DE102016102395A1

DE102016102395A1 - Verfahren und system zum betreiben eines fahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE102016102395A1
Application number: DE102016102395.7A
Authority: DE
Inventors: Rajit Johri; Wei Liang; Mark Steven Yamazaki; XiaoYong Wang; Jeffrey Allen Doering; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2016-08-18
Also published as: CN105882642A; US10189460B2; US20160236670A1; CN105882642B

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugtriebstrangs, der eine Kraftmaschine und einen Motor enthält, dargelegt. In einem Beispiel enthalten die Systeme und Verfahren einen oder mehrere Drehzahlsteuermodi, wobei die Drehmomentabgabe eines Motors als Reaktion auf verschiedene Steuerparameter in den verschiedenen Steuermodi eingestellt wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zur Steuerung des Betriebs eines Triebstrangs eines Hybridfahrzeugs. Die Verfahren und Systeme können besonders nützlich für Hybridfahrzeuge sein, die eine Batterie enthalten, welche sich während des Fahrzeugbetriebs laden und entladen kann.
Hintergrund und Kurzfassung
Ein Triebstrang eines Fahrzeugs kann von Zeit zu Zeit in einem Drehzahlsteuermodus betrieben werden, wenn sich Fahreranforderungsdrehmoment auf einer geringen Höhe befindet. Durch Betrieb in einem Drehzahlsteuermodus kann der Triebstrang Betrieb unter Bedingungen vermeiden, unter denen es schwierig sein kann, Triebstrangdrehmoment zu steuern, oder unter Bedingungen, unter denen Triebstranggeräusche und -schwingungen stärker als erwünscht sein können. Ein Hybridfahrzeug kann mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor betrieben werden, während es sich in einem Triebstrangdrehzahlsteuermodus befindet. Da der Elektromotor eine größere Drehmomentbandbreite als die Kraftmaschine aufweist, kann er in dem Triebstrangdrehzahlsteuermodus betrieben werden, um Triebstrangdrehmomentpulsationen, die mit Zylinderzündungsereignissen der Brennkraftmaschine in Zusammenhang stehen können, zu glätten. Es kann jedoch ausgewählte Betriebsbedingungen geben, unter denen es schwieriger sein kann, eine Soll-Triebstrangdrehzahl in dem Triebstrangdrehzahlsteuermodus aufrechtzuerhalten, selbst bei der größeren Drehmomentbandbreite des Motors.
Die vorliegenden Erfinder haben das oben genannte Problem erkannt und haben ein Triebstrangbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Reduzieren eines Drehmomentabgabekompetenzbereichs eines Motors auf einen Wert von ungleich null in einem in einem Drehzahlsteuermodus betriebenen Triebstrang als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand einen Schwellenwert übersteigt.
Durch Reduzieren eines Drehmomentabgabekompetenzbereichs des Motors auf einen Wert von ungleich null kann es möglich sein, das technische Ergebnis einer verbesserten Triebstrangdrehzahlsteuerung bereitzustellen, selbst unter Bedingungen, unter denen ein hoher Batterieladezustand Laden der Batterie über den Motor ausschließt. Wenn sich der Batterieladezustand zum Beispiel nicht auf einem hohen Zustand befindet, dann kann der Motor innerhalb seines vollen Drehmomentbereichs (zum Beispiel von maximalem positivem Drehmoment zu maximalem negativem Motordrehmoment bei der aktuellen Motordrehzahl) betrieben werden, um die Triebstrangdrehzahl auf einer Soll-Triebstrangdrehzahl zu halten. Wenn sich der Batterieladezustand jedoch auf einem höheren Ladezustand befindet, dann kann Motordrehmoment auf einen Bereich begrenzt werden, der kleiner als der volle Drehmomentbereich ist, so dass die Triebstrangdrehzahlsteuerung verbessert werden kann, selbst wenn die Batterie eine geringere Ladeleistung aufnehmen kann. In einem Beispiel kann das Motordrehmoment basierend auf einer Triebstrangtrennkupplungsträgheit und einer Motorträgheit begrenzt werden. Die Triebstrangträgheit kann effektiv elektronisch reduziert werden, so dass von einer Kraftmaschinendrehzahlsteuerung getroffene Maßnahmen die Triebstrangdrehzahlsteuerung verbessern können.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Zum Beispiel kann der Ansatz eine verbesserte Triebstrangdrehzahlsteuerung bereitstellen, insbesondere wenn sich eine Fahrzeugbatterie in einem hohen Ladezustand befindet. Darüber hinaus kann der Ansatz unter variierenden Betriebsbedingungen, unter denen die Soll-Triebstrangdrehzahl möglicherweise nicht konstant ist, angewandt werden. Ferner kann der Ansatz die Batterielebensdauer durch Reduzieren der Batterieladeleistung, wenn sich die Batterie in einem höheren Ladezustand befindet, verbessern.
Die obigen Vorteile sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, leicht hervor.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie soll keine entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hier beschriebenen Vorteile werden durch Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform, das hier als "Detaillierte Beschreibung" bezeichnet wird, alleine oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verständlich; darin zeigen:
1 ein Schemadiagramm einer Kraftmaschine;
2 ein Schemadiagramm eines Hybridfahrzeugtriebstrangs;
3 ein Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugsteuersystems;
4 ein Verfahren zum Betreiben des Hybridantriebsstrangs; und
5 eine beispielhafte Triebstrangbetriebssequenz.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft die Steuerung eines Triebstrangs eines in einem Drehzahlsteuermodus betriebenen Hybridfahrzeugs. Das Hybridfahrzeug kann eine Kraftmaschine gemäß der Darstellung in 1 enthalten. Die Kraftmaschine von 1 kann in einem Antriebsstrang oder Triebstrang gemäß der Darstellung in 2 enthalten sein. Das Fahrzeugsystem der 1 und 2 kann ein Steuersystem gemäß der Darstellung in 3 enthalten. 4 zeigt ein Verfahren zum Betreiben des Hybridtriebstrangs in einem von zwei Drehzahlsteuermodi. Schließlich zeigt 5 eine beispielhafte Triebstrangbetriebssequenz, in der ein Hybridfahrzeugtriebstrang in zwei verschiedenen Drehzahlsteuermodi betrieben wird.
Auf 1 Bezug nehmend, wird eine mehrere Zylinder, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, umfassende Brennkraftmaschine 10 durch die elektronische Kraftmaschinensteuerung 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 umfasst einen Zylinderkopf 35 und einen Block 33, der eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 enthält. Der Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit der Kurbelwelle 40 hin und her. Ein Schwungrad 97 und ein Zahnkranz 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Ein Starter 96 (zum Beispiel eine (mit weniger als 30 Volt betriebene) elektrische Niederspannungsmaschine) enthält einen Ritzelschaft 98 und ein Zahnritzel 95. Der Ritzelschaft 98 kann das Zahnritzel 95 selektiv zur Ineingriffnahme des Zahnkranzes 99 vorrücken. Der Starter 96 kann direkt an dem Vorderende der Kraftmaschine oder dem Hinterende der Kraftmaschine angebracht sein. In einigen Beispielen kann der Starter 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Starter 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Kraftmaschinenkurbelwelle in Eingriff steht. Die Brennkammer 30 steht in der Darstellung über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Stellung des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Das Einlassventil 52 kann durch eine Ventilaktivierungsvorrichtung 59 selektiv aktiviert und deaktiviert werden. Das Auslassventil 54 kann durch eine Ventilaktivierungsvorrichtung 58 selektiv aktiviert und deaktiviert werden. Die Ventilaktivierungsvorrichtungen 58 und 59 können elektromechanische Vorrichtungen sein.
In der Darstellung ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 so positioniert, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite von der Steuerung 12. Kraftstoff wird von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine (nicht gezeigte) Kraftstoff-Verteilerleitung enthält, an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 geliefert. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen.
Darüber hinaus steht der Einlasskrümmer 44 in der Darstellung mit einem Turboladerverdichter 162 und einem Motorlufteinlass 42 in Verbindung. In anderen Beispielen kann es sich bei dem Verdichter 162 um einen Verdichter eines Kompressors (supercharger) handeln. Eine Welle 161 koppelt mechanisch ein Turboladerturbinenrad 164 an den Turboladerverdichter 162. Eine optionale elektronische Drosselklappe 62 stellt eine Stellung der Drosselklappenplatte 64 ein, um Luftstrom vom Verdichter 162 zum Einlasskrümmer 44 zu steuern. Ein Druck in einer Ladekammer 45 kann als Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drosselklappe 62 in der Ladekammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich im Einlasskrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drosselklappe 62 und die Drosselplatte 64 zwischen dem Einlassventil 52 und dem Einlasskrümmer 44 positioniert sein, so dass die Drosselklappe 62 eine Einlasskanaldrosselklappe ist. Ein Verdichterrückführungsventil 47 kann selektiv in mehrere Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden. Das Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 dazu eingestellt werden, Abgasen zu gestatten, das Turbinenrad 164 selektiv zu umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern. Der Luftfilter 43 reinigt in den Kraftmaschinenlufteinlass 42 eintretende Luft.
Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken zur Brennkammer 30. In der Darstellung ist eine Breitband-Lambdasonde 126 (UEGO-Sonde, UEGO – Universal Exhaust Gas Oxygen, Universal-Abgas-Sauerstoffgehalt) stromaufwärts eines Katalysators 70 mit dem Auslasskrümmer 48 verbunden. Als Alternative dazu kann anstelle der UEGO-Sonde 126 eine Zweizustands-Lambdasonde eingesetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysator-Bricks enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
In der Darstellung von 1 ist die Steuerung 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit (CPU) 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, einen Nurlesespeicher (ROM) 106 (zum Beispiel einen nichtflüchtigen Speicher), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 erhält in der Darstellung neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren, darunter die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem an die Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen an ein Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zur Erfassung der durch einen Fuß 132 angelegten Kraft; einen an ein Bremspedal 150 gekoppelten Positionssensor 154 zur Erfassung der durch den Fuß 152 angelegten Kraft; eine Messung eines Einlasskrümmerdrucks (MAP) von dem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 122; eine Kraftmaschinenposition von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung von in die Kraftmaschine eintretender Luftmasse von dem Sensor 120; und eine Messung der Drosselklappenstellung vom Sensor 68. Es kann auch Barometerdruck zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinenpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
Im Betrieb erfährt jeder Zylinder in der Kraftmaschine 10 in der Regel einen Viertaktprozess: der Prozess umfasst den Ansaughub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslasshub. Während des Ansaughubs schließt sich allgemein das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Brennkammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen in der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird in der Regel von dem Fachmann als unterer Totpunkt (uT) bezeichnet.
Während des Verdichtungshubs sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 an seinem Hubende befindet und der am nächsten zum Zylinderkopf liegt (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann in der Regel als oberer Totpunkt (oT) bezeichnet. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel, wie zum Beispiel eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt.
Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum uT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Auslasshubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass Obiges nur als Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 225, das einen Triebstrang 200 enthält. Hydraulikleitungen werden gestrichelt gezeigt. Elektrische und mechanische Verbindungen werden durch durchgezogene Linien gezeigt.
Der Triebstrang von 2 enthält die in 1 gezeigte Kraftmaschine 10. Der Triebstrang 200 kann durch die Kraftmaschine 10 angetrieben werden. Die Kraftmaschine 10 kann mit einem in 1 gezeigten Kraftmaschinenstartsystem oder über einen im Triebstrang integrierten Starter-Generator (DISG) 240 gestartet werden. Der DISG 240 (zum Beispiel eine (mit über 30 Volt betriebene) elektrische Hochspannungsmaschine) kann auch als elektrische Maschine, elektrischer Motor und/oder elektrischer Generator bezeichnet werden. Ferner kann das Drehmoment der Kraftmaschine 10 über den Drehmomentaktuator 204, wie zum Beispiel ein Kraftstoffeinspritzventil, eine Drosselklappe usw., eingestellt werden.
Ein Kraftmaschinenausgangsdrehmoment kann durch ein Zweimassenschwungrad 215 zu einer Eingangsseite einer Triebstrangtrennkupplung 236 übertragen werden. Die Trennkupplung 236 kann elektrisch oder hydraulisch betätigt sein. Die stromabwärtige Seite der Trennkupplung 236 ist in der Darstellung mechanisch an die DSIG-Eingangswelle 237 gekoppelt.
Der DISG 240 kann dazu betrieben werden, dem Triebstrang 200 Drehmoment zuzuführen oder Triebstrangdrehmoment in in der Vorrichtung 275 zur Speicherung von elektrischer Energie zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Der DISG 240 hat eine höhere Ausgangsdrehmomentkapazität als der in 1 gezeigte Starter 96. Ferner treibt der DISG 240 den Triebstrang 200 direkt an oder wird vom Triebstrang 200 direkt angetrieben. Es gibt keine Riemen, Zahnräder oder Ketten zur Kopplung des DISG 240 an den Triebstrang 200. Stattdessen dreht sich der DISG 240 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Triebstrang 200. Bei der Vorrichtung 275 zur Speicherung von elektrischer Energie (zum Beispiel eine Hochspannungsbatterie oder -energiequelle) kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder eine Drosselspule handeln. Die stromabwärtige Seite des DISG 240 ist über die Welle 241 mechanisch an das Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers 206 gekoppelt. Die stromaufwärtige Seite des DISG 240 ist mechanisch an die Trennkupplung 236 gekoppelt. Der DISG kann Drehmoment für die Räder 216 bereitstellen, wenn die Kraftmaschine 10 im Betrieb ist oder aufgehört hat, sich zu drehen.
Der Drehmomentwandler 206 enthält ein Turbinenrad 286 zur Abgabe von Drehmoment an die Eingangswelle 270. Die Eingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch an das Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 enthält auch eine Wandler-Überbrückungskupplung (TCC – torque converter bypass lock-up clutch) 212. Drehmoment wird vom Pumpenrad 285 direkt zum Turbinenrad 286 übertragen, wenn die TCC verriegelt ist. Die TCC wird durch die Steuerung 12 elektrisch betrieben. Als Alternative dazu kann die TCC hydraulisch verriegelt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
Wenn die Wandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgerückt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 Kraftmaschinendrehmoment über Fluidübertragung zwischen dem Turbinenrad 286 des Drehmomentwandlers und dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers zum Automatikgetriebe 208, wodurch eine Drehmomentverstärkung ermöglicht wird. Wenn die Wandler-Überbrückungskupplung 212 jedoch vollständig eingerückt ist, wird das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment über die Wandler-Überbrückungskupplung direkt zu einer (nicht gezeigten) Eingangswelle des Getriebes 208 übertragen. Als Alternative dazu kann die Wandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingerückt sein, wodurch eine Einstellung der Höhe des direkt an das Getriebe weitergeleiteten Drehmoments ermöglicht wird. Die Steuerung 12 kann dazu konfiguriert sein, die durch den Drehmomentwandler 212 übertragene Drehmomenthöhe einzustellen, indem sie die Wandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf verschiedene Kraftmaschinenbetriebsbedingungen oder basierend auf einem fahrerbasierenden Kraftmaschinenbetriebswunsch einstellt.
Das Automatikgetriebe 208 enthält Gangkupplungen (zum Beispiel Gänge 1–6) 211 und eine Vorwärtskupplung 210. Die Gangkupplungen 211 (zum Beispiel 1–10) und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingerückt werden, um ein Fahrzeug anzutreiben. Drehmomentabgabe vom Automatikgetriebe 208 kann wiederum an die Räder 216 weitergeleitet werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Insbesondere kann das Automatikgetriebe 208 ein Eingangsantriebsdrehmoment an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf eine Fahrzeugfahrbedingung vor Übertragung eines Ausgangsantriebsdrehmoments auf die Räder 216 übertragen.
Des Weiteren kann eine Reibkraft durch Einrücken der Radbremsen 218 an die Räder 216 angelegt werden. In einem Beispiel können die Radbremsen 218 als Reaktion darauf, dass der Fahrer seinen Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt, eingerückt werden. In anderen Beispielen kann die Steuerung 12 oder eine mit der Steuerung 12 gekoppelte Steuerung die Radbremsen 218 betätigen. Auf die gleiche Weise kann eine Reibkraft durch Ausrücken der Radbremsen 218 als Reaktion darauf, dass der Fahrer seinen Fuß von einem Bremspedal nimmt, zu den Rädern 216 reduziert werden. Des Weiteren können die Fahrzeugbremsen eine Reibkraft über die Steuerung 12 als Teil einer automatisierten Kraftmaschinenanhaltprozedur an die Räder 216 anlegen.
Die Steuerung 12 kann dazu konfiguriert sein, Eingaben von der Kraftmaschine 10 zu empfangen, wie in 1 ausführlicher gezeigt, und eine Drehmomentabgabe der Kraftmaschine und/oder den Betrieb des Drehmomentwandlers, des Getriebes, des DISG, der Kupplungen und/oder der Bremsen entsprechend zu steuern. Als ein Beispiel kann eine Kraftmaschinendrehmomentabgabe durch Einstellen einer Kombination aus Zündzeitpunkt, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulssteuerung und/oder Luftladung, durch Steuern der Drosselklappenöffnung und/oder der Ventilsteuerzeit, des Ventilhubs und der Aufladung für turboaufgeladene oder mechanisch aufgeladene Kraftmaschinen gesteuert werden. Bei einem Dieselmotor kann die Steuerung 12 die Kraftmaschinendrehmomentabgabe durch Steuern einer Kombination aus Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpulssteuerung und Luftladung steuern. In jedem Fall kann die Kraftmaschinensteuerung auf zylinderselektiver Basis zur Steuerung der Kraftmaschinendrehmomentabgabe durchgeführt werden. Die Steuerung 12 kann auch die Drehmomentabgabe und die Erzeugung von elektrischer Energie vom DISG durch Einstellung von zu und von den Feld- und/oder Ankerwicklungen des DISG fließendem Strom steuern, wie in der Technik bekannt ist. Die Steuerung 12 empfängt die DISG-Stellung über den Positionssensor 271. Die Steuerung 12 kann die Getriebeeingangswellenposition durch Differenzieren eines Signals vom Positionssensor 271 in Eingangswellendrehzahl umwandeln. Die Steuerung 12 kann Getriebeausgangswellendrehmoment vom Drehmomentsensor 272 erhalten. Als Alternative dazu kann der Sensor 272 ein Positionssensor oder ein Drehmoment- und Positionssensor sein. Wenn der Sensor 272 ein Positionssensor ist, differenziert die Steuerung 12 ein Positionssignal zur Bestimmung der Getriebeausgangswellengeschwindigkeit. Die Steuerung 12 kann auch die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit differenzieren, um die Getriebeausgangswellenbeschleunigung zu bestimmen.
Wenn Leerlaufstoppbedingungen erfüllt sind, kann die Steuerung 12 ein Abschalten der Kraftmaschine durch Abstellen des Kraftstoffs und Funkens zur Kraftmaschine einleiten. Die Kraftmaschine kann sich jedoch in einigen Beispielen weiter drehen. Zum Aufrechterhalten eines Torsionsgrads in dem Getriebe kann die Steuerung 12 ferner rotierende Elemente des Getriebes 208 an ein Gehäuse 259 des Getriebes und dadurch an den Rahmen des Fahrzeugs verankern. Wenn Kraftmaschinenneustartbedingungen erfüllt sind und/oder ein Fahrzeugführer das Fahrzeug anfahren möchte, kann die Steuerung 12 die Kraftmaschine 10 durch Anschleppen der Kraftmaschine 10 und Wiederaufnahme der Zylinderverbrennung neu aktivieren.
Das System der 1 und 2 stellt einen Triebstrang bereit, der Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; einen Motor; eine elektrisch an den Motor gekoppelte Batterie; eine in einem Triebstrang zwischen der Kraftmaschine und dem Motor positionierte Trennkupplung; ein an den Motor gekoppeltes Getriebe; und eine Steuerung, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen zum Betrieb des Triebstrangs in einem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und einem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und Anweisungen zum Schalten zwischen dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus als Reaktion darauf, dass die Ladung der Batterie eine Schwellenladung übersteigt, enthält. Der Triebstrang umfasst, dass in dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment des Motors in dem Triebstrang als Reaktion auf die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird.
In einigen Beispielen umfasst der Triebstrang, dass in dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment des Motors im Triebstrang als Reaktion auf die Winkelbeschleunigung des Drehmomentwandlerpumpenrads, eine Triebstrangtrennkupplungsträgheit und eine Motorträgheit eingestellt wird. Der Triebstrang umfasst, dass in dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine im Triebstrang als Reaktion auf Fahreranforderungsdrehmoment eingestellt wird. Der Triebstrang umfasst, dass in dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine im Triebstrang als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird. Der Triebstrang umfasst, dass der erste Triebstrangdrehzahlsteuermodus oder der zweite Triebstrangdrehzahlsteuermodus aktiviert wird, wenn sich das Getriebe in der Park- oder Neutralstellung befindet.
Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, wird ein Steuersystemblockdiagramm für das System der 1 und 2 gezeigt, wobei der Motor in einem begrenzten Drehzahlsteuermodus betrieben wird. Die Fahrzeugsystemsteuereinheit (VSC-Einheit, VSC – Vehicle System Control) 308, bei der es sich in einigen Beispielen um die in den 1 und 2 gezeigte Steuerung 12 handeln kann, interpretiert die Fahrerwünsche. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsystemsteuerung Fahreranforderungsdrehmoment (zum Beispiel Soll-Raddrehmoment) basierend auf einer Stellung eines Fahrpedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmen. Die VSC 308 kann auch Soll-Raddrehmoment basierend auf einer Stellung eines Bremspedals einstellen. Des Weiteren bestimmt die VSC 308 positive oder negative Drehmomentabgabe von der Kraftmaschine 10 und dem DISG 240, in 2 gezeigt, zum Erfüllen des Fahreranforderungsdrehmoments und -bremsmoments. Die VSC 308 sendet Drehzahl- und/oder Drehmomentanforderungen an die Motorsteuerung 302 und die Kraftmaschinensteuerung 306, die sich beide in der in 2 gezeigten Steuerung 12 befinden können. Die Motorsteuerung 302 enthält eine Transferfunktion 304, die eine Soll-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl empfängt und ein Soll-Motordrehmoment ausgibt. Die Kraftmaschinensteuerung 306 enthält eine Transferfunktion 310, die einen Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlfehler von der Summierstelle 312 erhält und ein Soll-Kraftmaschinendrehmoment ausgibt.
Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, wird ein Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs gezeigt. Das Verfahren kann in dem System der 1 und 2 als in nichtflüchtigem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen enthalten sein. Darüber hinaus kann das Verfahren von 4 die Betriebssequenzen von 5 bereitstellen.
Bei 402 bestimmt das Verfahren 400 Fahrzeugbetriebsbedingungen. Fahrzeugbetriebsbedingungen können den Batterieladezustand, das Fahreranforderungsdrehmoment, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Kraftmaschinenbetriebszustand, den Motorbetriebszustand, die Umgebungstemperatur, Batterieladeleistungsgrenzen, die Batterietemperatur und die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Nach der Bestimmung der Betriebsbedingungen geht das Verfahren 400 zu 404 über.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob eine Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl erwünscht ist. Eine Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl kann erwünscht sein, wenn sich das Fahrzeug in einem Kriechmodus befindet, wenn die Fahrzeugbremse nicht betätigt ist, das Fahreranforderungsdrehmoment unter einem Schwellenwert liegt und die Fahrzeugdrehzahl kleiner als ein Schwellenwert ist. Das Fahrzeug und der Triebstrang können in den Kriechmodus eintreten, nachdem das Fahrzeug angehalten ist, das Bremspedal freigegeben ist und das Fahrpedal nicht niedergedrückt ist. Der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus kann auch wünschenswert sein, wenn eine Fahreranforderung unter einem Schwellenwert liegt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert liegt. Zum Beispiel kann eine Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl erwünscht sein, wenn das Fahrpedal nicht betätigt wird und das Fahrzeug verzögert. Der Triebstrang und das Fahrzeug können in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintreten, wenn das Fahrzeug angehalten ist und sich das Getriebe des Fahrzeugs in der Neutral- oder Parkstellung befindet. Darüber hinaus kann der Triebstrang unter anderen ausgewählten Bedingungen in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintreten. Wenn das Verfahren 400 urteilt, dass es wünschenswert ist, in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus zu sein, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 geht zu 406 über, ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 geht zum Ende.
Bei 406 bestimmt das Verfahren 400, ob eine begrenzte Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl erwünscht ist. Es kann eine begrenzte Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl erwünscht sein, wenn der Batterieladezustand größer als ein Schwellenwert ist. Als Alternative oder zusätzlich dazu kann das Verfahren 400 urteilen, dass eine begrenzte Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl erwünscht ist, wenn erwünscht ist, dass die Batterie Ladung mit weniger als einer Schwellenladeleistung aufnimmt. Wenn der Batterieladezustand größer als ein erster Schwellenwert ist, ist möglicherweise nicht erwünscht, dass die Batterie mit maximaler Ladung, die von dem in einem Generator bei der aktuellen Motordrehzahl betriebenen Motor abgegeben werden kann, aufgeladen wird. Die Leistungsfähigkeit der Batterie kann beeinträchtigt werden, wenn die Batterie auf ein Niveau aufgeladen wird, das über einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert ist. Ferner kann es wünschenswert sein, für die Batterie Ladung von dem Motor mit einer Leistung, die geringer als eine Schwellenleistung ist, bereitzustellen, um die Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Batterie zu reduzieren. Wenn das Verfahren 400 urteilt, dass es wünschenswert sein kann, eine für die Batterie bereitgestellte Ladungsmenge zu reduzieren und/oder die Batterieladeleistung auf unter einen Schwellenwert zu reduzieren, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 geht zu 408 über, ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 420 bestimmt das Verfahren 400 eine Drehmomenthöhe, die der Motor für den Triebstrang bereitstellt. Die Höhe des Motordrehmoments kann positiv sein (zum Beispiel Hinzufügen von Drehmoment zum Triebstrang) oder negativ (zum Beispiel Aufnahme von Triebstrangdrehmoment und Laden der Batterie). Das Motordrehmoment kann wie folgt ausgedrückt werden: T_M = (N_IDES – N_I)Kp + ∫(N_IDES – N_I)Kidt wobei T_M das Motordrehmoment ist, N_IDES die Soll-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl ist, N_I die Ist-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl ist, Kp eine Proportionalverstärkung ist und Ki eine Integralverstärkung ist. Somit wird der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlfehler einer Proportional/Integral-Regelung zur Bereitstellung von Motordrehmomentsteuerung in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus zugeführt, wobei das Motordrehmoment durch den Batterieladezustand nicht begrenzt oder eingeschränkt wird. Nach der Bestimmung des Motordrehmoments geht das Verfahren 400 zu 422 über.
Bei 422 bestimmt das Verfahren 400 eine Drehmomenthöhe, die die Kraftmaschine für den Triebstrang bereitstellt. Die Höhe des Kraftmaschinendrehmoments kann wie folgt ausgedrückt werden: T_E = f(T_DD) wobei T_E das Kraftmaschinendrehmoment ist und T_DD das Fahreranforderungsdrehmoment, wie von der Fahrpedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, ist. Das Kraftmaschinendrehmoment kann proportional zu dem Fahreranforderungsdrehmoment sein oder das Kraftmaschinendrehmoment kann stückweise linear bezüglich des Fahreranforderungsdrehmoments sein. Nach der Bestimmung des Motordrehmoments geht das Verfahren 400 zu 450 über.
Bei 450 steuert das Verfahren 400 die Kraftmaschine und den Motor zu den bestimmten Soll-Drehmomenten an. Das Kraftmaschinendrehmoment kann durch Einstellen einer Drosselklappe und/oder einer Kraftstoffmenge und/oder des Zündzeitpunkts und/oder der Nockensteuerung eingestellt werden. Das Motordrehmoment kann durch Einstellen von dem Motor zugeführtem Strom und Betreiben des Motors als Generator zur Bereitstellung von negativem Drehmoment für den Triebstrang eingestellt werden. Nach Einstellung des Kraftmaschinen- und Motordrehmoments geht das Verfahren 400 zum Ende.
Bei 408 bestimmt das Verfahren 400, ob die Kraftmaschine in Betrieb ist (sich zum Beispiel dreht und Luft- und Kraftstoffgemische verbrennt). In einem Beispiel kann das Verfahren 400 urteilen, dass die Kraftmaschine nicht in Betrieb ist, wenn die Kraftmaschinendrehzahl eine Drehzahl von null ist. Ferner kann das Verfahren 400 urteilen, dass die Kraftmaschine in Betrieb ist, wenn der Kraftmaschine Kraftstoff zugeführt wird und sie ein positives Drehmoment erzeugt. Wenn das Verfahren 400 urteilt, dass die Kraftmaschine in Betrieb ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 geht zu 412 über, ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 geht zu 410 über.
Bei 410 startet das Verfahren 400 die Kraftmaschine über einen Starter oder über den DISG. Die Kraftmaschine kann mit einer Solldrehzahl gedreht werden, bevor Kraftstoff zum Starten der Kraftmaschine zugeführt wird. Es kann ein Starten der Kraftmaschine bestimmt werden, wenn die Kraftmaschinendrehzahl höher als ein Schwellenwert ist. Nach dem Starten der Kraftmaschine geht das Verfahren 400 zu 412 über.
Bei 412 bestimmt das Verfahren 400 eine Drehmomenthöhe, die der Motor für den Triebstrang bereitstellt. Die Drehmomenthöhe kann positiv sein (zum Beispiel dem Triebstrang Drehmoment hinzufügen) oder negativ (zum Beispiel Triebstrangdrehmoment aufnehmen und die Batterie laden). Das Motordrehmoment kann wie folgt ausgedrückt werden: T_M = (I_DCL + I_M)ω .. wobei T_M das Motordrehmoment ist, I_DCL die Triebstrangtrennkupplungsträgheit ist, I_M die Motorträgheit ist und ω .. die Winkelbeschleunigung des Drehmomentwandlerpumpenrads ist. Somit ist das Motordrehmoment die Summe der Trägheiten der Triebstrangtrennkupplung und des Motors multipliziert mit der Winkelbeschleunigung des Drehmomentwandlerpumpenrads. Folglich sind die Motordrehmomente in den beiden verschiedenen Drehmomentwandlerdrehzahlsteuermodi verschieden und basieren auf verschiedenen Steuerparametern. Nach der Bestimmung des Motordrehmoments geht das Verfahren 400 zu 414 über.
Bei 414 bestimmt das Verfahren 400 eine Drehmomenthöhe, die die Kraftmaschine für den Triebstrang bereitstellt. Die Höhe des Kraftmaschinendrehmoments kann wie folgt ausgedrückt werden: T_E = (N_IDES – N_I)Kp + ∫(N_IDES – N_I)Kidt wobei T_E das Kraftmaschinendrehmoment ist, N_IDES die Soll-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl ist, N_I die Ist-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl ist, Kp eine Proportionalverstärkung ist und Ki eine Integralverstärkung ist. Somit wird der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlfehler an eine Proportional/Integral-Verstärkung angelegt, um Kraftmaschinendrehmomentsteuerung in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus bereitzustellen, wobei Motordrehmoment durch den Batterieladezustand begrenzt oder eingeschränkt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kp- und Ki-Verstärkungsterme von 414 und 420 verschiedene Werte sein können. Nach der Bestimmung des Motordrehmoments geht das Verfahren 400 zu 450 über.
Somit kann das Motordrehmoment auf ein Drehmoment begrenzt werden, das in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus, wobei der Batterieladezustand höher als ein Schwellenwert ist, auf der Triebstrangtrennkupplungsträgheit und der Motorträgheit basiert. Andererseits kann das Motordrehmoment in der vollen Kapazität des Motors liegen (zum Beispiel maximales positives und negatives Drehmoment bei der aktuellen Drehzahl des Motors), wenn sich der Triebstrang in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus befindet, wobei der Batterieladezustand niedriger als der Schwellenwert ist. Der Motor gibt während des Betriebs aufgrund von Systemverlusten, wie zum Beispiel parasitären Triebstrangverlusten in dem Drehmomentwandler und in der Getriebefluidpumpe, öfter positives Drehmoment als negatives Drehmoment ab, wenn der Motordrehmomentbereich kleiner ist, während der Batterieladezustand größer als der Schwellenwert ist. Folglich kann der Batterieladezustand verringert werden, so dass der Triebstrang schließlich in dem vollen Drehmomentkompetenzbereich des Motors betrieben werden kann.
Somit stellt das Verfahren von 4 ein Triebstrangbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Reduzieren eines Drehmomentabgabekompetenzbereichs eines Motors auf einen Wert von ungleich null in einem in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betriebenen Triebstrang als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand einen Schwellenwert übersteigt. Durch Bewerkstelligen, dass der Motordrehmomentkompetenzbereich ungleich null ist, kann der Motor Drehmoment aufnehmen und es für den Triebstrang bereitstellen. Das Verfahren umfasst, dass der in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betriebene Triebstrang eine in einem Drehzahlsteuermodus betriebene Kraftmaschine umfasst und dass der Motor in einem Drehmomentsteuermodus betrieben wird, während der Triebstrang in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben wird. Das Verfahren umfasst, dass die Kraftmaschine durch derartiges Einstellen des Kraftmaschinendrehmoments, dass eine Soll-Triebstrangdrehzahl aufrechterhalten wird, in dem Drehzahlsteuermodus betrieben wird und dass der Motor in dem Drehmomentsteuermodus betrieben wird, wobei das Motordrehmoment in dem Drehmomentabgabekompetenzbereich gehalten wird und die Motordrehzahl keine Basis für die Steuerung des Motors ist.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren, dass der Drehmomentkompetenzbereich von von einem maximalen positiven Motordrehmoment zu einem maximalen negativen Motordrehmoment reichenden Bereich reduziert wird. Des Weiteren umfasst das Verfahren, dass der Triebstrang in dem Drehzahlsteuermodus betrieben wird, wenn sich ein Getriebe des Triebstrangs in der Neutral- oder Parkstellung befindet. Das Verfahren umfasst, dass der Drehmomentabgabekompetenzbereich auf der Triebstrangtrennkupplungsträgheit und der Motorträgheit basiert. Das Verfahren umfasst, dass der Drehmomentabgabekompetenzbereich ferner auf einer Triebstrangwinkelbeschleunigung basiert.
Das Verfahren von 4 stellt weiterhin ein Triebstrangbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Betreiben eines Triebstrangs in einem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus als Reaktion auf einen ersten Batterieladezustand; und Betreiben des Triebstrangs in einem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus als Reaktion auf einen zweiten Batterieladezustand. Das Verfahren umfasst, dass in dem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment eines Motors im Triebstrang als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird. Das Verfahren umfasst, dass in dem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus das Drehmoment des Motors als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenradwinkelbeschleunigung, der Triebstrangtrennkupplungsträgheit und der Motorträgheit eingestellt wird. Weiterhin umfasst das Verfahren, dass in dem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment einer Kraftmaschine als Reaktion auf ein Fahreranforderungsdrehmoment eingestellt wird.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren, dass in dem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird. Ferner umfasst das Verfahren Starten einer Kraftmaschine bei angehaltener Kraftmaschine, wenn der Triebstrang in den zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintritt. Das Verfahren umfasst, dass der zweite Batterieladezustand größer als der erste Batterieladezustand ist.
Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, wird eine Triebstrangbetriebssequenz gezeigt. Die Triebstrangbetriebssequenz von 5 kann über das System der 1 und 2 bereitgestellt werden. Die Triebstrangbetriebssequenz kann auch basierend auf dem Verfahren von 4 bereitgestellt werden. Die entlang der horizontalen Diagrammachse gezeigten doppelten Schrägstriche (zum Beispiel //) stellen Zeitunterbrechungen dar. Die Zeitdauer zwischen den doppelten Schrägstrichen kann variieren, und der Triebstrang kann das Fahrzeug während der zwischen den doppelten Schrägstrichen dargestellten Zeit antreiben. Die vertikalen Markierungen T0–T7 stellen Zeitpunkte dar, die in der Sequenz von Interesse sind.
Das erste Diagramm von oben 5 ist ein Diagramm des Batterieladezustands (SOC – state of charge-Ladezustand) gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt den Batterieladezustand dar, und der Batterieladezustand nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Diagramms zur rechten Seite des Diagramms zu. Die horizontale Linie 502 stellt einen Schwellen-SOC dar.
Das zweite Diagramm von oben von 5 ist ein Diagramm des Motor- oder DISG-Betriebsmodus gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt den Motorbetriebsmodus dar, wenn sich der Triebstrang in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus befindet. Der Triebstrang befindet sich nicht in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus, wenn sich der Verlauf auf einer mittleren Höhe der vertikalen Achse befindet. Das Motordrehmoment basiert auf Trägheit (IN – inertia), wenn sich der Verlauf auf einer geringeren Höhe befindet. Der Motor kann in den IN-Modus eintreten, wenn sich der Triebstrang in Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung befindet und der Batterie-SOC über einem Schwellen-SOC liegt. Das Motordrehmoment basiert auf Proportional-/Integral-Regelung (PI), wenn sich der Verlauf auf einer größeren Höhe befindet. Der Motor kann in den PI-Modus eintreten, wenn sich der Triebstrang in Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung befindet und der Batterie-SOC unter dem Schwellen-SOC liegt. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Diagramms zur rechten Seite des Diagramms zu. Die horizontale Linie 504 stellt eine Verlaufshöhe dar, wenn sich der Triebstrang nicht im Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus befindet.
Das Dritte von oben in 5 ist ein Diagramm des Kraftmaschinenbetriebsmodus gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt den Kraftmaschinenbetriebsmodus dar, wenn sich der Triebstrang in einem Drehmomentwandlerdrehzahlsteuermodus befindet. Das Kraftmaschinendrehmoment basiert auf einer auf Fahreranforderung basierenden Drehmomentsteuerung (DD- driver demand / Fahreranforderung), wenn sich der Verlauf auf der größeren Höhe befindet. Die Kraftmaschine kann in den DD-Steuermodus eintreten, wenn sich der Triebstrang im Drehmomentsteuermodus befindet oder wenn sich der Triebstrang unter Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung befindet und der Batterie-SOC unter einem Schwellen-SOC liegt. Das Kraftmaschinendrehmoment basiert auf Proportional-/Integral-Regelung (PI), wenn sich der Triebstrang unter Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung befindet und der Batterie-SOC über einem Schwellen-SOC liegt. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Diagramms zur rechten Seite des Diagramms zu.
Das vierte Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm des Drehmomentwandlerpumpenrad- oder Triebstrangmodus gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt den Drehmomentwandlerpumpenrad- oder Triebstrangmodus dar. Der Triebstrang befindet sich im Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus (das Drehmomentwandlerpumpenraddrehmoment kann zum Beispiel variieren und die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl wird auf einer Soll-Drehzahl gehalten), wenn sich der Verlauf auf der größeren Höhe befindet. Der Triebstrang oder das Drehmomentwandlerpumpenrad befindet sich im Drehmomentsteuermodus (das Drehmomentwandlerpumpenraddrehmoment wird zum Beispiel auf ein Soll-Drehmoment gesteuert, während die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl variieren kann), wenn sich der Verlauf auf einer geringeren Höhe befindet. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite des Diagramms zur rechten Seite des Diagramms zu.
Zum Zeitpunkt T0 befindet sich der Batterie-SOC auf einer mittleren Höhe, und der Triebstrang wird nicht in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben. Der Motor kann Drehmoment bereitstellen oder vom Triebstrang aufnehmen. Die Kraftmaschine wird in einem Fahreranforderungsmodus betrieben, wenn Kraftmaschinendrehmoment auf einem Fahreranforderungsdrehmoment basiert oder eine Funktion davon ist. Fahreranforderungsdrehmoment kann auf der Fahrpedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren. Der Triebstrang wird in einem Drehmomentsteuermodus betrieben, wie dadurch angezeigt, dass sich der Drehmomentwandlerpumpenradmodus auf einer geringeren Höhe befindet. Der Triebstrang kann sich in einem Drehmomentsteuermodus befinden, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt und das Fahrzeug entlang einer Straße fährt.
Zum Zeitpunkt T1 bleibt der Batterie-SOC auf einer mittleren Höhe, aber der Motor tritt in den PI-Modus ein, und die Kraftmaschine bleibt im Fahreranforderungssteuermodus. Der Motor tritt in den PI-Regelungsmodus ein, um maximales positives und negatives Drehmoment für den Triebstrang zur Steuerung der Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl bereitzustellen (zum Beispiel voller Motordrehmomentbereich bei der aktuellen Motordrehzahl). Die Kraftmaschine bleibt im DD-Modus. Der Motor- und der Kraftmaschinenmodus basieren auf dem Batterie-SOC und darauf, dass der Triebstrang in einen Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintritt. Der Triebstrang kann unter Triebstrangkriechbedingungen in einen Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintreten, während sich das Getriebe in einer Neutral- oder Parkstellung befindet oder unter anderen Bedingungen, unter denen es wünschenswert sein kann, einem Soll-Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlprofil zu folgen. Der Triebstrang befindet sich in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus, wie dadurch gezeigt, dass sich der Verlauf in dem vierten Diagramm von oben in 5 auf einer größeren Höhe befindet. Die Triebstrang- oder Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl kann in diesem Modus aufgrund der großen Drehmomentbandbreite und dem großen Drehmomentbereich des Motors gut reguliert werden.
Zum Zeitpunkt T2 verlässt der Triebstrang den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus, wie dadurch gezeigt, dass der Verlauf in dem vierten Diagramm von oben in 5 zu einer geringeren Höhe übergeht. Der Triebstrang kann die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung als Reaktion darauf verlassen, dass ein Fahrer ein Fahrpedal betätigt. Der Batterie-SOC bleibt auf einer mittleren Höhe, und der Motor verlässt die Drehmomentwandlerdrehzahlsteuerung. Die Kraftmaschine bleibt im Fahreranforderungsdrehmomentsteuermodus.
Zwischen dem Zeitpunkt T2 und T3 kann der Triebstrang weiter in einem Drehmomentsteuermodus betrieben werden, wobei die Batterie geladen wird und dem Fahreranforderungsdrehmoment gefolgt wird. Die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 kann lang oder kurz sein.
Zum Zeitpunkt T3 tritt der Triebstrang in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus ein. Der Triebstrang kann als Reaktion auf eine Änderung des Fahreranforderungsdrehmoments (nicht gezeigt) in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintreten. Der Batterie-SOC befindet sich auf einer größeren Höhe als 502; somit tritt der Motor in den IN-Modus ein, und die Kraftmaschine tritt in den PI-Modus ein. Durch Eintreten in den IN-Modus wird der Motordrehmomentabgabebereich reduziert (zum Beispiel wird der Motordrehmomentbereich basierend auf Motor- und Triebstrangtrennkupplungsträgheit auf ±20 Nm beschränkt), so dass der Motor weniger als maximales positives und negatives Drehmoment bei der aktuellen Motordrehzahl bereitstellen und aufnehmen kann. Die Triebstrangdrehzahl wird in diesem Modus möglicherweise weniger gut geregelt, da der Motordrehmomentbereich im Vergleich dazu, wenn der Motor im PI-Modus betrieben wird, kleiner ist, aber die Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Batterie kann reduziert werden. Der Motor verwendet Batterieladung zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T4.
Zum Zeitpunkt T4 fällt der Batterie-SOC auf einen Wert unter 502. Folglich wechselt der Motor vom IN-Modus zum PI-Modus, wobei der Drehmomentbereich des Motors vergrößert wird (zum Beispiel wird der Motordrehmomentbereich auf ±80 Nm vergrößert), um die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuerung zu verbessern. Der Kraftmaschinenbetriebsmodus wechselt auch dahingehend, die Kraftmaschine in den DD-Modus zu bringen, wobei Kraftmaschinendrehmoment auf Fahreranforderungsdrehmoment basiert. Der Triebstrang bleibt im Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus.
Zum Zeitpunkt T5 verlässt der Triebstrang den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus und tritt in den Triebstrangdrehmomentwandlerpumpenraddrehmomentsteuermodus ein. Der Triebstrang kann als Reaktion auf eine Änderung der Fahreranforderung (nicht gezeigt) seinen Modus umschalten. Als Reaktion darauf, dass der Triebstrang seinen Modus ändert, verlässt der Motor den PI-Modus und bleibt die Kraftmaschine im DD-Modus. Der Batterie-SOC bleibt unter dem Schwellenwert 502.
Zwischen dem Zeitpunkt T5 und dem Zeitpunkt T6 kann der Triebstrang weiter in einem Drehmomentsteuermodus arbeiten, wobei die Batterie geladen wird und dem Fahreranforderungsdrehmoment gefolgt wird. Die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt T5 und dem Zeitpunkt T6 kann lang oder kurz sein.
Zum Zeitpunkt T6 tritt der Triebstrang in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus ein. Der Triebstrang kann als Reaktion auf eine Änderung des Fahreranforderungsdrehmoments (nicht gezeigt) in den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintreten. Der Batterie-SOC befindet sich auf einer größeren Höhe als 502; somit tritt der Motor in den IN-Modus ein, und die Kraftmaschine tritt in den PI-Modus ein. Durch Eintritt in den IN-Modus wird der Motordrehmomentabgabebereich reduziert (zum Beispiel wird der Motordrehmomentbereich auf ±20 Nm beschränkt), so dass der Motor weniger als maximales positives und negatives Drehmoment bei der aktuellen Motordrehzahl bereitstellen und aufnehmen kann. Die Triebstrangdrehzahl wird in diesem Modus möglicherweise weniger gut geregelt, da der Motordrehmomentbereich im Vergleich dazu, wenn der Motor im PI-Modus betrieben wird, kleiner ist, aber die Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Batterie kann reduziert werden.
Zum Zeitpunkt T7 verlässt der Triebstrang den Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus und tritt in den Triebstrangdrehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus ein. Der Triebstrang kann als Reaktion auf eine Änderung des Fahreranforderungsdrehmoments (nicht gezeigt) seinen Modus umschalten. Als Reaktion darauf, dass der Triebstrang seinen Modus ändert, verlässt der Motor den PI-Modus und bleibt die Kraftmaschine im DD-Modus. Der Batterie-SOC bleibt unter dem Schwellenwert 502.
Somit können die Motor- und Kraftmaschinenbetriebsmodi als Reaktion auf den Batterie-SOC wechseln, wenn der Triebstrang in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben wird. Wenn die Batterie eine höhere Ladeleistung annehmen kann, oder wenn der Batterie-SOC unter einem Schwellen-SOC liegt, kann der Motor mit seinem vollen Drehmomentbereich betrieben werden (zum Beispiel maximale positive und negative Drehmomentabgabe bei der aktuellen Motordrehzahl). Wenn die Batterie keine höhere Ladeleistung annehmen kann oder der Batterie-SOC über einem Schwellen-SOC liegt, kann der Motor andererseits mit weniger als seinen vollen Drehmomentbereich betrieben werden (zum Beispiel 10% der maximalen positiven und negativen Drehmomentabgabe bei der aktuellen Motordrehzahl).
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem durchgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinen-Hardware enthält. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird für eine leichte Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführung der Anweisungen in einem System durchgeführt werden, das die verschiedenen Kraftmaschinen-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält.
Dies schließt die Beschreibung ab. Ihre Lektüre durch den Fachmann würde viele Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des Gedankens und Schutzbereichs der Beschreibung erkennen lassen. Zum Beispiel könnten I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.

Claims

Triebstrangbetriebsverfahren, umfassend: Reduzieren eines Drehmomentabgabekompetenzbereichs eines Motors auf einen Wert von ungleich null in einem in einem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betriebenen Triebstrang als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand einen Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betriebene Triebstrang eine in einem Drehzahlsteuermodus betriebene Kraftmaschine umfasst und wobei der Motor in einem Drehmomentsteuermodus betrieben wird, während der Triebstrang in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftmaschine durch derartiges Einstellen des Kraftmaschinendrehmoments, dass eine Soll-Triebstrangdrehzahl aufrechterhalten wird, in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben wird und wobei der Motor in dem Drehmomentsteuermodus betrieben wird, wobei das Motordrehmoment in dem Drehmomentabgabekompetenzbereich gehalten wird und die Motordrehzahl keine Basis für die Steuerung des Motors ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehmomentkompetenzbereich von von einem maximalen positiven Motordrehmoment zu einem maximalen negativen Motordrehmoment reichenden Bereich reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Triebstrang in dem Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus betrieben wird, wenn sich ein Getriebe des Triebstrangs in der Neutral- oder Parkstellung befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Drehmomentabgabekompetenzbereich auf einer Triebstrangtrennkupplungsträgheit und einer Motorträgheit basiert.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Drehmomentabgabekompetenzbereich ferner auf einer Triebstrangwinkelbeschleunigung basiert.
Triebstrangbetriebsverfahren, umfassend: Betreiben eines Triebstrangs in einem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus als Reaktion auf einen ersten Batterieladezustand; und Betreiben des Triebstrangs in einem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus als Reaktion auf einen zweiten Batterieladezustand.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment eines Motors im Triebstrang als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei in dem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus das Drehmoment des Motors als Reaktion auf Drehmomentwandlerpumpenradwinkelbeschleunigung, der Triebstrangtrennkupplungsträgheit und der Motorträgheit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem ersten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment einer Kraftmaschine als Reaktion auf ein Fahreranforderungsdrehmoment eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei in dem zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend Starten einer Kraftmaschine bei angehaltener Kraftmaschine, wenn der Triebstrang in den zweiten Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahlsteuermodus eintritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der zweite Batterieladezustand größer als der erste Batterieladezustand ist.
Triebstrang, umfassend: eine Kraftmaschine; einen Motor; eine elektrisch an den Motor gekoppelte Batterie; eine in einem Triebstrang zwischen der Kraftmaschine und dem Motor positionierte Trennkupplung; ein an den Motor gekoppeltes Getriebe; und eine Steuerung, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen zum Betrieb des Triebstrangs in einem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und einem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und Anweisungen zum Schalten zwischen dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus und dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus als Reaktion darauf, dass die Ladung der Batterie eine Schwellenladung übersteigt, enthält.
Triebstrang nach Anspruch 15, wobei in dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment des Motors in dem Triebstrang als Reaktion auf die Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird.
Triebstrang nach Anspruch 15 oder 16, wobei in dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment des Motors im Triebstrang als Reaktion auf die Winkelbeschleunigung des Drehmomentwandlerpumpenrads, die Triebstrangtrennkupplungsträgheit und die Motorträgheit eingestellt wird.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei in dem ersten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine im Triebstrang als Reaktion auf Fahreranforderungsdrehmoment eingestellt wird.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei in dem zweiten Triebstrangdrehzahlsteuermodus Drehmoment der Kraftmaschine im Triebstrang als Reaktion auf eine Drehmomentwandlerpumpenraddrehzahl eingestellt wird.
Triebstrang nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der erste Triebstrangdrehzahlsteuermodus oder der zweite Triebstrangdrehzahlsteuermodus aktiviert wird, wenn sich das Getriebe in der Park- oder Neutralstellung befindet.