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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung einer elektrischen Maschine und einer Kraftmaschine in einem Hybrid-Elektrofahrzeug.
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Fahrzeuge sind allgemein mit Fahrpedalen ausgerüstet. Bei Betätigung des Fahrpedals in einem Fahrzeug mit Brennkraftmaschine erlaubt das Kraftmaschinen-Drosselklappengehäuse einen größeren Ansaugluftstrom. Durch den erhöhten Luftstrom erhöht sich der Kraftstoffstrom, und die Verbrennungsrate der Kraftmaschine wird erhöht, was zu einer erhöhten Kraftmaschinen-Drehzahl führt. In Fahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine, die mit einer elektrischen Maschine oder einem Generator gekoppelt ist, kann die Betätigung des Fahrpedals einer Ausgangsleistung des Gesamtsystems entsprechen. Manche Fahrpedalbetätigungen des Fahrers können die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit überschreiten, und der Fahrer kann das Fahrpedal in Reaktion auf die Überschreitung betätigen und die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit unterschreiten. Diese Überschreitung, gefolgt von einer Unterschreitung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, kann sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirken.
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Ein Verfahren zum Verhindern eines unerwünschten Fahrzeugverhaltens in einem Fahrzeugdrehmomentsteuerungssystem ist in der
DE 10 2006 005 557 A1 offenbart. Zudem ist ein Verfahren zum Verteilen eines Drehmomentbedarfs in einem Hybrid-Elektrofahrzeug mit einem Verbrennungsmotor in der
US 2003 / 0 183 431 A1 offenbart. Die
US 2009 / 0 024 292 A1 offenbart, ferner, ein Fahrzeugcontroller.
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Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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In mindestens einer Ausführungsform wird eine Antriebsstrang-Steuereinheit bereitgestellt. Die Antriebsstrang-Steuereinheit kann Eingangsübertragungskanäle enthalten, die dazu ausgelegt sind, ein Pedalstellungssignal zu empfangen, und Ausgangsübertragungskanäle, die dazu ausgelegt sind, einen Antriebsstrang-Befehl auszugeben. Die Steuereinheit kann Steuerlogik aufweisen, die dazu ausgelegt ist, den Antriebsstrang-Befehl während einer Änderung von einem ersten stetigen Pedalzustand zu einem zweiten stetigen Pedalzustand zu erhöhen, und den Antriebsstrang-Befehl auf der Basis einer Abfallfunktion von einem Spitzenwert auf einen Sollwert während des zweiten stetigen Pedalzustands zu verringern.
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Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß Anspruch 5 bereitgestellt.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Antriebsstrangs.
- 2A bis 2C sind Zeit-Diagramme, die ein beispielhaftes System-Ansprechverhalten auf eine Fahrpedaleingabe zeigen.
- 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Antriebsstrangs.
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Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die spezifischen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden ist. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen dargestellter Merkmale ergeben repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen erwünscht sein.
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Auf 1 Bezug nehmend, enthält ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle) einen leistungsverzweigten Antriebsstrang 10. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC, vehicle system controller) und/oder ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM, powertrain control module) 12 steuern eine elektrische Traktionsbatterie 14. Die Batterie 14 weist eine elektrische Zweiwegeverbindung auf, wodurch sie elektrische Energie empfängt und speichert und auch einen elektrischen Fahrmotor 16 mit Energie versorgt. Die Steuereinheit 12 steuert auch den Betrieb einer Brennkraftmaschine (ICE, internal combustion engine) 18. Sowohl der Motor 16 als auch die Kraftmaschine 18 sind in der Lage, ein Getriebe 20 anzutreiben, das an die Räder des Fahrzeugs schließlich ein Drehmoment liefert.
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Die Kraftmaschine 18 liefert Leistung an eine Drehmomenteingangswelle 22, die über eine Freilaufkupplung mit einem Planetenradsatz 24 verbindbar ist. Die Eingangswelle 22 kann mit einer Planetenträgeranordnung 30 antriebsverbunden sein, die den Planetenradsatz 24 antreibt, der Hohlräder 26 und ein Sonnenrad 28 enthalten kann. Das Sonnenrad 28 kann mit einem Generator 32 antriebsverbunden sein. Der Generator 32 kann mit dem Sonnenrad 28 in einer Weise in Eingriff stehen, so dass der Generator 32 entweder mit dem Sonnenrad 28 rotiert oder nicht damit rotiert. Wenn die Freilaufkupplung (O.W.C., one way clutch) die Kraftmaschine 18 mit dem Planetenradsatz 24 koppelt, erzeugt der Generator 32 Energie als Reaktionselement auf den Betrieb des Planetenradsatzes 24. Vom Generator 32 erzeugte elektrische Energie wird durch elektrische Verbindungen 34 zur Batterie 14 übertragen. Die Batterie 14 empfängt und speichert, auf eine bekannte Weise, auch elektrische Energie durch Rekuperationsbremsung. Die Batterie 14 kann den Motor 16 zum Betrieb mit der gespeicherten elektrischen Energie versorgen. Der Teil der Leistung, die von der Kraftmaschine 18 an den Generator 32 geliefert wird, kann auch direkt zum Motor 16 übertragen werden. Die Batterie 14, der Motor 16 und der Generator 32 sind jeweils über elektrische Verbindungen 34 in einem Zweiwege-Stromleitweg miteinander verbunden.
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Das Fahrzeug kann allein von der Kraftmaschine 18, allein von der Batterie 14 und dem Motor 16 oder durch eine Kombination der Kraftmaschine 18 mit der Batterie 14 und dem Fahrmotor 16 angetrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus kann die Kraftmaschine 18 über den Planetenradsatz 24 ein Drehmoment liefern. Das Hohlrad 26 verteilt das Drehmoment zu Gangstufenrädern 36, die im Eingriff stehende Zahnräder 38, 40, 42 und 44 umfassen. Die Zahnräder 40, 42 und 44 sind an eine Vorgelegewelle montiert, und das Zahnrad 44 verteilt das Drehmoment zu Zahnrad 46. Das Zahnrad 46 verteilt das Drehmoment dann an eine Drehmomentausgangswelle 48. Im ersten Betriebsmodus kann der Motor 16 auch aktiviert werden, um die Kraftmaschine 18 zu unterstützen. Wenn der Fahrmotor 16 zur Unterstützung aktiv ist, verteilt das Zahnrad 50 ein Drehmoment zum Zahnrad 42 und zur Vorgelegewelle.
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In einem zweiten Betriebsmodus oder EV-Modus kann die Kraftmaschine 18 deaktiviert sein oder auf andere Weise daran gehindert werden, ein Drehmoment zur Drehmomentausgangswelle 48 zu verteilen. Im zweiten Betriebsmodus treibt die Batterie 14 den Motor 16 an, um ein Drehmoment durch die Gangstufenräder 38 und zur Drehmomentausgangswelle 48 zu übertragen. Die Drehmomentausgangswelle 48 ist mit einem Differential- und Achsmechanismus 52 verbunden, der das Drehmoment auf Antriebsräder 54 verteilt. Die Steuereinheit 12 steuert die Batterie 14, die Kraftmaschine 18, den Motor 16 und den Generator 32, um das Drehmoment entweder im ersten Betriebsmodus oder im zweiten Betriebsmodus auf die Räder 54 zu verteilen.
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Wie zuvor beschrieben, sind zwei Kraftquellen für den Triebstrang vorhanden. Die erste Kraftquelle ist die Kraftmaschine 18, die das Drehmoment an den Planetenradsatz 24 liefert. Die andere Kraftquelle beinhaltet nur das elektrische Antriebssystem, welches den Motor 16, den Generator 32 und die Batterie 14 enthält, wobei die Batterie 14 als Energiespeichermedium für den Generator 32 und den Motor 16 dient. Der Generator 32 kann entweder vom Planetenradsatz 24 angetrieben werden oder alternativ dazu als Motor wirken und Leistung an den Planetenradsatz 24 liefern.
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Die Steuereinheit 12 empfängt Informationen von Sensoren (nicht gezeigt), sodass die Steuereinheit 12 die Drehzahl des Motors 16, der Kraftmaschine 18, des Generators 32 und der Räder 54 überwachen kann. Natürlich können eine oder mehrere dieser Drehzahlen bestimmt, abgeleitet oder auf der Basis bekannter Beziehungen und/oder Verhältnisse zwischen den verschiedenen Komponenten berechnet werden. Darüber hinaus können entsprechende Drehmomente des Motors 16, des Generators 32, des Hohlrads 26, des Sonnenrads 28, der Planetenträgeranordnung 30, der Antriebswelle 48 und der Räder 54 berechnet, gemessen oder auf andere Weise bestimmt werden.
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Obwohl sie als eine Steuereinheit dargestellt ist, kann die Fahrzeugsystemsteuerung 12 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuereinheiten im gesamten Fahrzeug gesteuert werden. Es versteht sich deshalb, dass die Fahrzeugsystemsteuerung 12 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als „Steuereinheit“ bezeichnet werden können, die in Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren verschiedene Aktuatoren steuert, um Funktionen wie das Ein-/Ausschalten der Kraftmaschine 18, das Betreiben des Fahrmotors 16 und des Generators 32, um ein Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 14 zu laden, das Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw. zu steuern.
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Die Steuereinheit 12 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) enthalten, die mit computerlesbaren Speichergeräten oder -medien verschiedener Art in Verbindung stehen. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können flüchtigen und nicht flüchtigen Speicher enthalten, zum Beispiel in Nur-Lese-Speicher (ROM, read-only memory), Direktzugriffsspeicher (RAM, random access memory) und Erhaltungsspeicher (KAM, keep-alive memory). KAM ist ein persistenter oder nicht flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können unter Verwendung eines von mehreren bekannten Speichergeräten wie z. B. PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch programmierbarer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder irgendein elektrisches, magnetisches, optisches oder Kombinationsspeichergerät implementiert werden, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuereinheit zur Steuerung der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuereinheit kann mit verschiedenen Kraftmaschinen/Fahrzeug-Sensoren und - Aktuatoren über eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A-Schnittstelle) kommunizieren, die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert sein kann, die verschiedene Rohdaten- oder Signalaufbereitungen, -verarbeitungen und/oder -umwandlungen, Kurzschlusssicherung und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können eine oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 allgemein dargestellt, kann die Fahrzeugsystemsteuerung 12 Signale zum und/oder vom Fahrmotor 16, zur und/oder von der Kraftmaschine 18, zum und/oder vom Planetenradsatz 24, zu und/oder von den Gangstufenrädern 36 und zur und/oder von der Leistungselektronik (nicht gezeigt) übertragen. Auch wenn dies nicht explizit dargestellt ist, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die in jedem der oben genannten Subsysteme von der Steuereinheit 12 gesteuert werden können.
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Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt durch eine Steuerlogik betätigt werden, die von der Steuereinheit ausgeführt wird, schließen den Zeitpunkt, die Rate und Dauer der Kraftstoffeinspritzung, die Drosselklappenstellung, den Zündzeitpunkt (bei Fremdzündungskraftmaschinen), der Zeitpunkt und die Dauer der Einlass-/Auslassventilsteuerung, vordere Hilfsantrieb(FEAD, front-end accessory drive)-Komponenten wie z. B. eine Lichtmaschine, ein Klimakompressor, das Laden der Batterie, die Rekuperationsbremsung, den Betrieb der elektrischen Maschine, Kupplungsdrücke und Getriebe und dergleichen ein. Sensoren, die durch die E/A-Schnittstelle Eingaben übertragen, können verwendet werden, um den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelstellung (PIP), die Kraftmaschinen-Drehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugrohrdruck (MAP), die Fahrpedalstellung (PPS), die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Abgassauerstoffgehalt (EGO) oder die Konzentration oder die Anwesenheit anderer Abgasbestandteile, den Ansaugluftstrom (MAF), den Getriebegang, das Übersetzungsverhältnis oder den Betriebsmodus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Getriebe-Turbinendrehzahl (TS) und den Verlangsamungs- oder Schaltmodus (MDE) anzuzeigen.
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Die Steuerlogik oder Funktionen, die von der Fahrzeugsystemsteuerung 12 ausgeführt werden, können durch Fluss- oder vergleichbare Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt werden. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die mit einer oder mehreren Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen implementiert werden können. Die verschiedenen dargestellten Schritte oder Funktionen können daher in der dargestellten Abfolge oder parallel ausgeführt werden oder in bestimmten Fällen entfallen. Auch wenn dies nicht immer explizit dargestellt wird, kann der Durchschnittsfachmann erkennen, dass ein oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Dementsprechend ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt notwendig, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen. Vielmehr wurde die Reihenfolge der Einfachheit der Darstellung und Beschreibung halber gewählt.
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Die Steuerlogik kann primär in Software implementiert sein, die von einer Fahrzeug-, Kraftmaschinen- und/oder Antriebsstrang-Steuereinheit mit Mikroprozessor ausgeführt wird, wie z. B. die Fahrzeugsystemsteuereinheit 12. Natürlich kann die Steuerlogik abhängig von der jeweiligen Anwendung in einem oder mehreren Steuergeräten in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware implementiert sein. Wenn sie in Software implementiert ist, kann die Steuerlogik in einem oder mehreren computerlesbaren Speichergeräten oder -medien bereitgestellt werden, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, die von einem Computer ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Subsysteme zu steuern. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können eines oder mehrere von einer Anzahl bekannter physischer Geräte enthalten, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher verwenden, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
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Ein Fahrpedal 56 kann einen Antriebsstang-Befehl für ein Abtriebsdrehmoment, eine Leistung oder einen Fahrbefehl zum Antrieb des Fahrzeugs bereitstellen. Im Allgemeinen kann das Niederdrücken oder Loslassen des Fahrpedals 56 ein Fahrpedalstellungssignal erzeugen, das von der Steuereinheit 12 jeweils als eine Anforderung/ein Wunsch eines höheren Drehmoments/einer höheren Leistung oder eines geringeren Drehmoments/einer geringeren Leistung vom Antriebsstrang 10 interpretiert werden kann. Die Fahrpedalstellung kann von 0 % (Pedal vollständig losgelassen) bis 100 % (Pedal vollständig niedergedrückt) variiert werden. Die Steuereinheit 12 kann dahingehend programmiert sein, die effizienten Kraftmaschinen-Betriebspunkte bei einer gegebenen Kraftmaschinen-Drehzahl und/oder einem gegebenen Leistungs-/Lastniveau zu bestimmen oder zu berechnen. Effiziente Kraftmaschinen-Betriebspunkte können Kraftmaschinen-Betriebszustände sein, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch (BSFC, brake specific fuel consumption) bei einer gegebenen Kraftmaschinendrehzahl und/oder einem gegebenen Leistungsniveau minimiert wird. Die Steuereinheit 12 kann außerdem dahingehend programmiert sein, die Kraftmaschine bei oder nahe an effizienten Betriebspunkten zu betreiben.
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Fahrer, die eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen beabsichtigen, können das Fahrpedal 56 über das, was zum Erreichen der gewünschten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit erforderlich ist, hinaus niederdrücken, und die Kraftmaschine in einen höheren Leistungszustand versetzen. Die Fahrpedaleingabe kann vom Antriebsstrang 10 mehr Leistung oder Drehmoment anfordern, als erforderlich ist, und kann zu einer Überschreitung der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit führen. Solche Überschreitungen der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit können sich negativ auf die Fahrzeug- Kraftstoffeinsparung auswirken, dadurch, dass die Kraftmaschine 18 in Zuständen mit höherer Leistung, aber niedrigerem Wirkungsgrad betrieben wird. Ein Fahrer kann versuchen, diese Überschreitung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Loslassen des Fahrpedals 56 zu korrigieren, was zu einer Anforderung von weniger Leistung oder Drehmoment führen kann, die eine Unterschreitung der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit bewirken kann. Die Überschreitung und die nachfolgende Unterschreitung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann zu Kraftmaschinen-Drehzahlübergängen führen, die zu einem längeren Betrieb bei weniger effizienten Kraftmaschinen-Betriebspunkten führen und sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirken.
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Die Steuereinheit 12 kann außerdem dahingehend programmiert sein, das Drehmoment- oder Leistungsverhalten der Kraftmaschine 18 oder des Gesamtantriebsstrangs 10 partiell abzuschwächen, wenn die Fahrpedalstellung sich nicht mehr ändert, um die Fahrzeug- Kraftstoffeinsparung zu verbessern und einen effizienten Kraftmaschinen-Betriebspunkt aufrechtzuerhalten. Die partielle Abschwächung des Drehmoment- oder Leistungsverhaltens der Kraftmaschine 18 kann die Anstiegsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit reduzieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung und/oder Unterschreitung der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.
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2A und 2B stellen entsprechende Zeit-Diagramme der Fahrpedaleingabe (% Pedal) bzw. des Antriebsstrang-Befehls dar. Jedes Diagramm stimmt zeitlich überein und veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines dynamischen Fahrpedal-Ansprechverhaltens zur Kraftstoffeinsparung. 2C veranschaulicht eine beispielhafte Beziehung zwischen Antriebsstrang-Befehl und Fahrpedaleingabe.
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2A ist ein Diagramm einer Eingabe 100 eines Fahrpedals mit „digitalem Fahrer“ über die Zeit. Eine Fahrpedaleingabe mit „digitalem Fahrer“ kann durch einen ersten stetigen Fahrpedalzustand angezeigt werden, der bei t1 endet, und durch eine stufenförmige Erhöhung auf einen höheren Pedal-Prozentsatz, die bei t2 endet. Diese stufenförmige Erhöhung auf einen höheren Pedal-Prozentsatz kann ein Fahrpedal -Tip-In anzeigen. Ein zweiter stetiger Fahrpedalzustand kann sich über t3 hinweg fortsetzen und bei t4 enden. Die Eingabe des Fahrpedals mit „digitalem Fahrer“ kann ferner durch eine stufenförmige Abnahme auf einen niedrigeren Pedal-Prozentsatz angezeigt werden, die bei t5 endet. Diese stufenförmige Abnahme auf einen niedrigeren Pedal-Prozentsatz kann ein Fahrpedal-Tip-Out anzeigen. Nach t5 kann ein dritter stetiger Fahrpedalzustand auftreten. Diese Eingabe des Fahrpedals mit „digitalem Fahrer“ kann zu einer Überschreitung einer gewünschten Soll-Geschwindigkeit eines Fahrers führen.
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Änderungen der Fahrpedalstellung können anhand einer Differenz zwischen einer momentanen bzw. aktuellen Fahrpedalstellung und einer gefilterten Fahrpedalstellung berechnet oder bestimmt werden. Diese gefilterte Fahrpedalstellung ist eine Version der aktuellen Fahrpedalstellung, die einer Zeitkonstante unterliegt. Eine Differenz zwischen der aktuellen Fahrpedalstellung und der gefilterten Fahrpedalstellung, die größer als eine Schwellendifferenz ist, kann eine Änderung in der Fahrpedalstellung darstellen. Umgekehrt kann eine Differenz zwischen der aktuellen Fahrpedalstellung und der gefilterten Fahrpedalstellung, die kleiner als eine Schwellendifferenz ist (z. B. kleiner als 5 % usw.), einen stetigen Fahrpedalzustand oder eine stetige Fahrpedalstellung darstellen.
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In 2B wird ein Diagramm des entsprechenden Antriebsstrang-Befehls 102 in Reaktion auf das dynamische Pedalansprechverhalten für den Kraftstoffeinsparungsalgorithmus dargestellt. Die Steuereinheit kann dahingehend programmiert sein, eine Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 und eine Spitzen-Pedalkennlinie 112 bereitzustellen. Diese Pedalkennlinien können in die Steuereinheit vorprogrammiert sein oder von der Steuereinheit auf der Basis verschiedener Parameter sofort berechnet werden. Die Pedalkennlinien können als Übergangsfunktionen zwischen der Eingabe einer Fahrpedalstellung und der Ausgabe des Antriebsstrang-Befehls betrachtet werden. Die Steuereinheit kann versuchen, den Antriebsstrang-Befehl zwischen der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 und der Spitzen-Pedalkennlinie 112 einzustellen oder zu begrenzen. Diese Begrenzung erlaubt es, die Kraftmaschine und/oder den Antriebsstrang länger bei effizienten Betriebspunkten zu betreiben, was in der Praxis zu einer verbesserten Kraftstoffeinsparung führen kann.
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Bis t1 läuft der dem ersten stetigen Pedalzustand entsprechende Antriebsstrang-Befehl entlang der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 weiter, bis die Änderung der Fahrpedalstellung bei t2 abgeschlossen ist. Auf der Basis der Änderung der Fahrpedalstellung, die ein Fahrpedal-Tip-In anzeigt, kann die Steuereinheit eine Übertragung oder eine Umwandlung von der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 zur Spitzen-Pedalkennlinie 112 berechnen. Diese Umwandlung kann einen Antriebsstrang-Befehl darstellen und kann auf dem der Pedalkennlinie im stetigen Zustand entsprechenden aktuellen Antriebsstrang-Befehl und der Änderung der Fahrpedalstellung basieren. Die Umwandlung kann auch auf einem Tip-In-Verlauf basieren, wenn die Änderung der Fahrpedalstellung ein Fahrpedal-Tip-In anzeigt. Vor t2 kann der Antriebsstrang-Befehl zunehmen und versuchen, die Spitzen-Pedalkennlinie 112 zu erreichen. Die Fahrpedalstellung kann vor t3 einen stetigen Zustand erreichen, und die Steuereinheit kann den Antriebsstrang-Befehl zur Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 hin abfallen lassen. Dieser Abfall kann auf dem aktuellen Antriebsstrang-Befehl, der Entfernung des aktuellen Antriebsstrang-Befehls von der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 und einem Abfallfaktor basieren. Der Abfallfaktor kann eine konstante oder vorbestimmte Abfallrate des Antriebsstrang-Befehls oder einen Abfall mit variabler Dauer des Antriebsstrang-Befehls zu einem Soll-Antriebsstrang-Befehlwert hin vorsehen.
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Beginnend bei t4, kann eine Änderung der Fahrpedalstellung auftreten, die ein Fahrpedal-Tip-Out anzeigt, und bei t5 enden. Das Fahrpedal-Tip-Out kann bewirken, dass der Antriebsstrang-Befehl zur Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 hin abfällt und dieses schließlich erreicht.
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In 2C wird der Antriebsstrang-Befehl dargestellt, wie er auf der Basis der Fahrpedalstellung zwischen der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 und der Spitzen-Pedalkennlinie 112 und auf diesen arbeitet. Die Korrelationen zwischen der Fahrpedalstellung und dem Antriebsstrang-Befehl sind für das dynamische Pedalansprechverhalten zur Kraftstoffeinsparung als lineare Beziehungen dargestellt. Andere Beziehungen zwischen der Fahrpedalstellung und dem Antriebsstrang-Befehl kommen in Frage, wie z.B. eine exponentielle, logarithmische, polynomische usw.
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Da die Änderung der Fahrpedalstellung ein Fahrpedal-Tip-In anzeigt, das größer als ein Schwellenwert ist, wird die Umwandlung 114 berechnet. Die Umwandlung 114 weist einen Tip-In-Verlauf für den Übergang von der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 zur Spitzen-Pedalkennlinie 112 auf. Wenn die Fahrpedalstellung einen stetigen Zustand erreicht, verwendet der Abfall 116 eine Abfallfunktion oder einen Abfallfaktor, um den Antriebsstrang-Befehl zur Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 hin abfallen zu lassen. Wenn die Änderung der Fahrpedalstellung ein Fahrpedal-Tip-Out anzeigt, kann der Antriebsstrang-Befehl weiterhin entlang der Abfalllinie 118 abfallen. Während der gesamten Eingabe des Fahrpedals mit „digitalem Fahrer“ kann der Algorithmus des dynamischen Pedalansprechverhaltens zur Kraftstoffeinsparung den Antriebsstrang-Befehl zwischen der Pedalkennlinie im stetigen Zustand 110 und der Spitzen-Pedalkennlinie 112 oder auf diesen begrenzen, wie in 2C dargestellt. Diese Begrenzung des Antriebsstrang-Befehls kann ermöglichen, dass die Kraftmaschine näher an stetigen Betriebspunkten arbeitet, was zu einer besseren Kraftstoffeinsparung führen kann.
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In 3 wird ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Antriebsstrangs gezeigt. Die dargestellten Funktionen können modifiziert oder in manchen Fällen ausgelassen werden, ohne vom beabsichtigten Umfang abzuweichen.
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Bei Block 200 kann das Steuergerät 12 bestimmen, ob es eine Änderung von einem ersten stetigen Fahrpedalzustand zu einem zweiten stetigen Fahrpedalzustand gegeben hat. Wenn es zum Beispiel keine Änderung von einem ersten stetigen Fahrpedalzustand zu einem zweiten stetigen Fahrpedalzustand gegeben hat, oder eine Änderung der Fahrpedalstellung, die kleiner als ein Schwellenwert ist, kann das Verfahren bei Block 202 enden. Bei Block 202 kann die Steuereinheit 12 das dynamische Pedalansprechverhalten zur Kraftstoffeinsparung nicht verwenden und zur Steuerung des Antriebsstrangs die Pedalkennlinie im stetigen Zustand anwenden. Wenn die Änderung von einem ersten stetigen Fahrpedalzustand zu einem zweiten stetigen Fahrpedalzustand größer als ein Schwellenwert ist, kann das Verfahren zu Schritt 204 übergehen.
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Bei Block 204 kann die Steuereinheit 12 in Reaktion auf die Änderung vom ersten stetigen Fahrpedalzustand zum zweiten stetigen Fahrpedalzustand das dynamische Pedalansprechverhalten zur Kraftstoffeinsparung anwenden. Die Steuereinheit 12 kann den Antriebsstrang-Befehl während der Änderung erhöhen. Zur Erhöhung des Antriebsstrang-Befehls kann die Steuereinheit 12 den Antriebsstrang-Befehl basierend auf dem aktuellen Antriebsstrang-Befehl, basierend auf einer Pedalkennlinie im stetigen Zustand und der Änderung vom ersten stetigen Pedalzustand zum zweiten stetigen Pedalzustand und dem Minimum eines berechneten Tip-In-Verlaufes oder Spitzenverlaufes berechnen. Die Erhöhung im Antriebsstrang-Befehl kann die Steuerung des Antriebsstrangs von der Pedalkennlinie im stetigen Zustand auf die Spitzen-Pedalkennlinie überführen. Das Verfahren kann dann in Block 206 bestimmen, ob ein zweiter stetiger Fahrpedalzustand erreicht ist.
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Wenn ein zweiter stetiger Fahrpedalzustand erreicht ist, kann das Verfahren zu Block 208 übergehen. Bei Block 208 kann die Steuereinheit 12 den Antriebsstrang-Befehl während des zweiten stetigen Fahrpedalzustands verringern. Zur Verringerung des Antriebsstrang-Befehls kann die Steuereinheit 12 den Antriebsstrang-Befehl basierend auf dem aktuellen Antriebsstrang-Befehl und einem Delta zwischen dem aktuellen Antriebsstrang-Befehl und der Pedalkennlinie im stetigen Zustand und einem Abfallfaktor berechnen. Das Delta ist die Differenz zwischen dem Betriebspunkt des aktuellen Antriebsstrang-Befehls und einem entsprechenden Betriebspunkt des Antriebsstrang-Befehls auf der Pedalkennlinie im stetigen Zustand. Die Verringerung tritt bei einer konstanten Rate mit einer variablen Dauer auf, die einen derartigen Antriebsstrang-Befehl bereitstellen kann, dass die Anstiegsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird, um die Möglichkeit einer Überschreitung der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Bei Block 210 kann die Steuereinheit 12 den Antriebsstrang zur Erfüllung des Antriebsstrang-Befehls betreiben und kann den Antriebsstrang-Befehl weiterhin zwischen der Pedalkennlinie im stetigen Zustand und der Spitzen-Pedalkennlinie begrenzen oder einstellen.
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Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr dienen die in der Beschreibung verwendeten Wörter eher der Beschreibung als der Beschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
