DE102015111119A1

DE102015111119A1 - Systeme zum handhaben von rückschaltungen bei hybridfahrzeugen

Info

Publication number: DE102015111119A1
Application number: DE102015111119.5A
Authority: DE
Inventors: Hong Jiang; Roger Lyle Huffmaster; Marvin Paul Kraska; Bernhard D. Nefcy; Seiji Kuwahara
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2016-01-28
Also published as: US20160023650A1; CN105292105B; JP6433382B2; JP2016022944A; US9238460B1; CN105292105A

Abstract

Es werden Systeme zum Handhaben von Rückschaltungen in Hybridfahrzeugen offenbart. Die Systeme umfassen ein mehrstufiges Getriebe, einen wahlweise an das mehrstufige Getriebe gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an das mehrstufige Getriebe gekoppelten Elektromotor und ein elektronisches Steuergerät. Das elektronische Steuergerät ist programmiert, eine Drehmomentforderung auszuwerten, den Verbrennungsmotor zu starten und eine Rückschaltabfolge in die Wege zu leiten, indem es eine zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff bringt und eine erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff bringt. Das elektronische Steuergerät ist auch programmiert, die Rückschaltabfolge zu unterbrechen, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, und die Rückschaltabfolge später zu Ende zu führen, indem sie den hydraulischen Druck durch den Ventilkörper modifiziert, um mit der zweiten Schaltkupplung einen zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen und mit der ersten Schaltkupplung einen ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Systeme zum Handhaben von Rückschaltungen bei Hybridfahrzeugen und insbesondere Systeme zum Unterbrechen von Rückschaltungen in Getrieben bei Hybridfahrzeugen.
HINTERGRUND
Hybridfahrzeuge, die einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Motor-Generator enthalten arbeiten in unterschiedlichen Betriebsarten, einschließlich einem Elektrobetriebsmodus, einem Verbrennungsbetriebsmodus und einem Verbrennungs-/Elektrobetriebsmodus. Allgemein kann das Hybridfahrzeug bei steigender Drehmomentforderung des Fahrers des Hybridfahrzeugs von einem Elektrobetriebsmodus in einen Verbrennungs-/Elektrobetriebsmodus oder einen Verbrennungsbetriebsmodus umschalten. Zusätzlich kann eine erhöhte Drehmomentforderung des Fahrers ein Rückschalten im Getriebe einleiten, so dass der Verbrennungsmotor und/oder der elektrische Motor-Generator den Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs das angeforderte Drehmoment bereitstellen kann. Der Übergang zwischen den Betriebsarten kann sich durch die Drehmomentforderung des Fahrers, die Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit und den Fahrzeugbetriebszustand komplizieren.
Dementsprechend können Systeme zum Handhaben von Rückschaltungen bei Hybridfahrzeugen wünschenswert sein.
DARSTELLUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein System zum Handhaben von Rückschaltungen in einem Hybridfahrzeug ein mehrstufiges Getriebe mit einer Eingangswelle, einem ersten Zahnradsatz, einer ersten Schaltkupplung, die wahlweise den ersten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, einem zweiten Zahnradsatz, einer zweiten Schaltkupplung, die wahlweise den zweiten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, und einem Ventilkörper, der einen hydraulischen Druck steuert, mit dem die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung beaufschlagt werden, um wahlweise die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in Eingriff zu bringen. Das System umfasst auch einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor und ein elektronisches Steuergerät. Das elektronische Steuergerät ist programmiert, eine Drehmomentforderung auszuwerten, den Verbrennungsmotor zu starten und durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um die zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff zu bringen und die erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen, eine Rückschaltabfolge in die Wege zu leiten. Das elektronische Steuergerät ist auch programmiert, die Rückschaltabfolge zu unterbrechen, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, und die Rückschaltabfolge durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um mit der zweiten Schaltkupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen und mit der ersten Schaltkupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen, zu Ende zu führen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein System zum Handhaben von Rückschaltungen in einem Hybridfahrzeug ein mehrstufiges Getriebe mit einer Eingangswelle, einem ersten Zahnradsatz, einer ersten Schaltkupplung, die wahlweise den ersten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, einem zweiten Zahnradsatz, einer zweiten Schaltkupplung, die wahlweise den zweiten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, und einem Ventilkörper, der einen hydraulischen Druck steuert, mit dem die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung beaufschlagt werden, um wahlweise die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in Eingriff zu bringen. Das System umfasst auch einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor und ein elektronisches Steuergerät. Das elektronische Steuergerät ist programmiert, eine Rückschaltabfolge des mehrstufigen Getriebes einzuleiten; eine Druckverzögerung in der Rückschaltabfolge einzuleiten, indem es die Rückschaltabfolge unterbricht und den Druck aufrechterhält, um die zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff zu bringen und die erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen; die Druckverzögerung aufrecht zu erhalten, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt; und die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, indem es mit der zweiten Schaltkupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle bringt und mit der ersten Schaltkupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle bringt.
Diese und weitere durch die hier beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellten Merkmale werden bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen besser verständlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die in den Zeichnungen dargelegten Ausführungsformen sind von veranschaulichender und beispielhafter Natur und sind nicht dazu gedacht, den durch die Ansprüche definierten Gegenstand der Erfindung einzuschränken. Die folgende ausführliche Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen wird verständlich, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Konstruktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
1 schematisch ein Antriebsstrangsystem für ein Hybridfahrzeug mit modularer Hybridtechnik gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,
2 schematisch ein mehrstufiges Getriebe für ein Hybridfahrzeug gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,
3 schematisch ein hypothetisches Drehmomentabgabeprofil eines Elektromotors gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,
4 schematisch eine Rückschaltabfolge gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen,
5 schematisch eine Rückschaltabfolge gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen, und
6 schematisch eine Logik zum Steuern einer Rückschaltabfolge gemäß einer oder mehreren hier gezeigten oder beschriebenen Ausführungsformen.
Ausführliche Beschreibung
Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen von Systemen zum Handhaben von Rückschaltungen für Hybridfahrzeuge Bezug genommen. Die Systeme umfassen ein mehrstufiges Getriebe mit hydraulisch betätigten Kupplungen, die wahlweise Zahnradsätze mit einer Eingangswelle in Eingriff bringen, einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, und einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor. Die Systeme umfassen ferner ein elektronisches Steuergerät, das in elektronischer Kommunikation steht mit dem Elektromotor, Komponenten des Verbrennungsmotors, und einem Ventilkörper des mehrstufigen Getriebes, der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des mehrstufigen Getriebes leitet, um Schaltungen zwischen den mehreren Zahnradsätzen zu bewirken. Wenn das Hybridfahrzeug im Elektrobetriebsmodus arbeitet und der Fahrer ein erhöhtes Drehmoment fordert, wertet das elektronische Steuergerät die Drehmomentforderung aus, und bestimmt, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um die Drehmomentforderung des Fahrers zu erfüllen. Wenn der Elektromotor die Drehmomentforderung nicht erfüllen kann, startet das elektronische Steuergerät den Verbrennungsmotor und leitet eine Rückschaltabfolge in die Wege, indem es den hydraulischen Druck im Ventilkörper modifiziert, um eine zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff und eine erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen. Das elektronische Steuergerät unterbricht die Rückschaltabfolge, wobei es den teilweisen Eingriff der ersten und zweiten Schaltkupplung aufrechterhält, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, zum Beispiel der, dass der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Menge an Drehmoment erzeugt, oder nach einer vorbestimmten Zeitdauer. Nachdem der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, schließt das elektronische Steuergerät die Rückschaltabfolge ab, indem es den hydraulischen Druck im Ventilkörper modifiziert, um mit der zweiten Kupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen und mit der ersten Kupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen. Verschiedene Ausführungsformen von Systemen zum Handhaben von Rückschaltungen bei Hybridfahrzeugen werden hier ausführlicher beschrieben.
In 1 ist nun eine Ausführungsform eines Antriebsstrangs 110 für ein Hybridfahrzeug 100 gezeigt, das eine modulare Hybridtechnik (MHT) umfasst. Das Hybridfahrzeug 100 mit der MHT umfasst einen Verbrennungsmotor 120 mit einer Abtriebswelle 122, die durch eine Motorkupplung 124 an eine Eingangswelle 132 eines Elektromotors 130 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen ist der Verbrennungsmotor 120 auch an einen elektrischen Startermotor 112 gekoppelt, der elektrisch an eine Batterie 136 gekoppelt ist.
Der Elektromotor 130 des Hybridfahrzeugs 100 umfasst eine Abtriebswelle 134, die mit dem Rotor des Elektromotors 130 gekoppelt ist. Die Abtriebswelle 134 des Elektromotors 130 wird mittels einer Motorkupplung 138 wahlweise an eine Eingangswelle 142 eines mehrstufigen Getriebes 140 gekoppelt. Die Motorkupplung 138 stellt eine wahlweise Kopplung der Abtriebswelle 134 des Elektromotors 130 an die Eingangswelle 142 des mehrstufigen Getriebes 140 bereit. Der Elektromotor 130 ist auch an die Batterie 136 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist die Batterie 136, an die der Elektromotor 130 gekoppelt ist, von der Batterie 136, an die zusätzliche elektrische Komponenten des Hybridfahrzeugs 100 gekoppelt sind, verschieden, so dass das Hybridfahrzeug 100 elektrische Komponenten mit unterschiedlichen Spannungen betreiben kann.
Das mehrstufige Getriebe 140 umfasst mehrere auswählbare Zahnradsätze 146a, 146b, 146c, 146d, die in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden können, um die relativen Drehraten der Eingangswelle 142 und einer Abtriebswelle 144 des mehrstufigen Getriebes 140 zu modifizieren, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Die Abtriebswelle 144 des mehrstufigen Getriebes 140 kann mit einem Differenzial 160 gepaart sein, das ein Drehmoment vom mehrstufigen Getriebe 140 durch Achsen 162 an Antriebsräder 170 leitet. Bei einigen Ausführungsformen können Komponenten des mehrstufigen Getriebes 140, der Abtriebswelle 144, des Differenzials 160 und der gepaarten Elemente der Achsen 162 in eine (nicht gezeigte) Übertragungsachse (Transaxle) eingebunden sein.
Das Hybridfahrzeug 100 kann in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, einschließlich im Elektrobetriebsmodus, bei dem der Eingangswelle 142 des mehrstufigen Getriebes 140 durch den Elektromotor 130 ein Drehmoment bereitgestellt wird, im Verbrennungsbetriebsmodus, bei dem der Eingangswelle 142 des mehrstufigen Getriebes 140 ein Drehmoment durch den Verbrennungsmotor 120 bereitgestellt wird, oder in einem gemischten Elektro-/Verbrennungsbetriebsmodus, bei dem der Eingangswelle 142 des mehrstufigen Getriebes 140 ein Drehmoment sowohl vom Verbrennungsmotor 120 als auch vom Elektromotor 130 bereitgestellt wird. Bei einigen Betriebsarten, zum Beispiel wenn das Hybridfahrzeug 100 im Verbrennungsbetriebsmodus betrieben wird, kann der Betrieb des Elektromotors 130 modifiziert werden, so dass der Elektromotor 130 Energie aus der Abtriebswelle 122 des Verbrennungsmotors 120 zieht und elektrische Leistung erzeugt, die zum Speichern an die Batterie 136 geleitet wird.
Der Verbrennungsmotor 120, der Elektromotor 130 und das mehrstufige Getriebe 140 stehen in elektronischer Kommunikation mit einem elektronischen Steuergerät 180. Das elektronische Steuergerät 180 umfasst einen Computerprozessor 182 und einen nicht-transitorischen Speicher 184, in welchem ein maschinenlesbarer Befehlssatz gespeichert ist. Wenn der maschinenlesbare Befehlssatz vom Computerprozessor 182 ausgeführt wird, überträgt und empfängt das elektronische Steuergerät 180 Signale an den und vom Verbrennungsmotor 120, Elektromotor 130 und mehrstufigen Getriebe 140, um den Betrieb der Antriebsstrangkomponenten zu steuern.
In einigen Ausführungsformen kann das Hybridfahrzeug 100 auch eine Getriebesteuerung 190 umfassen, die in elektronischer Kommunikation mit dem elektronischen Steuergerät 180 steht. In diesen Ausführungsformen steuert die Getriebesteuerung 190 den Betrieb des mehrstufigen Getriebes 140. Die Getriebesteuerung 190 weist einen Computerprozessor 192 und einen nicht-transitorischen Speicher 194 auf. Ein im nicht-transitorischen Speicher 194 der Getriebesteuerung 190 gespeicherter maschinenlesbarer Befehlssatz wird vom Computerprozessor 192 ausgeführt und steuert den Betrieb der Komponenten des mehrstufigen Getriebes 140.
In 2 ist nun das mehrstufige Getriebe 140 schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform umfasst das mehrstufige Getriebe 140 mehrere Zahnradsätze 146a, 146b, 146c, 146d. In der dargestellten Ausführungsform können die Zahnradsätze 146a, 146b, 146c, 146d jeweils für ein Koppeln der Eingangswelle 142 an die Abtriebswelle 144 des mehrstufigen Getriebes 140 in einem dafür vorgesehenen Übersetzungsverhältnis ausgewählt werden. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die mehreren Zahnradsätze 146a, 146b, 146c, 146d jeweils Planetenradsätze, die konstant mit der Eingangswelle 142 und der Abtriebswelle 144 kämmen, und die Auswahl des vorgesehenen Zahnradsatzes wird bei Betätigung einer von mehreren Schaltkupplungen 148a, 148b, 148c, 148d, die wahlweise den jeweiligen Zahnradsatz 146a, 146b, 146c, 146d mit dem Getriebegehäuse koppeln, modifiziert. Bei den mehreren Schaltkupplungen 148a, 148b, 148c, 148d kann es sich um Freilaufkupplungen handeln, die in einer Richtung ein Drehmoment übertragen und in die andere Richtung frei laufen, so dass ein Drehmoment zwischen den mehreren Schaltkupplungen 148a, 148b, 148c, 148d bei mehr als einer zumindest teilweise in Eingriff gebrachten Schaltkupplung 148a, 148b, 148c, 148d übertragen werden kann.
Das mehrstufige Getriebe 140 umfasst ferner einen Ventilkörper 152, der Druckmittel von einer Pumpe empfängt und das Druckmittel innerhalb des mehrstufigen Getriebes 140 leitet. In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das mehrstufige Getriebe 140 mehrere Schaltmagnetventile 154a, 154b, 154c, 154d, die in den Ventilkörper 152 eingebunden sind. Die Schaltmagnetventile 154a, 154b, 154c, 154d sind elektronisch an das elektronische Steuergerät 180 gekoppelt und dafür geeignet, Befehle vom elektronischen Steuergerät 180 zu empfangen. Wenn zum Beispiel ein Hochschalten des mehrstufigen Getriebes 140 befohlen wird, wodurch der Eingriff vom ersten Zahnradsatz 146a zum zweiten Zahnradsatz 146b verlagert wird, kann der Ventilkörper 152, durch die Schaltmagnetventile 154a, 154b, Druckmittel umleiten, so dass der Eingriff der ersten Schaltkupplung 148a nachlässt, während der Eingriff der zweiten Schaltkupplung 148b zunimmt. Die Schaltmagnetventile 154a, 154b modulieren die Druckbeaufschlagung der ersten und zweiten Schaltkupplung 148a, 148b, so dass ein weicher Übergang realisiert werden kann, der den zweiten Zahnradsatz 146b in Eingriff mit der Eingangswelle 142 und der Abtriebswelle 144 des mehrstufigen Getriebes 140 bringt.
Analog dazu kann zum Beispiel, wenn eine Rückschaltabfolge des mehrstufigen Getriebes 140 befohlen wird, wodurch der Eingriff vom zweiten Zahnradsatz 146b zum ersten Zahnradsatz 146a verlagert wird, der Ventilkörper 152 durch die Schaltmagnetventile 154a, 154b Druckmittel umleiten, so dass der Eingriff der zweiten Schaltkupplung 148b nachlässt, während der Eingriff der ersten Schaltkupplung 148a zunimmt. Die Schaltmagnetventile 154a, 154b modulieren die Druckbeaufschlagung der ersten und zweiten Schaltkupplung 148a, 148b, so dass ein weicher Übergang realisiert werden kann, der den ersten Zahnradsatz 146a in Eingriff mit der Eingangswelle 142 und der Abtriebswelle 144 des mehrstufigen Getriebes 140 bringt.
Zwar wurde vorliegend spezifisch auf Konfigurationen von mehrstufigen Getrieben 140 Bezug genommen, es versteht sich jedoch, dass die hier aufgezählten Systeme zum Handhaben von Rückschaltungen in Hybridfahrzeuge 100 mit unterschiedlichen Antriebsstrangkonfigurationen eingebunden werden können.
Es ist geläufig, dass das mehrstufige Getriebe 140 es dem Verbrennungsmotor 120 und/oder dem Elektromotor 130 ermöglicht, innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs zu arbeiten. Das elektronische Steuergerät 180 kann Hochschaltungen und Rückschaltungen des mehrstufigen Getriebes 140 basierend auf der Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Leistungsabgabe und Betriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors 120 und Elektromotors 130, und einer Drehmomentforderung des Fahrers des Hybridfahrzeugs 100 befehlen.
Allgemein kann das elektronische Steuergerät 180 den Betrieb des mehrstufigen Getriebes 140 dahingehend befehligen, ein Hochschalten oder ein Rückschalten so schnell wie möglich zu Ende zu führen, so dass die Drehmomentbeaufschlagung der Antriebsräder 170 aus dem Verbrennungsmotor 120 und/oder dem Elektromotor 130 maximiert wird. Ein Reduzieren der Hoch- oder Rückschaltzeit kann das vom Fahrer empfundene Fahrverhalten verbessern, indem es die Ansprechempfindlichkeit des Hybridfahrzeugs 100 auf die Fahrereingaben erhöht.
Ein Hoch- oder Rückschalten so schnell wie möglich zu Ende zu führen, kann jedoch während mancher Fahrzustände das empfundene Fahrverhalten beeinträchtigen. Ein solcher Fahrzustand kann, zum Beispiel, bei einem Beschleunigungsvorgang mit sprungartigem Öffnen der Drosselklappe („Tip-In“) vorliegen, bei dem dem Elektromotor 130 vom Fahrer ein erhöhtes Drehmoment abgefordert wird, während der Elektromotor 130 mit einer begrenzten zusätzlichen Drehmomentabgabekapazität und/oder Drehzahlabgabekapazität arbeitet, so dass der Elektromotor 130 nicht in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment und/oder eine ausreichende Drehzahl zu erzeugen, um die Drehmomentforderung des Fahrers zu erfüllen. Außerdem kann der Elektromotor 130 zu wenig Drehmomentabgabekapazität und/oder Drehzahlkapazität aufweisen, um ein Rückschalten zu Ende zu führen und dabei einen Betrieb des mehrstufigen Getriebes 140 bei niedrigerem Zahnradsatz mit dem gewünschten Betriebsverhalten des Hybridfahrzeugs 100 fortzuführen. In 3 ist ein Beispiel der Betriebshüllkurve des Elektromotors 130 dargestellt. An Punkten in der Betriebshüllkurve des Elektromotors 130, an denen begrenzte zusätzliche Drehmomentkapazität vorliegt, verringert eine zusätzliche Drehzahl das Abtriebsdrehmoment des Elektromotors 130. Entsprechend kann ein ergänzendes Drehmoment erforderlich sein, um ein Rückschalten des mehrstufigen Getriebes 140 zu Ende zu führen.
Während solcher Fahrzustände kann das elektronische Steuergerät 180 dem Verbrennungsmotor 120 befehlen, zu starten und ein Drehmoment zu erzeugen. Die Verzögerungszeit zwischen dem Startbefehl des elektronischen Steuergeräts 180 an den Verbrennungsmotor 120 und dem Erzeugen eines positiven Nettodrehmoments durch den Verbrennungsmotor 120 zum Zuführen an das mehrstufige Getriebe 140, um eine Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, kann jedoch beträchtlich sein. Diese Verzögerung kann vom Fahrer als schlechtes Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs 100 empfunden werden.
Alternativ dazu kann die Zeitverzögerung zwischen dem Befehlen eines Rückschaltens des mehrstufigen Getriebes 140 vom elektronischen Steuergerät 180 und dem Abschluss der Rückschaltabfolge beschleunigt werden, indem das vom Elektromotor 130 erzeugte Drehmoment von den Antriebsrädern 170 weg und zum mehrstufigen Getriebe 140 hin geleitet wird. Durch ein Reduzieren des Antriebsdrehmoments von den Rädern 170 des Hybridfahrzeugs 100 weg, kann jedoch die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 100 reduziert werden. Der Verlangsamung des Hybridfahrzeugs 100 folgt ein Beschleunigen des Hybridfahrzeugs 100, wenn das mehrstufige Getriebe 140 die Rückschaltabfolge abschließt und/oder wenn der Verbrennungsmotor 120 ein positives Nettodrehmoment erzeugt, das dem Antriebsstrang zugeführt wird.
Der Mangel an vom Elektromotor 130 und Verbrennungsmotor 120 bereitgestelltem Drehmoment, der zu einer Verlangsamung oder einer unterbrochenen Beschleunigung des Hybridfahrzeugs 100 führt, kann als „Drehmomentloch“ in der Betriebshüllkurve des Hybridfahrzeugs 100 bezeichnet werden. Das Drehmomentloch kann vom Fahrer als schlechtes Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs 100 empfunden werden. Dementsprechend kann eine Minimierung solcher Drehmomentlöcher in der Betriebshüllkurve des Hybridfahrzeugs 100 wünschenswert sein.
In 4 und 5 sind nun Schaltabfolgen des Hybridfahrzeugs 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In 4 ist eine herkömmliche Schaltabfolge gezeigt, in welcher der Elektromotor 130 ausreichend zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um ein sofortiges Rückschalten des mehrstufigen Getriebes 140 zu unterstützen. Bei dieser Ausführungsform fordert der Fahrer des Hybridfahrzeugs 100 am Zeitpunkt t = –1 die Abgabe eines erhöhten Drehmoments an die Antriebsräder 170. Am Zeitpunkt t = 0 bestimmt das elektronische Steuergerät 180, dass ein Rückschalten des mehrstufigen Getriebes 140 erforderlich ist. Am Zeitpunkt t = 1 wird ein Vor-Schalten des mehrstufigen Getriebes 140 eingeleitet. Der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 verringert die Druckzufuhr an die abgehende Schaltkupplung (hier die zweite Schaltkupplung 148b), so dass die abgehende Schaltkupplung mit Druck beaufschlagt wird, um den vollen Eingriff in den abgehenden Zahnradsatz (hier den zweiten Zahnradsatz 146b) aufrecht zu erhalten. Das elektronische Steuergerät 180 befiehlt auch dem Verbrennungsmotor 120, zu starten. Die Motorkupplung 124 wird mit Druck beaufschlagt, so dass der Verbrennungsmotor 120 zumindest teilweise mit der Eingangswelle 132 des mehrstufigen Getriebes 140 in Eingriff steht. Bei dieser Ausführungsform kann der Elektromotor 130 dem Verbrennungsmotor 120 ein Drehmoment zuführen, um beim Starten des Verbrennungsmotors 120 zu helfen.
Am Zeitpunkt t = 2 wird die Rückschaltabfolge gestartet. Dem Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 wird befohlen, den der abgehenden Schaltkupplung 148b zugeführten Druck langsam zu verringern, bis der Druck auf einen vorbestimmten Druckgrenzwert für den abgehenden Druck reduziert ist. Dem Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 wird auch befohlen, den zur ankommenden Schaltkupplung geleiteten Druck zu vergrößern. Nachdem der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b den vorbestimmten Druckgrenzwert erreicht, wird zum Zeitpunkt t = 3 die Übersetzungsänderungsabfolge begonnen. Bei nun begonnener Übersetzungsänderungsabfolge, wird der Druck auf die ankommende Schaltkupplung 148a auf einem erhöhten Wert gehalten, so dass der ankommende Zahnradsatz 146a teilweise mit der Eingangswelle 132 des mehrstufigen Getriebes 140 in Eingriff steht. An einem Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t = 3 wird vom Ventilkörper 152 der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b reduziert. Während der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b reduziert wird, wird der Druck auf die ankommende Schaltkupplung 148a zu einem Zeitpunkt nach t = 3, der zum Synchronisationspunkt bestimmt wird, erhöht. Der auf die ankommende Schaltkupplung 148a eingebrachte Druck wird schnell erhöht, während der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b weiter abgesenkt wird.
Am Synchronisationspunkt wird das verbleibende, der Abtriebswelle 122 des mehrstufigen Getriebes 140 noch zugeführte Drehmoment, zwischen dem ankommenden Zahnradsatz 146a und dem abgehenden Zahnradsatz überführt. Während der Übersetzungsänderungsabfolge erhalten die auf die abgehende Schaltkupplung 148b und die ankommende Schaltkupplung 148a aufrechterhaltenen Drücke einen teilweisen Eingriff jeweils sowohl des abgehenden Zahnradsatzes 146b als auch des ankommenden Zahnradsatzes 146a aufrecht. An Zeitpunkten vor dem Synchronisationspunkt gleichen die Drücke, mit denen die abgehende Schaltkupplung 148b und die ankommende Schaltkupplung 148a beaufschlagt werden, das durch den abgehenden Zahnradsatz 146b und den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitete Drehmoment aus, so dass ein Großteil des durch das mehrstufige Getriebe 140 geleiteten Drehmoments durch den abgehenden Zahnradsatz 146b geleitet wird. Am Synchronisationspunkt ist das durch den abgehenden Zahnradsatz 146b und den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitete Drehmoment ungefähr gleich. An den Zeitpunkten nach dem Synchronisationspunkt wird ein Großteil des Drehmoments durch das mehrstufige Getriebe 140 durch den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitet.
Nach dem Synchronisationspunkt fährt der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 damit fort, den Druck auf die ankommende Schaltkupplung 148a zu erhöhen und den Druck in der abgehenden Schaltkupplung 148b zu verringern. Der Ventilkörper 152 kann den Druck in der abgehenden Schaltkupplung 148b schnell modulieren, so dass die Drehmomentzufuhr an den ankommenden Zahnradsatz 146a während des Schaltvorgangs weich vonstattengeht. Wenn der Druck, mit dem die ankommende Schaltkupplung 148a beaufschlagt wird, ein Niveau erreicht, an dem die Drehzahl der Abtriebswelle 122 des mehrstufigen Getriebes 140 vom ankommenden Zahnradsatz 146a des mehrstufigen Getriebes gesteuert wird, kann der Übersetzungswechsel zum Zeitpunkt t = 4 als beendet betrachtet werden. Nach dem Zeitpunkt t = 4 fährt der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 fort, den der abgehenden Schaltkupplung 148b zugeführten Druck zu verringern und den der laufenden Kupplung zugeführten Druck zu erhöhen. Am Zeitpunkt t = 6 liegt der, der ankommenden Kupplung 148a zugeführte Druck innerhalb von etwa 95% des der ankommenden Schaltkupplung 148a während eines gleichbleibenden Betriebs zugeführten Maximaldrucks, und der Schaltvorgang kann als beendet betrachtet werden. Nach dem Zeitpunkt t = 6 wird ein verbleibender, der abgehenden Schaltkupplung 148b noch zugeführter Druck weiter abgesenkt.
Eine andere Schaltabfolge für ein Rückschalten für ein Hybridfahrzeug 100 ist in 5 gezeigt. Im Gegensatz zu der in 4 gezeigten und vorstehend beschriebenen Rückschaltabfolge umfasst die in 5 gezeigte Rückschaltabfolge eine Drucksteuerungsverzögerung während des Schaltvorgangs. Eine solche Rückschaltabfolge kann wahlweise bei Bedingungen innerhalb der Betriebshüllkurve ausgeführt werden, bei denen der Elektromotor 130 keine ausreichende zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen und gleichzeitig die Betriebseigenschaften des Hybridfahrzeugs 100 aufrecht zu erhalten. Dadurch, dass die Drucksteuerungsverzögerung in den Schaltvorgang eingebunden wird, wird die Zeit für das Zu-Ende-Führen der Rückschaltabfolge erhöht, im Vergleich zu einer Rückschaltabfolge wie sie in 4 dargestellt ist, die keine Drucksteuerungsverzögerung umfasst. Ein Schaltvorgang, der eine Drucksteuerungsverzögerung umfasst, kann jedoch dem Verbrennungsmotor 120 Zeit bereitstellen, zu starten und damit zu beginnen, ein positives Nettodrehmoment zum Zuführen an das mehrstufige Getriebe 140 zu erzeugen, wodurch Auswirkungen des Drehmomentlochs auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs minimiert werden.
Im Detail wird in 5 vom Fahrer des Hybridfahrzeugs 100 an einem Zeitpunkt t = –1 eine erhöhte Drehmomentzufuhr zu den Antriebsrädern 170 gefordert. Am Zeitpunkt t = 0 bestimmt das elektronische Steuergerät 180, dass ein Rückschalten des mehrstufigen Getriebes 140 erforderlich ist. Am Zeitpunkt t = 1 wird ein Vor-Schalten des mehrstufigen Getriebes 140 eingeleitet. Der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 verringert die Druckzufuhr an die abgehende Schaltkupplung (hier die zweite Schaltkupplung 148b), solcherart dass die abgehende Schaltkupplung mit Druck beaufschlagt wird, um den vollen Eingriff in den abgehenden Zahnradsatz (hier den zweiten Zahnradsatz 146b) aufrecht zu erhalten. Das elektronische Steuergerät 180 befiehlt auch dem Verbrennungsmotor 120, zu starten. Die Motorkupplung 124 wird mit Druck beaufschlagt, so dass der Verbrennungsmotor 120 zumindest teilweise mit der Eingangswelle 132 des mehrstufigen Getriebes 140 in Eingriff steht. Bei dieser Ausführungsform kann der Elektromotor 130 dem Verbrennungsmotor 120 ein Drehmoment zuführen, um beim Starten zu helfen.
Das mehrstufige Getriebe 140 wird in dieser in die Wege geleiteten Schaltkonfiguration gehalten, bis der Verbrennungsmotor 120 Zeit gehabt hat, zu starten und damit zu beginnen, dem mehrstufigen Getriebe 140 ein positives Nettodrehmoment zuzuführen. Im Vergleich der gezeigten Schaltabfolge der 5 mit einer herkömmlichen Schaltabfolge der 4, ist die Dauer zwischen t = 1 und t = 2, für die das mehrstufige Getriebe 140 in der in die Wege geleiteten Schaltkonfiguration gehalten wird, in der in 5 gezeigten Schaltabfolge länger. Die Erhöhung der Dauer, für die das mehrstufige Getriebe 140 in der in die Wege geleiteten Schaltkonfiguration gehalten wird, gestattet es jedoch dem Antriebsstrang, die Auswirkungen des Drehmomentlochs zu minimieren, die der Fahrer als dem Fahrverhalten abträglich empfinden kann.
Der Zeitpunkt t = 2, der Zeitpunkt, an dem die Rückschaltabfolge in dem mehrstufigen Getriebe 140 begonnen wird, tritt zu einem vom Zeitpunkt t = 1 verzögerten Zeitpunkt ein, verglichen mit einem herkömmlichen Rückschalten wie in 4. Zum Zeitpunkt t = 2 der in 5 gezeigten Schaltabfolge erzeugt der Verbrennungsmotor 120 jedoch ein positives Nettodrehmoment und führt dem mehrstufigen Getriebe 140 dadurch ein Drehmoment zu, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen. Bei manchen Ausführungsformen fährt der Verbrennungsmotor 120 dann mit der Erhöhung des dem mehrstufigen Getriebe 140 zugeführten Drehmoments fort, und verringert dadurch die Drehmomentabgabeforderungen an den Elektromotor 130. Alternativ dazu kann der Elektromotor 130 weiter mit voller Drehmomentabgabe arbeiten, um die Rückschaltabfolge schnell zu Ende zu führen und den Antriebsrädern 170 Drehmoment bereitzustellen, um die Drehmomentforderungen des Fahrers zu erfüllen.
Zum Zeitpunkt t = 2 wird dem Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 befohlen, den der abgehenden Schaltkupplung 148b zugeführten Druck langsam zu verringern, bis der Druck auf einen vorbestimmten Druckgrenzwert für den abgehenden Druck reduziert ist. Dem Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 wird auch befohlen, den zur ankommenden Schaltkupplung geleiteten Druck zu vergrößern. Nachdem der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b den vorbestimmten Druckgrenzwert erreicht hat, wird zum Zeitpunkt t = 3 der Übersetzungsänderungsablauf begonnen. Bei nun begonnenem Übersetzungswechselablauf wird der Druck auf die ankommende Schaltkupplung auf einem erhöhten Wert gehalten, so dass der ankommende Zahnradsatz 146a teilweise mit der Eingangswelle 132 des mehrstufigen Getriebes 140 in Eingriff steht. An einem Zeitpunkt nach dem Zeitpunkt t = 3 wird vom Ventilkörper 152 der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b reduziert. Während der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b reduziert wird, wird der Druck auf die ankommende Schaltkupplung 148a, an einem Zeitpunkt nach t = 3, der zum Synchronisationspunkt bestimmt wird, erhöht. Der auf die ankommende Schaltkupplung 148a eingebrachte Druck wird schnell erhöht, während der Druck auf die abgehende Schaltkupplung 148b weiter abgesenkt wird.
Am Synchronisationspunkt wird das verbleibende, der Abtriebswelle 122 des mehrstufigen Getriebes 140 noch zugeführte Drehmoment, zwischen dem ankommenden Zahnradsatz 146a und dem abgehenden Zahnradsatz überführt. Während der Übersetzungsänderungsabfolge erhalten die auf die abgehende Schaltkupplung 148b und die ankommende Schaltkupplung 148a aufrechterhaltenen Drücke einen teilweisen Eingriff jeweils sowohl des abgehenden Zahnradsatzes 146b als auch des ankommenden Zahnradsatzes 146a aufrecht. An den Zeitpunkten vor dem Synchronisationspunkt gleichen die Drücke, mit denen die abgehende Schaltkupplung 148b und die ankommende Schaltkupplung 148a beaufschlagt werden, das durch den abgehenden Zahnradsatz 146b und den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitete Drehmoment aus, so dass ein Großteil des durch das mehrstufige Getriebe 140 geleiteten Drehmoments durch den abgehenden Zahnradsatz 146b geleitet wird. Am Synchronisationspunkt ist das durch den abgehenden Zahnradsatz 146b und den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitete Drehmoment ungefähr gleich. An den Zeitpunkten nach dem Synchronisationspunkt wird ein Großteil des Drehmoments durch das mehrstufige Getriebe 140 durch den ankommenden Zahnradsatz 146a geleitet.
Nach dem Synchronisationspunkt fährt der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 damit fort, den Druck auf die ankommende Schaltkupplung 148a zu erhöhen und den Druck in der abgehenden Schaltkupplung 148b zu reduzieren. Der Ventilkörper 152 kann den Druck in der abgehenden Schaltkupplung 148b schnell modulieren, so dass die Drehmomentzufuhr zum ankommenden Zahnradsatz 146a während des Schaltvorgangs weich vonstattengeht. Wenn der Druck, mit dem die ankommende Schaltkupplung 148a beaufschlagt wird, ein Niveau erreicht, an dem die Drehzahl der Abtriebswelle 122 des mehrstufigen Getriebes 140 vom ankommenden Zahnradsatz 146a des mehrstufigen Getriebes gesteuert wird, kann der Übersetzungswechsel zum Zeitpunkt t = 4 als beendet betrachtet werden. Nach dem Zeitpunkt t = 4 fährt der Ventilkörper 152 des mehrstufigen Getriebes 140 damit fort, den der abgehenden Schaltkupplung 148b zugeführten Druck zu verringern und den der laufenden Kupplung zugeführten Druck zu erhöhen. Am Zeitpunkt t = 6 liegt der, der ankommenden Kupplung 148a zugeführte Druck innerhalb von etwa 95% des der ankommenden Schaltkupplung 148a während eines gleichbleibenden Betriebs zugeführten Maximaldrucks, und der Schaltvorgang kann als beendet betrachtet werden. Nach dem Zeitpunkt t = 6 wird ein verbleibender, der abgehenden Schaltkupplung 148b noch zugeführter Druck weiter abgesenkt. Bei Rückschaltabfolgen, die eine vorliegend beschriebene Drucksteuerungsverzögerung enthalten, kann die Dauer zwischen dem Zeitpunkt t = 2 und dem Zeitpunkt t = 5 reduziert werden, verglichen mit der Dauer zwischen dem Zeitpunkt t = 2 und dem Zeitpunkt t = 5 für herkömmliche Rückschaltungen, bei denen der Elektromotor keine ausreichende Drehmomentkapazität aufweist, um das Rückschalten zu Ende zu führen. Aufgrund des Mangels an zusätzlicher Drehmomentkapazität bei diesen Betriebsbedingungen wird die Rückschaltabfolge gestoppt, bis der Verbrennungsmotor ein ausreichendes Drehmoment erzeugen kann, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen.
Wie in 4 und 5 gezeigt, kann die Drucksteuerungsverzögerung der vorliegenden Anmeldung das Zu-Ende-Führen der Rückschaltabfolge für Betriebsbedingungen verzögern, bei denen der Elektromotor 130 keine ausreichende zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen und dabei gleichzeitig den Verbrennungsmotor 120 zu starten und mit hochzufahren, um ein Fahrdrehmoment zu erzeugen. Die Rückschaltabfolge durch Modulieren der, der abgehenden Schaltkupplung 148b und der ankommenden Schaltkupplung 148a zugeführten Drücke in die Wege zu leiten, bereitetet jedoch das mehrstufige Getriebe 140 dafür vor, die Schaltabfolge schnell zu Ende zu führen, nachdem der Verbrennungsmotor 120 in der Lage ist, dem mehrstufigen Getriebe 140 ein positives Nettodrehmoment bereitzustellen.
Im Gegensatz dazu können Rückschaltabfolgen, die an Punkten innerhalb der Betriebshüllkurve eintreten, an denen der Elektromotor 130 keine ausreichende zusätzliche Drehmomentabgabekapazität zum Zu-Ende-Führen des Rückschaltens aufweist, wenn bei dem Hybridfahrzeug 100 die Drucksteuerungsverzögerung nicht in das elektronische Steuergerät 180 eingebunden ist, stattdessen das Einleiten der Rückschaltabfolge verzögern, den Verbrennungsmotor 120 starten und die Schaltabfolge verzögern, bis der Verbrennungsmotor 120 Zeit gehabt hat, dem mehrstufigen Getriebe 140 ein positives Nettodrehmoment bereitzustellen. Bei diesen Ausführungsformen ist die für das Zu-Ende-Führen der Rückschaltabfolge benötigte Zeit, bei einer Auswertung beginnend bei der erhöhten Drehmomentforderung durch den Fahrer bis zum Zeitpunkt t = 6, für Hybridfahrzeuge, die keine Drucksteuerungsverzögerung umfassen, länger, verglichen mit Hybridfahrzeugen, die die hier beschriebene Drucksteuerungsverzögerung umfassen.
Die Bestimmung, ob die Drucksteuerungsverzögerung in die Rückschaltabfolge implementiert werden soll, ist in das elektronische Steuergerät 180 einprogrammiert und kann in maschinenlesbare Befehle eingebunden sein, die vom elektronischen Steuergerät 180 zum Steuern des Antriebsstrangbetriebs ausgeführt werden. Ein Blockschaltbild, das eine in den maschinenlesbaren Befehlssatz eingebundene Logik zeigt, die ausgewertet wird, wenn der Fahrer ein zusätzliches Drehmoment anfordert, ist in 6 gezeigt. Im Detail kann gemäß 6 die Steuerlogik des Hybridfahrzeugs 100 ein Auswertungsprogramm einleiten, wenn der Fahrer bei in Bewegung befindlichem Fahrzeug bei einem Tip-In-Vorgang ein zusätzliches Drehmoment fordert. Das elektronische Steuergerät 180 bestimmt aus einem Gaspedalstellungssensor 106, dass der Fahrer ein zusätzliches Drehmoment fordert. Das elektronische Steuergerät 180 kann eine Fahreranforderungsdrehmomentvariable einstellen, die das Drehmoment reflektiert, das vom Antriebsstrang erzeugt werden muss, um die Forderung des Fahrers zu erfüllen. Die Fahreranforderungsdrehmomentvariable kann basierend auf verschiedenen Kombinationen des aktuellen Betriebsdrehmoments des Elektromotors 130, der Stellungsveränderung des Gaspedals 104, und/oder der Öffnungsgeschwindigkeit des Gaspedals 104 bei dessen Betätigung durch den Fahrer berechnet werden. Durch Auswerten der Fahrereingabe an das Hybridfahrzeug 100 zur Erzeugung zusätzlicher Leistung kann das elektronische Steuergerät 180 die Drehmomentforderung des Fahrers schätzen, um das Hybridfahrzeug 100 zu beschleunigen.
Das elektronische Steuergerät 180 kann bestimmen, dass die Drehmomentforderung des Fahrers die zusätzliche Drehmomentabgabekapazität des Elektromotors 130 übersteigt. Falls der Elektromotor 130 ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die berechnete Drehmomentforderung zu erfüllen, kann das elektronische Steuergerät 180 dem Elektromotor 130 befehlen, ein zusätzliches Drehmoment bereitzustellen. Falls das elektronische Steuergerät 180 bestimmt, dass der Elektromotor 130 keine ausreichende zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um die berechnete Drehmomentforderung zu erfüllen, kann das elektronische Steuergerät 180 dem Verbrennungsmotor 120 befehlen, zu starten.
Bei einigen Ausführungsformen kann das elektronische Steuergerät 180 mit einer Entscheidungsmatrix programmiert werden, die auf einem Betriebshüllkurvenkennlinienfeld basiert, das der Betriebshüllkurve des Hybridfahrzeugs 100 und/oder des Elektromotors 130 entspricht. Bei diesen Ausführungsformen kann die Entscheidung, ob die Drucksteuerungsverzögerung in eine bestimmte Rückschaltabfolge implementiert werden soll, die Betriebsbedingungen des Elektromotors 130 auswerten, zum Beispiel die Betriebsgeschwindigkeit und das abgegebene Drehmoment. Das elektronische Steuergerät 180 kann auch eine Fahreranforderungsdrehmomentvariable berechnen, indem es mit dem Pedalsensor 106 die Stellung des Gaspedals 104 und/oder die Öffnungsgeschwindigkeit des Gaspedals 104 auswertet. Die Berechnung der Fahreranforderungsdrehmomentvariablen kann vom elektronischen Steuergerät 180 interpretiert werden, um zu schätzen, wieviel zusätzliche Drehmomentabgabe vom Fahrer benötigt wird, und ob die zusätzliche Drehmomentabgabe voraussichtlich eine kontinuierliche Forderung des Fahrers sein wird. Das elektronische Steuergerät 180 kann dann die Betriebshüllkurve des Elektromotors 130 auswerten, um zu bestimmen, ob der Elektromotor 130 ausreichend zusätzliche Drehmomentabgabekapazität aufweist, um die Drehmomentforderung des Fahrers zu erfüllen.
Das elektronische Steuergerät 180 kann auch dem mehrstufigen Getriebe 140 befehlen, eine Rückschaltabfolge auszuführen, so dass der Elektromotor 130 und/oder der Verbrennungsmotor 120 bei Betriebsbedingungen arbeiten können, bei welchen ein zusätzliches Drehmoment für das Zuführen an die Antriebsräder 170 verfügbar ist. Allgemein erfordert das Zu-Ende-Führen einer Rückschaltabfolge, dass einer Turbine des mehrstufigen Getriebes 140 ein zusätzliches Drehmoment zugeführt wird. Interne Verluste im mehrstufigen Getriebe 140 können während Hoch- und Rückschaltabläufen größer sein als während eines gleichbleibenden Betriebs des mehrstufigen Getriebes 140. Entsprechend kann zusätzliches Drehmoment vom Elektromotor 130 zum mehrstufigen Getriebe 140 geleitet werden, um den Schaltablauf zu Ende zu führen. Bei Betriebsbedingungen, bei denen der Elektromotor 130 keine ausreichende Drehmomentkapazität aufweist, wird ein Drehmoment, das anderenfalls den Antriebsrädern 170 zugeführt würde, um die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 100 zu beschleunigen oder aufrecht zu erhalten, stattdessen dem mehrstufigen Getriebe 140 zugeleitet. Diese Umleitung von Drehmoment von den Antriebsrädern 170 zum mehrstufigen Getriebe 140 führt zu einer Verringerung der Betriebsgeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 100 und bildet das Drehmomentloch, das vom Fahrer als dem Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs 100 abträglich empfunden werden kann.
Falls die Elektronikeinheit 180 bestimmt, dass der Elektromotor 130 keine ausreichende zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um eine Rückschaltabfolge des mehrstufigen Getriebes 140 zu Ende zu führen, kann das elektronische Steuergerät 180 die Drucksteuerungsabfolge gemäß der vorliegenden Offenbarung einleiten. Das elektronische Steuergerät 180 kann eine Rückschaltabfolge einleiten, indem es dem Ventilkörper 152 befiehlt, den der dem ankommenden Zahnradsatz 146a entsprechenden ankommenden Schaltkupplung 148a zugeführten Druck zu erhöhen, und den der dem abgehenden Zahnradsatz 146b entsprechenden abgehenden Schaltkupplung 148b zugeführten Druck zu verringern. Das elektronische Steuergerät 180 kann die verbleibenden, der ankommenden und abgehenden Schaltkupplung 148a, 148b, 148c, 148d zugeführten Drücke aufrechterhalten, bis eine vorbestimmte Zeit ab dem Einsetzen des Verbrennungsmotors 120 vergangen ist, oder bis der Verbrennungsmotor 120 eine vorbestimmte Menge an Drehmoment erzeugt, die vom elektronischen Steuergerät 180 basierend auf der Betriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors 120, der Menge des dem Verbrennungsmotor 120 zugeführten Kraftstoffs, der in den Verbrennungsmotor 120 eintretenden Luftmenge, und/oder einer Messung der Richtung und Größenordnung des durch die Motorkupplung 124 beaufschlagten Drehmoments geschätzt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das elektronische Steuergerät 180 die Druckverzögerungssteuerabfolge beenden und dadurch mit der Rückschaltabfolge bei verschiedenen vorbestimmten Zeitpunkten und/oder verschiedenen vorbestimmten Drehmomentabgaben des Verbrennungsmotors 120 fortfahren. In einer Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät 180 die Druckverzögerungssteuerungsabfolge beenden, sobald der Verbrennungsmotor 120 ein positives Nettodrehmoment zum Zuführen an das mehrstufige Getriebe 140 erzeugt. In einer anderen Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät 180 die Druckverzögerungssteuerungsabfolge beenden, sobald der Verbrennungsmotor 120 ein ausreichendes Drehmoment erzeugt, um ein Drehmomentloch in der Betriebshüllkurve des Hybridfahrzeugs 100 zu beseitigen. In noch einer anderen Ausführungsform kann das elektronische Steuergerät 180 die Druckverzögerungssteuerungsabfolge beenden, wenn der Verbrennungsmotor 120 ausreichend Drehmoment erzeugt, so dass das durch die Fortführung der Rückschaltabfolge verursachte Drehmomentloch für den Fahrer des Hybridfahrzeugs 100 nur minimal spürbar ist.
Es sollte nun verständlich geworden sein, dass Systeme zum Handhaben von Rückschaltungen für Hybridfahrzeuge gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Steuerungseinheit umfassen, die dazu programmiert ist, eine Drehmomentforderung eines Fahrers auszuwerten, zu bestimmen, ob ein Rückschalten des mehrstufigen Getriebes erforderlich ist, und zu bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen. Falls das elektronische Steuergerät bestimmt, dass der Elektromotor keine ausreichende zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, leitet das elektronische Steuergerät eine Druckverzögerungsabfolge ein, die die Rückschaltabfolge unterbricht und dabei dem Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs Zeit bereitstellt, zu starten und auf die Betriebsbedingungen hochzufahren, um ein Drehmoment bereitzustellen, um den Elektromotor zu ergänzen. Durch das In-die-Wege-Leiten und Unterbrechen der Rückschaltabfolge mit der Druckverzögerungsabfolge, kann die gesamte zum Zu-Ende-Führen der Rückschaltabfolge benötigte Zeit und gleichzeitig der ungünstige Eindruck des Fahrers vom Fahrverhalten des Hybridfahrzeugs minimiert werden.
Es sei angemerkt, dass der Begriff "im Wesentlichen" im hier verwendeten Sinn den Grad an Ungewissheit bedeuten kann, von dem angenommen werden kann, dass er jedem quantitativen Vergleich oder Wert oder einer quantitativen Messung oder sonstigen Darstellung innewohnt. In der vorliegenden Verwendung bedeutet dieser Begriff auch den Grad, um welchen eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne zu einer Veränderung der Grundfunktion des betreffenden Gegenstands zu führen.
Es wurden zwar vorliegend spezielle Ausführungsformen dargestellt und beschrieben, es versteht sich jedoch, dass verschiedene andere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Darüber hinaus müssen, obwohl vorliegend verschiedene Aspekte des beanspruchten Gegenstands beschrieben wurden, solche Aspekte nicht in Kombination verwendet werden. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche sämtliche derartigen Änderungen und Modifikationen abdecken sollen, die unter den Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands fallen.
Es wird ferner beschrieben:

A. System zum Handhaben von Rückschaltungen bei einem Hybridfahrzeug, das umfasst: ein mehrstufiges Getriebe mit einer Eingangswelle, einem ersten Zahnradsatz, einer ersten Schaltkupplung, die wahlweise den ersten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, einem zweiten Zahnradsatz, einer zweiten Schaltkupplung, die wahlweise den zweiten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, und einem Ventilkörper, der einen hydraulischen Druck steuert, mit dem die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung beaufschlagt werden, um wahlweise die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in Eingriff zu bringen, einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor, und ein elektronisches Steuergerät, das dazu programmiert ist: eine Drehmomentforderung auszuwerten, den Verbrennungsmotor zu starten, durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um die zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff zu bringen und die erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen, eine Rückschaltabfolge in die Wege zu leiten, die Rückschaltabfolge zu unterbrechen, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, und die Rückschaltabfolge durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um mit der zweiten Schaltkupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen und mit der ersten Schaltkupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen, zu Ende zu führen.
B. System nach A, wobei das elektronische Steuergerät ferner eine Fahreranforderungsdrehmomentvariable basierend auf der Drehmomentforderung berechnet, und das elektronische Steuergerät beginnt, die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, nachdem der Elektromotor und der Verbrennungsmotor eine Menge an Drehmoment erzeugen, die der Fahreranforderungsdrehmomentvariablen entspricht.
C. System nach A, wobei das elektronische Steuergerät ferner dazu programmiert ist, das Koppeln des Verbrennungsmotors an die Eingangswelle zu befehlen, nachdem der Verbrennungsmotor ein positives Nettodrehmoment erzeugt.
D. System nach A, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, wenn der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Menge an Drehmoment erzeugt.
E. System nach D, wobei die Rückschaltabfolge unterbrochen wird, bis der Verbrennungsmotor und der Elektromotor ein ausreichendes Drehmoment erzeugen, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, ohne die Fahrzeuggeschwindigkeit zu senken.
F. System nach A, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Starten des Verbrennungsmotors vergangen ist.
G. System nach A, das ferner eine Getriebesteuerung mit einem Computerprozessor umfasst und einen Speicher, in dem ein maschinenlesbarer Befehlssatz gespeichert ist, der den hydraulischen Druck im Ventilkörper steuert, wenn der maschinenlesbare Befehlssatz vom Computerprozessor ausgeführt wird.
H. System nach A, wobei die Drehmomentforderung basierend auf einer Stellung eines Gaspedals bestimmt wird.
I. System nach H, wobei das elektronische Steuergerät ferner die Drehmomentforderung basierend auf einer Öffnungsgeschwindigkeit des Gaspedals berechnet.
J. System nach A, wobei das elektronische Steuergerät ferner bestimmt, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge vom zweiten Zahnradsatz zum ersten Zahnradsatz zu Ende zu führen.
K. System nach J, wobei das Bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, durch Auswerten der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drehmomenterzeugung durch den Elektromotor und der zusätzlichen Drehmomentabgabekapazität des Elektromotors ausgewertet wird.
L. System zum Handhaben von Rückschaltungen in einem Hybridfahrzeug, das umfasst: ein mehrstufiges Getriebe mit einer Eingangswelle, einem ersten Zahnradsatz, einer ersten Schaltkupplung, die wahlweise den ersten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, einem zweiten Zahnradsatz, einer zweiten Schaltkupplung, die wahlweise den zweiten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, und einem Ventilkörper, der einen hydraulischen Druck steuert, mit dem die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung beaufschlagt werden, um wahlweise die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in Eingriff zu bringen, einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor, und ein elektronisches Steuergerät, das dazu programmiert ist: eine Rückschaltabfolge des mehrstufigen Getriebes einzuleiten; eine Druckverzögerung in der Rückschaltabfolge einzuleiten, indem es die Rückschaltabfolge unterbricht und den Druck aufrechterhält, um die zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff zu bringen und die erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen; die Druckverzögerung aufrechtzuerhalten, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt; und die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, indem es mit der zweiten Schaltkupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle bringt und mit der ersten Schaltkupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingriffswelle bringt.
M. System nach L, wobei das elektronische Steuergerät ferner programmiert ist, das Koppeln des Verbrennungsmotors an die Eingangswelle zu befehlen, nachdem der Verbrennungsmotor ein positives Nettodrehmoment erzeugt.
N. System nach L, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, wenn der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Menge an Drehmoment erzeugt.
O. System nach N, wobei die Rückschaltabfolge unterbrochen wird, bis der Verbrennungsmotor und der Elektromotor ein Drehmoment erzeugen, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, ohne die Fahrzeuggeschwindigkeit zu senken.
P. System nach L, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Starten des Verbrennungsmotors vergangen ist.
Q. System nach L, das ferner eine Getriebesteuerung umfassend einen Computerprozessor und einen Speicher, in dem ein maschinenlesbarer Befehlssatz gespeichert ist, umfasst, der bei dessen Ausführung durch den Computerprozessor den hydraulischen Druck innerhalb des Ventilkörpers steuert.
R. System nach L, wobei das elektronische Steuergerät ferner dazu programmiert ist: eine Drehmomentforderung auszuwerten, zu bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Drehmomentforderung zu erfüllen, und den Verbrennungsmotor zu starten.
S. System nach R, wobei das elektronische Steuergerät ferner dazu programmiert ist, zu bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge vom zweiten Zahnradsatz zum ersten Zahnradsatz zu Ende zu führen.
T. System nach S, wobei das Bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, durch Auswerten der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drehmomenterzeugung durch den Elektromotor und der zusätzlichen Drehmomentabgabekapazität des Elektromotors ausgewertet wird.

Claims

System zum Handhaben von Rückschaltungen bei einem Hybridfahrzeug, das umfasst: ein mehrstufiges Getriebe mit einer Eingangswelle, einem ersten Zahnradsatz, einer ersten Schaltkupplung, die wahlweise den ersten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, einem zweiten Zahnradsatz, einer zweiten Schaltkupplung, die wahlweise den zweiten Zahnradsatz an die Eingangswelle koppelt, und einem Ventilkörper, der einen hydraulischen Druck steuert, mit dem die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung beaufschlagt werden, um wahlweise die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in Eingriff zu bringen, einen wahlweise an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Verbrennungsmotor, einen an die Eingangswelle des mehrstufigen Getriebes gekoppelten Elektromotor, und ein elektronisches Steuergerät, das dazu programmiert ist: eine Drehmomentforderung auszuwerten, den Verbrennungsmotor zu starten, durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um die zweite Schaltkupplung teilweise außer Eingriff zu bringen und die erste Schaltkupplung teilweise in Eingriff zu bringen, eine Rückschaltabfolge in die Wege zu leiten, die Rückschaltabfolge zu unterbrechen, bis ein vorbestimmter Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, und die Rückschaltabfolge durch Modifizieren des hydraulischen Drucks durch den Ventilkörper, um mit der zweiten Schaltkupplung den zweiten Zahnradsatz vollständig außer Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen und mit der ersten Schaltkupplung den ersten Zahnradsatz vollständig in Eingriff mit der Eingangswelle zu bringen, zu Ende zu führen.
System nach Anspruch 1, wobei das elektronische Steuergerät ferner eine Fahreranforderungsdrehmomentvariable basierend auf der Drehmomentforderung berechnet, und das elektronische Steuergerät beginnt, die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, nachdem der Elektromotor und der Verbrennungsmotor eine Menge an Drehmoment erzeugen, die der Fahreranforderungsdrehmomentvariablen entspricht.
System nach Anspruch 1, wobei das elektronische Steuergerät ferner dazu programmiert ist, das Koppeln des Verbrennungsmotors an die Eingangswelle zu befehlen, nachdem der Verbrennungsmotor ein positives Nettodrehmoment erzeugt.
System nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, wenn der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Menge an Drehmoment erzeugt.
System nach Anspruch 4, wobei die Rückschaltabfolge unterbrochen wird, bis der Verbrennungsmotor und der Elektromotor ein ausreichendes Drehmoment erzeugen, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, ohne die Fahrzeuggeschwindigkeit zu senken.
System nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Drehmomentergänzungsvorgang eintritt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Starten des Verbrennungsmotors vergangen ist.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Getriebesteuerung mit einem Computerprozessor umfasst und einen Speicher, in dem ein maschinenlesbarer Befehlssatz gespeichert ist, der den hydraulischen Druck im Ventilkörper steuert, wenn der maschinenlesbare Befehlssatz vom Computerprozessor ausgeführt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentforderung basierend auf einer Stellung eines Gaspedals bestimmt wird.
System nach Anspruch 8, wobei das elektronische Steuergerät ferner die Drehmomentforderung basierend auf einer Öffnungsgeschwindigkeit des Gaspedals berechnet.
System nach Anspruch 1, wobei das elektronische Steuergerät ferner bestimmt, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge vom zweiten Zahnradsatz zum ersten Zahnradsatz zu Ende zu führen.
System nach Anspruch 10, wobei das Bestimmen, ob der Elektromotor ausreichend zusätzliche Drehmomentkapazität aufweist, um die Rückschaltabfolge zu Ende zu führen, durch Auswerten der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drehmomenterzeugung durch den Elektromotor und der zusätzlichen Drehmomentabgabekapazität des Elektromotors ausgewertet wird.