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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs und genauer auf ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems des Hybridfahrzeugs, der ein Getriebe besitzt, das keinen mechanische Neutralstellung besitzt, um einen Ausgang des Getriebes von einer Kraftmaschine zu trennen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeug-Antriebsstrangsysteme enthalten zahlreiche verschiedene Komponenten, die miteinander Schnittstellen bilden. Die mehreren verschiedenen Komponentenschnittstellen können jeweils einen Totgang, d. h. eine Lockerheit oder einen Starrheitsverlust zwischen den verschiedenen Komponentenschnittstellen, einführen, das den verbundenen Komponenten erlaubt, sich relativ zueinander zu bewegen.
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Einige Antriebsstrangsysteme starker Hybridfahrzeuge besitzen keine mechanische Neutralstellung, um einen Ausgang des Getriebes von einer Kraftmaschine zu trennen. Daher ist der Ausgang des Getriebes ununterbrochen in einer Drehmomentübertragungskommunikation mit der Kraftmaschine. Da die Kraftmaschine ununterbrochen mit den anderen Komponenten des Antriebsstrangsystems verbunden ist, wird daher dann, wenn die Kraftmaschine gestartet wird und Drehmoment an das Antriebsstrangsystem anlegt, das Drehmoment von der Kraftmaschine plötzlich das Antriebsstrangsystem belasten und den Totgang aufnehmen, was oftmals unterwünschtes Geräusch und unerwünschte Vibration hervorruft.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Ausgang eines Getriebes besitzt, der ununterbrochen in einer Drehmomentübertragungskommunikation mit einer Kraftmaschine ist, geschaffen. Das Verfahren enthält das Detektieren einer Anforderung, die Kraftmaschine zu starten. An das Antriebsstrangsystem des Hybridfahrzeugs wird Drehmoment angelegt. Das angelegte Drehmoment bewirkt eine Vorbelastung eines statischen Elements, um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem zu entfernen, bevor die Kraftmaschine gestartet wird.
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Außerdem wird ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems mit einem Getriebe, das keine mechanische Neutralstellung besitzt, um einen Ausgang des Getriebes von einer Kraftmaschine zu trennen, geschaffen. Das Verfahren enthält das Detektieren einer Anforderung, die Kraftmaschine zu starten. Ein Totgangzustand (positiv oder negativ) des Antriebsstrangsystems wird in Bezug auf eine horizontale Ebene (Null-Totgang) erfasst. Anhand der erfassten Position des Antriebsstrangsystems erfolgt eine Bestimmung, ob ein angelegtes Drehmoment das Antriebsstrangsystem belasten oder entlasten wird. Das Drehmoment wird an eine Komponente des Antriebsstrangsystems über eine Zeitperiode inkrementell angelegt, wenn bestimmt wird, dass ein angelegtes Drehmoment das Antriebsstrangsystem belastet und hiervon den Totgang wegnimmt. Das angelegte Drehmoment bewirkt eine Vorbelastung eines statischen Elements, um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem über die Zeitperiode hinweg und vor dem Starten der Kraftmaschine allmählich zu entfernen. Das angelegte Drehmoment wird von dem Antriebsstrangsystem inkrementell weggenommen, nachdem der Totgang aus dem Antriebsstrangsystem entfernt worden ist.
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Daher wird das Drehmoment inkrementell an das Antriebsstrangsystem angelegt, was eine Vorbelastung des statischen Elements bewirkt, um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem zu entfernen, d. h. um das Antriebsstrangsystem totgangfrei zu machen, bevor die Kraftmaschine gestartet wird. Wenn die Kraftmaschine gestartet wird und Drehmoment an den Antriebsstrang anlegt, ist daher der Totgang im Antriebsstrang als solcher bereits beseitigt, wodurch verhindert wird, dass das Drehmoment von der Kraftmaschine das Antriebsstrangsystem plötzlich totgangfrei macht, so dass jegliches unerwünschte Geräusch und/oder jede unerwünschte Vibration, die hierdurch hervorgerufen würde, verhindert oder minimiert werden.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten für die Ausführung der Erfindung ohne Weiteres hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangsystems eines Hybridfahrzeugs.
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2 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Anlegen von Drehmoment an das Antriebsstrangsystem des Hybridfahrzeugs, um einen Totgang aus dem Antriebsstrangsystem zu entfernen, bevor eine Kraftmaschine des Antriebsstrangsystems gestartet wird, zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, dass Ausdrücke wie etwa oben, ”aufwärts” ”abwärts” ”Oberseite” ”Unterseite” und dergleichen beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Beschränkungen des Schutzbereichs der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, darstellen.
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In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten ähnliche Teile bezeichnen, ist in 1 ein Antriebsstrangsystem allgemein bei 20 gezeigt. Das Antriebsstrangsystem 20 ist für ein Hybridfahrzeug vorgesehen, das in 1 allgemein bei 22 gezeigt ist.
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In 1 kann das Antriebsstrangsystem 20 eine Kraftmaschine 24, ein Getriebe 26, einen Endantrieb 28, ein Differential 30, einen Elektromotor 32, einen elektrischen Drehmomentwandler 34 und dergleichen enthalten, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Die Kraftmaschine 24 kann eine Brennkraftmaschine 24 wie etwa einen Benzinmotor 24 oder einen Dieselmotor 24 enthalten, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Das Getriebe 26 ist in verschiedenen Betriebspositionen betreibbar, etwa in einer Rückwertsantriebsposition, einer Vorwärtsantriebsposition oder einer Parkposition. Das Getriebe 26 kann einen Zahnradsatz 36, Kupplungen, Bremsen und dergleichen enthalten, die mehrere verschiedene Übersetzungsverhältnisse definieren können, etwa, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, ein erstes Vorwärtsübersetzungsverhältnis, ein zweites Vorwärtsübersetzungsverhältnis, ..., ein fünftes Vorwärtsübersetzungsverhältnis und dergleichen. Das Getriebe 26 kann ferner eine Parksperrklinke 38 enthalten, die mit dem Zahnradsatz 36 mechanisch in Eingriff gelangt, um eine Drehung eines Ausgangs des Getriebes 26 mechanisch zu blockieren. Das Getriebe 26 kann außerdem einen Kettenantrieb aufweisen, der, wenn er vorhanden ist, einen erheblichen Beitrag zu dem Totgang in dem Antriebsstrangsystem 20 leisten kann. Der Ausgang des Getriebes 26 ist mit dem Differential 30 über den Endantrieb 28 gekoppelt, um ein oder mehrere Räder 40 anzutreiben. Wie bei Hybridfahrzeugen 22 üblich, braucht das Getriebe 26 keine mechanische Neutralstellung aufzuweisen, d. h. keine Neutralstellung, die den Ausgang des Getriebes 26 von der Kraftmaschine 24 mechanisch trennen kann. Daher ist der Ausgang des Getriebes 26 ununterbrochen in einer Drehmomentübertragungskommunikation mit der Kraftmaschine 24. Das Antriebsstrangsystem 20 ist in 1 um der Einfachheit willen so gezeigt, dass es ein Hinterradantriebssystem darstellt. Es sollte jedoch erkannt werden, dass das Antriebsstrangsystem 20 alternativ auch als ein Vorderradantriebssystem konfiguriert sein könnte.
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In 2 ist ein Verfahren zum Steuern des Hybridfahrzeugs 22 und insbesondere des Antriebsstrangsystems 20 des Hybridfahrzeugs 22 allgemein bei 42 gezeigt. Das Verfahren 42 kann als ein Steueralgorithmus ausgeführt sein, der in einem Steuermodul betreibbar ist. Daher können die Schritte des im Folgenden beschriebenen Verfahrens in den Steueralgorithmus codiert sein und durch das Steuermodul abgearbeitet und/oder ausgeführt werden. Es sollte anerkannt werden, dass das Steuermodul als solches einen Computer oder Prozessor, einen Speicher, verschiedene Sensoren, die konfiguriert sind, um Daten bei einer oder mehreren Komponenten des Antriebsstrangsystems 20 zu erfassen, ein Kommunikationssystem zum elektronischen Kommunizieren von Informationen zwischen dem Steuermodul und den verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangsystems wie etwa den verschiedenen Sensoren, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, und irgendwelche andere Software und Hardware, die notwendig sind, um mit den verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangsystems 20 zu kommunizieren und diese zu steuern und das hier offenbarte Verfahren zu implementieren, enthalten kann, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein.
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Das Verfahren umfasst das Detektieren einer Anforderung, die Kraftmaschine 24 zu starten, was allgemein durch den Kasten 44 angegeben ist. Die Anforderung zum Starten der Kraftmaschine 24 kann entweder eine Schlüsselstartanforderung etwa durch Drehen eines Zündschlüssels in eine Startposition, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, oder eine Autostartanforderung wie etwa eine automatische Anforderung von einem Steuermodul, um die Kraftmaschine 24 zu starten, um eine Fahrzeugfunktion wie etwa ein Erwärmen eines Kabinenbereichs auszuführen, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, sein.
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Falls keine Anforderung zum Starten der Kraftmaschine 24 detektiert wird, wie bei 46 angegeben ist, erfolgt keine Aktion, was allgemein durch den Kasten 48 angegeben ist. Falls jedoch eine Anforderung zum Starten der Kraftmaschine 24 detektiert wird, was allgemein bei 50 angegeben ist, wird eine vom Fahrer angeforderte Gangauswahlposition (z. B. eine PRNDL-Position) des Getriebes 26 erfasst, um zu bestimmen, ob das Getriebe 26 in der Parkposition mit eingerückter Parksperrklinke 38, um die Drehung des Ausgangs des Getriebes 26 mechanisch zu blockieren, angeordnet ist, was allgemein durch den Kasten 52 angegeben ist. Falls das Getriebe 26 nicht in der Parkposition angeordnet ist, was allgemein bei 54 angegeben ist, wird kein Drehmoment angelegt und wird die Kraftmaschine gestartet, was allgemein durch den Kasten 86 angegeben ist. Falls jedoch das Getriebe 26 in der Parkposition angeordnet ist und die Parksperrklinke 38 eingerückt ist, was allgemein bei 58 angegeben ist, kann Drehmoment angelegt werden, um das Antriebsstrangsystem 20 zu belasten und totgangfrei zu machen.
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Falls das Getriebe 26 in der Parkposition angeordnet ist, wird ein Totgangzustand des Fahrzeugs 22 relativ zu einer horizontalen Ebene erfasst, was allgemein durch den Kasten 60 angegeben ist. Die horizontale Ebene repräsentiert oder erzeugt einen Null-Totgang in dem Antriebsstrangsystem 20. Die Position des Totgangzustands kann in irgendeiner Richtung relativ zu der horizontalen Ebene, d. h. entweder negativ oder positiv sein. Der Totgangzustand des Fahrzeugs 22 relativ zu der horizontalen Ebene wird erfasst, um zu bestimmen, ob ein angelegtes Drehmoment das Antriebsstrangsystem 20 belastet oder entlastet. Falls beispielsweise das Fahrzeug an einem Berg geparkt ist, kann die Schwerkraft das Antriebsstrangsystem 20 vorbelasten und das Antriebsstrangsystem 20 automatisch totgangfrei machen, d. h. den Totgang aus dem Antriebsstrang entfernen. Falls jedoch an das Antriebsstrangsystem 20 in einer Richtung, die der Schwerkraft entgegenwirkt, Drehmoment angelegt wird, kann das Drehmoment das Antriebsstrangsystem 20 entlasten und wieder einen Totgang in das Antriebsstrangsystem 20 einführen. Der Totgangzustand des Fahrzeugs 22 relativ zu der horizontalen Ebene kann auf irgendeine geeignete Weise erfasst und/oder gemessen werden, einschließlich des Erfassens der Orientierung des Fahrzeugs 22 und des Antriebsstrangsystems 20 mit einem geeigneten Sensor, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Das Steuermodul kann konfiguriert sein, um die Informationen bezüglich der Orientierung des Fahrzeugs 22 relativ zu der horizontalen Ebene zu empfangen und die Bestimmung vornehmen, was allgemein durch den Kasten 62 angegeben ist, ob die Orientierung des Fahrzeugs 22 derart ist, dass Drehmoment, das an das Antriebsstrangsystem 20 in einer im Voraus definierten Richtung angelegt wird, das Antriebsstrangsystem 20 belasten oder entlasten würde, d. h. den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernen oder den Totgang in dieses einführen würde.
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Wenn bestimmt wird, dass ein angelegtes Drehmoment den Antriebsstrang entlastet, was allgemein bei 64 angegeben ist, wird kein Drehmoment angelegt, was allgemein durch den Kasten 66 angegeben ist, und die Kraftmaschine 24 kann gestartet werden, was allgemein durch den Kasten 86 angegeben ist. Wenn bestimmt wird, dass ein angelegtes Drehmoment das Antriebsstrangsystem 20 belastet und den Totgang hiervon entfernt, was allgemein bei 68 angegeben ist, wird Drehmoment an das Antriebsstrangsystem 20 des Hybridfahrzeugs 22 angelegt, was allgemein durch den Kasten 70 angegeben ist. Als solches wird Drehmoment nur angelegt, wenn das angelegte Drehmoment das Antriebsstrangsystem 20 belastet und den Totgang hiervon entfernt. Vorzugsweise wird das Drehmoment inkrementell über eine Zeitperiode angelegt, um den Wert oder die Größe des angelegten Drehmoments allmählich zu erhöhen, d. h., dass das Drehmoment über die Zeit hinweg hochgefahren wird. Beispielsweise kann das Drehmoment über eine Zeitperiode im Bereich von 0,1 bis 0,5 Sekunden hochgefahren werden. Das Drehmoment wird angelegt, um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 zu entfernen. Das Drehmoment kann von irgendeiner geeigneten Kraftquelle angelegt werden, etwa von dem Elektromotor 32 des Hybridantriebstrangsystems, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein.
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Um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 zu entfernen, muss das angelegte Drehmoment gegen ein unbewegliches Objekt oder eine unbewegliche Komponente des Antriebsstrangsystems 20 wirken. Daher bewirkt das angelegte Drehmoment eine Vorbelastung auf ein statisches Element, um den Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 zu entfernen, bevor die Kraftmaschine 24 gestartet wird, was allgemein durch den Kasten 72 angegeben ist. Das statische Element kann irgendeine Komponente des Antriebsstrangsystems 20 enthalten, die fixiert ist, um eine Drehung des Antriebsstrangsystems 20 zu verhindern. Beispielsweise kann das angelegte Drehmoment eine Vorbelastung der Parksperrklinke 38 des Getriebes 26 bewirken, wenn das Getriebe 26 in der Parkposition angeordnet ist.
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Sobald Drehmoment an das Antriebsstrangsystem 20 angelegt wird, kann der Zustand des Totgangs in dem Antriebsstrangsystem 20 erfasst werden, um zu bestimmen, ob der Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt wird, wie allgemein durch den Kasten 74 angegeben ist. Der Zustand des Totgangs kann auf irgendeine geeignete Weise erfasst werden, einschließlich des Erfassens der Größe des an das Antriebsstrangsystem 20 angelegten Drehmoments mittels eines oder mehrerer Sensoren, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein. Das Steuermodul kann konfiguriert sein, um anhand des Werts des erfassten Drehmoments zu bestimmen, ob der Totgang entfernt worden ist oder nicht, was allgemein durch den Kasten 76 angegeben ist. Sobald beispielsweise das erfasste Drehmoment einen im Voraus definierten Pegel erreicht, kann das Steuermodul bestimmen, dass der Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt worden ist.
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Wenn bestimmt worden ist, dass der Totgang nicht aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt worden ist, was allgemein bei 78 angegeben ist, wird das Anlegen des Drehmoments fortgesetzt, was eine Vorbelastung des statischen Elements bewirkt. Wenn bestimmt worden ist, dass der Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt worden ist, was allgemein bei 80 angegeben ist, kann das Steuermodul das Starten der Kraftmaschine 24 zulassen, was allgemein durch den Kasten 86 angegeben ist. Da der Totgang aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt worden ist, wird das Drehmoment der Kraftmaschine 24, sobald sie gestartet worden ist, keine Relativbewegung der verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangsystems 20 hervorrufen, wodurch Geräusch und Vibration in dem Antriebsstrangsystem 20 nach dem Start der Kraftmaschine 24 beseitigt oder minimiert sind, selbst obwohl die Kraftmaschine 24 ununterbrochen mit dem Ausgang des Getriebes 26 verbunden ist.
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Sobald die Kraftmaschine 24 gestartet ist, kann das Steuermodul bestimmen, ob Drehmoment angelegt wurde, um einen Endantriebstotgang zu entfernen, was allgemein durch den Kasten 87 angegeben ist. Falls das Steuermodul bestimmt, dass kein Drehmoment angelegt wurde, um den Antriebsstrangtotgang zu entfernen, was allgemein bei 88 angegeben ist, kann das Steuermodul ein Entriegeln eines Bremse-Getriebeschaltverriegelungs-Systems (BTSI-System) erlauben, was allgemein durch den Kasten 84 angegeben ist, wodurch es möglich ist, einen Getriebeschalthebel zwischen Positionen zu bewegen. Falls das Steuermodul bestimmt, dass das Drehmoment angelegt wurde, um einen Endantriebstotgang zu entfernen, was allgemein bei 90 angegeben ist, wird das angelegte Drehmoment aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt, was allgemein durch den Kasten 82 angegeben ist. Das Drehmoment wird vorzugsweise inkrementell über eine Zeitperiode entfernt, um das angelegte Drehmoment aus dem Antriebsstrangsystem 20 allmählich zu entfernen, d. h., das angelegte Drehmoment wird heruntergefahren. Beispielsweise kann das Drehmoment über eine Zeitperiode im Bereich von 0,1 bis 0,5 Sekunden hochgefahren werden.
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Falls Drehmoment angelegt wurde, um den Endantriebstotgang zu entfernen, überwacht das Steuermodul ununterbrochen das Antriebsstrangsystem 20, um zu bestimmen, ob das gesamte angelegte Drehmoment aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt und/oder beseitigt worden ist, wie allgemein durch den Kasten 92 angegeben ist. Falls das Steuermodul bestimmt, dass nicht das gesamte angelegte Drehmoment aus dem Antriebsstrangsystem 20 beseitigt worden ist, was allgemein bei 94 angegeben ist, entfernt das Steuermodul weiterhin das angelegte Drehmoment, was allgemein durch den Kasten 82 angegeben ist. Falls das Steuermodul bestimmt, dass das gesamte angelegte Drehmoment aus dem Antriebsstrangsystem 20 entfernt und/oder beseitigt worden ist, was allgemein bei 96 angegeben ist, kann das Steuermodul eine Entriegelung des Bremse-Getriebeschaltverriegelungs-Systems (BTSI-System) erlauben, was allgemein durch den Kasten 84 angegeben ist, wodurch zugelassen wird, dass der Getriebeschalthebel zwischen Positionen bewegt wird.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, der Schutzbereich der Erfindung ist jedoch lediglich durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen für die Ausführung der beanspruchten Erfindung im Einzelnen beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis umzusetzen.