DE102008044428A1

DE102008044428A1 - Rückrollsteuerung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug

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Publication number: DE102008044428A1
Application number: DE102008044428A
Authority: DE
Inventors: Andrew John Royal Oak Silveri; Ihab S. Warren Soliman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2028-08-14
Also published as: GB2451941B; US20090048063A1; US7828694B2; CN101367339B; GB0814431D0; DE102008044428B4; CN101367339A; GB2451941A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Steuern eines sich auf einer Steigung befindenden Fahrzeugs zum Verhindern des Zurückrollens, umfassend: einen Motor, der antriebstechnisch mit einer Last verbunden ist; eine elektrische Maschine, die antriebstechnisch mit der Last verbunden ist, und eine Steuerung, die ausgebildet ist, eine Größe des Raddrehmoments zu bestimmen, die erforderlich ist, um das Fahrzeug am Zurückrollen zu hindern, die elektrische Maschine zu verwenden, um das erforderliche Raddrehmoment unter der Voraussetzung zu erzeugen, dass die aktuelle Drehmomentleistung der elektrischen Maschine in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen, und den Motor zu verwenden, um das erforderliche Raddrehmoment unter der Voraussetzung zu erzeugen, dass die Drehmomentleistung der elektrischen Maschine nicht in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen sowie ein entsprechendes Steuer-Verfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs für ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) mit einem Motor, einer elektrischen Maschine und einem Mehrgang-Lastschaltgetriebe. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung des Antriebsstrangs zum Verhindern des Zurückrollens des Fahrzeugs auf einer Steigung.
Ein Lastschaltgetriebe ist ein Beispiel für eine Kraftübertragung bei einem Motorfahrzeug, bei der es keinen Drehmomentwandler gibt. Ein Lastschaltgetriebe ist ein Getriebemechanismus, der mehrere Getriebeübersetzungen für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt erzeugt und der zwei Antriebskupplungen hat, die eine Kraftquelle, wie beispielsweise einen Motor oder einen elektrischen Motor, mit zwei Antriebswellen verbinden. Ein Lastschaltgetriebe überträgt die Kraft abwechselnd auf die beiden Wellen unter Verwendung von synchronisiertem Schalten von Kupplung zu Kupplung.
Ein Lastschaltgetriebe umfasst Zahnradsätze, die in Form einer dualen Vorgelegewelle zwischen dem Getriebeeingang und seinem Ausgang angeordnet sind. Eine Antriebskupplung überträgt ein Drehmoment zwischen dem Eingang und einer ersten, den Gängen mit geraden Nummern zugeordneten Vorgelegewelle und die andere Antriebskupplung überträgt ein Drehmoment zwischen dem Getriebeeingang und einer zweiten, den Gängen mit ungeraden Nummern zugeordneten Vorgelegewelle. Das Getriebe erzeugt Änderungen bei der Getriebeübersetzung, indem abwechselnd eine erste Antriebskupplung eingerückt und in einem aktuellen Gang gefahren wird, die zweite Antriebskupplung ausgerückt wird, ein Leistungspfad in dem Getriebe für einen Betrieb im Zielgang geschaffen wird, die erste Kupplung ausgerückt wird, die zweite Kupplung eingerückt wird und ein anderer Leistungspfad in dem Getriebe für einen Betrieb im nächsten Gang geschaffen wird.
Bei Kraftfahrzeugen, deren Antriebsstrang ein Lastschaltgetriebe aufweist, hat das Fahrzeug die Neigung, zurückzurollen, wenn der Fahrer nach dem Anhalten auf einer Steigung (Hillholder-Modus), bei dem das Fahrzeug unter Verwendung der Radbremsen oder ohne diese bei einem Fahren auf einer Steigung angehalten wird, auf das Gaspedal tritt (was als "tip-in" bezeichnet wird). Das Auftreten des Zurückrollens wird durch eine Verzögerung beim Starten des Motors, wenn der Motor abgestellt wurde, einer Verzögerung des Motordrehmoments aufgrund des Zuführens einer zündfähigen Kraftstoff/Luft-Mischung zu dem Ansaugrohr und den Zylindern und einer Verzögerung beim Erzeugen einer Drehmomentstärke der Antriebskupplung verursacht. Diese und andere Verzögerungen verursachen eine Verzögerung bei der Er zeugung eines Raddrehmoments, das groß genug ist, das Fahrzeug auf einer Schräge ohne ein Zurückrollen zu halten.
Wenn ein HEV angehalten wird und der Ladezustand (SOC) der Batterie ausreichend ist und wenn andere Bedingungen erfüllt werden, wird der Motor ausgeschaltet. Der Motor kann auch auf einer Steigung (im Hillholder-Modus) ausgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug angehalten wird. Beim Anhalten eines HEV auf einer Steigung hält der Fahrer das Fahrzeug durch Betätigung der Radbremsen oder, wenn die Radbremsen gelöst sind, kann eine elektrische Maschine ein Raddrehmoment zum Halten auf einer Steigung bereitstellen.
Ein Verhindern des Zurückrollens ist erforderlich, wenn der Benutzer des Fahrzeugs das Gaspedal niederdrückt (was als "tip-in" bezeichnet wird) und erwartet, dass er die Steigung hinauf fährt. Wenn der Motor auf die Räder ein Drehmoment ausüben soll, um das Fahrzeug zum Rollen zu bringen, gibt es aufgrund der Verzögerungen beim Motorstart, beim Füllen des Ansaugrohrs und bei der Aktivierung der Antriebskupplung eine Verzögerung, bevor das Raddrehmoment ausreichend groß geworden ist. Ein Zurückrollen kann auch auftreten, wenn ein Fahrzeug eine Steigung hinauf fährt und das Raddrehmoment nicht dem durch die erhöhte Steigung verursachten erhöhten Fahrwiderstand gerecht wird.
Es gibt auf dem industriellen Sektor einen Bedarf an einer Technik, die ein unerwünschtes Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert, wenn

(1) der Benutzer des Fahrzeugs das Gaspedal niederdrückt, um das Fahrzeug auf einer Steigung aus einem stillstehenden Zustand, in dem der Motor abgestellt ist, zu beschleunigen,
(2) der Benutzer des Fahrzeugs das Gaspedal niederdrückt, um das Fahrzeug auf einer Steigung aus einem stillstehenden Zustand, in dem der Motor läuft, zu beschleunigen, und
(3) wenn der ERAD (elektrischer Hinterachsantrieb) die einzige zur Verfügung stehende Drehmomentquelle ist, wenn der Motor abgestellt ist und das Fahrzeug eine Steigung hinauf fährt und die aktuelle Raddrehmomentleistung dem erhöhten Fahrwiderstand nicht gerecht wird.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein System und Verfahren vorzuschlagen, mit denen Verhindert wird, dass das Fahrzeug an einer Steigung zurückrollt.
Das Problem wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Merkmale gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen erfasst.
Bei einem Antriebsstrang, der einen Motor, der antriebstechnisch mit einer Last verbunden ist, sowie eine elektrische Maschine, die antriebstechnisch mit der Last verbunden ist, aufweist, umfasst ein Verfahren zum Steuern eines sich auf einer Steigung befindenden Fahrzeugs zum Verhindern des Zurückrollens das Bestimmen einer Größe des Raddrehmoments, bei der verhindert wird, dass das Fahrzeug zurückrollt, Bestimmen, ob die elektrische Maschine eine aktuelle Drehmomentleistung hat, die gleich dem erforderlichen Raddrehmoment oder größer als dieses ist, Verwenden der elektrischen Maschine zum Erzeugen des erforderlichen Raddrehmoments unter der Voraussetzung, dass die aktuelle Drehmomentleistung der elektrischen Maschine in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen, und Verwenden des Motors zum Erzeugen des erforderlichen Raddrehmoments unter der Voraussetzung, dass die Drehmomentleistung der elektrischen Maschine nicht in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen.
Das Verhindern des Zurückrollens wird durch den ERAD bei einem Fahrzeug ermöglicht, das zunächst unbeweglich auf einer Steigung steht, wenn der Fahrer das Gaspedal niederdrückt. Der ERAD liefert schnell ein Drehmoment, das auf die Räder übertragen wird, um ein Zurückrollen zu verhindern. Wenn die Drehmomentleistung des ERAD dem Fahrwiderstand nicht gerecht wird oder nicht höher als dieser ist oder wenn Grenzwerte einer Erwärmung des ERAD erreicht werden, wird der Motor gestartet und das von ihm erzeugte Drehmoment wird mit dem des ERAD gekoppelt.
Wenn sich das Fahrzeug aufgrund einer durch eine stärkere Steigung hervorgerufene Erhöhung des Fahrwiderstands verlangsamt, tritt der Benutzer des Fahrzeugs das Gaspedal weiter hinunter, um die Beschleunigung des Fahrzeugs auf der Steigung beizubehalten. Ein Steuerungsalgorithmus interpretiert das stärker betätigte Gaspedal als Anzeige für einen ansteigenden Fahrwiderstand. Die Kombination aus stärker betätigtem Gaspedal und abnehmender Geschwindigkeit werden verwendet, um daraus zu folgern, dass der Benutzer das Gaspedal stärker betätigt, um die stärkere Straßensteigung zu überwinden. Wenn das von dem ERAD bereitgestellte Raddrehmoment nicht ausreichend ist, um die Fahrzeugbeschleunigung beizubehalten, wird der Motor gestartet, um das Fahrzeug am Zurückrollen zu hindern.
Schließlich wird das Drehmoment des ERAD synchron mit einem Anstieg des Motordrehmoments ausgeblendet, wodurch ein konstantes Raddrehmoment aufrechterhalten wird. Dies ergibt einen nicht feststellbaren Übergang, wenn der Motor zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, während ein Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert wird.
Der Umfang der Anwendbarkeit der bevorzugten Ausführungsform geht aus der folgenden genauen Beschreibung, den Patentansprüchen und den Zeichnungen hervor. Es ist selbstverständlich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele, auch wenn sie bevorzugte Ausfüh rungsformen der Erfindung darstellen, lediglich zum Zweck der Veranschaulichung dienen. Für einen Fachmann werden sich verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen abzeichnen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht eines besipielhaften Fahrzeugantriebsstrangs, für den die Steuerung verwendet werden kann;
2 eine schematische Ansicht, die zusätzliche Einzelheiten des Fahrzeugantriebsstrangs der 1 zeigt;
3 eine Darstellung der Schritte eines gesteuerten Verfahrens zum Verhindern des Zurückrollens eines Fahrzeugs;
4 eine schematische Ansicht, die eine Funktion zum Bestimmen des erforderlichen Raddrehmoments zeigt;
5A–5D Darstellungen der Veränderungen bei fortschreitender Zeit der Stellung des Gaspedals, des ERAD-Drehmoments, des Motordrehmoments, des Raddrehmoments, des Fahrwiderstands, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Batterieladezustands (SOC), während das Zurückrollen des Fahrzeugs gesteuert wird, und
6A–6C Darstellungen der Veränderungen bei fortschreitender Zeit der Parameter des Antriebsstrangs, wenn die Anforderung bezüglich des Raddrehmoments hoch ist und das Zurückrollen des Fahrzeugs gesteuert wird. 7 eine schematische Ansicht der Einzelheiten eines Lastschaltgetriebes.
1 und 2 zeigen einen Antriebsstrang 12 für ein Fahrzeug, einen Motor 14, wie beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Benzinmotor, ein Getriebe 16, wie beispielsweise ein Lastschaltgetriebe mit nasslaufenden Doppelkupplungen oder ein anderes Mehrganggetriebe ohne Drehmomentwandler, eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen CISG, der antriebstechnisch mit dem Getriebeeingang 20 verbunden ist, und eine zusätzliche elektrische Maschine 22, wie beispielsweise einen Elektromotor. Die elektrische Maschine 18 stellt ein Drehmoment für den Kurbelwelle vom Motor 14 beim Starten des Motors bereit und erzeugt elektrische Energie, die direkt der Maschine 22 oder einer elektrischen Speicherbatterie 23 oder beiden zugeführt wird.
Die elektrische Maschine 22, die manchmal als elektrischer Hinterachsantrieb (ERAD) bezeichnet wird, ist mit dem Endantrieb einer Hinterachse 24 verbunden und liefert eine Antriebskraft bei einem elektrischen Antrieb oder bei einer Hybridantriebsart (seriell/parallel). Die von der elektrischen Maschine 22 erzeugte Kraft treibt die Fahrzeugräder 26, 27 über ein ERAD-Getriebe 28 und eine Endantriebseinheit 30, die die Form eines Zwischenrad-Differentialmechanismus hat, an. In ähnlicher Weise ist der Getriebeausgang 32 antriebstechnisch (mechanisch) mit den Fahrzeugrädern 34, 35 über eine Endantriebseinheit 36, die einen Zwischenrad-Differentialmechanismus umfasst, verbunden. Bei Anwendungsfällen mit einem Vorderradantrieb (FWD) kann die elektrische Maschine 22 antriebstechnisch mit dem Endantrieb 36 der Vorderachse am Ausgang 32 des Getriebes 16 verbunden sein, wobei sie in diesem Fall als elektrischer Vorderachsantrieb (EFAD) bezeichnet wird.
Die 2 zeigt die Antriebskupplungen 40, 41, die wahlweise die Eingangswelle 20 des Getriebes 16 abwechselnd mit den Gängen 42 mit geraden Nummern und den Gängen 43 mit ungeraden Nummern verbinden; ein elektronisches Getriebesteuermodul (TCM) 44, das die Antriebskupplungen und den Status des Getriebes durch Steuersignale zu Servos oder Magnetventilen, die die Antriebskupplungen und die Schaltgabeln/Synchronisierelemente des Getriebes betätigen, steuert; ein elektronisches Motorsteuermodul (ECM) 46, das den Betrieb des Motors 14 steuert; und ein ISC 48, das den Betrieb des CISG und des ERAD steuert. Ein Fahrzeugsteuersystem (VCS), das nicht dargestellt ist, gibt Steuerbefehle an das TCM und das ECM aus. VCS, TCM und ECM umfassen alle einen Mikroprozessor mit Zugang zu einem elektronischen Speicher, der in einem Computercode abgefasste Steuerungsalgorithmen umfasst, die in kurzen Abständen wiederholt durchgeführt werden. Die Datenübertragung zwischen den Steuermodulen ECM 46, VSC, TCM 44 und ISC 48 wird über einen Kommunikationsbus 47 durchgeführt.
Der Antriebsstrang 12 umfasst zwei Leistungspfade zu der Last, nämlich einen mechanischen Pfad und einen elektrischen Pfad. Die von dem Motor 14 erzeugte Kraft wird über das Getriebe 16 und den Endantrieb 36, die in dem mechanischen Leistungspfad liegen, auf die Räder 34, 35 übertragen. Die von dem ERAD 22 erzeugte Kraft wird über das ERAD-Getriebe 28 und den Endantrieb 30, die in dem elektrischen Leistungspfad liegen, auf die Räder 26, 27 übertragen.
Die 3 zeigt die Schritte eines Steuerungsalgorithmus zum Verhindern des Zurückrollens eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug entweder stillsteht oder von dem ERAD 22 angetrieben wird, während der Motor 14 zunächst abgestellt ist. Die Durchführung des Steuerungsalgorithmus wird von der Steuereinheit im Schritt 49 aufgerufen, wenn das Fahrzeug auf einer Steigung angehalten wird.
Wie in der 4 gezeigt ist, wird die Anforderung eines Raddrehmoments durch den Benutzer des Fahrzeugs durch den Grad repräsentiert, in dem das Gaspedal 50 für den Motor niedergedrückt wird, was im Allgemeinen als Gaspedalstellung pps bezeichnet wird. Ein die Stellung des Gaspedals anzeigendes elektronisches Signal, das von einem pps-Sensor erzeugt wird und ein die aktuelle Geschwindigkeit (VS) 52 des Fahrzeugs darstellendes elektronisches Signal, das von einem Achsgeschwindigkeitssensor erzeugt wird, werden als Eingangswerte von einer Bestimmungsfunktion 54 für die Fahreranforderungen empfangen, die für den Prozessor im elektronischen Speicher zugänglich ist, wobei die Funktion durch die beiden Eingangvariablen VS und pps indiziert wird und als Ausgangswert das aktuell gewünschte Raddrehmoment T_{W_DES} erzeugt.
Bei 56 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Gaspedalstellung größer als Null oder ein Gaspedal-Referenzwert ist. Wenn das Ergebnis des Tests 56 logisch richtig ist, geht die Steuerung zu 58 über. Wenn das Ergebnis des Tests 56 falsch ist, geht die Steuerung zu 56 zurück.
Bei 58 wird ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Ladezustand (SOC) der Batterie größer als ein SOC-Referenzwert ist. Wenn das Ergebnis des Tests 58 richtig ist, geht die Steuerung zu 60 über, wo ein Test durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Temperatur des ERAD 22 kleiner als eine Referenztemperatur ist. Wenn das Ergebnis des Tests 60 richtig ist, geht die Steuerung zu 62 über, wo ein Test durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die aktuelle Drehmomenterzeugungsfähigkeit des ERAD 22 größer als das durch die Funktion 54 bestimmte gewünschte Raddrehmoment ist.
Unter der Voraussetzung, dass das Gaspedal niedergedrückt ist, der SOC der Batterie über dem SOC-Referenzwert liegt, die ERAD-Temperatur unter einer Referenztemperatur liegt und die Drehmomenterzeugungsfähigkeit des ERAD 22 größer als das gewünschte Raddrehmoment ist, werden der ERAD 22 und der elektrische Leistungspfad bei 64 verwendet, um die Radlast anzutreiben, das Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern und eine Steigung hinauf zu fahren, ohne den Motor anzulassen. Wenn jedoch das Ergebnis einer der Tests 58, 60 und 62 falsch ist, geht die Steuerung zu Schritt 66 über, bei dem der Motor 14 und der mechanische Leistungspfad verwendet werden, um die Radlast anzutreiben und das Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern. Im Schritt 66 wird das Drehmoment des ERAD synchron zu dem Anstieg des Motordrehmoments verringert, bis das Motordrehmoment das erforderliche Raddrehmoment bereitstellt. Wie in der 5B gezeigt ist, wird das Drehmoment des ERAD vorzugsweise so gesteuert, dass die sich mit dem Motordrehmoment ergebende Gesamtsumme das erforderliche Raddrehmoment kontinuierlich und gleichmäßig bereitstellt.
Wenn der ERAD 22 und der elektrische Leistungspfad verwendet werden, um ein Zurückrollen zu verhindern, führt der Steuerungsalgorithmus in kurzen Abständen wiederholt einen Test 68 durch, um zu bestimmen, ob die Änderungsrate der Gaspedalstellung größer als Null oder ein Referenzwert für die Änderungsrate der Gaspedalstellung ist. Wenn das Ergebnis des Tests 68 logisch richtig ist, führt der Algorithmus in kurzen Abständen wiederholt einen Test 70 durch, ob die Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit VS größer als Null oder ein Referenzwert für die Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Wenn das Ergebnis des Tests 70 richtig ist, geht die Steuerung zu 64 zurück.
Wenn das Ergebnis des Tests 68 falsch ist, wodurch angezeigt wird, das sich die Stellung des Gaspedals nicht verändert oder sich nur langsam verändert, geht die Steuerung davon aus, dass das ERAD-Drehmoment das Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert und die Steuerung kehrt zu 58 zurück.
Wenn das Ergebnis des Tests 70 falsch ist, wodurch angezeigt wird, dass sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht erhöht oder schnell abnimmt, geht die Steuerung davon aus, dass das ERAD-Drehmoment das Zurückrollen des Fahrzeugs nicht verhindert und die Steuerung geht zu Schritt 66 über, in dem der Motor 14 und der mechanische Leistungsweg verwendet werden, um die Radlast anzutreiben und das Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern. Die Kombination aus Test 68 und Test 70 wird von der Steuerung verwendet, um daraus zu folgern, dass der Fahrer das Gaspedal niederdrückt, um einen Anstieg des Fahrwiderstands aufgrund eines Anstiegs der Steigung zu kompensieren und dass das Drehmoment an den Rädern nicht ausreichend ist, um die Beschleunigung des Fahrzeugs beizubehalten. Die Tests 68 und 70 liefern die erste Anzeige für eine mögliche Zurückrollbedingung.
In den 5A–5D wird das Fahrzeug zu Beginn der Phase A auf einer Schräge mit einem positiven Steigungswinkel angehalten. Die Stellung 80 des Gaspedals nimmt zunächst zu, wenn der Benutzer ein Raddrehmoment anfordert, um die Steigung hinauf zu fahren. Der ERAD stellt den Rädern ein ansteigendes Drehmoment zur Verfügung, das ein Zurückrollen verhindert und später wird das ERAD-Drehmoment auf gleichem Niveau gehalten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit stabil ist. Die Änderungsrate der Gaspedalstellung 84 folgt in charakteristischer Weise. Die Fahrzeuggeschwindigkeit 88 und die Fahrzeugbeschleunigung 90 sind in der 5C dargestellt. Der SOC 92 der Batterie ist dahingehend dargestellt, dass er linear abnimmt, wenn der ERAD 22 der Batterie 23 elektrische Energie entzieht.
In den 5A–5D stellen die Phasen B, C, D und E die Zeiträume dar, in denen sich das Fahrzeug auf einer Schräge mit ansteigender Steigung vorwärts bewegt und das ERAD-Drehmoment 84 wird zunächst benutzt, um das Fahrzeug auf der Steigung zu bewegen. Zu Beginn der Phase B verlangsamt sich das Fahrzeug, da das ERAD-Drehmoment 84 kleiner als der Fahrwiderstand 86 ist, der sich erhöht, da die Steigung der Straße zunimmt. Zu Beginn der Phase C bemerkt der Benutzer das Verlangsamen des Fahrzeugs und gibt Gas, indem er das Gaspedal niederdrückt, um das Fahrzeug auf der Steigung zu beschleunigen. Der CISG 18 wird zum Starten des Motors 14 benutzt, der nach einer kurzen Zeitspanne anfängt, ein positives Motordrehmoment 98 zu erzeugen und das Raddrehmoment 100 steigt an. Die Zunahme bei der Gaspedalbetätigungsrate und die gleichzeitige Abnahme der Fahrzeugbeschleunigung führen dazu, dass der Motor bei Schritt 66 in 3 startet. Das Raddrehmoment 100 übersteigt den Fahrwiderstand 86 zu Beginn der Phase D aufgrund des ansteigenden Motordrehmoments 98, wodurch das Fahrzeug auf der Steigung beschleunigt wird.
In Phase B beginnt das Fahrzeug, sich aufgrund eines Anstiegs des Fahrwiderstands bei ansteigender Steigung zu verlangsamen. Während der Phase C drückt der Fahrer das Gaspedal weiter nieder, um das Beschleunigen des Fahrzeugs die Steigung hinauf fortzusetzen. Die Steuerungsstrategie leitet aus einer erhöhten Gaspedalrate ein Anzeichen für einen ansteigenden Fahrwiderstand ab. Die Kombination aus erhöhter Gaspedalrate und abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird verwendet, um daraus zu folgern, dass der Benutzer das Gaspedal niederdrückt, um einen Anstieg bei der Stärke der Steigung auszugleichen, und dass jedoch das von dem ERAD gelieferte Raddrehmoment unzureichend ist, um die Fahrzeugbeschleunigung beizubehalten. Dies ist das früheste Anzeichen für die Möglichkeit des Zurückrollens. Diese Bedingungen zeigen an, dass das ERAD-Drehmoment 84 den Anforderungen des Fahrers aufgrund des ansteigenden Fahrwiderstands 86 nicht gerecht werden kann. Diese Bedingungen werden überprüft, da das gewünschte Raddrehmoment einen durch einen größer werdenden Steigungswinkel ansteigenden Fahrwiderstand nicht kompensiert. Wenn diese Bedingungen während der Phase C ermittelt werden, wird der Motor gestartet, um eine Situation, in der das Fahrzeug zurückrollen kann, zu verhindern.
In der Phase D beschleunigt das Fahrzeug auf der Steigung, da der Motor 14 zusammen mit dem ERAD 22 ein Drehmoment erzeugt, wie von dem über dem Fahrwiderstand liegenden erhöhten Raddrehmoment gezeigt wird. Schließlich wird das ERAD-Drehmoment 84 in der Phase E synchron zu einem Anstieg des Motordrehmoments 98 ausgeblendet, wodurch ein konstantes Raddrehmoment 100 aufrechterhalten wird. Hierdurch wird ein nicht wahrnehmbarer Übergang geschaffen, wenn der Motor zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, während ein Zurückrollen des Fahrzeugs verhindert wird.
Die 6A–6C zeigen die Veränderung der Antriebsstrangparameter während des Verhinderns des Zurückrollens des Fahrzeugs, wenn der Benutzer anfangs und dann kontinuierlich ein Raddrehmoment mit großem Wert anfordert, wie von der Gaspedalstellung 80 und der Änderungsrate 82 dargestellt wird. Das gewünschte Raddrehmoment 110 übersteigt das aktuelle Raddrehmoment 100 und das ERAD-Drehmoment 84. Bei 112 wird der CISG 18 zum Starten des Motors 14 verwendet, der dann nach einer kurzen Zeitspanne anfängt, ein positives Motordrehmoment 98 zu erzeugen. Wie in der 6B gezeigt ist, steigt das Motordrehmoment 98 vorzugsweise synchron mit der Abnahme des CISG-Drehmoments 114 an, wodurch ein gleichmäßiger Übergang der Drehmomente der beiden Kraftquellen erzeugt wird. Das Motordrehmoment 98 bleibt für eine Zeitspanne 116 konstant. Eine Verzögerung bei der Erhöhung des Getriebeausgangsdrehmoments ergibt sich durch eine Verzögerung beim Füllen, beim Kolbenhub und beim Rutschen der Antriebskupplung 40, 41, die die Leistung über den Gang überträgt, in dem das Getriebe 16 arbeitet.
Das Motordrehmoment 98 erhöht sich und wird gesteuert, um den Rädern das erforderliche Drehmoment zuzuführen. Die Geschwindigkeit 88 des Fahrzeugs steigt gleichmäßig, wenn der Motor 14 gestartet, die Kupplung 40, 41 des Getriebes 16 eingerückt und die Kraft auf die Räder 34, 35 übertragen wird. Das ERAD-Drehmoment 84 erhöht sich schnell, wodurch sich das Raddrehmoment an den Rädern 26, 27 dem erforderlichen Raddrehmoment nähert, wenn der Benutzer anfangs ein Raddrehmoment mit großem Wert anfordert und wird dann mit einer zu dem Anstieg des Motordrehmoments synchronen Geschwindigkeit verringert, um einen gleichmäßigen Drehmomentübergang an den Rädern sicherzustellen. Danach wird der ERAD 22 bei 120 ausgeschaltet.
Die 7 zeigt Einzelheiten eines Lastschaltgetriebes 16 mit einer ersten Antriebskupplung 40, die wahlweise den Eingang 20 des Getriebes 16 periodisch mit den einer ersten Vorgelegewelle 244 zugeordneten Gängen 42 mit geraden Nummern verbindet, und einer zweiten Antriebskupplung 41, die den Eingang 20 periodisch mit den einer zweiten Vorgelegewelle 249 zugeordneten Gängen 43 mit ungeraden Nummern verbindet.
Die Vorgelegewelle 244 trägt Ritzel 260, 262, 264, die durch Zapfen auf der Welle 244 befestigt sind und Verbinder 266, 268, die an der Welle 244 befestigt sind. Die Ritzel 260, 262, 264 sind jeweils dem zweiten, vierten und sechsten Gang zugeordnet. Der Verbinder 266 umfasst eine Hülse 270, die nach links bewegt werden kann, um in das Ritzel 260 einzugreifen und das Ritzel 260 antriebstechnisch mit der Welle 244 zu verbinden. Der Verbinder 268 umfasst eine Hülse 272, die nach links bewegt werden kann, um in das Ritzel 262 einzugreifen und das Ritzel 262 antriebstechnisch mit der Welle 244 zu verbinden, und die nach rechts bewegt werden kann, um in das Ritzel 264 einzugreifen und das Ritzel 264 antriebstechnisch mit der Welle 244 zu verbinden.
Die Vorgelegewelle 249 trägt Ritzel 274, 276, 278, die durch Zapfen auf der Welle 249 befestigt sind und Verbinder 280, 282, die an der Welle 249 befestigt sind. Die Ritzel 274, 276, 278 sind jeweils dem ersten, dritten und fünften Gang zugeordnet. Der Verbinder 280 umfasst eine Hülse 284, die nach links bewegt werden kann, um in das Ritzel 274 einzugreifen und das Ritzel 274 antriebstechnisch mit der Welle 249 zu verbinden. Der Verbinder 282 umfasst eine Hülse 286, die nach links bewegt werden kann, um in das Ritzel 276 einzugreifen und das Ritzel 276 antriebstechnisch mit der Welle 249 zu verbinden, und die nach rechts bewegt werden kann, um in das Ritzel 278 einzugreifen und das Ritzel 278 antriebstechnisch mit der Welle 249 zu verbinden.
Der Getriebeausgang 32 trägt Zahnräder 288, 290, 292, die jeweils an der Welle 32 befestigt sind. Das Zahnrad 288 greift in die Ritzel 260 und 274 ein. Das Zahnrad 290 greift in die Ritzel 262 und 276 ein. Das Zahnrad 292 greift in die Ritzel 264 und 278 ein.
Die Verbinder 266, 268, 280 und 282 können Synchronisiereinrichtungen oder Klauenkupplungen oder eine Kombination aus diesen sein.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Lastschaltgetriebe beschrieben wurde, ist die Erfindung für jedes konventionelle manuelle Getriebe, halbautomatische Getriebe oder Automatikgetriebe, das keinen in einem Leistungspfad zwischen dem Motor und dem Getriebeeingang angeordneten Drehmomentwandler umfasst, anwendbar.

Claims

Verfahren zum Steuern eines sich auf einer Steigung befindenden, Räder aufweisenden Fahrzeugs zum Verhindern des Zurückrollens bei einem Antriebsstrang mit Motor sowie einer elektrischen Maschine, die antriebstechnisch mit einer Last verbunden sind umfassend die Schritte: (a) Bestimmen einer Größe des Raddrehmoments, bei der verhindert wird, dass das Fahrzeug zurückrollt; (b) Bestimmen, ob die elektrische Maschine eine aktuelle Drehmomentleistung hat, die in der Lage ist, das erforderliche Drehmoment an den Rädern bereitzustellen; (c) Verwenden der elektrischen Maschine zum Erzeugen des erforderlichen Raddrehmoments unter der Voraussetzung, dass die aktuelle Drehmomentleistung der elektrischen Maschine in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen und dass die Temperatur der elektrischen Maschine niedriger als eine Bezugstemperatur ist, und (d) Verwenden des Motors und der elektrischen Maschine zum Erzeugen des erforderlichen Raddrehmoments unter den Voraussetzungen, dass die Drehmomentleistung der elektrischen Maschine nicht in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen und die Temperatur der elektrischen Maschine niedriger als eine Bezugstemperatur ist.
System zum Steuern eines sich auf einer Steigung befindenden Fahrzeugs zum Verhindern des Zurückrollens, umfassend: einen Motor, der antriebstechnisch mit einer Last verbunden ist; eine elektrische Maschine, die antriebstechnisch mit der Last verbunden ist, und eine Steuerung, die ausgebildet ist, eine Größe des Raddrehmoments zu bestimmen, die erforderlich ist, um das Fahrzeug am Zurückrollen zu hindern, die elektrische Maschine zu verwenden, um das erforderliche Raddrehmoment unter der Voraussetzung zu erzeugen, dass die aktuelle Drehmomentleistung der elektrischen Maschine in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen, und den Motor zu verwenden, um das erforderliche Raddrehmoment unter der Voraussetzung zu erzeugen, dass die Drehmomentleistung der elektrischen Maschine nicht in der Lage ist, das erforderliche Raddrehmoment bereitzustellen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung weiter ausgebildet ist, den Motor zu starten, wenn eine Betätigungsrate eines Gaspedals größer als eine Refe renzrate ist und die Größe der Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs größer als ein Referenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeitsabnahme ist und von einer Verwendung der elektrischen Maschine zu einer Verwendung des Motors überzugehen, um ein Drehmoment für die Fahrzeugräder bereitzustellen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung weiter ausgebildet ist, gleichzeitig das Motordrehmoment zu erhöhen und das von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmoment zu verringern, um ein Drehmoment für die Fahrzeugräder bereitzustellen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung weiter ausgebildet ist: eine Betätigungsrate eines Gaspedals und eine Größe der Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs zu verwenden, um anzuzeigen, dass ein Bedarf an einer Erhöhung des Raddrehmoments besteht, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern, und als Reaktion auf diese Anzeige gleichzeitig das Motordrehmoment zu erhöhen und das von der elektrischen Maschine erzeugte Drehmoment zu verringern.