DE10155129B4 - Verfahren und System zur Nutzung von Bremsenenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Nutzung von Bremsenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und mit Nutzbremsregler, bei dem ein Verbrennungsmotor, eine Trennkupplung und ein Elektromotor/Generator im Antriebsstrang hintereinander angeordnet sind und der Elektromotor/Generator abtriebsseitig über eine Leistungsübertragungseinheit mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, mit den Schritten:
a) Bestimmen eines zu erreichenden Nutzbremsdrehmoments auf der Basis einer einstellbaren Tabelle in Abhängigkeit von einer Fahreranforderung und einem aktuellen Fahrzeugbetriebszustand;
b) Entscheiden, ob die geschlossene Trennkupplung den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang trennen soll, basierend auf folgenden Bedingungen:
– für einen erneuten Startvorgang des Verbrennungsmotors steht ausreichend Energie zur Verfügung,
– der Elektromotor/Generator befindet sich in einem störungsfreien Zustand,
– das erreichbare Bremsdrehmoment liegt über einem vorgegebenen Wert und
c) Regeln des resultierenden, zunehmenden Nutzbremsdrehmoments während des Trennvorgangs der Trennkupplung durch Ansteuern des Elektromotor/Generators zur Erzielung eines gleich bleibenden Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit vom Schlupf der Trennkupplung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Bremsenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und mit einem Nutzbremsregler, bei dem ein Verbrennungsmotor, eine Trennkupplung und ein Elektromotor/Generator im Antriebsstrang hintereinander angeordnet sind und der Elektromotor/Generator abtriebsseitig über eine Leistungsübertragungseinheit mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist.
  • Es ist bekannt, den Verbrauch von fossilem Kraftstoff und Schadstoffe von Autos und anderen, durch Verbrennungsmotore (ICE) angetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Mit Fahrzeugen, die durch Elektromotore angetrieben werden, wurde versucht, sich diesen Notwendigkeiten zuzuwenden. Jedoch haben Elektrofahrzeuge eine beschränkte Reichweite und begrenzte Leistung verbunden mit erheblicher Zeit, die zum Wiederaufladen ihrer Batterien benötigt wird. Eine alternative Lösung besteht darin, sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen elektrischen Antriebsmotor in einem Fahrzeug zu kombinieren, bekannt als Fahrzeuge mit Hybridantrieb (HEV) gemäß US 5,343,970 A .
  • Das Fahrzeug mit Hybridantrieb ist in vielfältigen Ausführungen beschrieben worden. Viele HEV Patente offenbaren Systeme, bei denen eine Bedienperson erforderlich ist, um zwischen einem elektrischen Betrieb und einem Betrieb mit Verbrennungsmotor zu wählen. In anderen Ausführungen treibt der Elektromotor eine Gruppe und der Verbrennungsmotor eine andere Gruppe von Rädern an.
  • Es wurden Ausführungen entwickelt, die brauchbarer sind. Ein Fahrzeug mit Reihen-Hybridantrieb (SHEV) ist ein Fahrzeug mit einem Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, der einen Generator antreibt. Der Generator wiederum liefert elektrischen Strom für eine Batterie und einen mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbundenen Motor. Zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern gibt es keine mechanische Verbindung. Ein Fahrzeug mit Parallel-Hybridantrieb (PHEV) ist ein Fahrzeug mit einem Motor, typischerweise ein Verbrennungsmotor, einer Batterie und einem Elektromotor, die kombiniert sind, um ein Drehmoment zum mechanischen Antrieb der Fahrzeugräder zur Verfügung zu stellen.
  • Ein Fahrzeug mit Parallel-/Reihen-Hybridantrieb (PSHEV) weist Eigenschaften sowohl des PHEV als auch des SHEV auf. Das Fahrzeug mit Parallel-/Reihen-Hybridantrieb ist auch bekannt als Ausführung der Kraftübertragung mit einer Aufteilung des Drehmoments bzw. der Leistung. Hier wird das vom Verbrennungsmotor abgegebene Drehmoment zum Teil auf die Antriebsräder und zum Teil an einen elektrischen Generator abgegeben. Der Generator speist eine Batterie und treibt einen Motor an, der ebenfalls ein Drehmoment erzeugt. In dieser Ausführung kann das abgegebene Drehmoment von der einen Quelle oder beiden gleichzeitig stammen. Sogar das Bremssystem des Fahrzeugs kann ein Drehmoment liefern, um den Generator zur Erzeugung einer Ladung für die Batterie anzutreiben.
  • Klar ist, dass die Kombination des Verbrennungsmotors ICE mit einem Elektromotor wünschenswert ist. Kraftstoffverbrauch und Schadstoffe des Verbrennungsmotors werden ohne nennenswerten Verlust der Leistung oder der Reichweite des Fahrzeugs reduziert. Trotzdem bleibt erheblicher Raum für die Entwicklung von Möglichkeiten, um die Betriebsparameter des Fahrzeugs mit Hybridantrieb zu optimieren. Zwei dieser Entwicklungsgebiete sind das Starten/Stoppen eines Verbrennungsmotors und die Nutzbremsung. Strategien zum Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors schalten diesen bei geringer Leistungsanforderung vom Fahrer von Zeit zu Zeit ab, wodurch der Kraftstoffeinsatz und die Erzeugung von Schadstoffen direkt reduziert werden.
  • Bei einer Nutzbremsung wird die kinetische Energie des Fahrzeugs beim Abbremsen aufgenommen. In konventionellen Fahrzeugen wird bei einer Abbremsung die kinetische Energie normalerweise als Wärme an den Fahrzeugbremsen oder am Motor abgeleitet. Eine Nutzbremsung wandelt die aufgenommene kinetische Energie durch einen Generator in elektrische Energie in Form einer gespeicherten Ladung in der Fahrzeugbatterie um. Diese gespeicherte Energie wird später genutzt, um den Elektromotor anzutreiben. Folglich reduziert eine Nutzbremsung auch den Kraftstoffeinsatz und die Erzeugung von Schadstoffen. In bestimmten Fahrzeugausführungen kann der Verbrennungsmotor vom Rest der Kraftübertragung getrennt werden, wodurch mehr kinetische Energie in gespeicherte elektrische Energie umgewandelt werden kann.
  • Bei der erfolgreichen Durchführung einer effizienten Nutzbremsungsstrategie müssen unter anderem die Auswirkungen des Bremsens eines Verbrennungsmotors auf das Fahrzeug berücksichtigt werden. Bei konventionellen Fahrzeugen ist das Bremsen eines Verbrennungsmotors bekannt und wird typischerweise durch zwei Typen von negativen Kraftübertragungs-Drehmomenten gekennzeichnet, die die Reibung des Motors und Verluste durch Ladungswechsel einschließen. Beide Typen der Verluste ergeben sich vom Verbrennungsmotor, der durch die Räder über die Kraftübertragung angetrieben wird. Die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors ergeben sich aus den entlang der Zylinderwände gleitenden Kolbenringe und der Rotation in den Lagern des Verbrennungsmotors. Ladungswechsel des Verbrennungsmotors bezieht sich auf die Kompression der Luft in jedem der Motorzylinder, wenn sich der Verbrennungsmotor durch seinen Hub bewegt. Das Bremsen mit Motor erlaubt dem Fahrer, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren, ohne eine Kraft auf das Bremspedal aufzubringen.
  • Die Nutzbremsung ist im Stand der Technik für Fahrzeuge mit normalem Verbrennungsmotor bekannt.
  • Ein einfaches Nutzbremsungssystem ist in der US 5,086,865 A beschrieben. Dabei trennt ein Regler des Nutzbremsungssystems den Verbrennungsmotor von der Kraftübertragung des Fahrzeugs. Auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangwahl kuppelt eine elektromagnetische Kupplung die Kraftübertragung mit einer Hydraulikpumpe/Motor, wodurch die kinetische Energie des Fahrzeugs auf einen Hochdruck-Ölsammler übertragen wird. Der Druck kann zum Beispiel während der nächsten Beschleunigung des Fahrzeugs auf die Kraftübertragung zurück übertragen werden.
  • Im Stand der Technik ist auch Nutzbremsung in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb bekannt. In der US 5,839,533 A wird ein schnell reagierender Regler für die Bremse einer Antriebsquelle zur Motorbremsung und Nutzbremsung beschrieben. Dieser Regler bestimmt die durch den Fahrer per Hand eingestellte Position des Gangschalthebels, z. B. unterer Gang. Die Bremskraft des Verbrennungsmotors/negatives Drehmoment nimmt zu, wenn sich das Drehzahlverhältnis eines Automatikgetriebes erhöht. Der Regler kann sowohl Motorbremsung als auch Nutzbremsung einschalten, wenn das manuell gewählte Bremsen die maximale Kraft der Nutzbremsung überschreitet, die durch den elektrischen Generator erzeugt werden kann.
  • In der US 5,915,801 A ist ein Nutzbremsungs-Regler zur Simulation des Bremsdrehmoments eines Verbrennungsmotors offenbart. Dieser Regler löst den Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung von der Kraftübertragung und speichert Bremsenergie/ negatives Drehmoment in einem an Bord befindlichen Speicher wie ein Generator und eine Batterie. Dieser Regler erhöht die Geschwindigkeit und die Leistungsfähigkeit der Nutzbremsung zum Beispiel dadurch, dass das zu erreichende Bremsdrehmoment nach der Freigabegeschwindigkeit des Gaspedals bestimmt wird. So ermöglicht der Regler, wenn ein großes Bremsdrehmoment benötigt wird, einen großen Teil der Nutzbremsung ohne Verzögerung zu erzeugen, auch bevor das Bremspedal herunter gedrückt wird. Damit wird die notwendige Betätigung des Gangschalthebels in einen niedrigeren Gang oder das weitere Herunterdrücken des Bremspedals durch den Fahrer verringert. Der Regler kann außerdem Eingangssignale der Bremspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Fahrzeuggewichts und Informationen zum Gefälle nutzen, um das zu erreichende Bremsdrehmoment zu bestimmen.
  • Bei Verwendung dieses Reglers kann der Verbrennungsmotor während der Nutzbremsung mit der Kraftübertragung verbunden sein oder nicht. Falls der Verbrennungsmotor während der Nutzbremsung abgekoppelt ist, gibt es keine Reibung und keinen Ladungswechsel im Motor. Dies erlaubt das erneute Aufnehmen sogar von mehr kinetischer Energie, ohne dass die Verzögerungsgrenzen für das Fahrzeug überschritten werden. Aus der Sicht der Energiesteuerung für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb ist dies offenbar vorteilhaft.
  • Der Kompromiss zur Abschaltung des Verbrennungsmotors zur Aufnahme von mehr Nutzbremsungsenergie ist, dass mit abgekoppeltem Verbrennungsmotor der Übergang in einen Antriebszustand des Verbrennungsmotors zurück erheblich komplexer wird. Wenn der Verbrennungsmotor während der Nutzbremsung verbunden bleibt und der Fahrer das Gaspedal herunter drückt, handelt es sich um einen richtungsbetriebenen Vorgang, um den Verbrennungsmotor, falls gewünscht, erneut zu starten, indem einfach die Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors erneut eingeleitet wird. Eine beliebige Störung des Drehmoments zu der Kraftübertragung auf Grund des erneuten Motorstarts wäre klein und vom Fahrer, der die Änderung der Anforderung gegeben hat, nicht völlig unerwartet. Alternativ dazu würde das Starten des Verbrennungsmotors, wenn dieser während der Nutzbremsung von der Kraftübertragung getrennt ist, einschließen, dass die Fahrzeugreaktion auf die Anforderung des Fahrers aufrechterhalten wird, in dem der Motor genutzt wird, während gleichzeitig die Trennkupplung geschlossen und der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Die Abgabe des Drehmoments auf die Kraftübertragung sollte vom Motor zum Verbrennungsmotor gleichmäßig erfolgen, um jede Störung für den Fahrer zu vermeiden. Während versucht wird, die Bremsung des Verbrennungsmotors zu simulieren und die Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern, wendet sich die hier beschriebene Erfindung trotzdem nicht der allgemeinen Situation zu, wenn ein Fahrer plötzlich von Abbremsen auf Beschleunigen wechselt.
  • Aus der US 5,915,801 A ist ein Bremsregler zur Regelung des regenerativen Bremsmoments und zur Simulation des Motor-Bremsmoments bekannt. Wenn der Gang-Wahlhebel sich in Stellung „D” befindet, liest der Bremsregler das mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit übereinstimmende gewünschte Bremsmoment oder die Bremsverzögerung aus einem ersten Kennlinienfeld des Verlaufs des gewünschten Bremsmoments oder der Bremsverzögerung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit genau aus, bevor das Gaspedal losgelassen wird. Der Bremsregler steuert die Fahrzeugkomponenten auf Basis des ausgelesenen gewünschten Brems-Momentes oder der gewünschten Verzögerung, wie z. B. das regenerative Bremsmoment oder die dem Motoren-Bremsmoment entsprechende gewünschte Verzögerung, zur Verfügung steht. Wenn der Gang-Wahlhebel sich im Motoren Bremsbereich befindet, stellt der Bremsregler die Gang-Wahlhebelposition in diesem Bereich fest und bestimmt das gewünschte Bremsmoment oder die gewünschte Verzögerung durch Bezugnahme auf das Kennlinienfeld und auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit. Direkt vor Loslassen des Gaspedals und der Gang-Wahlhebelposition im Motor-Verzögerungsbereich werden die Fahrzeugkomponenten gemäß des ermittelten gewünschten Bremsmomentes oder der gewünschten Verzögerung in der Weise gesteuert, dass das mit dem Motor-Bremsmoment übereinstimmende regenerative Bremsmoment zur Verfügung steht. Beim An- und Abkuppeln des Verbrennungsmotors ist kein ruckfreier Verlauf des Bremsdrehmoments gewährleistet.
  • Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, um bei einer Nutzbremsung den Verbrennungsmotor mit der Kraftübertragung in Verbindung zu halten, wenn ein Wechsel der Fahreranforderung, z. B. von Abbremsen auf Beschleunigen, vorauszusehen ist und beim An- und Abkuppeln des Verbrennungsmotors einen ruckfreien Verlauf des Bremsdrehmoments zu gewährleisten ist.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erfasst.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es notwendig ist, bei zwei möglichen Betriebsarten der Nutzbremsung, den Übergang des Kompressions-Bremsdrehmoments vom Verbrennungsmotor zum Motor herzustellen, wenn der Verbrennungsmotor von der Kraftübertragung beim Übergang von einer Betriebsart zur anderen getrennt ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Nutzung von Bremsenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und mit Nutzbremsregler, bei dem ein Verbrennungsmotor, eine Trennkupplung und ein Elektromotor/Generator im Antriebsstrang hintereinander angeordnet sind und der Elektromotor/Generator abtriebsseitig über eine Leistungsübertragungseinheit mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, dar.
  • Erfindungsgemäß sind folgende Schritte vorgesehen:
    • • Bestimmen eines zu erreichenden Nutzbremsdrehmoments auf der Basis einer einstellbaren Tabelle in Abhängigkeit von einer Fahreranforderung und einem aktuellen Fahrzeugbetriebszustand;
    • • Entscheiden, ob die geschlossene Trennkupplung den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang trennen soll, basierend auf folgenden Bedingungen: – für einen erneuten Startvorgang des Verbrennungsmotors steht ausreichend Energie zur Verfügung, – der Elektromotor/Generator befindet sich in einem störungsfreien Zustand, – das erreichbare Bremsdrehmoment liegt über einem vorgegebenen Wert und
    • • Regeln des resultierenden, zunehmenden Nutzbremsdrehmoments während des Trennvorgangs der Trennkupplung durch Ansteuern des Elektromotor/Generators zur Erzielung eines gleich bleibenden Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit vom Schlupf der Trennkupplung oder folgende Schritte:
    • • Bestimmen eines Nutzbremsdrehmoments auf der Basis einer einstellbaren Tabelle in Abhängigkeit von einer Fahreranforderung und einem aktuellen Fahrzeugbetriebszustand;
    • • Entscheiden, ob die offene Trennkupplung den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang verbinden soll, basierend auf der Bedingung, dass das vorliegende Bremsdrehmoment unter einem vorgegebenen Wert liegt;
    • • Regeln des resultierenden, abnehmenden Nutzbremsdrehmoments während des Verbindungsvorgangs der Trennkupplung durch Ansteuern des Elektromotor/Generators zur Erzielung eines gleich bleibenden Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit vom Schlupf der Trennkupplung.
  • In Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bestimmung der Fahreranforderung das Bestimmen der Bremsdruckstellung und der Gaspedalstellung.
  • In weiterer Ausgestaltung umfasst die Bestimmung des Betriebszustandes des Fahrzeugs das Bestimmen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors, des Ladezustandes der Batterie, eines Getriebegangs, ob ein Gangwechsel vorgenommen wird, der Stromaufnahmefähigkeit der Batterie, des Störungszustandes des Elektromotor/Generators und der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung ist, dass die Steuerung eine Störung der Kraftübertragung während der Trennung des Verbrennungsmotors von der Kraftübertragung auf ein Mindestmaß reduziert. Dies wird geleistet, indem der Anteil der Nutzbremsung ständig so eingestellt wird, dass er dem sich ändernden Drehmoment des Verbrennungsmotors auf die Kraftübertragung beim Trennen entspricht.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Fahrzeuge mit Hybridantrieb (HEV). Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeug mit Parallel-Hybridantrieb beschrieben ist, könnte die Erfindung auf jedes beliebige Fahrzeug, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor als Antriebsquelle mit einer Verbrennungsmotor-Trennkupplung nutzt, angewandt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: Bauteile eines Antriebsstrangs in einem Fahrzeug mit Parallel-Hybridantrieb mit einer Verbrennungsmotor-Trennkupplung,
  • 2: ein Blockschaltbild zum erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Nach 1 ist ein Verbrennungsmotor 20 über eine Trennkupplung 24 mit einem Motor/Generator 22 gekoppelt. An den Motor/Generator 22 ist eine Batterie 26 angeschlossen, so dass elektrischer Strom zu den beiden Bauteilen und von diesen fließen kann. Der Motor/Generator 22 ist mit einer Kraftübertragung/Leistungsübertragungseinheit 28 wie ein Triebstrang oder eine Antriebswelle verbunden, die mit den Fahrzeugrädern 30 verbunden ist. So fließt die Energie des Drehmoments von dem Verbrennungsmotor 20 und dem Motor/Generator 22 durch die Leistungsübertragungseinheit 28 zu den Rädern 30.
  • Da der Verbrennungsmotor 20 von dem Motor/Generator 22 und der Leistungsübertragungseinheit 28 getrennt werden kann, gibt es für die Nutzbremsung zwei potenzielle Antriebszustände. Die vorliegende Erfindung stellt eine Strategie dar, um zu bestimmen, ob mehr Nutzbremsungsenergie zu erfassen ist (Motor getrennt) oder um schnelle Anforderungswechsel des Fahrers (Verbrennungsmotor verbunden) zu ermöglichen.
  • Diese Strategie mit zwei Zuständen ist in 2 als Blockschaltbild dargestellt. Der Block 58 „Elektromotor-Fahrzustände” stellt alle Zustände im Fahrzeug (keine Nutzbremsung) dar, bei denen die Trennkupplung 24 getrennt hat. Der Block 48 „Verbrennungsmotor-Fahrzustände” stellt alle Zustände (keine Nutzbremsung) dar, für die die Trennkupplung 24 verbunden ist.
  • Wenn ein Regler des Fahrzeugsystems (VSC) 40 eine Nutzbremsung, gestützt auf Anforderung des Fahrers und den Betriebszustand des Fahrzeugs, anfordert, wird in Abhängigkeit vom vorherigen Zustand des VSC 40 entweder ein Zustand 44 „aktuell hohe Geschwindigkeit” oder ein Zustand 46 „aktuell niedrige Geschwindigkeit” erreicht. Es sind verschiedene veränderliche Größen des Betriebszustandes des Fahrzeugs möglich. Diese können umfassen: Fahrzeuggeschwindigkeit, Einschaltzustand des Verbrennungsmotors 20, Störungszustand des Motors/Generators 22, Ladezustand der Batterie 26, Entnahmevermögen der Batterie 26 und Zustand der Komponenten der Leistungsübertragungseinheit 28 wie Getriebe und Gangschalthebel.
  • Das Entnahmevermögen der Batterie ist ihre Fähigkeit, zusätzliche Ladung aufzunehmen.
  • Wenn sich der Regler des Fahrzeugsystems (VSC) 40 im Bereich „Verbrennungsmotor-Fahrzustände” 48 befindet und die durch den aktuellen Zustand 50 „Verbrennungsmotor an” dargestellten Übergangsbedingungen erfüllt sind, wird der VSC 40 zu einem „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 übergehen. In diesem Zustand bleibt die Trennkupplung 24 geschlossen, wobei der Verbrennungsmotor 20 mit dem Motor/Generator 22 und der Leistungsübertragungseinheit 28 verbunden gehalten wird. In diesem Zustand wird das dem Motor/Generator 22 durch den VSC 40 angewiesene Nutzbremsungs-Drehmoment um den Anteil des Bremsdrehmoments reduziert, welcher der Leistungsübertragungseinheit 28 durch den Verbrennungsmotor 20 geliefert wird. Umgekehrt wird der VSC 40 in den „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46 übergehen, wenn er sich im Bereich „Elektromotor-Fahrzustände” 58 befindet und die durch den aktuellen Zustand 52 „Verbrennungsmotor aus” dargestellten Übergangsbedingungen erfüllt sind. In diesem Zustand bleibt die Trennkupplung 24 geöffnet, wobei der Verbrennungsmotor 20 vom Motor/Generator 22 und der Leistungsübertragungseinheit 28 getrennt gehalten wird. In diesem Zustand kann der Kraftübertragung ein volles Bremsdrehmoment angewiesen werden, weil keine Motorbremsung berücksichtigt werden muss. Kurzum, wenn der VSC 40 zuerst einen Nutzbremsungsmodus eingibt, falls der Verbrennungsmotor 20 durch die Trennkupplung 24 mit der Kraftübertragung verbunden ist, bleibt er (am Anfang) verbunden, wenn der Nutzbremsungsmodus eingegeben wird.
  • Sobald sich der Regler des Fahrzeugsystems (VSC) 40 im „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 befindet, kann er zurück in den Bereich „Verbrennungsmotor-Fahrzustände” 48 übergehen, wenn es durch eine Änderung der „Fahrer-Anforderung = Fahren” 54, gefordert wird, indem einfach der Verbrennungsmotor 20 angemessen mit Kraftstoff versorgt und eine Nutzbremsungs-Drehmoment-Anweisung an den Motor/Generator 22 eliminiert wird. Dies wird leicht vollbracht, da die Trennkupplung 24 bereits geschlossen ist, indem der Verbrennungsmotor 20 mit der Kraftübertragung verbunden gehalten wird.
  • Der Übergang vom „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 in den „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46 stützt sich auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und den Zustand des Motors/Generators 22. Ein Übergang 56 ist erlaubt, sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einen einstellbaren Wert abfällt, vorausgesetzt, dass sich der Motor/Generator 22 nicht in einem Störungszustand befindet, der verhindern könnte, dass er zum erneuten Starten des Verbrennungsmotors 20 genutzt wird. Eine differenziertere Strategie für den Zustand des Übergangs 56 könnte auch den Druck oder die Stellung des Fahrzeug-Bremspedals als eine Anzeigeeinrichtung der Wahrscheinlichkeit einbeziehen, dass der Fahrer die Anforderung an das Kraftübertragungs-Drehmoment ändern könnte.
  • Die Strategie berücksichtigt auch Übergänge in die und aus den „Elektromotor-Fahrzuständen” 58. Wenn sich das Fahrzeug in den „Elektromotor-Fahrzuständen” 58 befindet, d. h. Verbrennungsmotor 20 ist nicht verbunden oder läuft nicht, kann nur der „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46 direkt eingegeben werden. Befindet sich das System einmal im „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46, so kann es zurück in den „Elektromotor-Fahrzustände” 58 übergehen, wenn der Fahrer einen relativ niedrigen Pegel des positiven Drehmoments auf die Räder, Fahreranforderung = Fahren (niedrige Leistung) 60, anfordert. Im Falle eines hohen Pegels der Drehmoment-Anforderung auf die Räder, Fahreranforderung = Fahren (hohe Leistung) 62, würde das System einen Ereignis „Verbrennungsmotor Start” 42 einleiten und anschließend in einen „Verbrennungsmotor-Fahrzustand” 48 übergehen, vorausgesetzt, dass die Übergangsbedingung „Fahreranforderung = Fahren” 64 erfüllt ist. In keinem Beispiel wäre ein direkter Übergang vom „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46 in den „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 erlaubt, ohne den Verbrennungsmotor 20 zuerst zu starten. Falls sich die Fahrer-Anforderung ändern würde, während sich der VSC 40 im „Verbrennungsmotor Start” 42 befände, würde ein Übergang von „aktuell Verbrennungsmotor an” 66 in den „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 erlaubt sein, sobald ein Ereignis „Verbrennungsmotor Start” 42 abgeschlossen wäre.
  • Der Gesamtanteil des verfügbaren Bremsdrehmoments beim Abbremsen der Antriebsquelle Motor/Generator 22 ist in einer einstellbaren Tabelle genau festgelegt und von mehreren Faktoren abhängig, die das aktuelle Übersetzungsverhältnis, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, den Bremsdruck, die Leistungsfähigkeit des Motors/Generators 22 und dessen Drehzahl einschließen. Es werden Pegel geeicht, um ein gewünschtes Leistungsgefühl beim Abbremsen, entweder Bremsen oder Fahren im Leerlauf, zu erzielen. Im „aktuell hohe Geschwindigkeit”-Zustand 44 „verbundene Kupplung 24 trennen”, muss der gesamte Pegel des dem Motor/Generator 22 angewiesenen Bremsdrehmoments der Antriebsquelle um die Größe des negativen Drehmoments der Antriebsquelle von der Reibung und dem Ladungswechsel des Verbrennungsmotors 20 reduziert werden: τmot_cmd = τtot – τeng,wobei
    τmot_cmd das dem Motor/Generator 22 angewiesene Nutzbremsungs-Drehmoment, τtot das geeichte (in Abhängigkeit von den laufenden Betriebsbedingungen des Fahrzeugs vollkommen zulässige) Drehmoment und τeng das Moment aus Reibung und Ladungswechsel des Motors ist.
  • Im „aktuell niedrige Geschwindigkeit”-Zustand 46 ist die ausgegebene Anweisung komplizierter. Wenn zuerst der Zustand eingegeben wird, befindet sich die Trennkupplung 24 noch im Eingriff, so dass der Verbrennungsmotor 20 an die Kraftübertragung noch ein negatives Moment aus Ladungswechsel und Reibung liefert. In dem Zustand wird die Trennkupplung 24 angewiesen zu öffnen, was das negative Drehmoment auf den Motor/Generator 22 und die Leistungsübertragungseinheit 28 (Kraftübertragung) reduziert. Um eine bemerkbare Störung der Kraftübertragung zu vermeiden, wird diese Reduzierung des negativen Drehmoments des Verbrennungsmotors 20 durch gleiche Erhöhungen beim Nutzbremsungs-Drehmoment vom Motor/Generator 22 sogar beim Übergang ersetzt. Dies wird geleistet, indem das negative Drehmoment erhöht wird, das dem Motor/Generator 22 entsprechend eines ermittelten Anteils der Reduzierung in dem vom Verbrennungsmotor 20 durch die Trennkupplung 24 hindurchgeleiteten Drehmoment angewiesen wurde. Dieser Anteil durch die Trennkupplung 24 ist der Schlupf der Trennkupplung.
  • Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Schlupf der Trennkupplung als die Größe der Reduzierung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor 20 zu berücksichtigen. Bei einer Methode wird die relative Stellung der Kupplungsscheiben genutzt. Die Formel für die Drehmoment-Anweisung des Motors/Generators 22 für dieses Verfahren ist: τmot_cmd = τtot – λ (xc) τeng wobei λ (xc) ein Verhältniswert der völlig geschlossenen Trennkupplung 24 ist und durch:
    Figure 00140001
    gegeben ist, wobei xc die Stellung einer Scheibe der Trennkupplung, xfc die völlig geschlossene Stellung der Scheibe und xfo die völlig geöffnete Stellung der Scheibe ist. In der oben stehenden Formel ist λ(xc) eine lineare Funktion von xc. Im allgemeinen können für alternative Umsetzungen andere allgemeinere, nichtlineare Funktionen das Verhältnis zwischen der Stellung der Kupplungsscheibe und dem prozentualen Drehmoment, das durch die Kupplung hindurch geleitet wurde, besser darstellen. Obwohl der oben stehende Algorithmus die Stellung der Kupplungsscheibe nutzt, um das prozentuale Verhältnis des Reibungs- und Ladungswechselmoments des Verbrennungsmotors zu bestimmen, das die Kupplung zu der Kraftübertragung hindurchleitet, könnten alternative Algorithmen andere Dimensionen verwenden, um diesen Wert des Schlupfes zu bestimmen. Eine offensichtlich alternative Wahl würde den Aufbringdruck der Trennkupplung 24 nutzen. Während einer Kupplungsanwendung ist der Anteil des durch die Kupplung 24 hindurchgeleiteten Drehmoments eine Funktion dieses Druckes. Mit anderen Worten τcl = f(pcl).
  • In diesem Falle würde die Drehmoment-Anweisung des Motors/Generators 22 berechnet werden nach: τmot_cmd = τtot – τcl,wobei τcl das Signal von der Trennkupplung 24 ist, das durch den Zylinderdruck gemessen wird.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Nutzung von Bremsenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und mit Nutzbremsregler, bei dem ein Verbrennungsmotor, eine Trennkupplung und ein Elektromotor/Generator im Antriebsstrang hintereinander angeordnet sind und der Elektromotor/Generator abtriebsseitig über eine Leistungsübertragungseinheit mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, mit den Schritten: a) Bestimmen eines zu erreichenden Nutzbremsdrehmoments auf der Basis einer einstellbaren Tabelle in Abhängigkeit von einer Fahreranforderung und einem aktuellen Fahrzeugbetriebszustand; b) Entscheiden, ob die geschlossene Trennkupplung den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang trennen soll, basierend auf folgenden Bedingungen: – für einen erneuten Startvorgang des Verbrennungsmotors steht ausreichend Energie zur Verfügung, – der Elektromotor/Generator befindet sich in einem störungsfreien Zustand, – das erreichbare Bremsdrehmoment liegt über einem vorgegebenen Wert und c) Regeln des resultierenden, zunehmenden Nutzbremsdrehmoments während des Trennvorgangs der Trennkupplung durch Ansteuern des Elektromotor/Generators zur Erzielung eines gleich bleibenden Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit vom Schlupf der Trennkupplung.
  2. Verfahren zur Nutzung von Bremsenergie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und mit Nutzbremsregler, bei dem ein Verbrennungsmotor, eine Trennkupplung und ein Elektromotor/Generator im Antriebsstrang hintereinander angeordnet sind und der Elektromotor/Generator abtriebsseitig über eine Leistungsübertragungseinheit mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, mit den Schritten: a) Bestimmen eines Nutzbremsdrehmoments auf der Basis einer einstellbaren Tabelle in Abhängigkeit von einer Fahreranforderung und einem aktuellen Fahrzeugbetriebszustand; b) Entscheiden, ob die offene Trennkupplung den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang verbinden soll, basierend auf der Bedingung, dass das vorliegende Bremsdrehmoment unter einem vorgegebenen Wert liegt; c) Regeln des resultierenden, abnehmenden Nutzbremsdrehmoments während des Verbindungsvorgangs der Trennkupplung durch Ansteuern des Elektromotor/Generators zur Erzielung eines gleich bleibenden Nutzbremsdrehmoments in Abhängigkeit vom Schlupf der Trennkupplung.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Fahreranforderung die Schritte umfasst: – Bestimmen der Bremsdruckstellung und – Bestimmen der Gaspedalstellung.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Betriebszustandes des Fahrzeugs die Schritte umfasst: – Bestimmen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors; – Bestimmung des Ladezustandes der Batterie; – Bestimmen eines Getriebegangs; – Bestimmen, ob ein Gangwechsel vorgenommen wird; – Bestimmen der Stromaufnahmefähigkeit der Batterie; – Bestimmen des Störungszustandes des Elektromotor/Generators und – Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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