DE102016120274A1

DE102016120274A1 - System und verfahren zum steuern einer getriebegangschaltung

Info

Publication number: DE102016120274A1
Application number: DE102016120274.6A
Authority: DE
Inventors: Bernard D. Nefcy; Mark Steven Yamazaki; Christopher Alan Lear
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US9944289B2; US20170129493A1; CN106989169A; CN106989169B

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen, beinhaltet den Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen. Das Bremsereignis beinhaltet sowohl Reibungsbremsung als auch Rekuperationsbremsung. Die Reduzierung von Reibungsbremsung zum Erhöhen des Raddrehmoments ist zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments basiert, die aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines Stufengetriebes während der Getriebegangschaltung resultiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung in einem Fahrzeug.
HINTERGRUND
Elektrofahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs) und andere Fahrzeuge, die eine elektrische Maschine, wie z. B. einen Elektromotor, nutzen, können dazu ausgelegt sein, die elektrische Maschine zu verwenden, um Rekuperationsbremsen verfügbar zu machen, um zumindest das Anhalten des Fahrzeugs zu unterstützen. Rekuperationsbremsen kann eine Anzahl an Vorteilen gegenüber dem ausschließlichen Verwenden eines Reibungsbremssystems bieten. Beispielsweise reduziert die Verwendung von Rekuperationsbremsen, bei der ein Elektromotor negatives Drehmoment auf die Fahrzeugräder ausübt, Verschleiß an den Reibelementen des Reibungsbremssystems. Darüber hinaus kann der Motor während der Rekuperationsbremsung als ein Generator fungieren, indem er Elektrizität erzeugt, die sofort genutzt oder in einer Speichervorrichtung, wie z. B. einer Batterie, gespeichert werden kann.
Bei einem Stufengetriebe in einem Fahrzeug kann während der Verhältnisänderung einer Herunterschaltung von einem höheren Gang auf einen niedrigeren Gang aufgrund der Veränderung der Trägheit ein Drehmomentloch entstehen. Bei einem konventionellen Antriebsstrang kann dieses Drehmomentloch ausgefüllt werden, indem etwas Kraftmaschinendrehmoment über Zündfunken zu Beginn des Schaltvorgangs reserviert, und dann das Drehmoment während der Verhältnisänderung freigegeben wird, um das Trägheitsmoment auszugleichen. Bei einem HEV- oder PHEV-Antriebsstrang wird das Herunterschalten typischerweise während der Rekuperationsbremsung ausgeführt, wenn die Kraftmaschine abgeschaltet ist, so dass diese Lösung eventuell nicht verfügbar ist. In zumindest einigen HEV- und PHEV-Antriebssträngen arbeitet das Hochspannungsmotordrehmoment mit sehr negativem Drehmoment – d. h., es wird genutzt, um eine elektrische Speichervorrichtung, wie z. B. eine Batterie, zu laden – weshalb es zum Ausfüllen des Drehmomentlochs während des Schaltvorgangs notwendig ist, das Motordrehmoment von einem niedrigen negativen Wert in Richtung Null zu erhöhen. Diese Maßnahme reduziert den Betrag der Rekuperationsbremsung, der gewonnen werden kann, und reduziert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit. Außerdem ist es nicht immer möglich, den Motor zum Ausfüllen des Drehmomentlochs zu verwenden. Es gibt Zeiten, wo der Motor wenig Spielraum hat, wie z. B. ein hoher Batterieladezustand (SOC), bei dem die Batterie voll ist und keine weitere Ladung akzeptieren kann, oder wenn der Motor oder die Batterie heiß ist und die Grenzen des elektrischen Systems in dem Bestreben, sie abzukühlen, reduziert worden sind. In diesen Situationen verfügt der Motor u. U. nicht über genügend Vermögen, dem Trägheitswechsel im Schaltvorgang entgegenzuwirken, was zu unbeständigem Schaltbetrieb führt.
KURZDARSTELLUNG
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Reduzierens der Reibungsbremsung, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, was sowohl Reibungsbremsung als auch Rekuperationsbremsung einschließt, basierend zumindest zum Teil auf einer Reduzierung des Raddrehmoments, die aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines Stufengetriebes während der Getriebegangschaltung resultiert.
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Reduzierens von Reibungsbremsung an mindestens einer Achse des Fahrzeugs, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses um einen Betrag zu erhöhen, der nicht größer als eine aus der Getriebegangschaltung resultierenden Reduzierung des Raddrehmoments ist.
Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein System zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen. Das System enthält ein Steuersystem mit mindestens einer Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, Reibungsbremsung zu reduzieren, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, das zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments basiert, das aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses während der Getriebegangschaltung resultiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Hybridelektrofahrzeugs, das ein Steuersystem aufweist, das imstande ist, ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen;
2 ist eine schematische Darstellung einer Steuersystemarchitektur gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuersystem und ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
4 ist ein Diagramm, das die Änderung in verschiedenen Fahrzeugparametern darstellt, wobei das Fahrzeug ein Steuersystem enthält, das ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umsetzt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erfordert, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.
1 zeigt einen Teil eines Fahrzeugs 10, das, wie nachfolgend ausführlicher erläutert, ein Steuersystem enthält, das imstande ist, ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen. Das Fahrzeug 10 enthält eine Kraftmaschine 12 und eine elektrische Maschine 14, die als Motor fungieren kann, um Drehmoment auszugeben, und als Generator, um Drehmoment zu empfangen und elektrische Energie auszugeben. Zwischen der Kraftmaschine 12 und dem Motor 14 ist eine Trennkupplung 16 angeordnet. Eine Getriebepumpe 18, die in dieser Ausführungsform eine mechanische Pumpe ist, ist mit dem Motor 14 verbunden und wird von diesem angetrieben. Die Pumpe 18, die die einzige Getriebepumpe sein kann, oder die in Verbindung mit einer Hilfspumpe arbeiten kann, liefert hydraulische Leistung zum Betätigen der Trennkupplung 16 sowie einer Drehmomentwandlerbypasskupplung 20, die in Verbindung mit einem Drehmomentwandler 22 arbeitet.
Das Fahrzeug 10 enthält auch ein Getriebe 24, das den Abtrieb vom Drehmomentwandler 22 empfängt. Die Bypasskupplung 20, der Drehmomentwandler 22 und das Getriebe 24 können ein Stufengetriebe umfassen, das sich von einem stufenlosen Getriebe (CVT – Continuous variable transmission) unterscheidet. Das Getriebe 24 liefert einen Abtrieb zum Endantriebsgetriebe 26, das ein Differenzial sein kann, und liefert Drehmoment zu oder empfängt Drehmoment von einer angetriebenen Achse 28 – oder genauer gesagt von Halbachsen 30, 32 – und Fahrzeugantriebsrädern 34, 36. Ein Teil des elektrischen Systems des Fahrzeugs enthält eine Hochspannungsbatterie 38, die beispielsweise verwendet werden kann, um den Motor 14 mit elektrischer Energie zu versorgen. Auf der Niederspannungsseite ist eine Niederspannungsbatterie 40 mit einem Niederspannungsanlasser 42 verbunden, der zum Starten der Kraftmaschine 12 verwendet werden kann. Es versteht sich, dass die Hochspannungsbatterie 38 und die Niederspannungsbatterie 40 Teil eines größeren elektrischen Systems sind, und dass sie verschiedene elektrische Verbraucher im Fahrzeug 10 versorgen können.
In 1 sind auch die Ausgaben und Eingaben der verschiedenen Fahrzeugsysteme dargestellt. Beispielsweise gibt die Kraftmaschine 12 sowohl ein Drehmoment (t_eng) als auch eine Drehzahl (ω_eng) aus, und auf der anderen Seite der Trennkupplung 16 liefern ein Eingangsdrehmoment (t_mot) und eine Eingangsdrehzahl (ω_mot) Eingaben in den Motor 14. Alternativ können das Motordrehmoment und die Motordrehzahl Ausgaben statt Eingaben darstellen, und in einem solchen Fall kann der Motor 14 ein Eingangsdrehmoment an die Kraftmaschine 12 liefern, beispielsweise als Alternative zu dem Niederspannungsanlasser 42. Wenn der Motor 14 als Generator betrieben wird, kann er elektrische Energie liefern, um die Hochspannungsbatterie 38 zu laden. Das Getriebe 24 empfängt sowohl eine Drehmoment-(t_in) als auch eine Drehzahleingabe (ω_in), die eine Funktion der Leistung der Kraftmaschine 12, der Position der Trennkupplung 16, der Leistung des Motors 14 und des Betriebs der Bypasskupplung 20 und des Drehmomentwandlers 22 ist. Die Ausgabe vom Getriebe 24 (t_out) und (ω_out) wird vom Differenzialgetriebe 26 empfangen und über die Achse 28 zu den Antriebsrädern 34, 36 übertragen und repräsentiert die endgültige Drehmoment-(t_final) und Drehzahlausgabe (ω_final). Alternativ liefern die Antriebsräder 34, 36 während der Rekuperationsbremsung Drehmoment durch das Getriebe und zurück zum Motor 14.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems 44 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In 2 abgebildet ist eine Fahrzeugsystemsteuerung 46, die eine einzelne Fahrzeugsystemsteuereinheit (VSC – Vehicle system controller) oder eine beliebige Anzahl von individuellen miteinander verbundenen Hardware- und Softwaresteuereinheiten enthalten kann. In der in 2 dargestellten Ausführungsform sendet und empfängt die Fahrzeugsystemsteuerung 46 verschiedene Signale zu anderen Steuereinheiten im Steuersystem 44. Diese Kommunikation kann beispielsweise über ein Controller Area Network (CAN) erfolgen. Eine Batteriesteuerung 48 liefert als Eingabe in die Fahrzeugsystemsteuerung 46 gewisse Batteriegrenzen, die zum Steuern des Ladens und Entladens der Batterien 38, 40 nützlich sein können. Eine Getriebesteuerung 50 liefert Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse sowie Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen an die Fahrzeugsystemsteuerung 46. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, kann dies wichtig sein, zum Beispiel, um zu ermitteln, wie das Raddrehmoment zu steuern ist, um „Drehmomentlöcher“ oder andere Antriebstrangstörungen während einer Getriebegangschaltung zu vermeiden.
Ebenfalls dargestellt in 2 ist ein Motorsubsystem 52, das den Motor 14 und eine Motorsteuerung 54 enthält. Unter anderem empfängt die Motorsteuereinheit 54 eine Rekuperationsmomentanforderung von der Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 und liefert Motordrehmomentgrenzen an die Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 zurück. Ein Bremssubsystem 56 enthält eine Bremssteuerung 58, die mit den Bremsen 60 an der angetriebenen Achse – siehe die Achse 28 in 1 – und auch mit den Bremsen 62 an der nicht angetriebenen Achse kommuniziert. Durch Kommunikation mit der Fahrzeugsystemsteuereinheit 46 gibt die Bremssteuereinheit 58 das Gesamtbremsmoment aus und empfängt Rekuperationsmomentgrenzen. Schließlich ist ein Bremspedal 64 dargestellt, das eine Bremsanforderung an die Bremssteuereinheit 58 liefert. Obgleich in dem in 2 gezeigten schematischen Diagramm gewisse Eingaben und Ausgaben dargestellt sind, versteht es sich, dass andere Signale und Informationen zwischen einigen oder allen der im Steuersystem 44 dargestellten Steuereinheiten übermittelt werden können. Darüber hinaus können einige Fahrzeuge eine andere Auslegung von Steuereinheiten enthalten, während sie dennoch das Systemmanagement versorgen, um Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umzusetzen.
Wie oben beschrieben, beinhalten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, wie z. B. dem in 1 dargestellten Fahrzeug 10. Insbesondere können Ausführungsformen der Erfindung einen Mechanismus zum Reduzieren oder Eliminieren von Drehmomentlöchern oder anderen Antriebstrangstörungen, die aus einer Getriebegangschaltung resultieren, bereitstellen. Unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 und das in 2 gezeigte Steuersystem 44 werden jetzt verschiedene Beispiele beschrieben. Ein Bremsereignis für das Fahrzeug 10 kann die Verwendung von Reibungsbremsung, Rekuperationsbremsung oder beiden beinhalten. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 als Resultat einer Bremsung reduziert wird, kann eine Getriebegangschaltung auftreten; insbesondere kann dies ein Herunterschalten von einem höheren Gang auf einen niedrigeren Gang sein. Für den Fall, dass die Kraftmaschine 12 in Betrieb ist, kann es möglich sein, die Kraftmaschine zu steuern, um jegliche aus dem Herunterschalten resultierenden Antriebstrangstörungen zu vermeiden; wenn jedoch die Trennkupplung 16 offen ist und die Kraftmaschine 12 nicht in Betrieb ist, müssen andere Systeme und Verfahren angewendet werden.
Die Getriebegangschaltung – d. h. in diesem Fall das Herunterschalten – kann ein Drehmomentloch oder andere Antriebstrangstörungen aufgrund einer Reihe von Faktoren liefern. Beispielsweise kann die Übersetzungsverhältnisänderung in einem Stufengetriebe, wie z. B. dem Getriebe 24, in einer merklichen Reduzierung des Raddrehmoments an den Antriebsrädern 34, 36 resultieren. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Reibungsbremsung reduzieren, um das Raddrehmoment zu erhöhen und die aus der Änderung des Übersetzungsverhältnisses resultierende Reduzierung des Raddrehmoments auszugleichen. Wie in Verbindung mit 3 ausführlicher erläutert, kann die Reduzierung von Reibungsbremsung zumindest teilweise auf dieser Reduzierung von Raddrehmoment basiert sein, die aus der Änderung des Übersetzungsverhältnisses resultiert.
Das Differenzialgetriebe 26 definiert eine Achsübersetzung, die zum Beispiel das Verhältnis des Ausgangsdrehmoments des Getriebes 24 zum Ausgangsdrehmoment des Differenzialgetriebes 26 – d. h. (t_out)/(t_final) sein kann. Diese Achsübersetzung kann auch die während der Getriebegangschaltung auftretende Reduzierung des Raddrehmoments beeinflussen. Gleichermaßen können Reibungsverluste im Getriebe 24 und im Differenzialgetriebe 26 ebenfalls die Reduzierung des Raddrehmoments während der Getriebegangschaltung beeinflussen. Daher kann es unzählige Faktoren geben, die zu einer Reduzierung des Raddrehmoments beitragen, wenn das Getriebe Gänge wechselt, insbesondere während eines Herunterschaltens. Demzufolge kann die Reduzierung der Reibungsbremsung zum Erhöhen des Raddrehmoments zumindest teilweise auf der Reduzierung des Raddrehmoments basieren, die aus Folgendem resultiert: aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses, der Achsübersetzung, aus Reibungsverlusten oder einer Kombination davon.
Mindestens eine Steuereinheit, wie z. B. die Bremssteuereinheit 58, kann unabhängig oder in Verbindung mit den anderen Steuereinheiten im Steuersystem 44 verwendet werden, um eine Reduzierung der Reibungsbremsung zu bewirken. Reibungsbremsung kann an den mit der angetriebenen Achse 28 verbundenen Bremsen 60, an den mit der nicht angetriebenen Achse verbundenen Bremsen 62, oder an beiden reduziert werden. Die Reduzierung der Reibungsbremsung kann geregelt werden, um das Raddrehmoment während eines Bremsereignisses um einen Betrag zu erhöhen, der nicht größer als eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments ist, die, wie oben ausführlich erläutert, aus einer Reihe von beitragenden Faktoren resultieren kann.
In einigen Fällen kann die Reibungsbremsung auf ein Niveau reduziert werden, das in einer Erhöhung des Raddrehmoments resultiert, das allgemein der Reduzierung des Raddrehmoments entspricht, die aus der Getriebegangschaltung resultiert. Wenn dies eintritt, wird das Niveau der auftretenden Rekuperationsbremsung während des ganzen Bremsereignisses aufrechterhalten. Das im vorhergehenden Satz verwendete „Aufrechterhalten“ der Rekuperationsbremsung bedeutet nicht unbedingt, dass sie konstant gehalten wird, sondern vielmehr, dass sie ohne Rücksicht auf die aus der Getriebegangschaltung resultierende Raddrehmomentkompensation geregelt wird, und dies kann Konstanthalten der Rekuperationsbremsung beinhalten oder nicht. In anderen Fällen kann es nicht möglich oder wünschenswert sein, die Reibungsbremsung zu reduzieren, um die durch die Getriebegangschaltung verursachte Reduzierung des Raddrehmoments vollkommen auszugleichen. In solchen Fällen kann die Rekuperationsbremsung auch reduziert werden, um das Raddrehmoment weiter zu erhöhen und die durch die Getriebegangschaltung verursachte Reduzierung des Raddrehmoments auszugleichen. In Bezug auf Fahrzeugsysteme kann der Motor 14 betrieben werden, um das Raddrehmoment zu erhöhen, so dass eine Summe der Erhöhung des Raddrehmoments, die aus dem Reduzieren der Reibungsbremsung resultiert, und der Erhöhung des Raddrehmoments, die aus dem Betrieb des Motors 14 resultiert, allgemein gleich der Reduzierung des Raddrehmoments ist, die aus der Getriebegangschaltung resultiert.
3 zeigt ein Flussdiagramm 66, ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellend. Wie oben beschrieben, kann ein solches Verfahren beispielsweise durch eine oder mehrere der Steuereinheiten in einem Steuersystem, wie z. B. dem in 2 gezeigten Steuersystem 44, ausgeführt werden. Das Verfahren beginnt bei Schritt 68, und bei Schritt 70 wird eine Entscheidung getroffen, ob ein Bremsereignis auftritt. Wenn das der Fall ist, fährt das Verfahren mit Schritt 72 fort. Bei Schritt 72 wird ein gewünschtes Gesamtbremsmoment berechnet. Wie in dem Flussdiagramm 66 angemerkt, kann dies beispielsweise eine Funktion einer Eingabe vom Bremspedal 64 und der Fahrzeuggeschwindigkeit sein. In der in 3 gezeigten Ausführungsform wird das Verfahren nur auf die angetriebene Achse 28 des Fahrzeugs 10 angewendet, obgleich es, wie oben angemerkt, auch oder alternativ auf die nicht angetriebene Achse angewendet werden kann.
Bei Schritt 74 wird das für die angetriebene Achse gewünschte Bremsmoment berechnet, beispielsweise anhand der Differenz zwischen dem gewünschten Gesamtbremsmoment gemäß der Berechnung in Schritt 72 und dem Bremsmoment der nicht angetriebenen Achse. Wie in dem Flussdiagramm 66 angemerkt, sind die Bremsmomente der angetriebenen und der nicht angetriebenen Achse eine Funktion der Fahrdynamikregelung. Ein Fahrdynamikregelsystem kann eine beliebige Anzahl von Variablen, wie z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das Gewicht und die Gewichtsverteilung des Fahrzeugs, den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche usw. in Betracht ziehen. Bei Schritt 76 wird das elektrische Bremsvermögen an der angetriebenen Achse berechnet. Dies kann zum Beispiel eine Funktion von Batteriegrenzen, Motorgrenzen, elektrischen Verlusten, Übersetzungsverhältnis, Achsübersetzung usw. sein. Insbesondere, wenn eine Batterie, wie z. B. die Hochspannungsbatterie 38, in einem niedrigen Ladezustand (SOC) ist, kann das elektrische oder Rekuperationsbremsvermögen höher sein, als wenn der SOC bereits sehr nahe an seiner Obergrenze ist. Gleichermaßen können elektrische Verluste in der Leistungselektronik und anderen Motorsteuerungen zumindest teilweise das elektrische Bremsvermögen an der angetriebenen Achse diktieren. Beispielsweise können das Übersetzungsverhältnis im Getriebe 24 und die oben erörterte Achsübersetzung ebenfalls Faktoren beim Ermitteln des elektrischen Bremsvermögens sein.
Das Verfahren fährt dann mit Schritt 78 fort, wo der Beitrag der Reibungsbremsen auf die angetriebene Achse berechnet wird. Wie im Flussdiagramm 66 gezeigt, besteht eine Art, den Beitrag der Reibungsbremsen zu berechnen, darin, die Differenz zwischen dem in Schritt 74 berechneten gewünschten Bremsmoment für die angetriebene Achse und dem elektrischen Bremsmoment zu nehmen. Wie in Schritt 78 angemerkt, ist das elektrische Bremsmoment ein Wert zwischen Null und dem in Schritt 76 berechneten elektrischen Bremsvermögen, und es kann durch Steuern des Motors 14 während des Bremsereignisses geregelt werden. Weil es oft wünschenswert ist, den maximalen verfügbaren Betrag des Rekuperationsbremsmoments zu gewinnen, ist Schritt 80 inbegriffen, und der Betrag kann berechnet werden, indem der maximale Betrag des elektrischen Bremsmoments zu dem Beitrag der Reibungsbremsen zum Bremsmoment hinzugefügt wird.
Beim Entscheidungsblock 82 wird ermittelt, ob ein Herunterschalten erforderlich ist. Ist das der Fall, fährt das Verfahren mit Schritt 84 fort, wo eine Berechnung der Schalt-(Drehmoment/Trägheits)-Phasenkompensation an der angetriebenen Achse durchgeführt wird. Die Schaltphasenkompensation wurde oben in Bezug auf Reduzieren der Bremsung zum Erhöhen des Raddrehmoments beschrieben, um die aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments auszugleichen. Wie bei Schritt 84 angemerkt, kann die Schaltphasenkompensation (T_{mod_axle}) in Bezug auf einen Drehmomentwert definiert werden und kann beispielsweise eine Funktion einer Reihe von Parametern, einschließlich des aktuellen Übersetzungsverhältnisses, des nächsten Übersetzungsverhältnisses, der Achsübersetzung und der Reibungsverluste, gemäß der obigen Beschreibung sein.
Beim Entscheidungsblock 86 wird eine Ermittlung gemacht, ob der bei Schritt 84 berechnete Absolutwert der Schaltphasenkompensation (Drehmoment) kleiner als der Absolutwert des Reibungsbremsmoments ist, der beispielsweise in Schritt 78 berechnet wurde. Ist das der Fall, fährt das Verfahren mit Schritt 88 fort, wo die Schaltphasenkompensation durch Lösen der Reibungsbremsen an der angetriebenen Achse um den erforderlichen Betrag durchgeführt wird. Wie oben beschrieben, wird dann die Rekuperationsbremsung während des ganzen Bremsereignisses beibehalten. Dies kann beispielsweise Betreiben des Motors beinhalten, um bei einem maximalen Bremswert zu bleiben und den maximalen Betrag an Rekuperationsbremsenergie zu gewinnen. Falls am Entscheidungsblock 86 die Alternative zutrifft – d. h. der gewünschte Betrag an Modifizierung des Raddrehmoments ist nicht ausschließlich vom Reibungsbremsmoment verfügbar –, dann fährt das Verfahren mit Schritt 90 fort, wo sowohl die Reibungsbremsung als auch die Rekuperationsbremsung reduziert werden, so dass die Kombination das Raddrehmoment um den gewünschten Betrag erhöht. Nach Schritt 88 oder Schritt 90 endet das Verfahren bei Schritt 92. Es ist anzumerken, dass, wenn bei Schritt 82 kein Herunterschalten erforderlich war, oder wenn bei Schritt 70 kein Bremsereignis auftrat, das Verfahren ebenfalls zum Ende bei Schritt 92 vorrückt.
4 stellt zwei Diagramme 94, 96 dar, die jeweils unterschiedliche Parameter darstellen, die auf die Umsetzung zumindest einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezogen sind. Wie in den Diagrammen 94, 96 dargestellt, repräsentiert die erste senkrechte Linie den Punkt, an dem ein Gangwechsel befohlen worden ist. In dem Beispiel ist der Gangwechsel ein Herunterschalten vom zweiten Gang auf den ersten Gang. Die nächsten beiden senkrechten Linien definieren einen Bereich, in dem die Übersetzungsverhältnisänderung tatsächlich stattfindet. Obgleich es nach den Diagrammen den Anschein hat, dass die Übersetzungsverhältnisänderung eine beträchtliche Zeit nach der Anweisung des Gangwechsels eintritt, sind die Diagramme um der Klarheit willen tatsächlich lediglich entlang der Zeitleiste ausgebreitet. Die tatsächliche Zeit von einem Gangwechselbefehl bis zu dem Punkt, an dem die Übersetzungsverhältnisänderung abgeschlossen ist, kann beispielsweise in der Größenordnung von 800 Millisekunden liegen.
Die oberste Kurve 98 im Diagramm 94 stellt die Drehzahl der Eingangswelle (ωin) des Getriebes 24 dar. Wie durch die Kurve 98 gezeigt, nimmt die Eingangsdrehzahl allmählich ab, bis die tatsächliche Übersetzungsverhältnisänderung aufzutreten beginnt, wonach sie im ganzen Rest des Bereichs zunimmt, bis sie allmählich wieder abzunehmen beginnt, nachdem die Übersetzungsverhältnisänderung abgeschlossen worden ist. Dagegen bleibt das Getriebedrehmoment, dargestellt durch die Kurve 100, im Wesentlichen konstant, bis die Übersetzungsverhältnisänderung nahezu abgeschlossen ist, und dann nimmt es zu und wird nach der Zunahme wieder konstant. Die Getriebedrehmomentänderung bleibt hinter der Drehzahländerung der Eingangswelle zurück, wie in der Kurve 98 dargestellt. Die Kurve 102 repräsentiert das Drehmoment an der Motoreingangswelle, das für den Betrag der Rekuperationsbremsung bezeichnend ist. Wie im linken Teil des Diagramms 94 gezeigt, ist das Motordrehmoment anfänglich nahe Null, doch sobald die Bremsen betätigt werden, wird das Drehmoment sehr negativ, was anzeigt, dass ein erheblicher Betrag an Rekuperationsbremsenergie gewonnen wird. Irgendwann erreicht der Betrag der Rekuperationsbremsung seine Grenze, was dadurch angezeigt wird, dass die Kurve 102 horizontal wird und konstant bleibt.
Die im Diagramm 96 dargestellten Kurven schließen die Kurve 104 ein, die den Betrag an Reibungsbremsmomentänderung repräsentiert, der angewendet wird, um das Drehmomentloch oder andere durch den Gangwechsel verursachte Antriebstrangstörungen zu regeln. Die Kurve 106 repräsentiert eine Bremsmomentanforderung aus der Sicht der Antriebsräder, und die Kurve 108 repräsentiert das tatsächliche Raddrehmoment, das beispielsweise die Summe aus dem Motordrehmoment mal einem Übersetzungsverhältnis plus dem Reibungsbremsmoment sein kann. Obgleich die Kurven 104, 106, 108 der Klarheit willen getrennt sind, sei darauf hingewiesen, dass alle drei bei einem Drehmoment von Null beginnen, wenn sie an der vertikalen Achse anfangen. Obgleich die Kurve 104 bald von den Kurven 106, 108 abweicht, sind die Kurven 106, 108 tatsächlich während des ganzen im Diagramm 96 dargestellten Zeitbereichs deckungsgleich.
Wie im Diagramm 96 gezeigt, stimmt das tatsächliche Raddrehmoment mit der Bremsmomentanforderung überein, was dazu beiträgt, das Fahrzeug in einer Weise zu steuern, die der Fahrzeugbediener erwarten würde. Was aber für die Zwecke des Fahrkomforts vielleicht noch wichtiger ist, ist die Tatsache, dass die Kurve 108 während der ganzen Zeit vom Zeitpunkt der Anweisung des Gangwechsels und durch die Spanne des tatsächlichen Gangwechsels hindurch konstant bleibt. Dies wird durch die Reduzierung des Raddrehmoments während der tatsächlichen Übersetzungsverhältnisänderung gefördert, wie durch die Kurve 104 dargestellt. Wenn die Reibungsbremsung nicht reduziert werden würde, um eine Erhöhung des Raddrehmoments zu liefern und die durch die Übersetzungsverhältnisänderung verursachte Reduzierung des Raddrehmoments zu kompensieren, würde die Kurve 108 nicht konstant bleiben; vielmehr würde sie zumindest während eines Teils der Übersetzungsverhältnisänderung absinken, bevor sie sich nach dem Abschluss der Änderung wieder auf einem konstanten Niveau einpendeln würde – d. h. sie würde ein „Drehmomentloch“ im Raddrehmoment aufzeigen, wie oben beschrieben.
Eine Manipulation der Reibungsbremsung, wie hier beschrieben, und wie durch die Kurve 104 allgemein dargestellt, trägt zur Gewährleistung bei, dass dieses Drehmomentloch nicht auftritt. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Regelung der Reibungsbremsung liegt darin, dass der Maximalbetrag der Rekuperationsbremsung weiterhin gewonnen werden kann, zumindest in einigen Umständen, wie durch die Kurve 102 dargestellt. Somit können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dazu beitragen, durch eine Getriebegangschaltung verursachte Antriebstrangstörungen zu reduzieren oder zu eliminieren, ohne die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Erfassung des Maximalbetrags der verfügbaren Rekuperationsbremsenergie einzubüßen.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung gebrauchten Worte eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen, das Folgendes umfasst: Reduzieren der Reibungsbremsung, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, was sowohl Reibungs- als auch Rekuperationsbremsung einschließt, basierend zumindest zum Teil auf einer Reduzierung des Raddrehmoments, die aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses eines Stufengetriebes während der Getriebegangschaltung resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Reduzieren der Rekuperationsbremsung umfasst, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, wenn der Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung das Raddrehmoment nicht um mindestens eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Beibehalten eines Niveaus der Rekuperationsbremsung während des ganzen Bremsereignisses umfasst, wenn der Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung das Raddrehmoment um mindestens eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ein Differenzialgetriebe an mindestens einer Achse enthält und der Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung ferner zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments basiert, die aus einer durch das Differenzialgetriebe definierten Achsübersetzung resultiert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung ferner zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments basiert, die aus Reibungsverlusten im Getriebe und im Differenzialgetriebe resultiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug eine angetriebene Achse und eine nicht angetriebene Achse enthält, und wobei der Schritt des Reduzierens der Reibungsbremsung zum Erhöhen des Raddrehmoments das Reduzieren der Reibungsbremsung nur an der angetriebenen Achse beinhaltet.
Verfahren zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen, das Folgendes umfasst: Reduzieren von Reibungsbremsung an mindestens einer Achse des Fahrzeugs, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses um einen Betrag zu erhöhen, der nicht größer als eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Reibungsbremsung auf ein Niveau reduziert wird, um eine Zunahme des Raddrehmoments zu bewirken, die allgemein der aus der Getriebegangschaltung resultierenden Reduzierung des Raddrehmoments entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner das Betreiben des Motors umfassend, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, so dass eine Summe der Erhöhung des Raddrehmoments, die aus dem Reduzieren der Reibungsbremsung resultiert, und der Erhöhung des Raddrehmoments, die aus dem Betrieb des Motors resultiert, allgemein gleich der Reduzierung des Raddrehmoments ist, die aus der Getriebegangschaltung resultiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Betreiben des Motors zum Erhöhen des Raddrehmoments das Reduzieren der Rekuperationsbremsung des Fahrzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Reibungsbremsung auf ein Niveau reduziert wird, um eine Zunahme des Raddrehmoments zu bewirken, die kleiner als die aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug ein Differenzialgetriebe an mindestens einer Achse enthält und die aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments zumindest teilweise mindestens verursacht wird durch: die Änderung eines Übersetzungsverhältnisses im Getriebe und/oder die durch das Differenzialgetriebe definierte Achsübersetzung und/oder Reibungsverluste im Getriebe und im Differenzialgetriebe.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug eine angetriebene Achse und eine nicht angetriebene Achse enthält, und wobei die Reibungsbremsung nur an der angetriebenen Achse reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Beibehalten eines Niveaus der Rekuperationsbremsung während des ganzen Bremsereignisses umfasst, wenn das Reduzieren der Reibungsbremsung das Raddrehmoment nur um einen Teil der aus der Getriebegangschaltung resultierenden Reduzierung des Raddrehmoments erhöht.
System zum Steuern einer Getriebegangschaltung während eines Bremsereignisses in einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und Reibungsbremsen aufweist, die beide betriebsfähig sind, um das Fahrzeug abzubremsen, das Folgendes umfasst: ein Steuersystem mit mindestens einer Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, Reibungsbremsung zu reduzieren, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, das zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments basiert, das aus einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses während der Getriebegangschaltung resultiert.
System nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Steuereinheit ferner dazu ausgelegt ist, die Rekuperationsbremsung zu reduzieren, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses zu erhöhen, wenn die Wirkung der mindestens einen Steuereinheit zum Reduzieren der Reibungsbremsung das Raddrehmoment nicht um mindestens eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments erhöht.
System nach Anspruch 15, wobei die mindestens eine Steuereinheit ferner dazu ausgelegt ist, ein Niveau der Rekuperationsbremsung während des ganzen Bremsereignisses aufrechtzuerhalten, wenn die Wirkung der mindestens einen Steuereinheit zum Reduzieren der Reibungsbremsung das Raddrehmoment um mindestens eine aus der Getriebegangschaltung resultierende Reduzierung des Raddrehmoments erhöht.
System nach Anspruch 15, wobei das Fahrzeug ein Differenzialgetriebe an mindestens einer Achse enthält und die mindestens eine Steuereinheit ferner dazu ausgelegt ist, die Reibungsbremsung während des Bremsereignisses zu reduzieren, basierend zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments, die aus einer durch das Differenzialgetriebe definierten Achsübersetzung resultiert.
System nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine Steuereinheit ferner dazu ausgelegt ist, die Reibungsbremsung während des Bremsereignisses zu reduzieren, basierend zumindest teilweise auf einer Reduzierung des Raddrehmoments, die aus Reibungsverlusten im Getriebe und im Differenzialgetriebe resultiert.
System nach Anspruch 15, wobei das Fahrzeug eine angetriebene Achse und eine nicht angetriebene Achse enthält, und wobei die mindestens eine Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die Reibungsbremsung zu reduzieren, um das Raddrehmoment während des Bremsereignisses nur an der angetriebenen Achse zu erhöhen.