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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung eines Antriebsstrangs.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Antriebsstränge können viele verschiedene Energiequellen verwenden, um Leistung zu einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung des Antriebsstrangs zu liefern. Elektrische Leistung kann von einer Energiespeichervorrichtung geliefert werden und die elektrische Leistung kann verwendet werden, um ein Bewegungs- oder Antriebsdrehmoment für ein zugehöriges Fahrzeug durch die Drehmomenterzeugungsvorrichtung zu schaffen.
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Antriebsstränge können mehr als eine einzige Leistungsquelle verwenden. Ein Antriebsstrang eines Hybridantriebs kann beispielsweise elektrische Leistung durch einen Motor oder Motoren und Erdölenergie durch eine Benzin- oder Diesel-Brennkraftmaschine verwenden. Andere Energiequellen sind bekannt, einschließlich Brennstoffzellen und Biodiesel- oder E85-Kraftstoffen. Elektrische Leistung kann durch den Betrieb des Fahrzeugs wiedergewonnen werden, beispielsweise durch regeneratives Bremsen.
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Ferner kann elektrische Energie durch direktes Antreiben eines Motors mit einer Kraftmaschine oder Antreiben eines Drehstromgenerators beispielsweise als riemengetriebene Vorrichtung erzeugt und in der Energiespeichervorrichtung gespeichert werden. Ferner kann die Energiespeichervorrichtung durch eine Einsteckverbindung mit einem Infrastrukturstromnetz aufgeladen werden.
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Ein Endantriebsspiel oder Zahnradspiel tritt auf, wenn ein Drehmoment, das durch ein Getriebe oder einen Abschnitt eines Getriebes übertragen wird, sich umkehrt. Das Spiel ist ein Ergebnis von Herstellungstoleranzen und Verschleiß an den Komponenten des Antriebsstrangs. Das Spiel verursacht wahrnehmbare negative Auswirkungen auf die Fahrzeugantriebsleistung, die zu Problemen wie z. B. einem Klappern, einschließlich eines hörbaren Geräuschs und/oder eines wahrnehmbaren Rucks, führen. Das Spiel tritt an Antriebssträngen unter Verwendung einer einzelnen Drehmomenterzeugungsvorrichtung wie z. B. einer Brennkraftmaschine oder eines Motorgenerators auf. Da mehrere Drehmomenterzeugungsvorrichtungen beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Hybridantriebs verwendet werden, ist jedoch das Management des Spiels eine zunehmende Sorge, die durch Übergänge zwischen den Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und den Zusatz von Wechselwirkungen innerhalb des Getriebes zum Unterstützen der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen verursacht wird. Handlungen, bei denen das Endantriebsdrehmoment von einem positiven Drehmoment auf ein negatives Drehmoment oder von einem neutralen Drehmoment auf ein positives oder negatives Drehmoment überführt wird, können zu einem Zahnradspiel führen, da eine Lockerheit aus dem Endantrieb entfernt wird und Endantriebskomponenten aufeinander treffen. Ein übermäßiges Zahnradspiel, Klappern, Rucke und andere zugehörige Ereignisse können zu einer Fahrerunzufriedenheit führen und können sich auf die Antriebsstrang- und Getriebezuverlässigkeit und -haltbarkeit negativ auswirken.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung umfasst das Überwachen eines Achsdrehmoment-Anforderungssignals, das Bestimmen eines vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts zu einer Vorlaufzeit auf der Basis des überwachten Achsdrehmoment-Anforderungssignals und das Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung zur Vorlaufzeit auf der Basis dessen, dass der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert auf eine bevorstehende Nulldrehmomentbedingung hinweist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 einen beispielhaften Antriebsstrang eines Hybridantriebs mit einer Kraftmaschine, einem Getriebe, einem Endantrieb, einem Steuersystem und einem hydraulischen Steuerkreis gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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2 eine beispielhafte Vorhersage erster Ordnung von Achsdrehmoment-Anforderungswerten gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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3 eine beispielhafte Vorhersage zweiter Ordnung von Achsdrehmoment-Anforderungswerten gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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4 beispielhafte Schwellenwerte, die zum Vorhersagen eines möglichen Nulldrehmomentdurchgangs eines tatsächlichen Achsdrehmoments von einem positiven Wert auf einen negativen Wert verwendet werden, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
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5 eine beispielhafte Konfiguration zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung auf der Basis von mehreren vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerten gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
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6 einen beispielhaften Prozess zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur dem Zweck der Erläuterung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen und nicht dem Zweck ihrer Begrenzung dienen, stellt 1 einen beispielhaften Antriebsstrang eines Hybridantriebs mit einer Kraftmaschine 14, einem Getriebe 10, einem Endantrieb 90, einem Steuersystem und einem hydraulischen Steuerkreis dar. Ein solcher beispielhafter Antriebsstrang eines Hybridantriebs umfasst mehrere Drehmomenterzeugungsvorrichtungen, die in einem leistungsverzweigten Modus betreibbar sind, wobei die verschiedenen Drehmomenterzeugungsvorrichtungen selektiv und gemeinsam ein Drehmoment zum Antriebsstrang beitragen können. Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle 12 mit einer Eingangsdrehzahl NI und eine Ausgangswelle 64 mit einer Ausgangsdrehzahl No. Die Drehzahl der Ausgangswelle 64 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Erfassungssystems 84 überwacht.
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Die beispielhafte Kraftmaschine 14 umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die selektiv in verschiedenen Zuständen wirksam ist, um ein Drehmoment auf das Getriebe über die Welle 12 zu übertragen, und entweder eine Funkenzündungs- oder eine Kompressionszündungskraftmaschine sein kann. Die Kraftmaschine 14 weist eine Kurbelwelle mit einer charakteristischen Drehzahl NE auf, die mit der Getriebeeingangswelle 12 wirksam verbunden ist. Der Ausgang der Kraftmaschine mit der Drehzahl NE und das Ausgangsdrehmoment TE können sich von der Getriebeeingangsdrehzahl NI und vom Eingangsdrehmoment TI unterscheiden, wenn eine Drehmomentmanagementvorrichtung dazwischen angeordnet ist.
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Das Getriebe 10 verwendet drei Planetenradsätze 24, 26 und 28 und vier Drehmomentübertragungsvorrichtungen, d. h. Kupplungen C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. Ein elektrohydraulisches Steuersystem 42, das vorzugsweise durch ein Getriebesteuermodul (TCM) 17 gesteuert wird, ist wirksam, um die Betätigung und Deaktivierung der Kupplungen zu steuern. Die Kupplungen C2 und C4 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte Drehreibungskupplungen. Die Kupplungen C1 und C3 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte stationäre Vorrichtungen, die am Getriebegehäuse 68 an Masse fixiert sind. Jede Kupplung wird vorzugsweise hydraulisch betätigt, wobei sie Druckhydraulikfluid von einer Pumpe über einen elektrohydraulischen Steuerkreis empfängt.
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Es sind eine erste elektrische Arbeitsmaschine mit einem Motor 56, die als MG-A bezeichnet ist, und eine zweite elektrische Arbeitsmaschine mit einem Motor 72, die als MG-B bezeichnet ist, die mit dem Getriebe über die Planetenräder wirksam verbunden sind, vorhanden. Jede der Arbeitsmaschinen umfasst einen Stator, einen Rotor und eine Drehmelderanordnung 80, 82. Der Stator für jede Arbeitsmaschine ist am äußeren Getriebegehäuse 68 an Masse fixiert und umfasst einen Statorkern mit gewickelten elektrischen Wicklungen, die sich davon erstrecken. Der Rotor für die MG-A 56 ist mit dem inneren Zahnrad des ersten Planetenradsatzes 24 und dem äußeren Zahnrad des zweiten Planetenradsatzes 26 verbunden. Der Rotor für die MG-B 72 ist an einer Hohlwellennabe befestigt. Die Drehmelderanordnungen 80, 82 sind an der MG-A 56 und der MG-B 72 geeignet positioniert und montiert. Jede Drehmelderanordnung 80, 82 umfasst eine bekannte Vorrichtung mit variabler Reluktanz mit einem Drehmelderstator, der mit dem Stator jeder elektrischen Arbeitsmaschine betriebsfähig verbunden ist, und einem Drehmelderrotor, der mit dem Rotor jeder elektrischen Arbeitsmaschine betriebsfähig verbunden ist. Jeder Drehmelder 80, 82 umfasst eine Erfassungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Drehposition des Drehmelderstators relativ zum Drehmelderrotor zu erfassen und die Drehposition zu identifizieren. Signale, die von den Drehmeldern ausgegeben werden, werden zum Schaffen von Drehzahlen für die MG-A 56 und die MG-B 72, die als NA und NB bezeichnet werden, interpretiert. Die Getriebeausgangswelle 64 ist mit dem Fahrzeugendantrieb 90 betriebsfähig verbunden, um ein Bewegungsausgangsdrehmoment To zu den Fahrzeugrädern zu liefern. Der Endantrieb 90 umfasst ein Verteilergetriebe mit einem bekannten Achsuntersetzungsverhältnis, das das Drehmoment zu den Fahrzeugantriebsrädern überträgt. Jedes Rad des Fahrzeugs, einschließlich der Antriebsräder und der angetriebenen Räder, weist ein Raddrehzahlerfassungssystem 94 mit einer oder mehreren Drehzahlerfassungsvorrichtungen auf, die am Rad angebracht sind und dazu ausgelegt sind, die Drehzahl des jeweiligen Rades zu messen, einschließlich des rechten Vorderrades (RF-Rades), des rechten Hinterrades (RR-Rades), des linken Vorderrades (LF-Rades) und des linken Hinterrades (LR-Rades). Die Ausgabe von jedem Raddrehzahlerfassungssystem 94 wird durch ein Bremssteuermodul überwacht.
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Das Getriebe 10 empfängt ein Eingangsdrehmoment von den Drehmomenterzeugungsvorrichtungen, einschließlich der Kraftmaschine 14 und der MG-A 56 und der MG-B 72, die als ”TE”, ”TA” bzw. ”TB” bezeichnet werden, infolge einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder elektrischem Potential, das in einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (ESD) 74 gespeichert ist. Die ESD 74 ist bezüglich Hochspannungsgleichstrom mit einem Getriebeleistungsinvertermodul (TPIM) 19 über Gleichstromübertragungsleiter 27 verbunden. Das TPIM 19 ist ein Element des Steuersystems. Das TPIM 19 überträgt elektrische Energie zu und von der MG-A 56 durch Übertragungsleiter 29 und das TPIM 19 überträgt ebenso elektrische Energie zu und von der MG-B 72 durch Übertragungsleiter 31. Elektrischer Strom wird zu und von der ESD 74 gemäß dem übertragen, ob die ESD 74 aufgeladen oder entladen wird. Das TPIM 19 umfasst ein Paar von Leistungsinvertern und jeweilige Motorsteuermodule, die dazu konfiguriert sind, Motorsteuerbefehle zu empfangen und Inverterzustände davon zu steuern, um eine Motorantriebs- oder Motorregenerationsfunktionalität zu schaffen. Vorzugsweise sind die MG-A 56 und die MG-B 72 Dreiphasenstrom-Arbeitsmaschinen mit jeweils einem Rotor, der zur Drehung innerhalb eines Stators betriebsfähig ist, der an einem Gehäuse des Getriebes angebracht ist. Die Inverter umfassen bekannte komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikvorrichtungen.
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Der beispielhafte Antriebsstrang eines Hybridantriebs von 1 kann verschiedene Kombinationen einer Kraftmaschine 14 und von Motoren 56 und 72 verwenden, um ein Drehmoment zum Endantrieb zu liefern. Der beispielhafte Antriebsstrang eines Hybridantriebs kann mindestens zwei Betriebsmodi, Modus1 und Modus2 aufweisen. Der Modus1 und Modus2 verwenden den Betrieb des Getriebes 10 und der zugehörigen Planetenradsätze 24, 26 und/oder 28 zusammen mit dem selektiven Betrieb der zugehörigen Kupplungen und Motoren 56 und 72, um ein variables Verhältnis von NI zu No zu ermöglichen. Eine Ausführungsform des Modus 1 umfasst die Verwendung von einem der Motoren 56 und 72, um ein Drehmoment zum Antriebsstrang zu liefern, um die Ausgangswelle 64 anzutreiben, während die Kraftmaschine 14 separat verwendet werden kann, um den anderen Motor als Generator anzutreiben und elektrische Energie zur Energiespeichervorrichtung 74 zu liefern. Eine weitere Ausführungsform des Modus umfasst die Verwendung von einem der Motoren 56 und 72, um ein Ausgangsdrehmoment zur Welle 64 zu liefern, während die Kraftmaschine ausgeschaltet und stationär ist. Eine Ausführungsform des Modus2 umfasst die Verwendung aller der Kraftmaschine 14 und der Motoren 56 und 72, um gleichzeitig ein Drehmoment zur Ausgangswelle 64 zu liefern. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Modus2 umfasst die Verwendung von einem oder beiden der Motoren 56 und 72, um ein Drehmoment zur Ausgangswelle 64 zu liefern, während die Kraftmaschine 14 ausgeschaltet wird und ermöglicht wird, dass sich die Kraftmaschine frei dreht. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftmaschine 14 betrieben werden, um alle zugehörigen Auslass- und Einlassventile zu öffnen, um Pumpverluste zu verringern, die mit dem Drehen der Kraftmaschine, während sie ausgeschaltet ist, verbunden sind. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Modus2 umfasst die Verwendung der Motoren 56 und 72, um gleichzeitig ein Drehmoment zur Ausgangswelle 64 zu liefern, während die Kraftmaschinendrehzahl aktiv gleich oder nahe null gehalten wird. Antriebsstränge eines Hybridantriebs können eine Anzahl von Ausführungsformen annehmen und eine Anzahl von Steuerschemen und resultierenden Drehmomentkonfigurationen kann erreicht werden. Die Offenbarung soll nicht auf die hier vorgesehenen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt sein.
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Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe können irgendeine geeignete oder verschiedene Kombinationen von einer oder mehreren von (einer) anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), elektronischen Schaltung(en), Zentraleinheiten) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und eines zugehörigen Speichers und einer zugehörigen Ablage (Festwert-, programmierbarer Festwert-, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe/Ausgabe-Schaltungen) und -Vorrichtungen, einer geeigneten Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung und anderen geeigneten Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen, bedeuten. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen, einschließlich residenter Softwareprogrammbefehle und Kalibrierungen, die in einem Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen vorzusehen, auf. Die Algorithmen werden vorzugsweise während vorgegebener Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden ausgeführt, wie z. B. durch eine Zentraleinheit, und sind betriebsfähig, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren zu steuern. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des laufenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Ein Antriebsstrang, der dazu konfiguriert ist, ein Drehmoment zu einer Achse zu liefern, wird gemäß einem Achsdrehmoment-Anforderungssignal gesteuert. Das zur Achse zugeführte tatsächliche Drehmoment folgt dem Achsdrehmoment-Anforderungssignal, das im Antriebsstrang empfangen wird. Das Achsdrehmoment-Anforderungssignal kann aus einer Fahrpedalposition bestimmt werden. Alternativ kann das Achsdrehmoment-Anforderungssignal auf der Basis eines Steuersignals wie z. B. eines Tempomatbefehls bestimmt werden. Das Achsdrehmoment-Anforderungssignal gibt ein Drehmoment an, dessen Bereitstellung vom Antriebsstrang gegenwärtig angefordert wird.
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Ein gegenwärtiger tatsächlicher Achsdrehmomentwert kann auf der Basis des Betriebs des Antriebsstrangs als Achsdrehmoment-Abschätzungssignal abgeschätzt werden. Eine Abschätzungsvorrichtung mit multivariablem dynamischem Zustand, die ein Achsdrehmoment-Abschätzungssignal bestimmt, ist im
US-Patent Nr. 7 577 507 offenbart, das durch den Hinweis hier aufgenommen wird. Das Achsdrehmoment kann durch eine Anzahl von auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren abgeschätzt werden und die Offenbarung soll nicht auf das hier beschriebene spezielle beispielhafte Verfahren begrenzt sein.
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Ein Achsdrehmoment-Anforderungssignal kann verwendet werden, um einen vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswert oder ein vorhergesagtes Achsdrehmoment-Anforderungssignal zu bestimmen, das einen Echtzeitwert zu einer gewissen Vorlaufzeit in der Zukunft vorhersagt. Eine Anzahl von Verfahren zum Bestimmen eines vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungssignals wird in Erwägung gezogen. Eine Vorhersage erster Ordnung kann verwendet werden, die mehrere Werte des Achsdrehmoment-Anforderungssignals verwendet, um eine geradlinige Vorhersage oder eine lineare Vorhersage von zukünftigen Achsdrehmoment-Anforderungswerten aufzutragen. 2 stellt eine beispielhafte Vorhersage erster Ordnung von Achsdrehmoment-Anforderungswerten dar. Eine horizontale x-Achse ist dargestellt, die eine Zeit in Sekunden darstellt, und eine vertikale y-Achse ist dargestellt, die ein zunehmendes Drehmoment darstellt. Ein erster Achsdrehmoment-Anforderungswert 110 und ein zweiter Achsdrehmoment-Anforderungswert 120, wie sie durch ein Achsdrehmoment-Anforderungssignal überwacht werden können, sind dargestellt. Die gerade Linie 125 kann auf der Basis von Werten 110 und 120 projiziert werden und die gerade Linie 125 kann verwendet werden, um einen vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswert 130 auf der Basis einer ausgewählten Vorlaufzeit 140 zu bestimmen. Zwei Achsdrehmoment-Anforderungswerte 110 und 120 sind dargestellt, wobei die gerade Linie 125 durch die zwei Werte definiert ist. Es ist zu erkennen, dass mehr als zwei Achsdrehmoment-Anforderungswerte überwacht werden können und eine gerade Linie durch einen Mittelwert oder eine beste Anpassung der Werte gemäß auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren definiert werden kann.
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Eine Vorhersage zweiter Ordnung oder höherer Ordnung kann verwendet werden, die mindestens drei Werte eines Achsdrehmoment-Anforderungssignals verwendet, um eine gekrümmte, parabolische oder nicht-lineare Vorhersage von zukünftigen Achsdrehmoment-Anforderungswerten in Echtzeit aufzutragen. 3 stellt eine beispielhafte Vorhersage zweiter Ordnung von Achsdrehmoment-Anforderungswerten dar. Eine horizontale x-Achse ist dargestellt, die eine Zeit in Sekunden darstellt, und eine vertikale y-Achse ist dargestellt, die ein zunehmendes Drehmoment darstellt. Ein erster Achsdrehmoment-Anforderungswert 150, ein zweiter Achsdrehmoment-Anforderungswert 160 und ein dritter Achsdrehmoment-Anforderungswert 170, wie sie durch ein Achsdrehmoment-Anforderungssignal überwacht werden können, sind dargestellt. Die gekrümmte Linie 175 kann auf der Basis der Werte 150, 160 und 170 projiziert werden und die gekrümmte Linie 175 kann verwendet werden, um einen vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswert 180 auf der Basis der Vorlaufzeit 190 zu bestimmen. Drei Achsdrehmoment-Anforderungswerte 150, 160 und 170 sind dargestellt, wobei die gekrümmte Linie 175 als parabolische Kurve definiert ist, die durch die drei Werte definiert ist. In einer Ausführungsform kann die gekrümmte Linie 175 durch ein Polynomextrapolationsverfahren, das auf dem Fachgebiet bekannt ist, bestimmt werden. Es ist zu erkennen, dass mehr als drei Achsdrehmoment-Anforderungswerte überwacht werden können und eine gekrümmte Linie durch einen Mittelwert oder eine beste Anpassung der Werte unter Verwendung einer parabolischen Kurve oder einer anderen repräsentativen Kurvenform gemäß auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren definiert werden kann. Ebenso können andere Vorhersageformen auf der Basis des Achsdrehmoment-Anforderungssignals gemäß auf dem Fachgebiet bekannten Vorhersageverfahren verwendet werden. Für verschiedene Formen von Vorhersagen kann ein Filter verwendet werden, um Achsdrehmoment-Anforderungswerte aufzubereiten, um ein gefiltertes Achsdrehmoment-Anforderungssignal für die Verwendung beim Vorhersagen von Achsdrehmoment-Anforderungswerten zu erzeugen.
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Ein Endantriebsspiel tritt auf, wenn das Drehmoment, das auf einen Abschnitt eines Getriebes oder eines Zahnradsatzes einwirkt, eine Nulldrehmomentbedingung erreicht oder durchquert. Durch Überwachen des angeforderten Drehmoments und des tatsächlichen oder gegenwärtigen Drehmoments in den relevanten Komponenten des Getriebes kann eine Vorhersage durchgeführt werden, wann die Nulldrehmomentbedingung wahrscheinlich erreicht wird. In einem ersten Fall, in dem die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung beispielsweise einen positiven Wert aufweist und entweder die gegenwärtige Drehmomentanforderung oder die vorhergesagte Drehmomentanforderung einen negativen Wert aufweist, wird das tatsächliche Achsdrehmoment so gesteuert, dass es dem angeforderten Drehmoment oder dem vorhergesagten angeforderten Drehmoment folgt, um die Nulldrehmomentbedingung vom positiven Wert zum negativen Wert zu überqueren. In einem zweiten Fall, in dem die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung einen negativen Wert aufweist und entweder die gegenwärtige Drehmomentanforderung oder die vorhergesagte Drehmomentanforderung einen positiven Wert aufweist, wird ebenso das tatsächliche Achsdrehmoment so gesteuert, dass es dem angeforderten Drehmoment oder dem vorhergesagten angeforderten Drehmoment folgt, um die Nulldrehmomentbedingung vom negativen Wert zum positiven Wert zu überqueren. Daher kann eine Spielbedingung auf der Basis des Vorzeichens eines gegenwärtigen Achsdrehmoment-Abschätzungswerts und des Vorzeichens eines gegenwärtigen Drehmomentanforderungswerts oder des Vorzeichens eines vorhergesagten Drehmomentanforderungswerts vorhergesagt werden.
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Ein Verfahren zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung zu einer gewissen Vorlaufzeit in der Zukunft umfasst das Vorhersagen eines Achsdrehmoment-Anforderungswerts zur Vorlaufzeit in der Zukunft und das Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung auf der Basis des vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts. Wenn der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert geringer als null oder geringer als ein Drehmomentvorhersage-Schwellenwert ist, dann kann die Endantriebsspielbedingung vorhergesagt werden. Das Verfahren kann das Vorhersagen von Achsdrehmoment-Anforderungswerten in der Zukunft gemäß mehreren Vorhersagen und das Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung auf der Basis von irgendeiner der mehreren Vorhersagen, die die Endantriebsspielbedingung angeben, umfassen. Wenn die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung positiv ist, wird der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert, der durch eine Vorhersage erster Ordnung, eine Vorhersage zweiter Ordnung, eine Kombination einer Vorhersage erster Ordnung und einer Vorhersage zweiter Ordnung oder durch ein anderes Vorhersageverfahren vorhergesagt wird, zu einer Vorlaufzeit mit einem positiven Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, der gleich null ist oder nahe dem Nulldrehmomentwert liegt, verglichen. Wenn der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert geringer ist als der positive Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, dann kann gesagt werden, dass der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert negativ ist oder nahe genug an null liegt, um vorherzusagen, dass eine Endantriebsspielbedingung wahrscheinlich ist.
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Ferner können mehrere Drehmomentbedingungen relativ zu mehreren Drehmomentschwellenwerten verwendet werden, um die Genauigkeit der Endantriebsspielvorhersage zu verbessern. In einem ersten Beispiel einer Drehmomentbedingung, der verwendet werden kann, um die Genauigkeit der Vorhersage zu verbessern, kann die Nähe einer gegenwärtigen Achsdrehmomentabschätzung zur Nulldrehmomentbedingung verwendet werden, um einen möglichen Nulldrehmomentdurchgang vorherzusagen. Der gegenwärtige Achsdrehmoment-Abschätzungswert mit einem positiven Wert oder Vorzeichen muss beispielsweise in der Nähe eines Nulldrehmomentwerts liegen, um eine mögliche Nulldrehmomentdurchgangsbedingung vorherzusagen. Die Nähe zur Nulldrehmomentbedingung kann durch einen gegenwärtigen Achsdrehmoment-Abschätzungswert definiert werden, der innerhalb eines niedrigen Achsdrehmoment-Abschätzungsbereichs liegt, der durch einen positiven minimalen Drehmomentschwellenwert und einen positiven maximalen Drehmomentschwellenwert definiert ist. Wenn der gegenwärtige Achsdrehmoment-Abschätzungswert innerhalb des Bereichs liegt, der durch den positiven minimalen Drehmomentschwellenwert und den positiven maximalen Drehmomentschwellenwert definiert ist, dann kann gesagt werden, dass die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung positiv ist und nahe null liegt, was darauf hinweist, dass eine Vorhersage eines möglichen Nulldrehmomentdurchgangs in der nahen Zukunft zutreffend sein kann.
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In einem zweiten Beispiel einer Drehmomentbedingung, die verwendet werden kann, um die Genauigkeit der Vorhersage zu verbessern, kann ein gegenwärtiger Achsdrehmoment-Anforderungswert mit einem positiven Drehmomentanforderungs-Schwellenwert nahe dem Nulldrehmomentwert verglichen werden, und wenn der gegenwärtige Achsdrehmoment-Anforderungswert geringer ist als der positive Drehmomentanforderungs-Schwellenwert, dann kann gesagt werden, dass die gegenwärtige Achsdrehmomentanforderung negativ ist oder nahe genug bei null liegt, um anzugeben, dass eine Vorhersage eines möglichen Nulldrehmomentdurchgangs in der nahen Zukunft zutreffend ist.
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Die obigen Drehmomentbedingungen können verwendet werden, um die Genauigkeit der Vorhersage isoliert oder in Kombination mit dem vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswert zu verbessern. Ein beispielhaftes Verfahren bestimmt eine Endantriebsspielbedingung auf der Basis dessen, dass die vorhergesagte Achsdrehmomentanforderung geringer ist als der positive Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung größer als der positive minimale Drehmomentschwellenwert und geringer als der positive maximale Drehmomentschwellenwert ist und die gegenwärtige Achsdrehmomentanforderung geringer ist als der positive Drehmomentanforderungs-Schwellenwert.
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Um einen möglichen Nulldrehmomentdurchgang eines Achsdrehmoments von einem negativen Wert zu einem positiven Wert vorherzusagen, wird ebenso, wenn die gegenwärtige Achsdrehmomentabschätzung negativ ist, der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert, der durch eine Vorhersage erster Ordnung, eine Vorhersage zweiter Ordnung, eine Kombination einer Vorhersage erster Ordnung und einer Vorhersage zweiter Ordnung oder durch ein anderes Vorhersageverfahren vorhergesagt wird, zu einer Vorlaufzeit mit einem negativen Drehmomentvorhersage-Schwellenwert gleich null oder nahe dem Nulldrehmomentwert verglichen. Wenn der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert größer ist als der negative Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, dann kann gesagt werden, dass der vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungswert positiv ist oder nahe genug bei null liegt, um vorherzusagen, dass eine Endantriebsspielbedingung wahrscheinlich ist. Diese Endantriebsspielvorhersage kann ebenso durch Vergleichen des gegenwärtigen Achsdrehmoment-Abschätzungswerts mit einem Bereich in der Nähe eines Nulldrehmomentwerts, der durch einen negativen minimalen Drehmomentschwellenwert und einen negativen maximalen Drehmomentschwellenwert definiert ist, verbessert werden. Ebenso kann die Endantriebsspielvorhersage durch Vergleichen des gegenwärtigen Achsdrehmoment-Anforderungswerts mit einem negativen Drehmomentanforderungs-Schwellenwert nahe dem Nulldrehmomentwert und Feststellen, ob der Achsdrehmoment-Anforderungswert größer ist als der negative Drehmomentanforderungs-Schwellenwert, verbessert werden.
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Der positive Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, der negative Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, der positive minimale Drehmomentschwellenwert, der positive maximale Drehmomentschwellenwert, der negative minimale Drehmomentschwellenwert, der negative maximale Drehmomentschwellenwert, der positive Drehmomentanforderungs-Schwellenwert und der negative Drehmomentanforderungs-Schwellenwert können durch Experimentieren, Berechnung, Modellieren oder irgendein anderes Verfahren ausgewählt werden, das ausreicht, um den Betrieb des Antriebsstrangs in Betracht zu ziehen, und mehrere Werte für die Schwellenwerte können auf der Basis von Betriebsbedingungen implementiert werden.
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4 stellt beispielhafte Schwellenwerte dar, die zum Vorhersagen eines möglichen Nulldrehmomentdurchgangs eines tatsächlichen Achsdrehmoments von einem positiven Wert zu einem negativen Wert verwendet werden. Eine horizontale x-Achse stellt die Zeit in Sekunden dar und eine vertikale y-Achse stellt das Achsdrehmoment dar. Eine Zeit 400 zu einer gegenwärtigen Zeit und eine Zeit 410 zu einer zukünftigen Zeit, die von der Zeit 400 um eine Vorlaufzeit 415 vorangeschritten ist, sind dargestellt. Ein Bereich 450 ist durch einen positiven minimalen Drehmomentschwellenwert 430 und einen positiven maximalen Drehmomentschwellenwert 420 definiert. Der Bereich 450 kann mit einer gegenwärtigen Achsdrehmomentabschätzung verglichen werden. Ein positiver Drehmomentanforderungs-Schwellenwert 460 definiert einen Bereich 465, in dem eine gegenwärtige Achsdrehmomentanforderung als nahe null oder negativ bestimmt werden kann. Ein positiver Drehmomentvorhersage-Schwellenwert 470 definiert einen Bereich 475, in dem eine vorhergesagte Achsdrehmomentanforderung als nahe null oder negativ bestimmt werden kann.
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Eine Kombination der obigen Verfahren kann eine Endantriebsspielbedingung gemäß einer Anzahl von Konfigurationen angeben. Ein Verfahren kann beispielsweise das Überwachen eines Achsdrehmoment-Abschätzungssignals, das Überwachen eines Achsdrehmoment-Anforderungssignals, das Vorhersagen eines ersten vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts zu einer ersten Vorlaufzeit unter Verwendung von mindestens zwei Werten des Achsdrehmoment-Anforderungssignals für eine lineare Vorhersage des Achsdrehmoment-Anforderungswerts, das Vorhersagen eines zweiten vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts zu einer zweiten Vorlaufzeit unter Verwendung von mindestens drei Werten des Achsdrehmoment-Anforderungssignals für eine nicht-lineare Vorhersage des Achsdrehmoment-Anforderungswerts und das Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung auf der Basis dessen, dass ein gegenwärtiger Achsdrehmoment-Abschätzungswert positiv ist und innerhalb eines Bereichs nahe null liegt, der überwachte Achsdrehmoment-Anforderungswert geringer ist als ein positiver Drehmomentanforderungs-Schwellenwert, und einer der vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerte geringer ist als ein positiver Drehmomentvorhersage-Schwellenwert, umfassen. Jeder der vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerte kann mit einem gemeinsamen Schwellenwert verglichen werden, der so ausgewählt ist, dass er eine Nähe zur oder eine Überquerung der Nulldrehmomentbedingung angibt. Alternativ kann jeder der vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerte mit einem anderen Schwellenwert verglichen werden, der für das jeweilige Verfahren zum Vorhersagen des Schwellenwerts ausgewählt ist. Das Verfahren kann die Verwendung eines gegenwärtigen Achsdrehmoment-Abschätzungssignals, beispielsweise wie durch eine Abschätzvorrichtung mit multivariablem dynamischem Zustand bestimmt, und das Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung nur dann, wenn die Achsdrehmomentabschätzung in einem kalibrierten Bereich nahe einem Nulldrehmomentwert oder einem niedrigen Achsdrehmoment-Abschätzungsbereich liegt, umfassen.
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Sobald eine Endantriebsspielbedingung vorhergesagt wird, können Korrekturmaßnahmen befohlen oder verwendet werden, um die Auswirkung der vorhergesagten Endantriebsspielbedingung auf die Fahrzeugfahrleistung und/oder die Lebensdauer von Antriebsstrangkomponenten zu mildern oder zu verringern. Das zur Achse gelieferte Drehmoment kann beispielsweise verringert werden, um Klappern oder andere wahrnehmbare Effekte der Endantriebsspielbedingung zu verringern.
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6 stellt eine beispielhafte Konfiguration zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung auf der Basis von mehreren vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerten dar. Die Konfiguration 200 umfasst ein Achsdrehmoment-Anforderungsmodul 210, das einen Fahrpedalsensor oder eine andere Vorrichtung überwacht, die ein Achsdrehmoment-Anforderungssignal erzeugt. Das Modul 210 gibt das überwachte Achsdrehmoment-Anforderungssignal 212 an ein Tiefpassfilter 220 aus, das ein gefiltertes Achsdrehmoment-Anforderungssignal 222 ausgibt. Das Signal 222 wird in ein erstes Achsdrehmoment-Anforderungsvorhersagemodul 230 eingegeben, das ein erstes vorhergesagtes Achsdrehmoment-Anforderungssignal 232 ausgibt, das zu einer ersten Vorlaufzeit vorhergesagt wird. Das Signal 222 wird auch in ein zweites Achsdrehmoment-Anforderungsvorhersagemodul 240 eingegeben, das ein zweites vorhergesagtes Achsdrehmoment-Anforderungssignal 242 ausgibt, das zu einer zweiten Vorlaufzeit vorhergesagt wird. Die erste und die zweite Vorlaufzeit können verwendet werden, um Achsdrehmoment-Anforderungswerte zu verschiedenen Vorlaufzeiten in der Zukunft vorherzusagen, oder die erste und die zweite Vorlaufzeit können eine identische Vorlaufzeit sein, um die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern. Das erste vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungssignal 232 und das zweite vorhergesagte Achsdrehmoment-Anforderungssignal 242 werden in das Modul 250 eingegeben, in dem hier offenbarte Verfahren verwendet werden, um festzustellen, ob eine Spielbedingung vorhergesagt werden kann. Wenn eine Spielbedingung vorhergesagt wird, wird ein Spielbedingungs-Vorhersagesignal 252 durch das Modul 250 zur Verwendung durch andere Antriebsstrang-Steuermodule erzeugt, um geeignete Steuerhandlungen für den Endantrieb unter der Spielbedingung zu bestimmen. Das Modul 250 kann zusätzliche Eingaben aufweisen, einschließlich einer gegenwärtigen Achsdrehmomentabschätzung und einer überwachten Achsdrehmomentanforderung.
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5 stellt einen beispielhaften Prozess zum Vorhersagen einer Endantriebsspielbedingung dar. Tabelle 1 umfasst den Inhalt des dargestellten Prozesses. Tabelle 1
Block | Beschreibung |
310 | Überwachen eines Achsdrehmoment-Abschätzungssignals |
320 | Überwachen eines Achsdrehmoment-Anforderungssignals |
330 | Vorhersagen eines ersten vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts |
340 | Vorhersagen eines zweiten vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerts |
350 | Vorhersagen der Endantriebsspielbedingung auf der Basis des Achsdrehmoment-Abschätzungssignals, des Achsdrehmoment-Anforderungssignals und der vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerte |
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Der Prozess beginnt im Block 310, in dem ein Achsdrehmoment-Abschätzungssignal, das von einer Vorrichtung stammt, die das Achsdrehmoment oder Getriebeausgangsdrehmoment im Antriebsstrang abschätzt, überwacht wird. Diese Vorrichtung kann eine Abschätzungsvorrichtung mit multivariablem dynamischem Zustand, die hier offenbart ist, oder eine andere ähnliche Vorrichtung umfassen. Im Block 320 wird ein Achsdrehmoment-Anforderungssignal, das von einer Fahrpedalvorrichtung, einem Tempomatmodul oder einer anderen Vorrichtung stammt, überwacht. Im Block 330 wird ein erster vorhergesagter Achsdrehmoment-Anforderungswert auf der Basis des überwachten und gefilterten Achsdrehmoment-Anforderungssignals vorhergesagt. Im Block 340 wird ein zweiter vorhergesagter Achsdrehmoment-Anforderungswert auf der Basis des überwachten und gefilterten Achsdrehmoment-Anforderungssignals vorhergesagt. Im Block 350 wird eine Endantriebsspielbedingung auf der Basis des Achsdrehmoment-Abschätzungssignals, des Achsdrehmoment-Anforderungssignals und der vorhergesagten Achsdrehmoment-Anforderungswerte vorhergesagt, wie hier offenbart.
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Die Endantriebsspielbedingung kann, sobald sie vorhergesagt ist, über eine Zeitdauer aufrechterhalten werden, die kalibriert oder so bestimmt ist, dass sie mindestens die Vorlaufzeit und eine zusätzliche erforderliche Zeit umfasst, wobei die Summe eine minimale Spielhaltezeit umfasst, damit der Controller eine geeignete Handlung unternimmt. Sobald eine gemessene Spielbedingungszeitspanne oder die Zeit, in der die Spielbedingung aktiv war, die minimale Spielhaltezeit überschreitet, kann die Endantriebsspielbedingung auf der Basis der gegenwärtigen Achsdrehmomentabschätzung, die einen kalibrierten Wiederherstellungsachsdrehmoment-Abschätzungsschwellenwert überschreitet, verlassen werden.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen daran beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Patentbeschreibung in den Sinn kommen. Daher ist vorgesehen, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) begrenzt ist, die als beste Art offenbart ist (sind), die zur Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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