DE102016101314A1

DE102016101314A1 - Verfahren zum einrücken eines getriebesystems eines hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016101314A1
Application number: DE102016101314.5A
Authority: DE
Inventors: Todd MCCULLOUGH; David Farrell; George Edmund Walley; Wei Liang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-08-11
Also published as: CN105857297A; CN105857297B; US9827978B2; US20160229393A1

Abstract

Ein Fahrmotor eines Hybridelektrofahrzeugs treibt eine Primärpumpe zur Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid zum Einrücken eines Kraftflusswegs eines Mehrstufengetriebes an. Zum Reduzieren von Kraftstoffverbrauch wird der Motor auf einer Drehzahl von null gehalten, bis ein Schalthebel in eine Fahrstellung bewegt wird. Nach der Herstellung eines Kraftflusswegs kann die Motordrehzahl wieder auf null reduziert werden, bis ein Fahrer durch Treten eines Fahrpedals Drehmoment anfordert. Während der Fahrmotor stillsteht ist, hält eine Hilfspumpe den Fluiddruck aufrecht, um den Getriebekraftflussweg eingerückt zu halten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Fahrzeugsteuerungen. Insbesondere bezieht sich die Offenbarung auf die Verwendung eines Fahrmotors und einer Hilfspumpe zum Einrücken eines Getriebes im Anschluss an ein Fahrzeugstartereignis.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge werden über einen weiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg, sowohl beim Vorwärts- als auch Rückwärtsfahren, verwendet. Einige Motorarten können jedoch nur innerhalb eines engen Geschwindigkeitsbereichs effizient betrieben werden. Deshalb werden häufig Getriebe eingesetzt, die Kraft bei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen effizient übertragen können. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig, wird das Getriebe üblicherweise mit einem großen Übersetzungsverhältnis betrieben, so dass es das Motordrehmoment für eine verbesserte Beschleunigung verstärkt. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht ein Betrieb des Getriebes mit einem niedrigen Übersetzungsverhältnis eine Motordrehzahl, die mit ruhigem und kraftstoffeffizientem Fahren einhergeht. Im Allgemeinen weisen Kraftfahrzeuggetriebe mindestens ein negatives Übersetzungsverhältnis für Rückwärtsfahrt auf. In der Regel weist ein Getriebe ein Gehäuse, das an der Fahrzeugstruktur befestigt ist, eine Eingangswelle, die durch eine Motorkurbelwelle angetrieben wird, und eine Ausgangswelle, die die Fahrzeugräder antreibt, oftmals mittels einer Differenzialanordnung, die gestattet, dass sich das linke und das rechte Rad beim Wenden des Fahrzeugs mit geringfügig unterschiedlichen Drehzahlen drehen, auf.
Viele Getriebe sind zum Betrieb mit einer diskreten Anzahl von festen Übersetzungsverhältnissen konstruiert. Die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse können als Gänge oder Gangstufen bezeichnet werden, selbst wenn zwischen jeder Übersetzung und einem bestimmten physischen Gang in dem Getriebe keine direkte Entsprechung vorliegt. In der Regel sind die Übersetzungen nummeriert, beginnend bei dem größten Übersetzungsverhältnis herunter zu niedrigeren Übersetzungsverhältnissen. Beispielsweise kann der 1. Gang ein Übersetzungsverhältnis von 4,5 aufweisen, der 2. Gang ein Übersetzungsverhältnis von 3,0, der 3. Gang ein Übersetzungsverhältnis von 2,3 usw. Ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis aus dem Satz zur Verfügung stehender Übersetzungsverhältnisse kann durch Einrücken bestimmter Schaltelemente, wie z. B. Kupplungen oder Bremsen, gewählt werden. Die Schaltelemente können aktiv gesteuerte Vorrichtungen und passiv gesteuerte Vorrichtungen, wie z. B. Freilaufkupplungen, umfassen. In der Regel werden Schaltelemente durch Leiten von druckbeaufschlagtem Fluid zu entsprechenden Kupplungsbetätigungskreisen in einem Getriebeventilkörper eingerückt.
Einige Fahrzeuge, die im Allgemeinen als Hybridelektrofahrzeuge bezeichnet werden, verwenden einen oder mehrere Fahrmotoren und einen Speicher elektrischer Energie, wie zum Beispiel eine Batterie, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Unter mehreren Betriebsbedingungen kann den Verbrennungsmotor abschalten und sämtlicher Vortrieb von dem Fahrmotor unter Verwendung von in der Batterie gespeicherter Energie durchgeführt werden. Die Batterie wird durch Zurückgewinnen von Energie während des Bremsens geladen. Wenn der Verbrennungsmotor läuft, kann sie darüber hinaus mehr Leistung, als für aktuellen Vortrieb erforderlich, erzeugen, wobei die zusätzliche Energie in der Batterie gespeichert wird. Da Verbrennungsmotoren in der Regel effizienter sind, wenn sie mit höherer Leistung betrieben werden, wird dadurch der Gesamtkraftstoffverbrauch reduziert. In einem herkömmlichen Fahrzeug beruhen mehrere Fahrzeugfunktionen auf kontinuierlicher Leistung des Verbrennungsmotors. In einem Hybridfahrzeug müssen diese Funktionen anders implementiert werden, da der Verbrennungsmotorüber einen Großteil der Zeit abgeschaltet sein kann. Eine solche Funktion ist die Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid zum Einrücken von Getriebeschaltelementen.
KURZE DARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Ein Fahrzeug enthält ein Stufenwechselgetriebe, eine Primärpumpe, eine Sekundärpumpe, einen Ventilkörper, einen mit dem Getriebeeingang antriebsverbundenen Fahrmotor, einen Fahrmoduswähler und eine Steuerung. Die durch den Getriebeeingang angetriebene Primärpumpe führt einem Leitungsdruckkreis im Ventilkörper Fluid mit einem erhöhten Druck zu. Die Sekundärpumpe, die nicht von dem Getriebeeingang angetrieben wird, hält den Druck im Leitungsdruckkreis aufrecht. Der Ventilkörper leitet Fluid vom Leitungsdruckkreis zu Schaltelementen des Getriebes. Die Steuerung ist dazu programmiert, auf eine Bewegung des Fahrmoduswählers durch Erhöhen der Drehzahl des Fahrmotors und Ansteuern des Ventilkörpers zum Leiten von Fluid zu einem der Schaltelemente des Getriebes zwecks Herstellung eines Kraftflusswegs zu reagieren und dann die Drehzahl des Fahrmotors zu reduzieren und den Kraftflussweg unter Verwendung der Sekundärpumpe aufrechtzuerhalten. Die Steuerung kann die Drehzahl des Fahrmotors zwischen einem Fahrzeugstartereignis, wie zum Beispiel einem Key-on-Ereignis, und Bewegung des Fahrmoduswählers auf null halten. Des Weiteren kann das Fahrzeug eine durch eine Trennkupplung selektiv mit dem Getriebeeingang gekoppelten Verbrennungsmotor enthalten. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, den Verbrennungsmotor durch Einrücken der Trennkupplung oder Verwendung eines getrennten Startermotors zu starten.
Ein Verfahren zum Einrücken eines Getriebes eines Hybridelektrofahrzeugs umfasst Erhöhen der Drehzahl eines Fahrmotors zur Bereitstellung eines Flusses von druckbeaufschlagtem Fluid zu mindestens einem Getriebeschaltelement und dann Reduzieren der Drehzahl des Fahrmotors und Aufrechterhalten des Drucks unter Verwendung einer Hilfsfluiddruckquelle. Der Fahrmotor kann durch eine Trennkupplung selektiv mit einem Verbrennungsmotor gekoppelt werden. Die Hilfsfluiddruckquelle kann eine von einem Elektromotor angetriebene getrennte Pumpe sein, die Drehzahl des Fahrmotors kann im Anschluss an ein Fahrzeugstartereignis auf null gehalten werden und dann als Reaktion auf ein Schalten in einen Fahrmodus erhöht werden. Die Drehzahl des Fahrmotors kann als Reaktion auf einen Drehmomentwunsch wieder erhöht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahrzeugantriebsstrangs, der ein Stufenwechselgetriebe enthält.
2 ist ein Schemadiagramm einer beispielhaften Zahnradgetriebeanordnung für das Stufenwechselgetriebe des Fahrzeugs von 1.
3 ist ein Schaubild einer Motordrehzahl als Funktion der Zeit für ein Fahrzeugstartereignis, Wahl eines Antriebsmodus und eine Drehmomentanforderung gemäß einem ersten Steuerverfahren.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Steuerverfahren beschreibt, welches Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum ersten Steuerverfahren reduziert.
5 ist ein Schaubild von Motordrehzahl als Funktion der Zeit für ein Fahrzeugstartereignis, Wahl eines Fahrmodus und eine Drehmomentanforderung gemäß dem Steuerungsverfahren von 4.
AUSFÜHRLICHE 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. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind. Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein
1 stellt schematisch einen Hybridelektrofahrzeugantriebsstrang dar. Die physische Positionierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Mechanische Kraftflussverbindungen werden mit durchgezogenen Linien gezeigt. Zu mechanischen Kraftflussverbindungen können Wellen und/oder Zahnradgetriebe mit fester Übersetzung zählen. Elemente sind fest miteinander gekoppelt, wenn sie sich unter allen Betriebsbedingungen zusammen als eine Einheit drehen, und selektiv gekoppelt, wenn sie sich nur dann als eine Einheit drehen, wenn ein Schaltelement eingerückt wird. Elemente sind antriebsverbunden, wenn ein fester Kraftflussweg Kraft zwischen ihnen überträgt und sie auf Drehung mit proportionalen Drehzahlen beschränkt. Ein elektrischer Leistungsfluss wird durch gepunktete Linien in Fettdruck dargestellt. Fluss von Hydraulikfluid wird durch schmale durchgezogene Linien dargestellt. Gestrichelte Linien zeigen Signalfluss, der die Form von elektrischen Niederspannungsverbindungen annehmen kann.
Mechanische Kraft zum Vortrieb des Fahrzeugs wird durch eine Kombination aus dem Verbrennungsmotor 10, der chemische Energie einer Flüssigkeit oder eines gasförmigen Kraftstoffs umwandelt, und einem Fahrmotor 12, der in der Hochspannungsbatterie 14 gespeicherte Energie verwendet, erzeugt. Der Fahrmotor 12 kann zum Beispiel ein permanent erregter Synchronmotor sein. Der Verbrennungsmotor 10 ist durch die Trennkupplung 16 selektiv mit dem Antriebsstrang verbunden. Die durch den Verbrennungsmotor 10 und den Fahrmotor 12 erzeugte mechanische Kraft wird für aktuelle Fahrzeugbedürfnisse durch den Drehmomentwandler 18, das Zahnradgetriebe 20 und das Differenzial 22 aufbereitet. Der Drehmomentwandler 18 ist eine Anfahrvorrichtung, die die Übertragung von Drehmoment ermöglicht, während sich das Fahrzeug zu langsam bewegt, um eine Verbindung mit fester Übersetzung herzustellen. Ein an dem Rotor des Fahrmotors befestigtes Pumpenrad treibt ein an der Eingangswelle des Zahnradgetriebes 20 befestigtes Turbinenrad hydrodynamisch an. Der Drehmomentwandler 18 kann einen Stator enthalten, der Drehmomentverstärkung ermöglicht, wenn sich das Turbinenrad langsamer als das Pumpenrad dreht. Des Weiteren kann der Drehmomentwandler 18 eine Überbrückungskupplung enthalten, die Drehmoment durch Reibung anstatt hydrodynamisch selektiv überträgt, um den Kraftübertragungswirkungsgrad bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erhöhen. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Drehmomentwandler 18 durch eine Anfahrkupplung ersetzt werden. Das Zahnradgetriebe 20 stellt selektiv einen mehrerer zur Verfügung stehender Kraftflusswege her, die jeweils ein anderes Übersetzungsverhältnis aufweisen. Bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit optimiert ein Kraftflussweg, der Drehmomentverstärkung bereitstellt, die Beschleunigungsleistung. Bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit optimiert ein Kraftflussweg, der Drehzahlverstärkung bereitstellt, die Kraftstoffökonomie. Für Rückwärtsfahrt wird ein Kraftflussweg gewählt, der die Drehrichtung umkehrt. Das Differenzial 22 verstärkt das Drehmoment durch eine Achsübersetzung, ändert die Drehachse um 90 Grad und teilt die Kraft zwischen einem linken Rad 24 und einem rechten Rad 26 auf, wodurch geringe Raddrehzahldifferenzen gestattet werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt.
Der Antriebsstrang wird durch die Steuerung 28 gesteuert. Die Steuerung 28 kann ein einziger Mikroprozessor oder mehrere kommunizierende Mikroprozessoren sein. Zum Beispiel kann die Steuerung 28 eine Fahrzeugsystemsteuerung, eine Verbrennungsmotorsteuerung und eine Getriebesteuerung, die über ein Controller Area Network (CAN) kommunizieren, sein. Die Steuerung 28 empfängt Signale von mehreren Sensoren, einschließlich einer Schaltvorrichtung 30, einem Zündschalter 31 und einem Fahrpedal 32. Basierend auf diesen Signalen bestimmt die Steuerung 28 die Größe und Richtung des von dem Fahrer angeforderten Drehmoments und bestimmt, ob das Drehmoment unter Verwendung des Verbrennungsmotors 10, des Fahrmotors 14 oder einer Kombination der beiden geliefert werden soll. Die Steuerung 28 steuert das von dem Verbrennungsmotor gelieferte Drehmoment durch Senden von Signalen zu dem Verbrennungsmotor zwecks Steuerung der Drosselklappenöffnung, der Kraftstoffeinspritzung, des Funkens usw. Die Steuerung 28 steuert das von dem Fahrmotor 12 gelieferte Drehmoment durch Senden von Signalen zum Wechselrichter 34. Der Wechselrichter 34 ist durch einen Gleichstrombus (DC-Bus) mit der Hochspannungsbatterie 14 verbunden und ist durch einen Dreiphasenwechselstrombus (Dreiphasen-AC-Bus) mit einem Fahrmotor 12 verbunden.
Die Steuerung 28 steuert die Trennkupplung 16, den Drehmomentwandler 18 und das Zahnradgetriebe 20 indirekt durch Senden von Signalen zum Ventilkörper 36. Der Ventilkörper 36 stellt wiederum den Druck in verschiedenen Hydraulikkreisen zur Steuerung der Drehmomentkapazität der Trennkupplung 16, der Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers 18 und jedes der Schaltelemente des Zahnradgetriebes 20 ein. Insbesondere fließt Fluid von einem Leitungsdruckkreis durch mehrere elektromagnetische Ventile in jeweilige Kreisläufe. Der Druck in jedem Kreislauf ist um einen Betrag geringer als Leitungsdruck, der eine Funktion der Durchflussrate und der Größe der Ventilöffnung ist. Der Elektromagnet stellt die Ventilöffnung so ein, dass der Druck proportional zu einem elektrischen Signalstrom von der Steuerung 28 ist. Fluid wird dem Leitungsdruckkreis durch die Primärpumpe 28 und/oder Hilfspumpe 40 zugeführt. Die Primärpumpe 38 kann eine von dem Rotor des Fahrmotors 12 oder, wenn die Trennkupplung 16 eingerückt ist, von dem Verbrennungsmotor 10 angetriebene Verdrängerpumpe sein. Die Durchflussrate von der Primärpumpe 38 ist proportional zu dem Hubvolumen der Pumpe und der Drehzahl der Pumpe. Die Hilfspumpe 40 kann durch einen relativ kleinen elektrischen Niederspannungsmotor als Reaktion auf Ansteuerung von der Steuerung 28 angetrieben werden. Zum Reduzieren von Kosten kann die Hilfspumpe 40 mit einem begrenzten maximalen Durchflussvermögen konstruiert sein. Die Hilfspumpe 40 wird von der Niederspannungsbatterie 42 gespeist. Die Niederspannungsbatterie 42 kann durch eine von der Motor angetriebene Lichtmaschine oder durch die Hochspannungsbatterie 14 über einen DC/DC-Wandler geladen werden.
Es sind zwei Mechanismen zum Starten des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen. Wenn die Trennkupplung 16 eingerückt ist, kann die Steuerung 28 den Starter 44 zur Drehung des Verbrennungsmotors 10 bis zu einer Drehzahl, auf der der Verbrennungsmotor gestartet werden kann, ansteuern. Der Starter 44 empfängt seine Energie von der Niederspannungsbatterie 42. Da das Drehmoment begrenzt ist, wird oftmals ein hohes Übersetzungsverhältnis verwendet. Die Lebensdauer des Starters 44 kann ihn für die mit Hybridfahrzeugbetrieb verbundenen häufigen Motorstarts ungeeignet machen. Als Alternative dazu kann der Fahrmotor 12 in Kombination mit der Trennkupplung 16 zur Beschleunigung des Verbrennungsmotors 10 verwendet werden. Wenn sich der Fahrmotor 12 schneller dreht als die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors, wird der Verbrennungsmotor 10 durch Einrücken der Trennkupplung 16 schnell auf die Betriebsdrehzahl gebracht. Zur Vermeidung von Schwankungen des Antriebsstrangausgangsdrehmoments müssen jedoch der Fahrmotor 12 und die Trennkupplung 16 während des Motorstartprozesses sorgfältig gesteuert werden.
In 2 wird ein beispielhaftes Zahnradgetriebe 20 schematisch dargestellt. Die Eingangswelle 50 ist fest mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers 18 gekoppelt. Die Ausgangswelle 52 ist über eine Antriebswelle fest mit dem Eingang des Differenzials 22 gekoppelt. Das Zahnradgetriebe verwendet vier einfache Planetenradsätze 60, 70, 80 und 90. Ein Planetenträger 62 dreht sich um eine mittlere Achse und stützt einen Satz von Planetenrädern 64, derart, dass sich die Planetenräder bezüglich des Planetenträgers drehen. Äußere Zahnradzähne an den Planetenrädern kämmen mit äußeren Zahnradzähnen am Sonnenrad 66 und mit inneren Zahnradzähnen am Hohlrad 68. Das Sonnenrad und das Hohlrad werden zur Drehung um die gleiche Achse wie der Träger gestützt. Die Zahnradsätze 70, 80 und 90 sind auf ähnliche Weise strukturiert.
Das Sonnenrad 66 ist fest mit dem Sonnenrad 76 gekoppelt, der Träger 62 ist fest mit dem Hohlrad 98 gekoppelt, das Hohlrad 78 ist fest mit dem Sonnenrad 86 gekoppelt, das Hohlrad 88 ist fest mit dem Sonnenrad 96 gekoppelt, die Eingangswelle 50 ist fest mit dem Träger 72 gekoppelt und die Ausgangswelle 52 ist fest mit dem Träger 92 gekoppelt. Das Hohlrad 68 wird durch die Bremse 100 selektiv gegen Drehung gehalten, und die Sonnenräder 66 und 76 werden durch die Bremse 102 selektiv gegen Drehung gehalten. Die Eingangswelle 50 ist durch die Kupplung 104 selektiv mit dem Hohlrad 88 und dem Sonnenrad 96 gekoppelt. Die Zwischenwelle 54 ist durch die Kupplung 106 selektiv mit dem Träger 82 gekoppelt, durch die Kupplung 108 selektiv mit dem Träger 62 und dem Hohlrad 98 gekoppelt und durch die Kupplung 110 selektiv mit dem Hohlrad 78 und dem Sonnenrad 86 gekoppelt.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, werden durch Einrücken der Kupplungen und Bremsen in Viererkombinationen zehn Vorwärtsgangübersetzungen und eine Rückwärtsgangübersetzung zwischen der Eingangswelle 50 und der Ausgangswelle 52 hergestellt. Ein X zeigt an, dass die Kupplung erforderlich ist, um den Kraftflussweg herzustellen. Ein (X) zeigt an, dass die Kupplung betätigt werden kann, dies aber nicht erforderlich ist. Zur Vorbereitung des Fahrzeugs auf Vorwärtsbewegung müssen mindestens drei Schaltelemente 100, 102 und 104 eingerückt werden. Zur Vorbereitung des Fahrzeugs auf Rückwärtsbewegung müssen vier Schaltelemente 100, 102, 106 und 108 eingerückt werden. TABELLE 1

	100	102	104	106	108	110	Übersetzung	Stufe
Rückw.	X	X		X	X		–4,79	102%
1.	X	X	X	(X)			4,70
2.	X	X		X		X	2,99	1,57
3.	X		X	X		X	2,18	1,37
4.	X			X	X	X	1,80	1,21
5.	X		X		X	X	1,54	1,17
6.	X		X	X	X		1,29	1,19
7.			X	X	X	X	1,00	1,29
8.		X	X	X	X		0,85	1,17
9.		X	X		X	X	0,69	1,24
10.		X		X	X	X	0,64	1,08

Schaltelemente 100–110 sind vorzugsweise hydraulisch betätigte Nassreibungskupplungen. Eine Nassreibungskupplung enthält ein Kupplungsgehäuse, das zur Drehung mit einer der selektiv gekoppelten Komponenten fixiert ist, und eine Nabe, die zur Drehung mit der anderen selektiv gekoppelten Komponente fixiert ist. Bei einer Nassreibungsbremse ist das Kupplungsgehäuse in der Regel im Getriebegehäuse integriert. Ein Satz Reibplatten ist durch Keilverzahnung mit der Nabe verbunden und von einem Satz Trennplatten, die durch Keilverzahnung mit dem Gehäuse verbunden sind, durchsetzt. Zum Einrücken einer Kupplung wird einer Betätigungskammer im Gehäuse Fluid unter Druck zugeführt, wodurch ein Kolben dazu gezwungen wird, die Reibplatten und die Trennplatten zusammenzuquetschen, so dass Reibung eine relative Drehung verhindert. Eine Rückstellfeder zwingt den Kolben in eine ausgerückte Position. Bei rotierenden Kupplungen (Nicht-Bremsen) wird im Allgemeinen einer Ausgleichskammer im Gehäuse ein nicht mit Druck beaufschlagtes Fluid zugeführt, um jeglichen Zentrifugalkräften, die dazu neigen, das Fluid in der Betätigungskammer mit Druck zu beaufschlagen, entgegenzuwirken.
Wenn das Fahrzeug für eine Zeitdauer geparkt ist, läuft Fluid aus den Betätigungskammern und den Ausgleichskammern ab. Zur Vorbereitung des Fahrzeugs auf eine Bewegung nach einem Schlüsselstartereignis muss ein großes Fluidvolumen in das Zahnradgetriebe 20 gepumpt werden, um die Kolben der drei oder vier einzurückenden Schaltelemente hubzuverstellen. Obgleich die Hilfspumpe 40 genug Druck erzeugen kann, um diese Kammern zu füllen, ist sie möglicherweise nicht in der Lage, eine ausreichend große Durchflussrate bereitzustellen, um sie schnell genug zu füllen. Wenn der Vorgang des Betätigens der Kupplungen zu lange dauert, ist das Fahrzeug nicht bewegungsbereit, wenn der Fahrer durch Treten des Fahrpedals Drehmoment anfordert.
Um zu gewährleisten, dass das Fahrzeug als Reaktion auf einen Drehmomentwunsch fahrbereit ist, kann die Steuerung die Drehzahl des Fahrmotors 12 steuern, wie in 3 gezeigt. Als Reaktion auf ein Fahrzeugstartereignis 120 erhöht die Steuerung die Motordrehzahl bei 122 auf eine Leerlaufdrehzahl 124. Ein Fahrzeugstartereignis ist eine Anzeige von dem Fahrer, dass der Fahrer auf die Fahrt vorbereitet, aber noch nicht für die Bewegung des Fahrzeugs bereit ist. Ein Fahrzeugstartereignis kann zum Beispiel dadurch ausgelöst werden, dass der Fahrer einen Schlüssel im Zündschalter 31 dreht. Als Alternative dazu kann ein Fahrzeug einen Startknopf oder irgendein anderes Mittel, mit dem der Fahrer diese Anzeige vornehmen kann, bereitstellen. Vor dem Fahrzeugstartereignis sind die meisten Fahrzeugsysteme, einschließlich der Steuerung 28, nicht eingeschaltet. Als Reaktion auf die Drehung des Motors 12 liefert die Primärpumpe 38 dem Leitungsdruckkreis Fluid. Die Steuerung kann den Ventilkörper 36 anweisen, einen Teil dieses Fluids zu den Schaltelementen 100 und 102, die sowohl für den Rückwärts- als auch 1. Gang erforderlich sind, zu leiten. An diesem Punkt wird jedoch kein Kraftflussweg hergestellt. Als Reaktion auf ein Schalten in die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstufe bei 126 weist die Steuerung den Ventilkörper 36 an, Fluid aus dem Leitungsdruckkreis zu den zur Herstellung des entsprechenden Kraftflusswegs erforderlichen Schaltelementen zu leiten. Das Schalten in die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrstufe kann durch Betätigung der Schaltvorrichtung 30 durch den Fahrer angezeigt werden. Folglich wird bei 128 der Kraftflussweg hergestellt. Obgleich der Antriebsstrang bei 128 auf eine Bewegung vorbereitet wird, bewegt sich das Fahrzeug erst, wenn der Fahrer bei 130 einen Drehmomentwunsch anzeigt, indem er das Bremspedal freigibt und das Fahrpedal 32 niedertritt. (Einige Fahrzeuge interpretieren die Freigabe beider Pedale als einen Wunsch nach geringem Drehmoment.) Die Motordrehzahl wird bis zu dem Drehmomentwunschereignis 130 auf Leerlaufdrehzahl gehalten, zu welchem Zeitpunkt die Steuerung eine Motordrehzahlerhöhung 132 ansteuern kann, wenn diese zur Bereitstellung des gewünschten Drehmoments erforderlich ist. Schließlich kann die Steuerung bei 134 den Verbrennungsmotor 10 starten, nachdem das Fahrzeug begonnen hat, sich zu bewegen.
In dem durch 3 dargestellten Szenario wird der Motor 12 von kurz nach dem Fahrzeugstartereignis 120 bis zu dem Drehmomentwunsch 130 auf Leerlaufdrehzahl gehalten. Dies könnte mehrere Minuten dauern, während der Fahrer einen Zielort in das GPS-System eingetippt, das Radio einstellt und auf eine Lücke im Verkehr wartet. Während dieser Zeit wird elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie 14 verbraucht. Darüber hinaus könnte der Fahrer durch die Geräusche des sich drehenden Motors verärgert werden.
4 ist ein Flussdiagramm für einen Prozess zur Steuerung des Fahrmotors 12, der Schaltelemente 100–110 und der Hilfspumpe 40, der den Gebrauch des Fahrmotors 12 während der Zeitspanne zwischen einem Fahrzeugstartereignis und einer Drehmomentanforderung reduziert. Folglich wird weniger Kraftstoff verbraucht. 5 stellt die entsprechende Motordrehzahl während dieser Zeitspanne dar. Das Verfahren startet als Reaktion auf ein Fahrzeugstartereignis, wie zum Beispiel das Drehen eines Zündschlüssels. Bei 140 ist die Fahrzeugdrehzahl auf null gesetzt. Bei 142 springt die Steuerung zu 140 zurück, solange die Schaltvorrichtung 30 in einer Park- oder Neutralstellung bleibt, so dass die Motordrehzahl null bleibt. Wenn die Schaltvorrichtung 30 bei 126 bewegt wird, geht die Steuerung auf 144 über, wo die Steuerung das Einrücken der Schaltelemente, die sowohl im Rückwärtsgang als auch 1. Gang betätigt werden, ansteuert. In Abhängigkeit davon, ob die Rückwärts- oder Vorwärtsfahrstufe gewählt worden ist, wie bei 146 bestimmt, steuert die Steuerung das Einrücken entweder der Kupplung 108 bei 148 oder der Kupplung 104 bei 150 an.
Aufgrund der zum Füllen der jeweiligen Kupplungsbetätigungskammern nach dem Einrückbefehl erforderlichen Zeit werden diese Schaltelemente nicht sofort eingerückt. Bei 152 steuert die Steuerung die Motordrehzahl zur Erhöhung an, indem sie der aktuell angesteuerten Motordrehzahl in regelmäßigen Abständen ein Inkrement hinzufügt. Die Motordrehzahl erhöht sich weiter, bis die Steuerung zum Zeitpunkt 128 Einrücken des entsprechenden Kraftflusswegs bei 154 detektiert. Bis die Schaltelemente zur Herstellung des Kraftflusswegs eingerückt sind, erhöht sich die Drehzahl des Turbinenrads des Drehmomentwandlers der Motordrehzahl folgend. Nach der Herstellung des Kraftflusswegs verringert sich die Drehzahl des Turbinenrads auf null. Das Herstellen des Kraftflusswegs kann von der Steuerung durch Überwachen eines Turbinenraddrehzahlsensors detektiert werden. Bei 156 steuert die Steuerung die Hilfspumpe dazu an, Leitungsdruck aufrechtzuerhalten, und steuert Start an, indem die Motordrehzahl bei 158 verringert wird. Die Steuerung subtrahiert in regelmäßigen Abständen ein Inkrement von der aktuell angesteuerten Motordrehzahl, bis die angesteuerte Drehzahl null ist oder bis bei 160 eine Drehmomentanforderung detektiert wird. In einigen Fällen kann die Drehmomentanforderung erfolgen, bevor die Motordrehzahl null erreicht. In anderen Fällen kann sich der Motor, wie in 5 gezeigt, für eine Zeitdauer vor einer Drehmomentanforderung auf einer Drehzahl von null befinden
Bei 162 wird die Motordrehzahl basierend auf der Höhe der Drehmomentanforderung und einer gemessenen Turbinenraddrehzahl eingestellt. Bei einer hohen Drehmomentanforderung wird der Motor wesentlich höher eingestellt als die Turbinenraddrehzahl, um ein hohes Turbinenraddrehmoment einzuleiten. Bei mäßigen Drehmomentanforderungen ist die Marge über der Turbinenraddrehzahl kleiner. Solange die Drehmomentanforderung positiv ist, nimmt die Motordrehzahl mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und deshalb Turbinenraddrehzahl ständig zu. Sobald die Motordrehzahl nicht mehr dazu ausreicht, Leitungsdruck aufrechtzuerhalten, wird ein Abschalten der Hilfspumpe bei 164 angesteuert. Da sich der Zustand der Schaltelemente nicht ändert, sind die Durchflussanforderungen gering, und deshalb ist die zum Aufrechterhalten des Leitungsdrucks erforderliche Motordrehzahl gering. Wenn die Steuerung bei 166 bestimmt, dass Motorleistung erforderlich ist, wie zum Beispiel beim Zeitpunkt 134, wird der Verbrennungsmotor bei 168 gestartet.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Ablauf einiger der Schritte übersprungen oder in einer andern Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel werden bei einigen Ausführungsformen die Schaltelemente, die sowohl dem Rückwärtsgang als auch dem 1. Gang gemein sind, dazu angesteuert, einzurücken, bevor die Schaltvorrichtung aus der Park- oder Neutralstellung bewegt wird. Der Motor kann vorübergehend dazu angesteuert werden, seine Drehzahl zu erhöhen, um den notwendigen Fluss zum Einrücken dieser Schaltelemente auf ähnliche Weise wie nach dem Herausschalten von Parken in dem Beispiel bereitzustellen. Dann kann die Motordrehzahl verringert werden und der Leitungsdruck durch die Hilfspumpe aufrechterhalten werden.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen, die von den Ansprüchen umfasst werden, beschreiben. 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, zwischen 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. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es ist ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, umfassend: ein Stufenwechselgetriebe mit einem Eingang und einem Ausgang; eine Primärpumpe, die mit dem Eingang antriebsverbunden ist und dazu konfiguriert ist, einem Leitungsdruckkreis Fluid auf einem erhöhten Druck zuzuführen; eine Sekundärpumpe, die dazu konfiguriert ist, den erhöhten Druck im Leitungsdruckkreis aufrechtzuerhalten; einen Ventilkörper, der dazu konfiguriert ist, Fluid aus dem Leitungsdruckkreis zu Schaltelementen des Getriebes zu leiten; einen mit dem Eingang antriebsverbundenen Fahrmotor; einen Fahrmoduswähler; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist als Reaktion auf eine Bewegung des Fahrmoduswählers eine Drehzahl des Fahrmotors zu erhöhen und den Ventilkörper zum Leiten von Fluid zu einigen der Schaltelemente zwecks Herstellung eines Kraftflusswegs von dem Eingang zum Ausgang zu steuern; und nach Herstellung des Kraftflusswegs die Drehzahl des Fahrmotors zu reduzieren und das Getriebe unter Verwendung der Sekundärpumpe im Fahrzustand zu halten.
B. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Drehzahl des Fahrmotors zwischen einem Fahrzeugstartereignis und der Bewegung des Fahrmoduswählers auf null zu halten.
C. Fahrzeug nach A, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Drehzahl des Fahrmotors als Reaktion auf eine Drehmomentanforderung im Anschluss an die Bewegung des Fahrmoduswählers zu erhöhen.
D. Fahrzeug nach A, wobei das Stufenwechselgetriebe Folgendes umfasst: einen Drehmomentwandler mit einem mit dem Eingang gekoppelten Pumpenrad und einem Turbinenrad; und ein Stufenwechselgetriebe, das dazu konfiguriert ist, eine diskrete Anzahl von Kraftflusswegen zwischen dem Turbinenrad und dem Ausgang herzustellen, wobei jeder Kraftflussweg einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
E. Fahrzeug nach A, wobei das Herstellen des Kraftflusswegs Einrücken von mindestens drei der Schaltelemente des Getriebes umfasst.
F. Fahrzeug nach E, wobei das Herstellen des Kraftflusswegs Einrücken von vier Schaltelementen des Getriebes umfasst.
G. Fahrzeug nach A, ferner umfassend: einen Verbrennungsmotor; und eine Trennkupplung, die dazu konfiguriert ist, den Verbrennungsmotor selektiv mit dem Eingang zu koppeln.
H. Fahrzeug nach G, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor zu starten, während sich der Fahrmotor dreht, indem sie eine Drehmomentkapazität der Trennkupplung erhöht.
I. Fahrzeug nach G, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Verbrennungsmotor unter Verwendung eines getrennten Startermotors zu starten.
J. Verfahren zum Einrücken eines Getriebes eines Hybridelektrofahrzeugs, umfassend: Erhöhen der Drehzahl eines Fahrmotors zur Bereitstellung eines Flusses von druckbeaufschlagtem Fluid zu einem Schaltelement im Getriebe; und nach dem Einrücken des Schaltelements Reduzieren der Drehzahl des Fahrmotors und Halten des Schaltelements in einem eingerückten Zustand unter Verwendung einer Hilfsfluiddruckquelle.
K. Verfahren nach J, wobei das Erhöhen der Drehzahl des Fahrmotors als Reaktion auf ein Schalten in einen Fahrmodus durchgeführt wird.
L. Verfahren nach K, wobei der Fahrmodus ein Rückwärtsfahrmodus ist.
M. Verfahren nach K, ferner umfassend Halten der Drehzahl des Fahrmotors auf null zwischen einem Fahrzeugstartereignis und dem Schalten in den Fahrmodus.
N. Verfahren nach K, ferner umfassend Erhöhen der Drehzahl des Motors als Reaktion auf einen Drehmomentwunsch nach dem Schalten in den Fahrmodus.
O. Verfahren nach J, ferner umfassend Starten eines Verbrennungsmotors durch Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer Trennkupplung zum selektiven Koppeln des Verbrennungsmotors mit dem Fahrmotor.
P. Verfahren nach J, ferner umfassend Starten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines getrennten Startermotors.
Q. Verfahren nach J, wobei die Hilfsfluiddruckquelle eine durch einen getrennten Elektromotor angetriebene separate Pumpe ist.
R. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, umfassend: als Reaktion auf die Wahl eines Fahrmodus Erhöhen einer Drehzahl eines mit einer Primärpumpe antriebsverbundenen Fahrmotors zu Bereitstellung von Fluid für ein Schaltelement zwecks Herstellung eines Kraftflusswegs zwischen dem Fahrmotor und den Fahrzeugrädern; und nach der Herstellung des Kraftflusswegs Reduzieren der Drehzahl des Fahrmotors und Aufrechterhalten des Kraftflusswegs unter Verwendung einer Hilfsfluiddruckquelle.
S. Verfahren nach R, ferner umfassend Halten der Drehzahl des Fahrmotors auf null zwischen einem Fahrzeugstartereignis und Wahl des Fahrmodus.
T. Verfahren nach S, ferner umfassend Starten eines Verbrennungsmotors durch Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer Trennkupplung zum selektiven Koppeln des Verbrennungsmotors mit dem Fahrmotor.

Claims

Verfahren zum Einrücken eines Getriebes eines Hybridelektrofahrzeugs, umfassend: Erhöhen der Drehzahl eines Fahrmotors zur Bereitstellung eines Flusses von druckbeaufschlagtem Fluid zu einem Schaltelement im Getriebe; und nach dem Einrücken des Schaltelements Reduzieren der Drehzahl des Fahrmotors und Halten des Schaltelements in einem eingerückten Zustand unter Verwendung einer Hilfsfluiddruckquelle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhöhen der Drehzahl des Fahrmotors als Reaktion auf ein Schalten in einen Fahrmodus durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Fahrmodus ein Rückwärtsfahrmodus ist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Halten der Drehzahl des Fahrmotors auf null zwischen einem Fahrzeugstartereignis und dem Schalten in den Fahrmodus.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Erhöhen der Drehzahl des Motors als Reaktion auf einen Drehmomentwunsch nach dem Schalten in den Fahrmodus.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Starten eines Verbrennungsmotors durch Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer Trennkupplung zum selektiven Koppeln des Verbrennungsmotors mit dem Fahrmotor.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Starten eines Verbrennungsmotors unter Verwendung eines getrennten Startermotors.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hilfsfluiddruckquelle eine durch einen getrennten Elektromotor angetriebene separate Pumpe ist.