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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung von Getrieben in Hybridfahrzeugen bei Rekuperationsbremsung.
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HINTERGRUND
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Hybridelektrofahrzeuge (HEV – Hybrid Electric Vehicle) verwenden eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zur Bereitstellung der zum Antrieb des Fahrzeugs benötigten Energie. Diese Anordnung stellt eine verbesserte Kraftstoffökonomie gegenüber einem Fahrzeug bereit, das nur eine Brennkraftmaschine hat. Ein Hybridfahrzeugantriebsstrang enthält eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen Elektromotor/Generator, die entweder alleine oder in Kombination mit durch die Kraftmaschine erzeugtem Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden kann. Bei Betrieb als Generator erzeugt die elektrische Maschine elektrische Leistung zur Verwendung durch das Fahrzeug oder zur Speicherung in einer zugehörigen Batterie. Die Kraftmaschinen- und Motordrehmomente werden durch ein Getriebe auf Fahrzeugantriebsräder übertragen.
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Es sind verschiedene Antriebsstrangkonfigurationen für Elektro- und Hybridelektrofahrzeuge entwickelt worden, die verschiedene Arten von Getrieben und Zahnradgetriebeanordnungen verwenden. Eine Konfiguration für ein Hybridfahrzeug verwendet ein Stufengetriebe ähnlich einem herkömmlichen Automatikgetriebe oder automatisierten mechanischen Getriebe und kann als MHT-Fahrzeugausführung (MHT – Modular Hybrid Transmission / modulares Hybridgetriebe) bezeichnet werden. Die Kraftmaschine wird durch eine Trennkupplung selektiv mit dem Motor gekoppelt, wobei der Motor durch eine Anfahrkupplung selektiv mit dem Zahnradgetriebe des Getriebes gekoppelt wird. Die Anfahrkupplung kann bei einigen Anwendungen im Getriebedrehmomentwandler integriert sein.
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Die meisten Elektro- und Hybridfahrzeuge enthalten Rekuperationsbremsung zur Verbesserung des Wirkungsgrads und Vergrößerung der Reichweite des Fahrzeugs. Bei Rekuperationsbremsung wird kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt, die zum Laden der Hochspannungsbatterie verwendet wird, wobei die elektrische Maschine als Bremse und Generator verwendet wird. Bei Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann das Stufengetriebe heruntergeschaltet werden, um eine geeignete Übersetzung für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und das angeforderte Raddrehmoment bereitzustellen.
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Regelung des Kupplungsdrucks im geschlossenen Regelkreis für mindestens eine der an einem Gangwechsel oder Gangstufenwechsel beteiligten Kupplungen kann bei Getriebeschaltung durchgeführt werden, um Schaltungsstabilität und -wiederholbarkeit bereitzustellen. Während des Gangstufenwechsels "rutscht" die zugehörige Kupplung, bis die Drehzahlen auf beiden Seiten der Kupplung gleich sind, dann ist das Schalten beendet. Wenn das Schalten zu schnell verläuft, wird während dieser Schlupfphase Druck von der Kupplung entfernt, um ein hartes oder unangenehmes Schalten zu verhindern. Wenn umgekehrt das Schalten zu langsam verläuft, wird der Kupplung während dieser Schlupfphase Druck zugeführt. Da die Drehmomentübertragung durch die rutschende Kupplung proportional zu dem angelegten Kupplungsdruck ist, ändert das Addieren oder Subtrahieren von Kupplungsdruck zur Steuerung der Drehzahl oder Beendigung des Schaltens das den Fahrzeugrädern zugeführte Ausgangsdrehmoment, möglicherweise bis zu 10%. Dies kann bei herkömmlichen Fahrzeugen, bei denen Fahrer ein härteres Schalten bei Schalten unter Last unter positivem Drehmoment (zum Beispiel beim Beschleunigen) erwarten, toleriert werden. Auf ähnliche Weise ist eine Drehmomentschwankung beim Schalten während des Fahrens im Schubbetrieb bei leicht negativem Drehmoment (zum Beispiel beim Abbremsen) schwer zu detektieren, da das Schalten über eine längere Zeitdauer verteilt ist. In Hybridfahrzeugen kann Getriebeschalten bei Rekuperationsbremsung bei Verwendung von Kupplungsdrucksteuerung im geschlossenen Regelkreis zur Steuerung der Schaltzeitpunkte und zugehörigen Schaltqualität oder dem zugehörigen Schaltgefühl unangenehmer werden.
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KURZFASSUNG
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Es werden ein System und ein Verfahren zur Verbesserung von Schaltqualität während eines Herunterschaltens bei Rekuperationsbremsung für ein Hybridfahrzeug mit einer selektiv mit einer elektrischen Maschine (zum Beispiel einem Motor) gekoppelten Kraftmaschine und einem Automatikgetriebe zur Steuerung von Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf einem gemessenen Schaltprofil und einem Zielschaltprofil offenbart. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in verschiedenen Schaltsteuerungsanwendungen, bei denen eine Verbesserung der Schaltqualität erwünscht ist, verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform enthält ein Hybridfahrzeug eine durch eine erste Kupplung selektiv mit einer elektrischen Maschine gekoppelte Kraftmaschine, wobei die elektrische Maschine durch eine zweite Kupplung mit einem Getriebe gekoppelt ist. Des Weiteren enthält das Fahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, ein Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf einer Differenz zwischen einem Zielschaltprofil und einem gemessenen Schaltprofil während eines Getriebegangschaltereignisses einzustellen, während sich das Hybridfahrzeug in einem Rekuperationsbremsmodus befindet. Die Steuerung stellt eine Regelung des Getriebeeingangsdrehmoments im geschlossenen Regelkreis bereit, wobei das Eingangsdrehmoment durch einen Drehmomentfeineinstellungsterm im offenen Regelkreis eingestellt wird, wobei der Drehmomentfeineinstellungsterm aus der Differenz zwischen dem Zielschaltprofil und dem gemessenen Schaltprofil bestimmt wird. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann durch Steuern des Ausgangsdrehmoments der elektrischen Maschine als Reaktion auf das gemessene Schaltprofil bezüglich des Zielschaltprofils für aktuelle Betriebsbedingungen, die einen Fahrzeugbetriebsmodus, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrpedalstellung oder Soll-Drehmoment umfassen können, gesteuert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform enthält ein Hybridfahrzeug ein Getriebe, das mehrere diskrete Übersetzungen zur Abgabe eines angeforderten oder Soll-Ausgangsdrehmoments an Fahrzeugantriebsräder enthält. Des Weiteren enthält das Hybridfahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, einen Schaltvorgang zwischen Übersetzungen bei Rekuperationsbremsung zu bewirken und ein Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf einem Vergleich eines Zielschaltprofils und eines gemessenen Schaltprofils während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs zu modulieren. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann unter Verwendung eines aus einer Differenz zwischen dem Zielschaltprofil und dem gemessenen Schaltprofil bestimmten Drehmomentfeineinstellungsterms moduliert werden.
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Bei noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs mit einer selektiv mit einem Getriebe gekoppelten Kraftmaschine und einer elektrischen Maschine Steuern der elektrischen Maschine unter Verwendung von Steuerung im geschlossenen Regelkreis zur Bereitstellung eines Getriebeeingangsdrehmoments, das einem angeforderten Getriebeausgangsdrehmoment bei Beendigung des Schaltvorgangs entspricht. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann unter Verwendung von Steuerung im geschlossenen Regelkreis als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem Zielschaltprofil und einem gemessenen Schaltprofil während einer Trägheitsphase eines Getriebeherunterschaltereignisses, das durchgeführt wird, wenn sich das Hybridfahrzeug in einem Rekuperationsbremsmodus befindet, gesteuert werden. Des Weiteren umfasst das Verfahren Einstellen des Getriebeeingangsdrehmoments durch einen aus der Differenz zwischen dem Zielschaltprofil und dem gemessenen Schaltprofil bestimmten Drehmomentfeineinstellungsterm im offenen Regelkreis.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten verschiedene Vorteile. Zum Beispiel reduzieren verschiedene Ausführungsformen Drehmomentstörungen und verbessern die Gesamtschaltqualität eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren gewährleisten die offenbarten Steuerstrategien eine Gleichförmigkeit beim Schalten, die Stabilität für verschiedene Betriebsbedingungen sicherstellt. Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Hybridfahrzeugantriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar; und
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2 stellt ein Flussdiagramm dar, das einen Steuersequenzvorgang eines Systems zur Steuerung von Rekuperationsbremsungsherunterschalten und/oder ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es werden hierin Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Deshalb sollen die hier offenbarten speziellen strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind. Wie für den Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene unter Bezugnahme auf irgendwelche der Figuren dargestellten und beschriebenen Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren dieser Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 zeigt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann variieren. Das HEV 10 enthält einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 enthält eine Kraftmaschine 14, die ein Getriebe 16 antreibt, was als ein modulares Hybridgetriebe (MHT) bezeichnet werden kann. Wie unten ausführlicher beschrieben werden wird, enthält das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Fahrbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein Mehrstufenautomatikgetriebe oder -zahnradgetriebe 24.
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Sowohl die Kraftmaschine 14 als auch der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das HEV 10. Die Kraftmaschine 14 stellt allgemein ein Antriebsaggregat dar, das eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor, oder eine Brennstoffzelle enthalten kann. Die Kraftmaschine 14 erzeugt eine Kraftmaschinenleistung und ein entsprechendes Kraftmaschinendrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein permanenterregter Synchronmotor sein. Die Leistungselektronik 56 bereitet die von der Batterie 20 bereitgestellte Gleichstromleistung (DC-Leistung) für die Anforderungen des M/G 18 auf, wie weiter unten beschrieben wird. Die Leistungselektronik kann für den M/G 18 zum Beispiel einen Dreiphasenwechselstrom (Dreiphasen-AC) bereitstellen.
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Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist ein Leistungsfluss von der Kraftmaschine 14 zum M/G 18 oder von dem M/G 18 zur Kraftmaschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt sein und der M/G 18 kann als Generator arbeiten, um Rotationsenergie, die von einer Kurbelwelle 28 und einer M/G-Welle 30 bereitgestellt wird, in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um die Kraftmaschine 14 von dem Rest des Antriebsstrangs 12 zu entkoppeln, so dass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist mit der Welle 30 kontinuierlich antriebsverbunden, während die Kraftmaschine 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist.
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Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit der Kraftmaschine 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 22 enthält ein Pumpenrad, das an der M/G-Welle 30 befestigt ist, und eine Turbine, die an der Getriebeeingangswelle 32 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad zum Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Höhe des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend groß ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Des Weiteren kann eine Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 vorgesehen sein, die, wenn sie eingerückt ist, das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung gestattet wird. Die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 kann als eine Anfahrkupplung zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeuganfahrens betrieben werden. Alternativ dazu oder damit kombiniert kann bei Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 enthalten, eine der Trennkupplung 26 ähnliche Anfahrkupplung zwischen dem M/G 18 und dem Zahnradgetriebe 24 vorgesehen sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung bezeichnet, und die Anfahrkuppling 34 (die eine Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung sein kann) wird allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
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Wie unten ausführlich beschrieben, kann das Getriebeeingangsdrehmoment unter Verwendung einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis mit einem Drehmomentfeineinstellungsterm oder -parameter im offenen Regelkreis während eines Schaltvorgangs des Zahnradgetriebes 24 gesteuert werden. Ein Eingangsdrehmomentsensor (nicht gezeigt) kann vorgesehen sein, um Getriebeeingangsdrehmoment entsprechend dem Pumpenraddrehmoment zu messen. Als Alternative dazu kann das Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf verschiedenen Betriebsparametern, wie zum Beispiel dem Drehmomentwandler-Übersetzungsverhältnis, der Getriebeeingangswellendrehzahl, der Drehzahl der Ausgangswelle 30 des M/G 18, dem Strom oder dem Drehmoment des M/G 18 usw. berechnet werden. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann durch Steuern des durch die Kraftmaschine 14 und/oder das M/G 18 erzeugten Drehmoments gesteuert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird das Getriebeeingangsdrehmoment durch Steuern des Ausgangsdrehmoments des M/G 18 gesteuert, während der M/G auf Drehmomentanforderungen von der PCU 50 viel schneller reagiert als die Kraftmaschine 14. In Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsmodus kann die Kraftmaschine 14 über die Kupplung 26 getrennt werden oder kann dahingehend gesteuert werden, ein im Wesentlichen konstantes Ausgangsdrehmoment bereitzustellen, wobei der M/G 18 zum Modulieren des Getriebeeingangsdrehmoments gesteuert wird.
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Das Zahnradgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) enthalten, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie zum Beispiel Schaltkupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), zur Herstellung der gewünschten mehreren diskreten oder Stufenübersetzungsverhältnisse selektiv in verschiedenen Übersetzungen platziert werden. Die Reibungselemente sind über eine Schaltroutine steuerbar, die gewisse Elemente der Zahnradsätze verbindet oder trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Zahnradgetriebe 24 wird basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie zum Beispiel eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit) 50, automatisch aus einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes geschaltet. Dann stellt das Zahnradgetriebe 24 Antriebsstrangausgangsleistung und -drehmoment für die Ausgangswelle 36 bereit.
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Es sollte auf der Hand liegen, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Zahnradgetriebe 24 nur ein Beispiel für eine Zahnradgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jegliches mehrstufige Getriebe, das ein oder mehrere Eingangsdrehmomente von einer Kraftmaschine und/oder einem Motor aufnimmt und dann einer Ausgangswelle Drehmoment bei den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zuführt, ist zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Zum Beispiel kann das Zahnradgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder Schalt-)Getriebe (AMT – Automated Mechanical (oder Manual) Transmission), das einen oder mehrere Servomotoren zum Verschieben/Drehen von Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene zum Auswählen einer gewünschten Übersetzung enthält, implementiert werden. Zum Beispiel kann, wie für einen Durchschnittsfachmann allgemein auf der Hand liegt, ein AMT in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt über jeweilige Achsen 44, die mit dem Differenzial 40 verbunden sind, ein Paar Räder 42 an. Das Differenzial überträgt ungefähr ein gleiches Drehmoment auf jedes Rad 42 und gestattet dabei geringfügige Drehzahlunterschiede, z. B. wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Verschiedene Arten von Differenzialen oder ähnliche Vorrichtungen können zur Verteilung von Drehmoment vom Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von beispielsweise dem bestimmten Betriebsmodus oder der bestimmten Betriebsbedingung variieren.
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Der Antriebsstrang 12 enthält ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit) 50. Obwohl sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die PCU 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere über das Fahrzeug 10 hinweg verteilte Steuerungen, wie z. B. eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller) gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine "Steuerung" bezeichnet werden können, die als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren zur Steuerung von Funktionen, wie z. B. Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, Betreiben des M/G 18 zur Bereitstellung von positivem oder negativem Raddrehmoment oder zum Laden der Batterie 20, Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw., verschiedene Aktuatoren steuert. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU – Central Processing Unit) enthalten, der bzw. die mit verschiedenen Arten von rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien in Verbindung steht. Zu rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in zum Beispiel Nurlesespeichern (ROM – Read-Only Memory), Direktzugriffsspeichern (RAM – Random-Access Memory) und Keep-Alive-Speichern (KAM – Keep Alive Memory) gehören. Der KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern von verschiedenen Betriebsvariablen, während die CPU abgeschaltet ist, verwendet werden kann. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie zum Beispiel PROM (programmierbare Nurlesespeicher), EPROM (elektrische PROM), EEPROM (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder irgendwelche anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von der Steuerung beim Steuern der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Kraftmaschinen/Fahrzeugsensoren und -aktuatoren über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O-Schnittstelle), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert werden kann, welche eine verschiedenartige Rohdaten- oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umsetzung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere zweckgebundene Hardware- oder Firmwarechips verwendet werden, um spezielle Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in dem Ausführungsbeispiel von 1 allgemein dargestellt, kann die PCU 50 Signale zu und/oder von der Kraftmaschine 14, der Trennkupplung 26, dem M/G 18, der Anfahrkupplung 34, dem Zahnradgetriebe 24 des Getriebes und der Leistungselektronik 56 kommunizieren. Der Durchschnittsfachmann wird verschiedene von der PCU 50 steuerbare Funktionen oder Komponenten in jedem der oben identifizierten Untersysteme erkennen, obwohl diese nicht explizit dargestellt sind. Zu repräsentativen Beispielen von Parametern, Systemen und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt durch von der Steuerung ausgeführte Steuerlogik betätigt werden können, zählen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, -rate und -dauer, Drosselklappenstellung, Zündkerzenzündzeitpunkt (bei Fremdzündungskraftmaschinen), Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten und -dauer, Vorbaunebenaggregatantrieb(FEAD – Front-End Accessory Drive)-Komponenten, wie z. B. eine Lichtmaschine, ein Klimakompressor, Batterieladung, Rekuperationsbremsung, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Zahnradgetriebe 24 des Getriebes und dergleichen. Sensoren, die eine Eingabe durch die I/O-Schnittstelle übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise Turboladeraufladedruck, Kurbelwellenstellung (PIP), Kraftmaschinendrehzahl (RPM), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Einlasskrümmerdruck (MAP), Fahrpedalstellung (PPS), Bremspedalstellung (BPS), Zündschalterstellung (IGN), Drosselventilstellung (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoffgehalt (EGO) oder eine andere Abgaskomponentenkonzentration oder -anwesenheit, Einlassluftstrom (MAF), Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebeturbinenraddrehzahl (TS), Getriebeeingangsdrehmoment, Status der Wandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), Abbrems- oder Schaltmodus (MDE) anzugeben.
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In einigen Anwendungen kann die Kraftmaschine 14 mit einem Startermotor (nicht gezeigt) verbunden sein, der zum Starten der Kraftmaschine 14 verwendet wird. In anderen Anwendungen wird die Kraftmaschine 14 durch selektive Kopplung mit dem M/G 18 gestartet. Ein automatisches Starten der Kraftmaschine kann als Hochfahren der Kraftmaschine bezeichnet werden, und ein automatisches Anhalten der Kraftmaschine kann als Stopp oder Herunterfahren der Kraftmaschine bezeichnet werden. Wenn vorgesehen, kann ein Startermotor mit der Fahrbatterie 20 verbunden sein und kann auch als Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Speicherung in der Batterie 20 verwendet werden.
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Durch die PCU 50 durchgeführte Steuerlogik oder Funktionen können durch Flussdiagramme oder ähnliche Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, implementiert werden kann/können. Eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis oder eine Rückkopplungssteuerung kann durch eine Steuerlogik, Funktionen oder durch durch die PCU 50 oder eine andere Hardware-Steuerung mit einem Mikroprozessor ausgeführte Software implementiert werden. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obgleich dies nicht immer explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine(r) oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Auf ähnliche Weise ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung angegeben. Die Steuerlogik kann in erster Linie in einer Software implementiert werden, die durch eine Steuerung eines Fahrzeugs, einer Kraftmaschine und/oder eines Antriebsstrangs auf Mikroprozessorbasis, wie zum Beispiel die PCU 50, durchgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert wird, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien mit gespeicherten Daten vorgesehen werden, die einen Code oder Befehle darstellen, die von einem Rechner ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Untersysteme zu steuern. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Anzahl von bekannten physischen Vorrichtungen enthalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu halten.
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Ein oder mehrere Pedale 52 und 53 können von dem Fahrer des Fahrzeugs dazu verwendet werden, ein Soll-Ausgangsdrehmoment anzuzeigen, das positiv, negativ oder 0 sein kann. Zum Beispiel kann ein Fahrpedal 52 von dem Fahrer des Fahrzeugs verwendet werden, um einen Drehmomentanforderungs-, Leistungsanforderungs- oder Fahrbefehl zum Antrieb oder Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt Herunterdrücken und Freigeben des Pedals 52 ein Fahrpedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als eine Anforderung nach mehr bzw. weniger Leistung (oder Bremsung, manchmal als Motorbremsung bezeichnet) interpretiert werden kann. Ähnlich erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 53 ein Bremspedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als eine Anforderung nach verstärkter oder verminderter Bremsung, die Rekuperationsbremsung durch den M/G 18 und/oder die Fahrzeugreibungsbremsen (nicht gezeigt) enthalten kann, interpretiert werden kann. Basierend mindestens auf der Eingabe von dem Pedal steuert die Steuerung 50 Drehmoment von der Kraftmaschine 14 und/oder von dem M/G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch die zeitliche Koordinierung von Gangwechseln im Zahnradgetriebe 24 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und ausgerückten Stellung moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugten variablen Schlupf. Als Alternative dazu kann die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 ohne Verwendung eines modulierten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung als gesperrt oder geöffnet betrieben werden.
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Zum Antrieb des Fahrzeugs mit der Kraftmaschine 14 wird die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt, um mindestens einen Teil des Kraftmaschinendrehmoments durch die Trennkupplung 26 zu dem M/G 18 und dann von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Zahnradgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann die Kraftmaschine 14 durch Bereitstellung zusätzlicher Energie zur Drehung der Welle 30 unterstützen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "Hybridmodus" oder ein "Modus mit Elektromotorunterstützung" bezeichnet werden.
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Zum Antrieb des Fahrzeugs mit dem M/G 18 als der einzigen Antriebsquelle bleibt der Leistungsfluss, abgesehen davon, dass die Trennkupplung 26 die Kraftmaschine 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 entkoppelt, derselbe. Die Verbrennung in der Kraftmaschine 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig abgestellt sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Fahrbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch eine Verkabelung 54 zur Leistungselektronik 56, die beispielsweise einen Wechselrichter enthalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in von dem M/G 18 zu verwendende AC-Spannung um. Die PCU 50 steuert die Leistungselektronik 56 dahingehend an, Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, mit der der M/G 18 versorgt wird, um der Welle 30 positives oder negatives Drehmoment zuzuführen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "reiner Elektrobetriebsmodus" bezeichnet werden.
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Der M/G 18 kann in jedem Betriebsmodus als Motor wirken und dem Antriebsstrang 12 eine Antriebskraft zuführen. Als Alternative dazu kann der M/G 18 als Generator wirken und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umwandeln. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator wirken, während die Kraftmaschine 14 für das Fahrzeug 10 Antriebskraft bereitstellt. Der M/G 18 kann zusätzlich dazu beispielsweise bei Betrieb in einem Rekuperationsbremsmodus, in dem Drehenergie von Fahrzeugträgheit durch die Räder 42, die Transaxle 44, das Differenzial 40 und die Ausgangswelle 36 zum Zahnradgetriebe 24 zurück übertragen und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt wird, als Generator wirken.
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Die PCU 50 kann dazu verwendet werden, das Gesamtradbremsmoment zwischen einem Antriebsstrangbremsmomentsignal, das die durch Rekuperationsbremsung zu erhaltende Drehmomenthöhe darstellt, und einem Reibungsbremsmomentsignal, das die durch die Fahrzeugreibungsbremsen zu erhaltende Drehmomenthöhe darstellt, zu verteilen. Für Rekuperationsbremsung kann die PCU 50 ein Motordrehmomentsignal für den M/G 18 erzeugen, das die durch Rekuperationsbremsung bereitzustellende erforderliche Höhe des Motordrehmoments (negativen Drehmoments) darstellt. Der M/G 18 erzeugt wiederum das Rekuperationsbremsmoment und führt dadurch dem Getriebe 50 ein negatives Eingangsdrehmoment zu. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem Soll- oder Zielschaltprofil und einem Ist- oder gemessenen Schaltprofil während eines Herunterschaltens des Getriebes, das in einem Rekuperationsbremsmodus durchgeführt wird, gesteuert werden.
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Es versteht sich, dass die in 1 veranschaulichte schematische Darstellung rein beispielhaft und in keiner Weise als einschränkend aufzufassen ist. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die selektiven Einsatz sowohl von einer Kraftmaschine als auch einem Motor zur Übertragung von Drehmoment durch das Getriebe und zur Steuerung von Getriebeeingangsdrehmoment gemäß der vorliegenden Offenbarung verwenden. Beispielsweise kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein, ein zusätzlicher Motor kann zum Starten der Kraftmaschine 14 vorgesehen sein, und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Zahnradgetriebe 24 vorgesehen sein. Es kommen auch andere Konfigurationen in Betracht, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Wie zuvor beschrieben, enthält das Getriebe 16 ein Zahnradgetriebe 24 mit mehreren Zahnradsätzen (nicht gezeigt), die selektiv betrieben werden, um verschiedene Übersetzungen zwischen der Getriebeeingangs- und -ausgangswelle durch selektives Einrücken mehrerer den verschiedenen Zahnrädern oder Zahnradsätzen zugeordneter Reibungselemente bereitzustellen. Für jeglichen bestimmten Schaltvorgang oder Gangstufenwechsel können die Reibungselemente des Zahnradgetriebes 24 ein lastannehmendes Reibungselement (zum Beispiel eine lastannehmende Kupplung (OCC – on-coming clutch)) und ein lastabgebendes Reibungselement (zum Beispiel eine lastabgebende Kupplung (OGC – off-going clutch)) enthalten. Die Reibungselemente des Zahnradgetriebes 24 können durch Steuern von dem Reibungselement zugeführtem Hydraulikdruck eingerückt und ausgerückt werden.
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Während eines Schaltvorgangs wird Hydraulikdruck an die OCC angelegt, um die Kupplung hubzuverstellen, so dass sie beginnt, Drehmoment zu übertragen. Zusätzlicher Druck wird die Drehmomentführ- oder -übertragungseigenschaften der Kupplung erhöhen und wird angelegt, während der an die OGC angelegte Hydraulikdruck verringert wird. Verschiedene Strategien nach dem Stand der Technik stellen eine Druckregelung mit geschlossenem Regelkreis bei Schaltvorgängen zur Steuerung der Schaltungsbeendigungszeit und des Schaltgefühls für die Insassen des Fahrzeugs bereit. Beim Schalten wird für Schaltstabilität und -wiederholbarkeit der Kupplungsdruck einer der Schaltkupplungen, die am Gangwechsel beteiligt sind, in einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis verwendet. Diese Kupplung ist "schlupfend" und schlupft, bis die Drehzahlen auf beiden Seiten der Kupplung gleich sind, zu welchem Zeitpunkt das Schalten beendet ist. Wenn das Schalten zu schnell fortschreitet, wird Druck während dieser Schlupfphase von der Kupplung entfernt. Wenn das Schalten umgekehrt zu langsam fortschreitet, wird der Kupplung während dieser Schlupfphase Druck hinzugefügt. Die vorliegende Offenbarung erkennt, dass das Hinzufügen oder Abziehen von Druck das durch die Kupplung übertragene Drehmoment und das entsprechende Ausgangsdrehmoment ändert, was für viele Fahrzeuge akzeptabel sein kann, aber in Hybridfahrzeuganwendungen unangenehm sein kann, insbesondere wenn Schaltvorgänge bei Rekuperationsbremsung erfolgen. Somit stellen verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis des Getriebeeingangsdrehmoments zur Steuerung der Schaltbeendigung bereit. Steuerung mit geschlossenem Regelkreis des Getriebeeingangsdrehmoments kann alleine oder in Kombination mit Druckregelung mit geschlossenem Regelkreis einer oder mehrerer Getriebekupplungen bereitgestellt werden. Eine Feineinstellung des Getriebeeingangsdrehmoments mit offenem Regelkreis kann für die Steuerung des Eingangsdrehmoments mit geschlossenem Regelkreis basierend auf einer Differenz zwischen einem Soll- oder Zielschaltprofil und einem Ist- oder gemessenen Schaltprofil als Funktion von abgelaufener Schaltzeit oder Schaltvollständigkeit bereitgestellt werden. Die PCU 50 kann die OCC hubverstellen und den Hydraulikdruck der OCC einstellen, um das Soll-Ausgangsdrehmoment bei Schaltbeendigung bei der neuen Übersetzung zu übertragen oder zu führen.
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Ein Herunterschalten des Getriebes kann bei Rekuperationsbremsenergie angefordert werden, da die höhere Eingangsdrehzahl des Zahnradgetriebes 24 eine höhere Rekuperationsbremsleistung, in der Regel bei höheren Wirkungsgraden, gestattet. Die standardmäßige Schaltroutine kann während eines Rekuperationsbremsereignisses modifiziert werden, um eher herunterzuschalten, so dass mehr Leistung bei einem besseren Wirkungsgrad gesammelt werden kann.
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Bei einer Ausführungsform enthält das Hybridfahrzeug 10 eine Brennkraftmaschine 14, die durch eine erste Kupplung 26 mit einer elektrischen Maschine 18 gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine 18 durch eine zweite Kupplung 34 mit einem Zahnradgetriebe 24 des Getriebes, das mehrere diskrete Übersetzungen aufweist, gekoppelt ist. Die Steuerung (PCU) 50 ist dazu konfiguriert, das Getriebeeingangsdrehmoment dahingehend zu steuern, einen Schaltvorgang des Getriebes zwischen zwei Übersetzungen bei Rekuperationsbremsung als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem Zielschaltprofil und einem gemessenen Schaltprofil zu bewirken, wie unten ausführlicher erläutert wird. Die Steuerung 50 kann das Getriebeeingangsdrehmoment unter Verwendung eines aus einer Differenz des Zielschaltprofils und des gemessenen Schaltprofils bestimmten Drehmomentfeineinstellungsterms im offenen Regelkreis modulieren oder steuern. Die Steuerung 50 kann auch dazu konfiguriert sein, Hydraulikdruck einer lastannehmenden Kupplung des Zahnradgetriebes 24 basierend auf dem angeforderten Ausgangsdrehmoment zu steuern, und kann eine Druckregelung im geschlossenen Regelkreis mindestens einer Schaltkupplung, wie zum Beispiel der OGC oder OCC, die dem Schaltvorgang zugeordnet ist, bereitstellen. Die PCU 50 kann auch dazu konfiguriert sein, das Getriebeeingangsdrehmoment zu modulieren, um durch Rekuperationsbremsung während des Schaltvorgangs verursachte Schwankungen auszugleichen.
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Nunmehr auf 2 Bezug nehmend, wird ein Flussdiagramm gezeigt, das den Betrieb eines Systems oder eines Verfahrens zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs zur Verbesserung von Schaltqualität und zur Reduzierung von bei Rekuperationsbremsung auftretenden Störungen während eines Herunterschaltereignisses darstellt. Im Allgemeinen stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Steuerstrategien zur Bewirkung des Drucks der lastannehmenden Kupplung (Drehmomentkapazität) zum Führen des angeforderten Drehmoments zu der Ausgangswelle (nach Schaltbeendigung) und zur Durchführung von Steuerung mit geschlossenem Regelkreis des Eingangsdrehmoments derart, dass das Schalten zu dem erwarteten Zeitpunkt beendet wird, bereit. Bei einer Ausführungsform wird durch Angeben des Prozent-Schaltbeendigungsprofils als Funktion der Zeit für jedes Schalten und Vergleichen desselben mit der gemessenen Ist-Prozent-Schaltbeendigung ein Fehlerterm erzeugt. Dieser Fehlerterm wird zur Erzeugung eines Feineinstellungsdrehmoments in einem Eingangsdrehmomentprofil im offenen Regelkreis verwendet. Das Eingangsdrehmomentprofil im offenen Regelkreis wird kalibriert, um Ausgleich des Fahreranforderungs- plus jeglichen Trägheitsdrehmoments zu erzeugen. Wenn Nennbedingungen bestehen, soll das Schalten mit dem angegebenen Prozent-Schaltbeendigung-gegenüber-Zeit-Profil erfolgen. Wenn das Schalten zu langsam fortschreitet, wird die Feineinstellung im geschlossenen Regelkreis zu dem Eingangsdrehmoment hinzuaddiert, um das Schalten durch Erhöhen des Eingangsdrehmoments über den Nennwert zu beschleunigen, wobei auf der Hand liegt, dass dies ein negatives Eingangsdrehmoment ist, das weniger negativ wird. Wenn das Schalten umgekehrt zu schnell erfolgt, wird die Feineinstellung im geschlossenen Regelkreis das Eingangsdrehmoment unter den Nennwert verringern. Die Nennwerte können angegeben sein oder basierend auf Ist-Fahrzeugbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit, angefordertes Drehmoment, Kraftmaschinendrehzahl usw., bestimmt werden. Insbesondere stellen Steuerstrategien gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung das Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf einer Differenz zwischen einem gemessenen Schaltprofil und einem Zielschaltprofil ein. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann durch entsprechende Steuerung des Ausgangsdrehmoments des M/G 18 gesteuert oder eingestellt werden.
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Für den Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass in 2 dargestellte Funktionen in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung und Implementierung durch Software und/oder Hardware durchgeführt werden können. Die verschiedenen Funktionen können in Abhängigkeit von der bestimmten Verarbeitungsstrategie, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert usw., in einer anderen Reihenfolge oder Sequenz durchgeführt werden, als in 2 dargestellt ist. Ebenso können ein/eine oder mehrere Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden, parallel durchgeführt werden und/oder unter bestimmten Betriebsbedingungen oder in bestimmten Anwendungen weggelassen werden obgleich dies nicht explizit dargestellt wird. Bei einer Ausführungsform werden die dargestellten Funktionen in erster Linie durch Software, Anweisungen oder einen Code implementiert, der in einem rechnerlesbaren Speichergerät gespeichert ist und durch einen oder mehrere auf einem Mikroprozessor basierende Rechner oder Steuerungen zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt wird.
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Insbesondere beginnt in 2 die Steuerstrategie, wenn ein Herunterschalten bei Rekuperationsbremsung ausgelöst wird, wie bei Block 210 gezeigt. Der Schaltvorgang umfasst allgemein verschiedene für den Durchschnittsfachmann auf der Hand liegende Phasen, die eine Einleitungs- oder Startphase, eine Drehmomentübertragungsphase und eine Trägheitsphase umfassen. Während des Starts der Schaltphase fordert die Steuerung ein Aufladen und Hubverstellen der lastannehmenden Kupplung (OCC), wie bei Block 212 gezeigt. Als Nächstes wird der Druck der lastabgebenden Kupplung (OGC) auf Startdruck reduziert, der gerade dazu ausreicht, das Eingangsdrehmoment zu halten, wie bei Block 214 gezeigt. Nach dieser Start-/ersten Phase des Herunterschaltens beginnt die Drehmomentübertragungsphase. Während der Drehmomentübertragungsphase beginnt sich das Übersetzungsverhältnis von dem Ist- oder Vorschalt-Verhältnis auf das Ziel- oder Nachschalt-Verhältnis zu ändern. Während der Drehmomentübertragungsphase beginnt die OGC sich zu lösen und ihre Drehmomentkapazität zu reduzieren/abzusenken, während die OCC ihre Drehmomentkapazität weiter erhöht, wie bei 216 gezeigt. Dies führt zu einer Übertragung des Eingangsdrehmoments von der OGC auf die OCC (OCC nun im Gang).
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Als Nächstes überprüft die Steuerstrategie bei Block 218, ob das Schaltereignis beendet worden ist, wenn ja, dann endet die Steuerstrategie bei Block 228. Wenn das Schalten bei Block 218 nicht geendet hat, dann fährt das Schalten durch die Trägheitsphase fort, wobei die durch die Ausgangswelle 36 gekoppelte Fahrzeugträgheit durch den Antriebsstrang zurück übertragen wird. In der Trägheitsphase steuert die OCC die Getriebeeingangsdrehzahl weiter bis zu der Drehzahl des neuen Übersetzungsverhältnisses, das heißt, die Eingangsdrehzahl des Getriebes nimmt aufgrund der Zunahme des Übersetzungsverhältnisses mit Herunterschalten des Getriebes zu. Wie bei Block 220 gezeigt, berechnet die Steuerstrategie dann eine Eingangsdrehmomentfeineinstellung im offenen Regelkreis basierend auf Antriebsstrangbremsung und Änderung der erwarteten Trägheit. Eine Trägheitswirkung aus der Zunahme des Übersetzungsverhältnisses zeigt sich, falls sie nicht ausgeglichen wird, als ein Abfallen des Antriebsstrangdrehmoments sowie als ein Abfallen des Antriebsstrangdrehmoments sowie als ein Abfallen des Raddrehmoments, das sich wiederum als Schaltschock anfühlt.
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Wie weiterhin in 2 gezeigt, berechnet die Steuerstrategie, wie bei Block 222 dargestellt, eine Differenz (oder einen Fehler) zwischen einem gemessenen Schaltprofil und einem Zielschaltprofil. Bei einer Ausführungsform basieren das gemessene Schaltprofil und das Zielschaltprofil auf einer prozentualen Beendigung des Schaltens als Funktion von verstrichener Schaltzeit. Es kann eine andere Metrik zum Vergleich eines gemessenen Schaltvorgangs mit einem Ziel- oder Soll-Schaltvorgang und zum Einstellen von Getriebeeingangsdrehmomentfeineinstellung als Reaktion darauf verwendet werden. Zum Beispiel kann verstrichene Zeit für jede Phase des Schaltens berechnet und mit einer erwarteten, Soll- oder Nennzeit verglichen werden. Die erwartete oder Nennzeit für jede Phase oder für Schaltbeendigung kann basierend auf verschiedenen Betriebsparametern, wie zum Beispiel angefordertem Drehmoment und angeforderter Fahrzeuggeschwindigkeit, variieren. Bei Block 224 berechnet die Steuerstrategie einen Eingangsdrehmomentfeineinstellungsterm basierend auf der Differenz zwischen dem gemessenen oder Zielschaltprofil (oder dem Fehlerterm). Die Drehmomentfeineinstellung kann unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt und/oder basierend auf der Differenz oder dem Fehlerterm berechnet werden. Der Drehmomentfeineinstellungsterm wird zu dem berechneten Eingangsdrehmoment im offenen Regelkreis hinzuaddiert, wie in Block 220 gezeigt. Die PCU 50 steuert dann den M/G 18 zur Abgabe des bei Block 224 berechneten angeforderten Getriebeeingangsdrehmoments, um ein sanftes Schalten zu gewährleisten. Wie in den Blöcken 220–226 gezeigt, wird dieser Prozess so lange wiederholt, bis das Schaltereignis beendet ist.
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Bestehen Nennbedingungen, soll das Schalten mit dem angegebenen Prozent-Schaltbeendigung-gegenüber-Zeit-Profil erfolgen. Erfolgt das Schalten zu langsam, wird somit der Drehmomentfeineinstellungsterm dem Eingangsdrehmoment hinzuaddiert, um die Schaltzeit zu verkürzen. Wenn das Schalten zu schnell erfolgt, wird gleichermaßen der Drehmomentfeineinstellungsterm das Eingangsdrehmoment unter seinen Nennwert für Ist-Betriebsbedingungen (angeforderte(s) Drehmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit usw.) verringern, um das Schalten auszudehnen oder zu verlängern und ein raues oder abruptes Schalten, was zu einer unangenehmen Störung für die Fahrzeuginsassen führt, zu vermeiden.
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Wie oben gezeigt, verbessern Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung die Schaltqualität während eines Rekuperationsbremsereignisses. Darüber hinaus wird Gleichförmigkeit gewährleistet, so dass die Schaltzeiten auf die Zielrate (das heißt, das erwartete Prozent-Schaltbeendigung-gegenüber-Zeit-Profil) gesteuert werden können, wenn ein Fahrzeug auf eine Beeinträchtigung der Straße, wie zum Beispiel ein Schlagloch, trifft, die Schaltzeitstörungen oder das Auftreten von Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur- und variierende Lastbedingungen, verursacht. Des Weiteren gewährleistet diese Gleichförmigkeit eine Stabilität, da nicht unter starkem Verschleiß von Kupplungen über die Nutzlebensdauer des Fahrzeugs zu schnell oder zu langsam geschaltet werden muss.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die in den repräsentativen Ausführungsformen dargestellten und beschriebenen genauen Schaltsteuerverfahren beschränkt ist, sondern dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Wesen und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass verschiedene Ausführungsformen ein herkömmliches Schaltsteuerverfahren zur Einstellung von Eingangsdrehmoment durch einen geschlossenen Regelkreis, eine adaptive Strategie oder Strategie im offenen Regelkreis alleine oder in Kombination mit herkömmlicher Drucksteuerung, einschließlich Druckrückkopplung zum Ausgleich der Reduzierung von Drehmomentstörungen mit gewünschter Schaltqualität und Fahrverhaltenszielen kombinieren können.
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Obgleich oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben, sondern die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener implementiender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden. Obgleich die beste Durchführungsweise ausführlich beschrieben worden ist, liegen für den Fachmann verschiedene alternative Ausführungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche auf der Hand. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Fachmann offensichtlich ist, bei einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Systemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. gehören. Somit liegen Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.