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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung nimmt die vorläufige US-Anmeldung mit Nr. 61/643,900, eingereicht am 7. Mai 2012 in Anspruch, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Schaltsteuerung eines Hybridfahrzeugs mit einem Motor, der mit einem Traktionsmotor und einem Automatikgetriebe selektiv verbunden ist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein Automatikgetriebe mit Mehrfachübersetzung in einem Fahrzeugantriebsstrang verwendet mehrere Reibungselemente zum automatischen Umschalten des Übersetzungsverhältnisses. Im Allgemeinen können diese Reibungselemente als Drehmoment herstellende Elemente beschrieben werden, wenngleich sie üblicherweise als Kupplungen oder Bremsen bezeichnet werden. Die Reibungselemente stellten Leistungsdurchflusswege von einer Drehmomentquelle wie einem Verbrennungsmotor oder einem Traktionsmotor zu Fahrzeugtraktionsrädern her. Während der Beschleunigung des Fahrzeugs wird das allgemeine Drehzahlverhältnis, welches das Verhältnis einer Getriebeeingangswellen-Drehzahl zu einer Getriebeausgangswellen-Drehzahl ist, verringert, während die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine gegebene Gaspedalanforderung zunimmt, während das Getriebe durch die verschiedenen Verhältnisse hochschaltet.
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Im Falle einer synchronen Hochschaltung wird ein erstes Drehmoment herstellendes Element, das als abgehende Kupplung (Off-Going Clutch = OGC) bezeichnet wird, ausgekuppelt, während ein zweites Drehmoment herstellendes Element, das als eine ankommende Kupplung (On-Coming Clutch = OCC) bezeichnet wird, eingekuppelt wird, um ein Getriebeübersetzungsverhältnis zu verringern und den Drehmomentdurchflussweg durch das Getriebe zu verändern. Ein typisches Hochschaltereignis wird ein eine Vorbereitungsphase, eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase aufgeteilt. Während der Vorbereitungsphase wird die OCC betätigt, um ihren Eingriff vorzubereiten, während die OGC-Drehmomenthaltekapazität als ein Schritt zu ihrer Auskupplung verringert wird. Während der Drehmomentphase, die als eine Drehmomenttransferphase bezeichnet werden kann, wird das OGC-Drehmoment auf einen Wert von null oder einen nicht signifikanten Wert verringert, um es auf die Auskupplung vorzubereiten. Gleichzeitig wird das OCC-Drehmoment von einem nicht signifikanten Wert erhöht, sodass die Einkupplung der OCC gemäß einer herkömmlichen Hochschaltsteuerstrategie initiiert wird. Die Zeiteinstellung der OCC-Einkupplung und der OGC-Auskupplung führt zu einer vorübergehenden Aktivierung von zwei Drehmomentdurchflusswegen durch das Übersetzungsgetriebe, wodurch bewirkt wird, dass die Drehmomentabgabe an der Getriebeausgangswelle vorübergehend abfällt. Dieser Zustand, die als ein „Drehmomentloch” bezeichnet werden kann, tritt vor der Auskupplung der OGC ein. Ein Fahrzeuginsasse kann ein „Drehmomentloch” als eine unangenehme Schalterschütterung wahrnehmen. Wenn die OCC genug Drehmoment entwickelt, wird die OGC freigegeben, was das Ende der Drehmomentphase und den Beginn der Trägheitsphase markiert. Während der Trägheitsphase wird das OCC-Drehmoment eingestellt, um ihre Schlupfgeschwindigkeit auf null zu reduzieren. Wenn die OCC-Schlupfdrehzahl null erreicht, ist das Schaltereignis abgeschlossen.
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Die Drehmomentlochfüllung ist der Prozess, durch den die Getriebesteuerstrategie versucht, das Getriebeausgabe-Drehmomentloch während eines Hochschaltereignisses zu verringern und/oder zu beseitigen. Steuerstrategien zum Verringern von Drehmomentstörungen beinhalten eine Erhöhung des Getriebeeingabedrehmoments während der Drehmomentphase der Hochschaltung. Die Erhöhung des Getriebeeingabedrehmoments muss mit der OCC und der OGC synchronisiert sein, um ein einheitliches Schaltgefühl zu geben. Verschiedene Techniken und/oder Strategien können verwendet werden, um ein Getriebeeingabedrehmoment zu erhöhen, wie Drossel- und Zündzeitsteuerung des Motors. Die Drossel kann mehr als erforderlich geöffnet werden, um ein Fahreranforderungsdrehmoment zu erreichen, und der Zündfunke kann verzögert werden, um das gleiche Motordrehmoment beizubehalten. Diese Strategie schafft eine Drehmomentreserve, bei welcher der Motor rasch mehr Getriebeeingabedrehmoment bereitstellen kann. Allerdings gibt es verschiedene Einschränkungen im Zusammenhang mit der Anwendung dieses Ansatzes; zum Beispiel können externe Bedingungen (z. B. Höhenlagen) verhindern, dass der Motor die gewünschte Drehmomentreserve erzeugt, wodurch die Effektivität insgesamt der Drehmomentloch-Füllstrategie verringert würde. Daher besteht ein Bedarf an der Bereitstellung eines robusten und systematischen Mittels zur Verringerung von Drehmomentstörungen, die während eines Hochschaltereignisses von dem Antriebsstrang auf den Fahrzeugkörper übertragen werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Es wird ein System und ein Verfahren zum Verringern von Drehmomentstörungen während eines Schaltereignisses für ein Hybridfahrzeug mit einem Motor bereitgestellt, der mit einem Traktionsmotor und einem Automatikgetriebe selektiv verbunden ist, um ein gegenwärtiges Getriebeeingangswellen-Drehmoment basierend auf einem gemessenen Getriebeeingabedrehmoment durch Steuern einer Drehmomentquelle wie eines Traktionsmotors zu steuern oder auszugleichen. Ausführungsformen dieser Offenbarung können in verschiedenen Schaltsteuerungsanwendungen verwendet werden, in denen eine Verbesserung der Schaltqualität gewünscht wird.
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In einer Ausführungsform weist ein Hybridfahrzeug einen Motor, ein Getriebe mit einem Übersetzungsgetriebe, das mehrere Drehmomentdurchflusswege von einer Eingangswelle zu einer Ausgangswelle des Getriebes definiert, und einen Traktionsmotor auf, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, wobei der Motor mit dem Traktionsmotor und dem Getriebe durch eine Ausrückkupplung selektiv verbunden ist. Das Hybridfahrzeug weist auch eine Steuerung auf, die zum Steuern eines Traktionsmotordrehmoments, um zu bewirken, dass ein gegenwärtiges Getriebeeingangswellen-Drehmoment während eines Getriebeschaltereignisses ein Getriebeeingangswellen-Zieldrehmoment erreicht, konfiguriert ist.
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In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Traktionsmotor aufweist, der zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei der Motor mit dem Traktionsmotor und dem Getriebe durch eine Ausrückkupplung selektiv verbunden ist, das Steuern des Traktionsmotorsdrehmoments, um zu bewirken, dass ein gegenwärtiges Getriebeeingangswellen-Drehmoment ein Getriebeeingangswellen-Zieldrehmoment während eines Getriebeschaltereignisses erreicht. Das Verfahren beinhaltet auch das Erkennen eines Beginns einer Drehmomentphase des Getriebeschaltereignisses und das Steuern eines Traktionsmotordrehmoments während einer Drehmomentphase unter Verwendung einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis basierend auf einer gemessenen Getriebeeingangswellen-Drehmomentrückmeldung. Das Verfahren beinhaltet ferner das Erhöhen einer Motordrehmomentreserve auf einen gewünschten Wert, wenn ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment geringer als eine gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung ist, die zum Verringern eines Getriebeausgabedrehmomentlochs während des Getriebeschaltereignisses notwendig ist.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen verschiedene Vorteile bereit. Zum Beispiel verringern verschiedene Ausführungsformen Drehmomentstörungen, die von dem Antriebsstrang auf den Fahrzeugkörper übertragen werden, sodass von Fahrern wahrgenommene unangenehme Schalterschütterungen verringert werden. Ferner kann sich die Verwendung des Traktionsmotors als primäre Quelle des Getriebeeingabedrehmoments positiv auf den Kraftstoffverbrauch und Emissionen auswirken, indem die benötigte Menge der Drehmomentreserve, die mithilfe des Motors erzeugt werden muss, verringert wird.
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Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1A eine schematische Darstellung eines Getriebesystems für ein Hybridfahrzeug, das gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung keinen Drehmomentwandler aufweist;
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1B eine schematische Darstellung eines Getriebesystems für ein Hybridfahrzeug, das gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen Drehmomentwandler aufweist;
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2 ein Schaubild eines synchronen Hochschaltereignisses gemäß einem Hochschaltsteuerungsverfahren des Standes der Technik für ein herkömmliches Getriebe; und
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3 ein Flussdiagramm, das einen Steuersequenzvorgang eines Hochschaltsteuerungssystems und/oder -verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Je nach Bedarf sind hierin ausführliche Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstandes offenbart; man muss jedoch verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Ferner sind die Figuren nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten darzustellen. Daher sind spezifische hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann verschiedene Anwendungen von Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands zu lehren.
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Fahrzeughersteller verbessern Antriebsstrang- und Antriebswellensysteme für Hybridfahrzeuge, um den Bedarf an einem verbesserten Kraftstoffverbrauch und geringeren Emissionen zu erfüllen. Eine solche Verbesserung kann als eine Fahrzeugausführung mit modularem Hybridgetriebe (Modular Hybrid Transmission = MHT) bezeichnet werden. In einem MHT-Fahrzeug ist ein Traktionsmotor zwischen einem Automatikgetriebe und einem Motor angeordnet. Der Motor kann über eine Ausrückkupplung selektiv mit dem Traktionsmotor und dem Automatikgetriebe verbunden sein. Die Ausrückkupplung kann ermöglichen, dass das Fahrzeug in einem Modus nur mit Elektroantrieb, wobei der Traktionsmotor als die primäre Leistungsquelle fungiert (der Motor ist abgekoppelt), in einem Hybridmodus, in dem sowohl der Traktionsmotor als auch der Motor das Fahrzeug antreiben, und/oder in einem Modus nur mit Motorantrieb betrieben werden, in dem das Fahrzeug nur von dem Motor angetrieben wird.
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In Bezug auf 1A und 1B ist eine schematische Darstellung eines MHT 10 dargestellt. Ein Verbrennungsmotor 12 kann betriebsfähig mit einem Starter 14 verbunden sein, der zum Anlassen des Motors 12 verwendet wird, wenn ein zusätzliches Drehmoment benötigt wird. Eine elektrische Maschine 16 oder Traktionsmotor kann mit einer Antriebswelle 18 betriebsfähig verbunden und zwischen dem Motor 12 und dem Getriebe 22 oder Gangschaltung angeordnet sein. Der Motor 12 kann mit dem Traktionsmotor 16 und dem Getriebe 22 durch eine Ausrückkupplung 20 selektiv verbunden sein. Ein Drehmoment, das von dem Motor 12 und dem Traktionsmotor 16 übertragen wird, kann durch die Antriebswelle 18 an das Getriebe 22 übertragen werden, das ein Drehmoment zum Antreiben der Räder 24 bereitstellt.
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Wie in 1A dargestellt, kann eine Anfahrkupplung 26A zwischen dem Getriebe 22 und dem Motor 12 und/oder Traktionsmotor 16 bereitgestellt sein, um durch das Getriebe 22 ein Drehmoment an die Räder 24 abzugeben. In ähnlicher Weise kann, wie in 1B dargestellt, ein Drehmomentwandler 26B zwischen dem Getriebe 22 und dem Motor 12 und/oder Traktionsmotor 16 bereitgestellt sein, um durch das Getriebe 22 ein Drehmoment an die Räder 24 abzugeben. Wenngleich die Beseitigung des Drehmomentwandlers ein Vorteil der Ausführungsform aus 1A ist, ist die vorliegende Offenbarung auch bei der Verringerung von Vibrationen in Systemen mit einem Drehmomentwandler 26B vorteilhaft, wie in der Ausführungsform aus 1B dargestellt.
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Das Fahrzeug kann eine Steuerung
27 wie eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC-Vehicle System Controller) zum Steuern verschiedener Fahrzeugsysteme und -untersysteme aufweisen. Die Steuerung
27 kann verschiedene Arten computerlesbarer Speichermedien aufweisen, um einen flüchtigen und/oder persistenten Speicher zu implementieren. Die Steuerung
27 steht mit einen oder mehreren Sensoren
30 und Aktoren (nicht dargestellt) in Kommunikationsverbindung. Der bzw. die Sensoren (
30) können durch einen Drehmomentsensor implementiert sein, der zum Messen eines Eingabedrehmoments des Getriebes
22 angeordnet ist. Der Drehmomentsensor
30 kann durch ein Dehnungsmesssystem, eine piezoelektrische Wägezelle oder ein magnetoelastischer Drehmomentsensor implementiert sein, wie zum Beispiel in den
US-Patentschriften Nr. 6,266,054 ;
6,145,387 ,
6,047,605 ;
6,553,847 und
6,490,934 ausführlicher beschrieben, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden. Der magnetoelastische Drehmomentsensor ermöglichte genaue Messungen eines Drehmoments, das auf eine sich drehende Welle ausgeübt wird, ohne dass ein physikalischer Kontakt zwischen einem Magnetflusserfassungselement und der Welle erforderlich ist. Man wird verstehen, dass der Drehmomentsensor
30 anders als in
1A und
1B dargestellt angeordnet werden kann, und zwar in Abhängigkeit einer kinematischen Anordnung und von Sensoranordnungsüberlegungen für ein bestimmtes Getriebesystem, um Hochschaltsteuerverfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu implementieren.
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In einer Ausführungsform ist die Steuerung 27 eine VSC, die eine Motorsteuereinheit (ECU-Engine Control Unit) 28 und eine Getriebesteuereinheit (TCU-Transmission Control Unit) 29 aufweist. Die ECU 28 ist mit dem Motor 12 zum Steuern des Betriebs des Motors 12 elektrisch verbunden. Die TCU 29 ist mit dem Traktionsmotor 16 und dem Getriebe 22 elektrisch verbunden und steuert diese. Die ECU 28 und die TCU 29 sind gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung miteinander und mit anderen Steuerungen (nicht dargestellt) über ein Fahrzeugnetzwerk mittels eines gemeinsamen Busprotokolls (z. B. CAN) verbunden. Wenngleich die dargestellte Ausführungsform die Funktion der VSC 27 zum Steuern des MHT-Antriebsstrangs als in zwei Steuerungen (ECU 28 und TCU 29) enthalten darstellt, können andere Ausführungsformen des Hybridfahrzeugs eine einzige VSC-Steuereinrichtung und/oder eine beliebige andere Kombination von Steuerungen zur Steuerung des MHT-Antriebsstrangs umfassen.
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Das Schalten eines Automatikgetriebes geht mit der Betätigung und/oder Freigabe mehrerer Reibungselemente (wie Scheibenkupplungen, Bandbremsen usw.) einher, die die Drehzahl und Drehmomentbeziehungen durch Verändern von Getriebekonfigurationen verändern. Reibungselemente können hydraulisch, mechanisch oder durch andere Strategien unter Verwendung eines oder mehrerer zugehöriger Aktoren, die mit einer mikroprozessorbasierten Steuerung verbunden sein können, die eine bestimmte Steuerstrategie basierend auf Signalen implementiert, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden, betätigt werden. Eine realisierbare Kombination von Getriebekonfigurationen bestimmt eine Gesamtanzahl von Übersetzungsverhältnisstufen. Wenngleich verschiedene Planeten- und Zwischenwellen-Getriebekonfigurationen in modernen Automatikgetrieben zu finden sind, ist das Grundprinzip der Schaltkinematiken ähnlich.
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Während eines typischen synchronen Hochschaltereignisses von einer niedrigeren Gangkonfiguration zu einer höheren Gangkonfiguration werden sowohl das Übersetzungsverhältnis (definiert als die Eingangswellendrehzahl/Ausgangswellendrehzahl des Automatikgetriebes) als auch das Drehmomentverhältnis (definiert als das Ausgangswellendrehmoment/Eingangswellendrehmoment des Automatikgetriebes) geringer. Während des Hochschaltereignisses wird ein Reibungselement (als eine abgehende Kupplung (OGC) bezeichnet), das mit der niedrigeren Gangkonfiguration verbunden ist, ausgekuppelt, während ein anderes Reibungselement (als eine ankommende Kupplung (OCC) bezeichnet, die mit einer höheren Gangkonfiguration verbunden ist, eingekuppelt wird.
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In Bezug auf 2 ist ein Schaubild eines synchronen Hochschaltereignisses gemäß einem herkömmlichen Hochschaltverfahren dargestellt. Das synchrone Hochschaltereignis aus 2 ist in drei Phasen unterteilt: Vorbereitungsphase 31, Drehmomentphase 32 und Trägheitsphase 33. Die Drehmomentphase 32 ist ein Zeitraum, in dem die Drehmomentkapazität der OGC derart gesteuert wird, dass sie zum Auskuppeln auf einen Wert von null abnimmt. Die Vorbereitungsphase 31 ist ein Zeitraum vor der Drehmomentphase 32. Die Trägheitsphase 33 ist ein Zeitraum, in dem die OGC beginnt zu schleifen, der Drehmomentphase 32 nachfolgend. Während der Vorbereitungsphase 31 wird zur Vorbereitung ihrer Freigabe die Drehmomentkapazität der OGC verringert, wie bei 34 dargestellt, indem der Hydraulikdruck (POGC) 35, der auf ihren Aktor angelegt wird, verringert wird. Die OGC bewahrt jedoch eine ausreichende Drehmomentkapazität, um sie zu diesem Zeitpunkt vom Schleifen zu abzuhalten, wie bei 36 dargestellt. Gleichzeitig wird der OCC-Hydrauliksteuerdruck (POCC) bei 37 erhöht, ohne eine bedeutende Drehmomentkapazität anzunehmen, um den OCC-Aktor zu betätigen, um ihn auf die Einkupplung vorzubereiten.
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Die Drehmomentphase 32 beginnt bei einer anfänglichen Anstiegszeit (tOCC) 38, wenn die OCC-Drehmomentkapazität (TOCC) beginnt zu steigen. Bei der anfänglichen Anstiegszeit kann der OCC-Aktor immer noch einen Ölfilm zwischen Kupplungsscheiben ohne erfassbare Veränderung des POCC-Profils 39 herauspressen. Dies beruht darauf, dass die OCC durch eine viskose Scherkraft zwischen den Kupplungsscheiben ein erhebliches Drehmoment entwickeln kann, sogar bevor ihr Aktor vollständig betätigt wird. Bekanntermaßen ist dieses viskose Drehmoment in Bezug auf POCC überaus nichtlinear, und zwar aufgrund einer Anzahl von Faktoren wie den Reibungseigenschaften der Kupplungsscheiben und Getriebeflüssigkeit, Temperatur usw. Dementsprechend ist es schwierig, tOCC basierend auf den Messungen von POCC genau zu erfassen. Während der Drehmomentphase 32 wird TOGC ohne Schlupf weiter reduziert 40, wobei das Planetenradgetriebe in der unteren Gangkonfiguration gehalten wird. Allerdings reduziert die zunehmende TOCC 41 den Nettodrehmomentfluss in der Getriebeanordnung. Folglich fällt das Ausgangswellendrehmoment (TOS) während der Drehmomentphase erheblich ab und erzeugt das sogenannte Drehmomentloch 42. Ein großes Drehmomentloch kann von einem Fahrzeuginsassen als unangenehme Schalterschütterung oder als schwerfällige Antriebsstrangleistung wahrgenommen werden.
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Die Drehmomentphase endet und danach beginnt die Trägheitsphase, in der die OGC bei 43 beginnt zu schleifen (OGC-Schlupf in der Figur nicht dargestellt). Es sei darauf hingewiesen, dass der OGC zu schleifen erlaubt sein kann, bevor TOGC bei 43 null erreicht, wenn die Last, die auf OGC ausgeübt wird, ihre Drehmomenthaltekapazität TOGC überschreitet. Während der Trägheitsphase 33 steigt die OGC-Schlupfdrehzahl, während die OCC-Schlupfdrehzahl auf null 44 abnimmt. Die Motordrehzahl fällt 45 ab, wenn die Planetenradgetriebekonfiguration verändert wird. Während der Trägheitsphase 33 ist das Ausgangswellendrehmoment hauptsächlich durch TOCC beeinflusst. Dies bewirkt, dass sich das Ausgangswellendrehmoment rasch auf den Wert 46 bewegt, der TOCC 47 am Anfang der Trägheitsphase entspricht.
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2 stellt auch ein reduziertes Motordrehmoment (TMOT) 48 während der Trägheitsphase dar. Dies beruht auf einer Motordrehmomentverkürzung mittels einer Motorzündzeitsteuerung gemäß einer üblichen Praxis in dem herkömmlichen Schaltsteuerverfahren, sodass die OCC innerhalb einer Zielzeit einkuppeln kann, ohne eine übermäßige Drehmomentkapazität zu erfordern. Wenn die OCC die Einkupplung vollendet oder wenn ihre Schlupfdrehzahl null wird 49, endet die Trägheitsphase 33. Die Motordrehmomentverkürzung wird entfernt 50 und TOS bewegt sich auf den Wert 51, der einem bestimmten Motordrehmomentwert 52 entspricht.
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In Bezug auf 3 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zum Steuern eines Hybridfahrzeugs während eines Schaltereignisses gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die Funktionen in 3 durch Software und/oder Hardware in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung und Implementierung ausgeführt werden können. Die verschiedenen Funktionen können in einer anderen als der in 3 dargestellten Reihenfolge oder Abfolge ausgeführt werden, in Abhängigkeit der jeweiligen Verarbeitungsstrategie wie ereignisorientiert, unterbrechungsorientiert usw. In ähnlicher Weise können ein oder mehrere Schritte oder Funktionen unter bestimmten Betriebsbedingungen oder in bestimmten Anwendungen wiederholt ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden und/oder ausgelassen werden, wenngleich dies nicht ausdrücklich dargestellt ist. In einer Ausführungsform werden die dargestellten Funktionen primär durch Software, Anweisungen oder Code implementiert, der in einer computerlesbaren Speichervorrichtung gespeichert ist und von einem oder mehreren mikroprozessorbasierten Computern oder Steuerungen zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt wird.
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Genauer initiiert in 3 eine Antriebsstrangsteuerung ein Schaltereignis, das den Start der Vorbereitungsphase (d. h. Einstellung i = 0) definiert, wie in Block 100 dargestellt. Die Steuerung bereitet dann die OCC auf die Einkupplung vor, indem der Hydraulikdruck (POCC) für den OCC-Aktor erhöht wird, wie in Block 106 dargestellt, wohingegen die OGC-Drehmomentkapazität ohne Schleifen verringert wird, wie in Block 102 dargestellt. Das Getriebeeingabedrehmoment TIN(ti) wird dann in der Steuerzeitstufe i oder zum Zeitpunkt ti gemessen, wie in Block 104 dargestellt. Die gemessenen Getriebeeingangswellen-Drehmomentwerte können mittels verschiedener Verfahren ermittelt werden, wie, jedoch ohne Beschränkung darauf ein Eingangswellen-Drehmomentsignal, das von einem Eingangswellen-Drehmomentsensor erzeugt wird. Durch Steuern des tatsächlichen Getriebeeingabedrehmoments können Ausgangswellen-Drehmomentstörungen, die von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden, beseitigt oder im Wesentlichen verringert werden.
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Bei Block 108 und 110 bestimmt die Steuerung das Ende der Vorbereitungsphase und den Beginn der Drehmomentphase. Die Steuerung iteriert die Regelschleife beginnend bei Block 110, wie bei 112 dargestellt, bis die Vorbereitungsphase endet und die Drehmomentphase beginnt. Wenn die Drehmomentphase beginnt, stellt die Steuerung j = 0 ein und misst das gegenwärtige Getriebeeingabedrehmoment TIN(tj) bei der Steuerzeitstufe j oder zum Zeitpunkt tj, wie in Blick 116 dargestellt. Die Steuerung erstellt dann ein Eingangswellen-Zieldrehmomentprofil TIN_ZIEL(Tj) basierend auf einem gewünschten Ausgangswellen-Drehmomentprofil unter Verwendung eines Drehzahlverhältnisses (z. B. Eingangswellendrehzahl/Ausgangswellendrehzahl), wie bei 118 dargestellt. Nach der Erstellung des Ziel-Eingangswellen-Drehmomentprofils berechnet die Steuerung die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem Ziel-Eingangswellen-Drehmoment (ΔTIN(tj)) zum Steuerzeitpunkt tj, wie in Block 120 dargestellt, was die gewünschte Getriebeeingabe-Drehmomenterhöhung repräsentiert. Die Steuerung berechnet dann das Eingabedrehmoment, das der Traktionsmotor bei der Zeitstufe j, TM(tj), wie bei 122 dargestellt, abgeben kann, und vergleicht das verfügbare Traktionsdrehmoment mit der gewünschten Getriebeeingabe-Drehmomenterhöhung (ΔTIN(tj)), wie bei 124 dargestellt.
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Die Menge des Getriebeeingabedrehmoments, das der Traktionsmotor in dem gewünschten Zeitrahmen abgeben kann, kann aus einem Batterieladezustand, gegenwärtigen Traktionsmotorbetriebsbedingungen und Traktionsmotorausführungsdetails bestimmt werden. Wenn das verfügbare Traktionsmotordrehmoment TM(tj) der gewünschten Getriebeeingabe-Drehmomenterhöhung (ΔTIN(tj)) entspricht oder diese überschreitet, dann stellt die Steuerung das Traktionsmotordrehmoment derart ein, dass die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem Ziel-Eingangswellen-Drehmoment (ΔTIN(tj)) verringert wird, wie bei 126 dargestellt. Wenn das verfügbare Traktionsmotordrehmoment TM(tj) geringer als die gewünschte Getriebeeingabe-Drehmomenterhöhung (ΔTIN(tj)) ist, dann berechnet die Steuerung eine Ziel-Motordrehmomentreserve TRES_ZIEL(tj) basierend auf der Differenz zwischen dem verfügbaren Traktionsmotordrehmoment TM(tj) und der gewünschten Getriebeeingabe-Drehmomenterhöhung (ΔTIN(tj)), wie bei 128 dargestellt. Die Steuerung erhöht ferner die gegenwärtige Motordrehmomentreserve auf die Ziel-Motordrehmomentreserve TRES_ZIEL(tj). Die Steuerung stellt dann ein Motordrehmoment und ein Traktionsmotordrehmoment in synchronisierter Weise ein, um die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem Ziel-Eingangswellen-Drehmoment (ΔTIN(tj)) zu reduzieren. Bei Block 134 bestimmt die Steuerung das Ende der Drehmomentphase. Die Steuerung iteriert die Regelschleife beginnend bei Block 134, wie bei 136 dargestellt, bis die Drehmomentphase oder Schaltung endet.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verringern also Drehmomentstörungen, die von dem Antriebsstrang auf den Fahrzeugkörper übertragen werden, sodass von Fahrern wahrgenommene unangenehme Schalterschütterungen verringert werden. Die Verwendung des gemessenen Getriebeeingangswellen-Drehmomentsignals ermöglicht eine koordinierte Drehmomentphasensteuerung und Trägheitsphasensteuerung der OCC, OGC und Eingabedrehmomentquelle(n) in synchronisierter Weise während des Schaltens, um die Schaltqualität und -einheitlichkeit zu verbessern.
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Man wird verstehen, dass die Erfindung nicht auf die genauen Schaltsteuerungsverfahren, die in dieser Offenbarung dargestellt und erläutert wurden, eingeschränkt ist, sondern dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Man wird verstehen, dass das erfundene Verfahren mit einem herkömmlichen Schaltsteuerungsverfahren zum Einstellen von OCC-Kupplungssteuerparametern während der Vorbereitungsphase durch ein Schema mit geschlossenem Regelkreis, offenem Regelkreis oder einem adaptiven Schema zum Ausgleichen der Verringerung von Drehmomentstörungen mit gewünschten Schaltqualitäts- und Fahrverhaltenszielen kombiniert werden kann.
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Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die Begriffe, die in der Spezifikation verwendet werden, beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Offenbarung kombiniert werden. Wenngleich die beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben wurde, wird der Fachmann verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche erkennen. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder gegenüber anderen Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt beschrieben wurden, ist dem Fachmann bekannt, dass eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Systemattribute zu erzielen, die von der jeweiligen Anwendung und Umsetzung abhängen. Zu diesen Attributen gehören ohne Einschränkung: Kosten, Festigkeit, Strapazierfähigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Standes der Technik beschrieben sind, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
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Allgemein werden beschrieben:
- A. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Traktionsmotor, der zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, wobei der Motor mit dem Traktionsmotor und dem Getriebe durch eine Ausrückkupplung selektiv verbunden ist, umfassend:
Steuern eines Traktionsmotordrehmoments, um zu bewirken, dass ein tatsächliches Getriebeeingangswellen-Drehmoment während eines Getriebeschaltereignisses ein Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment erreicht.
- B. Verfahren nach A, ferner umfassend:
Steuern eines Traktionsmotordrehmoments während einer Drehmomentphase des Getriebeschaltereignisses unter Verwendung einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis, die auf einer gemessenen Getriebeeingangswellen-Drehmoment-Rückmeldung basiert.
- C. Verfahren nach A, ferner umfassend:
Erhöhen einer Motordrehmomentreserve auf einen gewünschten Wert, wenn ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment geringer als eine gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung ist, um Drehmomentstörungen während des Getriebeschaltereignisses zu verringern.
- D. Verfahren nach C, wobei die gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung auf einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Getriebeeingangswellen-Drehmoment und dem Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment basiert.
- E. Verfahren nach C, wobei der gewünschte Wert der Motordrehmomentreserve auf einer Differenz zwischen einem verfügbaren Traktionsmotordrehmoment und der gewünschten Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung basiert.
- F. Verfahren nach C, wobei ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment auf einem gemessenen Batterieladezustand und gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Traktionsmotors basiert.
- G. Verfahren nach C, ferner umfassend:
Koordinieren der Steuerung eines Motordrehmoments und eines Traktionsmotordrehmoments in synchronisierter Weise, um zu bewirken, dass das tatsächliche Getriebeeingangswellen-Drehmoment das Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment erreicht, wenn ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment geringer als die gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung ist.
- H. Verfahren nach A, wobei das tatsächliche Getriebeeingangswellen-Drehmoment aus einem Eingabedrehmomentsignal gemessen wird, das von einem Drehmomentsensor erzeugt wird.
- I. Verfahren nach A, ferner umfassend:
Erhöhen eines Hydraulikdrucks einer ankommenden Kupplung (On-Coming Clutch = OCC) während einer Vorbereitungsphase des Getriebeschaltereignisses, um die Einkupplung der OCC vorzubereiten;
Reduzieren der Drehmomentskapazität einer abgehenden Kupplung (Off-Going Clutch = OGC) während der Vorbereitungsphase, um die Auskupplung der OGC vorzubereiten; und
Synchronisieren der Steuerung eines Traktionsmotordrehmoments, der OCC und der OGC während einer Drehmomentphase des Getriebeschaltereignisses.
- J. Verfahren nach A, wobei das Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment auf einem gewünschten Ausgangswellendrehmomentprofil basiert.
- K. Hybridfahrzeug, umfassend:
einen Motor;
ein Getriebe mit einem Übersetzungsgetriebe, das mehrere Drehmomentdurchflusswege von einer Eingangswelle zu einer Ausgangswelle des Getriebes definiert;
einen Traktionsmotor, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, wobei der Motor mit dem Traktionsmotor und dem Getriebe durch eine Ausrückkupplung selektiv verbunden ist; und
eine Steuerung, die zum Steuern eines Traktionsmotordrehmoments, um zu bewirken, dass ein tatsächliches Getriebeeingangswellen-Drehmoment während eines Getriebeschaltereignisses ein Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment erreicht, konfiguriert ist.
- L. Hybridfahrzeug nach K, wobei die Steuerung ferner zum Erkennen eines Starts einer Drehmomentphase des Getriebeschaltereignisses und Steuern eines Traktionsmotordrehmoments während der Drehmomentphase unter Verwendung einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis, die auf einer gemessenen Getriebeeingangswellen-Drehmomentrückmeldung basiert, konfiguriert ist.
- M. Hybridfahrzeug nach K, wobei die Steuerung ferner zum Erhöhen einer Motordrehmomentreserve auf einen gewünschten Wert, wenn ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment geringer als eine gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung ist, die zum Verringern von Drehmomentstörungen während des Getriebeschaltereignisses notwendig ist, konfiguriert ist.
- N. Hybridfahrzeug nach M, wobei die gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung auf einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen Getriebeeingangswellen-Drehmoment und dem Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment basiert.
- O. Hybridfahrzeug nach M, wobei der gewünschte Wert der Motordrehmomentreserve auf einer Differenz zwischen einem verfügbaren Traktionsmotordrehmoment und der gewünschten Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung basiert.
- P. Hybridfahrzeug nach M, wobei ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment auf einem gemessenen Batterieladezustand und gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Traktionsmotors basiert.
- Q. Hybridfahrzeug nach M, wobei die Steuerung ferner zum Koordinieren des Steuerns eines Motordrehmoments und eines Traktionsmotordrehmoments in synchronisierter Weise, um zu bewirken, dass das tatsächliche Getriebeeingangswellen-Drehmoment das Ziel-Getriebeeingangswellen--Drehmoment erreicht, wenn ein verfügbares Traktionsmotordrehmoment geringer als die gewünschte Getriebeeingangswellen-Drehmomenterhöhung ist, konfiguriert ist.
- R. Hybridfahrzeug nach K, wobei das tatsächliche Getriebeeingangswellen-Drehmoment aus einem Eingabedrehmomentsignal gemessen wird, das von einem Drehmomentsensor erzeugt wird, der mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist.
- S. Hybridfahrzeug nach K, wobei die Steuerung ferner zum Erhöhen eines Hydraulikdrucks einer ankommenden Kupplung (OCC) während einer Vorbereitungsphase des Getriebeschaltereignisses, um die Einkupplung der OCC vorzubereiten, zum Verringern der Drehmomentkapazität einer abgehenden Kupplung (OGC) während der Vorbereitungsphase, um die Auskupplung der OGC vorzubereiten, und zum Synchronisieren der Steuerung des Traktionsmotordrehmoments, der OCC und der OGC während einer Drehmomentphase des Getriebeschaltereignisses konfiguriert ist.
- T. Hybridfahrzeug nach K, wobei das Ziel-Getriebeeingangswellen-Drehmoment auf einem gewünschten Ausgangswellendrehmomentprofil basiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6266054 [0020]
- US 6145387 [0020]
- US 6047605 [0020]
- US 6553847 [0020]
- US 6490934 [0020]