DE102005022294B4 - Beschleunigungsbegrenzung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Beschleunigungsrate eines mit einem elektrisch variablen Getriebe (10) ausgestatteten Fahrzeugs zum Liefern eines Ausgangsdrehmoments an einen Fahrzeugantriebsstrang, das umfasst: Bestimmen der Anforderung des Fahrzeugführers für das Ausgangsdrehmoment (To_req); Messen der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot); Begrenzen des Ausgangsdrehmoments (To_cmd) zu dem Fahrzeugantriebsstrang auf den kleineren Wert des vom Fahrzeugführer angeforderten Ausgangsdrehmoments (To_req) und eines als eine Funktion der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) und eines vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) bestimmten Ausgangsdrehmomentgrenzwerts (To_lim), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Ausgangsdrehmomentgrenzwerts (To_lim) unter Verwendung einer PI-Regeleinheit erfolgt, indem in diese eine anhand der gemessenen Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) und des vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) berechnete Beschleunigungsabweichung (Acc_err) eingegeben wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als ein Beschleunigungsschwellwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist; wobei der Schritt des Begrenzens des Ausgangsdrehmoments (To_cmd) nur dann ausgeführt wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als der Beschleunigungsschwellwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist, wohingegen andernfalls das vom Fahrzeugführer angeforderte Ausgangsdrehmoment (To_req) als Ausgangsdrehmoment (To_cmd) verwendet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Steuerung von Kraftübertragungssträngen und insbesondere eine Kraftübertragungsstrangsteuerung, die die Fahrzeugbeschleunigungs- und Fahrzeugverzögerungsziele erreicht.
  • Ein Fahrzeugführer steuert die Beschleunigung eines Fahrzeugs typisch dadurch, dass er etwa durch Wählen verfügbarer Übersetzungsbereiche, z. B. VORWÄRTS (F), 3-2-1, Getriebeschalteigenschaften wählt und dass er das Fahrpedal und das Bremspedal betätigt. Außerdem hängt die Fahrzeugbeschleunigung erheblich von Faktoren einschließlich der Fahrzeugmasse, der Fahrzeugladung, der Steigung der Straßenoberfläche und anderen ab. Insbesondere in Massentransitanwendungen, Straßen-Handelsanwendungen sowie Landwirtschafts- und Bau-Schwerlastanwendungen, in denen sich die Fahrzeuglast über einen weiten Bereich unterscheiden kann, wird die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs während Beschleunigungs- und Verzögerungsereignissen durch die Fahrzeugladung beeinflusst. Zum Beispiel zeigt ein gering beladenes Fahrzeug bei gegebenem Fahrpedal-Niederdrückungsgrad eine erheblich stärkere Beschleunigung als ein voll beladenes Fahrzeug. Ähnlich zeigt ein gering beladenes Fahrzeug für gegebenen Bremspedal-Kraftaufwand erheblich mehr Verzögerung als ein voll beladenes Fahrzeug. Änderungen der Beschleunigung und der Verzögerung können den Komfort in Massentransitanwendungen beeinflussen. Änderungen der Beschleunigung und Verzögerung können die Laststabilität und -verschiebung in Handelsanwendungen sowie Landwirtschafts- und Bau-Schwerlastanwendungen beeinflussen. Änderungen der Beschleunigung und Verzögerung können die Fahrzeugstabilität in allen diesen Anwendungen beeinflussen. Dies stellt den Fahrzeugführer vor Herausforderungen, dass er bei einem Versuch, den Fahrpedal-Niederdrückungsgrad und den Bremspedal-Kraftaufwand zu modulieren, um eine akzeptable Beschleunigung und Verzögerung zu erreichen, ständig auf die Faktoren der Fahrzeugladung und der Straßenqualität achten muss.
  • Aus der DE 199 35 872 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem sich die Maximalbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs begrenzen lässt. Ferner beschreibt die DE 195 09 492 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsbegrenzung eines Kraftfahrzeugs, wobei gewisse Beschleunigungsverhältnisse berücksichtigt werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich eine stets gleich bleibende Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs erzielen lässt, welche von äußeren Faktoren wie beispielsweise der Straßensteigung, der Fahrzeugbeladung oder der Fahrzeugmasse unabhängig ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
  • Während Brennkraftmaschinen in ihren Betriebsdrehzahlbereichen ein verhältnismäßig hohes Spitzendrehmoment liefern, liefern Elektromotoren das Spitzendrehmoment am unteren Ende ihres Drehzahlbereichs. Hybridkraftübertragungsstränge, die Elektromotoren verwenden, sind allgemein für ihre Drehmomentfähigkeiten bei niedriger Drehzahl bekannt. Dies überträgt sich auf ein erhebliches verfügbares Anfahrdrehmoment des Fahrzeugs sowie auf ein erhebliches verfügbares Rückgewinnungsbremsdrehmoment. Angesichts der Unerwünschbarkeit der Fahrzeugschubänderung stellen die erheblichen Drehmomentfähigkeiten bei niedriger Drehzahl von Hybridkraftübertragungssträngen zusätzliche Herausforderungen an das Erreichen von Fahrzeugkomfort, Laststabilität und Fahrzeugstabilität.
  • Es besteht ein Bedarf an einem Verfahren und an einer Vorrichtung zum Begrenzen der Beschleunigung und Verzögerung eines Fahrzeugs zum Optimieren eines Fahrzeugkomforts, zum Minimieren der Auswirkung auf eine Fahrzeuglast und zum Verbessern der Fahrzeugstabilität unabhängig von Änderungen von Faktoren, die die Beschleunigung und die Verzögerung beeinflussen, wie etwa der Fahrzeuglast und der Straßensteigung.
  • Die Erfindung schafft eine Verbesserung gegenüber einem herkömmlichen Kraftübertragungsstrang-Steuersystem, das in Übereinstimmung mit einer Anforderung des Fahrzeugführers typisch ein konstantes Abtriebsmoment liefert. Die Verbesserung enthält ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Beschleunigung und der Verzögerung des Fahrzeugs. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die Fahrzeugbeschleunigung so gesteuert, dass eine beständigere und besser voraussagbare Fahrzeugreaktion erzeugt wird. Ein Verfahren dieser Steuerung enthält das Überwachen der Fahrzeugbeschleunigung und das geregelte Begrenzen des Fahrzeugabtriebsmoments als eine Funktion eines vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerts und der Fahrzeugbeschleunigung. Vorzugsweise ist das geregelte Begrenzen nur dann wirksam, wenn die Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Wert überschreitet. Vorzugsweise bewirkt die Erfindung die Steuerung von Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeugs, wobei sie an verschiedene wirksame Übersetzungsverhältnisse des Fahrzeugs angepasst ist. Diese und weitere Aspekte der Erfindung gehen für den Fachmann auf dem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen hervor.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Kraftübertragungsstrangsystems zur Realisierung der Erfindung;
  • 2 ein schematisches Steuerdiagramm in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3A und 3B Reaktionsdatenkurven, die die in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführte Steuerung veranschaulichen; und
  • 4 ein Diagramm, das die Bestimmung eines Verzögerungsgrenzwerts, der verschiedenen Bremskraftaufwänden entspricht, in Übereinstimmung mit der Erfindung veranschaulicht.
  • Anhand der Zeichnungen, die die Erfindung lediglich veranschaulichen und nicht einschränken sollen, zeigt nun 1 eine schematische Mechanisierung eines beispielhaften Systems, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung genutzt wird. Das beispielhafte System enthält vorzugsweise ein Kraftübertragungsstrangsystem 11 mit einem Motor 14 und einem elektrisch variablen Getriebe (EVT) 10.
  • Das EVT 10 umfasst vorzugsweise ein elektrisch variables Mehrbetriebsartgetriebe mit mehreren Einheiten, das ein oder mehrere Planetensammelgetriebe umfasst und in Übereinstimmung mit dem Ein- und Ausrücken verschiedener Drehmomentübertragungsvorrichtungen wahlweise Wege koppelt. Vorzugsweise ist das EVT 10 über ein Eingangselement mit einem dazwischenliegenden zugeordneten Übergangsdrehmomentdämpfer 16 funktionsfähig mit dem Motor 14 gekoppelt. Der Übergangsdrehmomentdämpfer kann eine (nicht gezeigte) Drehmomentübertragungsvorrichtung enthalten oder in Verbindung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung verwendet werden, um den wahlweisen Eingriff des Motors 14 mit dem EVT 10 zu ermöglichen. Ferner enthält das EVT 10 ein Paar Elektromotoren MA 56 und MB 72 und eine Abtriebswelle 64, die funktionsfähig mit einem (nicht gezeigten) Antriebsstrang des Fahrzeugs verbanden ist. Der Fahrzeugantriebsstrang kann solche gemeinsamen Antriebsstrangkomponenten wie Differentialsammelgetriebe, Gelenkwellen, Antriebsgelenke, Achsantrieb-Sammelgetriebe, Räder und Reifen enthalten. Die Elektromotoren empfangen elektrische Leistung von einem Energiespeichersystem, das eine oder mehrere Batterien in einem Batteriepackmodul (BPM) 21 oder irgendein geeignetes Energiespeichermittel, das zum doppelt gerichteten Elektroenergiefluss fähig ist, enthalten kann und liefern Elektroenergie an es. Die Motor-, Antriebsstrang- und Elektromotor-Drehmomente können in beiden Richtungen gerichtet sein. Dass heißt, jedes ist zu doppelt gerichteten Drehmomentbeiträgen zu der Kraftübertragung fähig. Ferner enthält das System ein Zweileistungs-Wechselrichtermodul (DPIM) 19, ein Motor-Steuermodul (ECM) 23, eine Systemsteuereinheit 43 und einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 25.
  • In der gezeigten Ausführungsform kann der Motor 14 eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine Dieselmaschine, sein, die durch das ECM 23 elektronisch gesteuert wird. Das ECM 23 ist eine herkömmliche mikroprozessorgestützte Motor-Steuereinheit, die, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, 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-Schaltungsanordnung) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfasst. Das ECM 23 funktioniert in der Weise, dass es über eine Vielzahl diskreter Leitungen Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern des Motors 14 steuert. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit dem Motor 14 über ein Leitungsbündel 35 gezeigt. Unter den verschiedenen Parametern, die durch das ECM 23 abgetastet werden können, sind die Ölwannentemperatur und die Motor-Kühlmitteltemperatur, die Motor-Drehzahl, der Turboverdichterdruck und die Umgebungstemperatur sowie der Umgebungsdruck. Verschiedene Stellglieder, die typisch durch das ECM 23 gesteuert werden, enthalten Kraftstoffeinspritzpumpen, Lüftersteuereinheiten, Motorvorheizer einschließlich Glühkerzen- und Gitteransaugluft-Heizeinrichtungen. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, liefert das ECM 23 vorzugsweise in Reaktion auf einen von der Systemsteuereinheit 43 gelieferten Motor-Drehmomentbefehl (Te_cmd) allgemein bekannte drehmomentgestützte Steuerungen für den Motor 14. Diese Motorelektroniken, -steuerungen und -größen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt und ihre weitere ausführliche Erläuterung ist hier nicht erforderlich.
  • Das DPIM 19 enthält ein Paar Leistungswechselrichter sowie jeweilige Elektromotor-Steuereinheiten, die so konfiguriert sind, dass sie Elektromotor-Steuerbefehle empfangen, und hieraus Wechselrichterzustände steuern, um eine Elektromotor-Antriebsfunktionalität oder eine Elektromotor-Rückgewinnungsfunktionalität zu liefern. Der erste Elektromotor MA 56 und der zweite Elektromotor MB 72 umfassen vorzugsweise Dreiphasen-Wechselstrommaschinen. Vorzugsweise umfassen die durch das DPIM 19 verwendeten Leistungswechselrichter somit komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikvorrichtungen, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt sind. Der erste Elektromotor MA 56 und der zweite Elektromotor MB 72 sind über Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 mit dem DPIM 19 verbunden. Außerdem werden durch das DPIM 19 aus den Elektromotor-Phaseninformationen oder aus herkömmlichen Drehsensoren einzelne Elektromotor-Drehzahlsignale Na und Nb für den MA 56 bzw. für den MB 72 abgeleitet. Diese Motoren, Elektroniken, Steuerungen und Großen sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt und ihre weitere ausführliche Erläuterung ist hier nicht erforderlich.
  • Das DPIM 19 ist über die Hochspannungs-Gleichstromleitungen 27 mit dem BPM 21 verbunden, was die Übermittlung wesentlicher Mengen Elektroenergie dazwischen ermöglicht. In Übereinstimmung damit, ob das BPM 21 geladen oder entladen wird, ist die Elektroenergie in Form von elektrischen Strom zwischen dem BPM 21 und dem DPIM 19 übertragbar.
  • Das EVT 10 und das DPIM 19 arbeiten in einer Fahrsteuerbetriebsart und in einer Rückgewinnungssteuerbetriebsart. Wenn die jeweiligen Wechselrichter in der Fahrsteuerbetriebsart sind, empfangen sie Strom von den Gleichstromleitungen und liefern sie über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom an den jeweiligen Elektromotor. Wenn die jeweiligen Wechselrichter in der Rückgewinnungsbetriebsart sind, empfangen sie über die Hochspannungs-Phasenleitungen 29 und 31 Wechselstrom von dem Elektromotor und liefern sie Strom an die Gleichstromleitungen 27. Der zu den oder von den Wechselrichtern gelieferte Gesamtgleichstrom bestimmt die Lade- oder Entladebetriebsart des BPM 21.
  • 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 Taktgeber, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und 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 bezeichnet werden. Das VCM und das TCM können z. B. eine Vielzahl von Steuer- und Diagnosefunktionen liefern, die sich auf das EVT und auf das Fahrgestell des Fahrzeugs beziehen, einschließlich z. B. dem Liefern von Motor-Drehmomentbefehlen, der Eingangsdrehzahlsteuerung und der Ausgangsdrehzahlsteuerung in Übereinstimmung mit der Steuerung der Rückgewinnungsbremsung, der Antiblockiersystembremsung und der Traktion.
  • Die verschiedenen beschriebenen Module (d. h. die Systemsteuereinheit 43, das DPIM 19, das BPM 21 und das ECM 23) kommunizieren über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 25. Der CAN-Bus 25 führt die Kommunikation zwischen den verschiedenen Modulen und Steuereinheiten von Steuerparametern und -befehlen aus. Das genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch und wird nicht ausführlich beschrieben. Zum Beispiel ist das bevorzugte Protokoll für Hochleistungsanwendungen die Norm J1939 der Society of Automotive Engineers. Der CAN-Bus und geeignete Protokolle liefern eine robuste Mitteilungsübermittlung und Mehr-Steuereinheits-Schnittstellen zwischen der Systemsteuereinheit 43, dem ECM 23, dem DPIM 19, dem BPM 21 sowie weiteren Steuereinheiten wie etwa einer Antiblockiersystembremsen-Steuereinheit und einer Traktionssteuereinheit.
  • Insbesondere funktioniert die Systemsteuereinheit 43 in Bezug auf die EVT-Funktionalität so, dass sie direkt Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. über eine Vielzahl diskreter Leitungen direkt jeweils eine Vielzahl von Stellgliedern des EVT steuert. Der Einfachheit halber ist die Systemsteuereinheit 43 allgemein über das Leitungsbündel 33 mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit dem EVT gezeigt. Insbesondere wird angemerkt, dass die Systemsteuereinheit 43 Frequenzsignale von Eingangselement-Drehsensoren und Ausgangselement-Drehsensoren zur Verarbeitung zu Eingangsdrehzahlsignalen (Ni-Signalen) und Ausgangsdrehzahlsignalen (No-Signalen) zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 empfängt. Außerdem ist ein Anwenderschnittstellenblock (UI-Block) 13 veranschaulicht, der Eingaben in die Systemsteuereinheit 43 wie etwa die Fahrzeugdrosselklappenstellung, den Automatikschalthebel mit Druckschalter (PBSS = push button shift selector) für die Auswahl der verfügbaren Fahrbereiche, die Bremskraftaufwandanforderungen und die Anforderungen für den schnellen Leerlauf und anderes umfasst. Fahrzeugsensoren einschließlich Drehsensoren, PBSS-Sensoren und Positionssensoren sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt und in den Zeichnungen nicht ausführlich gezeigt.
  • Die Systemsteuereinheit 43 bestimmt allgemein ein angewiesenes Ausgangsdrehmoment (To_cmd) zur Verwendung bei der Steuerung des Kraftübertragungsstrangs. Die Bestimmung von (To_cmd) erfolgt anhand von Fahrzeugführer-Eingabefaktoren wie etwa der Fahrpedalstellung und des Bremspedal-Kraftaufwands sowie von Fahrzeugdynamikbedingungen wie etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit. Weitere Fahrzeugführer-Eingabefaktoren wie etwa die Stellung des Automatikschalthebels und Nebenantriebsanforderungen, weitere Betriebsbedingungen wie etwa Temperaturen, Spannungen, Ströme und Elementdrehzahlen können die Bestimmung des Ausgangsdrehmoments ebenfalls beeinflussen. Außerdem bestimmt die Systemsteuereinheit 43 die Konstitution des Ausgangsdrehmoments in Bezug auf Motor- und Elektromaschinenbeiträge und -aufteilungen. Vorzugsweise wird diese Steuerung in Übereinstimmung mit gewählten Motor- und Drehzahlarbeitspunkten ausgeführt. Die Motor-Drehmomentsteuerung wird in Übereinstimmung mit einem durch die Systemsteuereinheit bestimmten angewiesenen Motor-Drehmoment (Te_cmd) durch die Motor-Steuereinheit behandelt, während die Motor-Drehzahlsteuerung durch eine Drehzahlsteuerung behandelt wird, die durch die Steuerung der Elektromotor-Drehmomente gelenkt wird. Bevorzugte Verfahren zur Bestimmung der Motor-Drehzahl und des Motor-Drehmoments und zur Steuerung der Motor-Drehzahl sind in den US-Anmeldungen 10/686,511 (Aktenzeichen des Anwalts Nr. GF-304140), 10/686,508 (Aktenzeichen des Anwalts Nr. GP-304193), 10/686,034 (Aktenzeichen des Anwalts Nr. GP-304194) und 10/799,531 (Aktenzeichen des Anwalts Nr. GP-304338) offenbart, die hiermit sämtlich durch Literaturhinweis eingefügt sind.
  • Die Kraftübertragungsstrangsteuerung besitzt die allgemeine Aufgabe, die Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers zu erfüllen. In Übereinstimmung mit der Erfindung beeinflussen ferner die Fahrzeugdynamikbedingungen der Beschleunigungs- und Verzögerungsrate die Bestimmung des Ausgangsdrehmoments. In der Erfindung werden die Kraftübertragungsstrangsteuerungen durch Bereitstellung eines begrenzten angewiesenen Ausgangsdrehmoments angepasst, das in Übereinstimmung mit der Erfindung bestimmt wird.
  • Das oben beschriebene beispielhafte System enthält das Fahrzeug mit dem Motor 14, der funktionsfähig mit dem elektrisch variablen Getriebe 10 verbunden ist, das funktionsfähig mit dem Fahrzeugantriebsstrang verbunden ist. Das beispielhafte System ist funktionsfähig, um die Beschleunigungsrate des Fahrzeugs wie anhand der 2, 3A, 3B und 4 beschrieben zu steuern.
  • Wie im Folgenden beschrieben wird, bestimmt die Systemsteuereinheit 43 anhand der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) und eines Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd). Eine zusätzliche Grundlage zur Bestimmung von To_cmd ist die im Voraus gewählte Stellung des Automatikgetriebeschalthebels. Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Systemsteuereinheit 43 funktionsfähig, um den Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) zu bestimmen, die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) zu messen und die im Voraus gewählte Stellung des Automatikschalthebel mit Druckschalters (PBSS) zu bestimmen. Die Systemsteuereinheit 43 steuert anhand des angewiesenen Ausgangsdrehmoments (To_cmd) das elektrisch variable Getriebe einschließlich der Rückgewinnungsbremsung. Vorzugsweise wird das Verfahren in der oben erwähnten Systemsteuereinheit 43 in Form eines Steuersystems 50 (2) mit einer Steuerlogik, Algorithmen und vorgegebenen Kalibrierungen ausgeführt.
  • Die Eingaben in das Steuersystem 50 umfassen die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot), den Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim), die vom Fahrzeugführer ausgegebene Drehmomentanforderung (To_req) und einen Beschleunigungsschwellenwert-Vortrigger (No_dot_trigger). Die Ausgabe des Steuersystems 50 umfasst das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd). Das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd) wird von der EVT-Steuerung verwendet, um das Ausgangsdrehmoment festzusetzen.
  • Das Steuersystem 50 bestimmt die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) dadurch, dass es die zeitliche Änderungsrate der Ausgangsdrehzahl (No) der EVT-Abtriebswelle 64 berechnet. Das Steuersystem bestimmt den Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim), indem es die durch die Anwenderschnittstelle 13 gemessenen Fahrzeugführereingaben einschließlich der Fahrpedalstellung und des Bremskraftaufwands (Brk_Op) überwacht.
  • Das Steuersystem 50 bestimmt die Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers dadurch, dass es durch die Anwenderschnittstelle 13 gemessene Änderungen der Fahrzeugführereingaben einschließlich der Fahrpedalstellung und des Bremskraftaufwands (Brk_Op) überwacht. Der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) und der entsprechende Schwellenwertvortigger (No_dot_trigger) sind im Fall des Vortriebs vorgegebene Kalibrierungswerte, die während der Fahrzeugentwicklung und -kalibrierung anhand von für das Fahrzeug, den Kraftübertragungsstrang und die beabsichtigte Anwendung spezifischen Faktoren bestimmt werden. Der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) und der Vortrigger (No_dot_trigger) sind im Fall des Ausrollens und des Bremsens Werte, die als Funktionen der Stellung des Automatikschalthebels und des Bremskraftaufwands bestimmt werden.
  • Wieder anhand von 2 sowie anhand der 3A und 3B und 4 wird nun der Betrieb des Steuersystems einschließlich der positiven Beschleunigung, der negativen Beschleunigung (oder Verzögerung) ohne Bremsen, d. h. Ausrollen, und der negativen Beschleunigung (oder Verzögerung) mit Bremsen beschrieben.
  • Um ein angewiesenes Ausgangsdrehmoment (To_cmd) zu bestimmen, wenn ein Fahrzeugführer etwa durch Niederdrücken des Fahrpedals ein Ereignis mit positiver Beschleunigung anweist, bestimmt das System wie oben beschrieben den Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim), die vom Fahrzeugführer ausgegebene Drehmomentanforderung (To_req) und die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot). Bei positiver Beschleunigung wird die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) mit dem kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert-Vortrigger (No_dot_trigger) verglichen (siehe 3A). Wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als der kalibrierte Beschleunigungsschwellenwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist, setzt das Ausgangssignal des Blocks 66 über den Zwischenspeicher 58 einen Softwaremerker Accel_Active, was somit eine aktive Beschleunigungssteuerung angibt. Es wird ein Beschleunigungsfehlerterm Acc_err berechnet, der die Differenz zwischen dem Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) und der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) umfasst (siehe Block 65). Der Beschleunigungsfehlerterm Acc_err wird in die Proportional-Integral-Steuereinheit (PI-Steuereinheit) 54 eingegeben und ein begrenzter Ausgangsdrehmomentterm To_lim bestimmt. Im Folgenden werden die Anfangs-PI-Einstellungen zur Verwendung zu Beginn der Beschleunigungssteuerung beschrieben. Der begrenzte Ausgangsdrehmomentterm (To_lim) wird mit der Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers verglichen und der kleinere Wert der Terme als das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd) ausgewählt (siehe Block 55). Wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) nicht größer als der kalibrierte Beschleunigungsschwellenwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist, wird die PI-Steuereinheit 54 in jeder Steuerschleife unter Verwendung einer Kalibrierung, die etwas größer als die Drehmomentanstiegsrate von dem System ist, neu kalibriert und der PI-Ausgangszustand auf die Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers zurückgesetzt. Diese Neukalibrierung bewirkt eine schnelle Systemreaktion auf den nächsten Aufruf der Beschleunigungsgrenzwertsteuerung, ohne irgendeinen Ausgangsdrehmomentgrenzwert festzusetzen, wenn die Beschleunigungsgrenzwertsteuerung nicht aktiv ist. PI-Steuereinheiten und ihre Kalibrierung sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt und werden nicht ausführlich beschrieben. Wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) kleiner als der kalibrierte Beschleunigungsgrenzwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist (siehe die Blöcke 66 und 67) und die Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers kleiner oder gleich dem begrenzten Ausgangsdrehmomentterm (To_lim) ist (siehe Block 62), setzt das Ausgangssignal des Blocks 60 über den Zwischenspeicher 58 den Softwaremerker Accel_Active zurück und liefert somit an die PI-Steuereinheit 54 ein Rücksetzsignal, das die Neukalibrierung von Schleife zu Schleife und das zuvor beschriebene Zurücksetzten ausführt.
  • Um das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd) zu bestimmen, wenn ein Fahrzeugführer etwa durch Freigeben des Fahrpedals allein oder zusammen mit einem Bremspedal-Kraftaufwand ein Ereignis mit negativer Beschleunigung anweist, bestimmt das System wie zuvor beschrieben den Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim), die Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers und die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot).
  • Anhand von 4 ist nun die Bestimmung des Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) anhand von Eingaben von der Anwenderschnittstelle 13, die die Stellung des Automatikschalthebels, den Fahrpedal-Niederdrückungsgrad und den Bremskraftaufwand (Brk_Op) umfassen, gezeigt, wenn der Fahrzeugführer ein Ereignis (Verzögerung) mit negativer Beschleunigung anweist. 4 zeigt ein in der Systemsteuereinheit 43 ausgeführtes Verfahren. Wenn das Fahrzeug ohne Bremspedal-Kraftaufwand, d. h. 0%, verzögert, wird der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) unter Verwindung des vorzugsweise vorkalibrierten Inhalts aus Tabelle 80 bestimmt. Somit ist in diesem Beispiel der dementsprechende Beschleunigungsgrenzwert No_dot_lim = –125 min–1s–1 wenn der Automatikschalthebel mit Druckschalter (PBSS) = F ist, der Beschleunigungsgrenzwert No_dot_lim = –200 min–1s–1, wenn PBSS = 1 ist; der Beschleunigungsgrenzwert No_dot_lim = –175 min–1s–1, wenn PBSS = 2 und der Beschleunigungsgrenzwert No_dot_lim = –150 min–1s–1, wenn PBSS = 3 ist. Wenn das Fahrzeug mit niedergedrücktem Bremspedal verzögert, wird der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) durch den Inhalt der Tabellen 80 und 82 und dazwischen wie im Graphen 84 gezeigt durch Interpolation bestimmt. Der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) wird durch eine erste Bestimmung der Stellung des Automatikschalthebels vom Automatikschalthebel mit Druckschalter (PBSS) und durch Interpolation zwischen den entsprechenden Verzögerungsraten mit und ohne Bremsung bestimmt, wobei die Interpolation auf dem Bremskraftaufwand (Brk_Op), ausgedrückt als Prozentsatz des maximalen Bremskraftaufwands, beruht. Somit liegt in diesem Beispiel der Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) zwischen –125 min–1s–1 (siehe 80, entsprechend F) und –200 min–1s–1 (siehe 82, entsprechend F) und wird anhand des durch den Fahrzeugführer angewiesenen Prozentsatzes des Bremskraftaufwands (Brk_Op) bestimmt, wenn die Stellung des Automatikschalthebels F ist.
  • Wieder anhand von 2 wird die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) mit dem kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert-Vortrigger (No_dot_trigger) für negative Beschleunigung verglichen (siehe 3B). Wenn der betrag der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als der Betrag des kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert-Vortriggers (No_dot_trigger) ist, setzt das Ausgangssignal des Blocks 66 über den Zwischenspeicher 58 den Softwaremerker Accel_Active, was somit eine aktive Beschleunigungssteuerung angibt. Es wird ein Beschleunigungsfehlerterm Acc_err berechnet, der die Differenz zwischen dem Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) und der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) umfasst (siehe Block 65). Es wird der Beschleunigungsfehlerterm Acc_err berechnet, der die Differenz zwischen dem (oben anhand von 4 beschriebenen) Beschleunigungsgrenzwert (No_dot_lim) und der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) umfasst. Der Beschleunigungsfehlerterm Acc_err wird in die Proportional-Integral-Steuereinheit (PI-Steuereinheit) 54 eingegeben und der begrenzte Ausgangsdrehmomentterm (To_lim) bestimmt. Die PI-Anfangseinstellungen zur Verwendung zu Beginn der Beschleunigungssteuerung sind wie oben in Bezug auf die Beschleunigungssteuerung während des Vortriebs beschrieben. Der begrenzte Ausgangsdrehmomentterm (To_lim) wird mit der Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers verglichen und der (betragsmäßig) kleinere der Terme durch die Systemsteuereinheit zur Ausgabe ausgewählt (To_cmd) (siehe Block 55).
  • Wenn der Betrag der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) nicht größer als der Betrag des kalibrierten Beschleunigungsschwellenwert-Vortriggers (No_dot_trigger) ist, wird die PI-Steuereinheit 54 in jeder Steuerschleife unter Verwendung einer Kalibrierung, die etwas größer als die Drehmomentanstiegsrate von dem System ist, neu kalibriert und der PI-Ausgangszustand auf die Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers zurückgesetzt. Dies erfolgt aus dem gleichen Grund wie zuvor in Bezug auf die entsprechende Beschreibung der Beschleunigungsgrenzwertsteuerung während des Vortriebs beschrieben. PI-Steuereinheiten und ihre Kalibrierung sind dem Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt und werden nicht ausführlich beschrieben. Wenn der Betrag der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) kleiner als der Betrag des kalibrierten Beschleunigungsgrenzwert-Vortriggers (No_dot_trigger) ist (siehe Blöcke 66 und 67) und wenn der Betrag der Ausgangsdrehmomentanforderung (To_req) des Fahrzeugführers kleiner oder gleich dem Betrag des begrenzten Ausgangsdrehmomentterms (To_lim) ist (siehe Block 62), setzt das Ausgangssignal des Blocks 60 über den Block 58 den Softwaremerker Accel_Active zurück, was somit an die PI-Steuereinheit 54 ein Rücksetzsignal liefert, das die Neukalibrierung von Schleife zu Schleife und das zuvor beschriebene Zurücksetzen ausführt.
  • Das angewiesene Ausgangsdrehmoment (To_cmd) wird daraufhin durch die Systemsteuereinheit 43 zum Steuern des EVT 10 und des Motors 14 verwendet.
  • Die Erfindung ist in Bezug auf eine besondere beispielhafte Hybridkraftübertragungsstranganordnung beschrieben worden. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt an, dass in Verbindung mit der Erfindung weitere Hybrid- und herkömmliche Kraftübertragungsstranganordnungen verwendet werden können. Zum Beispiel können in Verbindung mit der Erfindung herkömmliche elektrohydraulisch gesteuerte Mehrganggetriebe verwendet werden.
  • Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Beschleunigung eines mit einem elektrisch variablen Getriebe ausgestatteten Fahrzeugs, das ein Rückgewinnungsbremssystem enthält, wobei beide funktionsfähig mit einem Fahrzeugantriebsstrang verbunden sind. Das Verfahren und die Vorrichtung umfassen das Bestimmen, welche im Voraus gewählte Stellung des Automatikschalthebels für das Getriebe angewiesen wird, und das Bestimmen der Fahrzeugführeranforderung für die Beschleunigung unter Verwendung von Eingaben vom Fahrpedal und vom Bremspedal. Es wird die Fahrzeugbeschleunigung gemessen und anhand der angewiesenen im Voraus gewählten Stellung des Automatikschalthebels, der Fahrzeugführeranforderung für die Beschleunigung und der gemessenen Fahrzeugbeschleunigung der Betrag des von dem elektrisch variablen Getriebe und von dem Rückgewinnungsbremssystem an den Fahrzeugantriebsstrang übertragenen angewiesenen Drehmoments gesteuert.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Steuern einer Beschleunigungsrate eines mit einem elektrisch variablen Getriebe (10) ausgestatteten Fahrzeugs zum Liefern eines Ausgangsdrehmoments an einen Fahrzeugantriebsstrang, das umfasst: Bestimmen der Anforderung des Fahrzeugführers für das Ausgangsdrehmoment (To_req); Messen der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot); Begrenzen des Ausgangsdrehmoments (To_cmd) zu dem Fahrzeugantriebsstrang auf den kleineren Wert des vom Fahrzeugführer angeforderten Ausgangsdrehmoments (To_req) und eines als eine Funktion der Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) und eines vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) bestimmten Ausgangsdrehmomentgrenzwerts (To_lim), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Ausgangsdrehmomentgrenzwerts (To_lim) unter Verwendung einer PI-Regeleinheit erfolgt, indem in diese eine anhand der gemessenen Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) und des vorgegebenen Beschleunigungsgrenzwerts (No_dot_lim) berechnete Beschleunigungsabweichung (Acc_err) eingegeben wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als ein Beschleunigungsschwellwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist; wobei der Schritt des Begrenzens des Ausgangsdrehmoments (To_cmd) nur dann ausgeführt wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung (No_dot) größer als der Beschleunigungsschwellwert-Vortrigger (No_dot_trigger) ist, wohingegen andernfalls das vom Fahrzeugführer angeforderte Ausgangsdrehmoment (To_req) als Ausgangsdrehmoment (To_cmd) verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Fahrzeugführeranforderung für das Ausgangsdrehmoment (To_req) das Überwachen einer Fahrpedaleingabe umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Fahrzeugführeranforderung für das Ausgangsdrehmoment (To_req) das Überwachen einer Bremspedaleingabe umfasst.
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