DE102015108795A1

DE102015108795A1 - Begrenzung von Getriebeherunterschaltmoment bei Rekuperationsbremsung

Info

Publication number: DE102015108795A1
Application number: DE102015108795.2A
Authority: DE
Inventors: Bernard D. Nefcy; Mark Steven Yamazaki; Yanan Zhao; Scott J. Lauffer; Francis Thomas Connolly; Zhengyu Dai; Matthew John Shelton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US9598085B2; US20150360691A1; CN105172786A; CN105172786B

Abstract

Ein Hybridfahrzeugantriebsstrang ist dazu konfiguriert, eine Rekuperationsbremsmomentgrenze an einem Getriebe während eines Rekuperationsbremsungsherunterschaltens bereitzustellen. Das Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignis weist sequenzielle Verstärkungs-, Start-, Drehmoment-, Trägheits- und Endphasen auf. Das Getriebe kann bei Fehlen einer Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Verstärkungs- und Startphase zum Zurückgewinnen von mehr Energie betrieben werden. Das Getriebe kann zum Schutz gegen einen Abfall der Eingangswellendrehzahl, der ohne die Grenze auftreten kann, während der Drehmoment- und Trägheitsphase mit einer Rekuperationsbremsmomentgrenze betrieben werden. Diese Grenze kann nach Beendigung des Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignisses entfernt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Steuern eines Rekuperationsbremsmoments in einem Hybridfahrzeugantriebsstrang während einer Übersetzungsänderung des Getriebes, die bei Rekuperationsbremsung erfolgt.
HINTERGRUND
Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge mit zwei oder mehr Antriebsquellen in einem Triebstrang, wobei der gebräuchlichste Kraftfahrzeughybrid ein benzinelektrischer Hybrid mit einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Motor/Generator ist. In der Regel verwenden Hybridfahrzeuge sowohl eine Kraftmaschine als auch einen Motor zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, von Emissionen und der Leistung durch Schalten zwischen den beiden zum optimalen Zeitpunkt, wenn entweder die Kraftmaschine oder der Motor möglicherweise effizienter als die (der) jeweils andere ist, oder als Kombination der beiden, wenn dies effizienter als die Verwendung von nur einer (einem) ist, in Abhängigkeit von dem Hybridsystem und dem Fahrzeugmodus.
Hybridfahrzeuge werden im Allgemeinen durch die Aufteilung von Leistung zwischen Quellen klassifiziert; beide Quellen können parallel arbeiten, um dem Antriebsstrang gleichzeitig Drehmoment bereitzustellen, oder sie können der Reihe nach arbeiten, wobei eine Quelle ausschließlich das Drehmoment bereitstellt und die zweite zur Erhöhung der Leistungsreserve der ersten verwendet wird.
Hybridfahrzeuge können auch ein Automatikgetriebe in dem Triebstrang zwischen einer oder mehreren der Quellen und den Antriebsrädern enthalten. Ein Automatikgetriebe, auch als automatisches Zahnradgetriebe bezeichnet, kann automatisch zu verschiedenen Gangübersetzungen schalten, wenn das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen, wodurch der Fahrer keine Gänge mehr manuell schalten muss. Die meisten Automatikgetriebe haben einen definierten Satz von Gangbereichen und werden als Stufenautomatikgetriebe bezeichnet.
Während eines als Rekuperationsbremsung bezeichneten Prozesses wird der Motor durch den Antriebsstrang gedreht, um eine Hochspannungsbatterie aufzuladen. Der Motor stellt Fahrzeugverzögerung durch Entfernen von Drehmoment von dem Antriebsstrang und seine Umwandlung in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie bereit. Während der Rekuperationsbremsung kann die Fahrerdrehmomentanforderung allein durch Rekuperationsbremsung bereitgestellt oder durch Reibungsbremsung ergänzt werden. Die Aufteilung von Fahrerdrehmomentanforderung zwischen Reibungsbremsmoment und Rekuperationsbremsmoment (das heißt negatives Eingangsdrehmoment über den Motor) wird durch den Bremsprozess ausgeglichen, um so viel Rekuperation wie möglich zu erreichen, so dass die Energie später zum Vortrieb des Fahrzeugs und dadurch zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie verwendet werden kann.
Während der Rekuperationsbremsung kann es von Vorteil sein, das Getriebe herunterzuschalten, um die Drehzahl des Motors zu erhöhen und somit dem Motor zu gestatten, eine höhere negative Drehmomenteingabe in den Antriebsstrang bereitzustellen und eine Zunahme der Batterieladung zu gewährleisten. Die Drehmomentübertragung durch das Getriebe während eines Herunterschaltens bei Rekuperationsbremsung muss möglicherweise jedoch dazu gesteuert werden, Schaltschock zu reduzieren. Ein Beispiel für eine Steuerstrategie zur Reduzierung von Schaltschock während eines Herunterschaltens bei Rekuperationsbremsung ist in der US-Patentanmeldung US 201 3/02961 00 zu finden, die hierdurch durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
KURZFASSUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einer Steuerung, die mit einer elektrischen Maschine, einem Reibungsbremsungssystem und einem Getriebe kommuniziert. Die elektrische Maschine stellt am Antriebsstrang ein Rekuperationsbremsmoment bereit. Das Reibungsbremsungssystem stellt am Antriebsstrang ein Reibungsbremsungsmoment bereit. Das Getriebe ist mit dem Antriebsstrang gekoppelt und stellt Rekuperationsbremsungsherunterschalten bereit, um die Höhe der während der Rekuperationsbremsung zurückgewonnenen Energie durch Tauschen des Eingriffs einer lastabgebenden Kupplung und einer lastannehmenden Kupplung über eine Reihe von Phasen zu vergrößern. Bei diesem Antriebsstrang ist die Steuerung dazu programmiert, als Reaktion auf eine Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer während des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer mit Rekuperationsbremsmoment zu erfüllen, bevor die lastabgebende Kupplung ausrückt, und mit Reibungsbremsmoment, nachdem die lastabgebende Kupplung damit begonnen hat, auszurücken.
Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Rekuperationsbremsmoment stetig zu erhöhen, während das Reibungsbremsmoment reduziert wird, um die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer während des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens zu erfüllen, während das Einrücken der lastannehmenden Kupplung zunimmt.
Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, bei einem Beginn des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens die lastabgebende Kupplung bei einem anfänglichen Einrücken basierend auf einer Raddrehmomentgrenze einzustellen, wodurch eine Verstärkungsphase eingeleitet wird. Weiterhin kann die Steuerung dazu programmiert sein, die lastabgebende Kupplung während der gesamten Verstärkungsphase auf einem im Wesentlichen konstanten Eingriff zu halten. Des Weiteren kann die Steuerung dazu programmiert sein, ein Einrücken der lastannehmenden Kupplung während der gesamten Verstärkungsphase zu verhindern.
Ferner kann die Steuerung dazu programmiert sein, eine Hubverstellung der lastannehmenden Kupplung zu bewirken, während ein Ausrücken der lastabgebenden Kupplung verhindert wird, wodurch eine Startphase definiert wird. Des Weiteren kann die Steuerung dazu programmiert sein, ein Einrücken der lastannehmenden Kupplung zu verstärken, während ein Ausrücken der lastabgebenden Kupplung während der gesamten Startphase verhindert wird.
Ferner kann die Steuerung dazu programmiert sein, damit zu beginnen, den Eingriff der lastabgebenden Kupplung zu verringern, wodurch eine Drehmomentphase eingeleitet wird, während das Einrücken der lastannehmenden Kupplung weiter verstärkt wird. Eine Drehzahl des Antriebsstrangs wird aufgrund des Wechselns des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung zu der lastannehmenden Kupplung, wodurch eine Trägheitsphase eingeleitet wird, erhöht. Des Weiteren kann die Steuerung dazu programmiert sein, Verringern des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung fortzusetzen, während das Verstärken des Einrückens der lastannehmenden Kupplung fortgesetzt wird. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, wenn die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt wird und die lastabgebende Kupplung vollständig ausgerückt wird, die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer wieder allein durch Rekuperationsbremsmoment zu erfüllen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Herunterschalten bei Rekuperationsbremsung offenbart. Bei diesem Verfahren wird eine Verstärkungsphase eingeleitet, indem das Einrücken einer lastabgebenden Kupplung dazu eingestellt wird, einer Fahrerdrehmomentanforderung zu entsprechen. Die Verstärkungsphase wird durch Einleiten einer Startphase durch Bewirken einer Hubverstellung und Einrücken einer lastannehmenden Kupplung beendet. Das Erfüllen einer Zunahme von Fahrerdrehmomentanforderung während der Verstärkungs- und Startphase wird durch Erhöhen eines Rekuperationsbremsmoments erreicht. Die Startphase wird durch Einleiten einer Drehmomentphase durch Ausrücken einer lastabgebenden Kupplung beendet. Das Erfüllen jeglicher Zunahme einer Fahrerdrehmomentanforderung während der Drehmomentphase wird nunmehr durch Erhöhen eines Reibungsbremsungsmoments erreicht.
Bei diesem Verfahren kann ein Grad des Einrückens der lastabgebenden Kupplung, der dazu ausreicht, einer Fahrerdrehmomentanforderung zu entsprechen, auf einer Raddrehmomentgrenze basieren. Des Weiteren kann dieses Verfahren Verringern des Reibungsbremsungsmoments zum Erfüllen der Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung während der Drehmomentphase durch Erhöhen des Rekuperationsbremsmoments mit einer kontrollierten Rate umfassen. Bei Zunahme einer Drehzahl des Antriebsstrangs wird bei diesem Verfahren durch Wechseln des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung zu der lastannehmenden Kupplung die Drehmomentphase beendet und eine Trägheitsphase eingeleitet. Dann kann das Verfahren während der Trägheitsphase das Reibungsbremsungsmoment weiter verringern, um die Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung durch Erhöhen des Rekuperationsbremsmoments mit einer kontrollierten Rate zu erfüllen.
Wenn die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt ist, ist die lastabgebende Kupplung vollständig ausgerückt, das Reibungsbremsungsmoment zum Erfüllen der Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung wird durch das Rekuperationsbremsmoment vollständig ersetzt, die Drehmomentphase kann beendet werden, wodurch eine Endphase eingeleitet wird. Dann kann das Verfahren jegliche zusätzliche Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung wieder durch Erhöhen eines Rekuperationsbremsmoments erfüllen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung richtet sich auf ein Verfahren zur Bereitstellung einer Rekuperationsbremsmomentgrenze an einem Getriebe während eines Rekuperationsbremsungsherunterschaltens. Das Rekuperationsbremsungsherunterschalten hat sequenzielle Verstärkungs-, Start-, Drehmoment- und Trägheitsphasen. Dieses Verfahren umfasst Betreiben des Getriebes bei Fehlen einer Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Verstärkungs- und Startphase. Dieses Verfahren umfasst weiterhin Betreiben des Getriebes mit einer Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Drehmoment- und Trägheitsphase.
Das Verfahren kann Reibungsbremsung bereitstellen, um eine Fahrerdrehmomentanforderung, die die Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Drehmoment- und Trägheitsphase übersteigt, auszugleichen. Des Weiteren kann das Verfahren Erhöhen der Rekuperationsbremsmomentgrenze zu der Fahrerdrehmomentanforderung, die die Rekuperationsbremsmomentgrenze übersteigt, mit einer kontrollierten Rate durch die Drehmoment- und Trägheitsphase umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren Entfernen der Rekuperationsbremsmomentgrenze bei Beendigung der Trägheitsphase umfassen.
Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung und andere Aspekte werden unten unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs in einem Parallel-Hybridfahrzeug.
2a und 2b sind Diagramme einer Steuerstrategie zur Maximierung von Drehmomentübertragung durch das Getriebe während eines Herunterschaltens des Getriebes bei Rekuperationsbremsung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die dargestellten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sein sollen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die offenbarten Konzepte auszuüben sind.
1 zeigt ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV – hybrid electric vehicle) 10 und stellt repräsentative Beziehungen zwischen einigen der Komponenten des Fahrzeugs 10 dar. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 10 kann variieren. Das Fahrzeug 10 ist in der Darstellung ein herkömmlicher Parallel-Hybrid-Antriebsstrang 12, wobei jedoch auch andere verwendet werden können. Der Antriebsstrang 12 enthält eine Kraftmaschine 14, die ein Getriebesystem 16 antreibt. Das Getriebesystem 16 enthält eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, im Folgenden einfach als Motor 18 bezeichnet. Der Motor 18 steht mit einer Traktionsbatterie 20 in elektrischer Verbindung. Weiterhin ist der Motor 18 mit einem Drehmomentwandler 22 und einem Automatikgetriebe 24 gekoppelt. Eine Trennkupplung 26 kann auch Teil des Getriebesystems 16 sein, wie hier gezeigt, oder kann außerhalb des Getriebesystems 16 untergebracht sein.
Die Kraftmaschine 14 und der Motor 18 sind beide Antriebsquellen für das Fahrzeug 10. Die Kraftmaschine 14 stellt allgemein ein Antriebsaggregat dar, das eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor enthalten kann. Die Kraftmaschine 14 erzeugt eine Kraftmaschinenleistung und ein entsprechendes Kraftmaschinendrehmoment t_eng, das dem Getriebesystem 16 zugeführt wird, wenn die Trennkupplung 26 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem Motor 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Des Weiteren weist die Kraftmaschine 14 eine Kraftmaschinendrehzahl ω_eng auf, wenn sie in Betrieb ist. Die Kraftmaschine 14 kann eine Kurbelwelle 28 oder Kraftmaschinenausgangswelle 28 aufweisen, die dem Getriebesystem 16 das Kraftmaschinendrehmoment t_eng und die Kraftmaschinendrehzahl ω_eng liefert.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist Leistungsfluss von der Kraftmaschine 14 zu dem Motor 18 oder von dem Motor 18 zu der Kraftmaschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt werden und der Motor 18 als Generator arbeiten, um von der Kraftmaschinenausgangswelle 28 und einer Motoreingangswelle 29 zugeführte Drehenergie in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um die Kraftmaschine 14 von dem Rest des Antriebsstrangs 12 zu trennen, so dass der Motor 18 als einzige Antriebsquelle für das Fahrzeug 10 dienen kann. Die Motoreingangswelle 29 kann sich durch den Motor 18 zu einer Motorausgangswelle 30 erstrecken. Die Motoreingangswelle 29 und die Motorausgangswelle 30 können eine einzige einteilige Motorwelle 30 sein. Bei dieser Konfiguration ist der Motor 18 mit der Welle 30 kontinuierlich antriebsverbunden, während die Kraftmaschine 14 nur, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, mit der Welle 30 antriebsverbunden ist.
Der Motor 18 kann durch eine beliebige mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der Motor 18 ein permanent erregter Synchronmotor sein. Der Motor 18 kann einen mit der Motorwelle 30 verbundenen Läufer 31 aufweisen. Der Motor 18 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment t_mtr für das Getriebesystem 16. Wenn der Motor 18 durch die Batterie 20 bereitgestellten Strom verbraucht (Entladung), wird das Motordrehmoment t_mtr dem Getriebesystem 16 als ein positives Drehmoment oder Antriebsmoment zugeführt. Wenn der Motor 18 der Batterie 20 Strom zuführt (Aufladung), wird das Motordrehmoment t_mtr von dem Getriebesystem 16 entfernt und kann als ein negatives Drehmoment oder Bremsmoment am Getriebesystem 16 betrachtet werden. Der Motor 18 kann zur Bereitstellung von Strom für die Batterie 20 verwendet werden, indem er durch die Kraftmaschine 14 mit Energie versorgt wird, wie oben besprochen, und indem Rekuperationsbremsung für das Fahrzeug 10 durchgeführt wird, wie unten ausführlicher besprochen werden wird. Der Motor 18 weist eine Drehzahl ω_mtr auf, die durch Messen der Drehzahl des Läufers 31, der Drehzahl der Motorwelle 30 oder durch Messen von Stromfluss in den oder aus dem Motor 18 erhalten werden kann.
Der Motor 18 kann in jedem Betriebsmodus dem Antriebsstrang 12 ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment zuführen. Der Motor 18 kann als Generator wirken und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umwandeln. Der Motor 18 kann zum Beispiel sogar als Generator wirken, während die Kraftmaschine 14 für das Fahrzeug 10 Antriebsleistung bereitstellt. Der Motor 18 kann zusätzlich dazu während Zeiten von Rekuperationsbremsung, in denen Drehenergie von den sich drehenden Rädern 42 durch das Getriebe 24 zurück befördert und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt wird, als Generator wirken. Der Motor 18 kann Rekuperationsbremsmoment am Antriebsstrang 12 bereitstellen.
Der Motor 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 enthält ein Pumpenrad, das an der Motorwelle 30 befestigt ist, und eine Turbine, die an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 22 stellt eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad zur Turbine, wenn sich das Pumpenrad schneller als die Turbine dreht. Die Höhe des Turbinendrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Läuferdrehzahl zur Turbinendrehzahl ausreichend groß ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Der Ausgang des Drehmomentwandlers 22 ist die Getriebeeingangswelle 32, die das Getriebeeingangsdrehmoment t_in überträgt und eine Getriebeeingangsdrehzahl ω_in aufweist. Der Drehmomentwandler 22 kann auch in dem Getriebe 24 enthalten sein, und die Getriebeeingangswelle 32 kann eine innere Getriebewelle 24 sein.
Es kann auch eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 (manchmal auch als Wandlerkupplung bezeichnet) vorgesehen sein, die, wenn sie eingerückt ist, das Pumpenrad und eine Turbine des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung gestattet wird. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann als eine Anfahrkupplung zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeuganfahrens betrieben werden. Alternativ dazu oder damit kombiniert kann bei Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 enthalten, eine der Trennkupplung 26 ähnliche Anfahrkupplung zwischen dem Motor 18 und dem Getriebe 24 vorgesehen sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung bezeichnet, und eine Anfahrkupplung (die eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 sein kann), wird allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Getriebe 24 kann ein Stufengetriebe 24 sein, das diskrete Zahnradsätze (nicht gezeigt) enthält, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen 35a, 35b, 35c, 35d, im Folgenden einfach als Kupplungen 35a, 35b, 35c, 35d bezeichnet, selektiv in verschiedenen Gangübersetzungen platziert werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder Stufenübersetzungsverhältnisse herzustellen. Die Kupplungen 35a, 35b, 35c, 35d sind über eine Schaltroutine steuerbar, die gewisse Elemente der Zahnradsätze verbindet oder trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Zum Beispiel können die Kupplungen 35a, 35b und 35c in einer ersten Gangübersetzung eingerückt sein, während 35d nicht eingerückt ist, und in einer zweiten Gangübersetzung können die Kupplungen 35a, 35b und 35d eingerückt sein, während 35c nicht eingerückt ist. Zum Schalten aus dem ersten Gang in den zweiten Gang muss die Kupplung 35c ausgerückt werden, während die Kupplung 35d eingerückt wird. Die Kupplung 35c kann als die lastabgebende Kupplung 35c bezeichnet werden, während die Kupplung 35d als die lastannehmende Kupplung 35d bezeichnet werden kann. Obgleich hier nur vier Reibungselemente gezeigt werden, kann eine beliebige Anzahl von über drei verwendet werden.
Die Ausgangswelle 36 ist in der Darstellung mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt über jeweilige Achsen 44, die mit dem Differenzial 40 verbunden sind, ein Paar Räder 42 an. Das Differenzial kann ungefähr ein gleiches Drehmoment t_final und eine gleiche Drehzahl ω_final auf jedes Rad 42 übertragen, wenn das Fahrzeug 10 in gerader Spur läuft. Das Differenzial 40 gestattet Drehmoment- und Drehzahldifferenzen zwischen den Rädern 42, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug um eine Ecke fährt. Verschiedene Arten von Differenzialen oder ähnliche Vorrichtungen können zur Verteilung von Drehmoment vom Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von dem bestimmten Betriebsmodus oder der bestimmten Betriebsbedingung variieren. Obgleich das Differenzial 40, die Räder 42 und die Achsen 44 denen einer Hinterradantriebskonfiguration mit Starrachse ähneln, dient die Figur lediglich der Veranschaulichung, die Räder 42 können unabhängig aufgehängt sein, die Achsen 44 können Halbwellen mit Gleichlaufgelenken sein, und die Räder 42 können von einer Vorderradantriebskonfiguration oder von einer Vierradantriebskonfiguration stammen.
Die Räder 42 und/oder die Achsen 44 können Reibungsbremsen/ein Reibungsbremssystem 46 aufweisen, die/das zum Reduzieren des Drehmoments t_final und der Drehzahl ω_final an den Rädern 42 betätigt werden können/kann. Die hier gezeigten Reibungsbremsen 46 weisen einen Rotor 48a auf, der mit der Achse 44 und einem um den Rotor 48a angeordneten und mit dem Fahrzeug 10 gekoppelten Sattel 48b gekoppelt ist, allgemein als Scheibenbremse bezeichnet, so dass, wenn der Sattel 48b betätigt wird, er den Rotor 48a zusammengedrückt, und die Reibung zwischen den beiden das Drehmoment t_final und die Drehzahl ω_final an den Rädern reduziert. Es können andere Reibungsbremsen 46, wie zum Beispiel Trommelbremsen, aber nicht drauf beschränkt, verwendet werden. Das Reibungsbremssystem 46 kann zur Bereitstellung eines Reibungsbremsmoments am Antriebsstrang 12 verwendet werden.
Der Antriebsstrang 12 enthält ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit) 50. Obwohl sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die PCU 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere über das Fahrzeug 10 hinweg verteilte Steuerungen, wie z. B. unter anderem eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller), eine HEV-Energiemanagementsteuerung und eine Übersetzungsverhältnismanagementsteuerung, gesteuert werden. Es sollte daher auf der Hand liegen, dass die PCU 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine Steuerung 50 bezeichnet werden können, die als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren zur Steuerung von Funktionen verschiedene Aktuatoren steuert, wie z. B. Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, Betreiben des Motors 18 zum Verbrauchen von Strom und Bereitstellen von Raddrehmoment oder Erzeugen von Strom zum Laden der Batterie 20, Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw.
Die Steuerung 50 kann über eine Eingangs-/Ausgangs(I/O)-Schnittstelle, die als eine einzige integrierte Schnittstelle implementiert sein kann, welche verschiedene Rohdaten, Informationen oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen breitstellt, mit verschiedenen Kraftmaschinen-/Fahrzeugsensoren und Aktuatoren kommunizieren. Als Alternative dazu können ein oder mehrere eigens vorgesehene Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden.
Die Steuerung 50 kann Signale senden zu und empfangen von unter anderem der Kraftmaschine 14 über die Kommunikationsleitung 52, der Trennkupplung 26 über die Kommunikationsleitung 54, dem Motor 18 über die Kommunikationsleitung 56, der Anfahrkupplung 34 und/oder dem Drehmomentwandler 22 über die Kommunikationsleitung 58, dem Getriebe 24 über die Kommunikationsleitung 60, den Antriebsrädern 42 über die Kommunikationsleitung 62 und anderer Leistungselektronik 64 über die Kommunikationsleitung 66. Kommunikation zwischen der Steuerung 50 und den Komponenten kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Kommunikation erfolgt möglicherweise nicht direkt und kann durch andere Systeme führen. Zum Beispiel kann die Steuerung Kraftmaschinendrehmoment t_eng und Kraftmaschinendrehzahl ω_eng direkt von einem (nicht gezeigten) Kurbelwellenstellungs- oder -drehzahlsensor oder einem (nicht gezeigten) Kraftmaschinendrehmomentwandler über drahtgebundene Kommunikationsleitungen 52 oder von einem Fahrzeugkommunikationssystem, wie zum Beispiel einem (nicht gezeigten) CAN-Bus, empfangen. Ebenso kann der Antriebsstrang 12 Drehzahlsensoren oder Drehmomentsensoren aufweisen, die an jeder der oben erwähnten Komponenten positioniert sind, wie zum Beispiel einen (nicht gezeigten) Motorläuferdrehzahlsensor und (nicht gezeigte) Raddrehzahlsensoren.
Obgleich nicht explizit dargestellt, können durch die Steuerung 50 auch verschiedene zusätzliche Funktionen oder Komponenten gesteuert werden, wie zum Beispiel Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, -rate und -dauer, Drosselklappenstellung, Zündkerzenzündzeitpunkt (bei Fremdzündungskraftmaschinen), Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten und -dauer, Vorbaunebenaggregatantrieb(FEAD – Front-End Accessory Drive)-Komponenten, wie z. B. eine Lichtmaschine, ein Klimakompressor, Batterieladung, regeneratives Bremsen, Motorbetrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und eine Schaltroutine für das Getriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die eine Eingabe durch die I/O-Schnittstelle übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise Turboladeraufladedruck, Kurbelwellenstellung (PIP), Kraftmaschinendrehzahl, Raddrehzahlen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Kühlmitteltemperatur, Einlasskrümmerdruck (MAP), Fahrpedalstellung, Zündschalterstellung, Drosselventilstellung, Lufttemperatur, Abgassauerstoffgehalt oder eine andere Abgaskomponentenkonzentration oder -anwesenheit, Einlassluftstrom, Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur, Drehmomentwandlerturbinendrehzahl, Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34, Verzögerungs- oder Schaltmodus und Motordrehzahl anzugeben.
Das Fahrzeug 10 hat ein Bremspedal 70, das von dem Fahrer des Fahrzeugs 10 verwendet wird, um eine Fahrerdrehmomentanforderung t_dd oder einen Bremsbefehl zum Verzögern des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Niederdrücken und Freigeben des Pedals 70 ein Bremspedalstellungssignal, das durch die Bremssteuereinheit 72 als eine Anforderung nach verringerter Leistung oder verringertem Drehmoment zum Passieren durch das Getriebesystem 16 zum Verzögern des Fahrzeugs 10 interpretiert werden kann. Die Bremssteuereinheit 72 kann autonom als getrennte Komponente oder getrenntes System sein, wie hier gezeigt, oder kann in der Steuerung 50 integriert sein. Die Bremssteuereinheit 72 kann alle der gleichen entsprechenden Attribute enthalten, die mit der Steuerung 50, wie oben beschrieben, verbunden werden.
Mindestens basierend auf der Eingabe von dem Bremspedal 70 steuert die Bremssteuereinheit 72 die Reibungsbremsen 46, den Motor 18 t_mtr und in einigen Fällen sogar die Kraftmaschine 14 t_eng in verschiedenen Kombinationen oder jeweils individuell dahingehend an, durch das Getriebesystem 16 passierendes Drehmoment zu reduzieren, um das Fahrzeug 10 zu verzögern. Die Bremssteuereinheit 72 kann mit der Reibungsbremse/dem Reibungsbremssystem 46 kommunizieren, wie durch die Kommunikationslinie 74 gezeigt, um Drehmomentabgabe am Rad 42 zu reduzieren. Weiterhin kann die Bremssteuereinheit 72 mit der Steuerung 50 kommunizieren, wie durch die Kommunikationslinie 76 gezeigt, um den Motor 18 zur Bereitstellung von Rekuperationsbremsung oder die Kraftmaschine 14 zur Bereitstellung von Kraftmaschinenbremsung für das Getriebesystem 16 zu verwenden. Die Bremssteuereinheit 72 kann auch direkt mit dem Motor 18 und/oder der Kraftmaschine 14 kommunizieren.
Des Weiteren kann/können die Steuerung 50 und/oder die Bremssteuereinheit zum zeitlichen Koordinieren der Gangschaltungen im Getriebe 24 programmiert sein. Es kann wünschenswert sein, das Getriebe 24 während der Rekuperationsbremsung herunterzuschalten. Wie oben erwähnt, wird durch Herunterschalten des Getriebes 24 die Drehzahl des Motors ω_mtr erhöht, wodurch dem Motor 18 gestattet wird, ein eine höhere negative Drehmomenteingabe ω_mtr in den Antriebsstrang 12 bereitzustellen und eine Zunahme der Ladung der Batterie 20 zu gewährleisten.
Der Fahrer drückt das Bremspedal 70 nieder, um das Fahrzeug zu bremsen. Durch das Niederdrücken des Bremspedals 70 wird eine Fahrerdrehmomentanforderung t_dd in die Steuerung 50 bereitgestellt. Die Steuerung 50 leitet ein Rekuperationsbremsereignis durch Verwendung des Motors 18 zur Bereitstellung eines negativen Drehmoments t_mtr am Antriebsstrang 12 ein. Ein Herunterschalten des Getriebes 24 wird in der Regel bei Sammeln von Rekuperationsbremsenergie angefordert, da die höhere Eingangsdrehzahl des Getriebes 24 eine höhere Rekuperationsbremsleistung, gewöhnlich bei höheren Wirkungsgraden, gestattet. Die standardmäßige Schaltroutine wird in der Regel bei Rekuperationsbremsung modifiziert, um eher herunterzuschalten, so dass mehr Leistung bei einem besseren Wirkungsgrad gesammelt werden kann. Die Eingangsdrehzahl des Getriebes 24 wird aufgrund der Gangübersetzungserhöhung höhergedrückt, wenn das Getriebe 24 bei Rekuperationsbremsungsherunterschalten heruntergeschaltet.
Während eines Rekuperationsbremsungsherunterschaltens wird der anfängliche Druck der lastabgebenden Kupplung auf einen Wert eingestellt, der hoch genug ist, aktuelle Drehmomentwerte im Getriebe 24 aufrechtzuerhalten, aber niedrig genug ist, einen effektiven Wechsel des Eingriffs zu der lastannehmenden Kupplung zu gestatten. Während dieser Zeitdauer kann der Fahrer die Fahrerdrehmomentanforderung t_dd durch weiteres Niederdrücken des Bremspedals 70 erhöhen. Wenn die Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung t_dd durch den Motor 18 ohne Einschränkung oder Grenze bereitgestellt wird, ist das Rekuperationsbremsmoment t_mtr möglicherweise zu hoch oder erfolgt zu schnell entweder für die lastabgebende Kupplung, um auf ihrer aktuellen Einstellung gehalten zu werden, oder für die lastannehmende Kupplung, um auf ihren anfänglichen Einrückstadien gehalten zu werden. Wenn entweder die lastabgebende oder die lastannehmende Kupplung rutscht, kann das Rekuperationsbremsmotormoment t_mtr bewirken, dass sich die Eingangswelle 32 bezüglich der Ausgangswelle 36 verlangsamt oder anhält. Wenn dies auftritt, wenn die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt ist, so dass sich die Eingangs- und Ausgangswelle 32, 36 bezüglich einander drehen, ist möglicherweise ein Ruck oder Vibrieren, manchmal als Schaltschock bezeichnet, zu spüren.
Die 2a und 2b zeigen eine Steuerstrategie 100 zur Verhinderung, dass die Drehzahlen der Eingangs- oder Ausgangswelle ω_in, ω_out (siehe 1) Schaltschock erfahren, während gleichzeitig die Rückgewinnung von Rekuperationsbremsenergie verbessert wird. Im Allgemeinen ist das Rekuperationsbremsmoment 102 zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignis begrenzt, um dadurch Abfalleffekte der Getriebeeingangsdrehzahl zu verhindern. In jeder der 2a und 2b wird ein Rekuperationsbremsungsherunterschalten mit Aufträgen von verschiedenen Elementen, potenziellen Aktionen/Reaktionen und tatsächlichen Aktionen/Reaktionen über die X-Achse, die Zeit darstellt, gezeigt. 2a stellt eher die Steuerstrategie 100 dar, und 2b stellt eher die physischen Änderungen, die im Getriebe erfolgen, dar. Die Steuerstrategie 100 kann in Reihe mit einer bestehenden Steuermethodologie zum Herunterschalten des Getriebes laufen, oder die Steuerstrategie 100 kann beide enthalten.
Ein Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignis wird zu Beginn dadurch eingeleitet, dass ein Fahrer eine Fahrerdrehmomentanforderung t_dd am Fahrzeug in Form einer Bremsanforderung bereitstellt. Die Fahrerdrehmomentanforderung t_dd wird durch die Darstellungslinie 102 dargestellt. Die Fahrerdrehmomentanforderung 102 wird durch eine Kombination von Rekuperationsbremsmoment t_mtr, wie durch die Darstellungslinie 104 dargestellt, und Reibungsbremsmoment t_fric, wie durch die Darstellungslinie 106 dargestellt, erfüllt. Eine anfängliche Fahrerdrehmomentanforderung 102a kann insgesamt oder teilweise durch ein vorläufiges Rekuperationsbremsmoment 104a erfüllt werden. Wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 102a vollständig durch das Rekuperationsbremsmoment 104a erfüllt wird, dann liegen die Darstellungslinien 102 und 104 übereinander, wie hier gezeigt. Ist dies der Fall, dann kann ein vorläufiges Reibungsbremsmoment 106a auf null eingestellt werden. Wenn nur ein Teil der Fahrerdrehmomentanforderung durch das Rekuperationsbremsmoment erfüllt wird, dann divergieren die Darstellungslinien 102 und 104 voneinander, und die Reibungsbremsungsdarstellungslinie 106 divergiert auch von ihrem vorliegenden Weg hinsichtlich ihrer Höhe zu der Divergenz 104 von 102.
Die (das) tatsächliche gemessene Fahrerdrehmomentanforderung, Rekuperationsbremsmoment und Reibungsbremsungsmoment von einem Fahrzeug kann leichte Schwankungen, Variationen und Rauschen in ihren jeweiligen Ist-Aufträgen aufweisen, jedoch werden für Veranschaulichungszwecke Drehmomenthöhen hier alle als im Wesentlichen gerade und konstante Linien gezeigt. Eine Bezugnahme auf eine 'Erhöhung' eines Drehmoments oder 'zusätzliches' Drehmoment kann als eine Erhöhung des absoluten Werts des Drehmoments verstanden werden, da die Drehmomentzunahme tatsächlich eine Anforderung nach negativer Drehmomentzunahme in das System sein kann. Wenn ein Fahrer zum Beispiel ein Bremspedal weiter niederdrückt, um die Verzögerung des Fahrzeugs zu verstärken, kann dies als eine Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung bezeichnet werden, wird jedoch dadurch dargestellt, dass sich die Fahrerdrehmomentanforderungslinie 102 in dem Diagramm absenkt. Das gleiche gilt für die Rekuperationsbremsmomentlinie; ein Verlauf der Linie in einer Abwärtsrichtung ist eine Zunahme des negativen Drehmoments für das System. Die Reibungsbremsmomentlinie zeigt hingegen einen Anstieg der Linie, um eine Zunahme des Drehmoments für das System anzuzeigen.
Ein gewünschter Gangwechsel wird durch eine Darstellungslinie 108 dargestellt, wobei der höhere Gang 108a ist und der gewünschte, niedrigere Gang 108b ist. Obgleich die Linie 108 in ihrem Sprung oben links von 2b für den gewünschten Gangwechsel eine Bewegung aus einem repräsentativen höheren Gang 108a in einen niedrigeren Gang 108b zeigt, erfolgt ein tatsächlicher Wechsel der Drehzahl durch das Getriebe und somit tatsächliches Schalten erst später, wie durch Verfolgen der Eingangswellendrehzahllinie 110 gezeigt.
Der gewünschte Gangwechselübergang von 108a auf 108b stellt eine Aufforderung zum Einleiten des Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignisses dar. Zum Herunterschalten eines Getriebes muss ein Schaltelement ausrücken, das als die lastabgebende Kupplung bezeichnet wird, deren Einrücken durch die Darstellungslinie 112 dargestellt wird, während eine andere Kupplung einrücken muss, die als lastannehmende Kupplung bezeichnet wird, deren Einrücken durch die Darstellungslinie 114 dargestellt wird. Zu Beginn des Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignisses ist die lastabgebende Kupplung auf der Einrückhöhe 112a vollständig eingerückt, was dem entspricht, dass sich das Getriebe in dem höheren Gang 108a befindet. Zum Bewirken eines effizienten Rekuperationsbremsungsherunterschaltens wird die lastabgebende Kupplung auf einer Einrückhöhe eingestellt, die dazu ausreicht, der aktuellen Rekuperationsbremsmomentanforderung zu entsprechen, während sie gleichzeitig unzureichend genug ist, einen sanfteren Übergang von Leistungsübertragung durch das Getriebe durch die lastannehmende Kupplung zu gestatten, wie bei 112b dargestellt. Die Kupplungseingriffe werden als Drücke repräsentiert und in Pounds per Square Inch (PSI) dargestellt, jedoch kann jegliche Metrik für Druck und Eingriffskraft verwendet werden.
Im Allgemeinen ist für jegliche Getriebegangschaltung ein sanfter Übergang zwischen der lastabgebenden und der lastannehmenden Kupplung erwünscht. Ein Getriebe könnte sofort und vollständig die lastabgebende Kupplung ausrücken, woran sich ein sanftes Hochrampen der lastannehmenden Kupplung für einen Übergang anschließt. Das Ausrücken der lastabgebenden Kupplung würde jedoch jegliche Möglichkeit eines Zurückgewinnens von Energie durch den Motor verhindern, bis die lastannehmende Kupplung einrückt. Dieser abrupte Wechsel von Schaltelementen kann auch andere NVH-Probleme (NVH – noise, vibration and harshness/Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit) verursachen.
Das Einstellen der lastabgebenden Kupplung auf eine maximale Eingriffseinstellung würde gewährleisten, dass Rekuperationsbremsung vollständig durch das Getriebe übertragen werden könnte, bis die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt wird, jedoch könnte ein maximales Einrücken der lastabgebenden Kupplung bis maximalem Eingriff der lastannehmenden Kupplung zu Getriebesperrungen, übermäßigem Verschleiß an den Schaltelementen und anderen potenziellen NVH-Problemen führen. Somit ist ein Kompromiss zwischen Erreichen der optimalen Energierückgewinnung und Bereitstellung des sanftesten Schaltens erwünscht.
Die lastabgebende Kupplung ist auf einer Eingriffs-/Druckhöhe 112b eingestellt, die einem Wert entspricht, der das das Getriebe durchlaufende aktuelle Drehmoment ohne Schlupfproblem hält. Die neue Eingriffshöhe 112b der lastabgebenden Kupplung kann auf einer Raddrehmomentgrenze basieren. Die Raddrehmomentgrenze kann von anderen Fahrzeugsteuersystemen oder einem Fahrzeugkommunikationssystem bekannt gemacht und verfügbar werden. Die Raddrehmomentgrenze kann die minimale Höhe des Radenddrehmoments sein (das der maximalen Höhe des Rekuperationsbremsmoments entspricht), die von dem Bremssteuersystem basierend auf Fahrzeugsensoren, die das Bremssteuersystem verfügbar hat (das heißt Radschlupf, Gieren), gestattet wird. Wenn Fahrzeugsensoren anzeigen, dass Fahrzeugstabilitätsbedingungen beeinträchtigt sind, würde das Bremssteuersystem die Bremsstabilitätsraddrehmomentgrenze anheben, wodurch Rekuperationsbremsmoment zum Aufrechterhalten von Fahrzeugstabilität minimiert wird. Dies gestattet dem Bremssteuersystem Bremshydraulikdruck aufzubauen, so dass es individuellen Radschlupf während Stabilitätskontrolle oder Antiblockierbremsung steuern kann.
Das Rekuperationsbremsungsherunterschaltereignis kann in mehrere sequenzielle Phasen unterteilt werden, wie durch während des Ereignisses erfolgende Aktionen definiert. Die Einstellung des Einrückens 112b einer lastabgebenden Kupplung auf eine Höhe, die dazu ausreicht, einer anfänglichen Fahrerdrehmomentanforderung zu entsprechen, leitet eine Verstärkungsphase 116 des Rekuperationsbremsereignisses ein.
Eine lastannehmende Kupplung wechselt den Eingriff zu der lastabgebenden Kupplung, wie durch die Darstellungslinien 112 und 114 gezeigt, um ein Herunterschalten des Getriebes zu bewirken. Die lastannehmende Kupplung weist zu Beginn des Herunterschaltens und in und durch die Verstärkungsphase 116 im Wesentlichen keinen Eingriff auf, wie bei 114a gezeigt, jedoch kann die lastannehmende Kupplung in der Verstärkungsphase 116 verstärkt werden, um ihren Reibelementaktuator schnell zu füllen, während der Druck der lastabgebenden Kupplung auf einen Wert eingestellt wird, der dazu ausreicht, das Eingangsdrehmoment zu halten. Obgleich die Linien in dem Diagramm mit PSI bezeichnet sind und die lastannehmende Kupplung bei 114a keine Zunahme von PSI zeigt, ist dies eine etwas falsche Bezeichnung, da die lastannehmende Kupplung in der Verstärkungsphase verstärkt wird, der Druck wird erhöht, jedoch nicht bis zu einer Höhe, die signifikanten Eingriff bewirkt. Zusätzliche Fahrerdrehmomentanforderung 102b in der Verstärkungsphase 116 kann durch zusätzliches Rekuperationsbremsmoment erfüllt werden, wie bei 104b gezeigt, ohne dass zusätzliches Reibungsbremsmoment erforderlich ist, wie bei 106a gezeigt.
Obgleich der Eingriff der lastabgebenden Kupplung während der Verstärkungsphase in der Darstellung bei 112b im Wesentlichen konstant ist und die Linie mit PSI-Einheiten bezeichnet wird, bedeutet dies des Weiteren nicht, dass der Druck der lastabgebenden Kupplung während der Verstärkungsphase 116 nicht zunehmen kann. Ganz im Gegenteil, wenn zusätzliche Fahrerdrehmomentanforderung in der Verstärkungsphase auf eine Höhe angefordert wird, die das Eingriffsvermögen der lastabgebenden Kupplung übersteigt, kann der Druck in der lastabgebenden Kupplung zum Halten des Eingriffs erhöht werden. Halten des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung in der Verstärkungsphase 116 gewährleistet die maximale Höhe an Rückgewinnung von Rekuperationsenergie. Das System kann Änderungen der Raddrehmomentgrenze während der Verstärkungsphase 116 überwachen und den Druck in der lastabgebenden Kupplung entsprechend ändern, um einen im Wesentlichen konstanten Eingriff aufrechtzuerhalten.
Eine Startphase 118 wird durch die Hubverstellung der lastannehmenden Kupplung und anfängliche Zunahme des Einrückens eingeleitet, wodurch die Verstärkungsphase 116 beendet wird, wie bei 114b gezeigt. Der Eingriff der lastabgebenden Kupplung wird während der Startphase 118 auf im Wesentlichen der gleichen Höhe 112b aufrechterhalten. Mit dieser Steuerstrategie 100 kann zusätzliche Fahrerdrehmomentanforderung 102c in der Startphase 118 auch durch zusätzliches Rekuperationsbremsmoment 104c erfüllt werden. Das Einstellen des Drucks der lastabgebenden Kupplung während der Verstärkungs- und Startphase auf einen Wert 112b basierend auf der Raddrehmomentgrenze gestattet zumindest teilweise, dass keine Rekuperationsbremsmomentgrenze, wie durch die Darstellungslinie 120 gezeigt, in der Verstärkungs- und Startphase 116, 118 implementiert wird. Dies gestattet die Rückgewinnung von mehr Rekuperationsbremsenergie in diesen beiden Phasen. Anders ausgedrückt, das Getriebe wird bei Fehlen einer Rekuperationsbremsmomentgrenze, wie bei 120a gezeigt, während der Verstärkungs- und Startphase 160, 118 betrieben.
Durch das kontrollierte und gerampte Ausrücken der lastabgebenden Kupplung, wie bei 112c gezeigt, wird eine Drehmomentphase 122 eingeleitet, wodurch die Startphase 118 beendet wird. Die Steuerstrategie 100 platziert eine Rekuperationsbremsmomentgrenze 120b auf die Rekuperationsbremsung, die vom Motor verfügbar ist. Die Rekuperationsgrenze 120b kann auf die Rekuperationsbremsmomenthöhe 104d eingestellt werden, die zu Beginn der Drehmomentphase 122 bestand. Zusätzliche Fahrerdrehmomentanforderung 102d in der Drehmomentphase 122 kann dann durch Reibungsbremsmoment 106b erfüllt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Divergenz der Rekuperationsbremsmomentlinie 104 von der Fahrerdrehmomentanforderungslinie 102 von im Wesentlichen ähnlicher Höhe wie die Divergenz der Reibungsbremsmomentlinie 106 ist, um zu kompensieren, dass der Rekuperationsbremsung durch die Rekuperationsbremsmomentgrenze 120 nicht gestattet wird, die Fahrerdrehmomentanforderung 102 zu erfüllen. Dadurch behält die Drehzahllinie 110 eine sanfte stetige Kurve durch die Drehmomentphase 122 im Gegensatz zu dem Erfahren eines Drehzahlabfalls, wie durch die gestrichelte Linie 110b gezeigt, der ohne die Rekuperationsbremsmomentgrenze 120b dieser Steuerstrategie erfolgen kann.
In der Drehmomentphase 122 folgt die lastabgebende Kupplung einer kontrollierten und sanften Ausrücklinie, wie durch 112d gezeigt, und die lastannehmende Kupplung folgt einer kontrollierten und sanften Einrücklinie, wie durch 114c gezeigt, wobei die Eingriffshöhe der lastannehmenden Kupplung den Eingriff der lastabgebenden Kupplung übersteigt. Zunehmendes Einrücken der lastannehmenden Kupplung gestattet die Übertragung von mehr Rekuperationsbremsmoment durch das Getriebe. Somit beginnt die Steuerstrategie 100 stetig und sanft die Rekuperationsbremsmomentgrenze zu senken, wie durch 120b gezeigt, wodurch die Zunahme des Rekuperationsbremsmoments, wie bei 104e gezeigt, und die Abnahme des Reibungsbremsmoments in gleichem Ausmaß, wie durch 106c gezeigt, gestattet wird.
Die Eingangswellendrehzahl 110 nimmt mit zunehmendem Einrücken der lastannehmenden Kupplung zu, wie durch 110c gezeigt, wodurch eine Trägheitsphase 124 eingeleitet und die Drehmomentphase 122 beendet wird. Die Rekuperationsbremsmomentgrenze 120 bleibt praktisch in der Trägheitsphase 124. Die Rekuperationsbremsmomentgrenze kann sich weiter stetig und sanft absenken, wie weiter durch 120c gezeigt, um bei Fahrerdrehmomentanforderung 102e zu divergieren. Während dieser Zeit nimmt das Reibungsbremsmoment 106 in gleichem Ausmaß wie die Zunahme des Rekuperationsbremsmoments 104 zu der Fahrerdrehmomentanforderung 102 weiter ab. Des Weiteren wird die lastannehmende Kupplung während dieser Zeitdauer vollständig eingerückt, wie durch 114d gezeigt, und die lastabgebende Kupplung wird vollständig ausgerückt, wie durch 112e gezeigt.
Die Trägheitsphase 124 wird dadurch beendet, dass das Rekuperationsbremsmoment 104 einen gewünschten Teil der Fahrerdrehmomentanforderung 102 erfüllt, wodurch eine Endphase 126 eingeleitet wird. Die Endphase 126 kann auch durch das vollständige Einrücken der lastannehmenden Kupplung oder vollständige Ausrücken der lastabgebenden Kupplung eingeleitet werden. Die Rekuperationsbremsmomentgrenze wird in der Endphase 126 von dem Getriebe entfernt, wie durch 120d gezeigt. Dies gestattet, dass das Rekuperationsbremsmoment die Fahrerdrehmomentanforderung wieder vollständig oder teilweise erfüllt, wie durch die Linien 102f und 104f gezeigt. Anders ausgedrückt, das Getriebe wird während der Drehmoment- und Trägheitsphase 122, 124, die bei der Endphase 126 endet, mit einer Rekuperationsbremsmomentgrenze 120 betrieben.
Es wurden oben zwar Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der beanspruchten Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden.

Claims

Fahrzeugantriebsstrang, umfassend: eine elektrische Maschine zur Bereitstellung eines Rekuperationsbremsmoments am Antriebsstrang; ein Reibungsbremsungssystem zur Bereitstellung eines Reibungsbremsmoments am Antriebsstrang; ein mit dem Antriebsstrang gekoppeltes Getriebe zum Bereitstellen eines Rekuperationsbremsungsherunterschaltens, um eine Höhe der während der Rekuperationsbremsung zurückgewonnenen Energie durch Tauschen des Eingriffs einer lastabgebenden Kupplung und einer lastannehmenden Kupplung über eine Reihe von Phasen zu vergrößern; und eine Steuerung, die mit der elektrischen Maschine, dem Reibungsbremssystem und dem Getriebe kommuniziert und dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer während des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer mit Rekuperationsbremsmoment zu erfüllen, bevor die lastabgebende Kupplung ausrückt, und mit Reibungsbremsmoment, nachdem die lastabgebende Kupplung damit begonnen hat, auszurücken.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Rekuperationsbremsmoment stetig zu erhöhen, während das Reibungsbremsmoment reduziert wird, um die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer während des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens zu erfüllen, während das Einrücken der lastannehmenden Kupplung zunimmt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, bei einem Beginn des Rekuperationsbremsungsherunterschaltens die lastabgebende Kupplung bei einem anfänglichen Einrücken basierend auf einer Raddrehmomentgrenze einzustellen, wodurch eine Verstärkungsphase eingeleitet wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die lastabgebende Kupplung während der gesamten Verstärkungsphase auf einem im Wesentlichen konstanten Eingriff zu halten.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ein Einrücken der lastannehmenden Kupplung während der gesamten Verstärkungsphase zu verhindern.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, eine Hubverstellung der lastannehmenden Kupplung zu bewirken, während ein Ausrücken der lastabgebenden Kupplung verhindert wird, wodurch eine Startphase definiert wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ein Einrücken der lastannehmenden Kupplung zu verstärken, während ein Ausrücken der lastabgebenden Kupplung während der gesamten Startphase verhindert wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, damit zu beginnen, den Eingriff der lastabgebenden Kupplung zu verringern, wodurch eine Drehmomentphase eingeleitet wird, während das Einrücken der lastannehmenden Kupplung weiter verstärkt wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, wobei eine Drehzahl des Antriebsstrangs aufgrund des Wechselns des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung zu der lastannehmenden Kupplung, wodurch eine Trägheitsphase eingeleitet wird, erhöht wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt wird und die lastabgebende Kupplung vollständig ausgerückt wird, und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Zunahme der Bremsmomentanforderung durch den Fahrer wieder allein durch Rekuperationsbremsmoment zu erfüllen.
Verfahren zum Herunterschalten bei Rekuperationsbremsung, umfassend: Einstellen des Eingriffs einer lastabgebenden Kupplung zum Entsprechen einer Fahrerdrehmomentanforderung, wodurch eine Verstärkungsphase eingeleitet wird; Bewirken einer Hubverstellung und eines Eingriffs einer lastannehmenden Kupplung, wodurch eine Startphase eingeleitet wird; Erfüllen einer Zunahme von Fahrerdrehmomentanforderung während der Verstärkungs- und Startphase durch Erhöhen eines Rekuperationsbremsmoments; Ausrücken einer lastabgebenden Kupplung, wodurch eine Drehmomentphase eingeleitet wird; und Erfüllen einer Zunahme einer Fahrerdrehmomentanforderung während der Drehmomentphase durch Erhöhen eines Reibungsbremsungsmoments.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Grad des Einrückens der lastabgebenden Kupplung, der dazu ausreicht einer Fahrerdrehmomentanforderung zu entsprechen, auf einer Raddrehmomentgrenze basiert.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Verringern des Reibungsbremsungsmoments zum Erfüllen der Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung während der Drehmomentphase durch Erhöhen des Rekuperationsbremsmoments mit einer kontrollierten Rate.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine Drehzahl des Antriebsstrangs durch Wechseln des Eingriffs der lastabgebenden Kupplung zu der lastannehmenden Kupplung, wodurch eine Trägheitsphase eingeleitet wird, zunimmt, und ferner umfassend: weiteres Verringern des Reibungsbremsungsmoments zum Erfüllen der Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung während der Trägheitsphase durch Erhöhen des Rekuperationsbremsmoments mit einer kontrollierten Rate.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die lastannehmende Kupplung vollständig eingerückt wird, die lastabgebende Kupplung vollständig ausgerückt wird, das Reibungsbremsungsmoment zum Erfüllen der Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung durch das Rekuperationsbremsmoment vollständig ersetzt wird, wodurch eine Endphase eingeleitet wird, und ferner umfassend: Erfüllen einer Zunahme der Fahrerdrehmomentanforderung während der Endphase durch Erhöhen eines Rekuperationsbremsmoments.
Verfahren zur Bereitstellung einer Rekuperationsbremsmomentgrenze an einem Getriebe während eines Rekuperationsbremsungsherunterschaltens, das Verstärkungs-, Start-, Drehmoment- und Trägheitsphasen hat, umfassend: Betreiben des Getriebes bei Fehlen einer Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Verstärkungs- und Startphase; und Betreiben des Getriebes mit einer Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Drehmoment- und Trägheitsphase.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bereitstellen von Reibungsbremsung, um eine Fahrerdrehmomentanforderung, die die Rekuperationsbremsmomentgrenze während der Drehmoment- und Trägheitsphase übersteigt, auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Erhöhen der Rekuperationsbremsmomentgrenze zu der Fahrerdrehmomentanforderung, die die Rekuperationsbremsmomentgrenze übersteigt, mit einer kontrollierten Rate durch die Drehmoment- und Trägheitsphase.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Entfernen der Rekuperationsbremsmomentgrenze bei Beendigung der Trägheitsphase.