DE102017100393A1 - Verfahren und System zur Verbesserung der Effizienz eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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Mark Steven Yamazaki
Chris Alan Lear
Scott James Thompson
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Abstract

Die Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstrangs, der einen Verbrennungsmotor (10) und einen Elektromotor/Generator (240) aufweist, die das Batterieladen und -entladen wie auch die Verbrennungs- und Elektromotor-Drehmomente einstellen, abhängig davon, ob das Fahrzeug sich in einem gesteuerten Fahrmodus befindet oder nicht, wobei in einem Beispiel Kurven, die eine Basis für den Betrieb eines Verbrennungsmotors (10) und eines Elektromotors (240) aufgrund von Fahrerdrehmomentanforderungen schaffen, während des gesteuerten Fahrzeugfahrmodus komprimiert werden, um die Antriebsstrang-Effizienz zu verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren und ein System zum Betrieb eines Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs. Die Verfahren und Systeme können besonders bei Fahrzeugen nützlich sein, die ein Raddrehmoment über einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, die entlang einer Getriebeeingangswelle angeordnet sind.
  • Ein Hybridfahrzeug kann einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs aufweisen. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor können zu unterschiedlichen Zeiten oder gleichzeitig aktiviert werden. Der Verbrennungsmotor kann während langer Fahrten eingesetzt werden, während der Elektromotor dazu verwendet werden kann, das Fahrzeug von einem Halt anzufahren. Der Verbrennungsmotor und Elektromotor können beide während Bedingungen aktiviert werden, bei denen die Verbrennungsmotoreffizienz durch den Betrieb des Elektromotors erhöht werden kann, um ein vom Fahrer angefordert des Drehmoment zu liefern. Nichtsdestoweniger sind nicht alle Kombinationen von Verbrennungsmotor Drehmoment und Elektromotor Drehmoment gleich hinenichtlich des liefern des Fahrerwunschdrehmoments in der Antriebsstrangeffizienz. Demzufolge kann es erwünscht sein, ein Verfahren zu schaffen, welches Verbrennungsmotor und Elektromotor-Drehmomenten so auswählt, dass die Antriebsstrangeffizienz erhöht ist.
  • Die Erfinder haben nun die oben beschriebenen Bedürfnisse erkannt und ein Antriebsstrang-Betriebsverfahren entwickelt, das aufweist: Verteilen einer Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor entsprechend einer ersten Batterieladekurve und einer zweiten Batterie-Entladekurve, wenn das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird; und: Verteilen der Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor entsprechend einer zweiten Batterieladekurve und einer zweiten Batterie Entladekurve während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  • In dem eine Fahrer-Drehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor auf Grund dessen, ob das Fahrzeug sich im gesteuerten Fahrmodus befindet, in dem der Elektromotor und der Verbrennungsmotor betrieben werden, aufgeteilt wird, kann als technisches Resultat eine erhöhte Antriebsstrang-Effizienz geschaffen werden, während das Fahrzeug in der gesteuerten Fahrmodus befindet. . Bspw. können Batterielade- und Entladekurven zum Betrieb eines Fahrzeugs im gesteuerten Fahrmodus und dafür, dass das Fahrzeugs sich nicht im gesteuerten Fahrmodus befindet, etabliert werden. Das Batterieladen und die Batterielade- und entladekurven zum Betrieb des Fahrzeugs im gesteuerten Fahrmodus können die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen näher zu einem Bereich niedrigeren Kraftstoffökonomies des Verbrennungsmotors entsprechend einer spezifischen Kraftstoffökonomieskarte leiten, so dass die Verbrennungsmotor- und die Elektromotoreffizienz gegenüber dem, dass Verbrennungsmotor und Elektromotor auf Grund der Batterielade- und Entladekurven für Betrieb des Fahrzeugs im ungesteuerten Fahrmodus basiert sind, verbessert werden können
  • Die Erfindung kann verschiedene Vorteile schaffen. Bspw. kann dieses Vorgehen verbesserte Antriebsstrangeffizienz schaffen. Ferner kann dieses Vorgehen die Einsatzmöglichkeit des Fahrzeugelektromotors erhöhen, um die Verbrennungsmotorbetriebseffizienz zu verbessern. Ferner kann bei diesem Vorgehen Gangschalten vermieden werden, indem Verbrennungsmotordrehmoment durch Elektromotordrehmoment ergänzt wird, sodass die Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Herunterschalten aufrechterhalten werden kann.
  • Obige Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich alleine und in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
  • Selbstverständlich wird obige Zusammenfassung dazu gegeben, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte, die nachfolgend näher beschrieben werden, einzuleiten. Sie soll keinesfalls Schlüssel- oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, deren Schutzumfang lediglich durch die Ansprüche der anhängenden Ansprüche definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand der Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die irgendwelche Nachteile, die oben beschrieben wurden oder in irgendeinem Teil dieser Beschreibung aufgeführt sind, zu vermeiden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung detailliert anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, was nachfolgend als detaillierte Beschreibung bezeichnet wird, und alleine oder unter Bezug auf die Zeichnungen gelesen werden kann, dabei zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors;
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Hybridfahrzeug Antriebsstranges;
  • 3 eine Auftragung eines Ausführungsbeispiels von nominalen Batterieladungs- und Entladungskurven gemäß einer Verbrennungsmotor bremsspezifischen Kraftstoffökonomieskarte;
  • 4 eine Auftragung eines Ausführungsbeispiels eines nominalen Energieflusses zu oder von einer Batterie auf Basis eines Batterieladungszustandes (SOC);
  • 5 eine Auftragung eines Ausführungsbeispiels für batterieladungs und Entladekurven bezogen auf eine Verbrennungsmotor bremsspezifische Kraftstoff Verbrauchskarte für gesteuerten Fahrmodus;
  • 6 eine auftragung eines Ausführungsbeispiels des Energieflusses zu oder von einer Batterie, basierend auf dem Batterieladezustand (SOC) im gesteuerten Fahrmodus; und
  • 7 ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms des Fahrzeugbetriebs eines Verbrennungsmotors imgesteuerten Fahrmodus und dann, wenn das Fahrzeug sich nicht in einem gesteuerten Fahrmodus befindet.
  • Die Erfindung betrifft den Betrieb eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors eines Hybridfahrzeugs, wenn das Fahrzeug sich im gesteuerten Fahrmodus befindet und wenn das Fahrzeug sich nicht im gesteuerten Fahrmodus befindet. Das Hybridfahrzeug kann einen Motor, wie 1 gezeigt, umfassen. Der Verbrennungsmotor der 1 kann in einem Antriebsstrang, wie 2 gezeigt, eingeschlossen sein. Der Verbrennungsmotor und Elektromotor können gemäß den in 3–6 gezeigten Steuerfunktionen betrieben werden. Das Hybridfahrzeug kann gemäß der in 7 gezeigten Diagramm betrieben werden.
  • In 1 wird ein Verbrennungsmotor 10 mit mehreren Zylindern, wobei ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Verbrennungsmotor 10 weist den Zylinderkopf 35 und einem Zylinderblock 33, welche die Brennkammern 30 und Zylinderwände 32 aufweisen, auf. Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit der Kurbelwelle 40 hin und her. Das Schwungrad 97 und der Zahnkranz 99 sind mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt. Der Startermotor 96 (bspw. ein Niederspannung Elektromotor, betrieben mit weniger als 30 V) umfasst die Ritzelwelle 98 und das Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann selektiv das Ritzel 95 vorschieben, um mit dem Zahnkranz 99 in Eingriff zu kommen. Der Startermotor 96 kann direkt auf der Vorderseite des Verbrennungsmotors oder an der Rückseite des Verbrennungsmotors befestigt sein. In einigen Beispielen kann der Startermotor 96 selektiv Drehmoment auf die Kurbelwelle 40 über eine Kette oder Riemen übertragen. In einem Beispiel ist der Startermotor 98 im Basiszustand, wenn er nicht mit der Verbrennungsmotorkurbelwelle 40 in Eingriff steht. Die Brennkammer 30 ist in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer und dem Abgaskrümmer 48 über die entsprechenden Ansaugventile 52 und Abgasventile 54 gezeigt und jedes Abgasventil kann durch einen Einlassnocken 51 und Auslandsnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensender 55 bestimmt werden. Die Position des Abgasnocken 53 kann durch einen Abgasnockensensor 57 bestimmt werden. Das Ansaugventil 52 kann selektiv durch die Ventilbetätigungseinrichtung 59 aktiviert und deaktiviert werden. Das Abgasventil 54 kann selektiv durch die Ventilbetätigungseinrichtung 58 aktiviert und deaktiviert werden. Die Ventilbetätigungseinrichtungen 58 und 59 können elektromechanische Einrichtungen sein.
  • Der Kraftstoffeinspritzung 66 ist so gezeigt, dass er Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Der Kraftstoffeinspritzung 66 liefert flüssigen Kraftstoff in Proportion zur Pulsbreite von der Steuerung 12. Der Kraftstoff wird zum Kraftstoffinjektor 66 über ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem geliefert, mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einem Kraftstoff Verteiler (nicht gezeigt). In einem Beispiel kann ein Hochdruck-, Zwei Stufen-Kraftstoff System dazu verwendet werden, höhere Kraftstoffdrücke zu erzielen.
  • Ferner ist der Ansaugkrümmer 44 in Verbindung mit einem Turboladekompressor 162 und einem Motorlufteinlass 42 gezeigt. In anderen Beispielen kann der Kompressor 162 ein Superlade-Kompressor sein. Die Welle 161 koppelt mechanisch die Turboladerturbine 164 mit dem Turboladerkompressor 162. Die optionale elektronische Drossel 62 stellt doe Position einer Drosselklappe 64 ein, um den Luftfluss vom Kompressor 162 zum Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Der Druck in der Verstärkerkammer 45 kann auf einen Drosseleinlassdruck zurückgeführt werden, da der Einlass der Drossel 62 sich in der Verstärkerkammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich im Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen ist die Drossel 62 und Drosselplatte 64 zwischen dem Ansaugventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 so angeordnet, dass die Drossel 62 eine Einlassdrossel ist. Das Kompressorrückführventil 47 kann selektiv auf viele Positionen zwischen vollständig offen vollständig geschlossen eingestellt werden. Die Abgasklappe 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, damit Abgase selektiv die Turbine 164 umgehen können, um die Geschwindigkeit des Kompressors zu steuern. Der Luftfilter 43 reinigt Luft, welche in den Motoreinlaß 42 strömt.
  • Das Verteilerlose Zündsystem 88 liefert einen Zündfunken zur Brennkammer 30 über die Zündkerze 92 entsprechend der Steuerung 12. Der universelle Abgassauerstoffsensor (UEGO) 126 ist mit dem Abgaskrümmer 48 stromaufwärts des Katalysators 70 verbunden gezeigt. Alternativ kann ein Zwei Zustands Abgassauerstoffsensor den UEGO-Sensor 126 ersetzen.
  • Der Katalysator 70 kann verschiedene Katalysatorblöcke bei einem Beispiel aufweisen. Beim anderen Beispiel können verschiedene Emissionssteuervorrichtungen, die jeweils mehrere Blöcke aufweisen, eingesetzt werden. Der Katalysator 70 kann ein Dreiwege-Katalysator sein.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als konventioneller Mikrocomputer gezeigt, mit: Mikroprozessoreinheit 102, Eingang/Ausgang 104, mit Read Only Memory (106 (bspw. nicht transitorischer Speicher), einem Random Access Memory (RAM) 108, Keep Alive Memory (KAM) 110 und einen konventionellen Datenbus.
  • Die Steuerung 12 ist während des Empfangs verschiedener Signale von Sensoren, mit die mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelt sind gezeigt, wobei zusätzlich zu den bereits erwähnten Signalen: Verbrennungsmotor Kühlmitteltemperatur (ICT) vom Temperatursensor 112, verbunden mit dem Kühlmantel 114; die durch den Fuß 132 aufgebrachte Kraft über einen Positionssensor 134, gekoppelt mit einem Gaspedal 130; ein Positionssensor 154, gekoppelt mit dem Bremspedal 150 um einen durch den Fuß 152 aufgebrachte Kraft zu messen; eine Messung des Motoransaugdrucks (MAP) vom Drucksensor 122, verbunden mit dem Ansaugkrümmer; ein Verbrennungsmotor Positionssensor eines Halleffektsensors 118, der die Kurbelwellen 40 Position misst; eine Messung des Luftmassenstroms, der in den Verbrennungsmotor strömt, durch den Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition durch den Sensor 68. Es kann auch der parametrische Druck gemessen werden (nicht gezeigtes Center), zwecks Verarbeitung durch die Steuerung 12. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert der Motorpositionssensor 118 eine vorherbestimmte Anzahl äquidistanter Pulse pro Kurbelwellenumdrehung, woraus die Motorgeschwindigkeit (UPM) bestimmt werden kann.
  • Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder im Verbrennungsmotor 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus umfasst den Ansaughub, den Kompressionshub, den Expansionshub und einen Ausstoßhub. Während des Ansaughubs schließt allgemein das Abgasventil 54 und das Ansaugventil 52 öffnet. Luft strömt in die Brennkammer 30 über den Ansaugkrümmer 44 und der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderboden, um das Volumen der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, bei der sich der Kolben 36 am Ende seines Hubs nahe dem Zylinderboden befindet (bspw. wenn die Brennkammer 30 das größte Volumen hat) wird typischerweise durch den Fachmann als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet.
  • Während des Kompressionshubs werden Ansaugventil 52 und Abgasventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich gegen den Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer zu komprimieren. Der Punkt, an dem der Kolben 36 sich am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am Nächsten befindet (bspw. wenn die Brennkammer 30 sein kleinstes Volumen hat) wird durch den Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem nachfolgend als Einspritzen bezeichneten Verfahren wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Verfahren wird der eingespritzte Kraftstoff bekannte Zuendeinrichtungen, wie eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Explosion führt.
  • Während des Expansionshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle wandelt die Kolbenbewegung in ein Rotations-Drehmoment der rotierenden Welle um. Schließlich öffnet das Abgasventil 54 während des Ausstoßhubs, um das verbrannte Luft/Kraftstoffgemisch in den Abgaskrümmer 48 zu lassen und der Kolben kehrt zum TDC zurück. Bemerkenswerterweise ist obiges nur beispielhaft erläutert und die Ansaug- und Abgasventilöffnungs und/oder -schließzeiten können sich ändern, um bspw. eine positive oder negative Ventilüberlappung, spätes Ventilschließen oder verschiedene andere Beispiele zu schaffen.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 225 mit einem Antriebsstrang oder Antriebslinie 200. Der Antriebsstrang der 2 umfasst den Verbrennungsmotor 10 der 1. Der Antriebsstrang 200 ist mit einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugsystemsteuerung 255, einer Verbrennungsmotorsteuerung 12, einer Elektromotorsteuerung nehmen 252, einer Getriebesteuerung 254 einer Energiespeicher-Steuerung 253 und einer Bremssteuerung 250 gezeigt. Die Steuerungen können über ein Steuerflächennetzwerk (CAN) 299 kommunizieren. Jede Steuerung kann Informationen von anderen Steuerungen, wie Drehmomentabgabegrenzen (bspw. Drehmomentabgabe der Vorrichtung oder Komponente, wird gesteuert damit sie nicht überschritten werden), Drehmomenteingangsgrenzen (die Drehmomentabgabe der Vorrichtung oder Komponente wird so gesteuert, dass diese nicht überschritten werden), Sensor und Aktuator Daten, Diagnose-Informationen (bspw. Informationen über verschlechterten Betrieb, Informationen über einen verschlechterten Verbrennungsmotor, Informationen über einen verschlechterten Elektromotor, Informationen über abgefahrene Bremsen). Ferner kann die Fahrzeug Systemsteuerung an die Motorsteuerung 12, die Elektromotorsteuerung 252, die Getriebesteuerung 254, und die Bremssteuerung 250 Befehle senden, um die Fahreranforderungen und andere Anforderungen zu erfüllen, die auf den Fahrzeugbetriebsbedingungen beruhen.
  • Bspw. kann in Antwort auf das Loslassen des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch den Fahrer die Fahrzeugsteuerung 255 ein Wunschdrehmoment oder ein Radleistungsniveau anfordern, um eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrzeugabbremsens bereitzustellen. Das Wunsch-Raddrehmoment kann durch die Fahrzeug Systemsteuerung 255 geliefert werden, die eine ein erstes Bremsdrehmoment von der Elektromotorsteuerung 252 und ein zweites Bremsdrehmoment vom der Bremssteuerung 250 anfordert, wobei das erste und zweite Drehmoment das Wunsch-Bremsdrehmoment auf die Fahrzeugräder 216 liefern.
  • In anderen Beispielen kann die Teilnahme der steuernden Antriebsstrangeinrichtungen in anderer Weise, als in 2 gezeigt, verteilt sein. Bspw. kann eine einzige Steuerung die Fahrzeugsystemsteuerung 255, der Verbrennungsmotorsteuerung 12, der Elektromotorsteuerung 252, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 ersetzen.
  • In diesem Beispiel kann der Antriebsstrang 200 durch den Verbrennungsmotor 10 und den Elektromotor 240 angetrieben werden. Bei anderen Beispielen kann der Verbrennungs-motor 10 weggelassen sein. Der Verbrennungsmotor 10 kann mit einem Verbrennungs-motorstartsystem, in 1 gezeigt, oder über einen integrierten Starter/Generator (ISG) 240 gestartet werden. Das ISG 240 (bspw. ein Hochspannungs-Elektromotor, betrieben mit mehr als 30 V) kann auch als ein Elektromotor, Motor und oder Generator bezeichnet werden. Ferner kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors 10 über den Drehmomentaktuator 204 eingestellt werden, wie einen Kraftstoffeinspritzer, Drossel, etc.
  • Ein Verbrennungsmotor-Ausgangsdrehmoment kann auf eine Eingangs- oder erste Seite einer Antriebsstrangtrennkupplung 235 durch das Zweimassenschwungrad 215 übertragen werden. Die Trennkupplung 236 kann elektrisch oder hydraulisch betrieben werden. Die stromabwärtige oder zweite Seite 234 der Trennkupplung 236 ist mechanisch mit der ISG-Eingangswelle 237 gekoppelt dargestellt.
  • Das ISG 240 kann betrieben werden, um Drehmoment an den Antriebsstrang 200 zu liefern oder um das Antriebsstrangdrehmoment in elektrische Energie umzuwandeln, die in dem elektrischen Energiespeicher 275 im Regenerationsmodus gespeichert werden soll. Das ISG 240 hat eine höhere Ausgangsdrehmomentkapazität als der in 1 gezeigte Startermotor 96. Ferner treibt das ISG 240 direkt den Antriebsstrang 200 an oder ist wird direkt durch den Antriebsstrang 200 angetrieben. Es gibt keine Riemen, Schaltungen oder Ketten, um das ISG 240 mit dem Antriebsstrang 200 zu verbinden. Stattdessen dreht das ISG 240 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Antriebsstrang 200. Der elektrische Energiespeicher 275 (bspw. eine Hochspannungsbatterie oder Energiequelle) kann eine Batterie, Kapazität oder Induktivität sein. Die stromabwärtige Seite des ISG 240 ist mechanisch mit dem Drehmomentwandler 206 über die Welle 241 verbunden. Die stromaufwändige Seite des ISG 240 ist mechanisch mit der Trennenskupplung 236 gekoppelt. Das ISG 240 kann ein positives oder negatives Drehmoment auf den Antriebsstrang 200 aufbringen, indem es als Motor oder Generator betrieben wird, wie durch die Elektromotorsteuerung instruiert.
  • Der Drehmomentwandler 206 umfasst eine Turbine 286, um Drehmoment an die Eingangswelle 270 zu übertragen. Die Eingangswelle 270 koppelt mechanisch den Drehmomentwandler 206 mit einem Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 umfasst auch eine Drehmomentwandler Umgehungs-Sperrkupplung 212 (TCC). Das Drehmoment wird direkt vom Leitrad 285 zur Turbine 286 übertragen, wenn das die TCC gesperrt ist. Das TTC wird elektrisch durch die Steuerung 12 betrieben. Alternativ kann das TTC hydraulisch gesperrt werden. Bei einer Ausführungsform kann der Drehmomentwandler als Getriebekomponente bezeichnet werden.
  • Wenn die Drehmomentwandler Sperrkupplung 212 vollständig ausgerückt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 Verbrennungsmotor-Drehmoment auf das Automatikgetriebe 208 über Fluid Transfer zwischen der Drehmomentwandler Turbine 286 und dem Drehmomentwandler Leitrad 285, wodurch Drehmomentmultiplikation möglich wird. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die Drehmomentwandler Sperrkupplung 212 vollständig gesperrt ist, das Verbrennungsmotorausgangsdrehmoment direkt über die Drehmomentwandlerkupplung auf eine (nicht gezeigten) Eingangswelle des Getriebes 208 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler Sperrkupplung 212 sich in teilweisen Eingriff befinden, wodurch die direkt auf das Einzustellende Getriebe übertragene Drehmomentmenge direkt eingestellt wird. Die Steuerung 12 kann so konfiguriert sein, dass sie das durch den Drehmomentwandler 12 übertragene Drehmoment einstellt, indem die Drehmomentwandler Sperrkupplung entsprechend verschiedener Verbrennungsmotor Betriebsbedingungen, oder auf Basis einer Fahrer veranlassten Verbrennungsmotorbetriebsanforderung eingestellt wird..
  • Das Automatikgetriebe 208 umfasst Gangkupplungen (bspw. Gänge 1–10) 211 und die Vorwärtskupplung 210 die selektiv eingekuppelt werden können, um ein Verhältnis einer tatsächlichen Drehzahl der Getriebeantriebwelle 270 in eine aktuelle Gesamtdrehzahl der Räder 216 zu übersetzen. Die Gangkupplungen 211 können über die Einstellung von zu den Kupplungen geführtem Fluid über das Gangschaltungs-Steuersolenoidventil 209 ein- oder ausgerückt werden. Das abgegebene Drehmoment des Automatikgetriebe 208 kann auch auf die Räder 216 übertragen werden, um das Fahrzeug über die Abtriebswelle 260 anzutreiben. Spezifisch kann das Automatikgetriebe 208 ein Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle 270 entsprechend des Fahrzeug Fahrmodus transferieren, bevor ein Ausgangs-Antriebsdrehmoment an die Räder 216 übertragen wird. Die Getriebesteuerung 254 aktiviert oder kuppelt selektiv die TTC 212, die Gangkupplungen 211, die Vorwärtskupplung 210. Die Getriebesteuerung deaktiviert oder trennt auch selektiv die TCC 212, Gangkupplungen 211 und Vorwärtskupplung 210.
  • Ferner kann eine Friktionskraft auf die Räder 216 aufgebracht werden, in dem Friktionsradbremsen 218 in Eingriff gebracht werden. Bei einem Beispiel können Friktionsradbremsen 218 dann, wenn der Fahrer seinen Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt oder entsprechend Instruktionen der Bremssteuerung 250 eingesetzt werden. Ferner kann die Bremssteuerung 250 die Friktionsbremsen 218 entsprechend Informationen und oder Anforderungen der Fahrzeugsystemsteuerung 255 einsetzen. Genauso kann eine Friktionskraft auf die Räder 216 verringert werden, indem die Friktionsradbremsen 218 dann gelöst werdem, wenn der Fahrer seinen Fuß vom Bremspedal nimmt, Bremssteuerbefehle und oder Fahrzeugsystemsteuerungsbefehle und/oder -Informationen verringert werden. Bspw. können Fahrzeugfriktionsbremsen eine Friktionskraft auf Räder 216 über die Steuerung 250 als Teil eines automatisierten Verbrennungsmotor-Anhaltenswenden.
  • Entsprechend einer Anforderung, das Fahrzeug 225 zu beschleunigen, kann die Fahrzeugsystemsteuerung ein Fahrerwunschdrehmoment oder Leistungsanforderung von einem Gaspedal oder einer anderen Vorrichtung erhalten. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 ordnet sodann einen Anteil des Fahrerwunschdrehmoments dem Verbrennungsmotor und den restlichen Teil dem ISG zu. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 fordert Verbrennungsmotordrehmoment von der Verbrennungsmotorsteuerung 12 und ISG Drehmoment von der Elektromotorsteuerung 252 an. Falls das ISG Drehmoment plus das Verbrennungsmotordrehmoment unter einem Getriebeeingangs-Drehmomentlimit liegt (bspw. einem Schwellenwert, der nicht überschritten werden darf), wird das Drehmoment an den Drehmomentwandler 206 übertragen, der sodann mindestens ein Teil des angeforderten Drehmoments auf die Getriebeeingangswelle 270 überträgt. Die Getriebesteuerung 254 kuppelt selektiv die Drehmomentwandlerkupplung 212 ein und kommt mit den Zahnrädern über die Gangkupplungen 211 entsprechend Schaltplänen und TTC Verriegelungsplänen, die auf Fahrzeugeingangsdrehmoment und Fahrzeuggeschwindigkeit beruhen können, in Eingriff. Falls erwünscht ist, den elektrischen Energiespeicher 275 zu laden, wird ein Ladedrehmoment (bspw. ein negatives ISG Drehmoment) angefordert, während eine Fahrerdrehmomentanforderung ungleich Null vorliegt. Die Fahrzeug Systemsteuerung 255 kann ein erhöhtes Verbrennungsmotordrehmoment anfordern, um zu vermeiden, dass das Ladedrehmoment das Fahrerwunschdrehmoment erreicht.
  • Entsprechend einer Anforderung, das Fahrzeug 225 abzubremsen und regeneratives Bremsen einzusetzen, kann die Fahrzeugsystemsteuerung ein negatives Raddrehmoment auf Grund der Fahrzeuggeschwindigkeit und Bremspedal Position liefern. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 ordnet dann einen Bruchteil das negativen Radwunschdrehmoments dem ISG 240 zu (bspw. ein erwünschtes Antriebsstrang-Raddrehmoment) und den restlichen Bruchteil den Friktionsbremsen 218 (bspw. Wunsch-Friktionsbrems-Raddrehmoment). Ferner kann die Fahrzeugsystemsteuerung die Getriebesteuerung 254 informieren, dass sich das Fahrzeug im regenerativen Bremsmodus befindet, damit die Getriebesteuerung 254 die Gänge 211 abhängig von einem einzigartigen Gangschaltungsplan schaltet, um die Regenerationseffizienz zu verbessern. Das ISG 240 liefert ein negatives Drehmoment an die Getriebeeingangswelle 270, wobei aber das durch das ISG 240 gelieferte negative Drehmoment durch die Getriebesteuerung 54 limitiert werden kann, welche eine negative Getriebeeingangswelle-Drehmomentgrenze für die Getriebeeingangswelle ausgibt (bspw. einen nicht zu überschreitenden Grenzwert). Ferner kann das negative Drehmoment des ISG 240 begrenzt sein (bspw. begrenzt auf einen negativen Drehmomentschwellenwert) aufgrund der Betriebsbedingungen des elektrischen Energiespeicher 275, durch die Fahrzeug Systemsteuerung 255 oder die Elektromotorsteuerung 252. Jeder Anteil des negativen Wunschraddrehmoments, der nicht durch das ISG 240 aufgrund der Getriebe- oder ISG-Limits geliefert werden kann, kann den Friktionsbremsen zugeordnet werden, so dass das erwünschte Raddrehmoment durch eine Kombination eines negativen Raddrehmoments von den Friktionsbremsen 218 und dem ISG 240 geliefert wird.
  • Demzufolge kann die Drehmomentsteuerung der verschiedenen Antriebsstrang-Komponenten durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 überwacht werden, mit einer lokalen Drehmomentsteuerung für den Verbrennungsmotor 10, das Getriebe 208, den Elektromotor 240 und die Bremsen 218, durch die Verbrennungsmotorsteuerung; die Elektromotorsteuerung 252, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250.
  • In einem Ausführungsbeispiel kann die Verbrennungsmotor-Drehmomentabgabe durch Einstellung eine Kombination von Zündzeitpunkt, Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpuls Steuerung und/oder Luftaufladung, durch Steuerung einer Drosselöffnung und/oder der Ventilöffnungszeit, des Ventil-Öffnungswinkels und des Verstärkungsfaktors für Turbo oder hochaufgeladene Verbrennungsmotoren gesteuert werden. Beim Diesel-Verbrennungsmo-tor kann die Steuerung 12 die Verbrennungsmotor-Drehmomentabgabe durch Steuerung einer Kombination von Kraftstoffimpulsbreite, Kraftstoffimpuls Zeitpunkt und Luftaufladung steuern. In allen Fällen kann Verbrennungsmotorsteuerung auf Zylinder pro Zylinderbasis durchgeführt werden, um die Verbrennungsmotor-Drehmomentabgabe zu steuern.
  • Die Elektromotorsteuerung kann die Drehmomentabgabe und Produktion elektrischer Energie vom ISG 240 durch Einstellung des zu und vom Feld und/oder den Motorwindungen des IS fließenden Stroms einstellen, wie es bekannt ist.
  • Die Getriebesteuerung 254 empfängt die Getriebe Eingangswellenposition über den Positionssensor 271. Die Getriebesteuerung kann die Getriebeeingangswellenposition in Getriebewellengeschwindigkeit umwandeln, indem ein Signal vom Positionssensor 271 oder eine abgezählte Anzahl bekannter Winkeldistanzpulse über ein vorher bestimmtes Zeitintervall differenziert wird. Die Getriebesteuerung 254 kann ein Getriebe-Abtriebswellendrehmoment vom Drehmomentsensor 272 erhalten. Alternativ kann der Sensor 272 ein Positionssensor oder Drehmoment- und Positionssensoren sein. Falls der Sensor 272 ein Positionssensor ist, kann die Steuerung 254 die Wellenpositionsimpuls über ein vorbestimmtes Zeitintervall abzählen, um die Getriebeabtriebswellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254 kann auch die Abtriebsgetriebewellengeschwindigkeit differenzieren, um die Beschleunigung der Getriebeabtriebswelle zu bestimmen.
  • Die Bremssteuerung 250 empfängt Radgeschwindigkeitsinformation vom Radgeschwindigkeitssensor 221 und Bremsanforderungen von der Fahrzeugbremssteuerung 255. Die Bremssteuerung 250 kann auch Bremspedalpositionsinformationen vom Bremspedalsensor 154, der in 1 gezeigt ist, direkt oder über das CAN 299 empfangen. Die Bremssteuerung 250 kann Abbremsen entsprechend einem Raddrehmomentbefehl von der Fahrzeugsystemsteuerung 255 liefern. Die Bremssteuerung 255 kann auch Anti-Rutsch und Fahrzeugstabilitäts-Bremsen liefern, um das Fahrzeugbremsen und -Stabilität zu verbessern. Als solche kann die Bremssteuerung 250 ein Raddrehmomentlimit (bspw. einen Schwellenwert eines nicht zu überschreitenden negativen Raddrehmoments) an die Fahrzeug Systemsteuerung 255 liefern, sodass das negative ISG Drehmoment das Raddrehmomentlimit nicht überschreiten kann. Bspw. wird, falls die Steuerung 250 ein negatives Raddrehmomentlimit von 50 N-m ausgibt, das ISG Drehmoment so eingestellt, dass es weniger als 50 N-m (bspw. 49 N-m) negatives Drehmoment auf die Räder unter Berücksichtigung der Getriebe Gangschaltung ausübt.
  • Demzufolge schaffen die 1 und 2 ein System mit: einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor/Generator; einer Trennkupplung im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor; einem mit dem Elektromotor / Generator gekoppelten Getriebe; und einer Steuerung mit ausführbaren Befehlen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, um das Getriebe von einem Gang eines ersten Fahrerwunschdrehmoments herunterzuschalten, während das Fahrzeug im Fahrmodus betrieben wird und das Automatikgetriebe vom Gang bei einer zweiten Fahrerwuschdrehmomentanforderung herunterzuschalten, wenn das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird. Das System umfasst auch, daß der Gang der höchste Gang des Automatikgetriebes ist. Das System umfasst ferner zusätzliche Befehle, eine erste Batterielade- und Entladestrategie zu aktivieren, falls das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird, und ferner zusätzliche Instruktionen, ein zweite Batterielade- und Entladestrategie zu aktivieren, falls das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das System, dass die erste Batterielade- und Entladestrategie die Fahrzeugbatterie nicht lädt oder entlädt, falls die Fahrzeugbatterie sich im ersten Ladezustand befindet. Das System ferner umfasst zusätzliche Instruktionen, eine Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor entsprechend einer ersten Batterieladekurve und einer ersten Batterie Entlade-kurve aufzuteilen, während das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird. Das System umfasst ferner zusätzliche Befehle, die Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor entsprechend einer zweiten Batterieladekurve und einer zweiten Batterie Entladekurve zu verteilen, während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird. Das System umfasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Wunschgeschwindigkeit im gesteuerten Fahrzustand gesteuert wird, indem das Verbrennungsmotordrehmoment und das Elektromotordrehmoment eingestellt wird.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Auftragung oder Karte des Verbrennungsmotor- bremsspezifischen Kraftstoffökonomies, eine Batterieladekurve und eine Batterieentlade-kurve gezeigt. Die verbrennungsmotorspezifische Kraftstoffökonomieskarte, die Batterieladekurve und die Batterientladekurve bilden eine Basis dafür, eine vom Fahrer angeforderte Leistung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem ISG aufzuteilen. Die vertikale Achse repräsentiert das Verbrennungsmotordrehmoment und die horizontale Achse die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit. Das Verbrennungsmotordrehmoment steigt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse und die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit steigt in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse.
  • Kurven 302, 304 und 306 repräsentieren Kurven konstanter Antriebsstrang-Leistung. Kurve 302 repräsentiert eine Anforderung von 120 kW konstanter Leistung, die Kurve 304 repräsentiert eine Anforderung von 80 kW konstanter Leistungund die Kurve 306 repräsentiert eine Anforderung von 40 kW konstanter Leistung. Die innere Kurve zu 318 ist oval und repräsentiert eine konstant niedrige Verbrennungsmotorkraftstoffverbrennungsrate (bspw. 245 g/kWh) für alle Verbrennungsmotorgeschwindigkeiten und Drehmomente, die in seiner Grenzen liegen. Die Kurve 318 und ähnliche Kurven können aufgrund ihrer Form als Kraftstoffökonomiesinseln bezeichnet werden. Die Kurven 320 (bspw. 260 g/kWh), 322 (bspw. 266 g/kW Stunde, 324 (300 278 g/kWh) und 326 (bspw. 286 g/kWh) repräsentieren ständig zunehmende Verbrennungsmotor-Verbrauchsraten. Die Kurven 318–326 können dadurch hergestellt werden, indem ein Verbrennungsmotor bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Drehmomenten betrieben wird, die Kraftstoffökonomieswerte für die verschiedenen Verbrennungsmotorgeschwindigkeiten und -Drehmomente aufgetragen werden und sodann die Kraftstoffökonomiesraten mit Linien verbunden werden. Die Kurve mit fetter unterbrochener Linie 308 repräsentiert eine Batterie Entladekurve. Die Kurve mit fetter Linie 310 repräsentiert eine Batterieladekurve. Die Batterieladekurve folgt einer Grenze konstant niedrigen Kraftstoffökonomies, welche den niedrigsten Verbrennungsmotor Drehmomentwerten entspricht, sodass die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen in den Grenzen niedrigen Kraftstoffökonomies gehalten werden können. Die Batterieentladekurve folgt der gleichen Grenze konstanten Kraftstoff Verbrauchs, aber bei höchsten Verbrennungsmotordehmomentwerten, sodass die Verbrennungsmotor Betriebsbedingungen innerhalb der Grenzen geringen Kraftstoffökonomies gehalten werden können.
  • Falls ein Verbrennungsmotor bei Geschwindigkeit und Drehmoment für die Betriebsbedingungen 352 auf Basis einer Fahrerwunschdrehmomentanforderung von 40 kW (bspw. Linie 306) betrieben wird, können die Verbrennungsmotor- und Antriebsstrang Effizienz durch Betreiben des Verbrennungsmotors bei Geschwindigkeiten und einem Drehmoment verbessert werden, die sich innerhalb der Kurve 318 befinden. Insbesondere kann das Verbrennungsmotordrehmoment zwecks Steigerung der Antriebsstrangeffizienz bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit von einem bei 352 gezeigten Niveau bis auf ein Verbrennungsmotordrehmomentniveau entsprechend dem Schnittpunkt des Pfeils, der sich von 352 erstreckt und die Batterieladekurve 310 schneidet, erhöht werden.. Gleichzeitig mit dem Anwachsen des Verbrennungsmotordrehmoments wird das Elektromotordrehmoment in gleichem Maße entsprechend der Steigerung des Verbrennungsmotordrehmoments verringert, so das TDG gleicht die Engsystem Mut, wobei TDD = TENG + TMOT, wobei TDD dient Fahreranforderung nach einer Wunschantriebsstrangleistung, TENG das Verbrennungsmotor Drehmoment und TMOT das Elektromotordrehmoment ist. So kann die Antriebsstrange Effizienz verbessert werden, indem die Verbrennungsmotor- und Elektromotor-Betriebsbedingungen eingestellt werden.
  • Wenn ein Verbrennungsmotor bei einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment für Betriebsbedingungen 350, auf Basis einer Fahrerantriebsstrangleistungsforderung von 120 kW (bspw. Linie 302) betrieben wird, können der Verbrennungsmotor und die Antriebsstrang-Effizienz dadurch verbessert werden, dass der Verbrennungsmotor bei einer Geschwindigkeit und mit einem Drehmoment betrieben wird, die sich innerhalb der Kurve 318 befinden. Spezifisch kann zur Steigerung der Antriebsstrangeffizienz während Aufrechterhaltung einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit das Verbrennungsmotordrehmoment von einem bei 350 gezeigten Niveau auf ein Verbrennungsmotordrehmoment entsprechend der Schnittstelle des sich von 350 erstreckenden Pfeils mit der Batterieentladekurve 308 gesenkt werden, während konstante Verbrennungsmotorgeschwindigkeit aufrechterhalten wird. Gleichzeitig mit der Abnahme des Verbrennungsmotordrehmoments wird das Elektromotordrehmoment um den gleichen Betrag gesteigert, entsprechend der Abnahme des Verbrennungsmotordrehmoments. So kann die Antriebsstrangeffizienz verbessert werden, indem die Verbrennungsmotor- und Elektromotorbetriebsbedingungen eingestellt werden. Demzufolge können die Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so eingestellt werden, dass sie den Verbrennungsmotor entlang der Batterieladekurve 310 oder der Batterieentladekurve 308 betreiben, abhängig von der Leistungsanforderung und der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit.
  • In einem Ausführungsbeispiel benötigt ein Fahrzeug bei Autobahngeschwindigkeit 40 kWh, um die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Die 40 kWh können geliefert werden, indem der Verbrennungsmotor bei 355 betrieben wird, nahe der Batterieladelinie 310. Demzufolge können die 40 kW mit nur geringer Elektromotorleistung geliefert werden. Nichtsdestoweniger kann der Elektromotor sehr viel weniger effizient betrieben werden (bspw. i 50 % Effizienz verglichen mit 90 % Effizienz) oder bei niedrigem Leistungsniveau. Demzufolge ist es nicht erwünscht, den Elektromotor entlang der Batterieladekurve 310 zu betreiben.
  • Wenn der Verbrennungsmotor entlang der Batterieladekurve 310 und der Batterieentladekurve 308 betrieben wird, findet die erwünschte Antriebsstrangeffizienz und Verhalten beim Betrieb des Fahrzeugs im Stop-and-Go Verkehr oder bei niedrigeren Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten statt.
  • In 4 ist eine gewichtende Funktion zur Aufrechterhaltung des Batterieladezustands innerhalb eines Wunschbereichs gezeigt. Die gewichtende Funktion umfasst eine vertikale Achse, welche die Fahrzeugbatterie-Energieaufnahe umfasst (bspw. die Fläche unter der horizontalen Achse) und die Energie, welche die Fahrzeugbatterie abgibt (bspw. die Fläche oberhalb der horizontalen Achse). Die horizontale Achse repräsentiert den Batterieladezustand (SOC) und der Batterieladezustand steigt von Schnittpunkt mit der vertikalen Achse und der horizontalen Achse (bspw. 0 SOC) in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse.
  • Die vertikale Linie 402 repräsentiert 40% SOC, die vertikale Linie 403 50% SOC und die vertikale Linie 404 60 % SOC. Die Fläche links der vertikalen Linie 402 repräsentiert eine Batterie SOC Fläche, in der die gewichtende Funktion opportunistisches Batterieladen anfordert. In anderen Worten fordert die gewichtende Funktion Batterieladen an, wenn die vom Fahrer abgefragte Leistung so niedrig ist, dass die Batterie über die kinetische Energie des Fahrzeugs oder den Verbrennungsmotor geladen werden kann. Die Fläche rechts der vertikalen Linie 404 repräsentiert eine Batterie SOC Fläche, wo die gewichtende Funktion opportunistisches Batterieentladen fordert. Die Batterie kann opportunistisch entladen werden, wenn die vom Fahrer abgerufene Leistung durch den Elektromotor oder durch den Elektromotor und den Verbrennungsmotor geliefert werden können. Bei 410 ist der Batterieladezustand ausreichend niedrig, um die Batterieentladung auf null zu limitieren. Mit anderen Worten darf die Batterie dann nicht unter den SOC bei 410 entladen werden. Ein elektrisches Antriebsdrehmoment, das durch den Elektromotor unter Verwendung von Ladung aus der Batterie geliefert wird, kann für Batterie SOC Werte > 410 geliefert werden.
  • Im SOC Bereich zwischen 402 und 404 fordert die gewichtende Funktion weder Aufladen noch Entladen der Batterie. Daher wird durch Entladen der Batterie bei höheren SOC Werten und Landung der Batterie bei niedrigeren SOC Werten der Batterie SOC in Richtung der 50 % SOC gedrückt. Diese gewichtende Funktion kann die erwünschte Antriebsstrangeffizienz und Verhalten liefern, wenn das Fahrzeug im Stop-and-Go-Verkehr oder bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten betrieben wird.
  • In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Auftragung oder Karte eines spezifischen Verbrennungsmotor Kraftstoffökonomie, einer Batterieladekurve und einer Batterieentladekurve gezeigt. Die spezifische Verbrennungsmotorbrems-Kraftstoffökonomie-Karte, die Batterieladekurve und die Batterieentladekurve sind die Grundlage für die Aufteilung der Fahrerwunschleistung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem ISG. Die vertikale Achse repräsentiert das Verbrennungsmotordrehmoment und die horizontale Achse die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit. Das Verbrennungsmotor Drehmoment wächst in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse und die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit wächst in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse. Die Abschnitte der 5, identifiziert durch fünf Seriennummern, sind die gleichen wie die Abschnitte in 3, die durch drei Seriennummern identifiziert werden. Bspw. ist die Kurve 326 die gleiche Kurve wie 526, falls nicht anderweitig angegeben.
  • Die Kurven 502, 504 und 506 repräsentieren Kurven konstanter Antriebsstrangleistung. Die Kurve 502 repräsentiert 120 kW angeforderte konstante Leistung, die Kurve 504 repräsentiert 80 kW angeforderte konstante Leistung und die Kurve 506 repräsentiert 40 kW angeforderte konstante Leistung. Die innere Kurve 518 ist oval und repräsentiert eine Konstant niedrige Verbrennungsmotor-Kraftstoffökonomiesrate (bspw. 245 g/kWh) für alle Verbrennungsmotorgeschwindigkeiten und Drehmomente, die sich innerhalb dieser Grenzen befinden. Die Kurve 518 und ähnliche Kurven können aufgrund ihrer Form als Kraftstoffökonomie-inseln beschrieben werden,. Die Kurven 520 (bspw. 260 g/kWh), 522 (bspw. 266 g/kWh), 524 (bspw. 278 g/kWh und 526 (286 g/kWh) repräsentieren konstant wachsende Verbrennungsmotor Kraftstoffökonomieraten. Die Kurven 518–526 können gebildet werden, in dem ein Verbrennungsmotor bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Drehmomenten betrieben wird, die Kraftstoffökonomiewerte für die verschiedenen Verbrennungsmotorgeschwindigkeiten und Drehmomente aufgetragen werden und sodann die Kraftstoffökonomieraten mit Linien verbunden werden. Die Kurve mit fetter unterbrochener Linie 508 repräsentiert eine Batterieentladekurve. Die Kurve 508 befindet sich innerhalb der Kurve 518, welche die gleiche wie Kurve 318 in 3 ist. Demzufolge ist die Kurve 508 bei niedrigeren Verbrennungsmotordrehmomenten als die Kurve 308 der 3. Die durchgezogene fette Linie 510 repräsentiert eine Batterieladekurve. Die Kurve 510 liegt innerhalb der Kurve 518. Die Kurve 510 befindet sich bei höheren Verbrennungsmotor Drehmomenten als die Kurve 310 der 3. Demzufolge sind die Kurven 508 und 510 näher dem Zentrum der Insel der Verbrennungsmotor-Kraftstoffökonomie, die durch Kurve 518 gebildet ist, als Kurven 308 und 310 der 3. Ferner umfassen die Kurven 508 und 510 einen kleineren Verbrennungsmotorgeschwindigkeit/Drehmomentbereich als die Kurven 308 und 310 der 3. Daher kann der Betrieb des Verbrennungsmotors entlang der Batterieentladungskurve 510 zusätzliches Verbrennungsmotordrehmoment – verglichen mit dem Betrieb des Verbrennungsmotors entlang der Kurve 310 der 3 benötigen, wenn die Leistungsanforderung sich bei den Bedingungen 352 / 552 befindet. In ähnlicher Weise kann der Betrieb des Verbrennungsmotors entlang der Kurve 508 weniger Verbrennungsmotordrehmoment benötigen, verglichen mit dem Betrieb des Verbrennungsmotors entlang der Kurve 308 der 3, wenn die Leistungsanforderungen sich bei den Bedingungen 350 / 550 befinden.
  • Falls ein Verbrennungsmotor bei einer Geschwindigkeit und Drehmoment für die Betriebsbedingungen 552, basierend auf einer Fahrerantriebsstrang-Leistungsanforderung entsprechend 40 kW (bspw. Linie 506) betrieben wird, können die Verbrennungsmotor- und Antriebsstrangeffizienz durch Betrieb des Verbrennungsmotors bei einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment verbessert werden, die sich innerhalb der Kurve 518 befinden. Insbesondere kann das Verbrennungsmotordrehmoment von einem bei 552 gezeigten Niveau auf ein Verbrennungsmotor Drehmoment entsprechend dem Schnittpunkt des Pfeils, der sich von 552 erstreckt mit der Batterieladekurve 510, erhöht werden. Um die Antriebsstrangeffizienz zu steigern, während eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird. Gleichzeitig wächst das Verbrennungsmotordrehmoment, das Elektromotordrehmoment wird um den gleichen Betrag reduziert wie das Anwachsen des Verbrennungsmotordrehmoments, sodass TDD = TENG + TMOT, wobei die TDD die Fahrer Anforderung nach einer Antriebsstrangleistung ist, TENG das Verbrennungsmotor Drehmoment und TMOT das Elektromotordrehmoment ist. Demzufolge ist die Verbrennungsmotordrehmomentabgabe gegenüber der Änderung des Verbrennungsmotorbetriebs von 352 der 3 zur Kurve 310 erhöht.
  • Falls ein Verbrennungsmotor bei einer Geschwindigkeit und Drehmoment für Betriebsbedingung 550 betrieben wird, basierend auf einer Fahrer-Antriebsstrangleistungsanforderung von 120 kW (bspw. Linie 502), können die Verbrennungsmotor- und Antriebsstrangeffizienz dadurch verbessert werden, dass der Verbrennungsmotor mit einer Geschwindigkeit und Drehmoment betrieben wird, die sich innerhalb der Kurve 518 befinden. Spezifisch kann zur Steigerung der Antriebsstrang-Effizienz – während eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird – das Verbrennungsmotordrehmoment von einem Niveau von 550 auf ein Verbrennungsmotordrehmoment entsprechend der Schnittstelle des sich von 550 erstreckenden Pfeils mit der Batterieentladekurve 508 bei Aufrechterhaltung der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit verringert werden. Gleichzeitig mit der Abnahme des Verbrennungsmotordrehmoments wächst in gleicher Weise das Elektromotordrehmoment. Demzufolge ist die Verbrennungsmotordrehmomentabgabe verglichen mit der Änderung des Verbrennungsmotorbetriebs von 350 der 3 zur Kurve 308 verringert. So können Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen eingestellt werden, um den Verbrennungsmotor auf der Batterieladekurve 510 oder der Batterieentladekurve 508 zu betreiben, abhängig von der angeforderten Leistung und Verbrennungsmotorgeschwindigkeit.
  • Ferner können, falls das Fahrzeug mit Autobahngeschwindigkeit betrieben wird, was 40 kW zum Aufrechterhalten der Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt, die 40 kW durch Betrieb des Verbrennungsmotors an einer Schnittstelle der Kurve 510 und der sich von 555 erstreckenden Linie betrieben werden. Konsequenterweise steigt die Elektromotor-Leistungsab-gabe, um so die Elektromotor- und Antriebsstrangeffizienz zu erhöhen. Demzufolge kann die Komprimierung der Kurven 510 und 508 in Richtung des Zentrums der Verbrennungsmotor-Kraftstoffökonomiesinsel, geschaffen durch die Kurve 518, die Antriebsstrangeffizienz verbessern. Durch Betrieb des Verbrennungsmotors entlang der Batterieladekurve 510 und der Batterieentladenkurve 508 kann die Wunschantriebsstrangeffizienz und Verhalten verbessert werden, wenn das Fahrzeug bei Autobahngeschwindigkeiten in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird, da der Elektromotor bei Bedingungen arbeiten kann, wo er effizienter ist.
  • In 6 ist eine zweite Gewichtungsfunktion oder Strategie zum Aufrechterhalten des Batterieladezustands innerhalb eines Wunschbereichs gezeigt. Die Gewichtungsfunktion umfasst eine vertikale Achse, die Energie darstellt, die von der Fahrzeugbatterie (z. B. Fläche unterhalb der horizontalen Achse) aufgenommen wird, und Energie, welche die Fahrzeugbatterie abgibt (z. B. Fläche oberhalb der horizontalen Achse). Die horizontale Achse repräsentiert den Batterieladezustand (SOC) und der Batterieladezustand nimmt vom Schnittpunkt der vertikalen Achse und der horizontalen Achse (z. B. Null SOC) in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse zu.
  • Die vertikale Linie 602 repräsentiert 50% SOC, die vertikale Linie 603 repräsentiert 55% SOC und die vertikale Linie 604 60% SOC. Der Bereich links der vertikalen Linie 602 stellt einen Batterie-SOC-Bereich dar, in dem die Gewichtungsfunktion opportunistisches Batterieladen fordert. Der Bereich rechts von der vertikalen Linie 604 repräsentiert einen Batterie-SOC-Bereich, wo die Gewichtungsfunktion opportunistische Batterieentladung fordert. Die Batterie kann opportunistisch entladen werden, wenn die Fahrerwunschleistung vom Verbrennungsmotor oder vom Verbrennungsmotor und Elektromotor erfüllt werden kann. Bei 610 ist die Batterieladung ausreichend niedrig, um die Batterieentladung auf Null zu begrenzen. Mit anderen Worten darf die Batterie nicht unter das SOC bei 610 entladen werden. Ein elektrisches Antriebsdrehmoment, das durch den Elektromotor unter Verwendung von Ladung von der Batterie bereitgestellt wird, kann für Batterie-SOC-Werte > 610 vorgesehen sein.
  • Im SOC-Bereich zwischen 602 und 604 verlangt die Gewichtungsfunktion nicht, daß die Batterie geladen wird oder Ladung abgibt. Somit wird durch Entladen der Batterie bei höheren SOC-Werten und Laden der Batterie bei niedrigeren SOC-Werten der Batterie SOC auf 55% SOC gedrückt. Die Gewichtungsfunktion kann den Wunsch-Antriebsstrangwirkungsgrad und die Wunschleistung bereitstellen, wenn das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus mit höheren Geschwindigkeiten betrieben wird, weil die Batterie auf einem höheren SOC gehalten wird, damit der Elektromotor häufiger betrieben werden kann, um einen größeren Antriebsstrangwirkungsgrad bereitzustellen.
  • In 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und Elektromotors in einem gesteuerten Fahrtmodus und gesteuerten Nicht-Fahrmodus dargestellt. Das Verfahren von 7 kann den Verbrennungsmotor auf Grundlage von Motorbremsspezifischen Kraftstoffökonomies-Kennfeldern und Batterie-SOC-Gewichtungsfunktionen, der 3–6 betreiben. Ferner können zumindest Teile des Verfahrens von 7 als ausführbare Befehle, die in einem nicht-transitorischen Speicher gespeichert sind, integriert werden, während andere Teile des Verfahrens über eine Steuerung ausgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktuatoren in die physikalischen Welt überträgt.
  • Bei 701 bestimmt das Verfahren 700 die Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können die geforderte Antriebsstrangleistung, das Fahrerwunschdrehmoment, die Verbrennungsmotordrehzahl, die Elektromotordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motorkühlmitteltemperatur und die Umgebungstemperatur einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt. In einem Ausführungsbeispiel werden die Antriebsstrangleistung und / oder das Fahrerwunschdrehmoment basierend auf der Gaspedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die eine Tabelle empirisch bestimmter Verbrennungsmotordrehmomente und Antriebsstrangleistungsniveaus indexiert, bestimmt. Das Verfahren 700 schreitet zu 702 fort, nachdem die Betriebsbedingungen bestimmt sind.
  • Bei 702 entscheidet das Verfahren 700, ob das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrmodus arbeitet. In einem Ausführungsbeispiel arbeitet das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrmodus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer Wunschfahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird, indem ein oder mehrere Drehmomentaktuatoren eingestellt werden, die das Verbrennungsmotor- und / oder Elektromotordrehmoment einstellen. Somit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer Wunschgeschwindigkeit durch Einstellen der Antriebsstrang-Drehmomentabgabe oder aufnahme gehalten. Ferner kann die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Wunschfahrzeuggeschwindigkeit ohne Eingabe eines Fahrerwunschdrehmoments gehalten werden. Dies steht im Gegensatz zum Betrieb des Fahrzeugs in einem Modus geregelten Drehmoments, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit variieren kann und das Antriebsstrangdrehmoment auf ein Wunschdrehmoment eingestellt wird. Das Fahrzeug kann sich in einem gesteuerten Fahrmodus befinden, nachdem ein Fahrer einen gesteuerten Fahrmodus über einen Schalter oder eine humane/maschinelle-Eingabe erfordert. Wenn das Verfahren 700 entscheidet, dass sich das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus befindet oder wenn ein gesteuerter Fahrmodus gefordert wird, ist die Antwort ja und das Verfahren 700 fährt mit 712 fort. Andernfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 700 fährt mit 704 fort.
  • Bei 704 aktiviert das Verfahren 700 eine Gewichtungsfunktion für die Batterie-SOC-Wartung für ein die Basis-Fahrbarverhalten und den Kraftstoffökonomie. In einem Ausführungsbeispiel drückt die Gewichtungsfunktion für die Basis-SOC-Wartung den Batterie SOC auf einen nominellen 50% SOC. Ferner ist der Gewichtungsfunktions-SOC-Nennwert für die Basis-SOC-Wartung geringer als der nominale SOC-Wert zum Betreiben des Fahrzeugs im gesteuerten Fahrmodus. Zusätzlich wird ein SOC-Bereich, bei dem Batterieentladung oder -aufladung nicht angefordert wird, größer (z.B. 20% SOC), wie in 4, so dass die Batterie seltener lädt und Batterieverbrauch reduziert wird. Zum Beispiel wird der Batterie SOC, bei dem die Batterie geladen wird, auf 40% SOC und darunter eingestellt. Das Verfahren 700 fährt mit 706 fort, nachdem die Gewichtungsfunktion für ein Basisfahrverhalten und Kraftstoffökonomie aktiviert ist.
  • Bei 706 aktiviert das Verfahren 700 die Bedingung, auf den höchsten Gang bei Basis-Fahrverhalten und Kraftstoffökonomie zu schalten (bspw. den 8. Gang eines achtstufigen Getriebes).
  • Die Bedingungen des Herunterschalten des höchsten Ganges werden über die Aktivierung eines Basis-Fahrverhaltens- und Treibstoffökonomie-Schaltplans aktiviert. Der Basis-Fahrverhaltens- und Treibstoffökonomie Schaltplan kann bei niedrigerem Fahrerwunschdrehmoment oder Antriebsstrangleistungsanforderungen herunterschalten als bei einem Schaltplan für den Betrieb im gesteuerten Fahrmodus
  • Bei 708 aktiviert das Verfahren 700 die Parameter des Fahrzeug-Energiemanagements für Basis-Fahrverhalten und den Kraftstoffökonomie. Bei einem Ausführungsbeispiel umfassen die Parameter des Basisfahrverhaltens und des Kraftstoffökonomies eine Batterieladekurve und eine Batterieentladekurve, wie in 1 gezeigt. Die Fahrzeugsystemsteuerung kann Motorbetriebsbedingungen so einstellen, dass der Motor entlang der Batterieladekurve oder der Batterieentladungskurve arbeitet, um den Antriebsstrangwirkungsgrad zu erhöhen. Die Motorbetriebsbedingungen werden so eingestellt, dass der Verbrennungsmotor bei Bedingungen entlang der Batterieladekurve oder der Batterieentladungskurve (z. B. Kurven, bei denen der Motor BFSC kleiner als ein Schwellwertniveau ist) betrieben wird, während die Fahrerwunschantriebsstrangleistung erfüllt wird. Mit anderen Worten wird der Verbrennungsmotor unter Bedingungen betrieben, die durch die Batterielade- und Entladekurven beschrieben sind.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird das bei 701 bestimmte Fahrerwunsch-Drehmoment- oder Antriebsstrangleistungsniveau zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor basierend auf der Basis-BFSC-Karte des Verbrennungsmotors (z.B. 3) verteilt. Insbesondere wird der Verbrennungsmotor mit seiner aktuellen Geschwindigkeit bei einem Drehmomentniveau betrieben, das einer nächsten Batterieladekurve oder Batterieentladungskurve entspricht. Bspw. kann, wie in 3 beschrieben, wenn der Verbrennungsmotor bei den Bedingungen 350 von Fig. Wie in 3 gezeigt, wird der Verbrennungsmotor entlang seiner aktuellen Geschwindigkeit zu einem Drehmoment bewegt, in dem das Verbrennungsmotordrehmoment die Batterieentladungskurve 308 schneidet. Das Fahrerwunschdrehmoment wird durch Einstellen des Motordrehmoments erfüllt, so dass TDD = TENG + TMOT. So wird das Fahrerwunschdrehmoment zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor aufgeteilt. Ferner werden der Verbrennungsmotor, der Elektromotor und das Getriebe basierend auf dem bei 706 beschriebenen Getriebeschaltplan, der SOC-Gewichtungsfunktion, die bei 704 beschrieben ist, und den Energiemanagementparametern betrieben.
  • Bei 712 aktiviert das Verfahren 700 eine Gewichtungsfunktion für die Batterie-SOC-Wartung für den gesteuerten Fahrmodus. In einem Ausführungsbeispiel leitet die Gewichtungsfunktion für die Batterie-SOC-Wartung für den gesteuerten Fahrmodus den Batterieladungszustand auf nominelle 55% SOC. Ferner ist die Gewichtungsfunktion für den SOC-Nominalwert für die Batterie-SOC-Wartung für den gesteuerten Fahrmodus größer als der nominale SOC-Wert zum Betreiben des Fahrzeugs bei Basiszuständen oder im gesteuerten Nicht-Fahrmodus. Zusätzlich wird ein SOC-Bereich, bei dem keine Batterieent- oder -beladung angefordert wird, kleiner (z. B. 10% SOC), wie in 6, so dass die Batterie seltener lädt und der Batterieverbrauch reduziert wird. Bspw. wird die Batterie SOC, bei der die Batterieladung angefordert wird, auf 50% SOC und niedriger eingestellt. Das Verfahren 700 fährt mit 714 fort, nachdem die Gewichtungsfunktion für Basisfahrverhalten und Kraftstoffökonomie aktiviert ist.
  • Bei 714 aktiviert das Verfahren 700 die Bedingung für den höchsten Gang für die gesteuerten Fahrmodus und Kraftstoffökonomie. Der höchste Gang ist der höchste Gang eines Getriebes mit festem Übersetzungsverhältnis (z. B. der 8. Gang eines Achtganggetriebes). Die Bedingung des höchsten Gangs wird aktiviert, indem ein gesteuerter Fahrmodus und ein Kraftstoffökonomie-Schaltprogramm aktiviert werden. Das Fahrverhalten im gesteuerten Fahrmodus und der Kraftstoffökonomie-Schaltplan können bei höheren angeforderten Fahrerwunschdrehmomenten oder Antriebsstrangleistungsniveaus herunterschalten, als im Basisschaltplan. Das Verfahren 700 schreitet zu 716 fort, nachdem der Basis-Getriebeschaltplan aktiviert ist.
  • Bei 716 aktiviert das Verfahren 700 die Fahrzeugenergiemanagementparameter für den gesteuerten Fahrmodus und die Kraftstoffökonomie. In einem Ausführungsbeispiel umfassen die Fahrmodus-Fahrverhalten und die Kraftstoffökonomieparameter eine Batterieladekurve und eine Batterieentladungskurve, wie in 5 gezeigt. Die Fahrzeugsystemsteuerung kann Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen so einstellen, dass der Verbrennungsmotor entlang der Batterieladekurve oder der Batterieentladungskurve arbeitet, um den Antriebsstrangwirkungsgrad zu erhöhen. Die Batterielade- und Entladekurven werden zur Mitte der Motor Kraftstoffökonomiesinsel, die durch die Kurve 518 gebildet wird, komprimiert. Somit betreibt die Batterieladekurve den Verbrennungsmotor bei höheren Motordrehmomenten, verglichen mit dem Fall, wenn der Verbrennungsmotor mit der gleichen Geschwindigkeit nach der Batterie-Ladekurve der Basis-Verbrennungsmotor-BFSC-Karte, die in 3 gezeigt ist, arbeitet. Ferner betreibt die Batterieentladungskurve den Verbrennungsmotor bei niedrigeren Verbrennungsmotordrehmomenten als in dem Fall, wenn der Motor gemäß der Batterieladekurve der Basis-Verbrennungsmotor-BFSC-Karte mit derselben Geschwindigkeit arbeitet. Folglich kann die Batterie auf einen höheren SOC geladen werden, um eine längere Batterieentladung zu ermöglichen, um es dem Elektromotor zu gestatten, den Verbrennungsmotor über längere Zeiträume zu unterstützen, während er im gesteuerten Fahrmodus arbeitet, als beim Betrieb des Verbrennungsmotors im Basis-Kraftstoffverbrauchs- und Wirkungsgradmodus ohne den gesteuerten Fahrmodus. Ferner werden der Verbrennungsmotor und der Elektromotor auf Basis der in 712 beschriebenen SOC-Gewichtungsfunktion und Energiemanagementparameter betrieben.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird das bei 701 bestimmte Fahrerwunsch-Drehmoment oder Antriebsstrangleistungsniveau zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor auf Grundlage der Verbrennungsmotor BFSC-Karte (z. B. 5) für gesteuerten Fahrmodus verteilt. Insbesondere wird der Verbrennungsmotor mit seiner aktuellen Geschwindigkeit bei einem Drehmomentniveau betrieben, das der nächsten Batterielade- oder entladekurve entspricht. Bspw. kann, wie in 5 beschrieben, wenn der Motor bei den Bedingungen 550 von 5 arbeitet, der Verbrennungsmotor entlang seiner aktuellenn Geschwindigkeit zu einem Drehmoment bewegt, bei dem das Verbrennungsmotordrehmoment die Batterieentladungskurve 508 schneidet, was niedrigere Verbrennungsmotor-dreh-momente als die Batterieentladungskurve 308 von 3 liefert. Das Fahrerwunschdrehmo-ment wird durch Einstellen des Motordrehmoments erfüllt, so dass TDD = TENG + TMOT. So wird das Fahrerwunschdrehmoment zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor verteilt. Ferner werden der Verbrennungsmotor, der Elektromotor und das Getriebe basierend auf dem bei 706 beschriebenen Getriebeschaltplan, die bei 794 beschriebene Gewichtungsfunktion, und die Energiemanagementparameter betrieben.
  • Bei 718 entscheidet das Verfahren 700, ob ein Tip-in vorliegt. Ein Tip-In kann als ein Fahrer, der das Gaspedal für erhöhte Kraft- oder Drehmomentanforderung drückt, charakterisiert werden. Wenn das Verfahren 700 entscheidet, dass ein Tip-in im Gange ist, ist die Antwort ja und das Verfahren 700 geht zu 720 über. Andernfalls wird das Getriebe gemäß dem gesteuerten Fahrmodus Schaltplan geschaltet und das Verfahren 700 geht zu 722 über.
  • Bei 720 ermöglicht das Verfahren 700 das Schalten des oberen Gangs der Grundlage des bei 706 beschriebenen Schaltplans. Das Getriebe schaltet bei niedrigeren Fahrerwunschdrehmomenten herunter, als wenn das Fahrzeug gemäß dem Schaltplan für gesteuerten Fahrmodus betrieben wird, so daß der Antriebsstrang schneller auf das vom Fahrer inittierte Manöver reagieren kann. Das Verfahren 700 schreitet zum Ende nach Schalten des Getriebes gemäß dem Basis-Getriebeschaltplan fort.
  • Bei 722 ermöglicht das Verfahren 700 ein Schalten des obersten Gangs auf Grundlage des Schaltplans, der bei 714 aktiviert wurde. Das Getriebe schaltet bei höheren Fahrerwunschdrehmomenten herunter, als wenn das Fahrzeug mit dem Basisschaltplan betrieben wird, so dass der Elektromotor den Verbrennungsmotor unterstützen und den Verbrennungsmotor mit niedrigerer Geschwindigkeit, wo er effizienter arbeiten kann, betreibt. Das Verfahren 700 geht zum Ausgang der Routine, nachdem das Getriebe nach dem Basisschaltplan betrieben wurde.
  • Das Verfahren nach 7 sieht ein Antriebsstrangbetriebsverfahren vor, das umfasst: Verteilen einer Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor in Reaktion auf eine erste Batterieladekurve und eine erste Batterieentladungskurve, während das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird; Verteilen der Fahrerwunsch-Drehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor in Abhängigkeit von einer zweiten Batterieladekurve und einer zweiten Batterieentladungskurve, während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird. Das Verfahren umfasst, dass die erste Batterie-Ladungskurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotordrehzahl und dem motorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauch basiert. Das Verfahren umfasst, dass die erste Batterieentladungskurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotordrehzahl und dem motorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauch basiert, wobei die erste Ladungskurve auf einer ersten Gruppe von Motordrehmomentwerten basiert, die erste Entladungskurve auf einer zweiten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten, und wobei die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der zweiten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten größer als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der ersten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten sind.
  • In einigen Ausführungsbeispielen schließt das Verfahren ein, dass die zweite Batterieladekurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotordrehzahl und dem motorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauch basiert. Das Verfahren umfasst, dass die zweite Batterieladekurve auf einer dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten basiert, wobei die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten größer als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der ersten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten sind. Das Verfahren schließt ein, dass die zweite Batterieentladungskurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotordrehzahl und dem Verbrennungsmotorbremsspezifischen Kraftstoffverbrauch basiert, wobei die zweite Entladungskurve auf einer vierten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten basiert und die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten kleiner sind als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der zweiten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten.
  • Das Verfahren von 7 sieht auch ein Antriebsstrangbetriebsverfahren vor mit: Aktivieren einer ersten Batterielade- und Entladestrategie, wenn das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird; und Aktivieren einer zweiten Batterielade- und Entladestrategie, wenn das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird. Das Verfahren umfasst ferner das Verteilen einer Fahrer-Drehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor in Reaktion auf eine erste Ladungskurve und eine erste Entladungskurve, während das Fahrzeug nicht im Fahrmodus betrieben wird, und Verteilen der Fahrerdrehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor entsprechend einer zweiten Ladungskurve und einer zweiten Entladungskurve, während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren, wo die erste Batterie-Lade- und Entlade-Strategie die Fahrzeugbatterie lnicht ädt oder entlädt, wenn die Fahrzeugbatterie-Ladung innerhalb eines ersten Batterieladungsbereichs ist. Das Verfahren umfasst, dass die zweite Batterielade- und -entladungsstrategie eine Fahrzeugbatterie nicht auflädt oder entlädt, wenn die Fahrzeugbatterieladung innerhalb eines zweiten Batterieladungsbereichs liegt, wobei der zweite Batterieladungsbereich vom ersten Batterieladungsbereich verschieden ist . Das Verfahren schließt ein, dass die erste Batterielade- und Entladestrategie einen erwünschten nominalen Batterieladezustand aufweist, der kleiner als der erwünschte nominale Batterieladezustand der zweiten Batterielade- und Entladestrategie ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Wunschfahrzeuggeschwindigkeit im gesteuerten Fahrmodus über eine Einstellung von Verbrennungsmotor- und Elektromotordrehmoment gesteuert wird. Das Verfahren umfasst ferner das Schalten eines Getriebes in Reaktion auf einen ersten Schaltplan, wenn das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird und das Schalten des Getriebes in Reaktion auf einen zweiten Schaltplan, wenn das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  • Man beachte, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Abschätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und / oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerungsverfahren und Routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Motorenhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere beliebige Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multi-Threading und ähnliche. Somit können verschiedene beschriebene Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge 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 Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern ist zur einfacheren Darstellung und Beschreibung gegeben. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und / oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner kann zumindest ein Teil der beschriebenen Aktionen, Operationen und / oder Funktionen graphisch einen Code darstellen, der in den nicht-transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Steuersystem programmiert werden soll. Die Steuerungsvorgänge können auch den Betriebszustand eines oder mehrerer Sensoren oder Aktuatoren in der physikalischen Welt verändern, wenn die beschriebenen Aktionen ausgeführt werden, indem die Befehle in einem System ausgeführt werden, das verschiedene Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit einer oder mehreren Steuerungen enthält.
  • Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich exemplarisch und dem Fachmann geläufige Variationen fallen ebenfalls unter den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist.. Bspw. könnten I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit natürlichenm Gas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, die Erfindung vorteilhaft nutzen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    12
    elektronische Motorsteuerung
    30
    Brennkammer
    32
    Zylinderwand.
    33
    Motorblock
    35
    Zylinderkopf
    36
    Kolben
    40
    Kurbelwelle
    42
    Motorlufteinlaß.
    43
    Luftfilter
    44
    Ansaugkrümmer
    45
    Verstärkerkammer
    47
    Kompressor-Rezirkulationsventil
    48
    Abgaskrümmer
    51
    Einlaßnocke
    52
    Einlaßventil
    53
    Auslaßnocke.
    54
    Auslaßventil.
    57
    Auslaßnockensensor
    55
    Einlaßnockensensor
    57
    Auslaßnockensensor für Positionsdetektion von 53
    58
    Ventilbetätigungseinrichtung
    59
    Ventilbetätigungseinrichtung für 52.
    62
    elektronische Drossel
    64
    Drosselklappe
    66
    Kraftstoff-Injektor
    68
    Drosselpositionssensor
    70
    Katalysator
    88
    Zündsystem
    92
    Zündkerze
    95
    Ritzel der Ritzelwelle
    96
    Anlassermotor
    97
    Schwungrad
    98
    Ritzelwelle
    99
    Zahnkranz
    102
    Microprocessoreinheit
    104
    Eingang/Ausgabe-Ports
    106
    ROM (read-only memory)
    108
    RAM (random access memory),
    110
    KAP (keep alive memory)
    112
    Temperatursensor
    114
    Kühlmantel
    118
    Hall Effekt Sensor für Kurbelwellenposition
    120
    Sensor
    122
    Drucksensor für MAP
    126
    Universal Exhaust Gas Oxygen (UEGO) Sensor
    130
    Gaspedal
    132
    Fuß
    134
    Positionssensor
    150
    Bremspedal
    152
    Fuß
    154
    Bremspedalsensor
    161
    Welle
    162
    Turboladerkompressor
    163
    Abgasklappe
    164
    Turboladerturbine
    200
    Antriebsstrang.
    204
    Drehmomentaktuator/Betätigungseinrichtung.
    206
    Drehmomentwandler
    208
    Automatikgetriebe
    209
    Schaltsteuerventile
    210
    Vorwärtskupplung
    211
    Gangkupplungen
    212
    Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung
    215
    Zweimassenschwungrad
    216
    Räder
    218
    Friktionsbremsen
    221
    Radgeschwindigkeitssensor
    225
    Fahrzeug
    234
    Abtriebsseite des Antriebsstrangs/2.Seite des Antriebsstrangs
    235
    Antriebsstrang-Trennkupplung
    236
    Antriebsstrang Trennkupplung
    237
    ISG Eingangswelle.
    240
    ISG integrierter Starter/generator (ISG), Elektromotor
    241
    Welle
    250
    Bremssteuerung
    252
    Elektromotorsteuerung
    253
    Energiespeichersteuerung (BMS)
    254
    Getriebesteuerung
    255
    Fahrzeugsystemsteuerung
    260
    Abtriebswelle
    270
    Getriebeantriebswelle
    271
    Positionssensor
    272
    Drehmomentsensor
    275
    Elektrischer Energiespeicher
    285
    Leitrad zum Turbinenrad
    286
    Turbinenrad
    299
    CAN (controller area network) Steuerfeld-Netzwerk
    302
    Linie konstsnter Antriebsstrang-Drehmomentabgabe (120 kW)
    304
    Linie konstsnter Antriebsstrang-Drehmomentabgabe (80kW)
    306
    Linie konstsnter Antriebsstrang-Drehmomentabgabe (40kW)
    308
    Batterieentladungskurve.
    310
    Batterieladungskurve
    312
    Ununterbrochene Linie = gesteuertes Motordrehmoment
    315
    Dash Linie = Motorgeschwindigkeit.
    316
    Ununterbrochene Linie = Verbrennungsmotorgeschwindigkeit.
    318
    Treibstoffverbrauchs-Insel (245 gm/kWh)
    320
    Treibstoffverbrauchs-Insel (260 gm/kWh)
    322
    Treibstoffverbrauchs-Insel (266 gm/kWh)
    324
    Treibstoffverbrauchs-Insel (278 gm/kWh)
    236
    Treibstoffverbrauchs-Insel (326 gm/kWh)
    350
    Betriebsbedingung für Drehmomentabgabe von 120 kW (302)
    352
    Betriebsbedingung für Drehmomentabgabe von 40 kW (306)
    355
    Betriebsbedingung für Drehmomentabgabe (310)
    402
    40%Batterieladezustand
    404
    60% Batterieladezustand
    406
    408
    410
    niedrigster erlaubter Batterieladezustand
    500
    502
    konstante Antriebsstrangleistung 120 kW
    504
    konstante Antriebsstrangleistung 80 kW
    506
    konstante Antriebsstrangleistung 40 kW
    508
    Batterieentladungskurve
    510
    Batterieladekurve
    518
    Treibstoffverbrauchsinselzentrum
    520
    Treibstoffverbrauchsinselr
    550
    Betriebsbedingung für Drehmomentabgabe
    552
    Betriebsbedingung für Drehmomentabgabe
    600
    Verfahren
    602
    50% SOC
    603
    55% SOC
    604
    60% DOC
    608
    610
    niedrigster erlaubter SOC
    700
    Verfahren
    701
    Bestimme Betriebsbedingung
    702
    Entscheidung, ob Fahrzeug in gesteuerten Fahrmodus
    704
    Abschätzung des Basis-SOC
    706
    Aktivierung von Gangeinstellung
    709
    Einsatz der Fahrzeug-Energiemanagement Parameter
    712
    Bestimmung des Fahrzustand SOC
    714
    Einstellen des höchsten Gangs für Fahrzustand
    716
    Aktivierung Energiemanagementparameter für Fahrzustand
    718
    Tip in?
    720
    Gangschalten nach 706
    722
    Gangschalten nach 714

Claims (20)

  1. Antriebsstrangbetriebsverfahren, gekennzeichnet durch: Verteilen einer Fahrerwunschdrehmomentanforderung zischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor entsprechend einer ersten Batterieladekurve unter der ersten Batterieentladungskurve, während das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird; und Verteilen der Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor entsprechend einer zweiten Batterieladekurve und einer zweiten Batterieentladungskurve, während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterieladekurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und dem Verbrennungsmotorspezifischen Bremstreibstoffverbrauch beruht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterieentladungskurve auf dem Verbrennungsmotor-Drehmoment, der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und einem Verbrennungsmotorspezifischen Brems-Treibstoffverbrauch beruht, wobei die erste Batterieladekurve auf einer ersten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten beruht; die erste Batterie Entladekurve auf einer zweiten Gruppe Verbrennungsmotordrehmomentwerten beruht, wobei die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der zweiten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten größer als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der ersten Gruppe von Verbrennungsmoto-drehmomentwerten sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterieladekurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, der Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und dem verbrennungsmotorspezifischen Bremskraftstoffverbrauch beruht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterieladekurve auf einer dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten beruht, wobei die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten größer als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der ersten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterieentladekurve auf dem Verbrennungsmotordrehmoment, Verbrennungsmotorgeschwindigkeit und Verbrennungsmotorspezifischem Bremskraftstoffverbrauch beruht, wobei die zweite Batterieentladungskurve auf eine vierten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten beruht und wobei die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der dritten Gruppe von Verbrennungsmotordrehmomentwerten kleiner als die Verbrennungsmotordrehmomentwerte der zweiten Gruppe Verbrennungsmotordrehmomentwerte sind.
  7. Antriebsstrangbetriebsverfahren, mit: Aktivieren einer ersten Batterielade- und Entladestrategie, falls das Fahrzeug nicht in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird; und Aktivieren einer zweiten Batterielade- und Entladestrategie, wenn das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrzeug Fahrmodus betrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch Verteilen einer Fahrerwunschdrehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor entsprechend einer ersten Batterieladekurve und einer ersten Batterieentladekurve, während das Fahrzeug nicht in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird, und Verteilen des vom Fahrer angefordert Drehmoments zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor entsprechend einer zweiten Batterieladekurve und einer zweiten Batterieentladekurve, während das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterielade- und Entladestrategie die Fahrzeugbatterie nicht lädt oder entlädt, wenn sich die Ladung der Fahrzeugbatterie innerhalb einer ersten Batterieladungsbereichs befindet.
  10. Verfahrene nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Batterielade- und Entladestrategie eine Fahrzeugbatterie dann nicht lädt oder entlädt, wenn die Ladung der Fahrzeugbatterie sich innerhalb einer zweiten Bereichs des Batterieladezustands befindet, wobei der zweite Batterieladezustand sich vom ersten Batterieladezustand unterscheidet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batterielade- und Entladestrategie einen nominalen Wunsch-Batterieladezustand umfasst, der geringer als der nominale Wunsch-Batterieladezustand der zweiten Batterielade- und -entladestrategie ist.
  12. Verfahrene nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Wunschfahrzeuggeschwindigkeit entsprechend dem gesteuerten Fahrmodus gesteuert wird über die Einstellung des Verbrennungsmotor- und Elektromotordrehmoments.
  13. Verfahren nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch Schalten eines Getriebes entsprechend einem ersten Getriebeschaltplan, falls das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird und Schalten des Getriebes entsprechend einem zweiten Getriebeschaltplan, falls das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  14. System mit: einem Verbrennungsmotor (10) ; einem Elektromotor/Generator (240); einer Trennkupplung in einem Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem Elektromotor (240); einem mit dem Elektromotor /Generator (240) verbundenen Getriebe (208); und einer Motorsteuerung (12) mit ausführbaren Befehlen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, um das Getriebe (208) von einem Gang bei einer ersten Fahrerwunschdrehmomentanforderung herunterzuschalten, während das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird und Herunterschalten des Getriebes (208) bei einer zweiten Fahrerwunschdrehmomentanforderung, während das Fahrzeug nicht in einem gesteuerten Fahrmodus ist.
  15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gang der höchste Gang des Getriebes (208) ist.
  16. System nach Anspruch 15, ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Befehle, eine erste Batterielade- und entladestrategie zu aktivieren, falls das Fahrzeug nicht im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird, und zusätzliche Instruktionen, eine zweite Batterielade- und Entladestrategie zu aktivieren, falls das Fahrzeug im gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  17. System nach Anspruch 16, wobei die erste Batterielade- und Entladestrategie eine Fahrzeugbatterie nicht lädt oder entlädt, wenn sich die Fahrzeugbatterie innerhalb eines ersten Batterieladezustandsbereichs befindet.
  18. System nach Anspruch 15, ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Befehle, eine Fahrerdrehmomentanforderung zwischen einem Verbrennungsmotor (10) und einem Elektromotor (240) entsprechend einer ersten Ladekurve und einer ersten Entladekurve zu verteilen, falls das Fahrzeug nicht in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  19. System nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Befehle, die Fahrerdrehmomentanforderung zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem Elektromotor (240) entsprechend einer zweiten Ladekurve und einer zweiten Entladekurve zu verteilen, während das Fahrzeug in einem gesteuerten Fahrmodus betrieben wird.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Wunschgeschwindigkeit im gesteuerten Fahrzeugfahrmodus gesteuert wird durch Einstellen von Verbrennungsmotordrehmoment und Elektromotordrehmoment.
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