersetzungsverhältnis umzuschalten, um bei einem Übersetzungsverhältnis zu arbeiten, das eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen einer Drehmomentanforderung eines Bedieners und einem Brennkraftmaschinenbetriebspunkt erreicht. Das Getriebe 50 führt automatisch Hochschaltungen aus, um in einen Betriebsmodus mit niedrigerem numerischem Vervielfältigungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) umzuschalten, und es führt Herunterschaltungen aus, um in einen Betriebsmodus mit höherem numerischem Vervielfältigungsverhältnis umzuschalten. Ein Hochschalten des Getriebes erfordert eine Verringerung in der Brennkraftmaschinendrehzahl, damit die Brennkraftmaschinendrehzahl an die Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis bei einem Übersetzungsverhältnis angepasst wird, das dem Ziel-Betriebsmodus zugeordnet ist. Ein Herunterschalten des Getriebes erfordert eine Zunahme in der Kraftmaschinendrehzahl, damit die Brennkraftmaschinendrehzahl an die Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis bei einem Übersetzungsverhältnis angepasst wird, das dem Ziel-Betriebsmodus zugeordnet ist. Eine ungenaue Anpassung der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Brennkraftmaschinendrehmoments mit der Getriebedrehzahl und dem Getriebedrehmoment kann bei der Ausführung des Getriebeschaltereignisses zu einem Einbruch in der Fahrzeuggeschwindigkeit oder in der Drehmomentausgabe oder zu einem Kupplungsschlupf führen.
Der Endantrieb 60 kann eine Differentialgetriebeeinrichtung 65 aufweisen, die mechanisch mit einer Achse 64 gekoppelt ist oder bei einer Ausführungsform mit einer Halbwelle gekoppelt ist, die mechanisch mit einem Rad 66 gekoppelt ist. Der Endantrieb 60 überträgt Traktionsleistung zwischen dem Getriebe 50 und einer Straßenoberfläche. Es ist einzusehen, dass das Antriebsstrangsystem 20 der Veranschaulichung dient.
Das Steuersystem 10 umfasst ein Steuermodul 12, das signaltechnisch mit einer Bedienerschnittstelle 14 verbunden ist. Das Steuermodul 12 ist vorzugsweise signaltechnisch und funktional mit einzelnen Elementen des Antriebsstrangsystems 20 entweder direkt oder mittels eines Kommunikationsbusses 18 verbunden. Das Steuermodul 12 ist signaltechnisch mit den Detektionseinrichtungen für jedes von der Hochspannungsbatterie 25, dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 32, der Drehmomentmaschine 35, der Brennkraftmaschine 40 und dem Getriebe 50 verbunden, um deren Betrieb zu überwachen und deren parametrische Zustände zu ermitteln. Die Bedienerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 umfasst mehrere Mensch/Maschinen-Schnittstelleneinrichtungen, durch die der Fahrzeugbediener den Betrieb des Fahrzeugs 100 steuert und die beispielsweise einen Zündschalter, um einem Bediener das Ankurbeln und Starten der Brennkraftmaschine 40 zu ermöglichen, ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Getriebebereichs-Auswahleinrichtung (PRNDL), ein Lenkrad und einen Scheinwerferschalter umfassen. Ein Befehl des Fahrzeugbedieners von Interesse ist die Drehmomentanforderung des Bedieners, die mittels Bedienereingaben an das Gaspedal und das Bremspedal ermittelt werden kann.
Das Antriebsstrangsystem 20 weist ein Kommunikationsschema auf, das umfasst, dass der Kommunikationsbus 18 Kommunikationen in der Form von Sensorsignalen und Aktuator-Befehlssignalen zwischen dem Steuersystem 10 und Elementen des Antriebsstrangsystems 20 bewirkt. Es ist einzusehen, dass das Kommunikationsschema eine Informationsübertragung zu dem Steuersystem 10 und von diesem unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssysteme und einer oder mehrerer Kommunikationseinrichtungen bewirkt, die beispielsweise den Kommunikationsbus 18, eine direkte Verbindung, einen Bus eines Nahbereichsnetzes, einen Bus einer seriellen peripheren Schnittstelle und Drahtloskommunikationen umfassen.
Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bedeuten eine beliebige geeignete oder verschiedene Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke bedeuten beliebige durch einen Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Routinen werden beispielsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Die Routinen können während des laufenden Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Routinen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
2 ist ein Steuerschema 200 in der Form eines Flussdiagramms zum Ausführen einer Getriebeumschaltung in einem Antriebsstrangsystem, das eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine aufweist, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist, die mit einem Getriebe mechanisch gekoppelt ist, z.B. in dem Antriebsstrangsystem 20, das unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Das Steuerschema 200 ist unter Bezugnahme auf ein Hochschaltereignis beschrieben, die hierin beschriebenen Konzepte sind jedoch auf eine ähnliche Weise auf Herunterschaltereignisse anwendbar.
Das Steuerschema 200 wird bei dem Anweisen einer Hochschaltung in dem Getriebebetriebsbereich betrieben. In Ansprechen auf den Umschaltbefehl wird ein Modus für ein unmittelbares Ansprechen aktiviert, und ein momentanes Kurbelwellendrehmoment für die Umschaltung wird angewiesen, um die Hochschaltung zu bewirken. Der Betrieb der langsamen Aktuatoren wird gesteuert, um ein vorausgesagtes Brennkraftmaschinendrehmoment in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Bedieners zu erreichen. Der Betrieb der Drehmomentmaschine 35 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment der Drehmomentmaschine in Ansprechen auf eine Differenz zwischen einem momentanen Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl und einem tatsächlichen Brennkraftmaschinendrehmoment zu erreichen, was als ein Auffüllen des Drehmoments bezeichnet wird. Ein vermitteltes vorausgesagtes Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wird während der Hochschaltung ermittelt. Bei dem Abschließen der Hochschaltung in dem Getriebebetriebsbereich wird ein Modus für ein vorausgesagtes Ansprechen aktiviert, der umfasst, dass eine vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ermittelt wird, und der Betrieb der Brennkraftmaschine 40 wird gesteuert, um das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment zu erreichen. Der Betrieb der Drehmomentmaschine 35 wird gesteuert, um ein Motordrehmoment der Drehmomentmaschine in Ansprechen auf die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung durch eine Optimierungsroutine zu erreichen, die eine Drehmomentaufteilung zwischen der Brennkraftmaschine 40 und der Drehmomentmaschine 35 ermittelt.
Eine beispielhafte Auffüllgleichung ist nachstehend als Gleichung 1 gezeigt und wird verwendet, um einen Motordrehmomentbefehl (Tm) zu berechnen, der erzeugt werden muss, um ein Kurbelwellendrehmoment (Tcs) zu erreichen, das auf die Drehmomentanforderung des Bedieners für ein Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine (Motor) (Te) anspricht, das für ein bekanntes Riemenscheibenverhältnis (PR) für den riemengetriebenen Lichtmaschinen-Startermechanismus 38 berechnet und wie folgt ausgedrückt wird. $Tm = (Tcs - Te) /PR$
Die Auffüllgleichung (Gleichung 1) wird verwendet, um einen Motordrehmomentbefehl (Tm) in Ansprechen auf das Kurbelwellendrehmoment (Tcs) und das Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine (Te) zu ermitteln. Das Kurbelwellendrehmoment und das Brennkraftmaschinendrehmoment ohne der Drehmomentmaschine werden bei der Ausführung des Steuerschemas 200 an verschiedenen Stufen und in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus ermittelt, wie es hierin beschrieben ist.
4 zeigt graphisch gleichzeitig Drehmoment- und Drehzahlelemente, die einer Ausführungsform des unter Bezugnahme auf 1 gezeigten Antriebsstrangsystems 20 zugeordnet sind und die der Ausführung des Steuerschemas 200, das unter Bezugnahme auf 2 und 3 gezeigt ist, zugeordnet sind. 4 zeigt die zeitabhängigen Drehmoment- und Drehzahlelemente bezogen auf die verstrichene Zeit an der x-Achse und umfasst das Folgende:

eine Linie für die Drehmomentanforderung des Bedieners (402);
Brennkraftmaschinen-Drehmomentbefehle 410, die ein vorausgesagtes Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine umfassen (Linie 414);
Motordrehmomentbefehle 420, die ein momentanes Motordrehmoment (Linie 422) und ein vorausgesagtes Motordrehmoment (Linie 424) fürdie Drehmomentmaschine umfassen;
eine Brennkraftmaschinendrehzahl 435;
Modi 440 für das Ansprechen des Systems, die einen Modus für das unmittelbare Ansprechen (442) und einen Modus für das vorausgesagte Ansprechen (444) umfassen;
einen Getriebebefehl 450, der ein momentanes Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl umfasst (455); und
ein mögliches Kurbelwellendrehmoment (Linie 418).

Tabelle 1 ist als ein Schlüssel vorgesehen, wobei die numerische bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen im Folgenden dargelegt sind und dem Flussdiagramm 200 von 2 entsprechen. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
202	Überwache Treq;
	Ermittle Tcs-prd in Ansprechen auf Treq
204	Ermittle Tm-prd
	Ermittle Te-prd in Ansprechen auf Tcs-prd
	Ermittle Tm-Opt in Ansprechen auf Tcs-prd, SOC (Ladungszustand der Batterie) und die Brennkraftmaschineneffizienz
206	Weise Umschaltung in Ansprechen auf Treq an
208	Beginne Ausführung des Umschaltereignisses
210	Aktiviere Modus für unmittelbares Ansprechen Weise Tcs_us_immed an
212	Ermittle Te-imm = Tcs_us_immed + Tm-regen
214	Steuere den Brennkraftmaschinenbetrieb während des Umschaltereignisses
	Steuere Brennkraftmaschinen-Luftströmungsaktuatoren in Ansprechen auf Te-prd
	Steuere den Zündfunkenaktuator in Ansprechen auf Te-imm
216	Ermittle Te-act
218	Steuere Motordrehmoment für die
	Drehmomentmaschine
	Tm-imm = Tcs_us_immed - Te-act
220	Ermittle Tm-prd-arb
222	Ermittle Tcs-poss = Tm-prd-arb + Te-prd Übertrage Tcs-poss auf Getriebe
224	Schließe Ausführung des Hochschaltereignisses ab
226	Aktiviere Modus für vorausgesagtes Ansprechen, um das Motordrehmoment der Drehmomentmaschine und das Brennkraftmaschinendrehmoment zu steuern

228	Weise Brennkraftmaschinendrehmoment = Te-prd an
230	Weise Motordrehmoment für die Drehmomentmaschine unter Verwendung der Auffüllgleichung
	Tm = (Tcs-prd - Te-act)/PR an

Während des laufenden Betriebs wird eine Drehmomentanforderung eines Bedieners (Treq) (als Linie 402 in 4 gezeigt) überwacht, und das Antriebsstrangsystem 20 weist die Brennkraftmaschine 40 und die Drehmomentmaschine 35 an, ein vorausgesagtes Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) zu liefern, das auf die Drehmomentanforderung des Bedieners anspricht (202). Das Kurbelwellendrehmoment ist die Größe des Drehmoments, das über das Ausgangselement 33 an das Getriebe 50 geliefert wird.
Ein Modus für ein vorausgesagtes Ansprechen (als Linie 444 in 4 gezeigt) wird anfänglich als der bevorzugte Modus für das Ansprechen ausgewählt, was dazu führt, dass ein Befehl für ein vorausgesagtes Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine (Te-prd) (als Linie 414 in 4 gezeigt) und ein Befehl für das vorausgesagte Motordrehmoment (Tm-prd) der Drehmomentmaschine (als Linie 424 in 4 gezeigt) verwendet werden, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 40 bzw. der Drehmomentmaschine 35 zu steuern. Der Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine und der Befehl für das vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine werden kombiniert, um die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung zu erreichen. Ein bevorzugter Betriebspunkt mit stationärem Motordrehmoment (Tm-opt) der Drehmomentmaschine wird in Ansprechen auf die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ermittelt, wobei ein Ladungszustand der Batterie (SOC), ein Kennfeld der Brennkraftmaschineneffizienz bei verschiedenen Drehzahl- und Lastpunkten sowie andere Faktoren berücksichtigt werden. Die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung wird überwacht, um eine bevorzugte Aufteilung zwischen der Drehmomentausgabe der Drehmomentmaschine und der Drehmomentausgabe der Brennkraftmaschine zu ermitteln. Die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung wird verwendet, um den Befehl für das gewünschte vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment (Te-prd) sowohl in dem Modus für das vorausgesagte Ansprechen als auch in dem Modus für das unmittelbare Ansprechen zu ermitteln (204). Wie in 4 angegeben ist, wird die Drehmomentanforderung des Bedieners (als Linie 402 in 4 gezeigt) hauptsächlich unter Verwendung der Brennkraftmaschine 40 erreicht, die angewiesen wird, bei dem Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine zu arbeiten, wobei der Befehl für das vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine leicht negativ ist und einen Widerstand widerspiegelt, der damit verbunden ist, dass die Drehmomentmaschine betrieben wird, um eine elektrische Leistung zur Versorgung von elektrischen Lasten zu erzeugen. Die Modi für das Ansprechen des Systems (als Linie 440 in 4 gezeigt) umfassen den Modus für das vorausgesagte Ansprechen (als Linie 444 in 4 gezeigt) und den Modus für das unmittelbare Ansprechen (als Linie 442 in 4 gezeigt). Die Modi für das Ansprechen des Systems beziehen sich auf Drehmomentanforderungen oder Befehle zum Steuern des Betriebs der Drehmomentaktuatoren, d.h. der Drehmomentmaschine 35 und der Brennkraftmaschine 40. Eine vorausgesagte Drehmomentanforderung oder ein Befehl für dieses wird als ein Einstellpunkt zur Steuerung des Drehmoments verwendet, der vorzugsweise in einer vernünftigen Zeitspanne auf eine glatte Weise wie gefiltert geliefert wird, während die Drehmomentaktuatoren verwendet werden, um das Drehmoment unter geeigneter Berücksichtigung der Faktoren zu liefern, die mit der Kraftstoffwirtschaftlichkeit, dem Ansprechverhalten, dem Aufwärmen des Abgases und anderen verbunden sind. Dies umfasst die Berücksichtigung von Einlasskrümmer-Füllzeiten, Signalverzögerungen und anderen. Das Ansprechen auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung wird vorzugsweise unter Verwendung der Brennkraftmaschinen-Luftströmungsaktuatoren ausgeführt, welche die Drossel, den Ladedruck, die AGR und die Nockenphasensteller an der Brennkraftmaschine umfassen. Die Drehmomentmaschine 35 wird in Ansprechen auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung derart gesteuert, dass die Summe des Motordrehmoments der Drehmomentmaschine und des Brennkraftmaschinendrehmoments auf die vorausgesagte Drehmomentanforderung anspricht. Eine momentane Drehmomentanforderung oder ein Befehl für diese werden als ein Einstellpunkt zur Steuerung des Drehmoments verwendet, wenn eine Anforderung für eine relativ schnelle und genaue Drehmomentsteuerung und eine weniger kurzfristige Berücksichtigung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit vorliegen. Das Ansprechen auf eine momentane Drehmomentanforderung wird erreicht, um den Brennkraftmaschinenaktuatoren gesteuert werden, welche den Zündfunken, die Kraftstoffmasse und den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt umfassen, und indem die Drehmomentmaschine 35 gesteuert wird, was das Steuern des momentanen Stromflusses umfasst. Die Drehmomentmaschine 35 wird als ein schneller Aktuator betrachtet.
Es wird eine Getriebeumschaltung angewiesen (in 4 zu dem Zeitpunkt T1 452 gezeigt) und sie ist eine Hochschaltung, wie es gezeigt ist. Die Getriebeumschaltung wird vorzugsweise in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Bedieners angewiesen, und sie wird ausgeführt, um ein Gleichgewicht zwischen einem Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt und einer Getriebeausgangsdrehzahl zu erreichen, die auf eine Bedieneranforderung zur Beschleunigung anspricht, während der Kraftstoffverbrauch minimiert wird (206).
Die Ausführung des Hochschaltereignisses beginnt (208) und umfasst die Aktivierung des Modus für das unmittelbare Ansprechen (durch die Linie 442 in 4 gezeigt) und das Anweisen eines momentanen Kurbelwellendrehmoments für den Umschaltbefehl, was bei dieser Ausführungsform mit der Ausführung der Hochschaltung verbunden ist (bei Linie 430 in 4 gezeigt) (210).
Das Aktivieren des Modus für das unmittelbare Ansprechen in Ansprechen auf die angewiesene Getriebeumschaltung führt dazu, dass das Antriebsstrangsystem 20 unter Verwendung des momentanen Brennkraftmaschinendrehmoments und eines momentanen Motordrehmoments (als Linie 422 in 4 gezeigt) der Drehmomentmaschine betrieben wird, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 40 bzw. der Drehmomentmaschine 35 zu steuern. Der Modus 442 für das unmittelbare Ansprechen bleibt für die Dauer der Hochschaltung aktiv (deren Ende zu dem Zeitpunkt T2 454 in 4 gezeigt ist). Wenn der Modus für das unmittelbare Ansprechen (als Linie 442 in 4 gezeigt) als der bevorzugte Modus für das Ansprechen aktiviert wird, wird das Antriebsstrangsystem 20 unter Verwendung der vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung und des momentanen Kurbelwellendrehmoments für den Umschaltbefehl betrieben. Das momentane Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl stammt von einem Befehl für das Drehmomentmanagement während der Umschaltung (z.B. von einem Getriebecontroller), der eine Größe der Drehmomentausgabe von der Kurbelwelle 36 an das Ausgangselement 33 vorschreibt, das mechanisch mit dem Getriebe 50 gekoppelt ist. Wie es gezeigt ist, nimmt das momentane Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl für eine Zeitdauer ab, um zu ermöglichen, dass das Getriebe 50 die Umschaltung ausführt, indem das Drehmoment einer ausrückenden Kupplung weggenommen wird, die einem vorhergehenden Übersetzungsverhältnis entspricht, und indem eine einrückende Kupplung aktiviert wird, die einem kommenden Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Das momentane Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl nimmt auf ein bevorzugtes Drehmoment zu, das dem Betrieb in dem kommenden Gang entspricht, was umfasst, dass bei einem erhöhten Brennkraftmaschinendrehmoment gearbeitet wird, das durch den Drehmomentbefehl des Bedieners über die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ermittelt wird.
Wenn der Modus für das unmittelbare Ansprechen aktiv ist, wird der Befehl für das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment (Te-imm) als eine additive Summe des momentanen Kurbelwellendrehmoments für den Umschaltbefehl plus das Motordrehmoment (Tm-regen) der Drehmomentmaschine bei dessen regenerativer Kapazität vorzugsweise unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) ermittelt (212).
Es wird der Brennkraftmaschinenbetrieb während des Umschaltereignisses gesteuert. Das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment wird angewiesen, um das Drehmoment zum Erreichen des Momentandrehmoments für den Umschaltbefehl zu verringern, wenn das Motordrehmoment der Drehmomentmaschine gesättigt ist. Dies liegt daran, dass es effizienter ist, die Drehmomentmaschine zum Verringern des Kurbelwellendrehmoments zu verwenden, als die Brennkraftmaschine mit einem nach spät verstellten Brennkraftmaschinen-Zündfunken zu verwenden. Daher ist der Befehl für das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment gleich dem momentanen Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl plus das Motordrehmoment der Drehmomentmaschine bei dessen regenerativer Kapazität (214). Wenn der Modus für das unmittelbare Ansprechen aktiv ist, wird die Brennkraftmaschine während der Umschaltung in Ansprechen sowohl auf den Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment als auch auf den Befehl für das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment gesteuert. Der Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment wird im Ansprechen auf die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ermittelt. Die Brennkraftmaschinen-Luftströmungsaktuatoren werden in Ansprechen auf den Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine gesteuert, und der Zündfunkenaktuator wird in Ansprechen auf den Befehl für das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment gesteuert.
Ein tatsächliches Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine (Te-act) wird unter Verwendung bekannter Verfahren ermittelt und folgt dem Befehl für das momentane Brennkraftmaschinendrehmoment (216). Das Brennkraftmaschinen-Luftdrehmoment (Te-air) kann ermittelt werden, und es ist eine ungeregelte Brennkraftmaschinen-Drehmomentfähigkeit bei dem momentanen Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt, wenn ohne Beschränkungen gearbeitet wird. Das Brennkraftmaschinen-Luftdrehmoment (Te-air) folgt dem Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine.
Das Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wird unter Verwendung eines Befehls für das momentane Motordrehmoment (Tm-imm) der Drehmomentmaschine gesteuert, der als eine Differenz zwischen dem momentanen Kurbelwellendrehmoment für die Umschaltung (Tcs_us_immed) und dem tatsächlichen Brennkraftmaschinendrehmoment (Te-act) vorzugsweise unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) ermittelt wird (218). Das momentane Motordrehmoment ist während des größten Teils des Hochschaltereignisses negativ, was bedeutet, dass die Drehmomentmaschine 35 in einem elektrischen Regenerationsmodus arbeitet, um das Brennkraftmaschinendrehmoment zum Erreichen eines Kurbelwellendrehmoments an dem Ausgangselement 33 aufzunehmen, das in das Getriebe 50 eingegeben wird und auf das momentane Kurbelwellendrehmoment für den Umschaltbefehl anspricht.
Ein mögliches Kurbelwellendrehmoment (Tcs-poss) (als Linie 418 in 4 gezeigt) wird ermittelt, wie es hierin beschrieben ist, und es ist eine Kombination des Befehls für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine und eines vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments der Drehmomentmaschine.

Während der Ausführung des Hochschaltereignisses wird dann, wenn der Modus für das unmittelbare Ansprechen aktiv bleibt, ein berechnetes Motordrehmoment der Drehmomentmaschine ermittelt und anstelle des tatsächlichen Motordrehmoments bei der Ermittlung eines vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments verwendet (als Linie 424 in 4 gezeigt) (220). Das Ermitteln des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in 3 gezeigt ist. Tabelle 2 ist als ein Schlüssel vorgesehen, wobei die numerisch bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt dargelegt sind und dem Flussdiagramm von 3 entsprechen. Tabelle 2

BLOCK	BLOCKINHALTE
220	Ermittle Tm-prd-arb
250	Ist Modus für das Ansprechen des Systems ein Modus für das unmittelbare Ansprechen?
252	In dem Modus für das unmittelbare Ansprechen:
	Berechne Te-imm
254	Berechne Tcs-prd-target
256	Ermittle Tm-prd-des
258	Ermittle Tm-max
260	Ermittle Tm-prd-arb als Minimum von Tm-max und (Tcs-prd - Te-prd)
270	Nicht in dem Modus für das unmittelbare Ansprechen:
	Tm-prd-arb = Tm-act
280	Kehre zurück

Das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment (Tm-prd-arb) der Drehmomentmaschine wird unter Verwendung eines berechneten Motordrehmoments der Drehmomentmaschine anstelle des tatsächlichen Motordrehmoments (Tm-Act) der Drehmomentmaschine ermittelt, wenn der Modus 440 für das Ansprechen angibt, dass das System mit dem aktivierten oder kürzlich aktivierten Modus für das unmittelbare Ansprechen arbeitet. Das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wird unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) mit Drehmomenteingaben berechnet, die vorzugsweise eine Gleichung für ein angewiesenes Motordrehmoment simulieren, das verwendet wird, um die Brennkraftmaschine 40 in Kombination mit der Drehmomentmaschine 35 zum Erreichen einer vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Bedieners zu steuern. Somit wird das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment als das Motordrehmoment berechnet, das erzeugt werden würde, wenn das System auf die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ansprechen würde.
Das Ermitteln des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments umfasst die folgenden Schritte. Anfänglich wird ermittelt, ob der angewiesene Modus für das Ansprechen des Systems der Modus für das unmittelbare Ansprechen oder alternativ der Modus für das vorausgesagte Ansprechen ist (250). Wenn der angewiesene Modus für das Systemansprechen der Modus für das vorausgesagte Ansprechen ist, wird das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment (Tm-prd-arb) der Drehmomentmaschine gleich dem tatsächlichen Motordrehmoment (Tm-act) der Drehmomentmaschine gesetzt, wenn unter Verwendung des Modus für das vorausgesagte Ansprechen gearbeitet wird (270), und die Ausführung des Flussdiagramms 220 wird beendet und kehrt zu der Ausführung des Flussdiagramms 200 zurück (280).
Wenn der angewiesene Modus für das Systemansprechen der Modus für das unmittelbare Ansprechen ist, wird das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wie folgt ermittelt. Es wird eine Größe des momentanen Brennkraftmaschinendrehmoments (Te-imm) unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) berechnet, wenn unter Verwendung des Modus für das unmittelbare Ansprechen gearbeitet wird (252).
Wenn nicht in dem DFCO-Modus (DFCO für Deceleration Fuel Cutoff (Treibstoffabschaltung während des Abbremsens)) gearbeitet wird, wird das Kurbelwellendrehmoment (Tcs) mit einer Kombination der Drehmomentausgabe von der Brennkraftmaschine 40 und der Drehmomentausgabe von der Drehmomentmaschine 35 erreicht. Das Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine zur Verwendung in der Auffüllgleichung (Gleichung 1) ist vorzugsweise gleich dem Ansprechen auf den Befehl für das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine, welches die ungeregelte Brennkraftmaschinen-Drehmomentfähigkeit (Te-air) an dem vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ist, wenn ohne Beschränkungen gearbeitet wird, was auch als eine Luftdrehmomentausgabe von der Brennkraftmaschine bezeichnet wird. Ein Ansprechen des vorausgesagten Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine (Te-prdresp) ist gleich dem ungeregelten Luftdrehmoment für die Brennkraftmaschine für den Betriebspunkt, wenn die DFCO nicht aktiv ist.
Das Ansprechen des vorausgesagten Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine ist gleich dem tatsächlichen Brennkraftmaschinendrehmoment Drehmomentmaschine, wenn die DFCO aktiv ist. Wenn in dem DFCO-Modus gearbeitet wird, wird das Kurbelwellendrehmoment erreicht, indem die momentanen Brennkraftmaschinenaktuatoren gesteuert werden, z.B. indem die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen gesteuert werden, um die Kraftstoffzufuhr zu unterbrechen. Das Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine zur Verwendung in der Auffüllgleichung (Gleichung 1) ist unter den vorliegenden Betriebsbedingungen vorzugsweise gleich dem tatsächlichen Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine.
Ein Zielwert für das vorausgesagte Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd-target) wird zur Verwendung in der Auffüllgleichung (Gleichung 1) berechnet (254). Der Zielwert für das vorausgesagte Kurbelwellendrehmoment wird gleich der vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung (Tcs-prd) gesetzt, die unter Verwendung eines Tiefpassfilters gefiltert wurde. Die gefilterte vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung ist gleich dem Zieldrehmoment, das durch die Drehmomentmaschinemomentsteuerung (Motordrehmomentsteuerung) verwendet wird, wenn mit dem deaktivierten Modus für das unmittelbare Ansprechen gearbeitet wird, d.h. wenn unter Verwendung des Modus für das vorausgesagte Ansprechen gearbeitet wird. Die Motordrehmomentsteuerung verwendet einen gefilterten Kurbelwellenzielwert, wenn der Modus für das vorausgesagte Ansprechen aktiv ist, um einen schnellen Aktuator zu bilden, z.B. wenn der Drehmomentmaschine 35 als ein langsamer Aktuator anspricht.
Es wird ein gewünschtes vorausgesagtes Motordrehmoment der Drehmomentmaschine ermittelt (256), und es umfasst ein gewünschtes Motordrehmoment der Drehmomentmaschine zum Erreichen der vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung. Das gewünschte vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wird vorzugsweise unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) berechnet, wobei das vorausgesagte Ansprechen des Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine (Te-prdresp) und die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung verwendet werden.
Das angewiesene Motordrehmoment ist möglicherweise aufgrund von Beschränkungen nicht gleich dem gewünschten vorausgesagten Motordrehmoment (Tm-prd-des). Das Motordrehmoment-Steuersystem kann das Motordrehmoment begrenzen müssen, da der Ladungszustand der Batterie niedrig ist, aufgrund von physikalischen Batterie- oder Motorgrenzen oder da die Unterstützung durch die Drehmomentmaschine eine nicht effiziente Nutzung elektrischer Energie sein würde.
Eine Grenze für ein maximales Motordrehmoment (Tm-max) wird derart ermittelt, dass sie Begrenzungsfaktoren umfasst (258). Das maximale Motordrehmoment repräsentiert eine maximale Größe des Drehmoments, welche die Drehmomentmaschine 35 erreichen kann, während die Optimierung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und des Batterie-SOC (Batterieladungszustand) berücksichtigt werden. Dies ist typischerweise ein positiver Wert, der ein Traktionsdrehmoment für eine positive Beschleunigung angibt. Das maximale Motordrehmoment der Drehmomentmaschine kann stattdessen negativ sein, was die Notwendigkeit des Systems widerspiegelt, eine regenerative Aufladung vorzusehen, auch wenn die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung nicht allein mit dem Brennkraftmaschinendrehmoment erreicht werden kann.
Das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine wird als das Minimum der Grenze für das maximale Motordrehmoment (Tm-max) der Drehmomentmaschine und einer Differenz zwischen dem Zielwert für das vorausgesagte Kurbelwellendrehmoment, der zur Verwendung in der Auffüllgleichung (Gleichung 1) berechnet wird, und dem berechneten Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine ausgewählt (260). Die Ausführung des Flussdiagramms 220 endet und kehrt zu der Ausführung des Flussdiagramms 200 zurück (280).
Nach dem Ermitteln des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments der Drehmomentmaschine und des vorausgesagten Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine (als Linie 414 in 4 gezeigt) wird das mögliche Kurbelwellendrehmoment (in 4 als Linie 418 gezeigt) berechnet (222). Das mögliche Kurbelwellendrehmoment ist vorzugsweise eine arithmetische Summe des vorausgesagten Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine und des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments der Drehmomentmaschine.
Die Ausführung des Hochschaltereignisses wird unter Verwendung des Getriebebefehls gesteuert, der umfasst, dass die Ausführung des Umschaltereignisses unter Verwendung des momentanen Kurbelwellendrehmoments für den Umschaltbefehl und des möglichen Kurbelwellendrehmoments abgeschlossen wird, wie es zu dem Zeitpunkt T2 454 gezeigt ist. Das mögliche Kurbelwellendrehmoment wird an einen Getriebecontroller übertragen, um Kupplungsdrücke an dem Ende des Umschaltereignisses zeitlich zu planen.
Die Ausführung des Hochschaltereignisses wird abgeschlossen (224), und es wird der Modus für das vorausgesagte Ansprechen aktiviert (als Linie 444 in 4 gezeigt), um das Motordrehmoment und das Brennkraftmaschinendrehmoment zu steuern (226), wobei das Brennkraftmaschinendrehmoment unter Verwendung des vorausgesagten Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Motor angewiesen wird (228). Der Motordrehmomentbefehl (Tm) zum Steuern der Drehmomentmaschine 35 wird unter Verwendung der Auffüllgleichung (Gleichung 1) ermittelt, wobei das tatsächliche Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Motor (Te-act) und die vorausgesagte Kurbelwellen-Drehmomentanforderung als der Kurbelwellen-Drehmomentterm verwendet werden (230).
5 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Betriebs einer Routine zum Ermitteln der Größe des möglichen Kurbelwellendrehmoments 521.
Die Eingaben umfassen das Brennkraftmaschinen-Luftdrehmoment 505 und das tatsächliche Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine 507. Wenn das Antriebsstrangsystem 20 mit DFCO arbeitet (510), wird das vorausgesagte Ansprechen des Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine 513 gleich dem Brennkraftmaschinen-Luftdrehmoment 505 gesetzt.
Wenn das Antriebsstrangsystem 20 nicht mit DFCO arbeitet (512), wird das vorausgesagte Ansprechen des Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Motor 513 gleich dem tatsächlichen Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Motor 507 gesetzt.
Das vorausgesagte Ansprechen des Brennkraftmaschinendrehmoments der Drehmomentmaschine 513 wird von der vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung 509 subtrahiert, die einem Verzögerungsfilter 514 ausgesetzt wurde (516), und die Differenz wird mit der Grenze für das maximale Motordrehmoment 515 verglichen (518). Das Minimum der Grenze für das maximale Motordrehmoment 515 und der Differenz zwischen der vorausgesagten Kurbelwellen-Drehmomentanforderung 509 und dem vorausgesagten Ansprechen des Brennkraftmaschinendrehmoments ohne Drehmomentmaschine 513 wird als das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment 519 verwendet, wenn der unmittelbare Kurbelwellenmodus aktiv ist, d.h., wenn eine Getriebeumschaltung ausgeführt wird (522). Wenn der unmittelbare Kurbelwellenmodus inaktiv ist, d.h. wenn keine Getriebeumschaltung ausgeführt wird (520), wird der Befehl für das tatsächliche Motordrehmoment 517 als das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment der Drehmomentmaschine 519 verwendet.
Das vermittelte vorausgesagte Motordrehmoment 519 der Drehmomentmaschine und das vorausgesagte Brennkraftmaschinendrehmoment ohne Drehmomentmaschine 513 werden additiv kombiniert, um die Größe des möglichen Kurbelwellendrehmoments 521 zu ermitteln.
Das hierin beschriebene Steuerschema liefert ein Verfahren zum Übertragen des notwendigen Signals, d.h. des möglichen Kurbelwellendrehmoments, auf das Getriebe in Systemen, die sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Drehmomentmaschine zum Ansprechen auf momentane Drehmomentanforderungen verwenden, während die Luftströmung und andere Aktuator-Betätigungsverzögerungen umfasst sind. Das Steuerschema umfasst Aktuatorbegrenzungen, wie beispielsweise eine ungedrosselte Brennkraftmaschine oder Drehmomentmaschinendrehmomentbegrenzungen aufgrund von physikalischen Grenzen, des SOC oder einer FE-Verschlechterung. Das Steuerschema umfasst Motordrehmomentverzögerungen bei dem Erreichen eines angewiesenen Motordrehmoments, indem das tatsächliche Motordrehmoment der Drehmomentmaschine verwendet wird, wenn unmittelbare Anforderungen nicht aktiv sind. Das Steuerschema umfasst eine DFCO.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems (20), das eine Drehmomentmaschine (35), eine Brennkraftmaschine (40) und ein Getriebe (50) aufweist, umfassend, dass: während des laufenden Betriebs eine Drehmomentanforderung (Treq) eines Bedieners überwacht und die Brennkraftmaschine (40) und die Drehmomentmaschine (35) angewiesen werden, ein vorausgesagtes Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) bzw. ein vorausgesagtes Motordrehmoment (Tm-prd) der Drehmomentmaschine (35) bereitzustellen, um ein vorausgesagtes Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) zu liefern, das der Drehmomentanforderung (Treq) des Bedieners entspricht, bei einem Anweisen einer Umschaltung eines Getriebe-Betriebsbereichs: a) ein Modus für ein unmittelbares Ansprechen aktiviert wird, um die Umschaltung zu bewirken, umfassend, dass: i) die Brennkraftmaschine (40) gesteuert wird, um das vorausgesagtes Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) zu erreichen, und ii) der Betrieb der Drehmomentmaschine (35) gesteuert wird, um ein Motordrehmoment (Tm-imm) der Drehmomentmaschine (35) zu erreichen, das aus einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Drehmoment (Te-act) der Brennkraftmaschine (40) und einem momentanen Kurbelwellendrehmoment (Tcs_us-immed) ermittelt wird; b) ein vermitteltes vorausgesagtes Motordrehmoment (Tmprd-arb) der Drehmomentmaschine (35) als das Minimum aus einem maximalen Motordrehmoment (Tm-max) und der Differenz zwischen dem vorausgesagten Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) und dem vorausgesagten Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) ausgewählt wird; und c) ein mögliches Kurbelwellendrehmoment (Tcs-pos) durch Addition des vermittelten vorausgesagten Motordrehmoments (Tmprd-arb) der Drehmomentmaschine (35) und des vorausgesagten Drehmoments (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird; und d) das mögliche Kurbelwellendrehmoment (Tcs-pos) an das Getriebe (50) übertragen und dann die Umschaltung abgeschlossen wird, wobei beim Abschließen der Umschaltung des Getriebe-Betriebsbereichs: a) ein Modus für ein vorausgesagtes Ansprechen aktiviert wird, um die Umschaltung abzuschließen, umfassend, dass: i) die Brennkraftmaschine (40) gesteuert wird, um das vorausgesagte Drehmoment (Te-prd) der Brennkraftmaschine (40) zu erreichen, und ii) die Drehmomentmaschine (35) gesteuert wird, um ein Drehmoment (Tm) zu erreichen, das aus der Differenz zwischen dem vorausgesagten Kurbelwellendrehmoment (Tcs-prd) und dem tatsächliche Drehmoment (Te) der Brennkraftmaschine (40) ermittelt wird.