DE102005021869A1

DE102005021869A1 - Verfahren zum Bereitstellen einer Elektromotor-Drehmomentreserve in einem Hybridelektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102005021869A1
Application number: DE102005021869A
Authority: DE
Inventors: Anthony H. Ann Arbor Heap; Tung-Ming Carmel Hsieh; Gregory A. Brighton Hubbard
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-05-15
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: US7264570B2; US7090613B2; CN100548764C; DE102005021869B4; CN1757554A; US20060194670A1; US20050255964A1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, das einen Elektromotor und ein Getriebe umfasst, wobei der Elektromotor funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass er ihm einen Ausgangsdrehmomentbeitrag zuführt, wobei der Elektromotor ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment besitzt, die verwendet werden, um einen Bereich zugelassener Steuerpunkte für wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen. Das Verfahren enthält das Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen einer Verringerung des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder einer Erhöhung des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen. DOLLAR A Die Elektromotor-Drehmomentreserve kann eine statische Elektromotor-Drehmomentreserve, eine dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve oder eine Kombination sowohl einer statischen als auch ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung der Elektromotoren eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, das ein elektrisch variables Getriebe (EVT) enthält. Noch genauer ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve für die Elektromotoren eines EVT, um die Gesamtreaktionsfähigkeit des EVT auf tatsächliche oder erwartete Änderungen der Getriebesteuerparameter zu verbessern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für das Management des Eingangs- und des Ausgangsdrehmoments verschiedener Antriebsmaschinen in Hybridfahrzeugen, zumeist Brennkraftmaschinen und Elektromaschinen, sind verschiedene Hybrid-Kraftübertragungsstrang-Architekturen bekannt. Reihenhybridarchitekturen sind allgemein durch eine Brennkraftmaschine charakterisiert, die einen Elektrogenerator antreibt, der seinerseits einem Elektroantriebsstrang und einem Batteriepack Elektroleistung zuführt. In einer Reihenhybridarchitektur ist die Brennkraftmaschine nicht direkt mechanisch mit dem Antriebsstrang gekoppelt. Der Elektrogenerator kann außerdem in einer Elektromotorbetriebsart arbeiten, um für die Brennkraftmaschine eine Anlasserfunktion bereitzustellen, während der Elektroantriebsstrang Bremsenergie des Fahrzeugs wiedergewinnen kann, indem er in einer Generatorbetriebsart arbeitet, um das Batteriepack nachzuladen. Parallelhybridarchitekturen sind allgemein durch eine Brennkraftmaschine und durch einen Elektromotor charakterisiert, die beide eine direkte mechanische Kopplung zu dem Antriebsstrang haben. Herkömmlich enthält der Antriebsstrang ein Schaltgetriebe, das für einen breiten Betriebsbereich die erforderlichen Übersetzungsverhältnisse bereitstellt.
Es sind elektrisch variable Getriebe (EVT) bekannt, die durch Kombination der Merkmale sowohl von Reihen- als auch von Parallel-Hybridantriebsstrang-Architekturen stufenlos variable Übersetzungsverhältnisse bereitstellen. EVTs sind mit einem direkten mechanischen Weg zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Achsantriebseinheit betreibbar und ermöglichen somit einen hohen Getriebewirkungsgrad und die Anwendung preiswerterer und weniger massiver Elektromotoranlagen. Außerdem sind EVTs mit einem Motorbetrieb, der von dem Achsantrieb mechanisch unabhängig ist, oder in verschiedenen mechanischen/elektrischen Zwischenbeiträgen betreibbar und ermöglichen somit stufenlos variable Übersetzungsverhältnisse bei hohem Drehmoment, elektrisch dominierte Starts, Rückgewinnungsbremsung, Leerlauf bei ausgeschaltetem Motor und Mehrbetriebsart-Betrieb.
Im Gebiet der Fahrzeug-Kraftübertragungsstrang-Steuerungen ist es bekannt, die Drehmomentanforderung eines Fahrers als einen Systemdrehmomentbefehl zu interpretieren, um ein Ausgangsdrehmoment für den Fahrzeugantriebsstrang zu bewirken. Diese Interpretation und dieser Befehl erfordern ein verhältnismäßig einfaches Steuerungsmanagement, das durch das verfügbare Motordrehmoment im Verhältnis zu dem derzeitigen Satz von Betriebsparametern eines Fahrzeugs dominiert wird, wobei diese Beziehung verhältnismäßig gut verstanden ist. In Hybridkraftübertragungssträngen, die auf einem elektrisch variablen Getriebe beruhen, beeinflussen außer dem verfügbaren Motordrehmoment eine Anzahl von Faktoren das Ausgangsdrehmoment, das an den Fahrzeugantriebsstrang geliefert werden kann. Es ist bekannt, in diesen Hybridkraftübertragungssträngen die Drehmomentanforderung eines Fahrers als einen Systemdrehmomentbefehl zu interpretieren und zu ermöglichen, dass einzelne Untersystembegrenzungen das tatsächliche Ausgangsdrehmoment vorschreiben. Diese Begrenzungen umfassen z. B. das verfügbare Motordrehmoment, das verfügbare Elektromaschinendrehmoment und die verfügbare Leistung des Elektroenergiespeichersystems. Vorzugsweise werden die verschiedenen einzelnen und interaktiven Einschränkungen, die das verfügbare Ausgangsdrehmoment des Kraftübertragungsstrangs beeinflussen, in der Weise verstanden, dass Ausgangsdrehmomentbefehle ausgegeben werden, die mit dieser Drehmomentverfügbarkeit und mit diesen Teilsystem-Einschränkungen konsistent sind.
Im Fall des Elektromaschinen-Drehmoments enthalten die Begrenzungen, die das Ausgangsdrehmoment beeinflussen, das an den Fahrzeugantriebsstrang geliefert werden kann, den maximalen und den minimalen Drehmomentabgabegrenzwert der Elektromaschine oder der Elektromaschinen. Während des Fahrzeugbetriebs und der Echtzeitsteuerung des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangs und des EVT werden diese maximalen und minimalen Drehmomentgrenzwerte typisch in Verbindung mit der Bestimmung des verfügbaren Betriebs oder der Steuerpunkte des EVT einschließlich der Steuerung einer Anzahl von Getriebesteuerparametern wie etwa der Eingangsdrehzahl, der Ausgangsdrehzahl, dem Eingangsdrehmoment und dem Ausgangsdrehmoment bestimmt. Es gibt verschiedene Betriebsbedingungen, in denen der Elektromotor oder die Elektromotoren bei dem Maximum oder Minimum oder in seiner Nähe arbeiten können, so dass das gewünschte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment (und der Beitrag zu dem Getriebeausgangsdrehmoment) eingeschränkt sein kann, wodurch die gewünschte Steuerung des Fahrzeugs beeinflusst wird. Zum Beispiel besteht für synchrone Schaltungen das Potenzial für eine plötzliche Änderung des Ausgangsdrehmomentbefehls bei der ersten Synchronisation wegen einer Änderung der Ausgangsdrehmoment-Einschränkung des Systems wie etwa einer Änderung der Zieleingangsdrehbeschleunigung; was zu einer inakzeptablen Eingangsdrehzahlsteuerung führen kann, falls das System zufällig bei einem oder mehreren der maximalen oder minimalen Motordrehmomentgrenzwerte oder in seiner/ihrer Nähe arbeitet. Diese Grenzwerte können somit die Schaltungssynchronisation und die Gesamtschaltleistung beeinflussen. Falls sich die gemessene Eingangsdrehzahl in einem weiteren Beispiel gegenüber der gewünschten Eingangsdrehzahl, entweder höher oder niedriger, zu ändern beginnt und die Elektromaschine oder die Elektromaschinen zufällig bei den maximalen oder minimalen Grenzwerten oder in ihrer Nähe betrieben wird/werden, kann die Fähigkeit, sie zum Behandeln des Eingangsdrehzahl-Steuerungsproblems zu verwenden, einschränkt oder insgesamt gesperrt sein. Diese Begrenzung kann plötzliche und unerwünschte Änderungen des Getriebe-Ausgangsdrehmoments oder anderer Getriebesteuerparameter erfordern, um die erforderliche Eingangsdrehzahlsteuerung zu beeinflussen.
Somit ist es erwünscht, eine Echtzeitreserve des Elektromotor-Drehmoments zu bilden, um den Fahrzeugbetrieb bei Steuerpunkten, die keine stetige oder robuste Reaktion des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangs unter Verwendung der Elektromaschine oder der Elektromaschinen zulassen, zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, das einen Elektromotor und ein Getriebe umfasst, wobei der Elektromotor funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass er ihm einen Ausgangsdrehmomentbeitrag zuführt, wobei der Elektromotor ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment besitzt, die verwendet werden, um einen Bereich zugelassener Steuerpunkte für wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen. Das Verfahren umfasst das Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen einer Verringerung des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder einer Erhöhung des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen.
Vorzugsweise ist das Verfahren als ein Computersteuerungsalgorithmus realisiert, der für die Speicherung und Ausführung in einer Steuereinheit wie etwa in der Systemsteuereinheit angepasst ist. Der Algorithmus schafft im Wesentlichen eine Elektromotor-Drehmomentreserve zur Verbesserung der Robustheit der Steuerung des Gesamtsystems.
Der Algorithmus ermöglicht durch Vorhersage, wann das Schalten stattfindet, und durch Sicherstellen, dass bis zu diesem Zeitpunkt ausreichend Elektromotor-Drehmomentreserve vorhanden ist, um das Schalten flüssig auszuführen (d. h., dass keine plötzliche Änderung des Ausgangsdrehmoments während des Schaltens erforderlich ist), dass während eines synchronen Schaltens des Getriebes ein stetiges Ausgangsdrehmomentprofil vorhanden ist. Das Verfahren ist dadurch vorteilhaft, dass es zu dem synchronen Schalten eine Robustheit der Steuerung und eine verbesserte Schaltqualität hinzufügt.
Außerdem ermöglicht der Algorithmus das reaktive Hinzufügen von mehr Elektromotor-Drehmomentreserve in Fällen, wo ein Eingangsdrehzahlfehler einen vorgegebenen Fehlergrenzwert übersteigt. Er beobachtet den Eingangsdrehzahlfehler, wie er sich entwickelt, und nimmt die richtigen Abwägungen auf der Systemebene (einschließlich des Potenzials zum Absenken der Größe des zugelassenen Spitzenausgangsdrehmoments) vor, um den Elektromotoren die notwendige Drehmomentreserve zu geben, um den Eingangsdrehzahlfehler direkt in Angriff zu nehmen. Dies schafft vorteilhaft eine Robustheit der Eingangsdrehzahlsteuerung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird umfassender verständlich aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Darstellung der mechanischen Anlagen einer bevorzugten Form eines elektrisch variablen Verbundgetriebes aus mehreren Einheiten mit zwei Betriebsarten ist, das für die Realisierung der vorliegenden Erfindung besonders geeignet ist;
2 eine elektrische und mechanische schematische Darstellung einer bevorzugten Systemarchitektur für den hier offenbarten Hybrid-Kraftübertragungsstrang ist;
3 eine graphische Darstellung verschiedener Betriebsbereiche in Bezug auf die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des hier offenbarten beispielhaften elektrisch variablen Getriebes ist;
4 eine graphische Darstellung des Drehmomentraums in den Elektromotor-Drehmomenten (Ta und Tb) ist, die Linien konstanter Batterieleistung (Pbat), Linien konstanten Ausgangsdrehmoments (To) und Linien konstanten Eingangsdrehmoments Ti enthält;
5 eine schematische Darstellung der Elektromotor-Drehmomentreserve in einem HEV-Kraftübertragungsstrangsystem ist, das zwei Elektroantriebsmotoren umfasst;
6 ein Ablaufplan ist, der die Schritte des Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 eine schematische Darstellung eines Schaltereignisses aus der Betriebsart 2 in die Betriebsart 1 ist, für das eine dynamische Reserve des Elektromotor-Drehmoments gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung genutzt werden kann;
8 eine schematische Darstellung eines Schaltereignisses aus der Betriebsart 1 in die Betriebsart 2 ist, für das eine dynamische Reserve des Elektromotor-Drehmoments gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung genutzt werden kann;
9 ein Blockschaltplan eines Verfahrens zum Berechnen einer prädiktiven Ni_dot-Reserve in Übereinstimmung mit dem Block 400 aus 6 ist;
10 ein Blockschaltplan ist, der den Block 408 aus 9 weiter veranschaulicht;
11 ein Blockschaltplan ist, der den Block 412 aus 9 weiter veranschaulicht;
12 ein Blockschaltplan ist, der eine Routine zum Berechnen des NDR_Total_Ratio veranschaulicht;
13 ein Blockschaltplan ist, der eine Routine zum Bestimmen des NDR_Slip-Verhältnisses in der Betriebsart 2 veranschaulicht;
14 ein Blockschaltplan ist, der eine Routine zum Bestimmen des NDR_Slip-Verhältnisses in der Betriebsart 1 veranschaulicht;
15 ein Blockschaltplan ist, der eine Routine zum Bestimmen des NDR_Accel-Verhältnisses in der Betriebsart 2 veranschaulicht;
16 ein Blockschaltplan ist, der eine Routine zum Bestimmen des NDR_Accel-Verhältnisses in der Betriebsart 1 veranschaulicht; und
17 ein Blockschaltplan einer Routine zum Berechnen eines reaktiven Eingangsdrehzahl-Regelungsfehlers in Übereinstimmung mit Block 500 aus 6 ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den 1 und 2 ist zunächst ein Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem allgemein mit 11 bezeichnet. In dem Kraftübertragungsstrang 11 ist eine repräsentative Form eines elektrisch variablen Verbundgetriebes mit mehreren Einheiten (EVT) mit mehreren Betriebsarten enthalten, das für die Realisierung der Steuerungen der Erfindung besonders geeignet ist und in den 1 und 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Wie besonders in diesen Figuren zu sehen ist, besitzt das EVT 10 ein Eingangselement 12, das dem Wesen nach eine durch einen Motor 14 direkt angetriebene Welle sein kann oder bei dem, wie in 2 gezeigt ist, zwischen dem Ausgangselement des Motors 14 und dem Eingangselement des EVT 10 ein Übergangsdrehmomentdämpfer 16 integriert sein kann. Der Übergangsdrehmomentdämpfer 16 kann eine (nicht gezeigte) Drehmomentübertragungsvorrichtung, die den wahlweisen Eingriff des Motors 14 mit dem EVT 10 ermöglicht, enthalten oder in Verbindung mit ihr verwendet werden, wobei diese Drehmomentübertragungsvorrichtung aber selbstverständlich nicht verwendet wird, um die Betriebsart zu ändern oder zu steuern, in der das EVT 10 arbeitet.
In der gezeigten Ausführungsform kann der Motor 14 ein Motor für fossilen Kraftstoff wie etwa ein Dieselmotor sein, der leicht anzupassen ist, um seine verfügbare Ausgangsleistung bereitzustellen, die mit einer konstanten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (min^–1) geliefert wird. In der beispielhaften Ausführungsform, auf die die 1 und 2 gerichtet sind, kann der Motor 14 in Übereinstimmung mit einem gewünschten Arbeitspunkt, der aus den Fahrereingaben und aus den Fahrbedingungen bestimmt werden kann, – nach dem Start und überwiegend während der Eingabe – mit einer konstanten Drehzahl oder mit einer Vielzahl konstanter Drehzahlen arbeiten.
Das EVT 10 nutzt drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28. Das erste Teil-Planetengetriebe 24 besitzt ein allgemein als das Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 30, das ein allgemein als das Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 32 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 34 sind drehbar an einem Träger 36 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 34 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 30 als auch mit dem inneren Zahnradelement 32 in Eingriff ist.
Das zweite Teil-Planetengetriebe 26 besitzt außerdem ein allgemein als das Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 38, das ein allgemein als Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 40 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 42 sind drehbar an einem Träger 44 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 42 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 38 als auch mit dem inneren Zahnradelement 40 in Eingriff ist.
Das dritte Teil-Planetengetriebe 28 besitzt außerdem ein allgemein als das Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 46, das ein allgemein als das Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 48 umschreibt.
Mehrere Planetengetriebeelemente 50 sind drehbar an einem Träger 52 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 50 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 46 als auch mit dem inneren Zahnradelement 48 in Eingriff ist.
Obgleich alle drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 selbst "einfache" Teil-Planetengetriebe sind, sind das erste und das zweite Teil-Planetengetriebe 24 und 26 dadurch zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 wie über ein Kupplungsnabenrad 54 mit dem äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist. Das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 und das äußere Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26, die miteinander verbunden sind, sind wie durch eine Hohlwelle 58 drehfest mit einem ersten Elektromotor/Generator 56 verbunden. Gelegentlich wird der erste Elektromotor/Generator 56 hier auch als Elektromotor A oder M_A bezeichnet.
Da der Träger 36 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 wie über eine Welle 60 mit dem Träger 44 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist, sind die Teil-Planetengetriebe 24 und 26 weiter zusammengesetzt. Somit sind die Träger 36 und 44 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 bzw. des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden. Außerdem ist die Welle 60 wie über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 62, die, wie im Folgenden umfassender erläutert wird, verwendet wird, um die Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu unterstützen, wahlweise mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Gelegentlich kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 62 hier auch als zweite Kupplung, Kupplung zwei oder C2 bezeichnet werden.
Der Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist direkt mit dem Getriebeausgangselement 64 verbunden. Wenn das EVT 10 in einem Landwirtschaftfahrzeug verwendet wird, kann das Ausgangselement 64 mit den (nicht gezeigten) Fahrzeugachsen verbunden sein, die wiederum in den (ebenfalls nicht gezeigten) Antriebselementen enden. Die Antriebselemente können entweder die Vorderräder oder die Hinterräder des Fahrzeugs sein, an dem sie verwendet werden, oder können das Hinterachswellenrad eines Gleiskettenfahrzeugs sein.
Das innere Zahnradelement 40 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 ist wie über eine Hohlwelle 66, die die Welle 60 umschreibt, mit dem inneren Zahnradelement 48 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Das äußere Zahnradelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 wahlweise mit dem Boden verbunden, der durch das Getriebegehäuse 68 dargestellt ist. Wie im Folgenden erläutert wird, wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 ebenfalls verwendet, um bei der Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu helfen. Gelegentlich kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 hier auch als erste Kupplung, Kupplung eins oder C1 bezeichnet werden.
Außerdem ist die Hohlwelle 66 drehfest mit einem zweiten Elektromotor/Generator 72 verbunden. Gelegentlich kann der zweite Elektromotor/Generator 72 hier auch als Elektromotor B oder Ms bezeichnet werden. Alle Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 sowie der Elektromotor A und der Elektromotor B (56, 72) sind wie um die axial angeordnete Welle 60 koaxial orientiert. Es wird angemerkt, dass die beiden Elektromotoren A und B eine ringförmige Konfiguration besitzen, die ermöglicht, dass sie die drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 umschreiben, so dass die Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 radial innerhalb der Elektromotoren A und B angeordnet sind. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die Gesamteinhüllende – d. h. die Umfangsdimension – des EVT 10 minimiert ist.
An dem Eingangselement 12 kann ein Antriebszahnrad 80 vorgesehen sein. Wie gezeigt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Eingangselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Teil-Planetengetriebes 24, so dass das Antriebszahnrad 80 die Leistung von dem Motor 14 und/oder von dem Elektromotor bzw. den Elektromotoren /von dem Generator bzw. den Generatoren 56 und/oder 72 empfängt. Das Antriebszahnrad 80 ist mit einem Laufrad 82 in Eingriff, das wiederum mit einem Übertragungszahnrad 84 in Eingriff ist, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein, der aus der Fluidwanne 37 Getriebefluid zugeführt wird, wobei sie Hochdruckfluid an den Regler 39 liefert, der einen Teil des Fluids an die Fluidwanne 37 zurückgibt und in der Leitung 41 einen geregelten Leitungsdruck erzeugt.
In der beschriebenen beispielhaften mechanischen Anordnung empfängt das Ausgangselement 64 über zwei verschiedene Getriebezüge innerhalb des EVT 10 Leistung. Eine erste Betriebsart oder ein erster Getriebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 betätigt wird, um das äußere Getriebeelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28"mit dem Boden zu verbinden". Eine zweite Betriebsart oder ein zweiter Getriebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 freigegeben wird und gleichzeitig die zweite Kupplung C2 betätigt wird, um die Welle 60 mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 zu verbinden. Eine Betriebsart in Bezug auf einen Getriebezug wird hier mit Großbuchstaben wie BETRIEBSART 1 oder BETRIEBSART 2 oder mit M1 oder M2 bezeichnet. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die BETRIEBSART 1 eine Eingangsauftei lungsbetriebart ist, während die BETRIEBSART 2 eine Verbundbetriebsart mit mehreren Anteilen ist.
Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass das EVT 10 in jeder Betriebsart einen Bereich von verhältnismäßig langsamen bis zu verhältnismäßig schnellen Ausgangsdrehzahlen liefern kann. Diese Kombination zweier Betriebsarten mit einem langsamen bis schnellen Ausgangsdrehzahlbereich in jeder Betriebsart ermöglicht, dass das EVT 10 ein Fahrzeug aus einem stationären Zustand bis auf Autobahngeschwindigkeiten antreibt. Außerdem ist ein Zustand mit fester Übersetzung verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig eingerückt sind, um das Eingangselement über ein festes Übersetzungsverhältnis effizient mechanisch mit dem Ausgangselement zu koppeln. Darüber hinaus ist ein Neutralzustand verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig ausgerückt sind, um das Ausgangselement mechanisch von dem Getriebe zu entkoppeln. Schließlich kann das EVT 10 synchronisierte Schaltungen zwischen den Betriebsarten bereitstellen, in denen die Schlupfdrehzahl über die beiden Kupplungen C1 und C2 im Wesentlichen null ist. Weitere Einzelheiten hinsichtlich des Betriebs des beispielhaften EVT sind in dem gemeinsam übertragenen Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5,931,757 zu finden, dessen Inhalt hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
Der Motor 14 ist vorzugsweise ein Dieselmotor, der, wie in 2 gezeigt ist, elektronisch durch das Motorsteuermodul (ECM) 23 gesteuert wird. Das ECM 23 ist eine herkömmliche mikroprozessorgestützte Dieselmotor-Steuereinheit, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A), eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung enthält. Das ECM 23 arbeitet in der Weise, dass es über mehrere diskrete Leitungen von einer Vielzahl von Sensoren Daten erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern des Motors 14 steuert. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle über die Leitungsgruppe 35 mit dem Motor 14 gezeigt. Unter den verschiedenen Parametern, die durch das ECM 23 abgetastet werden können, sind die Ölwannen- und die Motorkühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl (Ne), der Turbodruck und die Umgebungslufttemperatur und der Umgebungsluftdruck. Verschiedene Stellglieder, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzpumpen, Gebläsesteuereinrichtungen, Motorvorwärmer einschließlich Glühkerzen sowie Gitteransaugluftvorwärmer. Vorzugsweise liefert das ECM in Reaktion auf einen von dem Steuersystem des EVT gelieferten Drehmomentbefehl Te_cmd allgemein bekannte drehmomentgestützte Steuerungen für den Motor 14. Diese Motorelektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, empfängt das EVT 10 wahlweise Leistung von dem Motor 14. Wie nun weiter anhand von 2 erläutert wird, empfängt das EVT außerdem Leistung von einer elektrischen Speichervorrichtung wie etwa von einer oder von mehreren Batterien im Batteriepackmodul (BPM) 21. Außerdem enthält das Kraftübertragungsstrangsystem solche Energiespeichervorrichtungen, die ein integraler Bestandteil seiner Leistungsflüsse sind. Ohne die Konzepte der Erfindung zu ändern, können anstelle der Batterien andere elektrische Speichervorrichtungen verwendet werden, die elektrische Leistung spei chern und abgeben können. Das BPM 21 ist eine Hochspannungs-Gleichspannung, die über Gleichspannungsleitungen 27 mit einem Zweileistungs-Wechselrichtermodul (DPIM) 19 gekoppelt ist. In Übereinstimmung damit, ob das BPM 21 geladen oder entladen wird, kann Strom zu oder von dem BPM 21 übertragen werden. Das DPIM 19 enthält ein Paar Leistungswechselrichter sowie jeweilige Elektromotorsteuereinheiten, die so konfiguriert sind, dass sie Elektromotorsteuerbefehle empfangen und davon Wechselrichterzustände steuern, um eine Elektromotorantriebs- oder Rückgewinnungsfunktionalität zu erzeugen. Die Elektromotorsteuereinheiten sind mikroprozessorgestützte Steuereinheiten, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Takterzeuger, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfassen. Bei der Elektromotorsteuerung empfangen die jeweiligen Wechselrichter Strom von den Gleichstromleitungen und liefern über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom an den jeweiligen Elektromotor. Bei der Rückgewinnungssteuerung empfängt der jeweilige Wechselrichter über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom von dem Elektromotor und liefert Strom an die Gleichspannungsleitungen 27. Der Gesamtgleichstrom, der an die Wechselrichter oder von ihnen geliefert wird, bestimmt die Lade- oder Entladebetriebsart des BPM 21. Vorzugsweise sind der M_A und der M_B Dreiphasen-Wechselstrommaschinen, wobei die Wechselrichter eine komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronik enthalten. Die einzelnen Elektromotor-Drehzahlsignale Na und Nb für M_A bzw. M_B werden ebenfalls durch das DPIM 19 aus den Elektromotor-Phaseninformationen oder über her kömmliche Rotationssensoren abgeleitet. Diese Elektromotoren, Elektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Die Systemsteuereinheit 43 ist eine mikroprozessorgestützte Steuereinheit, die solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Takterzeuger, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A), einen digitalen Signalprozessor (DSP) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung sowie Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfasst. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst die Systemsteuereinheit 43 ein Paar mikroprozessorgestützter Steuereinheiten, die als Fahrzeugsteuermodul (VCM) 15 und als Getriebesteuermodul (TCM) 17 konstruiert sind. Das VCM und das TCM können z. B. eine Vielzahl von Steuer- und Diagnosefunktionen in Bezug auf das EVT und auf das Fahrzeugfahrgestell einschließlich z. B. Motordrehmomentbefehlen, Eingangsdrehzahlsteuerung und Ausgangsdrehzahlsteuerung zusammen mit Rückgewinnungsbremsung, Blockierschutzbremsung und Zugsteuerung bereitstellen. Insbesondere arbeitet die Systemsteuereinheit 43 in Bezug auf die Funktionalität des EVT so, dass sie über mehrere diskrete Leitungen direkt Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. direkt eine Vielzahl von Stellgliedern des EVT steuert. Der Einfachheit halber ist die Systemsteuereinheit 43 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle über die Leitungsgruppe 33 mit dem EVT gezeigt. Insbesondere wird angemerkt, dass die Systemsteuereinheit 43 Frequenzsignale von Rotationssensoren empfängt, um sie zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 zur Drehzahl Ni des Eingangs elements 12 und zur Drehzahl No des Ausgangselements 64 zu verarbeiten. Außerdem kann die Systemsteuereinheit 43 Drucksignale von (nicht getrennt gezeigten) Druckschaltern empfangen und verarbeiten, um die Einrückkammerdrücke der Kupplungen C1 und C2 zu überwachen. Alternativ kann für einen weiten Bereich eine Drucküberwachung mittels Druckwandlern verwendet werden. Durch die Systemsteuereinheit werden PWM-Steuersignale und/oder binäre Steuersignale an das EVT 10 geliefert, um das Füllen und Leeren der Kupplungen C1 und C2 zu steuern, so dass diese eingerückt und ausgerückt werden. Außerdem kann die Systemsteuereinheit 43 Temperaturdaten der Getriebefluidwanne 37 wie etwa von einer (nicht getrennt gezeigten) herkömmlichen Thermoelementeingabe empfangen, um die Fluidwannentemperatur Ts abzuleiten und ein PWM-Signal zu liefern, das aus der Eingangsdrehzahl Ni und aus der Wannentemperatur Ts abgeleitet werden kann, um über den Regler 39 den Leitungsdruck zu steuern. Das Füllen und Leeren der Kupplungen C1 und C2 wird mittels durch Elektromagnet gesteuerten Schieberventilen bewirkt, die auf die wie oben erwähnten PWM-Steuersignale und binären Steuersignale reagieren. Um eine genaue Anordnung des Schiebers in dem Ventilkörper und eine dementsprechend genaue Steuerung des Kupplungsdrucks während des Einrückens zu erreichen, werden vorzugsweise Stellventile verwendet, die variabel durchlassende Elektromagnete verwenden. Ähnlich kann der Leitungsdruckregler 39 von einer durch Elektromagnet gesteuerten Sorte sein, um in Übereinstimmung mit dem beschriebenen PWM-Signal einen geregelten Leitungsdruck aufzubauen. Diese Leitungsdrucksteuerungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt. Die Kupplungsschlupfdrehzahlen über die Kupplungen C1 und C2 werden aus der Ausgangsdrehzahl No, aus der M_A-Drehzahl Na und aus der M_B-Drehzahl Nb abgeleitet; genauer ist der Schlupf von C1 eine Funktion von No und Nb, während der Schlupf von C2 eine Funktion von No, Na und Nb ist. Außerdem ist ein Nutzerschnitt stellenblock (UI-Block) 13 gezeigt, der solche Eingaben in die Systemsteuereinheit 43 wie etwa die Fahrzeuggashebelstellung, den Druckknopf-Automatikwahlschalter (PBSS) für die Wahl des verfügbaren Antriebsbereichs, die Bremskraft und schnelle Leerlaufanforderungen u. a. umfasst.
Die Systemsteuereinheit 43 bestimmt einen Drehmomentbefehl Te_cmd und liefert ihn an das ECM 23. Der Drehmomentbefehl Te_cmd repräsentiert den wie durch die Systemsteuereinheit bestimmten vom Motor gewünschten Drehmomentbeitrag des EVT. Außerdem bestimmt die Systemsteuereinheit 43 einen Drehzahlbefehl Ne des, der die gewünschte Eingangsdrehzahl des EVT repräsentiert, die in der direkt gekoppelten Anordnung zwischen dem Motor und dem EVT außerdem der gewünschte Motordrehzahl-Arbeitspunkt ist. Bei der hier beispielhaft geschilderten direkt gekoppelten Anordnung sind das Motordrehmoment und das Eingangsdrehmoment des EVT, Te bzw. Ti, gleichwertig, wobei auf sie hier alternativ Bezug genommen werden kann. Ähnlich sind die Motordrehzahl und die Eingangsdrehzahl des EVT, Ne bzw. Ni, gleichwertig, und kann auf sie hier alternativ Bezug genommen werden. Die gewünschten Arbeitspunkte des Eingangsdrehmoments werden vorzugsweise so bestimmt, wie es in der gemeinsam übertragenen und gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 10/799,531 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304338) offenbart ist, die hier durch Literaturhinweis eingefügt ist. Die gewünschten Arbeitspunkte der Eingangsdrehzahl werden vorzugsweise so bestimmt, wie es in den gemeinsam übertragenen und gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 10/686,508 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304193) und 10/686,034 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304194) offenbart ist, die hier durch Literaturhinweis eingefügt sind. Eine bevorzugte Drehzahlsteuerung für ein Hybridgetriebe ist ausführlich beschrieben in der gemeinsam übertragenen und gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinig ten Staaten lfd. Nr. 10/686,511 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304140), die hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
Die verschiedenen beschriebenen Module (d. h. die Systemsteuereinheit 43, das DPIM 19, das BPM 21, das ECM 23) kommunizieren über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 25. Der CAN-Bus 25 ermöglicht die Übermittlung von Steuerparametern und -befehlen zwischen den verschiedenen Modulen. Das spezifische genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Zum Beispiel ist das bevorzugte Protokoll für Hochleistungsanwendungen die Norm der Society of Automotive Engineers J 1939. Der CAN-Bus und die geeigneten Protokolle schaffen eine robuste Nachrichtenübermittlung und Mehrsteuereinheits-Schnittstelle zwischen der Systemsteuereinheit, dem ECM, dem DPIM, dem BPIM sowie weiteren Steuereinheiten wie etwa der Blockierschutzbremse und den Zugsteuereinheiten.
In 3 ist für das EVT 10 eine graphische Darstellung der Ausgangsdrehzahl No auf der horizontalen Achse gegenüber der Eingangsdrehzahl Ni auf der vertikalen Achse veranschaulicht. Durch die Linie 91 ist der Synchronbetrieb dargestellt, d. h. diejenigen Beziehungen zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl, bei denen die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig im Wesentlichen mit der Schlupfdrehzahl null über sie arbeiten. Somit repräsentiert sie diejenigen Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl, bei denen im Wesentlichen ein synchrones Schalten zwischen den Betriebsarten stattfinden kann oder bei denen durch gleichzeitiges Einrücken beider Kupplungen C1 und C2, auch als feste Übersetzung bekannt, eine direkte mechanische Kopplung vom Eingang zum Ausgang beeinflusst werden kann. Eine besondere Sammelgetriebebeziehung, die den durch die Gerade 91 in 3 gezeigten synchronen Betrieb erzeugen kann, ist wie folgt: Das äußere Zahnradele ment 30 besitzt 91 Zähne, das innere Zahnradelement 32 besitzt 49 Zähne, die Planetenradelemente 34 besitzen 21 Zähne; das äußere Zahnradelement 38 besitzt 91 Zähne, das innere Zahnradelement 40 besitzt 49 Zähne, die Planetenradelemente 42 besitzen 21 Zähne; das äußere Zahnradelement 46 besitzt 89 Zähne, das innere Zahnradelement 48 besitzt 31 Zähne, die Planetenradelemente 50 besitzen 29 Zähne. Gelegentlich kann die Gerade 91 hier auch als Synchrongerade, Übersetzungsverhältnisgerade oder Festübersetzungsgerade bezeichnet werden.
Links von der Übersetzungsverhältnisgerade 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 93 für die erste Betriebsart, in der C1 eingerückt und C2 ausgerückt ist. Rechts von der Übersetzungsverhältnisgeraden 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 95 für die zweite Betriebsart, in der C1 ausgerückt und C2 eingerückt ist. Der Begriff eingerückt gibt hier in Bezug auf die Kupplungen C1 und C2 eine wesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung an, während der Begriff ausgerückt eine unwesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung angibt. Da allgemein vorzugsweise veranlasst wird, dass Schaltungen aus einer Betriebsart in die andere synchron stattfinden, wird veranlasst, dass Drehmomentübertragungen von einer Betriebsart in die andere über eine Zweikupplungs-Einrück-Festübersetzung stattfinden, bei der während einer endlichen Zeitdauer vor dem Ausrücken der derzeit eingerückten Kupplung die derzeit ausgerückte Kupplung eingerückt wird. Außerdem ist die Betriebsartänderung abgeschlossen, wenn durch ständiges Einrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, in die eingetreten wird, und Ausrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, die verlassen wird, die feste Übersetzung verlassen worden ist.
Obgleich der Betriebsbereich 93 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 1 allgemein bevorzugt ist, soll das nicht bedeuten, dass der Betrieb in der BETRIEBSART 2 des EVT nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 1 vorzugsweise Sammelgetriebe und Motoranlagen verwendet, die für die hohen Startdrehmomente im Bereich 93 in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheit usw.) besonders gut geeignet sind, wird allgemein aber bevorzugt, im Gebiet 93 in der BETRIEBSART 1 zu arbeiten. Obgleich der Betriebsbereich 95 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 2 allgemein bevorzugt ist, soll das ähnlich nicht heißen, dass der Betrieb in der BETRIEBSART 1 des EVT nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 2 vorzugsweise Sammelgetriebe und Motoranlagen verwendet, die in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheit usw.) für die hohen Drehzahlen des Bereichs 95 besonders gut geeignet sind, wird aber allgemein bevorzugt, im Gebiet 95 in der BETRIEBSART 2 zu arbeiten. Das Gebiet 93, in dem der Betrieb in der BETRIEBSART 1 allgemein bevorzugt ist, kann als Gebiet langsamer Drehzahlen betrachtet werden, während das Gebiet 95, in dem der Betrieb in der BETRIEBSART 2 allgemein bevorzugt ist, als Gebiet hoher Drehzahlen betrachtet werden kann. Ein Schalten in die BETRIEBSART 1 wird als Herunterschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein höheres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Gleichfalls wird ein Schalten in die BETRIEBSART 2 als Hochschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
Nunmehr anhand von 4 zeigt ein beispielhafter Elektromotor-Drehmoment-Teilraum (Ta-Tb-Raum) für den Betrieb in der BETRIEBSART 2 bei gegebenen Werten von Na und Nb das Drehmoment des Elektromotors A (M_A), graphisch dargestellt über der horizontalen Achse, und das Drehmoment des Elektromotors B (Ms), graphisch dargestellt auf der vertikalen Achse. Es sind Grenzen gezeichnet, die einem bestimmten beispielhaften maximalen Drehmoment und minimalen Drehmoment des Elektromotors A (Ta_min, Ta_max) entsprechen, wobei das Maximum und das Minimum in Bezug auf die Elektromotorfähigkeiten bei bestimmten beispielhaften vorliegenden Betriebsbedingungen in Na (d. h. Ni, No und Betriebsart) genommen sind, deren genauen Werte für die vorliegende Darstellung der aus 4 zu ziehenden Lehre und für die folgende Diskussion nicht erforderlich sind. Es sind ähnliche Grenzen gezeichnet, die einem solchen beispielhaften maximalen und minimalen Drehmoment des Elektromotors B (Tb_min, Tb_max) entsprechen, wobei das Maximum und das Minimum in Bezug auf die Elektromotorfähigkeiten bei bestimmten beispielhaften vorliegenden Betriebsbedingungen in Nb (d. h. Ni, No und Betriebsart) genommen sind. Der durch die maximalen und minimalen Elektromotor-Drehmomente begrenzte Raum repräsentiert bei vorliegenden Bedingungen einen zulässigen Lösungsraum für die Elektromotoreinheiten M_A und M_B. Dies ist eine allgemeine Darstellung eines zulässigen Elektromotor-Drehmomentlösungsraums für ein EVT-Kraftübertragungssystem mit zwei Elektromotoren wie etwa für das Kraftübertragungssystem 11, wobei aber davon ausgegangen wird, dass die hier für ein System mit zwei Elektromotoren beschriebenen allgemeinen Konzepte durch den Durchschnittsfachmann für Kraftübertragungsstrangsysteme erweitert werden können, so dass sie mehr als zwei Elektromaschinen umfassen, die funktional und wahlweise wie etwa in der hier beschriebenen Weise mit dem Getriebe gekoppelt sind, um einen entsprechenden mehrdimensionalen Lösungsraum zulässiger Elektromotor-Drehmomente zu definieren.
Innerhalb dieses Elektromotor-Drehmomentraums sind verschiedene weitere Parameterlinien konstanter Werte für einen gegebenen Wert von Ni_dot und No_dot eingezeichnet. Es sind mehrere Linien konstanter Batterieleistung Pbat eingezeichnet, die innerhalb des Elektromotor-Drehmomentraums Lösungen konstanter Batterieleistung repräsentieren. Außerdem sind innerhalb dieses Elektromotor-Drehmomentraums Linien konstanten Ausgangsdrehmoments To eingezeichnet, die innerhalb des Raums Lösungen konstanten Ausgangsdrehmoments repräsentieren. Schließlich sind innerhalb des Elektromotor-Drehmomentraums Linien konstanten Eingangsdrehmoments eingezeichnet, die darin Lösungen konstanten Eingangsdrehmoments repräsentieren. Zunehmende und abnehmende Trendrichtungen für diese jeweiligen Konstanzlinien sind durch jeweilige zweiseitige Pfeile gezeigt, die den jeweiligen Null-Konstanzlinien zugeordnet sind. Obgleich der Teilraum in Bezug auf die bestimmten Minima und Maxima von Ta und Tb (Ta_min, Ta_max, Tb_min, Tb_max) in der graphischen Darstellung aus 4 in Übereinstimmung mit den Drehmomentfähigkeiten der jeweiligen Elektromotoreinheiten zulässig ist, repräsentieren die Linien konstanter Batterieleistung (Pbat), die Linien konstanten Ausgangsdrehmoments (To) und die Linien konstanten Eingangsdrehmoments (Ti) nicht notwendig zulässige Lösungen in Bezug auf die Fähigkeiten ihres jeweiligen Teilsystems bei den jeweiligen Bedingungen, sondern eine theoretisch nicht eingeschränkte Modellierung des Systems innerhalb des Elektromotor-Drehmomentraums.
Wie angegeben wurde, repräsentiert 4 einen Drehmomentraum, der für den Betrieb in der BETRIEBSART 2 geeignet ist. Einen ähnlichen Drehmomentraum gibt es selbstverständlich auch für die BETRIEBSART 1. Allerdings ist es wichtig anzumerken, dass die Linien konstanten Eingangsdrehmoments in der BETRIEBSART 1 vertikal erscheinen, da das Eingangsdrehmoment in der Eingangsaufteilungskonfiguration der BETRIEBSART 1 vom Drehmoment des Elektromotors B entkoppelt ist.
Dieser Spezialfall unterstreicht die allgemeine Regel, dass der wie hier beschriebene und dargelegte Elektromotor-Drehmomentraum an alle EVT-Konfigurationen und -betriebsarten, die durch die zahlreichen möglichen Kopplungskombinationen zwischen Elektromotoren, Motoren und Ausgängen eines elektrisch variablen Betriebes gebildet werden, einschließlich Betriebsarten, die die Eingänge und Ausgänge von einem oder von mehreren Elektromotor-Drehmomenten vollständig entkoppeln, anpassbar ist. Bei der beispielhaften Darstellung der vorliegenden Erfindung wird keine getrennte Diskussion der BETRIEBSART 1 vorgenommen. Selbstverständlich ist der allgemeinere Fall des Betriebs in der BETRIEBSART 2, in der der Eingang drehmomentmäßig sowohl mit dem Elektromotor A als auch mit dem Elektromotor B gekoppelt ist, für den Fachmann auf dem Gebiet ausreichend, um seine Anwendung auf speziellere Fälle einschließlich der vollständigen drehmomentseitigen Entkopplung eines oder mehrerer Elektromotoren von dem EVT-Eingang zu verstehen. Weitere Informationen über den Betrieb in der Betriebsart 1 im Kontext der vorliegenden Erfindung sowie zusätzliche Informationen in Bezug auf den Betrieb eines EVT sind in der verwandten gemeinsam übertragenen gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. _/_(Aktenzeichen des Anwalts Nr. GP-305096) und _/_ (Aktenzeichen des Anwalts Nr. GP-305097), die beide gleichzeitig hiermit eingereicht worden sind und beide hiermit in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt sind, zu finden.
Die Werte von Ta_max, Ta_min, Tb_max und Tb_min sind vorgegeben, da sie allgemein feste Werte sind, die für den Elektromotor A bzw. B charakteristisch sind und sowohl theoretisch als auch empirisch (wobei sie z. B. häufig auch vom Hersteller des Elektromotors geliefert werden) bestimmt werden und die als eine Funktion der Temperatur, der Betriebsspannung, der Verwendung, des Elektromotorzustands und anderer allgemein be kannter Faktoren, die in einer Nachschlagetabelle oder in einer ähnlichen Datenstruktur in einer Steuereinheit wie etwa in der Systemsteuereinheit 43 gespeichert sein können, variieren. Wie oben beschrieben wurde, gibt es verschiedene Betriebsbedingungen, in denen einer oder beide der Elektromotoren bei seinem/ihrem Maximum oder Minimum oder in dessen Nähe arbeitet/arbeiten können, so dass gewünschte Änderungen der Systembetriebsbedingungen (z. B. das gewünschte Ausgangsdrehmoment des Getriebes), die einen Elektromotor-Ausgangsdrehmomentbeitrag von einem oder von beiden Elektromotoren erfordern, wegen der Elektromotor-Ausgangsdrehmomentgrenzwerte eingeschränkt sein können. Mit anderen Worten, falls die Elektromotoren bei oder in der Nähe ihrer Betriebsgrenzwerte arbeiten dürfen, können Änderungen der Systembetriebsbedingungen, die Elektromotor-Ausgangsdrehmomentbeiträge erfordern, unzulässig sein, was plötzliche Änderungen der Systembetriebsbedingungen erfordert, um an die Einschränkung (z. B. eine plötzliche Änderung des Ausgangsdrehmoments des Getriebes oder eine Verschlechterung der Eingangsdrehzahlsteuerung des Motors) anzupassen. Ferner kann sich das System durch Bilden einer Reserve des Elektromotor-Drehmoments außerdem auf geplante oder erwartete oder vorhergesagte Systemänderungen, wo quantifizierbare Mengen Elektromotor-Drehmoment erforderlich sind (z. B. ein synchrones Schalten), vorbereiten, um sowohl den benötigten Elektromotor-Drehmomentbeitrag zu liefern, dies aber auch innerhalb der maximalen und minimalen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte zu tun. Somit ist es erwünscht, innerhalb des durch Ta_max, Ta_min, Tb_max und Tb_min definierten Elektromotor-Drehmomentraums eine Echtzeitreserve des Elektromotor-Drehmoments zu bilden. Hier und anhand der 5 und 6 wird eine allgemeine Beschreibung des Konzepts einer Elektromotor-Drehmomentreserve und der allgemeinen Typen oder Kategorien einer Elektromotor-Drehmomentreserve und eines Verfahrens zum Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve geliefert. Hier und anhand der 7-16 wird eine Ausführungsform einer prädiktiven Elektromotor-Drehmomentreserve in Verbindung mit einem erwarteten synchronen Getriebeschalten und eines bevorzugten Verfahrens zum Bestimmen der prädiktiven Reserve geliefert. Hier und anhand von 17 wird eine Ausführungsform einer reaktiven Drehmomentreserve in Verbindung mit einem tatsächlichen Eingangsdrehzahlfehler geliefert.
Anhand der 5 und 6 umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren 100 zum Betreiben eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems wie etwa des Kraftübertragungsstrangsystems 11, das einen Elektromotor und ein Getriebe umfasst, wobei der Elektromotor funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass er ihm einen Ausgangsdrehmomentbeitrag zuführt, wobei der Elektromotor ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment besitzt, die verwendet werden, um einen Bereich zugelassener Steuerpunkte für wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen einer Verringerung des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder einer Erhöhung des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen. Es wird angenommen, dass das Verfahren 100 in Hardware wie etwa unter Verwendung verschiedener Kombinationen von Logik- und Rechenkomponenten oder unter Verwendung einer Kombination aus Hardware und Software realisiert werden könnte. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 100 allerdings ein Programm, eine Routine, ein Unterprogramm, ein Computerprogramm oder andere Befehle, die als Teil des ausführbaren Computercodes und der Datenstrukturen einer Steuereinheit des Kraftübertragungsstrangsystems 11 wie etwa der Systemsteuereinheit 43 realisiert sind, und ist als diese realisiert. Die dadurch repräsentierten Befehle werden natürlich als ein Teil einer viel größeren Gruppe von Programmen, Befehlssätzen, Routinen, Unterprogrammen und anderen Computerprozessen ausgeführt, die die verschiedenen Steuer- und Diagnosefunktionen des zuvor beschriebenen Kraftübertragungsstrangs ausführen.
Obgleich das Verfahren 100 hier primär in Bezug auf ein Kraftübertragungsstrangsystem wie etwa das Kraftübertragungsstrangsystem 11 mit zwei Elektromaschinen wie etwa einem Elektromotor 56 und einem Elektromotor 72 veranschaulicht und erläutert ist, ist es ebenfalls auf ein System mit nur einer Elektromaschine anwendbar, und es wird angenommen, dass es durch den Durchschnittsfachmann gleichfalls auf ein System mit mehr als zwei Elektromotoren anwendbar und erweiterbar ist. Die Mittel zum funktionalen und wahlweisen Koppeln des Elektromotors wie etwa des Elektromotors A oder des Elektromotors B und des Getriebes wie etwa des Getriebes 10 können in diesen Ausführungsformen je nach der Anzahl der Elektromotoren wie hier beschrieben eine Kupplung oder mehrere Kupplungen oder irgendeine eine Anzahl anderer bekannter Drehmomentübertragungsvorrichtungen oder Kopplungsmittel einschließlich verschiedener Formen von Rutsch- und Nicht-Rutschkupplungen, Drehmomentumsetzern und verschiedener Formen von Bremsen umfassen. Der Elektromotor wird funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt, so dass er über die Kopplungsmittel wie etwa eine Kupplung in der hier beschriebenen Weise einen Elektromotor-Ausgangsdrehmomentbeitrag an das Getriebe liefern kann. Der Elektromotor besitzt ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, das hier als Tx_max bezeichnet wird, und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, das hier als Tx_min bezeichnet wird, die wie oben beschrieben zur Bestimmung eines Bereichs zulässiger Steuerpunkte für wenigstens einen Getriebesteuerparameter (z. B. To, Ti, No, Ni, No_dot und Ni_dot) verwendet werden. Die Verwendung von Tx soll hier allgemein einen Elektromotor bezeichnen und wird außerdem in Fällen verwendet, in denen ein Schritt oder eine Reihe von Schritten auf jeden des Elektromotors A oder des Elektromotors B angewendet wird/werden.
Wieder anhand der 5 und 6 umfasst das Verfahren 100 einen Schritt des Bildens 110 einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen des Verringerns des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder des Erhöhens des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen. In 5 ist das Konzept des Bildens 100 einer Elektromotor-Drehmomentreserve in Bezug auf ein Kraftübertragungsstrangsystem mit zwei Elektromotoren wie etwa das Kraftübertragungsstrangsystem 11 mit dem Elektromotor A und mit dem Elektromotor B veranschaulicht. Ta_max 120, Ta_min 125, Tb_max 130 und Tb_min 135 sind für die vor gegebenen maximalen und minimalen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte und definieren wie hier beschrieben den Lösungsraum in Ta und Tb in Bezug auf bestimmte beispielhafte vorliegende Getriebebetriebsparameter wie etwa Bedingungen oder Punkte in Ni, No, Ni_dot und No_dot. Innerhalb dieses Elektromotor-Drehmomentlösungsraums gibt es außerdem mehrere weitere Parameterlinien konstanter Werte, die nicht in 5, aber in 4 veranschaulicht sind und die mehrere Linien konstanter Batterieleistung Pbat, mehrere Linien konstanten Ausgangsdrehmoments To sowie Linien konstanten Eingangsdrehmoments Ti enthalten. Die Elektromotor-Drehmoment-Gesamtreserve, die hier einfach als die Elektromotor-Drehmomentreserve bezeichnet wird, kann mehrere verschiedene Typen der Elektromotor-Drehmomentreserve in verschiedenen Kombinationen umfassen. Die Elektromotor-Drehmomentreserve bildet neue Betriebsgrenzwerte für die Elektromotoren, die Ta_max 120, Ta_min 125, Tb_max 130 und Tb_min 135 durch reservierte Grenzwerte Ta_max_res 140, Ta_min_res 145, Tb_max_res 150 und Tb_min_res 155 ersetzen, wobei die Elektromotor-Drehmoment-Gesamtreserve durch die schattierten Gebiete veranschaulicht ist, die sich zwischen den vorgegebenen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerten und den reservierten Grenzwerten befinden. Die zwei allgemeinen Typen einer Elektromotor-Drehmomentreserve sind eine statische Elektromotor-Drehmomentreserve 160 (wie sie durch das schattierte Gebiet 160 veranschaulicht ist) und eine dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve 165 (wie sie durch die Summe der schattierten Gebiete 170 und 175 veranschaulicht ist). Die dynamische Drehmomentreserve 165 kann mehrere dynamische Teilreserven umfassen, die in zwei allgemeine Kategorien, d. h. in dynamische prädiktive Reserven, von denen ein Beispiel als die dynamische prädiktive Reserve 170 veranschaulicht ist, und in dynamische reaktive Reserven, von denen ein Beispiel als die dynamische reaktive Reserve 175 veranschaulicht ist, fallen. Im Folgenden werden die verschiedenen Typen von Reserven und ihre Verwendungen beschrieben. Wie ebenfalls in 5 veranschaulicht ist, ist die Menge der Elektromotor-Drehmoment-Gesamtreserve außerdem vorzugsweise zu allen Zeiten durch einen Grenzwert definiert, der durch einen maximalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert für den Elektromotor A, Ta_max_res_limit 180, durch einen minimalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert für den Elektromotor A, Ta_min_res_limit 185, durch einen maximalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert für den Elektromotor B, Tb_max_res_limit 190, und durch einen minimalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert für den Elektromotor B, Tb_min_res_limit 195, definiert ist, die zusammen das Gebiet 197 definieren. Somit müssen die maximalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmomente für den Elektromotor A und für den Elektromotor B größer oder gleich Ta_max_res_imit 180 bzw. Tb_max_res_limit 190 und die minimalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmomente für den Elektromotor A und für den Elektromotor B kleiner oder gleich Ta_min_res_limit 185 bzw. Tb_min_res_limit 195 sein. Diese Grenzwerte können für jedes der jeweiligen Maxima und Minima, die dem Elektromotor A und dem Elektromotor B zugeordnet sind, die gleichen oder (wie veranschaulicht) verschieden sein. Die Auferlegung dieser Grenzwerte stellt sicher, dass zu allen Zeiten während des Betriebs des Elektromotors A und des Elektromotors B ein minimaler gültiger Drehmomentlösungsraum in Ta und Tb vorhanden ist.
Eine statische Elektromotor-Drehmomentreserve wie etwa die statische Elektromotor-Drehmomentreserve 160 ist einfach eine feste Elektromotor-Drehmomentreserve, die nicht als eine Funktion der Zeit oder als eine Funktion irgendwelcher einer Anzahl von Fahrzeugparametern, von dynamischen Getriebeparametern oder von Umgebungsparametern variiert. In 5 ist eine Ausführungsform der statischen Elektromotor- Drehmomentreserve 160 durch das schattierte Gebiet, das an die vorgegebenen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte angrenzt, veranschaulicht. Die statische Elektromotor-Drehmomentreserve 160 kann unter Verwendung eines statischen Reservewerts des Elektromotor-Drehmoments gebildet werden. Dieser statische Reservewert ist vorzugsweise ein fester Wert des Elektromotor-Drehmoments (z. B. 20 Nm), kann aber auch in anderen Formen wie etwa z. B. als das Negative des veranschaulichten Werts (z. B. –20 Nm) oder als ein Prozentsatz der vorgegebenen Maxima und Minima (z. B. 90 % des Maximums oder des Minimums) ausgedrückt werden. Wo der statische Reservewert ein fester Wert des Elektromotor-Drehmoments ist, kann seine Verwendung sein Subtrahieren von den vorgegebenen maximalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_max und Tb_max und sein Addieren zu den vorgegebenen minimalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_min und Tb_min umfassen. Außerdem kann der statische Reservewert für jedes der maximalen und minimalen Elektromotor-Drehmomente verschieden sein, so dass der Raum der statischen Elektromotor-Drehmomentreserve nicht symmetrisch in Bezug auf die vorgegebenen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte ist. Wenn das Kraftübertragungsstrangsystem innerhalb der unter Verwendung der jeweiligen statischen Reservewerte bestimmten reservierten Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte arbeitet, besitzt der dadurch definierte Ta-Tb-Lösungsraum effektiv einen Puffer verfügbaren Elektromotor-Drehmomentraums (die statische Elektromotor-Drehmomentreserve 160), der eine robustere Steuerung des Kraftübertragungsstrangsystems 11 schafft und ermöglicht, dass es auf erwünschte oder tatsächliche Änderungen der dynamischen Getriebeparameter mit Steueraktionen reagiert, die das Anlegen verfügbaren Elektromotor-Drehmoments von den Elektromaschinen enthalten.
Eine dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve 165 ist einfach eine Elektromotor-Drehmomentreserve, die sich in Verbindung mit dem Betrieb des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems 11, insbesondere des Getriebes wie etwa des Getriebes 10, ändert. Die dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve 165 kann sich typisch als eine Funktion der Zeit ändern, könnte sich aber auch als eine Funktion vieler anderer Parameter wie etwa z. B. der Betriebstemperatur, der Spannung oder anderer dem Kraftübertragungssystem zugeordneter Parameter einschließlich dem Getriebe zugeordneter dynamischer Parameter wie etwa der oben Beschriebenen ändern. Zum Beispiel könnte eine ansonsten statische Reserve so angepasst werden, dass sie sich als eine Funktion der Zeit, der Temperatur und der Betriebsspannung oder in Reaktion auf verschiedene Diagnosen, die an die Beurteilung der Bedingung eines Elektromotors oder anderer Parameter oder Kombinationen davon angepasst sind, ändert und somit eine Form einer dynamischen Elektromotor-Drehmomentreserve 165 umfasst. In einem weiteren Beispiel kann die dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve keine feste Grundlage haben und dem Wesen nach rein dynamisch sein, wobei sie sich in Verbindung mit dem Betrieb des Fahrzeugs als eine Funktion dynamischer Parameter, die dem Fahrzeug, dem Getriebe oder der Umgebung oder Kombinationen davon zugeordnet sind, ständig ändert. Wie oben beschrieben wurde, kann die dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve 165 allgemein in zwei allgemeine Kategorien der dynamischen Reserve, in die prädiktiven dynamischen Elektromotor-Drehmoment-Reserven 170 und in die reaktiven dynamischen Elektromotor-Drehmomentreserven 175, unterteilt werden, die hier auch als prädiktive Reserven 170 und reaktive Reserven 175 bezeichnet werden.
Die prädiktiven Reserven 170 sind dynamische Reserven, die in Erwartung eines künftigen Ereignisses, einer künftigen Bedingung, einer künfti gen Änderung oder eines anderen künftigen Vorfalls in Verbindung mit dem Betrieb des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, insbesondere des Getriebes, gebildet werden. Eine Ausführungsform einer prädiktiven dynamischen Drehmomentreserve 170 ist eine Reserve, die in Erwartung oder auf der Grundlage der Vorhersage einer Getriebeschaltung (d. h. einer Betriebsart-1/Betriebsart-2-Schaltung oder einer Betriebsart-2/Betriebsart-1-Schaltung) gebildet wird. Ein Beispiel einer prädiktiven Reserve wird hier beschrieben und ist in den 7-16 veranschaulicht. Die prädiktive Reserve 170 kann auf irgendeine geeignete Weise gebildet werden, umfasst aber vorzugsweise die Bestimmung eines prädiktiven Reservewerts, der zum Ändern der vorgegebenen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte verwendet wird. Vorzugsweise wird der dynamische prädiktive Reservewert in Echtzeit oder, falls nicht in Echtzeit, auf eine Weise, die die wirksame Bildung einer prädiktiven Reserve und Steuerung des Getriebes ermöglicht, bestimmt. Der prädiktive Reservewert ist vorzugsweise ein dynamischer Wert des Elektromotor-Drehmoments (z. B. ein sich ändernder Wert, der in Newtonmetern ausgedrückt ist), kann aber alternativ auch in anderen Formen wie etwa z. B. als ein negativer Wert des Elektromotor-Drehmoments oder als ein Prozentsatz der vorgegebenen Maxima und Minima (z. B. als 90 % des Maximums oder Minimums) ausgedrückt werden. Wo der prädiktive Reservewert ein dynamischer Wert des Elektromotor-Drehmoments ist, kann seine Verwendung sein Subtrahieren von den vorgegebenen maximalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_max und Tb_max und sein Addieren zu den vorgegebenen minimalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_min und Tb_min umfassen.
Die reaktiven Reserven 175 sind dynamische Reserven, die in Reaktion auf ein vorhandenes oder früheres Ereignis, auf eine vorhandene oder frühere Bedingung, auf eine vorhandene oder frühere Änderung oder auf einen anderen vorhandenen oder früheren Vorfall in Verbindung mit dem Betrieb des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, insbesondere des Getriebes, gebildet werden. Eine Ausführungsform einer reaktiven dynamischen Drehmomentreserve 175 ist eine Reserve, die in Reaktion auf einen Eingangsdrehzahlfehler gebildet wird. Ein Beispiel einer reaktiven Reserve wird hier beschrieben und ist in 17 veranschaulicht. Die reaktive Reserve 175 kann auf irgendeine geeignete Weise gebildet werden, umfasst aber vorzugsweise die Bestimmung eines reaktiven Reservewerts, der zum Ändern der vorgegebenen Elektromotor-Drehmomentgrenzwerte verwendet wird. Vorzugsweise wird der reaktive dynamische Reservewert in Echtzeit oder, falls nicht in Echtzeit, auf eine Weise, die die wirksame Bildung einer reaktiven Reserve und Steuerung des Getriebes ermöglicht, bestimmt. Der reaktive Reservewert ist vorzugsweise ein dynamischer Wert des Elektromotor-Drehmoments (z. B. ein sich ändernder Wert, der in Newtonmetern ausgedrückt wird), kann aber alternativ auch in anderen Formen wie etwa z. B. als ein negativer Wert eines Elektromotor-Drehmoments oder als ein Prozentsatz der vorgegebenen Maxima und Minima (z. B. als 90 % des Maximums oder Minimums) ausgedrückt werden. Wo der reaktive Reservewert ein dynamischer Wert des Elektromotor-Drehmoments ist, kann seine Verwendung sein Subtrahieren von den vorgegebenen maximalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_max und Tb_max und sein Addieren zu den vorgegebenen minimalen Elektromotor-Drehmomenten Ta_min und Tb_min umfassen.
Die verschiedenen Typen von Elektromotor-Drehmomentreserven können getrennt oder in irgendeiner Kombination miteinander genutzt werden. Zum Beispiel kann die Elektromotor-Drehmomentreserve lediglich eine statische Elektromotor-Drehmomentreserve umfassen. In einem weiteren Beispiel kann die Elektromotor-Drehmomentreserve eine statische Elektromotor-Drehmomentreserve 160 in Kombination mit einer dynamischen Elektromotor-Drehmomentreserve 165, die wiederum entweder eine prä diktive Reserve oder eine reaktiven Reserve oder beide umfassen kann, umfassen. In einem abermals weiteren Beispiel kann die Elektromotor-Drehmomentreserve lediglich eine dynamische Reserve 165 umfassen, die wiederum entweder eine prädiktive Reserve 170 oder eine reaktive Reserve 175 oder beide umfassen kann. In 6 sind die Permutationen und Kombinationen der statischen Elektromotor-Drehmomentreserve und der dynamischen Elektromotor-Drehmomentreserve veranschaulicht, die in Verbindung mit dem Verfahren 100 zum Bilden einer Elektromotor-Gesamtreserve genutzt werden können. Gemäß 6 erfordert das Verfahren 100, das einen Schritt des Bildens 110 einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen des Verringerns des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder des Erhöhens des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment umfasst, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen, die Auswahl und Realisierung einer statischen Reserve 160 und/oder einer dynamischen Reserve 165. Wie diskutiert wurde, kann das Verfahren 100 ebenfalls die Auswahl beider umfassen.
Falls anhand von 6 die statische Reserve 160 ausgewählt wird, umfasst das Verfahren 100 das Bestimmen 200 eines statischen maximalen Reservewerts 202 und/oder eines statischen minimalen Reservewerts 204 und ebenfalls kann die Bestimmung beider enthalten. Falls keine statische Reserve gewünscht ist, können der statische maximale Reservewert 202 und ein statischer minimaler Reservewert 204 im Block 162 auf nul gesetzt und wie angegeben an den Block 300 übergeben werden. Es wird angemerkt, dass die statische Reserve 160 die Vereinigung mehrerer einzelner statischer Reserven mit ihren eigenen statischen maximalen und/oder minimalen Reservewerten umfassen kann, die sich auf verschiedene Ereignisse oder Bedingungen beziehen können, für die eine statische Reserve gewünscht ist.
Falls wieder anhand von 6 die dynamische Reserve 165 ausgewählt wird, geht das Verfahren 100 zum Block 170 und zum Block 175 über. Falls keine dynamische Reserve gewünscht ist, können alle Werte, die dem im Folgenden beschriebenen dynamischen Reservewert zugeordnet sind, im Block 167 auf null gesetzt werden und kann wie angegeben zum Block 300 übergeben werden. Es wird angemerkt, dass die dynamische Reserve 165 die Vereinigung mehrerer einzelner dynamischer Reserven mit ihren eigenen dynamischen maximalen und/oder minimalen Reservewerten umfassen kann, die sich auf verschiedene Ereignisse oder Bedingungen, für die wie im Folgenden erläutert eine dynamische Reserve gewünscht ist, beziehen können.
Falls eine dynamische prädiktive Reserve 170 ausgewählt wird, umfasst das Verfahren 100 das Berechnen 400 wenigstens eines dynamischen prädiktiven maximalen Drehmomentreservewerts 402 und eines dynamischen prädiktiven minimalen Drehmomentreservewerts 404 und kann ebenfalls die Bestimmung beider enthalten. Falls keine dynamische prädiktive Reserve gewünscht ist, können der dynamische prädiktive maximale Reservewert 402 und der dynamische prädiktive minimale Reservewert 404 im Block 172 auf null gesetzt werden, wobei wie angegeben zum Block 300 übergegangen werden kann. Es wird angemerkt, dass die dynamische prädiktive Reserve 170 die Vereinigung mehrerer einzelner dynamischer prädiktiver Reserven mit ihren eigenen dynamischen prädiktiven maximalen und/oder minimalen Reservewerten, die sich auf verschiedene Ereignisse oder Bedingungen beziehen können, für die eine dynamische prädiktive Reserve gewünscht ist, umfassen kann.
Falls anhand von 6 eine dynamische prädiktive Reserve 175 ausgewählt wird, umfasst das Verfahren 100 das Berechnen 500 wenigstens eines dynamischen reaktiven maximalen Drehmomentreservewerts 502 und eines dynamischen reaktiven minimalen Drehmomentreservewerts 504 und kann ebenfalls die Bestimmung beider enthalten. Falls keine reaktive dynamische Reserve gewünscht ist, können der dynamische reaktive maximale Reservewert 502 und der dynamische reaktive minimale Reservewert 504 im Block 177 auf null gesetzt werden, wobei wie angegeben zum Block 300 übergegangen werden kann. Es wird angemerkt, dass die dynamische reaktive Reserve 175 die Vereinigung mehrerer einzelner dynamischer reaktiver Reserven mit ihren eigenen dynamischen reaktiven maximalen und/oder minimalen Reservewerten, die sich auf verschiedene Ereignisse oder Bedingungen beziehen können, für die eine dynamische reaktiven Reserve gewünscht ist, umfassen kann.
Da die Entscheidung, einen besonderen Typ einer Elektromotor-Drehmomentreserve zu realisieren, wie etwa die Entscheidung, eine statische Reserve 160 oder eine dynamische Reserve 165 zu realisieren, oder die Entscheidung der besonderen Typen der dynamischen Reserve nicht notwendig in Verbindung mit einer Echtzeitsteuerung ausgeführt zu werden braucht, braucht das wie durch den Ablaufplan aus 6 veranschaulichte Verfahren nicht notwendig eine bevorzugte Ausführungsform hinsichtlich der Realisierung einer Echtzeit-Elektromotor-Drehmomentreserve zu sein. Die durch die Entscheidungsblöcke 160, 165, 170 und 175 repräsentierten Wahlen können eine einmalige Ent wurfsentscheidung für einen besonderen Fahrzeugentwurf umfassen. Diese Wahlen werden dann durch Auswahl einer spezifischen Kombination statischer Reserven 160 und dynamischer Reserven 165 widerspiegelt, die in einem besonderen Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem wie etwa in dem Kraftübertragungsstrangsystem 11 vorzugsweise als wie hier beschriebener Computercode, der diese Wahlen widerspiegelt, realisiert werden, wobei sie aber nicht notwendig den Auswahlprozess in Verbindung mit der Echtzeitsteuerung durchlaufen. Falls der Fahrzeug-Kraftübertragungsstrang wie etwa der Fahrzeug-Kraftübertragungsstrang 11 mehr als einen Elektromotor enthält, der funktional und wahlweise wie hier beschrieben mit dem Getriebe gekoppelt ist, kann das Verfahren 100 genutzt werden, um für jeden der Elektromotoren wie etwa für den Elektromotor A und für den Elektromotor B oder, falls mehr als zwei Elektromotoren genutzt werden, für so viel der Elektromotoren, wie gewünscht ist, eine Elektromotor-Drehmomentreserve zu bilden.
Wenn wieder anhand von 6 die jeweiligen Drehmomentreservewerte gebildet worden sind, wird der Schritt des Berechnens 300 der Elektromotor-Drehmoment-Gesamtreserve ausgeführt, der das Berechnen eines maximalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments 302 und/oder das Berechnen eines minimalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments 304 umfasst. Anhand des Systems mit zwei Elektromotoren des Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems 11, das den Elektromotor A und den Elektromotor B umfasst, die jeweils eine statische Reserve und eine dynamische Reserve haben, die beide eine prädiktive Reserve und eine reaktive Reserve umfassen, ist eine Ausführungsform zum Berechnen 300 durch die folgenden Gleichungen veranschaulicht: Ta_min_res = min (Ta_min + (cal_Ta_min_stat_res + Ta_min_dyn_res), – cal_min_Ta) (1) Ta_max_res = min (Ta_max – (cal_Ta_max_stat_res + Ta_max_dyn_res), cal_max_Ta) (2) Tb_min_res = min(Tb_min + (cal_Tb_min_stat_res + Tb_min_dyn_res), – cal_min_Tb) (3) Tb_max_res = min (Tb_max –(cal_Tb_max_stat_res + Tb_max_dyn_res), cal_max_Tb) (4)wobei:

cal_Ta_min_stat_res:: eine feste Kalibrierung ist, die den statischen minimalen Drehmomentreservewert 204 für den Elektromotor A umfasst;
cal_Ta_max_stat_res:: eine feste Kalibrierung ist, die den statischen maximalen Drehmomentreservewert 202 für den Elektromotor B umfasst;
cal_Tb_min_stat_res:: eine feste Kalibrierung ist, die den statischen minimalen Drehmomentreservewert 204 für den Elektromotor B umfasst;
cal_Tb_max_stat_res:: eine feste Kalibrierung ist, die den statischen maximalen Drehmomentreservewert 202 für den Elektromotor B umfasst;
Ta_min_dyn_res:: ein berechneter dynamischer minimaler Reservewert für den Elektromotor A ist;
Ta_max_dyn_res:: ein berechneter dynamischer maximaler Reservewert für den Elektromotor A ist;
Tb_min_dyn_res:: ein berechneter dynamischer minimaler Reservewert für den Elektromotor B ist;
Tb_max_dyn_res:: ein berechneter dynamischer maximaler Reservewert für den Elektromotor B ist;
–cal_min_Ta:: eine Kalibrierung ist, die den minimalen Elektromotor-Drehmomentreservegrenzwert für den Elektromotor A, Ta_min_res_limit 185, umfasst;
cal_max_Ta:: eine Kalibrierung ist, die den maximalen Elektromotor-Drehmomentreservegrenzwert für den Elektromotor A, Ta_max_res_limit 180, umfasst;
–cal_min_Tb:: eine Kalibrierung ist, die den minimalen Elektromotor-Drehmomentreservegrenzwert für den Elektromotor B, Tb_min_res_limit 195, umfasst; und
cal_max_Ta:: eine Kalibrierung ist, die den maximalen Elektromotor-Drehmomentreservegrenzwert für den Elektromotor B, Tb_max_res_limit 190, umfasst.

Anhand der 5 und 6 ermöglichen die Gleichungen 1–4 die Berechnung von Ta_max_res 140, Ta_min_res 145, Tb_max_res 150 und Tb_min_res 155 und die Bildung der Elektromotor-Drehmoment-Gesamtreserve, die die statische Reserve 160 und die dynamische Reserve 165 umfasst. In einer Ausführungsform des hier beschriebenen Systems mit zwei Elektromotoren kann die dynamische Reserve 165 aus den folgenden Gleichungen berechnet werden: Ta_min_dyn_res = Ta_min_NDR + Ta_min_CLR; (5) Ta_max_dyn_res = Ta_max_NDR + Ta_max_CLR; (6) Tb_min_dyn_res = Tb_min_NDR + Tb_min_CLR; (7) Tb_max_dyn_res = Tb_max_NDR + Tb_max_CLR; (8)wobei:

Ta_min_NDR:: ein berechneter dynamischer prädiktiver minimaler Drehmomentreservewert 404 für den Elektromotor A ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters Ni_dot bezieht;
Ta_max_NDR:: ein berechneter dynamischer prädiktiver maximaler Drehmomentreservewert 402 für den Elektromotor A ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters Ni_dot bezieht;
Tb_min_NDR:: ein berechneter dynamischer prädiktiver minimaler Drehmomentreservewert 404 für den Elektromotor B ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters Ni_dot bezieht;
Tb_min_NDR:: ein berechneter dynamischer prädiktiver maximaler Drehmomentreservewert 402 für den Elektromotor B ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters Ni_dot bezieht;
Ta_min_CLR:: ein berechneter dynamischer reaktiver minimaler Drehmomentreservewert 504 für den Elektromotor A ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters bezieht, die wie im Folgenden weiter beschrieben einen Eingangsdrehzahlfehler zwischen einer gewünschten Eingangsdrehzahl des Getriebes und der tatsächlichen oder gemessenen Eingangsdrehzahl umfassen;
Ta_max_CLR:: ein berechneter dynamischer reaktiver maximaler Drehmomentreservewert 502 für den Elektromotor A ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters bezieht, die den Eingangsdrehzahlfehler umfassen;
Tb_min_CLR:: ein berechneter dynamischer reaktiver minimaler Drehmomentreservewert 504 für den Elektromotor B ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebeparameters bezieht, die den Eingangsdrehzahlfehler umfassen;
Tb_max_CLR:: ein berechneter dynamischer reaktiver maximaler Drehmomentreservewert 502 für den Elektromotor B ist, der sich auf Änderungen des dynamischen Getriebepa rameters bezieht, die den Eingangsdrehzahlfehler umfassen.

Wenn die Werte von Ta_max_res 140, Ta_min_res 145, Tb_max_res 150 und Tb_min_res 155 berechnet worden sind, werden sie vorzugsweise wie etwa durch die Anwendung eines Ratenbegrenzers oder eines Filters erster Ordnung, wie dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt ist und durch den Block 600 in 6 veranschaulicht ist, gefiltert.
Wie oben angemerkt wurde, wird angenommen, dass es irgendeine Anzahl von EVT-Kraftübertragungsstrangsystemen zugeordneten Betriebsbedingungen geben kann, wobei es möglich ist, in Echtzeit eine weitere Anforderung für ein Elektromotor-Drehmoment vorherzusagen und daraufhin eine dynamische prädiktive Elektromotor-Drehmomentreserve zu bilden, die sicherstellt, dass die Anforderung erfüllt werden kann. Eine Ausführungsform einer dynamischen prädiktiven Elektromotor-Drehmomentreserve bezieht sich wie hier beschrieben auf das Schalten des Getriebes 10 des Fahrzeug-Kraftübertragungssystems 11 aus der Betriebsart 2 in die Betriebsart 1 oder aus der Betriebsart 1 in die Betriebsart 2. Die 7 und 8 sind graphische Darstellungen eines typischen Schaltens aus der Betriebsart 2 in die Betriebsart 1 bzw. aus der Betriebsart 1 in die Betriebsart 2. Zum Beispiel zeigt 7 den Systembetrieb in der Betriebsart 2, der sich dem Schaltpunkt für ein synchrones Schalten in die Betriebsart 1 nähert. Wenn das Eingangsdrehzahlprofil (Ni_dot_Reference) den Synchronpunkt erreicht, ändert es sich, um sich an die Linie des Profils synchroner Eingangsdrehzahl (No·GR) anzupassen, wobei das Übersetzungsverhältnis (GR) durch cal_C1C2 NotoNi dargestellt ist. Um das synchrone Schalten auszuführen, muss das System die dynamische Elektromotor-Drehmomentreserve haben, die erfor derlich ist, um Ni dot Reference bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es den Synchronpunkt für den Betrieb in der Betriebsart 1 erreicht, der hier als Ni dot-Reserve (NDR) bezeichnet wird, auf die neue Rate herunterzuziehen. Wie im Folgenden beschrieben wird, haben die Anwender ermittelt, dass es möglich ist, ein bevorstehendes Schalten vorherzusagen und die erforderliche Elektromotor-Drehmomentreserve als eine Funktion verschiedener dynamischer Getriebeparameter zu bilden. Die dynamische Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreserve ist dem Wesen nach vorhersagbar. Sie plant aus einer Gesamtbetrachtung vorher, um sicherzustellen, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das vorhergesagte synchrone Schalten stattfindet, sichergestellt ist, dass die Elektromotoren das erforderliche Reservedrehmoment haben, um das Eingangsdrehzahlprofil in der Nähe des Synchronisationspunkts und bei dem Synchronisationspunkt zu ändern. Die Reserve schafft eine bessere Steuerung der Eingangsdrehzahl und eine Stetigkeit der Ausgangsdrehzahl während des Schaltens.
Der Betrag der einem Schalten notwendig zugeordneten Elektromotor-Drehmomentreserve kann unter Verwendung der Systemgleichungen des EVT für Ta und Tb berechnet werden. Das Modell des EVT enthält stationäre und dynamische EVT-Systemparameter. In seiner Grundform – die geeignet für die Auflösung nach dem Maschinendrehmoment angeordnet ist – ist das Modell wie folgt dargestellt:
wobei:
Ta das Drehmoment des Elektromotors A;
Tb das Drehmoment des Elektromotors B;
Ti das Eingangsdrehmoment des EVT;
To das Ausgangsdrehmoment des EVT;
Ni_dot die Eingangsdrehbeschleunigung des EVT;
No_dot die Ausgangsdrehbeschleunigung des EVT; und
[K₁] eine 2 × 4-Matrix von Parameterwerten, die durch die Zahnradanlage und durch die Wellenzwischenverbindungen und durch geschätzte Anlagenträgheiten, die auf den momentanen Antriebsbereich anwendbar sind, bestimmt sind, ist.
Vorzugsweise wird in das Modell ein zusätzlicher Drehmomentfehlerterm eingeführt, der die wie folgt dargestellte bevorzugte Form liefert:
wobei im Unterschied zu dem oben wie in Gleichung (10) dargestellten Modell hier:
Ucl ein gemessener Drehmomentfehlerterm ist, der auf dynamischen Bedingungen, z. B. auf einem Eingangsdrehzahlfehler, beruht; und
die K-Matrix der Parameterwerte eine 2 × 5-Matrix ist, die ferner Parameter zum Skalieren des gemessenen Drehmomentfehlerterms Ucl zum Ändern der Elektromotor-Drehmomente Ta und Tb enthält.
Ferner gibt es eine getrennte K-Matrix für die Betriebsart 1 und für die Betriebsart 2. In diesem Fall enthalten die Parameterwerte für die Betriebsart 1 und für die Betriebsart 2:

Betriebsart 1: K₁₃ = cal_Mode1_Nidot2Ta K₂₃ = cal_Mode1_Nidot2Tb

Betriebsart 2: K₁₃ = cal_Mode2_Nidot2Ta K23 = cal_Mode2_Nidot2Tb
Zusätzliche Einzelheiten hinsichtlich des gemessenen Drehmomentfehlerterms und des bevorzugten Verfahrens zu dessen Bestimmung finden sich in der verwandten gemeinsam übertragenen gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 10/686511 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304140), eingereicht am 14. Oktober 2003.
Verschiedene Modellparameter des Kraftübertragungsstrangs werden gemessen oder auf andere Weise vorgegeben. Für eine gegebene Betriebsart können die Ausgangsdrehzahl No und die Eingangsdrehzahl Ni aus abgetasteten und gefilterten Elektromotor-Drehzahlen Na und Nb abgeleitet werden, die durch Abtasten bekannt oder über die Elektromotor-Steuerphaseninformationen abgeleitet sind. Die Eingangsdrehzahl Ni und die Ausgangsdrehzahl No können in Übereinstimmung mit der folgenden bekannten Kopplungsnebenbedingungsgleichung aus den Elektromotordrehzahlen abgeleitet werden:
wobei Na die Drehzahl des Elektromotors A,
Nb die Drehzahl des Elektromotors B,
Ni die Eingangsdrehzahl des EVT,
No die Ausgangsdrehzahl des EVT und
[K₃] eine 2 × 2-Matrix von durch die Zahnradanlage und durch die Wellenzwischenverbindungen bestimmten Parameterwerten ist.
In Bezug auf die Berechnung der prädiktiven Elektromotor-Drehmomentreserve, die dem Schalten zugeordnet ist, wird die Ausgangsdrehbeschleunigung No_dot vorzugsweise in Übereinstimmung mit der abgeleiteten Ausgangsdrehzahl No bestimmt. Die Eingangsdrehbeschleunigung Ni dot ist vorzugsweise die gewünschte Änderungsrate der Eingangsdrehzahl, die auf der abgeleiteten Eingangsdrehzahl Ni und auf der Profil/Raten-Grenzwertsteuerung, wie sie in der verwandten gemeinsam übertragenen gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung der Vereinigten Staaten lfd. Nr. 10/686511 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304140) gelehrt ist, beruht. In diesem Fall ist die gewünschte Änderungsrate der Eingangsdrehzahl Ni dot durch die in jeder der 7 und 8 als Ni dot Reference veranschaulichten Profile dargestellt.
Die bevorzugte Realisierung des synchronen Schaltens ist es, einen stetigen Übergangs während des Schaltens ohne Stufenänderungen in den dynamischen Getriebeparametern bereitzustellen. Dies liefert bekanntlich von den Fahrzeugführern bevorzugte Fahreigenschaften. Um ein stetiges Schalten zu erreichen, müssen alle Eingaben außer Ni dot einschließlich Ti, To, No_dot und Uc1 stetig bleiben (d. h., sie dürfen sich vorzugsweise nicht ändern oder, falls sie sich ändern, nicht erheblich ändern), während sich Ni dot ändert. Dies ist besonders wichtig hinsichtlich des Ausgangsdrehmoments To. Damit dies geschieht, muss in Ta und Tb eine Drehmomentreserve vorhanden sein, um in der Weise an die Änderung in Ni dot anzupassen, dass sich Ta und Tb ungehindert zu den neuen Werten, die dem neuen Ni dot entsprechen, ändern können, ohne auf eine ihrer echten Elektromotor-Drehzahleinschränkungen zu treffen. Falls während des Schaltens eine Elektromotor-Drehmomenteinschränkung festgestellt würde, müsste das System durch sofortiges Ändern des zugelassenen Ausgangsdrehmoments reagieren. Solche Änderungen sind unerwünscht, da solche Änderungen des Ausgangsdrehmoments allgemein mit einer unerwünschten Fahrzeugfunktion verknüpft sind. Dies trifft sowohl auf den Betrieb in der Betriebsart 1 als auch auf den Betrieb in der Betriebsart 2 des EVT zu.
9 veranschaulicht eine Routine, die eine Reihe von Schritten zum Berechnen 170 einer dynamischen prädiktiven Elektromotor-Drehmomentreserve zum Bilden einer Reserve des Elektromotor-Drehmoments für ein Vorhersageschalten des EVT umfasst. 9 nutzt die Terminologie Tx zur Angabe, dass sie zum Berechnen der Elektromotor-Drehmomentreserve für den Elektromotor A und für den Elektromotor B verwendet werden kann. Die Schritte umfassen sowohl das Berechnen des dynamischen prädiktiven maximalen Drehmomentreservewerts 402 als auch des dynamischen prädiktiven minimalen Drehmomentreservewerts 404. Die Schritte können allgemein als Berechnen des prädiktiven Reservewerts als eine Funktion wenigstens eines dynamischen Getriebeparameters charakterisiert werden. Vorzugsweise umfasst der dynamische Getriebeparameter die gewünschte Eingangsdrehbeschleunigung und die gewünschte Ausgangsdrehbeschleunigung. Wie im Folgenden weiter beschrieben wird, können die Schritte allgemein auch in der Weise charakterisiert werden, dass sie das Berechnen eines maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts 402 und eines minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts 404 als eine Funktion einer vorhergesagten künftigen Änderung bei einer Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes umfassen. Die in 9 verwendete Terminologie bezieht sich auf einen vorübergehenden Wert oder Vorläuferwert der Elektromotor-Drehmomentreserve Tx_Reserve_Temp, der getestet wird, um den Wert von Tx_Max_NDR und von Tx_Min_NDR zu bestimmen. Anhand von 9 beginnt die Routine mit dem Entscheidungsblock 406, der testet, um zu bestimmen, ob C2 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 2), was durch den Status der Druckschalter und durch die der Kupplung zugeordnete Schlupfdrehzahl bestimmt werden kann. Falls das Ergebnis des Tests im Block 406 wahr ist, geht die Routine zum Block 408 über, um den Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 2 zu bestimmen, während sie, falls es falsch ist, zum Entscheidungsblock 410 übergeht, der testet, um zu bestimmen, ob C1 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 1), was ebenfalls durch den Status der Druckschalter und durch die der Kupplung zugeordnete Schlupfdrehzahl bestimmt werden kann. Falls der Test wahr ist, geht die Routine vom Entscheidungsblock 410 zum Block 412 über, um den Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 1 zu bestimmen, während sie zum Block 414 übergeht, wo die Werte von Tx_Max_NDR und Tx_Min_NDR beide gleich null gesetzt werden (d. h., da keine Reserve erforderlich ist), falls er falsch ist (d. h., falls das Getriebe in einem Neutralzustand ist). Falls die Routine zu einem der Blöcke 408 oder 412 übergeht, geht sie zum Block 416 über, um zu testen, ob der Wert von Tx_Reserve_Temp größer oder gleich null ist. Falls das Ergebnis des Tests wahr ist, geht die Routine zum Block 418 über, wo der Wert von Tx_Max_NDR gleich dem Wert von Tx_Reserve_Temp und der Wert von Tx_Min_NDR gleich null gesetzt wird. Wenn das Ergebnis des Tests falsch ist, geht die Routine zum Block 420 über, wo der Wert von Tx_Min_NDR gleich dem Absolutwert von Tx_Reserve_Temp und Tx_Max_NDR gleich null gesetzt wird. Somit berechnet die Routine einen maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert 402, falls der Wert von Tx_Reserve_Temp positiv oder null ist, während die Routine einen minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert 404 berechnet, falls er negativ ist.
Die 10 und 11 veranschaulichen die Schritte einer Routine zum Bestimmen von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 2 bzw. in der Betriebsart 1. Allgemein berechnet die Routine einen Betrag der Elektromotor-Drehmomentreserve, die für jeden der Elektromotoren A und B für ein vorhergesagtes künftiges Schaltereignis, das eine Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung Ni dot erfordert, erforderlich ist, wobei sie den Betrag der Reserve mit einem Vorhersagefaktor faktorisiert, der einen Wert hat, der als allgemein zunehmend beschrieben werden kann, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung stattfindet, zunimmt, und als allgemein abnehmend beschrieben werden kann, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung stattfindet, abnimmt, wobei der Wert des Vorhersagefaktors zwischen null und eins variiert. Der Vorhersagefaktor NDR_Total_Ratio kann ebenfalls allgemein als auf die vorhergesagte Zeit des Auftretens des Schaltens bezogen beschrieben werden, wobei er allgemein zunimmt, während die vorhergesagte Zeit, die bis zum Schalten verbleibt, abnimmt, und allgemein abnimmt, während die vorhergesagte Zeit, die bis zum Schalten verbleibt, abnimmt.
Wie in 10 gezeigt ist, wird die Elektromotor-Drehmomentreserve, die für das vorhergesagte künftige Schalten aus der Betriebsart 2 erforderlich ist, als die durch den Block 422 dargestellte Variable Ni dot Reserve Required berechnet. Ni dot Reserve Required definiert die Änderung der Zieleingangsdrehbeschleunigung (von der tatsächlichen zu der, die bei der Synchronisation erforderlich ist). Der Wert von Ni dot Reserve Required kann wie in Gleichung 12 gezeigt berechnet werden. Ni_dot_Reserve_Required = cal_C1C2_NotoNi·No_dot – Ni_dot_Reference (12)wobei:

cal_C1C2_NotoNi: die Kalibrierung ist, die dem Übersetzungsverhältnis GR zugeordnet ist, wie es in 7 und 8 für Betriebsart-2/Betriebsart-1-Schaltungen bzw. für Betriebsart-1/Betriebsart-2-Schaltungen veranschaulicht ist.

Wie im Block 424 veranschaulicht ist, wird der Wert des für die Routine genutzten Ni dot Reserve Required als das Minimum des im Block 422 berechneten Werts und 0 gewählt und der resultierende Wert von Ni dot Reserve Required an den Block 426 übergeben. Der oben beschriebene Vorhersagefaktor ist ein wie im Block 428 veranschaulichter berechneter Wert NDR_Total_Ratio, der wie oben beschrieben zwischen 0 und 1 variiert. Die Beschreibung der Berechnung von NDR_Total_Ratio wird im Folgenden und anhand der 12-16 beschrieben. Die Werte von NDR_Total_Ratio, Ni dot Reserve Required und cal_Mode1_Nidot2Tx (wie im Block 430 veranschaulicht und oben beschrieben, siehe oben in Bezug auf die K-Matrix-Kalibrierungen für die Betriebsart 2) werden wie im Block 426 veranschaulicht miteinander multipliziert, wobei der resultierende Wert von Tx_Reserve_Temp für den Betrieb in der Betriebsart 2 an den Block 432 übergeben wird.
Ähnlich wird anhand von 11 die für ein vorhergesagtes künftiges Schalten aus der Betriebsart 1 erforderliche Elektromotor-Drehmomentreserve als die durch den Block 434 dargestellte Variable Ni dot Reserve Required berechnet. Der Wert von Ni dot Reserve Required kann wie in Gleichung 12 gezeigt berechnet werden. Wie im Block 436 veranschaulicht ist, wird der Wert des für die Routine genutzten Ni dot Reserve Required als das Maximum des im Block 434 berechneten Werts und 0 gewählt und der resultierende Wert von Ni dot Reserve Required an den Block 438 übergeben. Der oben beschriebene Vorhersagefaktor ist wieder der wie im Block 440 veran schaulichte berechnete Wert NDR_Total_Ratio, der wie oben beschrieben zwischen 0 und 1 variiert. Die Beschreibung der Berechnung von NDR Total Ratio wird im Folgenden und anhand der 12-16 beschrieben. Die Werte von NDR_Total_Ratio, Ni dot Reserve Required und cal_Mode1_Nidot2Tx (wie im Block 442 veranschaulicht und oben in Bezug auf die K-Matrix-Kalibrierungen für die Betriebsart 1 beschrieben) werden wie im Block 438 veranschaulicht miteinander multipliziert, wobei der resultierende Wert von Tx_Reserve_Temp für den Betrieb in der Betriebsart 1 an den Block 444 übergeben wird.
12 veranschaulicht eine Routine zum Berechnen des Werts des NDR_Total_Ratio, wie es durch die Blöcke 428 und 440 der 10 bzw. 11 veranschaulicht ist. Das NDR_Total_Ratio wird als eine Funktion von zwei weiteren Verhältnissen, die die Vorhersage eines künftigen Schaltens und einer entsprechenden Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes ermöglichen, einem NDR_Slip_Ratio und einem NDR_Accel_Ratio, bestimmt. Das NDR_Slip_Ratio ist über eine Kalibrierungsnachschlagetabelle eine Funktion der Variablen Slip_Speed. Anhand des Betriebs in der Betriebsart 2 ist die Variable Slip Speed ein Maß für eine relative Schlupfdrehzahl, die der Kupplung 2 zugeordnet ist, und umfasst einen gemessenen dynamischen Parameter des Getriebes. Bei Werten von Slip Speed in der Nähe von null (in der Nähe der Synchrondrehzahl) kann das NDR_Slip_Ratio auf 1 gesetzt werden; und bei großen Schlupfdrehzahlen kann das NDR_Slip_Ratio auf null gesetzt werden. Das NDR_Accel_Ratio ist über eine Kalibrierungsnachschlagetabelle eine Funktion der Variablen NDR_Time_to_Sync. Bei Werten von NDR_Time_to_Sync in der Nähe von null (schnelle Annäherung an die Synchrondrehzahl) kann das NDR_Accel_Ratio auf 1 gesetzt werden; und bei Werten von NDR_Time_to_Sync, die nicht gegen null gehen, kann das NDR_Accel_Ratio auf null gesetzt werden. Wieder anhand von 12 beginnt die Routine mit dem Entscheidungsblock 446, der testet, um zu bestimmen, ob C2 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 2). Falls das Ergebnis des Tests des Blocks 446 wahr ist, geht die Routine zum Block 448 über, um den Wert des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 2 zu bestimmen, und geht sie zum Block 450 über, um das NDR_Accel_Ratio in der Betriebsart 2 zu bestimmen, während sie zum Entscheidungsblock 452 übergeht, der testet, um zu bestimmen, ob C1 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 1), falls es falsch ist. Falls der Test wahr ist, geht die Routine vom Entscheidungsblock 452 zum Block 454 über, um den Wert des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 1 zu bestimmen, und geht sie zum Block 456 über, um das NDR_Accel_Ratio in der Betriebsart 1 zu bestimmen, während sie zum Ende der Routine übergeht, während weder C1 noch C2 eingerückt ist, falls er falsch ist. Falls das Ergebnis eines der Entscheidungsblöcke 446 und 452 wahr ist, werden das NDR_Slip_Ratio und das NDR_Accel_Ratio, die entweder dem Betrieb in der Betriebsart 2 oder dem Betrieb in der Betriebsart 1 zugeordnet sind, an den Block 458 übergeben, wobei das NDR_Total_Ratio als das Maximum des NDR_Slip_Ratio und des NDR_Accel_Ratio bestimmt wird. Wenn das NDR_Total_Ratio 1 ist, wird vorhergesagt, dass das Schalten mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt, so dass es in jedem Moment auftreten kann; während demgegenüber vorhergesagt wird, dass das Schalten mit niedriger Wahrscheinlichkeit auftritt, so dass vorhergesagt wird, dass es verhältnismäßig fern vom Auftreten ist, wenn das NDR_Total_Ratio 0 ist.
13 veranschaulicht eine Routine für die Bestimmung des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 2 wie im Block 448 aus 12 gezeigt ist. Der Wert der Slip Speed wird unter Verwendung allgemein bekannter Verfahren erhalten und ist im Block 462 veranschaulicht. Daraufhin wird aus einer eindimensionalen Nachschlagetabelle wie im Block 462 gezeigt der Wert des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 2 bestimmt. Ähnlich veranschaulicht 14 eine Routine für die Bestimmung des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 1 wie im Block 454 aus 12 gezeigt. Der Wert der Slip Speed wird unter Verwendung allgemein bekannter Verfahren erhalten und ist im Block 464 veranschaulicht. Daraufhin wird wie im Block 466 gezeigt der Wert des NDR_Slip_Ratio in der Betriebsart 1 aus einer eindimensionalen Nachschlagetabelle bestimmt.
15 veranschaulicht eine Routine für die Bestimmung des NDR_Accel_Ratio in der Betriebsart 2 wie im Block 450 aus 12 gezeigt. Die Routine beginnt durch Bestimmen einer Variablen NDR_Mode2_Slip_Accel_Offseted_Temp wie im Block 468 gezeigt durch Subtraktion des Kalibrierungswerts cal_NDR_Mode2_Accel_Offset von der Variablen Slip Accel. Slip Accel ist die berechnete Schlupf-Winkelbeschleunigung der Kupplung 2, die unter Verwendung allgemein bekannter Verfahren aus der Änderung von Slip Speed berechnet wird. Der Kalibrierungswert cal_NDR_Mode2_Accel_Offset ist ein Versatz, der in einem nachfolgenden Schritt das Potenzial für eine Division durch null vermeidet. Der Wert von NDR_Mode2_Slip_Accel_Offseted_Temp wird an den Entscheidungsblock 470 übergeben, wo er mit einem Kalibrierungswert cal_NDR_Mode2_Accel_Thr verglichen wird. Danach wird geprüft, ob der Wert von Slip Speed kleiner als null ist und ob der Wert von NDR_Mode2_Slip_Accel_Offseted_Temp größer als der Kalibrierungswert cal_NDR_Mode2_Accel_Thr ist, der ein Schwellenwert für Slip_Accel ist. Falls das Ergebnis des Tests falsch ist, wird zum Block 472 übergegangen, wo der Wert von NDR_Accel_Ratio für den Betrieb in der Betriebsart 2 gleich null gesetzt wird, während die Routine zum Block 474 übergeht, falls das Ergebnis wahr ist. Im Block 474 wird die Variable NDR_Time_to_Sync_Temp berechnet. NDR_Time_to_Sync_Temp ist im Wesentlichen eine geschätzte Zeit bis zu einem bestimmten Schlupfdrehzahlversatz, der durch einen Kalibrierungswert cal_NDR_Slip_Offset in Bezug auf die Reaktion der Kupplung 2 dargestellt wird. Es wird NDR_Time_to_Sync_Temp berechnet, wobei die durch Subtraktion von Slip_Speed_von_cal_NDR_Slip_Offset erhaltene Differenz durch NDR_Mode2_Slip_Accel_Offseted_Temp dividiert wird. Der Wert von NDR_Time_to_Sync_Temp wird für die Bestimmung des NDR_Accel_Ratio für den Betrieb in der Betriebsart 2 aus einer eindimensionalen Nachschlagetabelle als eine Funktion des Werts von NDR_Time_to_Sync_Temp an den Block 476 übergeben.
Ähnlich veranschaulicht 16 eine Routine für die Bestimmung des NDR_Accel_Ratio in der Betriebsart 1 wie im Block 456 aus 12 gezeigt. Die Routine beginnt durch Bestimmen einer Variablen NDR_Mode1_Slip_Accel_Offseted_Temp wie im Block 478 gezeigt durch Subtraktion des Kalibrierungswerts cal_NDR_Mode1_Accel_Offset von der Variablen Slip Accel. Slip Accel ist die berechnete Schlupf-Winkelbeschleunigung der Kupplung 1, die unter Verwendung allgemein bekannter Verfahren aus der Änderung von Slip Speed berechnet wird. Der Kalibrierungswert cal_NDR_Mode1_Accel_Offset ist ein Versatz, der in einem nachfolgenden Schritt das Potenzial für eine Division durch null vermeidet. Der Wert von NDR_Mode1_Slip_Accel_Offseted_Temp wird an den Entscheidungsblock 480 übergeben, wo er mit einem Kalibrierungswert cal_NDR_Mode1_Accel_Thr verglichen wird. Danach wird geprüft, ob der Wert von Slip_Speed größer als null ist und ob der Wert von NDR_Mode_1_Slip_Accel_Offseted_Temp kleiner als der Kalibrierungswert cal_NDR_Mode1_Accel_Thr ist, der ein Schwellenwert für Slip Accel ist. Falls das Ergebnis des Tests falsch ist, wird zum Block 482 übergegangen, wo der Wert von NDR_Accel_Ratio für den Betrieb in der Betriebsart 1 gleich null gesetzt wird, während die Routine zum Block 484 übergeht, falls das Ergebnis wahr ist. Im Block 484 wird die Variable NDR_Time_to_Sync_Temp berechnet. NDR_Time_to_Sync_Temp ist im Wesentlichen eine geschätzte Zeit bis zu einem bestimmten Schlupfdrehzahlversatz, der durch einen Kalibrierungswert cal_NDR_Slip_Offset in Bezug auf die Reaktion der Kupplung 1 dargestellt ist. Es wird NDR_Time_to_Sync_Temp berechnet, wobei die durch Subtraktion von Slip Speed von cal_NDR_Slip Offset erhaltene Differenz durch NDR_Mode1_Slip_Accel_Offseted_Temp dividiert wird. Der Wert von NDR_Time_to_Sync_Temp wird für die Bestimmung des NDR_Accel_Ratio für den Betrieb in der Betriebsart 1 aus einer eindimensionalen Nachschlagetabelle als eine Funktion des Werts von NDR_Time_to_Sync_Temp an den Block 486 übergeben.
17 veranschaulicht eine Routine, die eine Reihe von Schritten zum Berechnen 175 einer dynamischen reaktiven Elektromotor-Drehmomentreserve zum Bilden einer Reserve des Elektromotor-Drehmoments in Reaktion auf einen dem EVT zugeordneten Eingangsdrehzahlfehler umfasst. 17 nutzt ebenfalls die Terminologie Tx zur Angabe, dass sie zur Berechnung der Elektromotor-Drehmomentreserve für den Elektromotor A und für den Elektromotor B verwendet werden kann. Die Schritte umfassen das Berechnen sowohl des dynamischen reaktiven maximalen Drehmomentreservewerts 502 als auch des dynamischen reaktiven minimalen Drehmomentreservewerts 504. Die Schritte können allgemein als Berechnen des reaktiven Reservewerts als eine Funktion wenigstens eines dynamischen Getriebeparameters charakterisiert werden. Vorzugsweise umfasst der dynamische Getriebeparameter die Eingangsdrehzahl und insbesondere den Eingangsdrehzahlfehler. Außerdem können die Schritte allgemein dadurch charakterisiert werden, dass sie wie im Folgenden beschrieben das Berechnen eines maximalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts 502 und eines minimalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts 504 als Funktion eines Eingangsdrehzahlfehlers des Getriebes umfassen. Die in 17 verwendete Terminologie bezieht sich auf einen vorübergehenden Wert oder Vorläuferwert der Elektromotor-Drehmomentreserve Tx_Reserve_Temp, der getestet wird, um den Wert von Tx_Max_CLR und von Tx_Min_CLR zu bestimmen. Anhand von 17 beginnt die Routine mit dem Entscheidungsblock 506, der testet, um zu bestimmen, ob C2 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 2), was durch den Status der Druckschalter und durch die der Kupplung zugeordnete Schlupfdrehzahl bestimmt werden kann. Falls das Ergebnis des Tests im Block 506 wahr ist, geht die Routine zum Block 508 über, um den Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 2 zu bestimmen, während sie, falls es falsch ist, zum Entscheidungsblock 510 übergeht, der testet, um zu bestimmen, ob C1 eingerückt ist (Betrieb in der Betriebsart 1), was ebenfalls durch den Status der Druckschalter und durch die der Kupplung zugeordnete Schlupfdrehzahl bestimmt werden kann. Falls der Test wahr ist, geht die Routine vom Entscheidungsblock 510 zum Block 512 über, um den Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 1 zu bestimmen, während sie zum Block 514 übergeht, wo die Werte von Tx_Max_CLR und Tx_Min_CLR beide gleich null gesetzt werden (d. h., da keine Reserve erforderlich ist), falls er falsch ist (d. h., falls das Getriebe in einem Neutralzustand ist). Falls die Routine zu einem der Blöcke 508 oder 512 übergeht, geht sie zum Block 516 über, um zu testen, ob der Wert von Tx_Reserve_Temp größer oder gleich null ist. Falls das Ergebnis des Tests wahr ist, geht die Routine zum Block 518 über, wo der Wert von Tx_Max_CLR gleich dem Wert von Tx_Reserve_Temp und der Wert von Tx_Min_CLR gleich null gesetzt wird. Wenn das Ergebnis des Tests falsch ist, geht die Routine zum Block 520 über, wo der Wert von Tx_Min_CLR gleich dem Absolutwert von Tx_Reserve_Temp und Tx_Max_NDR gleich null gesetzt wird. Somit berechnet die Routine einen maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert 502, falls der Wert von Tx_Reserve_Temp positiv oder null ist, während die Routine einen minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert 504 berechnet, falls er negativ ist.
Anhand des Blocks 508 wird der Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 2 gemäß der Beziehung berechnet, die: Tx_Reserve_Temp = cal_Mode2_CL2Tx·CL_Reserve_Required (13)umfasst, wobei:

cal_Mode2_CL2Tx:: die K-Matrix-Kalibrierung für den Eingangsdrehzahlfehler für den Betrieb in der Betriebsart 2: K15 = cal_Mode2_CL2Ta K25 = cal_Mode2_CL2Tb ist; und
CL_Reserve_Required: über eine Kalibrierungsnachschlagetabelle eine Variable ist, die eine Funktion des Ni_Error_CL ist.

Anhand des Blocks 512 wird der Wert von Tx_Reserve_Temp in der Betriebsart 1 gemäß der Beziehung berechnet, die: Tx_Reserve_Temp = cal_Mode1_CLITx·CL_Reserve_Required (14)umfasst, wobei:

cal_Mode1_CL2Tx:: die K-Matrix-Kalibrierung für den Eingangsdrehzahlfehler für den Betrieb in der Betriebsart 1: K15 = cal_Mode1_CL2Ta K25 = cal_Mode1_CL2Tb ist; und
CL_Reserve_ Required: über eine Kalibrierungsnachschlagetabelle eine Variable ist, die eine Funktion des Ni_Error_CL ist.

Die dynamische Regelungsdrehmomentreserve (CLR) ist dem Wesen nach reaktiv. Sie beobachtet den Fehler der Eingangsdrehzahlsteuerung und reagiert reaktiv, falls das System außerhalb bestimmter vorgegebener Steuerungsgrenzwerte ist. Die Primäreingabe ist die Variable Ni Reference, die das gewünschte Eingangsdrehzahlprofil oder das Zieleingangsdrehzahlprofil ist. Der Regelungseingangsdrehzahlfehler Ni_Error_CL kann gemäß der Beziehung berechnet werden, die: Ni_Error_CL = Nr – Ni_Reference, (15)umfasst. Der Regelungseingangsdrehzahlfehler Ni_Error_CL ist die Differenz zwischen der tatsächlichen Eingangsdrehzahl Ni und dem Zieleingangsdrehzahlprofil Ni Reference.
Die Variable CL_Reserve_Required ist über eine Kalibrierungsnachschlagetabelle eine Funktion von Ni_Error_CL. Die Voraussetzung von CL_Reserve_Required kann aus den folgenden Beispielen verstanden werden. Das erste Beispiel umfasst einen großen positiven Wert von Ni_Error_CL. Dies umfasst eine Abweichung der Eingangsdrehzahlsteuerung in der Weise, dass die tatsächliche Eingangsdrehzahl wesentlich größer als die Zieleingangsdrehzahl ist. Unter diesen Bedingungen wird das CL_Reserve_Required negativ eingestellt, um dem System mehr kalibrierbare Elektromotor-Drehmomentreserve in der Richtung zu geben, die die tatsächliche Eingangsdrehzahl auf das Eingangsdrehzahlprofil herunterziehen und die gewünschte Steuerung wiederherstellen könnte. Das zweite Beispiel ist ganz ähnlich und umfasst ein großes negatives Ni_Error_CL. Dies umfasst eine Abweichung der Steuerung der Eingangsdrehzahl, bei der die tatsächliche Eingangsdrehzahl wesentlich niedriger als die Zieleingangsdrehzahl ist. Unter diesen Bedingungen wird das CL_Reserve_Required positiv eingestellt, um dem System mehr kalibrierbare Elektromotor-Drehmomentreserve in der Richtung zu geben, die die tatsächliche Eingangsdrehzahl auf das Eingangsdrehzahlprofil zurückziehen und die gewünschte Steuerung wiederherstellen könnte. Diese Reserve kann allgemein so beschrieben werden, dass sie für größere Werte von Ni_Error_CL größer und für kleinere Werte von Ni_Error_CL kleiner ist.
Vorzugsweise wird jedes von Ta_Min_CLR, Ta_Max_CLR, Tb_Min_CLR und Tb_Max_CLR über ein Filter wie etwa einen Ratenbegrenzer, ein Filter erster Ordnung oder ein anderes geeignetes Filter geleitet, um eine Glättung zu liefern. Falls ein Ratenbegrenzer verwendet wird, werden vorzugsweise getrennte positive und negative Kalibrierungsratengrenzwerte verwendet.
Diese dynamische CL-Eingangsdrehmomentreserve ist reaktiv. Wenn ein Steuerungsproblem beobachtet wird, nimmt das System die geeigneten Systemdrehmomenteinschränkungs-Abwägungen vor (die potenziell einen Abfall des maximal zugelassenen Ausgangsdrehmoments umfassen), um für das Kraftübertragungssystem die zum Wiederherstellen der gewünschten Steuerparameter erforderliche Elektromotor-Drehmomentreserve zuzulassen. Aus einer Gesamtsicht könnte dieser Teil des Algorithmus als ein Verfahren betrachtet werden, um die Elektromotoren von Verantwortungen anderswo in dem System (z. B. vom Erzeugen des Ausgangsdrehmoments) zu entlasten und um die Elektromotoren (in den richtigen Richtungen) verfügbar zu machen, so dass sie mehr Fähigkeit haben, um das Problem der Steuerung der Eingangsdrehzahl in Angriff zu nehmen.
Der weitere Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung geht aus den Zeichnungen und aus dieser ausführlichen Beschreibung sowie aus den folgenden Ansprüchen hervor. Selbstverständlich sind aber die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obgleich sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich beispiel haft gegeben, da für den Fachmann auf dem Gebiet innerhalb des Erfindungsgedankens und des Umfangs der Erfindung verschiedene Änderungen und Abwandlungen offensichtlich sind.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystems, das einen Elektromotor und ein Getriebe umfasst, wobei der Elektromotor funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass er ihm einen Ausgangsdrehmomentbeitrag zuführt, wobei der Elektromotor ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment besitzt, die verwendet werden, um einen Bereich zugelassener Steuerpunkte für wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Elektromotor-Drehmomentreserve durch Ausführen einer Verringerung des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder einer Erhöhung des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment, wobei das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment anstelle des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments bzw. des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments verwendet werden, um den Bereich zugelassener Steuerpunkte für den wenigstens einen Getriebesteuerparameter zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektromotor-Drehmomentreserve eine statische Drehmomentreserve ist und wobei ein statischer Reservewert zum Ausführen des Verringerns des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein maximales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und/oder des Erhöhens des minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments auf ein minimales reserviertes Elektromotor-Ausgangsdrehmoment verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die statische Drehmomentreserve durch Verringern des vorgegebenen maximalen Ausgangsdrehmoments, um das maximale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment zu bilden, und durch Erhöhen des minimalen Ausgangsdrehmoments um den statischen Reservewert, um das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment zu bilden, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der statische Reservewert einen maximalen statischen Reservewert zum Verringern des vorgegebenen maximalen Ausgangsdrehmoments und einem minimalen statischen Reservewert zum Erhöhen des minimalen Ausgangsdrehmoments umfasst, wobei der maximale statische Reservewert und der minimale statische Reservewert verschiedene Werte sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektromotor-Drehmomentreserve eine dynamische Drehmomentreserve ist und wobei zum Bestimmen der dynamischen Drehmomentreserve ein dynamischer Reservewert verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die dynamische Drehmomentreserve eine prädiktive dynamische Drehmomentreserve ist und wobei der dynamische Reservewert ein prädiktiver Reservewert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die dynamische Drehmomentreserve eine reaktive dynamische Drehmomentreserve ist und wobei der dynamische Drehmomentreservewert ein reaktiver Reservewert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die dynamische Reserve eine prädiktive Drehmomentreserve und eine reaktive Drehmomentreserve umfasst und wobei der dynamische Drehmomentreservewert einen prädiktiven Reservewert und einen reaktiven Reservewert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der prädiktive Reservewert als eine Funktion eines vorhergesagten Elektromotor-Drehmomentereignisses berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das vorhergesagte Elektromotor-Drehmomentereignis ein Getriebeschalten ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der prädiktive Reservewert für Arbeitspunkte näher in der Zeit zu dem vorhergesagten Getriebeschalten allgemein größer ist und für Arbeitspunkte ferner in der Zeit von dem vorhergesagten Getriebeschalten allgemein kleiner ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der prädiktive Reservewert als eine Funktion wenigstens eines dynamischen Getriebeparameters berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der wenigstens eine dynamische Getriebeparameter eine gewünschte Eingangsdrehbeschleunigung und eine Ausgangsdrehbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der prädiktive Reservewert durch Anwendung eines Filters gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Filter einen Ratenbegrenzer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der reaktive Reservewert als eine Funktion wenigstens eines dynamischen Getriebeparameters berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der dynamische Getriebeparameter einen Eingangsdrehzahlfehler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der reaktive Reservewert für größere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers allgemein größer und für kleinere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers allgemein kleiner ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der reaktive Reservewert durch Anwendung eines Filters gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Filter einen Ratenbegrenzer umfasst.
Verfahren zum Bilden einer Reserve eines Elektromotor-Drehmoments in einem Fahrzeug-Kraftübertragungsstrangsystem, das mehrere Elektromotoren und ein Getriebe umfasst, wobei jeder der mehreren Elektromotoren über entsprechende mehrere Kopplungsmittel funktional und wahlweise mit dem Getriebe gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass er ihm einen Ausgangsdrehmomentbeitrag zuführt, wobei jeder Elektromotor ein vorgegebenes maximales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment und ein vorgegebenes minimales Elektromotor-Ausgangsdrehmoment besitzt, die verwendet werden, um für wenigstens einen Getriebesteuerparameter einen Bereich zugelassener Steuerpunkte zu bestimmen, wobei das Verfahren für jeden der Elektromotoren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines statischen maximalen Drehmomentreservewerts; Bestimmen eines statischen minimalen Drehmomentreservewerts Berechnen eines dynamischen maximalen Drehmomentreservewerts; Berechnen eines dynamischen minimalen Drehmomentreservewerts; Berechnen eines maximalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments unter Verwendung des vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments, des statischen maximalen Drehmomentreservewerts und des dynamischen maximalen Drehmomentreservewerts; und Berechnen eines minimalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments unter Verwendung des vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoments, des statischen minimalen Drehmomentreservewerts und des dynamischen minimalen Drehmomentreservewerts.
Verfahren nach Anspruch 21, das ferner umfasst: Bestimmen eines maximalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwerts des maximalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments, wobei das maximale reservierte Elektromo tor-Ausgangsdrehmoment größer oder gleich dem maximalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert ist; und Bestimmen eines minimalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwerts des minimalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments, wobei das minimale reservierte Elektromotor-Ausgangsdrehmoment kleiner oder gleich dem minimalen reservierten Ausgangsdrehmoment-Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Berechnen des maximalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments das Subtrahieren des statischen maximalen Drehmomentreservewerts und des dynamischen maximalen Drehmomentreservewerts von dem vorgegebenen maximalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoment umfasst und wobei das Berechnen des minimalen reservierten Elektromotor-Ausgangsdrehmoments das Addieren des statischen minimalen Drehmomentreservewerts und des dynamischen minimalen Drehmomentreservewerts zu dem vorgegebenen minimalen Elektromotor-Ausgangsdrehmoment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Berechnen eines dynamischen maximalen Drehmomentreservewerts ferner umfasst: Berechnen eines maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion einer vorhergesagten künftigen Änderung einer Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes; und Berechnen eines maximalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion eines Eingangsdrehzahlfehlers; und Summieren des maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts und des maximalen Eingangsdrehzahlfeh ler-Drehmomentreservewerts, um den dynamischen maximalen Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Berechnen eines dynamischen minimalen Drehmomentreservewerts ferner umfasst: Berechnen eines minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion einer vorhergesagten künftigen Änderung einer Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes; und Berechnen eines minimalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion eines Eingangsdrehzahlfehlers; und Summieren des minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts und des minimalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts, um den dynamischen minimalen Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Berechnen eines maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion einer vorhergesagten künftigen Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes ferner umfasst: Bestimmen eines Vorhersagefaktors, der so beschaffen ist, dass er eine Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung als eine Funktion eines dynamischen Getriebeparameters vorhersagt, wobei der Vorhersagefaktor einen Wert hat, der zunimmt, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung auftritt, zunimmt, und der abnimmt, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung auftritt, abnimmt, wobei der Wert des Vorhersagefaktors zwischen null und eins variiert; Bestimmen eines Übersetzungsverhältnisfaktors als eine Funktion eines Übersetzungsverhältnisses und der Trägheit, die der Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe zugeordnet ist; Berechnen eines maximalen Vorläufer-Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion der vorhergesagten künftigen Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes; und Anwenden des Vorhersagefaktors und des Übersetzungsverhältnisfaktors auf den maximalen Vorläufer- Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert, um den maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Kopplungsmittel zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe eine Kupplung umfasst und wobei die vorhergesagte künftige Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung durch ein Kupplungsereignis beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der dynamische Parameter des Getriebes eine Kupplungs-Schlupfdrehzahl und eine Kupplungs-Schlupfdrehbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, das ferner umfasst: Anwenden eines Filters auf den maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Berechnen eines maximalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion eines Eingangsdrehzahlfehlers folgendes umfasst: Bestimmen eines maximalen Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion des Eingangsdrehzahl fehlers, wobei der maximale Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert allgemein für größere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers größer und für kleinere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers kleiner ist; Bestimmen eines Übersetzungsverhältnisfaktors als eine Funktion eines Übersetzungsverhältnisses und der Trägheit, die der Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe zugeordnet sind; und Anwenden des Übersetzungsverhältnisfaktors auf den maximalen Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert, um den maximalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 30, das ferner umfasst: Anwenden eines Filters auf den maximalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Berechnen eines minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion einer vorhergesagten künftigen Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes folgendes umfasst: Bestimmen eines Vorhersagefaktors, der so beschaffen ist, dass er eine Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung als eine Funktion des dynamischen Getriebeparameters vorhersagt, wobei der Vorhersagefaktor einen Wert hat, der zunimmt, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung auftritt, zunimmt, und der abnimmt, während die Wahrscheinlichkeit, dass die Änderung auftritt, abnimmt, wobei der Wert des Vorhersagefaktors zwischen null und eins variiert; Bestimmen eines Übersetzungsverhältnisfaktors als eine Funktion eines Übersetzungsverhältnisses und der Trägheit, die der Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe zugeordnet ist; Berechnen eines minimalen Vorläufer-Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewerts als eine Funktion der vorhergesagten künftigen Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung des Getriebes; und Anwenden des Vorhersagefaktors und des Übersetzungsverhältnisfaktors auf den minimalen Vorläufer- Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert, um den minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das Kopplungsmittel zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe eine Kupplung umfasst und wobei die vorhergesagte künftige Änderung der Eingangsdrehbeschleunigung durch ein Kupplungsereignis beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei der dynamische Parameter des Getriebes eine Kupplungs-Schlupfdrehzahl und eine Kupplungs-Schlupfdrehbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, das ferner umfasst: Anwenden eines Filters auf den minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Berechnen eines minimalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion eines Eingangsdrehzahlfehlers folgendes umfasst: Bestimmen eines minimalen Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewerts als eine Funktion des Eingangsdrehzahl fehlers, wobei der minimale Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert allgemein für größere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers größer und für kleinere Werte des Eingangsdrehzahlfehlers kleiner ist; Bestimmen eines Übersetzungsverhältnisfaktors als eine Funktion eines Übersetzungsverhältnisses, das der Kopplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe zugeordnet ist; und Anwenden des Übersetzungsverhältnisfaktors auf den minimalen Vorläufer-Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert, um den minimalen Eingangsdrehzahlfehler-Drehmomentreservewert zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 36, das ferner umfasst: Anwenden eines Filters auf den minimalen Eingangsdrehbeschleunigungs-Drehmomentreservewert.