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Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf ein Hybridfahrzeug und auf die Steuerung des Fahrzeugs, während das Fahrzeug eine Last zieht.
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Hybridfahrzeuge können eine erste und eine zweite Antriebsmaschine wie etwa eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Arbeitsmaschine aufweisen. Das Fahrzeug kann entweder unter Verwendung einer Arbeitsmaschine oder unter Verwendung beider gleichzeitig arbeiten. In Abhängigkeit von einem Betrag verfügbarer elektrischer Leistung und der Fahrzeuglasten einschließlich des Fahrerbedarfs und anderer Fahrzeugzusatzlasten kann das Fahrzeug elektrisch arbeiten. Wenn der Batterieladezustand einen unteren Grenzwert erreicht, kann die Kraftmaschine gestartet werden, um zusätzliche Leistung für das Fahrzeug bereitzustellen. Die Kraftmaschine kann ebenfalls gestartet werden, wenn die Leistungs- oder Drehmomentanforderung des Fahrzeugs die von der elektrischen Arbeitsmaschine übersteigt.
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Das Hybridfahrzeug kann mit einem Lastzugpaket (Towing Package) ausgestattet sein. Ein Lastzugpaket enthält eine Anhängerkupplung und eine elektrische Verbindung für das Anhängerlicht. Wenn mit der Anhängerkupplung des Hybridfahrzeugs eine Last wie etwa ein Anhänger verbunden ist, kann die durch das Ziehen des Anhängers verursachte zusätzliche Last an dem Fahrzeug das elektrische Leistungsvermögen der elektrischen Arbeitsmaschine übersteigen und erfordern, dass die Kraftmaschine arbeitet. Eine dem Starten oder Neustarten der Kraftmaschine oder dem Hochfahren der Kraftmaschine während des Fahrzeugbetriebs zugeordnete Verzögerung kann Triebstrangstörungen veranlassen oder die Erwartungen an das Fahrverhalten des Fahrzeugs nicht erfüllen.
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In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einer Kraftmaschine bereitgestellt. Die Kraftmaschine wird in Ansprechen darauf, dass der Fahrzeugleistungsbedarf während des Ziehens einer Last unter die aktuell verfügbare elektrische Leistung fällt, automatisch angehalten. Um eine Zeitverzögerung zum Starten der Kraftmaschine zu verringern und um eine aktuell verfügbare Fahrzeugleistung zum Bewegen der Kraftmaschine und des Anhängers zu erhöhen, wird die Kraftmaschine automatisch gestartet, wenn der Fahrzeugleistungsbedarf bei einem ersten Versatz unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt. Für ein Fahrzeug ohne Last ist der erste Versatz größer als ein zweiter Versatz.
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In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform wird ein Hybridfahrzeug mit einer Kraftmaschine, einer elektrischen Arbeitsmaschine, einer Anhängerkupplung und einem Controller bereitgestellt. Der Controller ist dafür konfiguriert, in Ansprechen darauf, dass das Fahrzeug eine Last zieht, die Kraftmaschine mit einem Drehmomentversatz gemäß einem Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplan für ein ungeladenes Fahrzeug zu starten anzuweisen, wobei der Drehmomentversatz auf der Fahrzeugladung beruht.
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In Übereinstimmung mit einer abermals anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einer Anhängerkupplung bereitgestellt. Das Verfahren detektiert, dass die Anhängerkupplung in Verwendung ist. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erhöhen, wird eine Kraftmaschine anzuhalten angewiesen. In Ansprechen darauf, dass ein Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs innerhalb eines vorgegebenen Versatzes unter einem Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplan für ein Fahrzeug ohne Last liegt, wird die Kraftmaschine zu starten angewiesen, um eine Zeitverzögerung zum Starten der Kraftmaschine zu verringern und um das Fahrzeugdrehmoment zum Bewegen des Fahrzeugs zu erhöhen.
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Verschiedenen Ausführungsformen sind nichteinschränkende Vorteile zugeordnet. Zum Beispiel kann das Fahrzeug in einer rein elektrischen Betriebsart betrieben werden, in der die elektrische Arbeitsmaschine das Fahrzeug vortreibt und die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, selbst wenn das Fahrzeug eine Last zieht, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Nutzererwartung an ein Hybridfahrzeug zu erhöhen. Wenn das Fahrzeug 10 eine Last zieht, kann die elektrische Arbeitsmaschine, insbesondere für eine schwerere Last wie etwa 5000 Pfund, 10.000 Pfund oder einen schwereren Anhänger, wegen des Zusatzgewichts des Anhängers eine verringerte Fähigkeit zum Beschleunigen und Vortreiben des Fahrzeugs und des Anhängers besitzen. Anstatt eine rein elektrische Betriebsart zu deaktivieren, wie es im Stand der Technik der Fall ist, ermöglicht die vorliegende Offenbarung, dass das Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Fahrzeugbedarf elektrisch arbeitet. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Fahrzeug bereit, bei dem die Kraftmaschine abgeschaltet werden kann, während das Fahrzeug arbeitet, und der Fahrzeugbedarf elektrisch erfüllt werden kann, um Kraftstoff zu sparen und die Nutzererwartungen zu erfüllen. Um den Nutzerbedarf und den Fahrzeugbedarf mit einem zusätzlichen Gewicht eines Anhängers vorauszuberechnen und zu erfüllen, kann die Kraftmaschine vor einem typischen Fahrzeughochfahrplan hochgefahren werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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2 ist eine schematische Darstellung des Hybridfahrzeugs aus 1;
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3 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
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4 ist ein Zeitablaufplan für das Hybridfahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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5 ist ein Diagramm, das das Hochfahren der Kraftmaschine auf der Grundlage der Fahrzeugleistung für das Hybridfahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt; und
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6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Bestimmen einer mit einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs verbundenen Last in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt.
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Wie gefordert sind hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; allerdings sind die offenbarten Ausführungsformen selbstverständlich lediglich Beispiele für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht; einige Merkmale können überhöht oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Somit sind hier offenbarte spezifische Struktur- und Funktionseinzelheiten nicht als Beschränkung, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann auf dem Gebiet zu lehren, wie die vorliegende Erfindung unterschiedlich zu nutzen ist, zu interpretieren.
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1 veranschaulicht ein Hybridfahrzeug 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 ist als ein Pritschenlieferwagen dargestellt; allerdings werden andere Fahrzeugarten ebenfalls zur Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung betrachtet. Das Fahrzeug 10 weist eine erste Antriebsmaschine 12 und eine zweite Antriebsmaschine 14 auf. Die erste Antriebsmaschine 12 kann eine Brennkraftmaschine sein. Die zweite Antriebsmaschine 14 kann eine elektrische Arbeitsmaschine wie etwa ein Motor/Generator sein. Die erste Antriebsmaschine 12 und/oder die zweite Antriebsmaschine 14 können das Fahrzeug vortreiben.
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Das Fahrzeug 10 weist ein Lastzugpaket 16 auf. Das Lastzugpaket 16 weist eine Zugstange 18 auf. Die Zugstange 18 kann eine Anhängerkupplungsaufnahme (wie gezeigt) enthalten, wobei die Aufnahme verschiedene Kugelhalterungen und verschiedene Kugelgrößen aufnehmen kann. Alternativ kann die Zugstange 18 eine feste Zugstange mit einer integrierten Kugelhalterung sein. Die Zugstange 18 ist mit dem Fahrzeugfahrwerk (nicht gezeigt) verbunden. Die Zugstange 18 kann zur Verwendung mit verschiedenen Klassen von Anhängerkupplungen wie etwa Klasse I, Klasse II, Klasse III oder Klasse IV oder anderen wie im Gebiet bekannten ausgelegt sein. Die mit der Kugelhalterung verbundene Kugel kann in Übereinstimmung mit verschiedenen Standardkugelgrößen wie etwa eine Zwei-Zoll-Kugel, eine 50-mm-Kugel oder andere wie im Gebiet bekannte sein. Alternativ könnte die Anhängerkupplung andere Lasten für den Transport wie etwa einen Fahrradträger, einen Ablagekasten, eine Motorroller-Hubeinrichtung und dergleichen aufnehmen.
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Das Lastzugpaket 16 weist einen elektrischen Verbinder 20 auf. Der elektrische Verbinder 20 stellt ein Signal zum Betreiben der Anhängerlichter einschließlich der Bremslichter, der Blinklichter, der Notbeleuchtungen oder dergleichen bereit. Außerdem kann das Lastzugpaket 16 einen Anhängerbremsenverbinder 22 enthalten, so dass die Anhängerbremsen fernbedient werden können, wenn ein mit Bremsen ausgestatteter Anhänger verbunden ist. Außerdem kann das Fahrzeug 10 mit einem Niveauregulierungssystem 24 ausgestattet sein, wobei die Aufhängungs- und Gewichtsverteilung zwischen den Achsen auf der Grundlage des Tonnagegewichts eines mit dem Lastzugpaket 16 verbundenen Anhängers eingestellt werden kann.
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2 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeugs 30 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 30 kann mit einem wie in 1 gezeigten Lastzugpaket 16 verwendet werden. Das Fahrzeug 30 enthält eine Kraftmaschine 32 und eine elektrische Arbeitsmaschine, die in der in 2 gezeigten Ausführungsform ein Motorgenerator (M/G) 34 ist und alternativ ein Fahrmotor sein kann. Der M/G 34 ist zum Übertragen eines Drehmoments an die Kraftmaschine 32 oder an die Fahrzeugräder 36 konfiguriert.
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Der M/G 34 ist unter Verwendung einer ersten Kupplung 38, die auch als eine Trennkupplung oder als die vorgeschaltete Kupplung bekannt ist, mit der Kraftmaschine 32 verbunden. Eine zweite Kupplung 40, die auch als eine Anfahrkupplung oder als die nachgeschaltete Kupplung bekannt ist, verbindet den M/G 34 mit dem Getriebe 42, wobei das gesamte Eingangsdrehmoment über die Anfahrkupplung 40 zu dem Getriebe 42 fließt. Obwohl die Kupplungen 38, 40 als Hydraulikkupplungen beschrieben und dargestellt sind, können andere Kupplungsarten wie etwa elektromechanische Kupplungen ebenfalls verwendet werden. Wie später beschrieben ist, kann die Kupplung 40 alternativ durch einen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung ersetzt sein. In verschiedenen Ausführungsformen bezieht sich die nachgeschaltete Kupplung 40 auf verschiedene Kupplungsvorrichtungen für das Fahrzeug 30 einschließlich einer herkömmlichen Kupplung und eines Drehmomentwandlers mit einer Überbrückungskupplung (Sperrkupplung). Diese Konfiguration kann ein ansonsten herkömmliches Automatikstufengetriebe mit einem Drehmomentwandler verwenden und wird gelegentlich als eine modulare Hybridgetriebekonfiguration bezeichnet.
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Die Ausgangswelle der Kraftmaschine 32 ist mit der Trennkupplung 38 verbunden, die wiederum mit der Eingangswelle für den M/G 34 verbunden ist. Die Ausgangswelle des M/G 34 ist mit der Anfahrkupplung 40 verbunden, die wiederum mit dem Getriebe 42 verbunden ist. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 30 sind aufeinanderfolgend hintereinander positioniert. Die Anfahrkupplung 40 verbindet die Fahrzeugantriebsmaschinen mit dem Triebstrang 44, der das Getriebe 42, das Differential 46 und die Fahrzeugräder 36 und ihre Verbindungskomponenten enthält.
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In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs 30 ist die nachgeschaltete Kupplung 40 eine Überbrückungskupplung mit einem Drehmomentwandler. Der Eingang von dem M/G 34 ist die Pumpenradseite des Drehmomentwandlers und der Ausgang von dem Drehmomentwandler zu dem Getriebe 42 ist die Turbinenradseite. Der Drehmomentwandler 40 überträgt ein Drehmoment unter Verwendung seiner Fluidkopplung, wobei in Abhängigkeit von dem Betrag des Schlupfs zwischen der Pumpenrad- und der Turbinenradseite eine Drehmomentvervielfachung auftreten kann. Die Überbrückungs- oder Sperrkupplung für den Drehmomentwandler kann wahlweise eingerückt werden, um für die direkte Drehmomentübertragung eine mechanische Verbindung oder Reibungsverbindung zwischen der Pumpenradseite und der Turbinenradseite zu erzeugen. Die Überbrückungskupplung kann rutschen gelassen werden und/oder geöffnet werden, um den Betrag des über den Drehmomentwandler übertragenen Drehmoments zu steuern. Außerdem kann der Drehmomentwandler eine mechanische Sperrkupplung enthalten.
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In der dargestellten repräsentativen Ausführungsform ist die Kraftmaschine 32 eine Direkteinspritzungskraftmaschine. Alternativ kann die Kraftmaschine 32 irgendein anderer Typ einer Kraftmaschine oder Antriebsmaschine wie etwa eine Einzeleinspritzungskraftmaschine oder Brennstoffzelle sein oder verschiedene Kraftstoffquellen wie etwa Diesel, Biokraftstoff, Erdgas, Wasserstoff oder dergleichen verwenden. In einigen Ausführungsformen enthält das Fahrzeug 30 außerdem einen Startermotor 48, der z. B. über einen Riemen- oder Zahnradtrieb mit der Kraftmaschine 32 funktional verbunden ist. Der Startermotor 48 kann verwendet werden, um wie etwa für einen Kaltstart einige Schnellstartereignisse oder Kraftmaschinenstarts unter Ziehen von Last ein Drehmoment zum Starten der Kraftmaschine 32 ohne die Zugabe eines Drehmoments von dem M/G 34 bereitzustellen.
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Der M/G 34 steht in Verbindung mit einer Batterie 50. Die Batterie 50 kann eine Hochspannungsbatterie sein. Der M/G 34 kann zum Laden der Batterie 50 in einer Regenerativbetriebsart, z. B. wenn die Fahrzeugleistungsausgabe den Fahrerbedarf übersteigt, durch Nutzbremsung oder dergleichen konfiguriert sein. Außerdem kann der M/G 34 in einer Generatorkonfiguration angeordnet werden, um den für den Triebstrang 44 bereitgestellten Betrag des Drehmoments der Kraftmaschine 32 zu moderieren. In einem Beispiel ist die Batterie 50 wie etwa für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) mit der Fähigkeit zum Nachladen der Batterie von einem elektrischen Leitungsnetz, das einer elektrischen Steckdose an einer Ladestation Energie zuführt, zum Verbinden mit einem externen Leitungsnetz konfiguriert. Eine Niederspannungsbatterie, um dem Startermotor oder anderen Fahrzeugkomponenten Leistung zuzuführen, kann ebenfalls vorhanden sein, oder Niederspannungsleistung kann über einen mit der Batterie 50 verbundenen DC/DC-Wandler bereitgestellt werden.
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In einigen Ausführungsformen ist das Getriebe 42 ein Automatikgetriebe und auf herkömmliche Weise mit den Antriebsrädern 36 verbunden und kann es ein Differential 46 enthalten. Das Getriebe 42 kann ein Stufengetriebe sein. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug andere Getriebe einschließlich stufenlosen Getrieben, Handschaltgetrieben und dergleichen aufweisen. Außerdem ist das Fahrzeug 30 mit einem Paar nicht angetriebener Räder versehen, wobei aber in alternativen Ausführungsformen ein Verteilergetriebe und ein zweites Differential genutzt werden können, um zwangsläufig alle Fahrzeugräder anzutreiben.
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Der M/G 34 und die Kupplungen 38, 40 können innerhalb eines Motorgeneratorgehäuses 52 gelegen sein, das in das Gehäuse des Getriebes 42 integriert ist oder alternativ ein getrenntes Gehäuse innerhalb des Fahrzeugs 30 ist. Das Getriebe 42 weist ein Zahnradgetriebe zum Bereitstellen verschiedener Übersetzungsverhältnisse für das Fahrzeug 30 auf. Das Zahnradgetriebe des Getriebes 42 kann Kupplungen und Planetenradsätze oder andere Anordnungen von Kupplungen und Getriebezügen, wie sie im Gebiet bekannt sind, enthalten. In alternativen Ausführungsformen ist das Getriebe 42 ein stufenloses Getriebe oder ein mechanisches Automatikgetriebe. Das Getriebe 42 kann ein automatisches Sechsganggetriebe oder ein Automatikgetriebe mit anderen Gängen oder ein anderes Zahnradgetriebe wie im Gebiet bekannt sein.
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Das Getriebe 42 wird unter Verwendung einer Getriebesteuereinheit (TCU) 54 oder dergleichen gesteuert, um nach einem Schaltplan wie etwa einem Produktionsschaltplan, der Elemente innerhalb des Zahnradgetriebes verbindet und trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Getriebeausgang und dem Getriebeeingang zu steuern, zu arbeiten. Außerdem wirkt die TCU 54 zum Steuern des M/G 34, der Kupplungen 38, 40 und irgendwelcher anderen Komponenten innerhalb des Motorgeneratorgehäuses 52.
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Eine Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) 56 ist zum Steuern des Betriebs der Kraftmaschine 32 konfiguriert. Ein Fahrzeugsystemcontroller (VSC) 58 überträgt Daten zwischen der TCU 54 und der ECU 56 und steht außerdem in Kommunikation mit verschiedenen Fahrzeugsensoren. Das Steuersystem 60 für das Fahrzeug 30 kann eine Anzahl von Controllern enthalten und kann in einen einzelnen Controller integriert sein oder verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle Controller können durch ein Controller Area Network (CAN) oder durch ein anderes System verbunden sein. Das Steuersystem 60 kann dafür konfiguriert sein, den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Getriebes 43, der Motorgeneratoranordnung 52, des Startermotors 48 und der Kraftmaschine 32 gemäß irgendwelchen einer Anzahl verschiedener Bedingungen einschließlich in einer Weise, die eine Verzögerung der durch das Fahrzeug in Ansprechen auf eine Nutzeranforderung gelieferten Leistung, wenn das Fahrzeug eine Last zieht, wegen einer Zeit, die einer Kraftmaschinen-Hochfahrfolge zugeordnet ist, minimiert, zu steuern.
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Es wird erkannt, dass irgendeine Schaltung oder andere hier offenbarte elektrische Vorrichtung irgendeine Anzahl von Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Schreib-Lese-Speicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software, die miteinander zusammenwirken, um eine oder mehrere hier offenbarte Operationen auszuführen, enthalten kann. Außerdem können irgendeine oder mehrere der hier offenbarten elektrischen Vorrichtungen dafür konfiguriert sein, ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium verkörpert ist, das zum Ausführen irgendeiner Anzahl der wie hier offenbarten Funktionen programmiert ist.
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Unter normalen Antriebsstrangbedingungen (keine Teilsysteme/Komponenten gestört) interpretiert der VSC 58 die Fahreranforderungen (z. B. PRND und Beschleunigungsoder Verzögerungsbedarf) und bestimmt er daraufhin auf der Grundlage des Fahrerbedarfs und der Antriebsstranggrenzwerte den Raddrehmomentbefehl. Außerdem bestimmt der VSC 58, wann und wie viel Leistung oder Drehmoment jede Leistungsquelle bereitstellen muss, um den Fahrerbedarf und/oder den Fahrzeugbedarf zu erfüllen und die Arbeitspunkte (Drehmoment und Drehzahl) der Kraftmaschine 32 und des M/G 34 zu erzielen.
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Der VSC 58 wählt die Leistungs- und Drehmomentlieferbetriebsart auf der Grundlage der Fahrzeugbetriebsbedingungen und einer im Voraus definierten Strategie. Zu diesem Zweck empfängt der VSC 58 ein Signal von einem Getriebefahrbereichswähler (PRND), von einer Fahrpedal-Positionssensorausgabe (APPS) und von einer Bremspedal-Positionssensorausgabe (BPPS).
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In alternativen Ausführungsformen kann die Kupplung 40 durch eine Drehmomentwandlereinheit ersetzt sein, die einen Drehmomentwandler und eine Sperrkupplung oder Überbrückungskupplung enthält. Wenn es bestimmte Drehzahldifferenzen über den Drehmomentwandler gibt, besitzt der Drehmomentwandler Drehmomentvervielfachungswirkungen. Während der Drehmomentvervielfachung ist das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers wegen der Drehmomentvervielfachung über den Drehmomentwandler höher als das Eingangsdrehmoment. Eine Drehmomentvervielfachung gibt es z. B., wenn das Fahrzeug 30 aus der Ruhe gestartet wird und sich die Eingangswelle zu dem Drehmomentwandler zu drehen beginnt und die Ausgangswelle von dem Drehmomentwandler noch in Ruhe ist oder sich gerade zu drehen begonnen hat.
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Die Verriegelungskupplung oder Überbrückungskupplung wird zum Verriegeln des Drehmomentwandlers verwendet, so dass das Eingangs- und das Ausgangsdrehmoment für die nachgeschaltete Drehmomentübertragungsvorrichtung 40 zueinander gleich sind und die Eingangs- und die Ausgangsdrehzahl für die Vorrichtung 40 zueinander gleich sind. Eine verriegelte Kupplung beseitigt Rutsch- und Triebstrangineffizienz über den Drehmomentwandler, z. B., wenn das Drehzahlverhältnis über den Drehmomentwandler höher als näherungsweise 0,8 ist, und kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit für das Fahrzeug 30 erhöhen.
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In anderen Ausführungsformen kann das hier beschriebene Verfahren auf ein Hybridfahrzeug mit anderen Systemarchitekturen angewendet werden. In einem Beispiel kann eine leistungsverzweigte Fahrzeugarchitektur verwendet werden. Ein Beispiel eines leistungsverzweigten Hybridfahrzeugs ist im
US-Patent Nr. 6.994.360 , erteilt am 7. Februar 2006, dessen Inhalt hier in seiner Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt ist, beschrieben.
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Für das Fahrzeug 30 kann die Kraftmaschine 32 aus einer Anzahl von Gründen hochgefahren oder gestartet werden. Die Kraftmaschine 32 kann gestartet werden, wenn sich der Fahrzeugleistungsbedarf der verfügbaren elektrischen Leistung, die durch die elektrische Arbeitsmaschine und durch die Batterie zu dieser Zeit bereitgestellt werden kann, annähert oder sie übersteigt. Der Betrag an elektrischer Energie und Leistung, die verfügbar sind, kann z. B. auf der Grundlage eines Batterieladezustands, einer maximalen Entladerate der Batterie, den Leistungs-, Drehzahl- und Drehmomentgrenzwerten der elektrischen Arbeitsmaschine und dergleichen variieren.
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Der Fahrzeugleistungsbedarf kann einen Fahrerbedarf wie etwa von einer Pedaldruckanforderung oder von anderen Zubehörfahrzeuglasten einschließlich Innenraumklimaanlagen, Außenlichtern und dergleichen enthalten.
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Die Kraftmaschine 32 kann gestartet werden, wenn sich der Fahrzeugdrehmomentbedarf dem verfügbaren elektrischen Drehmoment, das durch die elektrische Arbeitsmaschine und durch die Batterie zu dieser Zeit bereitgestellt werden kann, annähert oder es übersteigt. Das verfügbare elektrische Drehmoment kann von dem Batteriezustand und von dem Drehmomentgrenzwert der elektrischen Arbeitsmaschine abhängen.
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Andere Gründe für eine Kraftmaschinen-Hochfahranforderung enthalten, dass ein Batterieladezustand einen minimalen Schwellenwert erreicht, einen geplanten Katalysatornachbehandlungs-Regenerierungsprozess und dergleichen.
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3 veranschaulicht einen Ablaufplan, der ein Verfahren 100 zur Verwendung beim Steuern eines Hybridfahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform beschreibt. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 100 eine größere oder kleinere Anzahl von Schritten enthalten und können verschiedene Schritte sequentiell oder parallel zueinander ausgeführt werden. In anderen Ausführungsformen können die Schritte in dem Verfahren ebenfalls anders als in dem dargestellten Verfahren geordnet sein.
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Das Verfahren 100 beginnt bei 102 und geht zum Block 104 über, wo es bestimmt, ob das Lastzugpaket für das Fahrzeug in Verwendung ist. Dass das Fahrzeug in Verwendung ist, kann auf der Grundlage einer Eingabe in das Steuersystem, die angibt, dass der elektrische Verbinder für das Lastzugpaket verbunden ist, dass ein Niveauregulierungssystem aktiviert ist und/oder dass Sensoren in der Anhängerkupplungsaufnahme eine angehängte Last detektieren, bestimmt werden. Falls das Lastzugpaket nicht in Verwendung ist, kehrt das Verfahren 100 zu Block 102 zurück. Falls das Lastzugpaket bei 104 in Verwendung ist, geht das Verfahren 100 zu Block 106 über.
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Im Block 106 bestimmt das Verfahren 100, ob das Anhängergewicht verfügbar ist. Falls das Anhängergewicht verfügbar ist, geht das Verfahren 100 zu Block 108 über, wo es das Gewicht bestimmt. Das Gewicht kann unter Verwendung verschiedener wie im Gebiet bekannter Verfahren bestimmt werden. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen des Anhängergewichts ist hier anhand von 6 beschrieben. Das Anhängergewicht kann ebenfalls auf der Grundlage einer Nutzereingabe, z. B. über eine Nutzerschnittstelle in dem Fahrzeug, wo der Nutzer das wie durch den Nutzer bestimmte Gewicht des Anhängers eingibt, bestimmt werden.
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Daraufhin geht das Verfahren 100 zum Block 110 über, wo es bestimmt, ob das Anhängergewicht über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann z. B. 3000 Pfund, 5000 Pfund, 10000 Pfund oder irgendein anderer Wert sein. Der Schwellenwert kann auf den elektrischen Grenzwerten des Fahrzeugs, auf der Lastzugfähigkeit des Fahrzeugs und auf anderen relevanten Faktoren beruhen.
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Falls das Anhängergewicht den Schwellenwert bei 110 nicht übersteigt, kehrt das Verfahren 100 zu dem Start 102 zurück und betreibt es das Fahrzeug normal oder betreibt es das Fahrzeug so, als ob kein Anhänger vorhanden wäre.
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Falls das Anhängergewicht bei 110 über dem Schwellenwert liegt oder falls das Anhängergewicht bei 106 unbekannt ist, geht das Verfahren 100 zum Block 112 über. Bei 112 veranlasst das Verfahren 100, dass das Fahrzeug in einer Anhängerbetriebsart betrieben wird. Die Anhängerbetriebsart kann für verschiedene bekannte Anhängergewichte über dem Schwellenwert und für verschiedene Fahrzeughybridarchitekturen unterschiedlich eingestellt werden.
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In einer Ausführungsform veranlasst das Verfahren 100, dass der Controller die Kraftmaschine in Ansprechen darauf, dass der Fahrzeugleistungsbedarf kleiner als eine aktuell verfügbare elektrische Leistung ist, anzuhalten anweist. Außerdem veranlasst das Verfahren 100, dass der Controller die Kraftmaschine zu starten anweist, während der Fahrzeugbedarf kleiner als die aktuell verfügbare elektrische Leistung ist, um eine Zeitverzögerung zum Starten der Kraftmaschine zu verringern und um die aktuell verfügbare Fahrzeugleistung zum Bewegen des Fahrzeugs und des Anhängers zu erhöhen.
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Die Kraftmaschine kann gestartet werden, bevor ein Fahrpedal betätigt wird. Zum Beispiel kann die Kraftmaschine angehalten werden, um Kraftstoff zu sparen, falls der Fahrzeugbedarf von den Zubehörlasten elektronisch erfüllt werden kann, falls sich ein Fahrzeug einem Halt wie etwa einer Verkehrsampel annähert oder falls das Fahrzeug in einem Parkgang angeordnet wird. Die Kraftmaschine kann in Ansprechen auf das Freigeben eines Bremspedals oder das Schalten des Fahrzeugs aus dem Parken, wobei das Freigeben unter Verwendung der BPPS oder des Gangschalthebels in Erwartung darauf bestimmt wird, dass der Nutzer das Fahrpedal mit einer Pedaldruckanforderung einrückt, neu gestartet werden. Dies deaktiviert im Wesentlichen elektrisches Kriechen für das Fahrzeug, da die Kraftmaschine gestartet wird, während das Bremspedal freigegeben wird, und somit verfügbar ist, um ein Fahrzeugkriechen zu verursachen. Die Pedaldruckanforderung kann die Fähigkeit der elektrischen Arbeitsmaschine zum Beschleunigen des Fahrzeugs mit einem angehängten Anhänger übersteigen, so dass die Kraftmaschine hochgefahren wird, um eine potentielle Nutzeranforderung zu erfüllen.
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Wenn der Controller eine Bremsanforderung von der BPPS empfängt, die angeben würde, dass der Fahrerbedarf, z. B. wenn es bergab fährt, unter dem Fahrwiderstand für das Fahrzeug liegt, kann die Kraftmaschine angehalten werden. In Erwartung einer Pedaldruckanforderung bei dem Fahrpedal und der Notwendigkeit, dass wenigstens die Kraftmaschine das Fahrzeug beschleunigt, kann die Kraftmaschine hochgefahren oder neugestartet werden, während das Bremspedal freigegeben wird.
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Wenn der Fahrzeugleistungsbedarf bei einem ersten Versatz unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt, kann die Kraftmaschine durch den Controller zu starten angewiesen werden. Der Fahrzeugleistungsbedarf kann mehrere Leistungsbedarfe in dem Fahrzeug einschließlich einer vom Nutzer angeforderten Leistung von einer Pedaldruckanforderung und Leistungsbedarfen von Fahrzeugzubehörlasten enthalten. Die aktuell verfügbare elektrische Leistung ist die maximale Ausgangsleistung von der elektrischen Arbeitsmaschine zu diesem Zeitpunkt und kann auf der Grundlage des Batteriezustands und des Betriebszustands der elektrischen Arbeitsmaschine variieren.
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Wenn der Fahrzeugbedarf bei einem zweiten Versatz unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt, kann die Kraftmaschine für ein Fahrzeug hochgefahren werden, ohne dass an das Lastzugpaket eine Last angehängt ist. Der zweite Versatz ist kleiner als der erste Versatz, so dass es eine größere Leistungsdifferenz zwischen einem geplanten Hochfahren der Kraftmaschine für ein Fahrzeug mit einem Anhänger als für ein Fahrzeug ohne einen Anhänger gibt. Mit anderen Worten, die Kraftmaschine wird auf der Grundlage derselben aktuell verfügbaren elektrischen Leistung eher hochgefahren, wenn das Fahrzeug eine mit dem Lastzugpaket verbundene Last besitzt. Die Kraftmaschine kann eher hochgefahren werden, da die aktuell verfügbare elektrische Leistung in Abhängigkeit von dem Anhängergewicht nicht in der Lage sein kann, denselben Fahrzeugbedarf zu erfüllen und das Fahrzeug zu beschleunigen. Die Kraftmaschine wird ebenfalls eher hochgefahren, um Nutzererwartungen zu erfüllen, so dass die Kraftmaschine arbeitet, um Leistung zum Beschleunigen des Fahrzeugs bereitzustellen, wenn der Nutzer einen Pedaldruck ausübt. Wenn das Fahrzeug eine Last zieht und der Bedarf unter dem ersten Versatz liegt, arbeitet die Kraftmaschine nicht, so dass der Fahrzeugbedarf durch die elektrische Arbeitsmaschine erfüllt wird und die Nutzererwartungen an den rein elektrischen Betrieb für ein Hybridfahrzeug erfüllt werden können und um Kraftstoff zu sparen und um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit für das Fahrzeug zu erhöhen.
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Der zweite Versatz kann als eine Änderung des ersten Versatzes implementiert werden. Der zweite Versatz kann auf der Grundlage des Gewichts des Anhängers, falls es bekannt ist, berechnet oder bestimmt werden. Der erste und/oder der zweite Versatz können als eine Kalibrierungstabelle vorgegeben sein und für den Fahrzeugcontroller bereitgestellt werden oder können in Echtzeit berechnet werden, während das Fahrzeug arbeitet.
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In einer anderen Ausführungsform weist der Fahrzeugcontroller bei einem Drehmomentversatz unter einem Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplan für ein Fahrzeug ohne Last die Kraftmaschine bei 112 zu starten an. Der Controller kann auf der Grundlage des Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplans für ein Fahrzeug ohne Last die Kraftmaschine zu starten anweisen, wenn die Drehmomentanforderung für die Kraftmaschine einen in dem Plan spezifizierten Wert erreicht. Der Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplan kann eine Kalibrierungstabelle sein, auf die der Controller Bezug nimmt. Der Drehmomentversatz kann auf dem Gewicht der mit dem Lastzugpaket des Fahrzeugs verbundenen Last beruhen, so dass für eine schwerere Anhängerlast ein größerer Drehmomentversatz auftritt. In anderen Ausführungsformen kann der Drehmomentversatz ein fester Wert sein, wobei der Versatz z. B. auf einem maximalen Anhängergewicht für das Fahrzeug beruhen kann.
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Der Controller kann die Kraftmaschine anzuhalten anweisen, wenn die Drehmomentanforderung unter dem Drehmomentversatz des Kraftmaschinendrehmoment-Hochfahrplans liegt, um dadurch Kraftstoff zu sparen.
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Für den Kraftmaschinenstopp- und Kraftmaschinenstartbefehl kann es ein Filter geben, das mit den Hochfahrplänen verwendet wird, um die Hysterese und das zyklische Ein- und Ausschalten der Kraftmaschine auf der Grundlage eines Drehmoment- oder Leistungsbedarfs, der in der Nähe des Versatzwerts für das Hochfahren schwankt, zu verringern.
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Natürlich hängen Drehmoment, Leistung und Drehzahl miteinander zusammen. Falls zwei der drei Werte bekannt sind, kann der dritte berechnet werden. Das Drehmoment ist das Produkt der Leistung mit der Drehzahl. Somit ist das Kraftmaschinendrehmoment die Kraftmaschinenleistung mal der Kraftmaschinenausgangsdrehzahl. Das Drehmoment der elektrischen Arbeitsmaschine ist die Ausgangsleistung der elektrischen Arbeitsmaschine mal der Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Arbeitsmaschine. Die Leistung bei den Fahrzeugrädern ist das Drehmoment bei den Rädern, dividiert durch die Drehzahl der Räder. Wie sie in den vorliegenden Beispielen verwendet sind, können Drehmoment und Leistung unter Verwendung der Drehzahl als die einfache Umrechnung zwischen beiden ausgetauscht werden.
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Bei 112 kann der Fahrzeugcontroller außerdem anweisen, dass eine nachgeschaltete Kupplung 40 (oder ein Drehmomentwandler) beim Anfahren des Fahrzeugs rutscht. Dadurch, dass die nachgeschaltete Kupplung 40 rutscht, kann die Fahrzeugleistungserzeugung erhöht werden, da ermöglicht wird, dass die Kraftmaschinendrehzahl zunimmt.
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Alternativ kann durch Rutschen der nachgeschalteten Kupplung 40 die Fahrzeugbeschleunigung erhöht werden.
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Für ein Fahrzeug 30 kann der Controller einen verriegelten Drehmomentwandler 40 für ein Anfahren des Fahrzeugs deaktivieren. Dadurch, dass der Drehmomentwandler 40 rutscht, führt die resultierende Drehmomentvervielfachung über den Drehmomentwandler zu einem höheren Drehmoment bei den Rädern, um das Fahrzeug und den Anhänger zu beschleunigen und vorzutreiben.
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Von 112 geht das Verfahren 100 zum Block 114 über und endet.
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4 veranschaulicht einen Zeitablaufplan für ein Hybridfahrzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. An dem Lastzugpaket des Hybridfahrzeugs ist eine Last angehängt, so dass sie das Fahrzeug zieht. Der Controller hat auf der Grundlage des Anhängergewichts veranlasst, dass das Fahrzeug in die Anhängerbetriebsart eingetreten ist. In der Zone 150 ist das Fahrzeug in Ruhe. Wie durch die Bremseingabe 152 gezeigt ist, hat der Nutzer das Bremspedal niedergedrückt. Wie durch die Drehzahl 154 der elektrischen Arbeitsmaschine gezeigt ist, ist die elektrische Arbeitsmaschine in Ruhe. Wie durch die Kraftmaschinendrehzahl 156 gezeigt ist, ist die Kraftmaschine ebenfalls in Ruhe. Zum Zeitpunkt 158 beginnt der Nutzer, das Bremspedal 152 freizugeben. Wie durch den Kraftmaschinenbefehl 160 gezeigt ist, fordert der Controller daraufhin ein Hochfahren der Kraftmaschine an.
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Da die Kraftmaschine hochgefahren wird, nimmt die Kraftmaschinendrehzahl 156 in der Zone 162 zu. Zum Zeitpunkt 164 arbeitet die Kraftmaschine mit der Leerlaufdrehzahl und sind das Bremspedal und das Fahrpedal nicht eingerückt. An diesem Punkt kann das Fahrzeug kriechen.
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Zum Zeitpunkt 166 stellt der Nutzer eine Pedaldruckanforderung 168 für das Fahrpedal bereit. Die Kraftmaschinendrehzahl und die Drehzahl der elektrischen Arbeitsmaschine (das Drehmoment und die Leistung) nehmen zu, um den Nutzer- und Fahrzeugbedarf zu erfüllen. Dadurch, dass die Kraftmaschine gestartet wird, während das Bremspedal freigegeben wird, ist die Kraftmaschine in Betrieb, sobald das Fahrpedal eingerückt wird, so dass es keine Verzögerung der Fahrzeugbeschleunigung und des Ansprechens wegen einer Kraftmaschinenstartfolge gibt.
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5 veranschaulicht ein Diagramm für das Hochfahren der Kraftmaschine auf der Grundlage der Fahrzeugleistung für ein Hybridfahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Bei 180 ist die angeforderte oder geforderte Fahrzeugleistung gezeigt. Bei 182 ist die maximal verfügbare elektrische Leistung dargestellt. Die maximal verfügbare elektrische Leistung kann unter Verwendung des Batterieladezustands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Betriebszustands der elektrischen Arbeitsmaschine und anderer Fahrzeugeingaben bestimmt werden. Mehrere Diagramme oder Tabellen können die maximale elektrische Leistung und veränderliche Anhängerlasten bereitstellen.
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Bei 184 kann geplant werden, dass die Kraftmaschine hochgefahren wird, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 186 erreicht, der einem Hochfahren der Kraftmaschine für ein Fahrzeug ohne mit dem Lastzugpaket verbundene Last oder mit einer Last unter dem Gewichtsschwellenwert entspricht. Um ein Reserve- oder Puffergebiet bereitzustellen, liegt der Schwellenwert 186 bei einem Versatz 188 unter der maximal verfügbaren elektrischen Leistung 182.
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Wenn an dem Lastzugpaket des Hybridfahrzeugs eine Last angehängt ist, so dass das Fahrzeug einen Anhänger zieht, hat der Controller verursacht, dass das Fahrzeug auf der Grundlage des Anhängergewichts in die Anhängerbetriebsart eingetreten ist. In der Anhängerbetriebsart weist der Controller bei 190 ein Hochfahren der Kraftmaschine an, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 192 erreicht, der einem Hochfahren der Kraftmaschine für ein Fahrzeug mit einer mit dem Lastzugpaket verbundenen Last entspricht, die eine Last über dem Gewichtsschwellenwert sein kann. Um ein zusätzliches Reserve- oder Puffergebiet bereitzustellen, so dass die Kraftmaschine arbeitet, wenn ein Fahrzeugleistungsbedarf zur Bereitstellung der angeforderten Leistung empfangen wird, ist der Schwellenwert 192 bei einem Versatz 194 unter dem Schwellenwert 186. Der Versatz 194 kann auf der Grundlage des Gewichts des Anhängers variieren und sein Wert kann zunehmen, während das Gewicht zunimmt.
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Obwohl die maximal verfügbare elektrische Energie zwischen einem Fahrzeug, das einen Anhänger zieht, und einem, das ohne Last ist, dieselbe sein kann, wird angemerkt, dass bei dem Fahrzeug, das den Anhänger zieht, ein größerer Teil der elektrischen Energie verwendet werden kann, um denselben Fahrzeugbedarf zu erfüllen. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug ohne Last auf der Grundlage des Fahrzeugzustands und der maximal verfügbaren elektrischen Energie in der Lage sein, bei bis zu 75% weit offener Drosselklappe elektrisch zu arbeiten. Dasselbe Fahrzeug mit denselben Fahrzeugzuständen, aber mit einem angehängten Anhänger, kann nur in der Lage sein, bei bis zu 60% weit offener Drosselklappe elektrisch zu arbeiten.
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Es kann eine ähnliche schematische Darstellung wie in 5 gegeben werden, in der das Drehmoment die Leistung ersetzt, wobei sie einen Versatz zwischen dem Drehmoment für das Hochfahren der Kraftmaschine für ein Fahrzeug ohne Last und für ein Fahrzeug, das einen Anhänger zieht, hat. Der Kraftmaschinen-Hochfahrdrehmoment-Schwellenwert für ein Fahrzeug, das einen Anhänger zieht, ist kleiner als der Kraftmaschinen-Hochfahrdrehmoment-Schwellenwert für ein Fahrzeug ohne Last. Der Versatz zwischen den Hochfahrdrehmoment-Schwellenwerten kann auf dem Gewicht des Anhängers beruhen, so dass der Versatz zunimmt, während das Anhängergewicht zunimmt.
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6 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens 200 zum Bestimmen eines Anhängergewichts zur Verwendung mit dem in 3 gezeigten Verfahren 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Das Verfahren 200 kann z. B. in Schritt 108 im Verfahren 100 verwendet werden. Das Verfahren 200 beginnt bei 202 und geht zum Block 204 über, wo der Controller von dem Straßenbedingungsüberwachungs-Beschleunigungsmesser oder dergleichen die tatsächliche auf dem Gefälle beruhende Beschleunigung des Fahrzeugs empfängt.
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Daraufhin berechnet das Verfahren 200 bei 206 die Änderung der Beschleunigung (Δaccel). Die auf dem Gefälle beruhende Beschleunigung wird zu einer erwarteten Beschleunigung auf ebener Erde oder zu einer Beschleunigung beim Gefälle null addiert und diese Summe wird daraufhin von der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung subtrahiert, um die Änderung der Beschleunigung bereitzustellen.
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Bei 208 berechnet das Verfahren 200 die Änderung der Masse (Δmass). Die Änderung der Masse wird unter Verwendung des zweiten Newton'schen Axioms oder Δmass = F/Δaccel und unter der Annahme, dass irgendeine Änderung der Beschleunigung eine Folge der Massenänderung ist, berechnet. Die Kraft F, die verwendet wird, beruht auf dem Drehmoment bei den Rädern und auf dem Radius der Radanordnung. Die Masse wird durch eine prozentuale Differenz der Beschleunigung skaliert und daraufhin die Basismasse subtrahiert, um Δmass zu berechnen.
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Bei 210 bestimmt das Verfahren 200 z. B. unter Verwendung einer Eingabe vom Block 104 im Verfahren 100, ist ein Anhänger angehängt ist. Falls ein Anhänger angehängt ist, geht das Verfahren 200 zum Block 212 über und stellt der Controller das Anhängergewicht gleich Δmass ein. Falls kein Anhänger angehängt ist, geht das Verfahren 200 zum Block 214 über und stellt der Controller die Fahrzeugzuladung gleich Δmass ein. Daraufhin geht das Verfahren entweder von 212 oder von 214 zum Block 216 über und endet.
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Somit stellen verschiedene Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung eine erhöhte Kraftstoffeffizienz und erhöhte Nutzererwartungen eines Hybridfahrzeugs, das eine Last oder einen Anhänger zieht, bereit. Selbst wenn das Fahrzeug eine Last zieht, kann das Fahrzeug in einer rein elektrischen Betriebsart betrieben werden, in der die elektrische Arbeitsmaschine das Fahrzeug vortreibt und die Kraftmaschine ausgeschaltet ist. Wenn das Fahrzeug eine Last zieht, kann die elektrische Arbeitsmaschine, insbesondere für eine schwerere Last wie etwa 5000 Pfund, 10.000 Pfund oder einen schwereren Anhänger, wegen des Zusatzgewichts des Anhängers eine verringerte Fähigkeit zum Beschleunigen und Vortreiben des Fahrzeugs und des Anhängers besitzen. Anstatt eine rein elektrische Betriebsart zu deaktivieren, wie es im Stand der Technik der Fall ist, ermöglicht die vorliegende Offenbarung, dass das Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Fahrzeugbedarf elektrisch arbeitet. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Fahrzeug bereit, bei dem die Kraftmaschine abgeschaltet werden kann, während das Fahrzeug arbeitet, und der Fahrzeugbedarf elektrisch erfüllt werden kann, um Kraftstoff zu sparen und die Nutzererwartungen zu erfüllen. Um den Nutzerbedarf und den Fahrzeugbedarf mit einem zusätzlichen Gewicht eines Anhängers vorauszuberechnen und zu erfüllen, kann die Kraftmaschine vor einem typischen Fahrzeughochfahrplan hochgefahren werden.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in dieser Patentschrift verwendeten verbalen Formulierungen sind als beschreibend und nicht als beschränkend zu verstehen, wobei selbstverständlich verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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