DE102017120975A1

DE102017120975A1 - Verbrennungs- und elektromotorsteuerung während raddrehmomentumkehr in einem hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102017120975A1
Application number: DE102017120975.1A
Authority: DE
Inventors: Mark Steven Yamazaki; Jason Meyer; Jeffrey Allen Doering; Bernard D. Nefcy
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN107813815B; US20180072306A1; US10994721B2; CN107813815A

Abstract

Ein System und Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mittels einer vorgeschalteten Kupplung selektiv an eine elektrische Maschine gekoppelt wird, die mittels einer nachgeschalteten Kupplung selektiv an ein Stufengetriebe gekoppelt wird, mindestens eine Steuerung, die dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine unter Vorwegnahme einer Raddrehmomentumkehr als Reaktion darauf zu steuern, dass ein Eintritt in eine Spielzone erfolgt, um eine Verstärkung einzustellen, die auf einen aktiven Dämpfungsdrehmomentregler für einen Elektromotor angewandt wird, um Schwingungen und Totgang im Antriebsstrang zu reduzieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Steuern eines Hybridfahrzeugs während einer Raddrehmomentumkehr.
HINTERGRUND
In Fahrzeugen können Antriebschwingungen auftreten, welche die Laufruhe stören und zu einem nicht einwandfrei Fahrverhalten führen, wenn sie nicht regelrecht reguliert werden. In Hybridelektrofahrzeugen (Hybrid Electric Vehicles – HEV) ist es oftmals wünschenswert, recht zügig von einer Antriebskraft auf den Rädern auf eine regenerative Bremskraft auf den Rädern zu wechseln. Gleichermaßen kann das Fahrzeug von einer großen regenerativen Kraft auf eine Antriebskraft übergehen, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Ein Spiel oder Totgang im Antriebsstrang kann wegen eines Bewegungsverlusts auftreten, der durch Luft oder einen Bewegungsfreiraum in oder zwischen unterschiedlichen Antriebsstrangkomponenten verursacht wird, die mit der Getriebeverzahnung, einem Achsgetriebe, Antriebsstrangverbindungen, Rädern usw. assoziiert sind, wenn sich die Richtung des Drehmoments ändert. Beim Übergang von Antriebskraft auf regenerative Kraft oder umgekehrt wird der Antriebsstrang einen Drehmomentnullpunkt durchqueren, an dem zwischen eingreifenden Getriebezähnen oder anders gekoppelten Komponenten Luft ist oder sie sich nicht berühren. Dies kann ein Schnappen oder eine Schwingung im Antriebsstrang hervorrufen, wenn diese Region, die manchmal als Spielzone bezeichnet wird, zu schnell durchquert wird.
KURZDARSTELLUNG
In unterschiedlichen Ausführungsformen beinhalten ein System und Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, der mittels einer vorgeschalteten Kupplung selektiv an eine elektrische Maschine gekoppelt wird, die mittels einer nachgeschalteten Kupplung selektiv an ein Stufengetriebe gekoppelt wird, mindestens eine Steuerung, die dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine unter Vorwegnahme einer Raddrehmomentumkehr als Reaktion darauf zu steuern, dass ein Eintritt in eine Spielzone erfolgt, um eine Verstärkung einzustellen, die auf einen aktiven Dämpfungsdrehmomentregler für einen Elektromotor angewandt wird, um Schwingungen und Totgang im Antriebsstrang zu reduzieren.
Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe, das als Reaktion auf eine Änderung des Drehmoments nach Fahrerbedarf; und darauf, dass sich das Eingangsdrehmoment in das Getriebe Null nähert, ein Einstellen mindestens einer Verstärkung eines rückgekoppelten Drehmomentreglers einer elektrischen Maschine beinhaltet, um das Drehmoment der elektrischen Maschine durch eine Spielregion zu regeln, die mit einer Antriebsstrang- oder Raddrehmomentumkehr assoziiert ist. Das Einstellen mindestens einer Verstärkung kann ein Reduzieren der mindestens einen Verstärkung auf nahe Null beinhalten. Das Einstellen mindestens einer Verstärkung kann als Reaktion darauf erfolgen, dass ein Drehmomentverhältnis des Getriebes in einem vorgegebenen Bereich liegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein repräsentatives Hybridfahrzeug mit Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung gemäß Ausführungsformen dieser Offenbarung darstellt, welche mit einer Raddrehmomentumkehr assoziiert ist;
2 stellt eine Raddrehmomentumkehr und eine entsprechende Spielzone in einem repräsentativen Hybridfahrzeug dar;
3 stellt eine repräsentative Strategie zum Identifizieren oder Vorwegnehmen einer Raddrehmomentumkehr oder einer Spielzone zur Verwendung in einer Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung dar;
4 und 5 stellen ein aktives Dämpfungsregelsystem für einen Elektromotors zum Dämpfen von Antriebsstrangschwingungen unter Verwendung einer einstellbaren Verstärkung während des Steuerns des Verbrennungs- und Elektromotors gemäß Ausführungsformen der Offenbarung dar;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Betrieb einer repräsentativen Steuerungsarchitektur eines Verbrennungs- und Elektromotorsteuersystems für ein Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsformen der Offenbarung darstellt;
7 stellt einen Betrieb eines Hybridfahrzeugs nach dem Stand der Technik ohne Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung während einer Raddrehmomentumkehr dar, wie sie durch Ausführungsformen der Offenbarung bereitgestellt wird;
8 stellt einen Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit einer Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung während einer Raddrehmomentumkehr gemäß Ausführungsformen der Offenbarung dar; und
9 stellt einen Betrieb eines Systems oder Verfahrens zur Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung während einer Raddrehmomentumkehr gemäß Ausführungsformen der Offenbarung dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Je nach Bedarf werden hier ausführliche Ausführungsformen offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich repräsentativ sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage dafür, den Fachmann den vielfältigen Gebrauch des beanspruchten Gegenstands zu lehren.
1 stellt ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs 10 einer oder mehrerer Ausführungsform dar. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12 und eine elektrische Maschine, die in der in 1 gezeigten Ausführungsform ein Elektromotor/Generator (M/G) 14 ist und alternativ ein Traktionsmotor sein kann. Der M/G 14 ist dazu konfiguriert, ein Drehmoment auf den Verbrennungsmotor 12 oder die Fahrzeugräder 16 zu übertragen.
Der M/G 14 ist mit dem Verbrennungsmotor 12 unter Verwendung einer ersten Kupplung 18 verbunden, die auch als eine Ausrückkupplung oder die vorgeschaltete Kupplung bekannt ist. Eine zweite Kupplung 22, auch als Anfahrkupplung oder nachgeschaltete Kupplung bekannt, verbindet den M/G 14 mit einem Getriebe 24, und das gesamte Eingangsdrehmoment zu dem Getriebe 24 strömt durch die Anfahrkupplung 22. Obwohl die Kupplungen 18, 22 als hydraulische Kupplungen beschrieben und dargestellt werden, können auch andere Arten von Kupplungen, wie etwa elektromechanische Kupplungen, verwendet werden. Die Kupplungen 18, 22 können Nasskupplungen oder Trockenkupplungen sein. Alternativ kann die Kupplung 22 durch einen Drehmomentwandler ersetzt werden, der eine Bypass-Kupplung aufweist, wie weiter unten beschrieben. In anderen Ausführungsformen bezieht sich die nachgeschaltete Kupplung 22 auf verschiedene Kupplungsvorrichtungen für das Fahrzeug 10 einschließlich einer herkömmlichen Kupplung und eines Drehmomentwandlers, der eine Bypass-(Lock-out-)Kupplung aufweist. Bei dieser Konfiguration kann ein anderes herkömmliches automatisches Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler verwendet werden, und sie wird gelegentlich als eine modulare Hybridgetriebekonfiguration bezeichnet. Unterschiedliche andere Konfigurationen können für die offenbarte Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung ebenfalls geeignet sein, selbst, wenn sie nicht konkret dargestellt oder beschrieben werden.
Die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 12 ist mit der Ausrückkupplung 18 verbunden, die wiederum mit der Eingangswelle für den M/G 14 verbunden ist. Die Ausgangswelle des M/G 14 ist mit der Anfahrkupplung 22 verbunden, die wiederum mit dem Getriebe 24 verbunden ist. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 sind sequenziell oder in Reihe miteinander positioniert. Die Anfahrkupplung 22 verbindet die Antriebsmaschinen des Fahrzeugs mit dem Antriebsstrang 26, welcher das Getriebe 24, das Differential 28 und die Fahrzeugräder 16 und die Komponenten beinhaltet, die sie miteinander verbinden.
In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs 10 ist die nachgeschaltete Kupplung 22 eine Bypass-Kupplung mit einem Drehmomentwandler. Der Eingang von dem M/G 14 ist die Pumpenradseite des Drehmomentwandlers, und der Ausgang von dem Drehmomentwandler zu dem Getriebe 24 ist die Turbinenradseite. Der Drehmomentwandler überträgt ein Drehmoment unter Verwendung einer Fluidkupplung, und eine Drehmomentmultiplikation kann in Abhängigkeit von dem Maß des Schlupfes zwischen der Pumpenrad- und Turbinenradseite auftreten. Die Bypass- oder Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler kann selektiv eingekuppelt werden, um eine mechanische oder Reibschlussverbindung zwischen der Pumpenradseite und der Turbinenradseite für eine direkte Übertragung des Drehmoments herzustellen. Die Bypass-Kupplung kann verschoben und/oder geöffnet werden, um das Maß an Drehmoment zu regeln, das durch den Drehmomentwandler übertragen wird. Der Drehmomentwandler kann außerdem eine mechanische Überbrückungskupplung beinhalten.
In dem Fahrzeug 10 kann die Anfahrkupplung 22 oder Bypass-Kupplung für den Drehmomentwandler verriegelt werden, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, und sie kann verriegelt werden, wenn je nach jeweiliger Anwendung und Umsetzung eine Raddrehmomentumkehr oder eine Spielzone durchquert wird. Das Fahrverhalten und das Regeln der Auswirkung einer Spieldurchquerung in dem Antriebsstrang hängt vom Regeln des Antriebsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor 12 und/oder der elektrischen Maschine 14 ab. Das Drehmoment des M/G 14 kann mit einer größeren Genauigkeit und einer schnelleren Reaktionszeit geregelt werden als das Drehmoment von dem Verbrennungsmotors 12. Bei einem rein elektrischen Betriebsmodus für das Fahrzeug 10 kann das Drehmoment des M/G 14 geregelt werden, wenn eine Spielzone durchquert wird. Bei einem Hybridbetriebsmodus des Fahrzeugs, wobei sowohl der Verbrennungsmotor 12 als auch der M/G 14 betrieben werden, können das Drehmoment von dem M/G 14 und das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 12 zusammen geregelt werden, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 zu verbessern und die Auswirkung der Spielzonendurchquerung auf Antriebsstrangschwingungen und die Eventualität eines Schnappens im Antriebsstrang zu reduzieren.
In der dargestellten repräsentativen Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 12 ein Direkteinspritzungsmotor. Alternativ kann der Verbrennungsmotor 12 ein anderer Verbrennungsmotor- oder Antriebsmaschinentyp wie etwa ein Saugrohreinspritzungsmotor oder eine Brennstoffzelle sein oder unterschiedliche Kraftstoffquellen wie etwa Diesel, Biokraftstoff, Erdgas, Wasserstoff oder dergleichen verwenden. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Fahrzeug 10 außerdem einen Anlassermotor 30, der mit dem Verbrennungsmotor 12 wirkverbunden ist, zum Beispiel durch ein Riemen- oder Zahnradgetriebe. Der Anlassermotor 30 kann verwendet werden, um ein Drehmoment bereitzustellen, um den Verbrennungsmotor 12 ohne Hinzufügung eines Drehmoments von dem M/G 14 anzulassen, wie etwa für einen Kaltstart oder manche Startereignisse bei hoher Drehzahl.
Der M/G 14 steht mit einer Batterie 32 in Verbindung. Die Batterie 32 kann eine Hochspannungsbatterie sein. Der M/G 14 kann dazu konfiguriert sein, die Batterie 32 in einem Regenerationsmodus, zum Beispiel, wenn eine Leistungsausgabe des Fahrzeugs den Fahrerbedarf übersteigt, durch regeneratives Bremsen oder dergleichen aufzuladen. Der M/G 14 kann außerdem in einer Generatorkonfiguration angeordnet sein, um das Maß an Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 zu mäßigen, das dem Antrieb 26 bereitgestellt wird. In einem Beispiel ist die Batterie 32 dazu konfiguriert, mit einem externen Stromnetz verbunden zu werden, wie etwa für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) mit der Fähigkeit, die Batterie aus einem elektrischen Stromnetz aufzuladen, das einer Steckdose an einer Ladestation Energie zuführt. Eine Niederspannungsbatterie kann außerdem vorhanden sein, um Energie für den Anlassermotor oder andere Fahrzeugkomponenten bereitzustellen, oder Niederspannungsenergie kann durch einen Gleichspannungswandler bereitgestellt werden, der mit der Batterie 32 verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist das Getriebe 24 ein Automatikgetriebe und auf herkömmliche Weise mit den Antriebsrädern 16 verbunden, und es kann ein Differential 28 beinhalten. Das Getriebe 24 kann ein Zahnradgetriebe sein, und es kann ein Stufengetriebe oder ein stufenloses Getriebe sein. Das Fahrzeug 10 wird außerdem mit einem Paar nicht angetriebener Räder bereitgestellt, jedoch können in alternativen Ausführungsformen ein Verteilergetriebe und ein zweites Differential verwendet werden, um alle von den Fahrzeugrädern positiv anzutreiben.
Der M/G 14 und die Kupplungen 18, 22 können sich in einem Elektromotorgeneratorgehäuse 34 befinden, das in das Gehäuse des Getriebes 24 eingebunden werden kann oder alternativ ein separates Gehäuse in dem Fahrzeug 10 darstellt. Das Getriebe 24 weist einen Getriebekasten auf, um für das Fahrzeug 10 verschiedene Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Der Getriebekasten des Getriebes 24 kann Kupplungen und Planetengetriebe oder andere Anordnungen von Kupplungen und Zahnradgetrieben einschließen, wie sie in der Technik bekannt sind. In alternativen Ausführungsformen ist das Getriebe 24 ein stufenloses Getriebe oder ein automatisiertes mechanisches Getriebe. Das Getriebe 24 kann ein automatisches Sechsganggetriebe, ein Automatikgetriebe mit einer anderen Anzahl von Gängen oder ein anderer Getriebekasten sein, wie in der Technik bekannt.
Das Getriebe 24 wird unter Verwendung einer Getriebesteuereinheit (TCU) 36 oder dergleichen gesteuert, um nach einem Schaltplan, wie etwa einem Produktionsschaltplan, betrieben zu werden, der Elemente in dem Getriebekasten verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen dem Getriebeausgang und dem Getriebeeingang zu steuern. Die TCU 36 wirkt außerdem, um den M/G 14, die Kupplungen 18, 22 und beliebige andere Komponenten in dem Elektromotorgeneratorgehäuse 34 zu steuern.
Eine Motorsteuereinheit (ECU) 38 ist dazu konfiguriert, den Betrieb des Verbrennungsmotors 12 zu steuern. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (Vehicle System Controller – VSC) 40 überträgt Daten zwischen der TCU 36 und der ECU 38 und steht außerdem mit unterschiedlichen Fahrzeugsensoren in Verbindung. Das Steuersystem 42 für das Fahrzeug 10 kann eine beliebige Anzahl von Steuerungen einschließen und in eine einzige Steuerung integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Manche oder alle der Steuerungen können durch ein CAN-Bus (Controller Area Network – CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Das Steuersystem 42 kann dazu konfiguriert sein, den Betrieb der unterschiedlichen Komponenten des Getriebes 24, der Elektromotorgeneratoranordnung 34, des Anlassermotors 30 und des Verbrennungsmotors 12 unter beliebigen aus einer Reihe unterschiedlicher Bedingungen zu steuern, darunter auf eine Art und Weise, durch welche die Auswirkungen einer Spieldurchquerung in dem Antriebsstrang 26 und der Einfluss auf den Fahrer bei Betätigungs- oder Freigabeereignissen des Fahrpedals minimiert oder reduziert werden.
Die VSC 40 empfängt Signale, die auf einen Fahrerbedarf hinweisen. Ein Sensor für die Fahrpedalstellung (APPS) steht mit der VSC 40 in Verbindung und liefert Informationen bezüglich der Stellung des Fahrpedals oder einer Betätigung und Freigabe des Fahrpedals. Eine Betätigung kann in Bezug auf eine Anforderung einer höheren Drehzahl, einer höheren Leistung und/oder eines höheres Drehmoments von dem Fahrer verwendet werden, während eine Freigabe in Bezug auf eine Anforderung einer geringeren Drehzahl, einer niedrigeren Leistung und/oder eines geringeren Drehmoments von dem Fahrer verwendet werden kann. Der Sensor für die Bremspedalstellung (BPPS) und die Gangwahl (PRND) kommunizieren ebenfalls mit der VSC 40, um Informationen in Bezug auf den Fahrerbedarf bereitzustellen. In manchen Anwendungen können unterschiedliche andere Sensoren bereitgestellt werden, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotordrehmomentsensor oder ein Getriebeeingangsdrehmomentsensor. Alternativ können unterschiedliche Betriebsparameter wie etwa das Verbrennungsmotordrehmoment oder Getriebeeingangsdrehmoment berechnet oder mittels TCU 36, ECU 38 und/oder VSC 40 aufgrund von Eingaben von anderen Sensoren und berechneten oder geschätzten Parametern anderweitig indirekt bestimmt werden.
Unter normalen Antriebsbedingungen (keine Teilsysteme/Komponenten bemängelt) interpretiert die VSC 40 den Bedarf des Fahrers (z. B. PRND- und Beschleunigungs- oder Bremsbedarf) und bestimmt dann den Raddrehmomentbefehl aufgrund des Fahrerbedarfs und der Grenzen des Antriebs. Zusätzlich bestimmt die VSC 40, wann jede Leistungsquelle ein Drehmoment bereitstellen muss und wie viel, um dem Drehmomentbedarf des Fahrers zu entsprechen und um die Betriebspunkte (Drehmoment und Drehzahl) des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 14 zu erreichen.
Das Fahrzeug 10 kann Drehzahlsensoren 44 aufweisen, die an unterschiedlichen Stellen des Antriebs und des Antriebsstrangs 26 positioniert sind. Die Drehzahlsensoren 44 stellen dem Steuersystem 42 Informationen im Hinblick auf die Rotationsgeschwindigkeit einer Welle annähernd in Echtzeit bereit, obwohl es aufgrund der Reaktionszeit und der Signal- und Datenverarbeitung eine gewisse Verzögerung geben kann. In der Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, misst ein Drehzahlsensor 44 die Drehzahl der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 12, die Drehzahl der Welle, die mit dem M/G 14 verbunden ist, die Drehzahl der Eingangswelle des Getriebes 24, die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes 24 und die Drehzahl von einer oder beiden Achsen, die mit den Rädern 16 verbunden sind.
Als Teil der Steuerstrategie oder des Steueralgorithmus für den Betrieb des Fahrzeugs 10 kann das Steuersystem 42 eine Verbrennungsmotordrehmomentanforderung (τ_e) und/oder eine M/G-Drehmomentanforderung (τ_m) stellen, wie in 1 gezeigt. Das Nettogetriebeeingangsdrehmoment (τ_i) ist das bereinigte Drehmoment des Elektromotors mit dem Drehmoment des Verbrennungsmotors (τ_i= τ_m + τ_e), wobei angenommen wird, dass die Ausrück- und Anfahrkupplung 18, 22 verriegelt sind.
In alternativen Ausführungsformen kann die Kupplung 22 durch einen Drehmomentwandler ersetzt werden, der einen Drehmomentwandler und eine Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung beinhaltet. Der Drehmomentwandler weist Drehmomentmultiplikationseffekte auf, wenn über den Drehmomentwandler bestimmte Rotationsgeschwindigkeitsdifferentiale vorliegen. Während der Drehmomentmultiplikation ist das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers aufgrund einer Drehmomentmultiplikation über den Drehmomentwandler größer als das Eingangsdrehmoment. Eine Drehmomentmultiplikation liegt zum Beispiel vor, wenn das Fahrzeug 10 aus einem Ruhezustand gestartet wird und die Eingangswelle zu dem Drehmomentwandler sich zu drehen beginnt, und sich die Ausgangswelle von dem Drehmomentwandler nach wie vor in einem Ruhezustand befindet oder gerade erst damit begonnen hat, sich zu drehen.
Die Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung wird verwendet, um den Drehmomentwandler derart auszusperren, dass das Eingangs- und Ausgangsdrehmoment für die nachgeschaltete Drehmomentübertragungsvorrichtung 22 gleich sind und die Eingangs- und Ausgangsrotationsgeschwindigkeiten für die Vorrichtung 22 gleich sind. Durch eine verriegelte Kupplung werden Schlupf und eine Ineffizienz des Antriebs über den Drehmomentwandler beseitigt, zum Beispiel, wenn das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis über den Drehmomentwandler größer als annähernd 0,8 ist, und sie kann die Kraftstoffeffizienz für das Fahrzeug 10 erhöhen.
Eine Änderung des Anteils und/oder der Richtung des Drehmoments kann zu Störungen oder einer Schwingung in dem Antriebsstrang 26 führen, was mit einer Spieldurchquerung verknüpft ist. Ein Spiel kann immer dann in einem Antriebsstrang 26 eines Fahrzeugs auftreten, wenn eines von dem Drehmoment des Rads 16 und dem Drehmoment des Triebwerks, bereitgestellt durch den Verbrennungsmotor 12 und den M/G 14, in Relation zueinander die Richtung ändert. Diese Änderung der Drehmomentrichtung kann auftreten, wenn das Fahrzeug 10 sowohl mit der Ausrückkupplung 18 als auch der Anfahrkupplung 22 (oder Lock-out-Kupplung für den Drehmomentwandler) in einer verriegelten oder eingekuppelten Stellung betrieben wird. Zum Beispiel stellt, wenn das Fahrzeug 10 bremst, der Kompressionsbremseffekt des Verbrennungsmotors 12 ein negatives Drehmoment für das Getriebe 24 bereit, das danach durch das Differential 28 und dann zu den Rädern 16 weitergeleitet wird. An diesem Punkt ist der Antriebsstrang 26 in negativer Richtung gewickelt oder verdreht. Wenn der Fahrer eine Leistungsanforderung oder Betätigung unter Verwendung des Gaspedals bereitstellt, wechselt das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 von negativ zu positiv, wenn es beginnt, ein Drehmoment zuzuführen, um das Fahrzeug 10 voranzutreiben. Der Antriebsstrang 26 wird abgewickelt oder entdreht, wenn jede Antriebskomponente von einer Übertragung eines negativen Drehmoments zu einer Übertragung eines positiven Drehmoments wechselt. An einem gewissen Punkt durchläuft der Antrieb 26 während dieses Übergangs einen entspannten Zustand, in dem kein Drehmoment auf die Räder 16 angewandt wird.
In dieser Region mit einem nullwertigen Drehmoment ist die Verzahnung in dem Getriebe 24 und/oder das Differential 28 möglicherweise nicht schlüssig mit den passenden Zahnrädern oder Komponenten gekoppelt, und in dem Antriebsstrang 26 kann ein gewisses Spiel oder eine freie Rotation vorhanden sein. Ein Spiel über mehrere Sätze hinweg kann kumulativ sein. Wenn der Verbrennungsmotor 12 weiterhin ein positives Drehmoment bereitstellt, wickelt sich der Antriebsstrang 26 in positiver Richtung auf. Die Gänge können schnell gekoppelt werden, was zu einem Schnappen führt. Außerdem kann sich die Achse, die das Differential 28 mit einem Rad 16 verbindet, als Folge eines höheren Drehmoments auf der Seite des Differentials 28 der Achse im Vergleich zu der Seite des Rads 16 leicht verdrehen. Die Achse kann als eine Torsionsfeder wirken, um diese Energie zu speichern. Wenn das Fahrzeug 10 mit der Beschleunigung beginnt, holt das Drehmoment des Rads 16 das Drehmoment an dem Differential 28 ein und Energie, die in der Achse gespeichert ist, wird schnell freigesetzt, was zu einer Schwingung in der entgegengesetzten Richtung oder Spiel führt. Das Ergebnis dieser Spieldurchquerung ist ein Schnappen oder Geräusch, wenn die Verzahnung aufeinandertrifft, und eine Verringerung des Raddrehmoments, wenn die Achsenenergie aufgewendet wird. Das Schnappen und die Schwingungen können von einem Fahrer in Abhängigkeit von ihrer Schwere bemerkt werden. Für einen Antrieb mit mehreren Zahneingriffen, die in Reihe angeordnet sind, kann jeder Zahneingriff eine Spielzone aufweisen. Das Spiel in dem Antrieb fällt durch die Zahneingriffe ab oder schreitet durch diese voran. Nachdem ein Zahneingriff in Eingriff gebracht wurde, durchquert der darauffolgende Zahneingriff eine Spielzone, wenn die Drehmomentumkehr die Komponente passiert. Der Totgang kann ein Spiel des Hauptgetriebes sowie von nachfolgenden Getrieben beinhalten.
Zu dem zuvor beschriebenen Szenario kann es auch in der entgegengesetzten Richtung kommen. In diesem Fall würde der Fahrer eine Leistungsanforderung, wie etwa eine Betätigung des Fahrpedals für eine Fahrzeugbeschleunigung, bereitstellen und dann plötzlich die Leistungsanforderung zurücknehmen, indem das Gaspedal durch eine Freigabe freigegeben wird. Die Antriebswelle 26 geht mit einem ähnlichen Drehmomentverlust oder einer ähnlichen Drehmomentlücke und einem Schnappen bei dem Übergang von einem gewickelten Zustand in der positiven Richtung zu einem gewickelten Zustand in der negativen Richtung über. Die Wirkung der Spieldurchquerung wegen einer plötzlichen Beschleunigung ist üblicherweise auffälliger als bei einem plötzlichen Abbremsen.
Zwei Spielbedingungen für das Fahrzeug 10 werden graphisch in 2 als ein Beispiel gezeigt. Das Fahrpedal 60, die Getriebeausgangsdrehzahl 62, die Raddrehzahl 64 und das Raddrehmoment 66 werden bei 68 während eines plötzlichen Abbremsens und einer plötzlichen Beschleunigung bei 70 gezeigt. Nach der Abbremsanforderung bei 68 nimmt die Getriebausgangsdrehzahl 62 schneller ab als die Raddrehzahl 64. Dies führt zu der Region 72, die mit „nullwertiges Raddrehmoment“ gekennzeichnet ist, in der sich der Antriebsstrang 26 in seinem entspannten Zustand befindet, wenn das Raddrehmoment 66 von positiv zu negativ übergeht. Unmittelbar im Anschluss an diesen Übergang nimmt das Raddrehmoment 66 rapide ab, wenn die Raddrehzahl 64 die Getriebeausgangsdrehzahl 62 einholt, was zu dem Bereich 74 führt, der mit „Drehmomentverlust“ gekennzeichnet ist. Dieser Drehmomentverlust 74 ist im Wesentlichen der Totgang und wird durch die Energie verursacht, die in der Halbwelle gespeichert ist, die freigegeben wird und das Spiel in dem Getriebe 24 und anderen Antriebsstrangkomponenten verursacht, zusätzlich zu dem negativen Drehmoment, das durch den Getriebeausgang zugeführt wird. Die Wirkung der Totgangdurchquerung 74 führt zu einer sich daraus ergebenden Schwingung hinsichtlich des Raddrehmoments.
Bei der Beschleunigung tritt nach einer Betätigungsanfrage bei 70 ein ähnliches Szenario auf, nur umgekehrt. Die Zunahme der Getriebeausgangsdrehzahl 62 führt zur Zunahme der Raddrehzahl 64, was zu der Region 76 mit nullwertigem Drehmoment und dann bei 78 zu einem schnellen Drehmomentanstieg oder einer „Drehmomentspitze“ führt, wodurch ein Spieldurchquerungseffekt oder ein Geräusch und eine Schwingung hervorgerufen wird bzw. werden, was von dem Fahrer wahrgenommen werden kann.
Das Steuersystem 42 ist dazu konfiguriert, den Spielbereich zu erkennen, zu erfassen und/oder vorherzusagen, um den Effekt der Totgangdurchquerung zu verringern oder abzuschwächen. Der Totgang in dem Fahrzeug 10 kann erfasst werden, indem das Getriebeeingangs- und -ausgangsdrehmomentverhältnis beobachtet werden, wie nachfolgend beschrieben. In einem Beispiel erkennt oder erfasst das Steuersystem 42 einen Totgangzustand für das Fahrzeug, wie in US-Patent Nr. 9,037,329 B2 , erteilt am 19. Mai 2015 und durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen, beschrieben. In anderen Ausführungsformen kann ein Totgang außerdem unter Verwendung von Drehzahlsensoren oder anderer fachbekannter Methoden erfasst werden, wie etwa denjenigen, die in US-Patent Nr. 7,223,203 B2 , erteilt am 29. Mai 2007 und durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen, beschrieben werden.
3 zeigt das Verhältnis von dem Eingangsdrehmoment zu dem Ausgangsdrehmoment über das Getriebe 24 hinweg. Ein ideales oder perfektes Getriebe 24 weist ein perfektes Drehmomentverhältnis auf, wie durch die Linie 100 gezeigt, die durch Null hindurchgeht. Jedoch gibt es bei einem realen Getriebe 24 proportionale und nichtproportionale Verluste, die erfasst werden können, um die Genauigkeit zu verbessern. Die Verluste bewirken ein Umstellen oder Modifizieren des idealen Drehmomentverhältnisses zu einem tatsächlichen Verhältnis von dem Ausgangsdrehmoment zu dem Eingangsdrehmoment. Das tatsächliche Drehmomentverhältnis entspricht dem idealen Drehmomentverhältnis unter Hinzunahme von Verlusten. Wenn sowohl das Eingangs- als auch Ausgangsdrehmoment negativ (generierend) ist, dann wirken die Getriebeverluste derart, dass sie zum Verlangsamen des Fahrzeugs beitragen. Wenn das Eingangs- und Ausgangsdrehmoment positiv ist (Antrieb), behindern die Verluste Antriebsbemühungen. Die Linie 118 stellt das tatsächliche Verhältnis während des Antriebs dar, wobei Verluste berücksichtigt werden. Die Linie 120 stellt das tatsächliche Verhältnis beim Generieren dar, wobei Verluste berücksichtigt werden. Die Linie 122 entspricht der Spanne von Verhältnissen, in denen das Getriebe 24 ein annähernd nullwertiges Drehmoment führt und die Wahrscheinlichkeit für den Effekt des Auftretens der Spielzone am höchsten ist, und die Linie 122 stellt die Spielregion dar.
Die Region 124 stellt die Eintrittsregion für die Spielzone von der Seite des Antriebs oder des positiven Eingangsdrehmoments dar. Die Region 126 stellt den Eintritt mit der Eintrittsregion für ein Spiel von der generierenden Seite oder der Seite des negativen Eingangsdrehmoments dar. Die Linie 122 zwischen den Regionen 124 und 126 ist durch ein Eingangsdrehmoment von null (bei 126) zu einem Eingangsdrehmoment mit einer positiven skalaren Größe (bei 124) und durch ein Ausgangsdrehmoment mit einem negativen skalaren Wert (bei 126) zu einem Ausgangsdrehmoment von null (bei 124) begrenzt. In anderen Ausführungsformen können andere Grenzen festgelegt werden, um die Spielzone zu definieren. Indem das Eingangsdrehmoment geregelt wird, wenn das Fahrzeug 10 auf Linie 122 betrieben wird, während das Fahrzeug entlang dieser beschleunigt wird oder abbremst, können die Effekte eines Spieldurchquerungsereignisses verringert oder abgeschwächt werden. Die Linie 122 kann linear oder nichtlinear sein. Zum Beispiel kann die Linie 122 eine Schrittfunktion mit mehreren Schritten sein, die durch ein Spiel in jedem Zahneingriff in dem Antriebsstrang verursacht werden.
Das Modell des Eingangsdrehmoments zu dem Ausgangsdrehmoment für eine Übersetzung, wie in 3 dargestellt, kann, wie nachfolgend beschrieben, bestimmt werden. Bei Beschleunigungsereignissen befindet sich der Antriebsstrang in einer Antriebskonfiguration, sodass ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 12 und/oder dem M/G 14 durch das Getriebe 24 auf die Räder 16 übertragen wird. Bei Abbremsereignissen befindet sich der Antriebsstrang in einer angetriebenen Konfiguration, sodass ein Drehmoment von den Rädern 16 durch das Getriebe 24 auf den M/G 14 übertragen wird. Jedoch ist das Maß des Drehmoments, das durch das Getriebe 24 und den Antriebsstrang 26 übertragen wird, von der Übersetzung und den Verlusten in dem Getriebe 24 und dem Antriebsstrang 26 abhängig. In 3 werden das Drehmoment, die Übersetzung und die Verluste des Getriebes 24 graphisch dargestellt. Die Übersetzung des Getriebes 24 entspricht einem Verhältnis des Drehmomenteingangs (τ_ein) und Drehmomentausgangs (τ_aus), wobei τ_ein dem Drehmoment an der Eingangswelle 46 zu dem Getriebe 24 entspricht und τ_aus dem Drehmoment an der Ausgangswelle 48 des Getriebes 24 entspricht und es in dem System keine Verluste gibt. Die Übersetzung kann auf einem Drehzahlverhältnis beruhen und von der Anzahl der Zähne der verschiedenen Zahnräder ausgehend berechnet werden, die in dem Getriebe 24 in Eingriff stehen. Die Übersetzung kann außerdem als ein ideales Drehmomentverhältnis angesehen werden. Zum Beispiel entspricht das Ausgangsdrehmoment (τ_aus), wenn die Übersetzung 4:1 ist, für ein Eingangsdrehmoment (τ_ein) von +100 Nm 400 Nm. Demnach wird das ideale Drehmomentverhältnis in 3 durch Linie 100 dargestellt, wobei der Anstieg der Linie dem idealen Drehmomentverhältnis oder der Übersetzung entspricht.
Eine lineare Beziehung kann verwendet werden, um den Drehmomenteingang für ein Getriebe mit dem Drehmomentausgang ins Verhältnis zu setzen, wobei die lineare Linie mit der folgenden Formel beschrieben werden kann: y = m·x + b wobei y dem Ausgangsdrehmoment (τ_aus) entspricht und x dem Eingangsdrehmoment (τ_ein) entspricht. Der Anstieg m entspricht dem Drehmomentverhältnis für Ausgang/Eingang oder der Übersetzung, und b entspricht dem Ausgangsdrehmoment, wenn das Eingangsdrehmoment null ist. Idealerweise oder bei einem Getriebe 24 ohne Verluste würde der Anstieg dem idealen Drehmomentverhältnis entsprechen und die Verschiebung wäre null, wie anhand der Linie 100 gezeigt. Der Anstieg ohne Verluste entspricht dem idealen Drehmomentverhältnis oder der Übersetzung (DV_ideal). Demnach lautet die Formel für die Linie 100: τ_aus = (τ_ein·DV_ideal) Gl. (1)
Jedoch ist das Getriebe 24 nicht vollkommen effizient und weist einige Verluste auf. Die Verluste in dem Getriebe können einer Funktion von Reibung, Wärme, Umlaufverlusten oder vielen anderen Faktoren entsprechen. Die Verluste in dem Getriebe können als „proportionale Verluste“ und „nichtproportionale Verluste“ gekennzeichnet werden. Proportionale Verluste variieren in Abhängigkeit des aktuellen Gangs und der aktuellen Drehzahl, während nichtproportionale Verluste von dem Drehmoment unabhängig sind. Die Effizienz für ein Getriebe 24 wird normalerweise durch das Getriebe 24 gemessen. Die Effizienz des Antriebsstrangs 26 wird üblicherweise mit der verriegelten Anfahrkupplung 22 oder der verriegelten Bypass-Kupplung für einen Drehmomentwandler gemessen oder kann ohne einen Drehmomentwandler modelliert werden.
Der Achsenabschnitt b entspricht dem nichtproportionalen Verlust, T_s, dargestellt bei 112 in 2, für jedes Zahnrad für ein Zahnradstufengetriebe. Die Linie 114 stellt das ideale Drehmomentverhältnis oder die Übersetzung dar, wenn nichtproportionale Verluste, T_s, in dem Getriebe 24 berücksichtigt werden. Die nichtproportionalen Verluste, Ts, können Einheiten des Ausgangsdrehmoments entsprechen. Die nichtproportionalen Verluste oder Umlaufverluste in dem Antriebsstrang können von der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs, der Öltemperatur des Antriebsstrangs und dem Gang abhängig sein, in dem sich der Antriebsstrang befindet. Die Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs kann von der Eingangsdrehzahl des Antriebsstrangs und einer Übersetzung des Antriebsstrangs abhängig sein. Demnach lautet die Formel für Linie 114: τ_aus = (τ_in·DV_ideal) – T_s Gl. (2)
Proportionale Getriebeverluste können in dem Modell ebenso berücksichtigt werden. Das tatsächliche Drehmomentverhältnis des Getriebes 24 von τ_aus zu τ_ein kann in unterschiedlichen Gängen empirisch gemessen werden. Die empirische Modellierung des Getriebes 24 ohne den Drehmomentwandler (verriegelt oder nicht eingeschlossen) ermöglicht eine Darstellung der Verluste „proportional zu dem Drehmoment“ getrennt von den Verlusten „nichtproportional zu dem Drehmoment“, die unter Verwendung einer linearen Beziehung zwischen dem Ausgangsdrehmoment und dem Eingangsdrehmoment dargestellt werden können. Proportionale Verluste können von der Öltemperatur des Antriebsstrangs, dem Gang, in dem sich der Antriebsstrang befindet, und dem Eingangsdrehmoment zu dem Antriebsstrang abhängig sein. Proportionale Verluste werden durch den Anstieg der Beziehung von Ausgangsdrehmoment zu Eingangsdrehmoment für jeden Gang dargestellt. Der Anstieg, einschließlich proportionaler Verluste, entspricht dem tatsächlichen Drehmomentverhältnis über das Getriebe 24 hinweg.
Das ideale Drehmomentverhältnis, oder die ideale Übersetzung, und die Beziehung von Drehmomenteingang zu Drehmomentausgang kann anschließend in Kombination mit nur wenigen gemessenen Punkten der tatsächlichen Beziehungen der Drehmomentverhältnisse von Eingang zu Ausgang verwendet werden, um die Differenz zwischen den Anstiegen des idealen Drehmomentverhältnisses (DV_ideal) und des tatsächlichen Drehmomentverhältnisses (DV_tatsächlich) zu bestimmen. Proportionale Drehmomentverluste können berücksichtigt werden, indem man den Anteil von τ_ein subtrahiert, der von der Differenz der Anstiege zwischen dem idealen Drehmomentverhältnis und dem tatsächlichen Drehmomentverhältnis stammt. Nichtproportionale Verluste werden durch T_s repräsentiert. Die lineare Formel für das Getriebe, wenn proportionale und nichtproportionale Verluste berücksichtigt werden, gezeigt als Linie 116 in 2, kann gemäß der folgenden Gleichung repräsentiert werden: τ_aus = (τ_in·DV_ideal) – T_s – τ_ein·(DV_ideal – DV_tatsächlich) Gl. (3A)
Durch das Wegkürzen der Terme auf der rechten Seite der Verlustgleichung kann die Formel für Linie 116 in 3 zu Folgendem vereinfacht werden: τ_aus = (τ_ein·DV_tatsächlich) – T_s Gl. (3B)
Zum Beispiel kann τaus mit einem Eingangsdrehmoment von +100 Nm; einem tatsächlichen Drehmomentverhältnis von 4,0; einem idealen Drehmomentverhältnis von 4,1 und einem nichtproportionalen Verlust von 5 wie folgt bestimmt werden. Es wird vermerkt, dass die Zahlen in dem folgenden Beispiel der Einfachheit halber verkürzt dargestellt werden.
Zunächst wird das Ausgangsdrehmoment unter Verwendung von Gleichung (3A) wie folgt berechnet: τ_aus = (100·4,1) – 5 – (100·(4,1 – 4,0)) = 395 Nm
Unter Verwendung von Gleichung (3B) wird das Ausgangsdrehmoment wie folgt berechnet: τ_aus = (100·4,0) – 5 = 395 Nm
Die Leistung kann ermittelt werden, indem das Drehmoment mit der Drehzahl der Wellen 46, 48 multipliziert wird, veranschaulicht durch die folgende Gleichung: P = τ·ω
Unter Verwendung einer Eingangsdrehzahl von 400 rad/s können die Eingangs- und Ausgangsleistung gemäß der folgenden Gleichungen berechnet werden: P_ein = 100·400 = 40.000 Watt P_aus = 395·(400/4,1) = 38.536 Watt
Die Differenz zwischen der Leistung an dem Getriebeeingang 46 und dem Getriebeausgang 48 entspricht dem Betrag des Leistungsverlustes aufgrund einer Ineffizienz des Getriebes und kann gemäß der folgenden Gleichung bestimmt werden: P_ein – P_aus = 1.464 Watt
Die Verlustformeln der Gleichungen (3A) und (3B) sind bei der Beschreibung des Getriebes, einschließlich Verlusten in einem traditionellen Antrieb, im Allgemeinen genau. Durch die Verlustformeln in den Gleichungen (3A) und (3B) kann außerdem das Getriebe, einschließlich Verlusten in einem HEV-Antrieb, genau beschrieben werden, wenn das Fahrzeug 10 fährt. Jedoch ergibt sich ein Problem, wenn das Fahrzeug 10 dem Getriebeausgang 62 Leistung zuführt und diese aus dem Getriebeeingang 60 extrahiert, wie etwa beim regenerativen Antriebsbremsen in einem HEV. In dieser Situation sind die Werte für das Drehmoment durch den Antriebsstrang 26 negativ, das Getriebe befindet sich in einer angetriebenen Konfiguration und die Verlustformeln in Gleichung (3A) und (3B) werden anders angewandt.
Das Problem hinsichtlich der Verlustformeln in den Gleichungen (3A) und (3B) beim regenerativen Antriebsbremsen wird durch ein anderes Beispiel veranschaulicht, wie nachfolgend gezeigt. Zum Beispiel wird für negative Drehmomente, wobei das Eingangsdrehmoment τ_ein einem Eingangsdrehmoment von –100 Nm entspricht, das tatsächliche Verhältnis 4,0 entspricht, das ideale Verhältnis 4,1 entspricht und nichtproportionale Verluste (T_s) 5 entsprechen, τ_aus wie folgt berechnet: τ_aus = (–100·4,1) – 5 – (100·(4,1 – 4,0)) = –405 Nm, unter Verwendung von Gleichung (3A), oder τ_aus = (–100·4,0) – 5 = –405 Nm, unter Verwendung von Gleichung (3B).
Unter Verwendung einer Eingangsdrehzahl von 400 rad/s können die Leistungsberechnungen wie folgt ermittelt werden: P_ein = –100·400 = –40.000 Watt P_aus = –405·(400/4,1) = –39.512 Watt P_ein – P_aus = P_Verlust = –488 Watt
Unter Verwendung der Standardformel ergibt sich eine negative Verlustberechnung, was nicht möglich ist, da die Leistung, die in die Ausgangswelle 48 des Getriebes 24 hineingeht, kleiner ist als die Leistung, die durch die Eingangswelle 46 des Getriebes herauskommt. Für dieses Beispiel werden 40.000 Watt regenerativer Energie an dem Getriebeeingang 46 aufgefangen, wenn lediglich 39.512 Watt regenerativer Energie von den Rädern 16 in den Getriebeausgang 48 hineingehen.
Zum Modellieren der Drehmomentbeziehung sind für die Daten zwei Linien besser geeignet als eine Linie. Die erste Linie, dargestellt als Linie 118 in 3, steht für das positive Ausgangsdrehmoment τ_aus und Eingangsdrehmoment τ_ein, wie etwa, wenn das Fahrzeug 10 fährt. Die zweite Linie, veranschaulicht als Linie 120 in 2, steht für das negative Ausgangsdrehmoment und Eingangsdrehmoment, wie etwa, wenn das Fahrzeug 10 regenerativ bremst.
Die nichtproportionalen Verluste 112 werden so berechnet, dass sie bei Fahren und Regeneration gleich sind. Demnach wird bei Linie 118 und Linie 120 jeweils der gleiche verschobene Term b für einen nichtproportionalen Drehmomentverlust T_s verwendet. Jedoch werden die proportionalen Verluste während der Regeneration unter Verwendung der standardmäßigen Fahrgleichungen nicht korrekt erfasst.
Das korrekte τ_ein für einen gegebenen Wert τ_aus wird korrekt berechnet, wenn die proportionalen Drehmomentverluste in der richtigen Richtung addiert werden. Der Term für den proportionalen Verlust in Gleichung (3A), das heißt τ_ein·(DV_ideal – DV_tatsächlich), muss einem positiven Wert entsprechen, unabhängig davon, ob das Getriebe τ_ein positives oder negatives Drehmoment überträgt. Da τein während der Regeneration negativ ist und der Ausdruck des proportionalen Verlusts in Gleichung (3A) positiv sein muss, muss das ideale Drehmomentverhältnis während der Regeneration kleiner sein als das tatsächliche Drehmomentverhältnis, um die korrekte Berechnung dafür bereitzustellen, dass mehr Energie in den Getriebeausgang 48 hineingeht, als an dem Getriebeeingang 46 während der Übertragung eines negativen Drehmoments empfangen wird.
Zum Beispiel kann τ_aus während einer Übertragung eines negativen Drehmoments, wobei das Getriebeeingangsdrehmoment τ_ein –100 Nm entspricht, das tatsächliche Drehmomentverhältnis 4,2 entspricht, das ideale Drehmomentverhältnis, das kleiner ist als das tatsächliche Drehmomentverhältnis, 4,1 entspricht und nichtproportionale Verluste T_s 5 entsprechen, wie folgt ermittelt werden: τ_aus = (–100·4,1) – 5 – (–100·(4,1 – 4,2)) = –425 Nm, unter Verwendung von Gleichung (3A) oder τ_aus = (–100·4,2) – 5 = –425 Nm, unter Verwendung von Gleichung (3B). Es wird vermerkt, dass der vorherige Verlust von –405 einer Abweichung von annähernd fünf Prozent entspricht.
Unter Verwendung einer Eingangsdrehzahl von 400 rad/s können die Eingangsleistung, Ausgangsleistung und der Leistungsverlust gemäß der folgenden Gleichungen berechnet werden: P_ein = –100·400 = –40.000 Watt P_aus = –425·(400/4,1) = –41.463 Watt P_ein – P_aus = P_Verlust = 1463 Watt
Wenn das Ausgangsdrehmoment und Eingangsdrehmoment jeweils positiv ist, ist der tatsächlich gemessene Anstieg kleiner als das ideale Drehmomentverhältnis, wie durch Linie 118 im Vergleich zu Linie 114 erkennbar. Jedoch ist, wenn das Ausgangsdrehmoment und Eingangsdrehmoment jeweils negativ ist, der tatsächlich gemessene Anstieg oder DV_tatsächlich größer als das mechanische Drehmomentverhältnis oder DV_ideal, wie durch Linie 120 im Vergleich zu Linie 114 erkennbar. Das tatsächliche Drehmomentverhältnis für ein negatives Drehmoment wird so gemessen, dass es 4,2 entspricht. Wenn das gemessene positive Drehmomentverhältnis von 4,0 für die negative Drehmomentsituation verwendet wird, wird mit der Gleichung (3) berechnet, dass an dem Getriebeeingang 60 mehr Energie aufgefangen wird als während der Regeneration in den Getriebeausgang 62 eingespeist wird (wie durch Linie 116 im Vergleich zu Linie 114 gezeigt).
Um die Differenz zwischen dem tatsächlichen Drehmomentverhältnis und dem idealen Drehmomentverhältnis (oder der Übersetzung) zu berücksichtigen, wird ein proportionaler Verlustkoeffizient C1 für jeden Gang unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: C1 = τ_ein·(DV_ideal – DV_tatsächlich) Gl. (4)
Beim Antrieb/Fahren oder einem positiven Drehmoment durch das Getriebe 24 ist der proportionale Verlustkoeffizient C1 in Gleichung (3B) enthalten, um die Verlustgleichung wie folgt abzuleiten: τ_aus = (τ_ein·(DV_tatsächlich – C1)) – T_s Gl. (5)
Alternativ kann Gleichung (5) umgestellt werden, um ein τ_ein aufgrund eines erwünschten Drehmomentausgangs τ_aus beim Fahren wie folgt zu ermitteln: τ_ein = (τ_aus + T_s)/(DV_ideal – C1) Gl. (6)
Wenn das Drehmoment durch das Getriebe 24 negativ ist, wie etwa während eines regenerativen Bremsereignisses, ist das tatsächliche Drehmomentverhältnis um den gleichen Betrag größer als das ideale Drehmomentverhältnis (oder die Übersetzung), um welchen das ideale Drehmomentverhältnis größer ist als das tatsächliche Drehmomentverhältnis beim Fahren. Demnach ändert sich das Vorzeichen von C1 während des regenerativen Bremsens, der absolute Wert von C1 bleibt jedoch gleich. Demnach lautet das τ_ein während der Übertragung eines negativen Drehmoments durch das Getriebe aufgrund eines erwünschten Drehmomentausgangs τ_aus wie folgt: τ_ein = (τ_aus + T_s)/(DV_ideal + C1) Gl. (7)
Die Beziehung des Eingangsdrehmoments zu dem Ausgangsdrehmoment für das Getriebe 24 wird demnach besser durch die zwei Linien 118, 120 charakterisiert, um zwischen dem Fahren und der Regeneration oder einem positiven und negativen Drehmoment zu unterscheiden. Die Linie 120 in 3 stellt die Linie dar, mit der proportionale Verluste berücksichtigt werden, die zu dem regenerativen Bremsen hinzukommen. Die Linie 120 kann charakterisiert werden, indem die Gleichung (7) wie folgt umgestellt wird: τ_aus = (τ_ein·(DV_ideal + C1)) – T_s Gl. (8)
Die Einbeziehung eines Drehmomentwandlers, von Pumpverlusten und dynamischen Trägheitsverlusten kann in dem gesamten Entwicklungsprozess für die Getriebesteuerung einheitlich sein. Zum Beispiel kann, wenn das Fahrzeug einen Drehmomentwandler beinhaltet, der Drehmomenteingang τ_ein, wenn das Fahrzeug fährt, wie folgt bestimmt werden: τ_ein = ((τ_aus + T_s)/(DV_ideal – C1))·(1/DV_{Drehmomentwandler}) + Verlust_Pumpe + Verlust_{dyn_Trägheit} Gl. (9)
Wenn der M/G 14 generiert oder wenn das Fahrzeug regenerativ bremst, sodass das Getriebeausgangsdrehmoment negativ ist, wird die Gleichung (9) modifiziert, sodass der Drehmomenteingang τ_ein von folgender Gleichung ausgehend bestimmt werden kann: τ_ein = ((τ_aus + T_s)/(DV_ideal – C1))·(1/DV_{Drehmomentwandler}) Verlust_Pumpe + Verlust_{dyn_Trägheit} Gl. (10)
Der Drehmomentwandler kann zwischen dem M/G 14 und dem Getriebe 24 angeschlossen werden. Der Drehmomentwandler kann auch in das Getriebe 24 eingebaut werden. Wenn der Drehmomentwandler durch eine Verriegelung der Bypass-Kupplung verriegelt wird, ist das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers 1:1.
Das Steuersystem 42 ist dazu konfiguriert, eine Spielzone für das Fahrzeug 10 aufgrund des Gangs des Getriebes zu bestimmen und die bestimmte Spielzone während des Fahrzeugbetriebs zu verwenden, um eine bevorstehende Spielzone vorherzusagen oder zu erkennen, was wiederum in einer Steuerstrategie verwendet werden kann, um die Auswirkung der Spieldurchquerung des Antriebsstrangs durch Regeln einer einstellbaren Verstärkung eines aktiven Dämpfungssystems für einen Elektromotor abzuschwächen, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Die aktive Elektromotordämpfung (Active Motor Damping – AMD) kann verwendet werden, um eine Antriebsstrangschwingung durch Spielzonendurchquerungen oder eine Raddrehmomentumkehr zu regeln. 4 stellt ein Regelkreis-Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform einer Dämpfungsregelung dar, die eine oder mehrere einstellbare Verstärkungen zum Einstellen des Elektromotordrehmoments und Reduzieren von Antriebsschwingungen bei Spielzonendurchquerungen einbeziehen kann. Der Regelkreis 400 kann einen Filter 402 (hier in einem Vorwärtskreis gezeigt) beinhalten, der Frequenzinhalt entfernt und die Dämpfungsfunktion auf einen vorgegebenen Frequenzbereich begrenzt, wobei der Filter effektiv als Bandpassfilter fungiert. Der vorgegebene Frequenzbereich kann derart ausgewählt werden, dass er jegliches Szenario einer Antriebsdrehmomentvariation beinhaltet, hinsichtlich dessen identifiziert wurde, dass es eine Antriebsresonanz erregt, die zu einem nicht störungsfreien Fahrzeugverhalten führt. Somit kann der ausgewählte Frequenzbereich je nach Fahrzeugkonfiguration variieren. Der Filter 402 kann anhand eines schmalbandigen Sperrfilters umgesetzt werden, welcher die Dämpfungsfunktion auf einen engen Frequenzbereich wie beispielsweise 5 Hz bis 7 Hz eingrenzt. Die Frequenzbereiche können allerdings variieren, und sie könnten je nach jeweiliger Anwendung und Umsetzung Frequenzen zwischen 1 Hz und 100 Hz einschließen. Der Filter 402 kann auch aufgrund ausgewählter Gänge und Übersetzungen für den Getriebekasten 24 eingestellt oder variiert werden, um Variationen der Resonanzfrequenz auszugleichen, die mit einem gegenwärtig ausgewählten Gang und der damit verbundenen Übersetzung assoziiert sind.
Ein vereinfachtes Modell der Dynamik des mechanischen Systems des M/G 14 kann durch eine Übertragungsfunktion innerhalb des Reglers 400 repräsentiert werden, wie bei Block 404 allgemein repräsentiert, wie etwa:
wobei J_m die Trägheit des M/G 14 ist, c eine Dämpfungskonstante des mechanischen Systems ist und k eine Federkonstante des mechanischen Systems ist. Die Transferfunktion 404 kann verwendet werden, um eine Winkellage Ɵ des M/G 14 zu bestimmen, die einem Elektromotor-Eingangsdrehmoment-Befehl τ_m entspricht. Die Winkellage Ɵ des M/G 14 wird in einen Ableitungsblock 406 eingegeben, wobei die Ableitung eine Ausgabe ω_m aufweist, welche die Elektromotordrehzahl des M/G 14 repräsentiert (wobei die Elektromotordrehzahl eine Elektromotor-Winkelgeschwindigkeit ist). Die Elektromotordrehzahl ω_m wird zwar als eine Ausgabe des Ableitungsblocks 406 gezeigt, jedoch handelt es sich dabei lediglich um eine Repräsentation des mechanischen Systems. Die Elektromotordrehzahl ω_m ist typischerweise ein gemessener Wert der Rotation der Motorwelle, die anhand eines entsprechenden Sensors 44 bestimmt wird und auch als gemessene Elektromotordrehzahl ω_m bezeichnet werden kann.
Mit Bezugnahme auf 5 wird die gemessene Elektromotordrehzahl ω_m mit Darstellung der Schwingungen gezeigt, die in der Elektromotordrehzahl ω_m des M/G 14 auftreten. Auch eine erwünschte Elektromotordrehzahl ω_{m_des} wird durch Erzeugen einer glatten Linie berechnet, die sich der gemessenen Elektromotordrehzahl ω_m nähert. Die erwünschte Elektromotordrehzahl ω_{m_des} kann unter Verwendung von Verfahren der numerischen Analyse mittels Kurvenanpassung wie etwa Interpolation oder Glättung erstellt werden. Sobald die erwünschte Elektromotordrehzahl ω_{m_des} berechnet wurde, wird eine Verdrehungszahl ω_{m_twist} berechnet, wobei es sich um die Differenz zwischen der gemessenen Elektromotordrehzahl ω_m und der erwünschten Elektromotordrehzahl ω_{m_des} handelt.
Sobald die Verdrehungszahl ω_{m_twist}, erneut mit Bezugnahme auf 4, berechnet wurde, wird sie als eine Eingabe in einer Rückkopplungsschleife verwendet. Die Rückkopplungsschleife kann einen rückgekoppelten Regler 408 beinhalten, bei dem es sich um einen proportionalen-differenzierenden (PD-)Regler handeln kann, welcher anhand der folgenden Übertragungsfunktion repräsentiert wird: H(s) = k_md s / s + p + k_mp wobei k_md ein differenzierendes Glied relativ zu der Verdrehungszahl, ω_{m_twist} ist, s / s + p ein Hauptfilter ist und k_mp ein proportionales Glied ist, das auf der Verdrehungszahl ω_{m_twist} beruht. Das differenzierende Glied k_md und das proportionale Glied k_mp können entweder konstante Werte oder Ausgaben aus einer oder mehreren Tabellen sein, die zum Beispiel in der TCU 36 oder VSC 40 gespeichert ist, wobei die Eingabe in die Tabelle(n) die Verdrehungszahl ω_{m_twist} ist. Die Ausgabe des rückgekoppelten Reglers 408 ist eine Einstellung des Drehmoments des Elektromotors τ_{m_adj}. Die Einstellung des Elektromotordrehmoments τ_{m_adj} wird bei 410 von dem erwünschten Elektromotordrehmoment τ_{m_des} subtrahiert, was einen Elektromotordrehmomentbefehl τ_m ergibt. Das erwünschte Elektromotordrehmoment τ_{m_des} wird das Maß an Drehmoment sein, das von dem M/G 14 bereitgestellt wird, wenn er als Generator im Hybridmodus oder im rein elektrischen Modus arbeitet. Der Elektromotordrehmomentbefehl τ_m wird nach dem Passieren des Filters 402 auch als Eingabe für die Übertragungsfunktion 404 verwendet.
Alternativ kann k_md ein differenzierendes Glied sein, das auf der Elektromotordrehzahl ω_m beruht, k_mp kann ein proportionales Glied sein, das auf der Elektromotordrehzahl ω_m beruht, und das differenzierende Glied k_md und das proportionale Glied k_mp können entweder konstante Werte oder Ausgaben aus Tabellen sein, die in der TCU 36 oder VSC 40 gespeichert sind, wobei die Eingabe in die Tabelle(n) die Elektromotordrehzahl ω_m ist.
Der rückgekoppelte Regler 408 ist nicht auf einen PD-Regler begrenzt und kann stattdessen auch andere Reglerarten beinhalten, wie etwa PI(proportional-integrierende)-Regler oder PID(proportional-integrierende-differenzierende)-Regler. Gleichermaßen können auch andere Konfigurationen von Regelkreisen mit unterschiedlichen Mitkopplungs- und/oder Rückkopplungsgliedern verwendet werden.
Wie weiter unten mit Bezugnahme auf 6 beschrieben, kann der Regelkreis 400 eine oder mehrere einstellbare Verstärkungen beinhalten, die sich als Reaktion auf einen Betrieb durch eine Spielzone ändern. Der Steueralgorithmus koordiniert das Steuern des Verbrennungs- und Elektromotors, um einen Antriebsstrang-Totgang während eines Richtungswechsels des Drehmoments abzuschwächen, während außerdem eine Schwingung gedämpft wird, welche durch schnelle Drehmomentänderungen im Antriebsstrang verursacht werden. Der Regelkreis 400 wird weiterhin arbeiten, um entweder für eine vorgegebene verstrichene Zeit oder bis der Drehzahlfehler auf unter einen vorgegebenen Schwellenwert reduziert wurde eine aktive Elektromotordämpfung bereitzustellen und Antriebsstrangschwingungen zu reduzieren. Der Drehzahlfehler ist eine Differenz zwischen der gemessenen Elektromotordrehzahl ω_m und der erwünschten Elektromotordrehzahl ω_{m_des} (die Verdrehungszahl ω_{m_twist}) und lässt sich anhand der folgenden Gleichungen repräsentieren: e = ω_m – ω_{m_des} oder e = ω_{m_twist}
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerungsarchitektur zur Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung während einer Raddrehmomentumkehr gemäß mindestens einer Ausführungsform der Offenbarung darstellt. Die Steuerung 600 kann durch einen oder mehrere Steueralgorithmen umgesetzt werden, die durch einen programmierten Mikroprozessor wie beispielsweise TCU 36, ECU 38 und/oder VSC 40 ausgeführt werden. Block 602 repräsentiert eine Bestimmung des Getriebeeingangsdrehmoments nach Fahrerbedarf aufgrund von Eingaben 604, zu denen in dieser Ausführungsform die Fahrpedalstellung, das Antriebsstrang-Verhältnis und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zählen. Bei Block 602 wird eine Anforderung des Getriebeeingangsdrehmoments, wie bei 606 repräsentiert, bestimmt, die Block 608 bereitgestellt wird. Bei Block 608 wird eine Verbrennungsmotordrehmomentanforderung 610 und eine Elektromotordrehmomentanforderung 612 bestimmt, um die Anforderung des Getriebeeingangsdrehmoments 606 zu erfüllen, und zwar aufgrund der aktuellen Betriebsparameter wie etwa des aktuellen Betriebsmodus, des Batterieladestatus (SOC), der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Getriebegangwahl usw. Die Verbrennungsmotordrehmomentanforderung 610 unterliegt Verbrennungsmotorteilsystembegrenzungen, wie bei 620 repräsentiert, um dem Verbrennungsmotorteilsystem 624 einen bei 622 repräsentierten Verbrennungsmotordrehmomentbefehl bereitzustellen. Die Verbrennungsmotorteilsystemsteuerung stellt eine Verbrennungsmotordrehmomentregelung 626 des Verbrennungsmotors oder der Anlage 630 sowie eine Schätzung des Verbrennungsmotorausgangsdrehmoments, wie bei 628 repräsentiert, bereit.
Auf ähnliche Weise wird die Elektromotordrehmomentanforderung 612 bei 640 durch Elektromotordrehmomentober- und/oder Untergrenzen begrenzt, um einen Elektromotordrehmomentbefehl 642 für das Elektromotorteilsystem 644 bereitzustellen. Die Elektromotorsteuerung 646 steuert den Elektromotor oder die Anlage 650, um zum Erfüllen des Elektromotordrehmomentbefehls 642 ein Elektromotordrehmoment bereitzustellen.
Die Erkennung einer Spielzone oder Raddrehmomentumkehr erfolgt, wie bei 660 repräsentiert, aufgrund unterschiedlicher Fahrzeugeingaben 662, zu denen zum Beispiel eine Schätzung des Verbrennungsmotordrehmoments, eine Schätzung des Elektromotordrehmoments, ein Getriebedrehmomentverhältnis, Getriebeeingangs- und -ausgangsdrehzahlen und die Raddrehzahl gehören können. Die resultierende Drehmomentschätzung 664 wird verwendet, um eine Raddrehmomentumkehr- oder Spielzonendurchquerung vorherzusagen, sodass eine aktive Elektromotordämpfung (AMD) ermöglicht wird, wobei eine oder mehrere AMD-Verstärkungen wie bei Block 666 repräsentiert eingeplant werden. Die AMD-Verstärkung(en) kann bzw. können unter Verwendung einer oder mehrerer Verweistabellen eingeplant oder aufgrund einer oder mehrerer Gleichungen anderweitig berechnet werden. Wie in 8 dargestellt, wird bzw. werden in einer Ausführungsform die AMD-Verstärkung(en), welche in dem durch den AMD-Regler 670 durchgeführten Schwingungssteueralgorithmus verwendet wird bzw. werden, bei Block 666 eingestellt, um eine Verstärkungseinstellung 668 bereitzustellen, welche die Verstärkung(en) auf nahe Null reduziert, wenn bei einem Übergang von Antriebskraft zu regenerativer Kraft oder umgekehrt das Antriebsstrangdrehmoment nahe Null liegt. Die Verstärkung(en) werden dann derart gesteigert, um die Schwingungsregelung durch den AMD-Regler 670 weich und allmählich einzuführen, nachdem die Drehmomentumkehr eintritt.
7 stellt einen repräsentativen Betrieb eines Hybridfahrzeugs nach dem Stand der Technik während einer Raddrehmomentumkehr dar, die mit einer Fahrpedalfreigabe assoziiert ist. Das durch die Graphen 700 repräsentierte Steuersystem beinhaltet eine oder mehrere einstellbare Verstärkungen des AMD-Reglers nicht. Verlauf A repräsentiert die Fahrpedalstellung 710 vor, während und nach einem Durchqueren der Spielzone 716. Der Darstellung gemäß wird die Freigabe oder das Sinken der Fahrpedalstellung 710 in diesem Beispiel die Raddrehmomentumkehr innerhalb der Spielzone 716 auslösen. Verlauf B repräsentiert die Getriebeeingangsdrehzahlanforderung 720 und stellt eine Schwingung 722 bei der Antriebsstrangresonanz dar. Die Getriebeeingangsdrehmomentanforderung 730 wird bei Verlauf C gezeigt. Die Rate der Getriebeeingangsdrehmomentanforderung ändert sich, um die Rate für eine weiche Durchquerung des Drehmomentnullpunkts am Anfang der Spielzone 716, wie bei 732 allgemein angegeben, zu verlangsamen. Das Elektromotordrehmoment wird durch die aktive Elektromotordämpfungsregelung, wie bei 734 repräsentiert, der Drehzahländerung entgegengesetzt angewandt, um die Antriebsstrangresonanz zu dämpfen. Das erwartete Raddrehmoment wird in Verlauf D anhand der Linie 740 dargestellt, in welchem die erwartete Region eines nullwertigen Drehmoments bei 742 angegeben wird, wobei zwischen den eingreifenden Getriebezähnen Luft ist. Das tatsächliche Raddrehmoment wird in Verlauf E anhand der Linie 750 repräsentiert gezeigt. Der AMD-Regler, der eine konstante Verstärkung verwendet, wie bei Verlauf F anhand der Linie 760 gezeigt, bewirkt, dass das Raddrehmoment das nullwertige Drehmoment wie bei 752 angegeben mehrfach durchquert, was zu einem Schnappen im Antriebsstrang führt.
8 stellt einen repräsentativen Betrieb eines Hybridfahrzeugs während einer Raddrehmomentumkehr dar, die mit einer Fahrpedalfreigabe assoziiert ist, unter Verwendung einer AMD mit (einer) einstellbaren Verstärkung(en) gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Das anhand der Verläufe oder Graphen 800 repräsentierte Steuersystem beinhaltet ein AMD-System mit einer oder mehreren einstellbaren Verstärkungen. Verlauf A stellt die anhand der Linie 810 repräsentierte Fahrpedalstellung dar, die zu einer Raddrehmomentumkehr innerhalb der Spielzone 816 führt. Verlauf B stellt eine wie anhand der Linie 820 repräsentierte Getriebeeingangsdrehzahlanforderung und damit assoziierte Schwingung bei der Antriebsstrangresonanz, wie anhand der Linie 822 repräsentiert, dar. Verlauf C stellt eine anhand der Linie 830 repräsentierte Getriebeeingangsdrehmomentanforderung dar. Das zum Dämpfen von Antriebsstrangschwingungen verwendete AMD-Drehmoment wird anhand der Linie 832 repräsentiert, und es wird durch ein Einstellen einer oder mehrerer AMD-Verstärkungen auf nahe Null in der Region mit nullwertigem Drehmoment, bei 834 angegeben, reduziert. Die Verstärkung(en) wird bzw. werden danach gesteigert, um einen weichen Übergang des AMD-Drehmoments, wie bei 836 angegeben, bereitzustellen. Verlauf D stellt das erwartete Raddrehmoment 840 und die erwartete Region mit nullwertigem Drehmoment 842 dar, in der zwischen eingreifenden Getriebezähnen Luft ist. Verlauf E stellt das tatsächliche Raddrehmoment 850 dar. Das reduzierte AMD-Drehmoment nahe der Region 852 mit nullwertigem Drehmoment ermöglicht einen weichen Drehmomentübergang.
Verlauf F stellt eine repräsentative Verstärkung 860 des AMD-Regelsystems dar, das reduziert oder allmählich abgebaut wird, wenn sich das Getriebeeingangsdrehmoment der Spielzone 816 nähert, wie bei 862 repräsentiert. Eine oder mehrere Verstärkungen werden auf nahe Null reduziert, wie bei 864 angegeben, und danach wie bei 866 angegeben gesteigert oder allmählich aufgebaut. Obwohl sie in diesem Beispiel als stückweise lineare Funktion dargestellt sind, können die eine oder mehreren Verstärkungen je nach der jeweiligen Anwendung auch anders reduziert werden. Gleichermaßen kann die Reduktion oder der allmähliche Abbau der Verstärkung mit eine Rate erfolgen, die von dem allmählichen Aufbau oder der Steigerung der Verstärkung abweicht.
9 ist ein vereinfachtes Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zur Verbrennungs- und Elektromotorsteuerung während einer Raddrehmomentumkehr einer repräsentativen Ausführungsform darstellt. Die Diagramme aus 9 stellen eine repräsentative Steuerstrategie oder einen repräsentativen Steueralgorithmus für ein Hybridfahrzeug dar, das gemäß repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen Motor mit innerer Verbrennung und eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweist. Die dargestellte Steuerstrategie und/oder ogik wird im Allgemeinen als Anweisungen oder Code gespeichert, die bzw. der durch Software und/oder Hardware in einer oder mehreren Fahrzeugsteuerungen wie etwa TCU36, ECU 38 und VSC 40 und/oder verwandte Fahrzeugsteuerungen ausgeführt werden bzw. wird. Die Anweisungen oder der Code können bzw. kann unter Verwendung einer beliebigen aus einer Reihe bekannter Strategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen verarbeitet werden. Demnach können unterschiedliche dargestellt Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich sie nicht ausdrücklich dargestellt sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden kann bzw. können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die in der vorliegenden Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, und soll stattdessen die Darstellung und Beschreibung erleichtern. Selbstverständlich kann die bzw. der dargestellte Steuerlogik oder -algorithmus je nach der jeweiligen Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt werden. Bei einer Umsetzung in Software kann bzw. können die Steuerlogik oder -anweisungen in einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedien gespeichert werden, in denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen repräsentieren, der bzw. die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs ausgeführt wird bzw. werden. Die computerlesbaren Speicher können eine oder mehrere aus einer Reihe bekannter physikalischer Vorrichtungen einschließen, die eine elektrische, magnetische, optische und/oder gemischte Speicherung zum Speichern ausführbarer Anweisungen und dazugehöriger Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen gebrauchen.
Das Steuersystem oder -verfahren 900 bestimmt, ob das Getriebeeingangsdrehmoment bei 910 unter Null liegt und, falls ja, ob der Fahrerbedarf bei 912 steigt. Bei Block 914 wird bestimmt, ob sich das Getriebeeingangsdrehmoment Null nähert. Falls ja, so werden eine oder mehrere Verstärkungen des aktiven Elektromotordämpfungsreglers wie bei 916 repräsentiert reduziert oder allmählich abgebaut. Wenn sich das Getriebeeingangsdrehmoment bei 914 nicht Null nähert, so bestimmt der Block 918, ob das Getriebeeingangsdrehmoment die Nulldurchquerung überschritten hat, und, falls ja, so werden eine oder mehrere Verstärkungen des aktiven Elektromotordämpfungsreglers bei Block 920 gesteigert oder allmählich aufgebaut.
Wenn das Getriebeeingangsdrehmoment über oder bei Null liegt, wie bei 910 angegeben, so wird bei Block 930 bestimmt, ob der Fahrerbedarf zurückgeht. Danach wird bei Block 932 bestimmt, ob sich das Getriebeeingangsdrehmoment Null nähert. Wenn sich das Getriebeeingangsdrehmoment bei 932 nicht Null nähert, so wird bei Block 934 bestimmt, ob das Getriebeeingangsdrehmoment die Nulldurchquerung überschritten hat. Falls ja, so wird bei Block 936 mindestens eine Verstärkung des aktiven Elektromotordämpfungsreglers allmählich aufgebaut oder gesteigert. Wenn sich das Getriebeeingangsdrehmoment bei 932 Null nähert, dann wird mindestens eine Verstärkung der aktiven Elektromotordämpfung reduziert oder allmählich abgebaut, wie bei 938 angegeben. Falls das Ergebnis eines beliebigen der Blöcke 912, 918, 930 oder 934 nein lautet, so endet der Prozess und wiederholt sich, wie bei 950 angegeben. Gleichermaßen endet der Prozess und wiederholt sich, nachdem die eine oder mehreren Verstärkungen für den aktiven Elektromotordämpfungsregler eingestellt wurden, wie bei den Blöcken 916, 920, 936 und 938 angegeben.
Zwar werden vorstehend repräsentative Ausführungsformen beschrieben, jedoch nicht in der Absicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen des beanspruchten Gegenstands beschreiben. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener umgesetzter Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt werden. Zwar wurden verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben, doch ist dem Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute beinhalten unter anderem: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen nicht zwingend außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9037329 B2 [0036]
US 7223203 B2 [0036]

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Verbrennungsmotor, der mittels einer vorgeschalteten Kupplung selektiv an eine elektrische Maschine gekoppelt wird, die mittels einer nachgeschalteten Kupplung selektiv an ein Stufengetriebe gekoppelt wird; und mindestens eine Steuerung, die dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine unter Vorwegnahme einer Raddrehmomentumkehr als Reaktion darauf zu steuern, dass ein Eintritt in eine Spielzone erfolgt, um eine Verstärkung einzustellen, die auf einen aktiven Dämpfungsdrehmomentregler für einen Elektromotor angewandt wird, um Schwingungen und Totgang im Antriebsstrang zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung die Verstärkung im Vorfeld eines Drehmomentnullpunkts reduziert, an dem zwischen eingreifenden Getriebezähnen von Antriebsstrangkomponenten Luft ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Verstärkung linear reduziert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung die Verstärkung nach einem Drehmomentnullpunkt steigert, an dem zwischen eingreifenden Getriebezähnen von Antriebsstrangkomponenten Luft ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Verstärkung linear gesteigert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung zum Einstellen der Verstärkung programmiert ist, die auf einen aktiven Dämpfungsdrehmomentregler für einen Elektromotor angewandt wird, welcher das Drehmoment einer elektrischen Maschine regelt, um Drehzahlschwingungen des Antriebs entgegenzuwirken und eine gemessene Drehzahl der elektrischen Maschine unter Verwendung einer Dämpfungsfunktion aufgrund einer Differenz zwischen der gemessenen und einer erwünschten Drehzahl der elektrischen Maschine zu der erwünschten Drehzahl der elektrischen Maschine zu führen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung die Verstärkung aufgrund einer Schätzung des Verbrennungsmotordrehmoments, einer Schätzung des Drehmoments der elektrischen Maschine und eines Drehmomentverhältnisses des Stufengetriebes einstellt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Steuerung die Verstärkung ferner aufgrund von Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Stufengetriebes und der Fahrzeugraddrehzahl einstellt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Verstärkung derart einzustellen, dass von der elektrischen Maschine kein Drehmoment angefordert wird, wenn das Antriebsstrangdrehmoment einen Drehmomentnullpunkt passiert, an welchem zwischen eingreifenden Getriebezähnen von Antriebsstrangkomponenten Luft ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung dazu programmiert ist, die Spielzone aufgrund einer Änderung der Fahrpedalposition und eines Drehmomentverhältnisses des Stufengetriebes zu identifizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die nachgeschaltete Kupplung im Inneren eines Drehmomentwandlers des Stufengetriebes angeordnet ist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und ein Getriebe aufweist, umfassend: als Reaktion auf eine Änderung des Drehmoments nach Fahrerbedarf; und darauf, dass sich das Eingangsdrehmoment in das Getriebe Null nähert, ein Einstellen mindestens einer Verstärkung eines rückgekoppelten Drehmomentreglers einer elektrischen Maschine, um das Drehmoment der elektrischen Maschine durch eine Spielregion zu regeln, die mit einer Antriebsstrang- oder Raddrehmomentumkehr assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einstellen mindestens einer Verstärkung ein Reduzieren der mindestens einen Verstärkung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einstellen mindestens einer Verstärkung ein Einstellen der mindestens einen Verstärkung als Reaktion auf ein Drehmomentverhältnis des Getriebes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Steigern der mindestens einen Verstärkung als Reaktion darauf, dass das Eingangsdrehmoment in das Getriebe eine Durchquerung mit nullwertigem Drehmoment passiert.