DE102015103985A1 - Begrenzen eines Rekuperationsmoments für einen Hybridelektroantriebsstrang - Google Patents

Begrenzen eines Rekuperationsmoments für einen Hybridelektroantriebsstrang Download PDF

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Abstract

Rekuperationsmoment wird für einen Hybridelektroantriebsstrang eines Fahrzeugs begrenzt. Eine durch die Getriebesteuerung bestimmte Drehmomentgrenze wird durch eine Fahrzeugsteuerung validiert. Die Fahrzeugsteuerung validiert die Drehmomentgrenze unter Verwendung einzeln oder zusammen eines Iststatus einer Drehmomentwandlerkupplung, eines detektierten Status der Drehmomentwandlerkupplung oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Drehmoment in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang und insbesondere ein Verfahren zum Begrenzen von Drehmoment während eines Rekuperationsmodus des Kraftfahrzeugantriebsstrangs.
  • Ein Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs enthält eine elektrische Maschine. Die Maschine kann in einem Antriebsmodus betrieben werden, in dem sich die Maschine dreht, um eine Torsionskraft zu erzeugen, die das Fahrzeug antreibt. Als Alternative dazu kann die Maschine in einem Rekuperationsmodus betrieben werden, um das Fahrzeug zu bremsen und eine elektrische Ladung zu erzeugen, die in einer Batterie gespeichert wird. Während des Rekuperationsmodus muss möglicherweise eine Drehmomentwandlerkupplung gesperrt werden, um kinetische Energie durch den Antriebsstrang zu der Maschine zu übertragen. Zur Ermöglichung des Öffnens der Drehmomentwandlerkupplung beim Verlassen des Rekuperationsmodus kann eine Getriebesteuerung eine Rekuperationsmomentgrenze basierend auf dem Status der Drehmomentwandlerkupplung einstellen.
  • Der Status der Drehmomentwandlerkupplung, der von der Getriebesteuerung verwendet wird, um die Rekuperationsmomentgrenze einzustellen, kann jedoch weniger genau als erwünscht sein.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Begrenzen von Drehmoment für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang in Betracht. Eine aktuelle Rekuperationsbremsmomentgrenze wird von einer Getriebesteuerung empfangen. Ein Status einer Drehmomentwandlerkupplung wird bestimmt. Eine neue Drehmomentgrenze wird als Funktion der aktuellen Drehmomentgrenze und des Status bestimmt. Rekuperationsbremsung wird unter Verwendung der neuen Drehmomentgrenze begrenzt.
  • Eine andere Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Begrenzen von Drehmoment für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang in Betracht. Eine aktuelle Rekuperationsbremsmomentgrenze wird von einer Getriebesteuerung empfangen. Es wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert. Eine neue Drehmomentgrenze wird als Funktion der aktuellen Grenze und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Rekuperationsbremsung wird unter Verwendung der neuen Drehmomentgrenze begrenzt.
  • Eine andere Ausführungsform zieht ein Verfahren zum Begrenzen von Drehmoment für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang in Betracht. Ein aktuelles Rekuperationsbremsmoment wird von einer Getriebesteuerung empfangen. Ein Status einer Drehmomentwandlerkupplung wird bestimmt. Es wird eine erste modifizierte Drehmomentgrenze als Funktion der aktuellen Grenze und des Status bestimmt. Es wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert. Eine zweite modifizierte Drehmomentgrenze wird als Funktion der ersten Grenze und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Rekuperationsbremsmoment wird unter Verwendung der zweiten Grenze begrenzt.
  • Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin, dass der Status der Drehmomentwandlerkupplung, der von der Getriebesteuerung bei der Einstellung der Rekuperationsmomentgrenze verwendet wird, validiert wird. Dadurch wird die Effizienz des Betriebs der Drehmomentwandlerkupplung verbessert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Hybridelektroantriebsstrangs.
  • 2 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine für einen Hybridelektroantriebsstrang.
  • 3 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine für einen Hybridelektroantriebsstrang.
  • 4 ist ein Flussdiagramm einer Steuerroutine für einen Hybridelektroantriebsstrang.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 stellt schematisch einen Hybridelektroantriebsstrang 10 für ein Kraftfahrzeug 12 dar. Der Antriebsstrang 10 ist rein beispielhaft und kann andere Formen annehmen, die Vorderradantriebs-, Hinterradantriebs- und Allradantriebsarten von Antriebssträngen sein können. Wie beschrieben, handelt es sich bei dem Antriebsstrang 10 um einen parallelen Hybridelektroantriebsstrang, er kann aber auch ein anderer Antriebsstrang sein, der dem Fachmann bekannt ist, wie zum Beispiel ein Antriebsstrang für reinen Elektrobetrieb und Reihen- und leistungsverzweigte Hybridelektroantriebsstränge.
  • Der Antriebsstrang 10 enthält eine Brennkraftmaschine 14, die eine Kurbelwelle 16 antreibt. Zwischen der Kraftmaschine 14 und einer elektrischen Maschine 22, bei der es sich um einen Elektromotor oder Motor/Generator handeln kann, ist eine Kupplung 18 angeordnet. Im eingerückten Zustand verbindet die Kupplung 18 die Kurbelwelle 16 mit einem Eingang 20 der elektrischen Maschine und überträgt Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 14 und der Maschine 22. Die Maschine 22 überträgt wiederum Drehmoment durch einen Drehmomentwandlereingang 24 zu einem Drehmomentwandler 26, und der Drehmomentwandler 26 überträgt Drehmoment durch einen Getriebeeingang 28 zu einem Getriebe 30. Das Getriebe 30 dreht eine Antriebswelle 32, die wiederum ein Differenzial 34 antreibt. Das Differenzial 34 überträgt Drehmoment zu einer ersten und einer zweiten Achse 36 bzw. 38, die ein erstes und zweites Rad 40 bzw. 42 antreiben. Wie einem Fachmann bekannt ist, kann die Maschine 22 in einem Rekuperationsmodus betrieben werden, um das Fahrzeug 12 zu bremsen und eine Batterie 44 aufzuladen.
  • Der Drehmomentwandler 26 enthält eine Drehmomentwandlerkupplung (TCC – torque converter clutch) 27, die ein Sperren des Drehmomentwandlers 26 gestattet. Der Drehmomentwandler 26 enthält auch ein Pumpenrad, das mit dem Drehmomentwandlereingang 24 verbunden ist, und ein Turbinenrad, das mit dem Getriebeeingang 28 verbunden ist. Die Drehmomentwandlerkupplung 27 stellt einen mechanischen Eingriff zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad her, um den Drehmomentwandler 26 selektiv zu sperren. Ein Status der Drehmomentwandlerkupplung 27 kann den Zustand gesperrt, Schlupf, geöffnet oder Fehler umfassen. In dem gesperrten Zustand stehen das Pumpenrad und das Turbinenrad der Drehmomentwandlerkupplung 27 in mechanischem Eingriff und drehen sich ohne Schlupf mit der gleichen Drehzahl. Im Schlupfzustand übertragen das Pumpenrad und das Turbinenrad hydraulisch Drehmoment, wobei die Kupplung 27 einen Teil des Drehmoments auch mechanisch überträgt, aber das Pumpenrad und das Turbinenrad drehen sich mit zwei verschiedenen Drehzahlen. Im geöffneten Zustand überträgt die Drehmomentwandlerkupplung 27 kein Drehmoment, so dass das Pumpenrad und das Turbinenrad das Drehmoment hydraulisch übertragen. Im Fehlerzustand ist ein Fehler hinsichtlich des Status des Drehmomentwandlers 26 gemeldet worden.
  • Der Betrieb des Drehmomentwandlers 26 und des Getriebes 30 wird durch eine Getriebesteuerung (TC – transmission controller) 46 gesteuert. Der Betrieb des Antriebsstrangs 10 mit der Kraftmaschine 14, der Kupplung 18, der Maschine 22 und dem Getriebe 30 wird durch eine Fahrzeugsteuerung (VC – vehicle controller) 48 gesteuert. Des Weiteren wird die Getriebesteuerung 46 auf die Fahrzeugsteuerung 48 abgestimmt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 49 detektiert die Fahrzeuggeschwindigkeit und kommuniziert mit der Fahrzeugsteuerung 48. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 49 kann herkömmlich sein und die Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf dem Fachmann bekannten Techniken detektieren.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 2 besprochen. 2 stellt eine Steuerroutine 100 für den Antriebsstrang 10 dar. Die Steuerroutine 100 verwendet einen Iststatus der Drehmomentwandlerkupplung 27.
  • In einem Schritt 102 stellt die Getriebesteuerung 46 eine aktuelle Drehmomentgrenze für den Betrieb des Antriebsstrangs 10 im Rekuperationsmodus ein. In einem Schritt 104 empfängt die Fahrzeugsteuerung 48 einen Iststatus der Drehmomentwandlerkupplung 27 von dem Drehmomentwandler 26. In einem Schritt 106 stellt die Fahrzeugsteuerung 48 eine neue Drehmomentgrenze als Funktion des empfangenen Iststatus der Drehmomentwandlerkupplung 27 ein. In einem Schritt 108, wenn der Istzustand gesperrt ist, wird die neue Drehmomentgrenze gleich der durch die Getriebesteuerung 46 eingestellten aktuellen Drehmomentgrenze eingestellt. Ist der Istzustand Schlupfen, wird verhindert, dass zusätzliches Rekuperationsmoment durch die Drehmomentwandlerkupplung 27 übertragen wird. Ist der Istzustand Schlupfen, wird in einem Schritt 110 die neue Drehmomentgrenze so eingestellt, dass sie gleich der größeren der aktuellen Drehmomentgrenze und einer angeforderten Drehmomentgrenze ist. Die angeforderte Drehmomentgrenze kann als die neue Drehmomentgrenze verwendet werden, wenn sie die aktuelle Drehmomentgrenze übersteigt, da der Iststatus der Drehmomentwandlerkupplung verwendet wird. Ist der Istzustand geöffnet oder Fehler, wird in einem Schritt 112 die neue Drehmomentgrenze auf null eingestellt, und der Rekuperationsmodus wird unterbunden. Die neue Drehmomentgrenze wird zum Begrenzen des während des Rekuperationsmodus an die Drehmomentwandlerkupplung 27 angelegten Drehmoments verwendet.
  • Es wird nunmehr 3 unter Bezugnahme auf 1 besprochen. 3 stellt eine Steuerroutine 200 für den Antriebsstrang 10 dar. Die Steuerroutine 200 verwendet einen detektierten Status der Drehmomentwandlerkupplung 27.
  • In einem Schritt 202 stellt die Getriebesteuerung 46 eine aktuelle Drehmomentgrenze für den Betrieb des Antriebsstrangs 10 in dem Rekuperationsmodus ein. In einem Schritt 204 bestimmt die Fahrzeugsteuerung 48 einen detektierten Status der Drehmomentwandlerkupplung 27. Der detektierte Status wird unter Verwendung einer Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad bestimmt. Die Drehzahldifferenz wird mit einer Drehzahldifferenzschwelle verglichen, um zu bestimmen, ob die Drehmomentwandlerkupplung 27 schlupft. Die Drehzahldifferenzschwelle kann eine Funktion von beispielsweise einer Drehzahl des Pumpenrads, einer Drehzahl der Turbine, einer Drehmomenthöhe für das Pumpenrad, einer Drehmomenthöhe für das Turbinenrad, einer Temperatur des Getriebeöls und einem aktuellen Gang des Getriebes 30 sein. In einem Schritt 206 stellt die Fahrzeugsteuerung 48 eine neue Drehmomentgrenze als Funktion des detektierten Status der Drehmomentwandlerkupplung 27 ein. Wenn der detektierte Status geöffnet ist, wird in einem Schritt 208 die neue Drehmomentgrenze auf null eingestellt, und der Rekuperationsmodus wird unterbunden. Wenn der detektierte Status ein anderer Status als geöffnet ist, wird in einem Schritt 210 die neue Drehmomentgrenze gleich der durch die Getriebesteuerung 46 eingestellten aktuellen Drehmomentgrenze eingestellt. Die neue Drehmomentgrenze wird zum Begrenzen von während des Rekuperationsmodus an die Drehmomentwandlerkupplung 27 angelegtem Drehmoment verwendet.
  • Es wird nunmehr 4 unter Bezugnahme auf 1 besprochen. 4 stellt eine Steuerroutine 300 für den Antriebsstrang 10 dar. Die Steuerroutine 300 verwendet eine Drehzahl des Fahrzeugs 12.
  • In einem Schritt 302 stellt die Getriebesteuerung 46 eine aktuelle Drehmomentgrenze für den Betrieb des Antriebsstrangs 10 im Rekuperationsmodus ein. In einem Schritt 304 berechnet die Fahrzeugsteuerung 48 ein Drehmomentausblendverhältnis als eine Funktion von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12, einer maximalen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle zum Gestatten des Betriebs des Rekuperationsmodus und einer minimalen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle zum Unterbinden des Rekuperationsmodus. Die maximale und die minimale Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle können auf Leistungsanforderungen eines gegebenen Fahrzeugs kalibriert sein. Die maximale und die minimale Fahrzeugschwelle können auf ausreichend niedrige Geschwindigkeiten kalibriert sein, dass die Steuerroutine 300 nur verwendet wird, wenn die aktuelle Drehmomentgrenze sonst nicht in der Lage ist, auf null auszurampen. Das Drehmomentausblendverhältnis variiert zwischen 0,0 und 1,0 und nimmt mit Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zu – das heißt bei der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ist das Drehmomentausblendverhältnis 1,0, und bei der minimalen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ist das Drehmomentausblendverhältnis 0,0. In einem Schritt 306 stellt die Fahrzeugsteuerung 48 eine neue Drehmomentgrenze durch Multiplizieren der aktuellen Drehmomentgrenze mit dem Drehmomentausblendverhältnis ein. Die neue Drehmomentgrenze ist unabhängig von dem Status der Drehmomentwandlerkupplung 27 und wird zur Begrenzung von während des Rekuperationsmodus an die Drehmomentwandlerkupplung 27 angelegtem Drehmoment verwendet.
  • Die auf dem Iststatus basierende Steuerroutine 100, die auf dem detektierten Status basierende Steuerroutine 200 und die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Steuerroutine 300 können zusammen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine aktuelle Drehmomentgrenze durch eine erste Steuerroutine zum Einstellen einer ersten neuen Drehmomentgrenze validiert werden, die erste neue Drehmomentgrenze durch eine zweite Steuerroutine zur Einstellung einer zweiten neuen Drehmomentgrenze validiert werden und die zweite neue Drehmomentgrenze durch eine dritte Steuerroutine zur Einstellung einer letzten neuen Drehmomentgrenze validiert werden.
  • Die erste, zweite und dritte Steuerroutine können die auf dem Iststatus basierende Steuerroutine 100, die auf dem detektierten Status basierende Steuerroutine 200 bzw. die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Steuerroutine 300 sein. Als Alternative dazu können die erste, zweite und dritte Steuerroutine die auf dem detektierten Status basierende Steuerroutine 200, die auf dem Iststatus basierende Steuerroutine 100 bzw. die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Steuerroutine 300 sein. Als Alternative dazu kann die zweite Steuerroutine weggelassen werden, wobei die erste Steuerroutine dann entweder die auf dem Iststatus basierende Steuerroutine 100 oder die auf dem detektierten Status basierende Steuerroutine 200 sein kann und die dritte Steuerroutine die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierende Steuerroutine 300 sein kann. Das Vorbehalten der auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Steuerroutine 300 für die dritte Steuerroutine gibt der durch die Getriebesteuerung 46 eingestellten aktuellen Drehmomentgrenze eine Gelegenheit, unter Verwendung der ersten und/oder der zweiten Steuerroutine sonst auf null auszurampen.
  • Obgleich bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausübung der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines elektrifizierten Fahrzeugs, umfassend: Begrenzen einer Rekuperationsbremsung unter Verwendung einer neuen Drehmomentgrenze basierend auf einer aktuellen Rekuperationsbremsmomentgrenze und einem Status einer Drehmomentwandlerkupplung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsstatus ein Istzustand der Kupplung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Istzustand der Kupplung ein gesperrter Zustand ist, und die neue Grenze als gleich der aktuellen Grenze bestimmt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Istzustand der Kupplung ein Schlupfzustand ist und die neue Grenze als die größere der aktuellen Grenze oder einer aktuellen Rekuperationsbremsanforderung ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Istzustand der Kupplung ein geöffneter Zustand ist und die neue Grenze als null bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Istzustand der Kupplung ein Fehlerzustand ist und die neue Grenze als null bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsstatus durch Detektieren von Schlupf der Kupplung bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kupplungsstatus ein geschlossener Zustand ist und die neue Grenze gleich der aktuellen Grenze ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Kupplungsstatus ein geöffneter Zustand und die neue Grenze null ist.
  10. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines elektrifizierten Fahrzeugs, umfassend: Begrenzen von Rekuperationsbremsung unter Verwendung einer neuen Drehmomentgrenze basierend auf einer aktuellen Rekuperationsbremsmomentgrenze und einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Drehmomentausblendverhältnis als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird und die neue Grenze als eine Funktion der aktuellen Grenze und des Ausblendverhältnisses berechnet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei unter einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich die neue Grenze als null bestimmt wird, innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs die neue Grenze als sich der aktuellen Grenze mit Zunahme der Geschwindigkeit annähernd bestimmt wird und über dem Geschwindigkeitsbereich die neue Grenze als gleich der aktuellen Grenze bestimmt wird.
  13. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines elektrifizierten Fahrzeugs, umfassend: Begrenzen von Rekuperationsbremsmoment unter Verwendung einer zweiten Bremsmomentgrenze, die eine Funktion einer ersten Rekuperationsbremsmomentgrenze und einer Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wobei die erste Grenze eine Funktion einer aktuellen Rekuperationsbremsmomentgrenze und eines Status einer Drehmomentwandlerkupplung ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Kupplungsstatus ein Istzustand der Kupplung ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend folgende Schritte: Begrenzen der ersten Grenze auf die aktuelle Grenze, wenn der Istzustand der Kupplung ein gesperrter Zustand ist; Begrenzen der ersten Grenze als die größere der aktuellen Grenze oder einer aktuellen Rekuperationsbremsanforderung, wenn der Istzustand der Kupplung ein Schlupfzustand ist; Begrenzen der ersten Grenze auf null, wenn der Istzustand der Kupplung ein geöffneter Zustand ist; und Begrenzen der ersten Grenze auf null, wenn der Istzustand der Kupplung ein Fehlerzustand ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Kupplungsstatus durch Detektieren von Schlupf der Kupplung bestimmt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend die folgenden Schritte: Begrenzen der ersten Grenze auf gleich der aktuellen Drehmomentgrenze, wenn der Status der Kupplung ein geschlossener Zustand ist; Begrenzen der ersten Grenze auf null, wenn der Status der Kupplung ein geöffneter Zustand ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den weiteren Schritt des: Begrenzens der ersten Drehmomentgrenze als eine Funktion einer vorläufigen Drehmomentgrenze, die eine Funktion der aktuellen Grenze und des Status der Drehmomentwandlerkupplung ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die vorläufige Grenze unter Verwendung eines Istzustands der Kupplung bestimmt wird und die erste Grenze durch Detektieren von Schlupf der Kupplung bestimmt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die vorläufige Grenze durch Detektieren von Schlupf der Kupplung bestimmt wird und die erste Grenze unter Verwendung eines Istzustands der Kupplung bestimmt wird.
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