DE102016100906A1

DE102016100906A1 - Hybridfahrzeug und Herunterschaltstrategie in einem Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102016100906A1
Application number: DE102016100906.7A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen Doering; XiaoYong Wang; Felix Nedorezov; Chen Zhang; Todd MCCULLOUGH; Rajit Johri
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-07-28
Also published as: CN105818809A; US20160214599A1; CN105818809B; US9758149B2

Abstract

Ein Fahrzeug enthält eine Kraftmaschine, eine elektrische Maschine, eine Kraftmaschinentrennkupplung und einen zum Übertragen von Leistung von der Kraftmaschine und der elektrischen Maschine zu einem Getriebe konfigurierten Getriebeeingang. Des Weiteren enthält das Fahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten des Getriebes, bei dem eine vorhergesagte Drehzahl des Getriebeeingangs nach dem Herunterschalten außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt oder eine Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine nach dem Herunterschalten geringer als ein vorhergesagtes erforderliches Drehmoment ist, vor dem Herunterschalten die Trennkupplung zu schließen und den Motor zu starten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug.
HINTERGRUND
Wenn ein Hybridfahrzeug in einem Elektromodus betrieben wird und ein Herunterschalten des Getriebes vorgeschlagen wird, können die Energieverluste, die beim Schließen einer Trennkupplung zum Starten einer Kraftmaschine nach einem Herunterschalten auftreten können, größer sein als die Energieverluste, die auftreten würden, wenn die Trennkupplung vor dem Herunterschalten zum Starten der Kraftmaschine geschlossen werden würde. Darüber hinaus kann die Drehmomentanforderung nach dem Herunterschalten größer sein als das Drehmomentvermögen der elektrischen Maschine, die das Hybridfahrzeug im Elektromodus antreibt.
KURZFASSUNG
Es wird ein Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Schließen einer zum selektiven Koppeln einer Kraftmaschine und einer elektrischen Maschine konfigurierten Trennkupplung, Starten der Kraftmaschine und Herunterschalten des Getriebes nach dem Starten der Kraftmaschine als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten, bei dem eine vorhergesagte Drehzahl eines Eingangs des Getriebes nach dem Herunterschalten außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt.
Es wird ein Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Schließen einer zum selektiven Koppeln einer Kraftmaschine und einer elektrischen Maschine konfigurierten Trennkupplung, Starten der Kraftmaschine und Herunterschalten des Getriebes nach dem Starten der Kraftmaschine als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten, bei dem eine Drehmomentkapazität einer elektrischen Maschine nach dem Herunterschalten geringer als eine vorhergesagte Drehmomentanforderung ist.
Es wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug enthält eine Kraftmaschine, eine elektrische Maschine, eine zum selektiven Koppeln der Kraftmaschine und der elektrischen Maschine konfigurierte Trennkupplung und einen zum Übertragen von Leistung von der Kraftmaschine und der elektrischen Maschine zu einem Getriebe konfigurierten Getriebeeingang. Des Weiteren enthält das Fahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten des Getriebes, bei dem eine vorhergesagte Drehzahl des Getriebeeingangs nach dem Herunterschalten außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt oder eine Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine nach dem Herunterschalten geringer als ein vorhergesagtes erforderliches Drehmoment ist, vor dem Herunterschalten die Trennkupplung zu schließen und den Motor zu starten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs.
2 ist eine alternative Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs; und
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden hierin 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. Deshalb sollen die hier offenbarten speziellen strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind. Wie für den Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene unter Bezugnahme auf irgendwelche der Figuren dargestellten und beschriebenen Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit.
Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren dieser Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 zeigt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann variieren. Das HEV 10 enthält einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 enthält eine Kraftmaschine 14, die ein Getriebe 16 antreibt, was als ein modulares Hybridgetriebe (MHT) bezeichnet werden kann. Wie unten ausführlicher beschrieben werden wird, enthält das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Fahrbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein Mehrstufenautomatikgetriebe oder -zahnradgetriebe 24.
Sowohl die Kraftmaschine 14 als auch der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das HEV 10. Die Kraftmaschine 14 stellt allgemein ein Antriebsaggregat dar, das eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Benzin-, Diesel oder Erdgasmotor, oder eine Brennstoffzelle enthalten kann. Die Kraftmaschine 14 erzeugt Kraftmaschinenleistung und ein entsprechendes Kraftmaschinendrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein permanenterregter Synchronmotor sein. Die Leistungselektronik bereitet die von der Batterie 20 bereitgestellte Gleichstromleistung (DC-Leistung) für die Anforderungen des M/G 18 auf, wie weiter unten beschrieben wird. Die Leistungselektronik kann für den M/G 18 zum Beispiel einen Dreiphasenwechselstrom (Dreiphasen-AC) bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist ein Leistungsfluss von der Kraftmaschine 14 zum M/G 18 oder von dem M/G 18 zur Kraftmaschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt sein und der M/G 18 kann als Generator arbeiten, um Rotationsenergie, die von einer Kurbelwelle 28 und einer M/G-Welle 30 bereitgestellt wird, 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 entkoppeln, so dass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist mit der Welle 30 kontinuierlich antriebsverbunden, während die Kraftmaschine 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit der Kraftmaschine 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 22 enthält ein Pumpenrad, das an der M/G-Welle 30 befestigt ist, und eine Turbine, die an der Getriebeeingangswelle 32 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 22 stellt auf diese Weise eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 ist dazu konfiguriert, Leistung von der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zu dem Getriebe 24 (oder Zahnradgetriebe) zu übertragen. Innen überträgt der Drehmomentwandler 22 Leistung von dem Pumpenrad zum Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Leistung am Pumpenrad wird durch τ_iω_i dargestellt, wobei τ_i das Pumpenraddrehmoment ist und ω_i die Drehzahl des Pumpenrads ist. Die Leistung am Turbinenrad wird durch τ_tω_t dargestellt, wobei τ_t das Turbinenraddrehmoment ist und ω_t die Drehzahl des Turbinenrads ist. Die Höhe des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend groß ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Des Weiteren kann eine Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung (auch bekannt als Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung) 34 vorgesehen sein, die, wenn sie eingerückt ist, das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung gestattet wird. Die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 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 Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 enthalten, eine der Trennkupplung 26 ähnliche Anfahrkupplung zwischen dem M/G 18 und dem Zahnradgetriebe 24 vorgesehen sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung bezeichnet, und die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung wird allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Zahnradgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) enthalten, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), zur Herstellung der gewünschten mehreren diskreten oder Stufenübersetzungsverhältnisse selektiv in verschiedenen Übersetzungsverhältnissen platziert werden. Die Reibungselemente 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. Das Zahnradgetriebe 24 wird basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie zum Beispiel eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit), automatisch aus einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes geschaltet. Dann stellt das Zahnradgetriebe 24 Antriebsstrangausgangsleistung und -drehmoment für die Ausgangswelle 36 bereit. Die Antriebsstrangausgangsleistung und das Antriebsstrangausgangsdrehmoment können auch als die (das) Getriebeausgangsleistung bzw. -drehmoment bezeichnet werden. Die Antriebsstrangausgangsleistung wird durch τ_outω_out dargestellt, wobei τ_out das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs ist und ω_out die Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ist.
Es sollte auf der Hand liegen, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Zahnradgetriebe 24 nur ein Beispiel für eine Zahnradgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jegliches mehrstufige Getriebe, das ein oder mehrere Eingangsdrehmomente von einer Kraftmaschine und/oder einem Motor aufnimmt und dann einer Ausgangswelle Drehmoment bei den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zuführt, ist zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Zum Beispiel kann das Zahnradgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder Schalt-)Getriebe (AMT – Automated Mechanical (oder Manual) Transmission), das einen oder mehrere Servomotoren zum Verschieben/Drehen von Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene zum Auswählen einer gewünschten Gangstufe enthält, implementiert werden. Zum Beispiel kann, wie für einen Durchschnittsfachmann allgemein auf der Hand liegt, ein AMT in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 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 überträgt ungefähr ein gleiches Drehmoment auf jedes Rad 42 und gestattet dabei geringfügige Drehzahlunterschiede, z. B. wenn das Fahrzeug eine Kurve 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 beispielsweise dem bestimmten Betriebsmodus oder der bestimmten Betriebsbedingung variieren.
Der Antriebsstrang 12 enthält ferner eine zugeordnete Steuerung 50, wie eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit). Obwohl sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere über das Fahrzeug 10 hinweg verteilte Steuerungen, wie z. B. eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller) gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine "Steuerung" bezeichnet werden können, die als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren zur Steuerung von Funktionen, wie z. B. Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, Betreiben des M/G 18 zur Bereitstellung von Raddrehmoment oder zum Laden der Batterie 20, Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw., verschiedene Aktuatoren steuert. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU – Central Processing Unit) enthalten, der bzw. die mit verschiedenen Arten von rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien in Verbindung steht. Zu rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in zum Beispiel Nurlesespeichern (ROM – Read-Only Memory), Direktzugriffsspeichern (RAM – Random-Access Memory) und Keep-Alive-Speichern (KAM – Keep Alive Memory) gehören. Der KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern von verschiedenen Betriebsvariablen, während die CPU abgeschaltet ist, verwendet werden kann. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie zum Beispiel PROM (programmierbare Nurlesespeicher), EPROM (elektrische PROM), EEPROM (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder irgendwelche anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von der Steuerung beim Steuern der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Kraftmaschinen/Fahrzeugsensoren und -aktuatoren über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O-Schnittstelle), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert werden kann, welche eine verschiedenartige Rohdaten- oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umsetzung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere zweckgebundene Hardware- oder Firmwarechips verwendet werden, um spezielle Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in dem Ausführungsbeispiel von 1 allgemein dargestellt, kann die Steuerung 50 Signale zu und/oder von der Kraftmaschine 14, der Trennkupplung 26, dem M/G 18, der Batterie 20, der Anfahrkupplung 34, dem Zahnradgetriebe 24 des Getriebes und der Leistungselektronik 56 kommunizieren. Der Durchschnittsfachmann wird verschiedene von der Steuerung 50 steuerbare Funktionen oder Komponenten in jedem der oben identifizierten Untersysteme erkennen, obwohl diese nicht explizit dargestellt sind. Zu repräsentativen Beispielen von Parametern, Systemen und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt durch von der Steuerung ausgeführte Steuerlogik betätigt werden können, zählen 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 oder -entladung (einschließlich Bestimmung von Ladungs- und Entladungsleistungsobergrenzen), Rekuperationsbremsung, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Zahnradgetriebe 24 des Getriebes und dergleichen. Sensoren, die eine Eingabe durch die I/O-Schnittstelle übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise Turboladeraufladedruck, Kurbelwellenstellung (PIP), Kraftmaschinendrehzahl (RPM), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Einlasskrümmerdruck (MAP), Fahrpedalstellung (PPS), Zündschalterstellung (IGN), Drosselventilstellung (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoffgehalt (EGO) oder eine andere Abgaskomponentenkonzentration oder -anwesenheit, Einlassluftstrom (MAF), Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebeturbinenraddrehzahl (TS), Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), Abbrems- oder Schaltmodus (MDE), Batterietemperatur, Spannung, Strom oder Ladungszustand (SOC) anzugeben.
Durch die Steuerung 50 durchgeführte Steuerlogik oder Funktionen können durch Flussdiagramme oder ähnliche Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, implementiert werden kann/können. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obgleich dies nicht immer explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine(r) oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Auf ähnliche Weise ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung angegeben. Die Steuerlogik kann in erster Linie in einer Software implementiert werden, die durch eine Steuerung eines Fahrzeugs, einer Kraftmaschine und/oder eines Antriebsstrangs auf Mikroprozessorbasis, wie zum Beispiel die Steuerung 50, durchgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert wird, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien mit gespeicherten Daten vorgesehen werden, die einen Code oder Befehle darstellen, die von einem Rechner ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Untersysteme zu steuern. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Anzahl von bekannten physischen Vorrichtungen enthalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu halten.
Ein Fahrpedal 52 wird vom Fahrer eines Fahrzeugs dazu verwendet, einen Drehmomentanforderungs-, Leistungsanforderungs- oder Fahrbefehl zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt Herunterdrücken und Freigeben des Pedals 52 ein Fahrpedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als eine Anforderung nach mehr bzw. weniger Leistung interpretiert werden kann. Die Steuerung 50 fordert basierend auf zumindest einer Eingabe vom Pedal Drehmoment von der Kraftmaschine 14 und/oder dem M/G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch die zeitliche Koordinierung von Gangwechseln im Zahnradgetriebe 24 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und ausgerückten Stellung moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugten variablen Schlupf. Als Alternative dazu kann die Drehmomentwandler-Bypasskupplung 34 ohne Verwendung eines modulierten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung als gesperrt oder geöffnet betrieben werden.
Zum Antrieb des Fahrzeugs mit der Kraftmaschine 14 wird die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt, um mindestens einen Teil des Kraftmaschinendrehmoments durch die Trennkupplung 26 zu dem M/G 18 und dann von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Zahnradgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann die Kraftmaschine 14 durch Bereitstellung zusätzlicher Energie zur Drehung der Welle 30 unterstützen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "Hybridmodus" oder ein "Modus mit Elektromotorunterstützung" bezeichnet werden.
Zum Antrieb des Fahrzeugs mit dem M/G 18 als der einzigen Antriebsquelle bleibt der Leistungsfluss, abgesehen davon, dass die Trennkupplung 26 die Kraftmaschine 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 entkoppelt, derselbe. Die Verbrennung in der Kraftmaschine 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig abgestellt sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Fahrbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch eine Verkabelung 54 zur Leistungselektronik 56, die beispielsweise einen Wechselrichter enthalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in von dem M/G 18 zu verwendende AC-Spannung um. Die Steuerung 50 steuert die Leistungselektronik 56 dahingehend an, Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, mit der der M/G 18 versorgt wird, um der Welle 30 positives oder negatives Drehmoment zuzuführen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "reiner Elektrobetriebsmodus" bezeichnet werden.
Der M/G 18 kann in jedem Betriebsmodus als Motor wirken und dem Antriebsstrang 12 eine Antriebskraft zuführen. Als Alternative dazu kann der M/G 18 als Generator wirken und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umwandeln. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator wirken, während die Kraftmaschine 14 für das Fahrzeug 10 Antriebskraft bereitstellt. Der M/G 18 kann zusätzlich dazu während Zeiten von Rekuperationsbremsung, in denen Drehenergie von den sich drehenden Rädern 42 durch das Zahnradgetriebe 24 zurück transportiert und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt wird, als Generator wirken.
Es versteht sich, dass die in 1 veranschaulichte schematische Darstellung rein beispielhaft und in keiner Weise als einschränkend aufzufassen ist. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die selektiven Einsatz sowohl von einer Kraftmaschine als auch einem Motor zur Übertragung durch das Getriebe verwenden. Beispielsweise kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein, ein zusätzlicher Motor kann zum Starten der Kraftmaschine 14 vorgesehen sein, und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Zahnradgetriebe 24 vorgesehen sein. Es kommen auch andere Konfigurationen in Betracht, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine alternative Ausführungsform gezeigt, die eine Anfahrkupplung 23 enthält. Die Anfahrkupplung 23 ähnelt der Trennkupplung 26 und ist zwischen dem M/G 18 und dem Zahnradgetriebe 24 für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 enthalten, vorgesehen. Die Leistung an der Anfahrkupplung 23 wird durch τ_LCω_LC dargestellt, wobei τ_LC das Anfahrkupplungsdrehmoment ist und ω_LC die Drehzahl der Anfahrkupplung 23 ist.
Die Anfahrkupplung 23 und der Drehmomentwandler 22, die bei alternativen Ausführungsformen verwendet werden, sind beide dazu konfiguriert, die Leistung von der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zu dem Getriebe 24 (oder Zahnradgetriebe) zu übertragen. Die Anfahrkupplung 23 oder der Drehmomentwandler 22 zusammen mit anderen Vorrichtungen, die in der Lage sind, die Leistung von der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zu dem Getriebe 24 zu übertragen, können als ein Getriebeeingang oder eine Getriebeeingangsvorrichtung bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren 100 zum Herunterschalten des Getriebes 24 darstellt. Das Verfahren 100 sollte nicht als die in 3 dargestellte Konfiguration einschränkend ausgelegt werden, sollte aber Variationen umfassen, bei denen einige der Schritte umgeordnet sein können, sowie Variationen, bei denen möglicherweise auf einige der Schritte vollständig verzichtet wird. Das Verfahren 100 kann unter Verwendung von in der Steuerung 50 enthaltendem Software Code implementiert werden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Verfahren 100 in anderen Steuerungen implementiert werden oder zwischen mehreren Steuerungen verteilt werden.
Das Verfahren 100 wird am Startblock 102 eingeleitet. Dies kann erreicht werden, wenn das Fahrzeug beginnt, in einem elektrischen Antriebsmodus betrieben zu werden, in dem der M/G 18 alleine Drehmoment und Leistung für die Räder 42 bereitstellt.
Bei Schritt 104 wird bestimmt, ob ein Herunterschalten im Zahnradgetriebe des Getriebes 24 vorgeschlagen wird. Das Herunterschalten kann von einer in der Steuerung 50 gespeicherten Schaltroutine abgeleitet werden oder kann eine manuelle Anforderung von dem Fahrer sein, wenn das Getriebe eine manuelle Übersteuerung des Automatikbetriebs enthält und das Getriebe im manuellen Übersteuerungsmodus arbeitet.
Wenn bei Schritt 104 ein Herunterschalten im Zahnradgetriebe des Getriebes 24 vorgeschlagen wird, geht das Verfahren 100 zu Schritt 106 über. Bei Schritt 106 wird eine vorhergesagte Getriebeeingangsdrehzahl in dem vorgeschlagenen niedrigeren Gang bestimmt. Die vorhergesagte Getriebeeingangsdrehzahl kann sich bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler enthalten, auf eine vorhergesagte Pumpenraddrehzahl ω_pi des Drehmomentwandlers 22 beziehen, oder sich bei Anwendungen, bei denen anstelle eines Drehmomentwandlers 22 eine Anfahrkupplung 23 verwendet wird, auf eine vorhergesagte Anfahrkupplungsdrehzahl ω_pLC beziehen.
Bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, kann die vorhergesagte Anfahrkupplungsdrehzahl ω_pLC auf der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out basieren. Die Anfahrkupplungsdrehzahl ω_LC kann proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out sein, wobei die Drehzahl der Räder 42 bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit und das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang, das die Gangwahl im Getriebe 24 enthält, berücksichtigt werden. Werte oder Algorithmen, die die Beziehung zwischen der Anfahrkupplungsdrehzahl ω_LC und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out darstellen, können in der Steuerung 50 gespeichert sein.
Bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, kann die vorhergesagte Pumpenraddrehzahl ω_pi des Drehmomentwandlers 22 auf der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out basieren. Die Beziehung der vorhergesagten Pumpenraddrehzahl ω_pi bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out kann auf einer vorhergesagten Turbinenraddrehzahl ω_pt des Drehmomentwandlers 22 nach dem vorgeschlagenen Herunterschalten basieren. Die Pumpenraddrehzahl ω_i weist in Abhängigkeit von den natürlichen Eigenschaften des Drehmomentwandlers 22 eine direkte Beziehung zu der Turbinenraddrehzahl ω_t auf. Werte oder Algorithmen, die die Beziehung zwischen der Pumpenraddrehzahl ω_i und der Turbinenraddrehzahl ω_t darstellen, können in der Steuerung 50 gespeichert sein. Die Turbinenraddrehzahl ω_t des Drehmomentwandlers 22 kann proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Ausgangsdrehzahl des Antriebsstrangs ω_out sein, wobei die Drehzahl der Räder 42 bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit und das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang, das die Gangwahl im Getriebe 24 enthält, berücksichtigt werden. Die vorhergesagte Pumpenraddrehzahl ω_pi kann auch das Ausmaß von erwartetem Schlupf über die Drehmomentwandler-Bypass-Kupplung 34 und eine Fahreranforderung zur Änderung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigen. Die Fahreranforderung wird unten weiter besprochen.
Als Nächstes wird bei Schritt 108 ein vorhergesagtes angefordertes Getriebeeingangsdrehmoment nach dem Herunterschalten bestimmt. Das vorhergesagte angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment kann sich bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler enthalten, auf ein vorhergesagtes angefordertes Pumpenraddrehmoment τ_pdi des Drehmomentwandlers 22 beziehen oder bei Anwendungen, bei denen anstelle eines Drehmomentwandlers 22 eine Anfahrkupplung 23 verwendet wird, auf ein vorhergesagtes angefordertes Anfahrkupplungsdrehmoment τ_pdLC beziehen.
Bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, wird ein vorhergesagtes angefordertes Anfahrkupplungsdrehmoment τ_pdLC nach dem Herunterschalten bestimmt. Das vorhergesagte angeforderte Anfahrkupplungsdrehmoment τ_pdLC kann auf den aktuellen Bedingungen des Fahrzeugs und dem vorgeschlagenen niedrigeren Gang des Getriebes 24 basieren. Die aktuellen Fahrzeugbedingungen können die an den Rädern angelegte Drehmomenthöhe, die Leistungsabgabe an den Rädern, das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_out, die Ausgangsleistung des Antriebsstrangs τ_outω_out und die aktuelle Gangwahl im Getriebe 24 enthalten. Algorithmen, die das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang berücksichtigen, können zur Vorhersage des angeforderten Anfahrkupplungsdrehmoments τ_dLC nach dem Herunterschalten basierend auf den aktuellen Bedingungen durch Anwenden der aktuellen Bedingungen auf den vorgeschlagenen niedrigeren Gang im Getriebe 24 verwendet werden.
Alternativ dazu können Nachschlagetabellen, die das angeforderte Anfahrkupplungsdrehmoment τ_dLC, das Soll-Drehmoment an den Rädern oder das Soll-Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_dout in Bezug auf die aktuellen Fahrzeugbedingungen und die Gangwahl des Getriebes 24 enthalten, zur Vorhersage des vorhergesagten angeforderten Anfahrkupplungsdrehmoments τ_pdLC verwendet werden.
Bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, wird ein vorhergesagtes angefordertes Pumpenraddrehmoment τ_pdi des Drehmomentwandlers 22 nach dem Herunterschalten bestimmt. Das vorhergesagte angeforderte Pumpenraddrehmoment τ_pdi kann auf den aktuellen Bedingungen des Fahrzeugs und dem vorgeschlagenen niedrigeren Gang des Getriebes 24 basieren. Die aktuellen Fahrzeugbedingungen können die an den Rädern angelegte Drehmomenthöhe, die Leistungsabgabe an den Rädern, das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_out, die Ausgangsleistung des Antriebsstrangs τ_outω_out, das aktuelle Turbinenraddrehmoment τ_t, die aktuelle Turbinenradleistung τ_tω_t, das aktuelle Pumpenraddrehmoment τ_i, die aktuelle Pumpenradleistung τ_iω_i und die aktuelle Gangwahl im Getriebe 24 enthalten. Algorithmen, die das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang berücksichtigen, können zur Vorhersage des angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_pdi nach dem Herunterschalten basierend auf den aktuellen Bedingungen durch Anwenden der aktuellen Bedingungen auf den vorgeschlagenen niedrigeren Gang im Getriebe 24 verwendet werden.
Alternativ dazu können Nachschlagetabellen, die das angeforderte Pumpenraddrehmoment τ_di, das Soll-Drehmoment an den Rädern oder das Soll-Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_dout in Bezug auf die aktuellen Fahrzeugbedingungen und die Gangwahl des Getriebes 24 enthalten, zur Vorhersage des vorhergesagten angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_pdi verwendet werden.
Zusätzlich zu den aktuellen Bedingungen des Fahrzeugs und dem vorgeschlagenen niedrigeren Gang des Getriebes 24 können auch die Soll-Beschleunigung von der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung und die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung bei der Bestimmung des vorhergesagten angeforderten Anfahrkupplungsdrehmoments τ_pdLC oder des vorhergesagten angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_pdi verwendet werden. Die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung kann gleich der Leistung, dem Drehmoment und der Drehzahl an den Rädern oder der Leistung τ_outω_out, dem Drehmoment τ_out und der Drehzahl ω_out am Ausgang des Antriebsstrangs sein. Die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung basiert auf der aktuellen Stellung des Fahrpedals 52 plus einer Änderungsrate der Stellung des Fahrpedals 52 über die Zeit. Durch Berücksichtigung der Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung kann eine Vorhersage dessen gestattet werden, was die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung zu dem Zeitpunkt nach dem Erfolgen des Herunterschaltens im Getriebe 24 sein wird.
Nach der Bestimmung der vorhergesagten Getriebeeingangsdrehzahl bei Schritt 106 und der Bestimmung des vorhergesagten angeforderten Getriebeeingangsdrehmoments bei Schritt 108 geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 über. Bei Schritt 110 wird bestimmt, ob die vorhergesagte Getriebeeingangsdrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, um Energieverluste auf ein Minimum zu reduzieren. Der vorbestimmte Bereich der vorhergesagten Getriebeeingangsdrehzahl kann zwischen 500 und 6500 RPM liegen, liegt aber vorzugsweise zwischen 800 und 2500 RPM. Wenn die vorhergesagte Getriebeeingangsdrehzahl nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 112 über, wo das Herunterschalten des Getriebes 24 so lange verzögert wird, bis die Trennkupplung 26 geschlossen ist und die Kraftmaschine 14 gestartet hat oder bis eine Zeitverzögerungsgrenze abgelaufen ist. Die Kraftmaschine kann mit einem elektrischen Starter oder durch Schließen der Trennkupplung 26 gestartet werden. Wenn die vorhergesagte Getriebeeingangsdrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 über.
Bei Schritt 114 wird bestimmt, ob der M/G 18 (die elektrische Maschine) fähig ist, das vorhergesagte angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment und die vorhergesagte Getriebeleistungsanforderung (die das vorhergesagte angeforderte Pumpenraddrehmoment multipliziert mit der vorhergesagten Pumpenraddrehzahl τ_pdiω_pi bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, ist und das vorhergesagte angeforderte Anfahrkupplungsdrehmoment multipliziert mit der vorhergesagten Drehzahl einer Anfahrkupplung τ_pdLCω_pLC bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, ist) nach dem Erfolgen des Herunterschaltens zuzuführen. Die Fähigkeit des M/G 18, das vorhergesagte angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment und die vorhergesagte Getriebeleistungsanforderung zuzuführen, kann die maximale Drehmomentkapazität des M/G 18 und die zur Verfügung stehende Energie, die von der Batterie 20 abgezogen werden kann (das heißt die Batterieladung) berücksichtigen. Wenn die Kapazität des M/G 18 unter dem/der vorhergesagten angeforderten Getriebeeingangsdrehmoment und/oder vorhergesagten Getriebeleistungsanforderung liegt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 112 über, wo das Herunterschalten des Getriebes 24 so lange verzögert wird, bis die Trennkupplung 26 geschlossen ist und die Kraftmaschine 14 gestartet hat oder bis eine Zeitverzögerungsgrenze abgelaufen ist. Wenn die Fähigkeit des M/G 18 nicht unter dem/der vorhergesagten angeforderten Getriebeeingangsdrehmoment und/oder vorhergesagten Getriebeleistungsanforderung liegt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 über, wo das Erfolgen des Herunterschaltens vor Schließen der Trennkupplung 26 und Starten der Kraftmaschine 14 gestattet wird.
Zu Schritt 104 zurückkehrend, bewegt sich das Verfahren 100 zu Schritt 118, wenn kein Herunterschalten im Zahnradgetriebe des Getriebes 24 bei Schritt 104 vorgeschlagen wird. Bei Schritt 118 wird das angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf den aktuellen Bedingungen des Fahrzeugs bestimmt. Bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, kann das angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment durch die angeforderte Anfahrkupplung τ_dLC dargestellt werden, und bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, kann das angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment durch das angeforderte Pumpenraddrehmoment τ_di dargestellt werden.
Bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, können die aktuellen Fahrzeugbedingungen bei Schritt 118 die an die Räder angelegte Drehmomenthöhe, die Leistungsabgabe an den Rädern, das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_out, die Ausgangsleistung des Antriebsstrangs τ_outω_out, das aktuelle Anfahrkupplungsdrehmoment τ_LC, die aktuelle Anfahrkupplungsdrehzahl ω_LC, die aktuelle Anfahrkupplungsleistung τ_LCω_LC und die aktuelle Gangwahl umfassen. Algorithmen, die das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang, das die Gangwahl im Getriebe 24 enthält, berücksichtigen, können zur Bestimmung der angeforderten Anfahrkupplung τ_dLC verwendet werden.
Alternativ dazu können Nachschlagetabellen, die das angeforderte Anfahrkupplungsdrehmoment τ_dLC, das Soll-Drehmoment an den Rädern oder das Soll-Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_dout in Bezug auf die aktuellen Fahrzeugbedingungen und die Gangwahl des Getriebes 24 enthalten, zur Bestimmung der angeforderten Anfahrkupplung τ_dLC verwendet werden.
Bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, können die aktuellen Fahrzeugbedingungen bei Schritt 118 die an die Räder angelegte Drehmomenthöhe, die Leistungsabgabe an den Rädern, das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_out, die Ausgangsleistung des Antriebsstrangs τ_outω_out, das aktuelle Turbinenraddrehmoment τ_t, die aktuelle Turbinenradleistung τ_tω_t, das aktuelle Pumpenraddrehmoment τ_i, die aktuelle Pumpenradleistung τ_iω_i und die aktuelle Gangwahl umfassen. Algorithmen, die das Übersetzungsverhältnis durch den Antriebsstrang, das die Gangwahl im Getriebe 24 enthält, berücksichtigen, können zur Bestimmung des angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_di verwendet werden.
Alternativ dazu können Nachschlagetabellen, die das angeforderte Pumpenraddrehmoment τ_di, das Soll-Drehmoment an den Rädern oder das Soll-Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs τ_dout in Bezug auf die aktuellen Fahrzeugbedingungen und die Gangwahl des Getriebes 24 enthalten, zur Bestimmung der angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_di verwendet werden.
Zusätzlich zu den aktuellen Bedingungen des Fahrzeugs können auch die Soll-Beschleunigung von der Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung und die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung bei der Bestimmung des angeforderten Anfahrkupplungsdrehmoments τ_dLC oder des angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_di verwendet werden. Die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung kann gleich der Leistung, dem Drehmoment und der Drehzahl an den Rädern oder der Leistung τ_outω_out, dem Drehmoment τ_out und der Drehzahl ω_out am Ausgang des Antriebsstrangs sein. Die Fahrerleistungs-, -drehmoment- oder -drehzahlanforderung basiert auf der aktuellen Stellung des Fahrpedals 52 plus einer Änderungsrate der Stellung des Fahrpedals 52 über die Zeit.
Nach der Bestimmung des angeforderten Pumpenraddrehmoments τ_di bei Schritt 118, geht das Verfahren 100 zu Schritt 120 über, wo bestimmt wird, ob der M/G 18 (die elektrische Maschine) fähig ist, das angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment und die angeforderte Getriebeeingangsleistung (die das angeforderte Pumpenraddrehmoment multipliziert mit der angeforderten Pumpenraddrehzahl τ_diω_di bei Anwendungen, die einen Drehmomentwandler 22 enthalten, ist und das angeforderte Anfahrkupplungsdrehmoment multipliziert mit der angeforderten Drehzahl einer Anfahrkupplung τ_dLCω_pLC bei Anwendungen, die eine Anfahrkupplung 23 enthalten, ist) zuzuführen. Die Fähigkeit des M/G 18, das angeforderte Getriebeeingangsdrehmoment und die angeforderte Getriebeeingangsleistung zuzuführen, kann die maximale Drehmomentkapazität des M/G 18 und die zur Verfügung stehende Energie, die von der Batterie 20 abgezogen werden kann (das heißt die Batterieladung) berücksichtigen. Wenn die Kapazität des M/G 18 unter dem/der angeforderten Getriebeeingangsdrehmoment und/oder angeforderten Getriebeeingangsleistung liegt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 122 über, wo die Trennkupplung geschlossen wird und die Kraftmaschine 14 gestartet wird. Die Kraftmaschine kann mit einem elektrischen Starter oder durch Schließen der Trennkupplung 26 gestartet werden. Wenn die Fähigkeit des M/G nicht unter dem/der angeforderten Getriebeeingangsdrehmoment und/oder angeforderten Getriebeeingangsleistung liegt, kehrt das Verfahren 100 zu Schritt 104 zurück.
Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. gehören. Somit liegen Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug, umfassend: Schließen einer zum selektiven Koppeln einer Kraftmaschine und einer elektrischen Maschine konfigurierten Trennkupplung, Starten der Kraftmaschine und Herunterschalten des Getriebes nach dem Starten der Kraftmaschine als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten, bei dem eine vorhergesagte Drehzahl eines Eingangs des Getriebes nach dem Herunterschalten außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorhergesagte Drehzahl des Eingangs auf einer vorhergesagten Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Herunterschalten basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vorhergesagte Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahreranforderung zur Änderung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Eingang ein Drehmomentwandler ist und die vorhergesagte Drehzahl des Eingangs eine vorhergesagte Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vorhergesagte Pumpenraddrehzahl auch auf einem erwarteten Schlupf über eine Bypass-Kupplung des Drehmomentwandlers nach dem Herunterschalten basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Eingang eine Anfahrkupplung ist und die vorhergesagte Drehzahl des Eingangs eine vorhergesagte Drehzahl der Anfahrkupplung ist.
Verfahren zum Herunterschalten eines Getriebes in einem Hybridfahrzeug, umfassend: Schließen einer zum selektiven Koppeln einer Kraftmaschine und einer elektrischen Maschine konfigurierten Trennkupplung, Starten der Kraftmaschine und Herunterschalten des Getriebes nach dem Starten der Kraftmaschine als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten, bei dem eine Drehmomentkapazität einer elektrische Maschine nach dem Herunterschalten geringer als eine vorhergesagte Drehmomentanforderung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf einem Soll-Ausgangsdrehmoment des Getriebes nach dem Herunterschalten basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Soll-Ausgangsdrehmoment des Getriebes auf einem aktuellen Soll-Ausgangsdrehmoment des Getriebes und einer Fahreranforderung zur Änderung des Soll-Ausgangsdrehmoments des Getriebes basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf einem angeforderten Drehmoment eines Eingangs des Getriebes nach dem Herunterschalten basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das angeforderte Drehmoment des Eingangs auf einem aktuellen angeforderten Drehmoment des Eingangs und einer Fahreranforderung zur Änderung des aktuellen angeforderten Drehmoments des Eingangs basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die vorhergesagte Drehmomentanforderung ein vorhergesagtes angefordertes Pumpenraddrehmoment eines Drehmomentwandlers ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das vorhergesagte angeforderte Pumpenraddrehmoment auch auf einem erwarteten Schlupf über eine Bypass-Kupplung des Drehmomentwandlers nach dem Herunterschalten basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die vorhergesagte Drehmomentanforderung ein vorhergesagtes angefordertes Anfahrkupplungsdrehmoment ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; eine elektrische Maschine; eine zum selektiven Koppeln der Kraftmaschine und der elektrischen Maschine konfigurierte Trennkupplung; einen zum Übertragen von Leistung von der Kraftmaschine und der elektrischen Maschine zu einem Getriebe konfigurierten Getriebeeingang; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf ein antizipiertes Herunterschalten des Getriebes, bei dem eine vorhergesagte Drehzahl des Getriebeeingangs nach dem Herunterschalten außerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs liegt oder eine Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine nach dem Herunterschalten geringer als ein vorhergesagtes erforderliches Drehmoment ist, vor dem Herunterschalten die Trennkupplung zu schließen und den Motor zu starten.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Getriebeeingang ein Drehmomentwandler ist, die vorhergesagte Drehzahl des Getriebeeingangs eine vorhergesagte Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers ist und das vorhergesagte erforderliche Drehmoment ein vorhergesagtes angefordertes Pumpenraddrehmoment des Drehmomentwandlers ist.
Fahrzeug nach Anspruch 16, wobei die vorhergesagte Pumpenraddrehzahl auch auf einem erwarteten Schlupf über eine Bypass-Kupplung des Drehmomentwandlers nach dem Herunterschalten basiert.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Getriebeeingang eine Anfahrkupplung ist und das vorhergesagte erforderliche Drehmoment ein vorhergesagtes angefordertes Anfahrkupplungsdrehmoment ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die vorhergesagte Drehzahl des Getriebeeingangs auf einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahreranforderung zur Änderung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit basiert.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das vorhergesagte erforderliche Drehmoment auf einem aktuellen Soll-Ausgangsdrehmoment des Getriebes und einer Fahreranforderung zur Änderung des Soll-Ausgangsdrehmoments des Getriebes basiert.