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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbinden eines Motors mit einer Elektromaschine über eine Trennkupplung in einem Hybridfahrzeug-Antriebsstrang nach einer Leistungsanforderung (tip-in event).
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein hybrider Elektrofahrzeug-Antriebsstrang weist einen Motor und einen Elektromotor auf, wobei das Drehmoment (oder die Leistung), die von dem Motor und/oder von der Elektromaschine erzeugt werden, durch ein Getriebe zu den Fahrzeugantriebsrädern zum Vorantreiben des Fahrzeugs übertragen werden kann. Eine Traktionsbatterie liefert dem Motor Energie, damit der Motor das Motordrehmoment zum Vorantreiben des Fahrzeugs erzeugen kann.
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In einer modularen hybriden Getriebekonfiguration (MHT) kann der Motor mit der Elektromaschine über eine Trennkupplung verbunden werden, und die Elektromaschine ist mit dem Getriebe verbunden. Der Motor, die Trennkupplung, die Elektromaschine und das Getriebe sind nacheinander in Serie geschaltet.
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KURZDARSTELLUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich an eine Steuerung und eine Steuerungsstrategie für ein hybrides Elektrofahrzeug, das eine Elektromaschine aufweist, der mit einem Getriebe verbunden ist, und einen Motor, der über eine Trennkupplung und die Elektromaschine mit dem Getriebe verbunden werden kann. Der Motor ist mit der Elektromaschine verbunden, solange die Trennkupplung geschlossen ist (d. h. eingekuppelt). Daher ist der Motor über die Elektromaschine mit dem Getriebe verbunden, solange die Trennkupplung eingekuppelt ist. Der Motor wird von der Elektromaschine getrennt, wenn die Trennkupplung geöffnet ist (d. h. ausgekuppelt). Daher wird beim Auskuppeln der Trennkupplung der Motor aufgrund seiner Trennung von der Elektromaschine von dem Getriebe getrennt.
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Die Steuerung und die Steuerungsstrategie modulieren das Motordrehmoment, um die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl zu synchronisieren. Die Motordrehzahl muss mit der Elektromaschinendrehzahl synchronisiert werden, um der Trennkupplung zu ermöglichen, sich von einem ausgekuppelten Zustand zu einem eingekuppelten Zustand zu bewegen. Das Motordrehmoment kann moduliert sein, um die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl als Reaktion auf eine (erhebliche) Leistungsanforderung (tip-in event) zu synchronisieren. Vor der Leistungsanforderung rollt das Fahrzeug beispielsweise und/oder wird zumindest überwiegend mit dem Elektromaschinendrehmoment vorangetrieben. Daher ist die Trennkupplung (zumindest teilweise) ausgekuppelt, sodass der Motor von dem Getriebe getrennt ist. Entsprechend ist die Motordrehzahl relativ sehr viel kleiner als die Elektromaschinendrehzahl. Die Leistungsanforderung tritt beispielsweise auf, wenn der Fahrer des Fahrzeugs während eines Ausrollvorgangs auf das Gaspedal tritt. Die Motordrehzahl ist relativ sehr viel kleiner als die Elektromaschinendrehzahl, weil der Fahrer anfänglich das Gaspedal nicht betätigte. Wenn der Fahrer das Gaspedal tritt, muss ein Motordrehmoment von dem Motor an das Getriebe bereitgestellt werden. Daher muss die Trennkupplung aus dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand bewegt werden, um den Motor über die Elektromaschine mit dem Getriebe zu verbinden. Die Motordrehzahl muss jedoch erhöht werden, sodass diese zumindest gleich oder ein wenig mehr als die Elektromaschinendrehzahl vor der Bewegung der Trennkupplung in den eingekuppelten Zustand ist.
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Daher modulieren die Steuerung und die Steuerungsstrategie das Motordrehmoment, sodass das Motordrehmoment anfangs schnell zunimmt, wodurch bewirkt wird, dass die Motordrehzahl schnell zunimmt. Das schnell zunehmende Motordrehmoment bewirkt, dass die Motordrehzahl schnell von ihrer relativ niedrigen Stufe zu einer relativ hohen Stufe der Elektromaschinendrehzahl erhöht wird. Sobald die Motordrehzahl fast die Elektromaschinendrehzahl erreicht (oder ggf. gleich oder etwas höher als die Elektromaschinendrehzahl ist), modulieren die Steuerung und die Steuerungsstrategie das Motordrehmoment, um die Motordrehzahl auf eine reduzierte Stufe zu senken. Durch das Senken des Motordrehmoments auf eine reduzierte Stufe wird bewirkt, dass die Motordrehzahl langsam zunimmt. Vorausgesetzt, die Motordrehzahl war kaum geringer als die Elektromaschinendrehzahl, wird die Motordrehzahl erhöht, um zumindest gleich der Elektromaschinendrehzahl zu werden. Die Steuerung und die Steuerungsstrategie betrachten die Motordrehzahl und Elektromaschinendrehzahl als synchron, wenn die Motordrehzahl geringfügig größer als die Elektromaschinendrehzahl ist. Wenn die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl synchronisiert sind, steuern die Steuerung und die Steuerungsstrategie die Trennkupplung, damit diese von einem ausgekuppelten in einen eingekuppelten Zustand bewegt wird. Sobald die Trennkupplung in dem eingekuppelten Zustand ist, wird der Motor über die Elektromaschine mit dem Getriebe verbunden, wodurch der Motor das Motordrehmoment and das Getriebe bereitstellen kann, um das Fahrzeug voranzutreiben.
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In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für ein Fahrzeug mit einem Motor bereitgestellt, der über eine Kupplung mit einer Elektromaschine verbunden werden kann. Das Verfahren beinhaltet das Modulieren des Motordrehmoments, solange die Kupplung ausgekuppelt und die Motordrehzahl geringer ist als die Elektromaschinendrehzahl, um die Motordrehzahl zu erhöhen. Das Verfahren beinhaltet ferner das Einkuppeln der Kupplung zum Verbinden des Motors mit der Elektromaschine als Reaktion auf die Motordrehzahl, die die Elektromaschinendrehzahl überschreitet.
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Das Modulieren des Motordrehmoments kann das Erhöhen des Motordrehmoments zum Erhöhen der Motordrehzahl beinhalten, solange die Motordrehzahl um mehr als einen Schlupf-Schwellenwert geringer als die Elektromaschinendrehzahl ist, und das Reduzieren (z. B. Senken) des Motordrehmoments als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl um weniger als den Schlupf-Schwellenwert geringer als die Elektromaschinendrehzahl ist. Das Verfahren kann ferner das Erhöhen des Motordrehmoments bei einer Rate beinhalten, die abhängig ist von einer Differenz zwischen der Elektromaschinendrehzahl und der Motordrehzahl, bevor das Motordrehmoment erhöht wird. Das Verfahren kann ferner das Erhöhen des Motordrehmoments basierend auf einer Differenz zwischen der Elektromaschinendrehzahl und der Motordrehzahl, bevor das Motordrehmoment erhöht wird, beinhalten. Das Motordrehmoment kann basierend auf einer Differenz zwischen der Elektromaschinendrehzahl und der Motordrehzahl nach dem Erfassen, dass die Motordrehzahl um weniger als den Schlupf-Schwellenwert geringer als die Elektromaschinendrehzahl ist, verringert werden. Das Motordrehmoment kann erhöht werden, solange die Trennkupplung eingekuppelt ist. Das Modulieren des Motordrehmoments kann als Reaktion auf die Initiierung einer Leistungsanforderung eintreten.
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In einer Ausführungsform wird ein System für ein Fahrzeug mit einem Motor, der selektiv über eine Kupplung mit einer Elektromaschine und einem Getriebe seriell gekoppelt wird, bereitgestellt. Das System beinhaltet eine Steuerung, die zum Modulieren des Motordrehmoments konfiguriert ist, solange die Kupplung ausgekuppelt und solange die Motordrehzahl geringer als die Elektromaschinendrehzahl zum Erhöhen der Motordrehzahl ist, und Einkuppeln der Kupplung als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl höher wird als die Elektromaschinendrehzahl.
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In eine Ausführungsform wird ein hybrides Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug weist eine Elektromaschine auf, der mit einem Getriebe verbunden ist, einen Motor, der selektiv über eine Kupplung mit der Elektromaschine in Serie gekoppelt ist, und eine Steuerung, die mit der Elektromaschine und dem Motor kommuniziert. Die Steuerung ist zum Modulieren des Motordrehmoments konfiguriert, solange die Kupplung ausgekuppelt ist und solange die Motordrehzahl geringer als die Elektromaschinendrehzahl zum Erhöhen der Motordrehzahl ist, und zum Einkuppeln der Kupplung als Reaktion darauf, dass die Motordrehzahl die Elektromaschinendrehzahl überschreitet.
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Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden schneller aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen ersichtlich, wobei ähnliche Bezugszeichen sich auf die entsprechenden Teile beziehen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 illustriert ein Blockdiagramm eines beispielhaften hybriden Elektrofahrzeug-Antriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 illustriert ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Steuerungsstrategie zum Modulieren des Motordrehmoments zum Synchronisieren der Motordrehzahl mit der Elektromaschinendrehzahl zum Einkuppeln der Trennkupplung während einer Leistungsanforderung in einem hybriden Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt;
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3A illustriert einen Verlauf mit einer Aufzeichnung der Position eines Gaspedals eines Fahrzeugs gegenüber der Zeit während der Leistungsanforderung;
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3B stellt einen Verlauf mit einer Aufzeichnung des Motordrehmoments und einer Aufzeichnung der Trennkupplungs-Drehmomentkapazität gegenüber der Zeit gemäß dem Betrieb der Steuerungsstrategie dar; und
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3C stellt einen Verlauf mit einer Aufzeichnung der Motordrehzahl und einer Aufzeichnung der Elektromaschinendrehzahl gegenüber der Zeit gemäß dem Betrieb der Steuerungsstrategie dar.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Hierin offenbart sind detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; jedoch muss man verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen reine Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten aufzuzeigen. Daher sind spezifische hierin offenbarte strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann verschiedene Anwendungen der vorliegenden Erfindung lehren.
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In Bezug auf 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Antriebstrangsystems 10 für ein hybrides Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Antriebsstrangsystem 10 weist einen Motor 20, eine Elektromaschine wie ein Elektromotor/Generator 30 (Elektromaschine), eine Traktionsbatterie 36 und ein Automatikgetriebe 50 mit mehrfacher Übersetzung auf.
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Der Motor 20 und die Elektromaschine 30 sind Antriebsquellen des Fahrzeugs. Der Motor 20 kann über die Trennkupplung 32 mit der Elektromaschine 30 verbunden werden, wobei Motor 20 und Elektromaschine 30 seriell geschaltet sind. Die Elektromaschine 30 ist mit der Eingangsseite vom Getriebe 50 verbunden. Zum Beispiel kann die Elektromaschine 30 mit dem Getriebe 50 über einen Drehmomentwandler zwischen der Elektromaschine 30 und der Eingangsseite des Getriebes 50 verbunden sein. Die Eingangsseite des Getriebes 50 ist seriell sowohl mit dem Motor 20 als auch mit der Elektromaschine 30 verbunden, wenn der Motor 20 mit der Elektromaschine 30 über die Trennkupplung 32 verbunden ist. In diesem Fall ist das Getriebe 50 mit der Elektromaschine 30 verbunden, während es zur gleichen Zeit mit dem Motor 20 über die Elektromaschine 30 verbunden ist. Auf der Ausgangsseite ist das Getriebe 50 mit den Antriebsrädern 60 des Fahrzeugs verbunden. Die Antriebskraft, die von dem Motor 20 und/oder der Elektromaschine 30 aufgebracht wird, wird über das Getriebe 50 zu den Antriebsrädern 60 übertragen und treibt somit das Fahrzeug voran.
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Der Motor 20 weist eine Motorwelle 22 auf, die mit einer Eingangswelle 24 der Elektromaschine 30 durch die Trennkupplung 32 verbunden werden kann. Obgleich die Trennkupplung 32 als hydraulische Kupplung beschrieben und dargestellt ist, können andere Typen von Kupplungen verwendet werden. Die Elektromaschine 30 weist eine Ausgangswelle 42 auf, die mit der Eingangsseite des Getriebes 50 verbunden ist.
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Das Getriebe 50 weist mehrere Übersetzungsverhältnisse auf. Die Ausgangsseite des Getriebes 50 weist eine Ausgangswelle 54 auf, die mit einem Ausgleichsgetriebe 56 verbunden ist. Die Antriebsräder 60 sind mit dem Ausgleichsgetriebe 56 durch die entsprechenden Achsen 66 verbunden. Mit dieser Anordnung kann das Getriebe 50 ein Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment 68 an die Antriebsräder 60 übertragen.
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Der Motor 20 ist eine Primärleistungsquelle des Antriebsstrangsystems 10. Der Motor 20 ist ein Verbrennungsmotor wie ein Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor. Der Motor 20 erzeugt eine Motorleistung mit einem Motordrehmoment 76, das dem Getriebe 50 zugeführt wird, wenn der Motor 20 und die Elektromaschine 30 über die Trennkupplung 32 verbunden sind. Die Motorleistung entspricht dem Produkt aus Motordrehmoment 76 und Motordrehzahl des Motors 20. Die Motordrehzahl des Motors 20 ist die Drehzahl an der Eingangsseite der Trennkupplung 32. Zum Antreiben des Fahrzeugs mit dem Motor 20 durchläuft zumindest ein Anteil des Motordrehmoments 76 des Motors 20 die Trennkupplung 32 zur Elektromaschine 30 und dann von der Elektromaschine 30 zum Getriebe 50.
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Die Traktionsbatterie 36 ist eine Sekundärleistungsquelle des Antriebsstrangsystems 10. Die Elektromaschine 30 ist mittels Kabel 53 mit der Batterie 36 verknüpft. In Abhängigkeit des jeweiligen Betriebsmodus des Fahrzeugs kann die Elektromaschine 30 entweder die in der Batterie 36 gespeicherte elektrische Energie in eine Elektromaschinenleistung mit einem Elektromaschinendrehmoment 78 umwandeln oder eine entsprechende Menge elektrischer Leistung an die Batterie 36 senden. Die Elektromaschinenleistung entspricht dem Produkt aus dem Elektromaschinendrehmoment 78 und der Elektromaschinendrehzahl der Elektromaschine 30. Die Elektromaschinendrehzahl der Elektromaschine 30 ist die Drehzahl auf der Ausgangsseite der Trennkupplung 32 sowie die Drehzahl auf der Ausgangsseite der Elektromaschine 30. Zum Antrieb des Fahrzeugs mit dem Motor 20 wird das Elektromaschinendrehmoment 78 von der Elektromaschine 30 zu dem Getriebe 50 übertragen. Beim Erzeugen von Strom zum Speichern in der Batterie 36 erhält die Elektromaschine 30 Leistung entweder aus dem Motor 20 in einem Fahrmodus oder von der Trägheit des Fahrzeugs, während die Elektromaschine 30 als Bremse fungiert, was als regenerativer Bremsmodus bezeichnet wird.
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Wie beschrieben können Motor 20, Trennkupplung 32, Elektromaschine 30 und Getriebe 50 nacheinander in Serie geschaltet sein, wie in 1 dargestellt. Daher repräsentiert das Antriebsstrangsystem 10 eine parallele oder modulare Hybridgetriebekonfiguration (MHT), bei der der Motor 20 mit der Elektromaschine 30 über die Trennkupplung 32 mit der Elektromaschine 30, die mit dem Getriebe 50 verbunden ist, verbunden ist.
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Je nachdem, ob die Trennkupplung 32 eingekuppelt oder ausgekuppelt ist, wird bestimmt, welche Ausgangsdrehmomente 76 und 78 an das Getriebe 50 übertragen werden. Wenn die Trennkupplung 32 zum Beispiel ausgekuppelt ist, wird nur das Elektromaschinendrehmoment 78 dem Getriebe 50 zugeführt. Wenn die Kupplung 32 eingekuppelt ist, werden sowohl Motordrehmoment 76 als auch Elektromaschinendrehmoment 78 dem Getriebe 50 zugeführt. Wenn allerdings nur das Motordrehmoment 76 für das Getriebe 50 gewünscht wird, kuppelt die Trennkupplung 32 ein, aber die Elektromaschine 30 wird nicht mit Energie versorgt, sodass nur das Motordrehmoment 76 dem Getriebe 50 zugeführt wird.
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Das Getriebe 50 beinhaltet Planetengetriebe, die selektiv an unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen durch selektives Eingreifen der Reibpartner angeordnet sind, um die gewünschten Mehrfachantriebsverhältnisse zu erzeugen. Die Reibpartner sind durch eine Schaltplanung steuerbar, die bestimmte Elemente auf den Planetengetrieben verbindet und trennt, um das Verhältnis zwischen Getriebeausgang und Getriebeeingang zu steuern. Das Getriebe 50 wird automatisch je nach Anforderungen des Fahrzeugs von einem Verhältnis zu einem anderen geschaltet. Das Getriebe 50 stellt dann das Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment 68 für die Ausgangswelle 54 bereit, das letztendlich die Antriebsräder 60 antreibt. Die kinetischen Einzelheiten des Getriebes 50 können über einen breiten Bereich von Getriebeanordnungen erzeugt werden. Das Getriebe 50 ist ein Beispiel einer Getriebeanordnung für die Verwendung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Es ist aber jedes Mehrfach-Verhältnisgetriebe möglich, das Eingangsdrehmoment(e) von einem Motor und/oder einer Elektromaschine annimmt und dann ein Drehmoment an eine Ausgangswelle mit unterschiedlichen Verhältnissen bereitstellt, um mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden.
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Das Antriebsstrangsystem 10 beinhaltet ferner eine Fahrzeugsystemsteuerung 80 und ein Gaspedal 92 in Kommunikation mit der Steuerung 80. Der Fahrer des Fahrzeugs tritt das Gaspedal 92, um das Fahrzeug voranzutreiben. Als Reaktion darauf wird ein Gesamtantriebsbefehl basierend auf der Positionierung des Gaspedals 92 der Steuerung 80 bereitgestellt. Die Steuerung 80 untergliedert den Gesamtantriebsbefehl zwischen der Motorleistung und der Elektromaschinenleistung, die von dem Getriebe 50 zum Vorantreiben des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Insbesondere untergliedert die Steuerung 80 den Gesamtantriebsbefehl zwischen (i) einem Motordrehmomentsignal 100 (das die Menge des Motordrehmoments 76, das vom Motor 20 bereitgestellt wird, und bei einer entsprechenden Motordrehzahl betrieben wird, zu Getriebe 50 zum Vorantreiben des Fahrzeugs repräsentiert) und (ii) einem Elektromaschinendrehmomentsignal 98 (das die Menge des Elektromaschinendrehmoments 78, das von der Elektromaschine 30 bereitgestellt wird, und bei einer entsprechenden Elektromaschinendrehzahl betrieben wird, zu Getriebe 50 zum Vorantreiben des Fahrzeugs repräsentiert). Im Gegenzug erzeugt der Motor 20 die Motorleistung mit dem Motordrehmoment 76 und die Elektromaschine 30 erzeugt die Elektromaschinenleistung mit dem Elektromaschinendrehmoment 78 zum Vorantreiben des Fahrzeugs. Sowohl Motordrehmoment 76 als auch Elektromaschinendrehmoment 78 werden dem Getriebe 50 zugeführt (vorausgesetzt, Motor 20 ist mit der Elektromaschine 30 über Trennkupplung 32 verbunden), sodass das Fahrzeug vorangetrieben wird.
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In Bezug auf 2 und 3A, 3B und 3C mit durchgehender Bezugnahme auf das HEV aus 1, wird eine Steuerungsstrategie für das Modulieren des Motordrehmoments 76 zum Synchronisieren der Motordrehzahl mit der Elektromaschinendrehzahl für die Einkupplung der Trennkupplung 32 während einer Leistungsanforderung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Steuerungsstrategie kann von der Steuerung 80 umgesetzt werden. 2 stellt ein Flussdiagramm 200 dar, das den Betrieb der Steuerungsstrategie beschreibt. 3A zeigt einen Verlauf 300 mit einer Aufzeichnung 302 der Position eines Gaspedals 92 gegenüber der Zeit der Leistungsanforderung. 3B stellt einen Verlauf 310 mit einer Aufzeichnung 312 des Motordrehmoments 76 und einer Aufzeichnung 314 der Drehmomentkapazität der Trennkupplung 32 gegenüber der Zeit des Betriebs der Steuerungsstrategie dar. 3C stellt einen Verlauf 320 mit einer Aufzeichnung 322 der Motordrehzahl und einer Aufzeichnung 324 der Elektromaschinendrehzahl gegenüber der Zeit des Betriebs der Steuerungsstrategie dar.
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Der Betrieb der Steuerungsstrategie beinhaltet das Modulieren des Motordrehmoments 76 zum Synchronisieren der Motordrehzahl (z. B. der Drehzahl auf der Eingangsseite der Trennkupplung 32) mit der Elektromaschinendrehzahl (z. B. der Drehzahl der Ausgangsseite der Trennkupplung 32). Sobald die Motordrehzahl mit der Elektromaschinendrehzahl synchronisiert wurde, wird die Trennkupplung 32 gesteuert, um aus einem ausgekuppelten Zustand in einen eingekuppelten Zustand zu gelangen, um dadurch den Motor 20 mit dem Getriebe 50 über die Elektromaschine 30 zu verbinden.
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Der Betrieb der Steuerungsstrategie kann als Reaktion auf eine Leistungsanforderung starten, wie in Block 202 dargestellt. Zum Beispiel wird die Leistungsanforderung erfasst, wenn die Position des Gaspedals 92 größer ist als der Pedalpositionsschwellenwert als Reaktion auf das Herunterdrücken des Gaspedals 92 durch den Fahrer. Vor der Leistungsanforderung drückt der Fahrer das Gaspedal 92 nicht herunter, beispielsweise weil das Fahrzeug rollt. Der Aufzeichnungsabschnitt 302a in dem Verlauf 300 zeigt den Übergang der Position des Gaspedals 92 von nicht heruntergedrückt zu heruntergedrückt beim Auftreten einer Leistungsanforderung. Der Aufzeichnungsabschnitt 302b in Verlauf 300 zeigt an, dass das Gaspedal 92 von dem Fahrer während der Leistungsanforderung heruntergedrückt ist.
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Vor der Leistungsanforderung ist die Trennkupplung 32 (zumindest teilweise) ausgekuppelt, sodass der Motor 20 von der Elektromaschine 30 getrennt und damit von dem Getriebe 50 getrennt ist. Die Trennkupplung 32 weist eine geringe Drehmomentkapazität bei der Auskupplung auf. Gleichfalls ist die Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt sehr viel geringer als die Elektromaschinendrehzahl am Anfang der Leistungsanforderung. Dies liegt daran, dass der Fahrer das Gaspedal 92 vor der Leistungsanforderung nicht betätigt hatte. Während der Fahrer auf das Gaspedal 92 tritt, muss das Motordrehmoment 76 dem Getriebe 50 bereitgestellt werden. Daher muss die Trennkupplung 32 aus dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand bewegt werden, um den Motor 20 über die Elektromaschine 30 mit dem Getriebe 50 zu verbinden. Die Motordrehzahl muss jedoch erhöht werden, sodass diese zumindest gleich oder ein wenig mehr als die Elektromaschinendrehzahl vor der Bewegung der Trennkupplung 32 in den eingekuppelten Zustand ist.
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Daher wird der Betrieb der Steuerungsstrategie mit der Prüfung, ob die Motordrehzahl geringer ist als die Elektromaschinendrehzahl, fortgesetzt, wie in Entscheidungsblock 204 angezeigt. Wenn die Motordrehzahl größer als die Elektromaschinendrehzahl sein sollte, werden das Motordrehmoment 76 zusammen mit der Drehmomentkapazität der Trennkupplung 32, wie in Block 206 angezeigt, erhöht. Das heißt, das Motordrehmoment 76 wird erhöht, und die Trennkupplung 32 zum eingekuppelten Zustand bewegt. Der Betrieb der Steuerungsstrategie ist dann beendet.
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Bei den beispielhaften hier beschriebenen Szenarien, wie das Rollen des Fahrzeugs für eine gewisse Zeit vor der Leistungsanforderung ist die Motordrehzahl wahrscheinlich geringer als die Elektromaschinendrehzahl. Zum Beispiel zeigt, wie in Verlauf 320 angezeigt, der Aufzeichnungsabschnitt 322a die Motordrehzahl am Anfang der Leistungsanforderung und der Aufzeichnungsabschnitt 324a die Elektromaschinendrehzahl am Anfang der Leistungsanforderung an. Wie dargestellt, ist die Motordrehzahl relativ sehr viel geringer als die Elektromaschinendrehzahl am Anfang einer Leistungsanforderung. Daher wird der Betrieb der Steuerungsstrategie von Entscheidungsblock 204 bei Block 208 anstelle von Block 206 fortgesetzt. Bei Block 208 werden die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl verglichen, um zu berechnen, wie viel geringer die Motordrehzahl im Hinblick auf die Elektromaschinendrehzahl ist. Insbesondere wird der Schlupf der Trennkupplung 32 berechnet, wobei der Trennkupplungsschlupf die Motordrehzahl von der Elektromaschinendrehzahl subtrahiert. Wie in Verlauf 320 dargestellt, ist der Trennkupplungsschlupf (d. h. die Differenz zwischen dem Aufzeichnungsabschnitt 324a der Elektromaschinendrehzahl und der Aufzeichnungsabschnitt 322a der Motordrehzahl) relativ groß am Anfang der Leistungsanforderung.
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Im Gegenzug wird der Betrieb der Steuerungsstrategie mit dem Modulieren des Motordrehmoments 76, wie in Block 210 dargestellt, fortgesetzt. Insbesondere wird das Motordrehmoment 76 anfänglich schnell erhöht, wodurch die Motordrehzahl schnell erhöht wird. Der Aufzeichnungsabschnitt 312a des Verlaufs 310 zeigt das schnell zunehmende Motordrehmoment 76 an. Die Rate, mit der das Motordrehmoment 76 erhöht wird, wird durch die Kurve des Aufzeichnungsabschnitts 312a angezeigt und hängt von dem Trennkupplungsschlupf ab (der in Block 208 berechnet wurde). Insbesondere ist die Rate der Erhöhung des Motordrehmoments 76 proportional zu dem Trennkupplungsschlupf, sodass die Rate der Motordrehmomenterhöhung größer bei größerem Trennkupplungsschlupf ist. Sobald das Motordrehmoment 76 auf die gewünschte Stufe angehoben wurde, wird das Motordrehmoment 76 wie angezeigt auf der erhöhten Stufe wie angezeigt gehalten, wie durch den Aufzeichnungsabschnitt 312b in Verlauf 310 angegeben. Der Aufzeichnungsanteil 322b des Verlaufs 320 zeigt an, dass die Motordrehzahl schnell zusammen mit dem erhöhten Motordrehmoment 76 zunimmt. Daher erhöht sich die Motordrehzahl schnell von ihrer relativen niedrigen Stufe (die von Aufzeichnungsabschnitt 322a angezeigt wird) zu eine relativ hohen Stufe der Elektromaschinendrehzahl.
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Der Betrieb der Steuerungsstrategie setzt die Überwachung der Motordrehzahl und der Elektromaschinendrehzahl wie in Block 212 angezeigt fort. Danach werden in Entscheidungsblock 214 die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl miteinander verglichen, um zu berechnen, ob eine Motordrehzahl ausreichend nah an der Elektromaschinendrehzahl liegt (d. h., ob die Motordrehzahl, die von der Elektromaschinendrehzahl subtrahiert wird, geringer als ein kleiner Schlupf-Schwellenwert ist). Wenn nicht, geht der Betrieb zurück zu Block 208, 210 und 212, wo der Trennkupplungsschlupf berechnet wird, die schnelle Erhöhung des Motordrehmoments 76 beibehalten wird, um die entsprechende Erhöhung der Motordrehzahl zu erhalten, und um die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl erneut zu überwachen, sodass der Vergleich zwischen der Motordrehzahl und der Elektromaschinendrehzahl im Entscheidungsblock 214 wiederholt wird.
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Wenn die Motordrehzahl ausreichend nahe an der Elektromaschinendrehzahl liegt, wird der Betrieb der Steuerungsstrategie bei Block 216 fortgesetzt. Kurz gefasst zeigt der Verlauf 320, der Aufzeichnungsabschnitt 322c im Vergleich zu Aufzeichnung 324 der Elektromaschinendrehzahl an, dass die Motordrehzahl ausreichend nahe bei der Elektromaschinendrehzahl liegt. In Block 216 moduliert die Steuerungsstrategie das Motordrehmoment 76 zum Senken des Motordrehmoments auf eine reduzierte Stufe. Der Aufzeichnungsabschnitt 312c in Verlauf 310 zeigt ein Motordrehmoment 76 an, das gesenkt wird, und der Aufzeichnungsabschnitt 312d in Verlauf 310 zeigt die reduzierte Stufe des Motordrehmoments 76 an. Das Senken des Motordrehmoments 76 auf eine reduzierte Stufe bewirkt, dass die Motordrehzahl langsam zunimmt. Demnach steigt die Motordrehzahl zumindest auf die Elektromaschinendrehzahl, wie gezeigt in der Überschneidung der Aufzeichnungen 322 und 324 im Verlauf 320. Die Steuerungsstrategie betrachtet die Motordrehzahl und Elektromaschinendrehzahl als synchron, wenn die Motordrehzahl geringfügig größer als die Elektromaschinendrehzahl ist.
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Nachdem erfasst wurde, dass die Motordrehzahl geringfügig größer als die Elektromaschinendrehzahl in Entscheidungsblock 218 ist (sodass die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl synchron sind), wird der Betrieb der Steuerungsstrategie durch Beenden der Motordrehmomentmodulation und stattdessen einfache Erhöhung des Motordrehmoments 76 auf eine gewünschte Stufe fortgesetzt, die ausreicht, um die Leistungsanforderung durch den Fahrer, wie in Block 220 angezeigt, zu erfüllen. Der Aufzeichnungsabschnitt 312e des Verlaufs 310 zeigt diese Erhöhung des Motordrehmoments 76 an. Während dieser Zeit steuert die Steuerungsstrategie auch die Trennkupplung 32, damit diese sich von einem ausgekuppelten Zustand zu einem eingekuppelten Zustand bewegt, um dadurch die Drehmomentkapazität der Trennkupplung 32, wie in Block 222 angezeigt, zu erhöhen. Der Aufzeichnungsabschnitt 314b des Verlaufs 310 zeigt an, dass die Drehmomentkapazität der Trennkupplung 32 als Ergebnis des Bewegens der Trennkupplung 32 von dem ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand erhöht wird. Auch zeigt der Aufzeichnungsabschnitt 314a des Verlaufs 310 die (minimale bis nicht vorhandene) Drehmomentkapazität der Trennkupplung 32 an, solange die Trennkupplung 32 in einem ausgekuppelten Zustand ist. Sobald die Trennkupplung 32 eingekuppelt wird, wird der Motor 20 mit dem Getriebe 50 über die Elektromaschine 30 verbunden, um zu ermöglichen, dass das Motordrehmoment 76 dem Getriebe 50 bereitgestellt wird, um das Fahrzeug voranzutreiben.
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Wie beschrieben wurde, richten sich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an eine Steuerungsstrategie für ein hybrides Elektrofahrzeug, das ein Elektromaschine aufweist, der mit einem Getriebe verbunden ist, und einen Motor, der über eine Trennkupplung und die Elektromaschine mit dem Getriebe verbunden werden kann. In einem Fall, in dem die Trennkupplung eine geringe Drehmomentkapazität aufweist, ist die Motordrehzahl (die Drehzahl auf der Eingangsseite der Trennkupplung) geringer als die Elektromaschinendrehzahl (die Drehzahl am Ausgang der Trennkupplung) und der Fahrer bewirkt durch Treten des Gaspedals die Leistungsanforderung, wodurch die Motordrehzahl so schnell wie möglich erhöht werden muss, um höher als die Elektromaschinendrehzahl zu sein, sodass die Drehmomentkapazität der Trennkupplung so schnell wie möglich erhöht werden muss, um zu ermöglichen, dass ein Motordrehmoment an das Antriebssystem zum Beschleunigen des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Die Motordrehzahl ist größer als die Elektromaschinendrehzahl, bevor die Trennkupplung geschlossen wird, um sicherzustellen, dass der Motor nur die Elektromaschine und das Fahrzeug beschleunigt. Die Motordrehzahl darf so schnell wie möglich erhöht werden, um zu ermöglichen, dass der Motor das Drehmoment dem Antriebssystem so schnell wie möglich bereitstellen kann. Wenn die Drehzahldifferenz jedoch zu groß an der Eingangs- und Ausgangsseite der Trennkupplung wird, führt das Schließen der Trennkupplung zu einer Störung des Antriebssystems. Daher müssen die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl so schnell wie möglich synchronisiert werden, bevor die Drehmomentkapazität auf der Trennkupplung erhöht werden kann.
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Wie beschrieben, ermöglichen die Steuerung und die Steuerungsstrategie, dass das Motordrehmoment schnell zunimmt, wenn der Fahrer das Gaspedal öffnet. Die Steuerung und die Steuerungsstrategie überwachen die Motordrehzahlerhöhung und vergleichen die Motordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl. Die Differenz zwischen den zwei Drehzahlen ist der Schlupf der Trennkupplung. Die Kupplung weist eine geringe Drehmomentkapazität während dieser Zeit auf. Wenn die Motordrehzahl die Elektromaschinendrehzahl erreicht (d. h. wenn der Schlupf klein wird), reduzieren die Steuerung und die Steuerungsstrategie das Motordrehmoment zum Verlangsamen der Rate, mit der die Motordrehzahl angehoben wird. Die Menge der Motordrehmomentreduktion hängt von der Schlupfmenge ab. Je geringer der Schlupf, desto mehr wird das Motordrehmoment reduziert. Bei reduziertem Motordrehmoment erhöht sich die Motordrehzahl langsam bis kaum über die Elektromaschinendrehzahl. Sobald die Motordrehzahl kaum über der Elektromaschinendrehzahl liegt, sind die beiden Drehzahlen synchron genug, um eine Trennkupplungseinkupplung ohne Störung des Antriebssystems zuzulassen. Das Motordrehmoment und das Trennkupplungsdrehmoment können zusammen erhöht werden. Ein kleiner Schlupf der Trennkupplung kann überwacht und unter Verwendung des Kupplungsdrehmoments zum Verhindern einer Antriebssystemstörung gehalten werden, solange die Motor- und Trennkupplungsdrehmomente zunehmen. Abschließend sperren die Kupplungsscheiben der Trennkupplung. Solange das Motordrehmoment zurück auf normale Stufen zurückgebracht wird, kann die Kupplungsdrehmomentkapazität weiter zunehmen, um die Trennkupplung zu sperren.
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Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Worte sind beschreibenden Worte und nicht einschränkende, und man wird verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Außerdem können die Merkmale verschiedener ausgeführter Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu liefern.
