DE102017103439A1

DE102017103439A1 - Schaltwippensteuerung eines hybriden Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102017103439A1
Application number: DE102017103439.0A
Authority: DE
Inventors: Barney D. Nefcy; Ming Lang Kuang; Brian Thomas Soo; Stuart N. Ford; Mark Davison; Matthew Joseph Meinhart
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2017-08-31
Also published as: US20170247027A1; US10189468B2; CN107128300A; CN107128300B

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst einen hybriden Antriebsstrang, der eine zwischen einem Automatikgetriebe und einer Kraftmaschine gekoppelte elektrische Maschine umfasst. Das Fahrzeug umfasst Schaltwippen, die dazu ausgelegt sind, einen vom Fahrer angeforderten Gangwechsel auszugeben. Der hybride Antriebsstrang ist dazu ausgelegt, gezielt in einem Wirtschaftlichkeitsmodus, der die Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimiert, betrieben zu werden. Während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus kann eine Steuerung den vom Fahrer angeforderten Gangwechsel gezielt blockieren, wenn der Wechsel die Kraftstoffwirtschaftlichkeit negativ beeinflussen kann. Im Wirtschaftlichkeitsmodus kann der vom Fahrer angeforderte Gangwechsel während einer Bremsanforderung blockiert werden. Handelt es sich bei dem vom Fahrer angeforderten Gangwechsel um eine Anforderung zum Herunterschalten, wird das Herunterschalten blockiert und unter Verwendung des Drehmoments einer elektrischen Maschine simuliert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung bezieht sich allgemein auf ein System zum Verwalten der von einem Fahrer angeforderten Gangwechsel bei einem hybriden Antriebsstrang.
HINTERGRUND
Ein Kraftfahrzeug umfasst verschiedene Steuermechanismen zum Steuern des Fahrzeugbetriebs. Ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe umfasst einen Steuermechanismus, in der Regel einen Hebel irgendeiner Art, zum Auswählen eines Fahrmodus des Automatikgetriebes. Beim Fahrmodus kann es sich um PARKEN, RÜCKWÄRTS, NEUTRAL und FAHREN handeln. Im Modus FAHREN kann das Automatikgetriebe den Gang des Getriebes automatisch auswählen.
Bei einigen Fahrzeugen mit Automatikgetriebe können Schaltwippen vorhanden sein, die es dem Fahrer erlauben, den automatisch ausgewählten Gang des Getriebes aufzuheben. Ein solcher Betrieb stellt dem Fahrer ein Gefühl der zusätzlichen Steuerung des Fahrzeugbetriebs bereit. Die Schaltwippen erlauben es einem Fahrer, die automatische Gangwahl mit einer vom Fahrer ausgewählten Gangwahl aufzuheben.
KURZDARSTELLUNG
Bei einigen Auslegungen umfasst ein Fahrzeug eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von einer Schaltwippe einen Gang eines Getriebes in einem hybriden Antriebsstrang zu wechseln und, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein eines Bremsanforderungssignals, das eine Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung empfängt, den Gang in einem automatisch ausgewählten Gang zu halten.
Einige Auslegungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Das Fahrzeug kann eine mit der Schaltwippe verknüpfte Lampe umfassen, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, nach der Anforderung in Reaktion auf das Beibehalten des Gangs die Lampe für eine vorbestimmte Zeit zu blinken. Das Fahrzeug kann eine mit der Schaltwippe verknüpfte Lampe umfassen, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, nach der Anforderung in Reaktion auf das Beibehalten des Gangs eine Farbe der Lampe für eine vorbestimmte Zeit zu ändern. Das Fahrzeug, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Fehlen des Bremsanforderungssignals, das die Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung empfängt, den Gang gemäß der Anforderung zu wechseln und eine einem Fahrer angezeigte Leistungsbewertung zu verringern. Das Fahrzeug, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, den automatisch ausgewählten Gang zu wählen, um die Menge der von einer elektrischen Maschine im hybriden Antriebsstrang zurückgewonnenen Rekuperationsenergie zu maximieren. Das Fahrzeug, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass es sich bei der Anforderung um eine Anforderung zum Herunterschalten bei Vorhandensein eines Bremsanforderungs- und eines Beschleunigungsanforderungssignals, die einen Ausrollzustand anzeigen, handelt, den Gang beizubehalten und ein Drehmoment einer elektrischen Maschine zu ändern, um eine erwartete Drehmomentänderung infolge des Herunterschaltens zu simulieren. Das Fahrzeug, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, die erwartete Drehmomentänderung auf der Basis eines aktuellen Gangs des Getriebes, eines angeforderten Gangs und einer aktuellen Drehmomenteingabe in das Getriebe anzufordern. Das Fahrzeug, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, das Simulieren der erwarteten Drehmomentänderung in Reaktion darauf, dass das Bremsanforderungssignal eine Anforderung zum Bremsen oder das Beschleunigungsanforderungssignal eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs anzeigt, zu beenden.
Bei einigen Auslegungen umfasst ein hybrider Antriebsstrang eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von einer Schaltwippe, einen Gang eines Getriebes zu wechseln, und, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein eines Bremsanforderungs- und eines Beschleunigungsanforderungssignals, die einen Ausrollzustand anzeigen, eine Anforderung zum Herunterschalten empfängt, einen Rekuperationsmomentbefehl für eine elektrische Maschine um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen, ohne den Gang zu wechseln.
Einige Auslegungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Den hybriden Antriebsstrang, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass das Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt, den Rekuperationsmomentbefehl der elektrischen Maschine gemäß dem Bremsanforderungssignal zu erhöhen. Den hybriden Antriebsstrang, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer Batterie einen Batterie-voll-Schwellenwert überschreitet, den Rekuperationsmomentbefehl zu reduzieren und das Getriebe herunterzuschalten. Den hybriden Antriebsstrang, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein des Bremsanforderungssignals, das eine Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung zum Herunterschalten empfängt, das Getriebe herunterzuschalten und eine anzuzeigende Leistungsbewertung zu verringern. Den hybriden Antriebsstrang, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, den Rekuperationsmomentbefehl um den vorbestimmten Betrag, der auf einem aktuellen Gang des Getriebes, einem angeforderten Gang und einer aktuellen Drehmomenteingabe in das Getriebe basiert, zu erhöhen. Den hybriden Antriebsstrang, bei dem die Steuerung dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass das Beschleunigungsanforderungssignal eine Beschleunigungsanforderung anzeigt, das Anfordern des Rekuperationsmomentbefehls zu beenden.
Bei einigen Auslegungen umfasst ein Verfahren in Reaktion auf das Empfangen einer Gangwechselanforderung von einem Fahrer, während der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und ein Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt, das Beibehalten eines automatisch ausgewählten Gangs eines Getriebes eines hybriden Antriebsstrangs durch eine Steuerung. Das Verfahren umfasst außerdem das Ausgeben eines Signals, das eine Gangwechselverweigerung anzeigt, durch die Steuerung an eine Anzeige.
Einige Auslegungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. Das Verfahren kann in Reaktion darauf, dass es sich bei der Gangwechselanforderung um eine Anforderung zum Herunterschalten handelt, während der hybride Antriebsstrang im Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und das Bremsanforderungssignal das Fehlen einer Bremsanforderung und ein Beschleunigungsanforderungssignal das Fehlen einer Beschleunigungsanforderung anzeigt, das Erhöhen eines Rekuperationsmomentbefehls an eine elektrische Maschine und das Blockieren der Gangwechselanforderung durch die Steuerung umfassen. Das Verfahren kann in Reaktion darauf, dass die Gangwechselanforderung empfangen wird, wenn sich der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus befindet, das Schalten eines Gangs aus dem automatisch ausgewählten Gang gemäß der Gangwechselanforderung durch die Steuerung umfassen. Das Verfahren kann das Ausgeben eines Signals durch die Steuerung umfassen, das eine verringerte Leistungsbewertung anzeigt, wenn das Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt und die Gangwechselanforderung in der Sammlung weniger Rekuperationsenergie resultiert als beim Betreiben im automatisch ausgewählten Gang. Das Verfahren kann das Erzeugen des automatisch ausgewählten Gangs durch die Steuerung umfassen, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wenn der hybride Antriebsstrang im Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird. Das Verfahren kann in Reaktion darauf, dass die Gangwechselanforderung mit dem automatisch ausgewählten Gang übereinstimmt, das Wechseln eines Gangs des Getriebes gemäß dem automatisch ausgewählten Gang und das Beenden des Ausgebens des Signals, das die Gangwechselverweigerung anzeigt, durch die Steuerung umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einem hybriden Antriebsstrang.
2 ist ein Flussdiagramm für eine Folge von Vorgängen zum Verwalten von Schaltwippeneingaben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die spezifischen 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 Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden sind. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
Bezug nehmend auf 1 wird eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV – Hybrid Electric Vehicle) 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 stellt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten dar. Die physische Positionierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das HEV 110 umfasst einen Antriebsstrang 112. Der Antriebsstrang 112 umfasst eine Kraftmaschine 114, die ein Getriebe 116 antreibt, das als ein modulares Hybridgetriebe (MHT – Modular Hybrid Transmission) bezeichnet werden kann. Wie später noch ausführlich beschrieben wird, umfasst das Getriebe 116 eine elektrische Maschine, wie einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 118, eine dazugehörige Traktionsbatterie 120, einen Drehmomentwandler 122 und ein Mehrstufen-Automatikgetriebe oder Getriebe 124.
Die Kraftmaschine 114 und der M/G 118 sind beide Antriebsquellen für das HEV 110. Die Kraftmaschine 114 repräsentiert im Allgemeinen eine Leistungsquelle, die eine Brennkraftmaschine umfassen kann, wie eine mit Benzin, Diesel oder Erdgas angetriebene Kraftmaschine oder eine Brennstoffzelle. Die Kraftmaschine 114 erzeugt eine Kraftmaschinenleistung und ein zugehöriges Kraftmaschinendrehmoment, die dem M/G 118 bereitgestellt werden, wenn eine Trennkupplung 126 zwischen der Kraftmaschine 114 und dem M/G 118 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 118 kann durch einen beliebigen von mehreren Typen von elektrischen Maschinen umgesetzt werden. Beispielsweise kann der M/G 118 ein dauermagneterregter Synchronmotor sein. Die Leistungselektronik 156 passt die Gleichstromleistung (DC – Direct Current), die von der Batterie 120 bereitgestellt wird, an die Anforderungen vom M/G 118 an, wie nachfolgend beschrieben wird. Beispielsweise kann die Leistungselektronik einen Dreiphasen-Wechselstrom (AC – Alternating Current) für den M/G 118 bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 126 zumindest teilweise eingerückt ist, ist ein Leistungsfluss von der Kraftmaschine 114 zum M/G 118 oder vom M/G 118 zur Kraftmaschine 114 möglich. Beispielsweise kann die Trennkupplung 126 eingerückt sein und der M/G 118 kann als ein Generator arbeiten, um Rotationsenergie, die durch die Kurbelwelle 128 und die M/G-Welle 130 bereitgestellt wird, in elektrische Energie, die in der Batterie 120 gespeichert wird, umzuwandeln. Die Trennkupplung 126 kann auch ausgerückt werden, um die Kraftmaschine 114 vom Rest des Antriebsstrangs 112 so zu trennen, dass der M/G 118 als einzige Antriebsquelle für das HEV 110 fungiert. Die Welle 130 erstreckt sich durch den M/G 118. Der M/G 118 ist mit der Welle 130 kontinuierlich antriebsverbunden, wobei die Kraftmaschine 114 nur mit der Welle 130 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 126 zumindest teilweise eingerückt ist.
Der M/G 118 ist über die Welle 130 mit dem Drehmomentwandler 122 verbunden. Der Drehmomentwandler 122 ist daher mit der Kraftmaschine 114 verbunden, wenn die Trennkupplung 126 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 122 umfasst ein Treibrad, das an der M/G-Welle 130 befestigt ist, und ein Turbinenrad, das an der Getriebeeingangswelle 132 befestigt ist. Auf diese Weise sieht der Drehmomentwandler 122 eine hydraulische Kupplung zwischen Welle 130 und Getriebeeingangswelle 132 vor. Der Drehmomentwandler 122 überträgt Leistung vom Treibrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Treibrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Größe des Turbinenraddrehmoments und des Treibraddrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis von Treibraddrehzahl zu Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, ist das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Treibraddrehmoments. Eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 kann ebenfalls vorgesehen werden, die, wenn sie eingerückt ist, das Treibrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 122 durch Reibung oder mechanisch koppelt und so eine effizientere Leistungsübertragung erlaubt. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 kann als eine Startkupplung betrieben werden, um einen gleichmäßigen Fahrzeugstart zu ermöglichen. Alternativ oder in Kombination kann eine Startkupplung ähnlich der Trennkupplung 126 zwischen dem M/G 118 und dem Getriebe 124 für Anwendungen vorgesehen werden, die keinen Drehmomentwandler 122 und keine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 umfassen. In einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 126 allgemein als eine vorgelagerte Kupplung bezeichnet, und die Startkupplung 134 (die eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung sein kann) wird allgemein als eine nachgelagerte Kupplung bezeichnet.
Das Getriebe 124 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) umfassen, die gezielt durch gezieltes Einrücken von Reibungselementen wie Kupplungen oder Bremsen (nicht gezeigt) in verschiedenen Übersetzungsverhältnissen angeordnet werden, um die gewünschten mehrfach diskreten oder gestuften Antriebsverhältnisse zu etablieren. Das Getriebe 124 kann eine vorbestimmte Anzahl von Übersetzungsverhältnissen bereitstellen, die von einem niedrigen Gang (z. B. ersten Gang) zu einem höchsten Gang (z. B. n-ten Gang) reichen können. Ein Hochschalten des Getriebes 124 ist ein Übergang zu einem höheren Gang. Ein Herunterschalten des Getriebes 124 ist ein Übergang zu einem niedrigeren Gang. Die Reibungselemente sind durch einen Schaltplan steuerbar, der bestimmte Elemente des Zahnradsatzes verbindet oder trennt, um das Verhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 136 und der Getriebeeingangswelle 132 zu steuern. Das Getriebe 124 wird automatisch von einem Verhältnis auf ein anderes geschaltet, basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie die Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit) 150. Das Getriebe 124 stellt dann das Antriebsstrangausgangsdrehmoment für die Ausgangswelle 136 bereit.
Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Getriebe 124, das mit einem Drehmomentwandler 122 verwendet wird, lediglich ein Beispiel eines Getriebes oder einer Getriebeanordnung ist; jedes Getriebe mit mehreren Verhältnissen, das Eingangsdrehmoment(e) von einer Kraftmaschine und/oder einem Motor akzeptiert und dann ein Drehmoment an eine Ausgangswelle mit den unterschiedlichen Verhältnissen bereitstellt, ist für eine Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Beispielsweise kann das Getriebe 124 durch ein automatisches mechanisches (oder manuelles) Getriebe (AMT – Automated Mechanical / Manual Transmission) umgesetzt werden, das einen oder mehrere Servomotoren umfasst, um die Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu übersetzen/zu drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Wie für den Durchschnittsfachmann im Allgemeinen ersichtlich, kann ein AMT beispielsweise in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 136 mit einem Differenzial 140 verbunden. Das Differenzial 140 treibt ein Paar von Rädern 142 über entsprechende Achsen 144 an, die mit dem Differenzial 140 verbunden sind. Das Differenzial 140 überträgt ein ungefähr gleiches Drehmoment auf jedes Rad 142, lässt dabei aber geringfügige Drehzahldifferenzen zu, beispielsweise wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Unterschiedliche Typen von Differenzialen oder ähnlichen Einrichtungen können verwendet werden, um Drehmoment vom Antriebsstrang auf eines oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung beispielsweise in Abhängigkeit von dem speziellen Betriebsmodus oder dem Zustand variieren.
Der Antriebsstrang 112 umfasst des Weiteren eine zugehörige Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 150. Obwohl sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die PCU 150 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 110 gesteuert werden, wie einer Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller). Daher versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 150 und eine oder mehrere Steuerungen zusammen als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktuatoren in Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie das Starten/Stoppen der Kraftmaschine 114, das Betreiben des M/G 118 zum Bereitstellen eines Raddrehmoments oder zum Laden einer Batterie 120, das Auswählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw. Die Steuerung 150 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Prozessoreinheit (CPU – Central Processing Unit) in Verbindung mit verschiedenen Typen von computerlesbaren Speichereinrichtungen oder -medien umfassen. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können einen flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher, zum Beispiel Nur-Lese-Speicher (ROM – Read-Only Memory), Direktzugriffsspeicher (RAM – Random-Access Memory) und Erhaltungsspeicher (KAM – Keep-Alive Memory), umfassen. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können unter Verwendung eines von mehreren bekannten Speichergeräten wie z. B. PROMs (programmierbare Nur-Lese-Speicher – Programmable Read-Only Memory), EPROMs (elektrisch programmierbarer PROM – Electrically PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM – Electrically Erasable Prom), Flash-Speicher oder jedes andere elektrische, magnetische, optische oder Kombinationsspeichergerät umgesetzt werden, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuereinheit zur Steuerung der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung 150 kommuniziert mit verschiedenen Kraftmaschinen-/Fahrzeugsensoren und -aktuatoren über eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle (E/A), die als eine einzige integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten- oder Signalaufbereitungen, -verarbeitungen und/oder -umwandlungen, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 allgemein dargestellt, kann die PCU 150 Signale zu und/oder von der Kraftmaschine 114, der Trennkupplung 126, dem M/G 118, der Startkupplung 134, dem Getriebe 124 und der Leistungselektronik 156 kommunizieren. Auch wenn dies nicht explizit dargestellt ist, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die in jedem der oben ausgewiesenen Subsysteme von der PCU 150 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt durch eine Steuerlogik betätigt werden können, die von der Steuerung ausgeführt wird, schließen den Zeitpunkt, die Rate und Dauer der Kraftstoffeinspritzung, die Drosselklappenstellung, den Zündzeitpunkt (bei Ottomotoren), den Zeitpunkt und die Dauer der Einlass-/Auslassventilsteuerung, Front-Aggregateantrieb(FEAD – Front-End Accessory Drive)-Komponenten wie z. B. eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden der Batterie, Rekuperationsbremsen, den Betrieb des M/G, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 126, die Startkupplung 134 und das Getriebe 124 und dergleichen ein. Sensoren, die durch die E/A-Schnittstelle Eingänge übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenstellung (PIP), die Kraftmaschinen-Drehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugrohrdruck (MAP), die Fahrpedalposition (PPS), die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Abgassauerstoff (EGO) oder die Konzentration oder die Anwesenheit anderer Abgasbestandteile, den Ansaugluftstrom (MAF), den Getriebegang, das Übersetzungsverhältnis oder den Betriebsmodus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Getriebeturbinendrehzahl (TS), den Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 (TCC) und den Verlangsamungs- oder Schaltmodus (MDE) anzugeben.
Die Steuerlogik oder Funktionen, die von der PCU 150 ausgeführt werden, können durch Ablaufpläne oder vergleichbare Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt werden. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die mit einer oder mehreren Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen umgesetzt werden können. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Auch wenn dies nicht immer explizit dargestellt wird, kann der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine/r oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen abhängig von der jeweils verwendeten Bearbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. In ähnlicher Weise muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile erreichen, sondern ist zur besseren Darstellung und Beschreibung vorgesehen. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die von einer Fahrzeug-, Kraftmaschinen- und/oder Antriebsstrangsteuerung mit Mikroprozessor ausgeführt wird, wie z. B. die PCU 150. Natürlich kann die Steuerlogik abhängig von der jeweiligen Anmeldung in einer oder mehreren Steuerungen in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware umgesetzt sein. Wenn sie in Software implementiert ist, kann die Steuerlogik in einem oder mehreren computerlesbaren Speichergeräten oder -medien bereitgestellt werden, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, die von einem Computer ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Subsysteme zu steuern. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können eines oder mehrere aus einer Anzahl bekannter physischer Geräte einschließen, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher verwenden, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
Ein Fahrpedal 152 wird von dem Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein angefordertes Drehmoment, eine angeforderte Leistung oder eine Fahranweisung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen kann das Durchtreten und Loslassen des Pedals 152 ein Fahrpedalstellungssignal erzeugen, das von der Steuerung 150 als eine Anforderung zum Erhöhen der Leistung bzw. zum Verringern der Leistung interpretiert werden kann. Basierend auf mindestens einem Eingang vom Pedal weist die Steuerung 150 ein Drehmoment von der Kraftmaschine 114 und/oder dem M/G 118 an. Die Steuerung 150 steuert außerdem die zeitliche Abfolge der Gangschaltvorgänge innerhalb des Getriebes 124 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 126 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134. Wie die Trennkupplung 126 kann auch die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 über einen Bereich zwischen der eingerückten und der ausgerückten Stellung moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 122 zusätzlich zu dem variablen Schlupf, der durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Treibrad und dem Turbinenrad erzeugt wird. Alternativ kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 ohne die Verwendung eines modulierten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung als verriegelt oder offen betrieben werden.
Zum Antreiben des Fahrzeugs mit der Kraftmaschine 114 ist die Trennkupplung 126 zumindest teilweise eingerückt, um zumindest einen Teil des Kraftmaschinendrehmoments über die Trennkupplung 126 zum M/G 118 und dann vom M/G 118 über den Drehmomentwandler 122 und das Getriebe 124 zu übertragen. Der M/G 118 kann die Kraftmaschine 114 durch Bereitstellen von zusätzlicher Leistung zum Drehen der Welle 130 unterstützen. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“ oder als „elektrischer Unterstützungsmodus“ bezeichnet werden.
Zum Antreiben des Fahrzeugs mit dem M/G 118 als alleiniger Leistungsquelle bleibt der Leistungsfluss derselbe, mit der Ausnahme, dass die Trennkupplung 126 die Kraftmaschine 114 vom Rest des Antriebsstrangs 112 isoliert. Eine Verbrennung in der Kraftmaschine 114 kann während dieser Zeit abgeschaltet oder anderweitig ausgeschaltet werden, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 120 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über die Verkabelung 154 zur Leistungselektronik 156, die beispielsweise einen Wechselrichter umfassen kann. Die Leistungselektronik 156 wandelt die Gleichspannung von der Batterie 120 in eine Wechselspannung zur Nutzung durch den M/G 118 um. Die PCU 150 weist die Leistungselektronik 156 an, Spannung von der Batterie 120 in eine Wechselspannung umzuwandeln, die an den M/G 118 geliefert wird, um der Welle 130 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer“ Betriebsmodus bezeichnet werden.
In einem beliebigen Betriebsmodus kann der M/G 118 als ein Motor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 112 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 118 als ein Generator fungieren und kinetische Energie vom Antriebsstrang 112 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 120 gespeichert wird. Der M/G 118 kann als Generator fungieren, während beispielsweise die Kraftmaschine 114 Antriebsleistung für das Fahrzeug 110 bereitstellt. Der M/G 118 kann zusätzlich als ein Generator fungieren, während ein Rekuperationsbremsen erfolgt, bei dem die Rotationsenergie von den sich drehenden Rädern 142 durch das Getriebe 124 zurück übertragen und zum Speichern in der Batterie 120 in elektrische Energie umgewandelt wird.
Ein Bremspedal 160 wird vom Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein Bremsanforderungssignal oder ein negatives Drehmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen kann das Durchtreten und Loslassen des Bremspedals 160 ein Bremspedalpositionssignal erzeugen, das von der Steuerung 150 als eine Anforderung zum stärkeren Bremsen bzw. zum schwächeren Bremsen interpretiert werden kann. Mindestens basierend auf dem Eingang vom Bremspedal 160 weist die Steuerung 150 ein Bremsmoment von den Fahrzeugbremsen an (nicht dargestellt). Die Fahrzeugbremsen umfassen im Allgemeinen Reibungsbremsen. Der M/G 118 kann zusätzlich als ein Generator fungieren, um Rekuperationsbremsen bereitzustellen, bei dem die Rotationsenergie von den sich drehenden Rädern 142 durch das Getriebe 124 zurück übertragen und zum Speichern in der Batterie 120 in elektrische Energie umgewandelt wird.
Das Fahrzeug 110 kann ein oder mehrere Schaltwippen 162 und 164 umfassen, die dazu ausgelegt sind, ein Anforderungssignal zum Ändern eines Gangs des Getriebes 124 auszugeben. Das Fahrzeug 110 kann eine Schaltwippe 162 zum Hochschalten und eine Schaltwippe 164 zum Herunterschalten umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schaltwippen 162 und 164 an einem Fahrzeuglenkrad angeordnet. In anderen Ausführungsformen können die Schaltwippen 162 und 164 physische oder virtuelle Tasten auf einer Armaturentafel oder andere geeignete Eingänge sein. Bei einigen Auslegungen können die Schaltwippen 162 und 164 als einzelner Mechanismus umgesetzt sein, der eine erste Position für ein Hochschalten und eine zweite Position für ein Herunterschalten hat. Die Schaltwippen 162 und 164 stehen in Verbindung mit der Steuerung 150. Die Steuerung 150 kann dazu ausgelegt sein, in Reaktion auf eine Betätigung der Schaltwippe 162 zum Hochschalten durch den Fahrer das Getriebe 124 hochzuschalten. Die Steuerung 150 kann dazu ausgelegt sein, in Reaktion auf die Betätigung der Schaltwippe 164 zum Herunterschalten durch den Fahrer das Getriebe 124 herunterzuschalten. Die Reaktion auf die Betätigung der Schaltwippen 162 und 164 wird unten ausführlicher erläutert.
Das Fahrzeug 110 umfasst weiterhin ein Anzeigefeld 166, das mehrere Anzeigeelemente 166' umfasst. In einer Ausführungsform ist das Anzeigefeld 166 eine multifunktionale digitale Anzeige und die Anzeigeelemente 166' sind Symbole, die gezielt auf der Anzeige 166 gezeigt werden. In einer anderen Ausführungsform sind die Anzeigeelemente 166' Warnleuchten, die gezielt in einer Armaturenanzeige des Fahrzeugs beleuchtet werden. Die Anzeigeelemente 166’ können eine Bremsenergiebewertung umfassen, die eine Leistungsbewertung des Fahrers relativ zu einer möglichen gesamten Bremsenergiebewertung anzeigt.
Die Anzeigeelemente 166’ können einen Anzeiger einer von einer Schaltwippe angeforderten Gangnummer umfassen. Die Anzeigeelemente 166’ können einen Anzeiger einer tatsächlichen Gangnummer des Getriebes umfassen. Die Anzeigeelemente 166’ können ferner dazu ausgelegt sein, eine auswählbare Farbe des Anzeigers zu haben. Die Anzeigeelemente 166’ können ferner dazu ausgelegt sein, mit einer auswählbaren Rate zu blinken, um die Aufmerksamkeit auf die Anzeigeelemente 166’ zu ziehen.
Das Fahrzeug 110 umfasst weiterhin einen Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168. Der Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 kann eine Taste oder ein Schalter sein, die bzw. der mit der PCU 150 in Verbindung steht. Der Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 kann eine physische oder virtuelle Taste auf dem Armaturenbrett oder an anderen geeigneten Eingängen sein. Der Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 kann genutzt werden, um die PCU 150 in einen Betriebsmodus zu setzen, der dazu ausgelegt ist, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren (z. B. ECO-Modus). Der Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 kann dazu ausgelegt sein, es dem Fahrer zu gestatten, auf Anforderung in den ECO-Modus zu wechseln und ihn zu verlassen.
Es versteht sich, dass das in 1 dargestellte Schema lediglich beispielhaft ist und nicht einschränkend sein soll. Es kommen andere Auslegungen in Betracht, die das gezielte Zuschalten sowohl einer Kraftmaschine als auch eines Motors zum Übertragen von Drehmoment durch das Getriebe nutzen. Beispielsweise kann der M/G 118 gegenüber der Kurbelwelle 128 versetzt werden, ein zusätzlicher Motor kann zum Starten der Kraftmaschine 114 vorgesehen werden und/oder der M/G 118 kann zwischen dem Drehmomentwandler 122 und dem Getriebe 124 angeordnet werden. Andere Auslegungen kommen in Betracht, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, den Antriebsstrang 112 in unterschiedlichen Fahrmodi zu betreiben. Beispielsweise können einem Fahrer Eingabevorrichtungen zum Wählen zwischen einem normalen, einem Leistungs- und einem Wirtschaftlichkeitsmodus bereitgestellt sein. Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, auf der Basis unterschiedlicher Kriterien in jedem der Betriebsmodi einen Gang des Getriebes automatisch auszuwählen. Die PCU 150 kann in den Wirtschaftlichkeitsbetriebsmodus übergehen, der die Kraftstoffwirtschaftlichkeit optimiert. Die PCU 150 kann dazu ausgelegt sein, einen Gang des Getriebes 124 automatisch auszuwählen, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Darüber hinaus kann die PCU 150 während des Bremsens dazu ausgelegt sein, einen Gang des Getriebes 124 auszuwählen, der die Rekuperationsenergie durch den M/G 118 zur Batterie 120 maximiert. Die PCU 150 kann einen Rekuperationsbremsschaltplan umsetzen, um den optimalen Gang während des Rekuperationsbremsens auszuwählen. Wenn die PCU 150 so ausgelegt ist, kann jede vom Fahrer unter Verwendung der Schaltwippen 162 und 164 vorgenommene manuelle Auswahl die Kraftstoffwirtschaftlichkeit beeinflussen. Eine solche manuelle Betätigung kann die Absicht des Wirtschaftlichkeitsmodus, der vom Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 ausgewählt wird, aufheben.
Während der Fahrt kann der Fahrer die Schaltwippen 162 und 164 betätigen, um den Gang des Getriebes 124 zu steuern. Eine solche Betätigung kann das Fahrerlebnis verbessern und eine Verlangsamung unter Verwendung des Antriebsstrangs 112 anstelle der Reibungsbremsen gestatten. Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, die Gangwechselanforderung des Fahrers in den meisten Situationen zu berücksichtigen. Jedoch kann die PCU 150 dazu programmiert sein, einige Schaltanforderungen zu verweigern, um den Antriebsstrang 112 zu schützen. Beispielsweise kann manche Gangwahl bewirken, dass die Kraftmaschine 114 mit einer zu hohen oder zu niedrigen Drehzahl betrieben wird, um die Kraftmaschine ohne zusätzliche Emissionen oder Schäden (z. B. Fehlzündung) zu betreiben.
Im Fall der Verwendung der Schaltwippen 162 und 164 während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus kann der Fahrer einen Gang auswählen, der die Sammlung von Rekuperationsenergie begrenzt oder eliminiert. Die Auswahl kann normalerweise respektiert werden, da möglicherweise keine Einschränkungen mit der Auswahl verknüpft sind. Beispielsweise kann die Kraftmaschine im ausgewählten Gang innerhalb des akzeptierten Drehzahlbereichs betrieben werden. Jedoch kann der Betrieb in dem vom Fahrer ausgewählten Gang eine Reduzierung der Menge an Rekuperationsenergie, die während eines Verlangsamungsereignisses gesammelt werden kann, zur Folge haben. Ein solcher Betrieb kann zur reduzierten Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen, die im Gegensatz zur Wirtschaftlichkeitsmodusauswahl steht.
Während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus (z. B. Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 gedrückt oder auf andere Weise aktiviert), kann die PCU 150 dazu programmiert sein, einige Gangschaltanforderungen des Fahrers zu verweigern. Die PCU 150 kann dazu ausgelegt sein, im Wirtschaftlichkeitsmodus der Kraftstoffwirtschaftlichkeit den Vorzug vor der Leistung zu geben. Es besteht ein Konflikt, wenn der angeforderte Gang während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus die gesammelte und in der Batterie 120 gespeicherte Energie reduziert. Ferner besteht ein Konflikt, wenn der angeforderte Gang die Menge des benötigten Kraftstoffs erhöht. Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, eine Ganganforderung des Fahrers (z. B. über die Schaltwippen 162 und 164), die während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus die Kraftstoffwirtschaftlichkeit reduziert, zu blockieren oder zu verweigern.
Die Verweigerung der Ganganforderung des Fahrers ist, wie bereits beschrieben, nicht ohne Vorrang. Die Ganganforderung des Fahrers kann verweigert werden, wenn der angeforderte Gang Schäden an der Kraftmaschine bewirken oder die Emissionen beeinflussen kann. Fahrer haben möglicherweise keine Bedenken hinsichtlich der Gangschaltverweigerung, vorausgesetzt, es gibt einen akzeptablen Grund für die Verweigerung der Schaltung. Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann ein akzeptabler Grund für wirtschaftlichkeitsbewusste Fahrer sein.
Bei einigen Auslegungen kann die PCU 150 dazu programmiert sein, vom Fahrer ausgewählte Gangschaltungen, die die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während des Betriebs im Wirtschaftlichkeitsmodus negativ beeinflussen, zu verweigern oder zu blockieren. Bei anderen Auslegungen kann die PCU 150 dazu programmiert sein, die vom Fahrer ausgewählte Gangschaltung zu gestatten und den Wirtschaftlichkeitsmodus zu verlassen, wenn die Gangschaltung eine Reduzierung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bewirkt.
Während des Betriebs in anderen Modi als dem Wirtschaftlichkeitsmodus kann die PCU 150 dazu programmiert sein, in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von den Schaltwippen 162 und 164 den Gang des Getriebes zu wechseln. Wenn der Wirtschaftlichkeitsmoduswähler 168 nicht eingerückt oder betätigt ist, kann die PCU 150 dazu programmiert sein, auf normale Weise auf die Schaltwippen 162 und 164 zu reagieren. Das bedeutet, dass angeforderte Gangschaltungen innerhalb der standardmäßigen Betriebsgrenzwerte respektiert werden, um die Beschädigung des Antriebsstrangs oder die Reduzierung der Emissionen zu verhindern. Wenn das Bremspedal 160 heruntergedrückt ist, kann die PCU 150 bewirken, dass auf dem Anzeigefeld 166 eine Benachrichtigung angezeigt wird, die anzeigt, dass aufgrund des vom Fahrer ausgewählten Gangs weniger als die optimale Rekuperationsenergie zurückgewonnen wird. Beispielsweise kann eine reduzierte Bremsenergiebewertung oder eine Energiedifferenz gegenüber dem optimalen Gang angezeigt werden. Solche Anzeigen können dabei helfen, den Fahrer hinsichtlich der Energieauswirkungen solcher Gangschaltungen zu unterweisen.
Im Wirtschaftlichkeitsmodus kann die Reaktion des Antriebsstrangs 112 davon abhängen, ob die Schaltwippe zum Hochschalten 162 oder die Schaltwippe zum Herunterschalten 164 betätigt wird. Ferner kann die Reaktion des Antriebsstrangs 112 davon abhängen, ob eine Bremsanforderung vorliegt oder nicht. Die Bremsanforderung kann anhand des Bremspedalpositionssignals, wenn das Bremspedalpositionssignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, ermittelt werden. Während der Bremsanforderung kann eine Anforderung zum Hochschalten oder zum Herunterschalten verweigert werden. Die PCU 150 kann dazu ausgelegt sein, einen für das Rekuperationsbremsen optimalen Gang automatisch auszuwählen. Der optimale Gang kann sich während eines Bremsereignisses ändern (z. B. wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Bremsanforderung ändert). Die PCU 150 kann weiter in dem für das Rekuperationsbremsen optimalen Gang betrieben werden. Es ist zu beachten, dass die PCU 150 einen Gangwechsel in den optimalen Gang in diesem Modus anweisen kann, der aber möglicherweise nicht dem vom Fahrer ausgewählten Gang entspricht. Wenn die Ganganforderung des Fahrers während einer Bremsanforderung verweigert wird, kann eine Farbe des verknüpften Anzeigeelements 166’ geändert werden, um anzuzeigen, dass die Gangwechselanforderung verweigert wurde. Beispielsweise kann sich die Farbe von gelb in rot ändern. Bei einigen Auslegungen kann das verknüpfte Anzeigeelement 166’ blinken, um anzuzeigen, dass die Gangwechselanforderung verweigert wurde. Das Blinken oder die Farbänderung des Anzeigeelements 166’ kann für eine vorbestimmte Zeit nach der Anforderung, die verweigert wurde, fortgesetzt werden. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeit zwei Sekunden sein oder ein Zeitraum, der lang genug ist, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erlangen.
In einigen Fällen kann der optimale Gang dem vom Fahrer angeforderten Gang entsprechen. In diesen Fällen ist die Gangschaltung in den optimalen Gang erfüllt und es wird keine Verweigerungsanzeige angezeigt.
Wenn keine Bremsanforderung seitens des Fahrers vorliegt, kann eine Anforderung zum Hochschalten (z. B. Betätigung der Schaltwippe 162 zum Hochschalten) erlaubt werden. In Reaktion auf die Anforderung zum Hochschalten kann die PCU 150 dazu programmiert sein, ein Hochschalten des Getriebes 124 zu initiieren. Die PCU 150 kann das Getriebe 124 anweisen, den Gang gemäß der Anforderung zum Hochschalten zu wechseln. Im Falle einer Bremsanforderung kann die PCU 150 das Getriebe 124 in einen Gang anweisen, der für das Rekuperationsbremsen optimal ist und sich von dem vom Fahrer angeforderten Gang unterscheiden kann.
Der Fahrer kann durch Betätigen der Schaltwippe zum Herunterschalten 164 ein Herunterschalten anfordern. Eine Motivierung zum Anfordern des Herunterschaltens kann darin bestehen, das Drehmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs 110 zu erhöhen. Eine weitere Motivierung zum Anfordern des Herunterschaltens kann darin bestehen, das Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs 110 zu erhöhen. Das gewünschte Verhalten kann von der Position des Fahrpedals 152 abhängen. Beispielsweise wünscht der Fahrer wahrscheinlich eine Erhöhung des Bremsmoments, wenn er ein Herunterschalten anfordert, während nicht auf das Fahrpedal 152 getreten wird. Dagegen wünscht der Fahrer, wenn auf das Fahrpedal 152 getreten wird, wahrscheinlich eine Erhöhung des Drehmoments zum Beschleunigen des Fahrzeugs 110.
Im Wirtschaftlichkeitsmodus kann bei Fehlen einer Bremsanforderung (z. B. Fahrer tritt nicht auf das Bremspedal 160) eine Anforderung zum Herunterschalten (z. B. Betätigung der Schaltwippe zum Herunterschalten 164) blockiert werden. Anstatt ein Herunterschalten, das einen Wechsel des Getriebegangs zur Folge hat, zu erlauben, kann die PCU 150 dazu programmiert sein, eine Drehmomentänderung zu simulieren, die während eines Herunterschaltens des Getriebes 124 eintreten würde. Die PCU 150 kann den M/G 118 anweisen, das Drehmoment zu erhöhen, um das Fahrzeug 110 zu verlangsamen oder zu beschleunigen. Beispielsweise kann, wenn nicht auf das Fahrpedal 152 getreten wird, ein Rekuperationsmomentbefehl erhöht werden, um das Fahrzeug 110 zu verlangsamen. Wenn auf das Fahrpedal 152 getreten wird, kann ein Antriebsmomentbefehl erhöht werden, um das Fahrzeug 110 zu beschleunigen.
Während eines Ausrollzustandes (z. B. Fuß des Fahrers sowohl vom Fahrpedal 152 als auch vom Bremspedal 160 genommen) kann eine Drehmomentänderung vom M/G 118 verwendet werden, um das Herunterschalten des Getriebes zu ersetzen. Das Vorhandensein des Ausrollzustandes kann auf der Basis des Bremspedals 160 und des Fahrpedals 152 detektiert werden. Beispielsweise kann der Ausrollzustand detektiert werden, wenn das Bremspedalpositionssignal ein Fehlen der Bremsanforderung und das Fahrpedalpositionssignal ein Fehlen der Beschleunigungsanforderung anzeigt. Das vom M/G 118 angeforderte Rekuperationsmoment kann dazu ausgelegt sein, die Reaktion des Fahrzeugs 110 auf ein Herunterschalten des Getriebes zu simulieren. Das Ergebnis besteht darin, dass der M/G 118 als Generator betrieben wird und Energie zum Speichern in der Batterie 120 bereitstellt. Im Falle, dass während des simulierten Herunterschaltens eine Bremsanforderung detektiert wird, kann vom M/G 118 ein zusätzliches Rekuperationsmoment bis zum Rekuperationsmomentgrenzwert angefordert werden. Während der Bremsanforderung kann die PCU 150 das Getriebe 124 anweisen, den Gang in einen automatisch ausgewählten Gang, der für das Zurückgewinnen von Energie mit dem M/G 118 optimiert ist, zu wechseln. Wenn die Bremsanforderung beendet ist, kann der Betrieb mit dem simulierten Herunterschalten fortgesetzt werden. Im Falle, dass die Batterie 120 keine zusätzliche Energie empfangen kann (z. B. überschreitet der Ladezustand der Batterie 120 einen Voll-Schwellenwert), kann das Drehmoment beim simulierten Herunterschalten ausgeblendet und ein Herunterschalten des Getriebes 124 angewiesen werden.
Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, eine Drehmomentanforderung für den M/G 118 zum Simulieren des Herunterschaltens zu bestimmen. Die Drehmomentanforderung kann auf den Übersetzungsverhältnissen eines aktuellen Getriebegangs und des angeforderten Gangs basieren. Das Eingangsdrehmoment des Getriebes 124 kann auf einem Drehmomentniveau vor der Anforderung zum Herunterschalten sein. Die PCU 150 kann das zusätzliche Drehmoment, das zum Simulieren der Anforderung zum Herunterschalten erforderlich ist, berechnen. Ein Drehmomentfaktor von (G2–G1)/G1 kann auf das Drehmomentniveau vor dem Herunterschalten angewendet werden, um den zusätzlichen Drehmomentbefehl zu berechnen. Es ist zu beachten, dass G2 das Übersetzungsverhältnis für das Herunterschalten und G1 das aktuelle Übersetzungsverhältnis ist. Das zusätzliche Drehmoment kann dazu ausgelegt sein, dasselbe Drehmoment wie ein tatsächliches Herunterschalten anzuwenden. Auf diese Weise kann das Herunterschalten simuliert werden. Während des simulierten Herunterschaltens kann eines der Anzeigeelemente 166’ dazu ausgelegt sein, anzuzeigen, dass ein simuliertes Herunterschalten durchgeführt wird.
Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, das Simulieren des Herunterschaltens unter verschiedenen Bedingungen zu beenden. Bei einigen Auslegungen kann das simulierte Herunterschalten abgebrochen werden, wenn das Fahrpedalanforderungssignal eine Beschleunigungsanforderung anzeigt. Bei einigen Auslegungen kann das simulierte Herunterschalten abgebrochen werden, wenn das Bremspedalanforderungssignal von einer Bremsanforderung zu einer Anforderung zum Nichtbremsen übergeht.
2 ist ein Flussdiagramm einer möglichen Folge von Vorgängen, die in einer Steuerung umgesetzt werden können. Die Folge startet im Eingangsblock 200. Bei Vorgang 202 wird eine Überprüfung der Schaltwippen vorgenommen, um zu bestimmen, ob eine Wippenanforderung (z. B. Hochschalten oder Herunterschalten) vorhanden ist. Ist keine Wippenanforderung vorhanden, kann der Vorgang 204 durchgeführt werden. Bei Vorgang 204 wird der Gang für das Getriebe 124 automatisch ausgewählt. Die PCU 150 kann dazu programmiert sein, auf der Basis verschiedener Kriterien, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder Beschleunigungsleistung umfassen können, den Gang automatisch auszuwählen. Darüber hinaus können die Kriterien für die automatische Gangwahl im Wirtschaftlichkeitsmodus sich von denen in einem Leistungsmodus unterscheiden. Die Folge kann zum Vorgang 202 zurückkehren.
Die PCU 150 kann ein oder mehrere Anforderungssignale von den Schaltwippen 162, 164 empfangen. Wenn eine Wippenanforderung vorliegt (z. B. zeigt das Anforderungssignal den Wunsch des Fahrers zum Wechseln des Gangs an), kann der Vorgang 206 durchgeführt werden. Bei Vorgang 206 wird eine Überprüfung des Antriebsstrangbetriebsmodus durchgeführt. Wenn der Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird, kann der Vorgang 208 durchgeführt werden. Bei Vorgang 208 kann das Getriebe 124 gemäß der Wippenanforderung hochgeschaltet oder heruntergeschaltet werden.
Wenn der Antriebsstrang im Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird, kann der Vorgang 210 durchgeführt werden. Bei Vorgang 210 kann eine Überprüfung der Bremsanforderung durchgeführt werden. Die PCU 150 kann das Bremsanforderungssignal vom Bremspedal 160 empfangen. Wenn das Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt, kann der Vorgang 212 durchgeführt werden. Bei Vorgang 212 ist das Hochschalten und das Herunterschalten gemäß der Wippenanforderung blockiert. Das bedeutet, dass das Getriebe in Reaktion auf die Wippenanforderung nicht geschaltet wird. Die Folge kann zum Vorgang 202 zurückkehren.
Wenn das Bremsanforderungssignal ein Fehlen einer Bremsanforderung anzeigt, kann der Vorgang 214 durchgeführt werden. Bei Vorgang 214 wird das Anforderungssignal von den Schaltwippen 162, 164 auf eine Anforderung zum Hochschalten überprüft. Wenn das Anforderungssignal eine Anforderung zum Hochschalten anzeigt, kann der Vorgang 216 durchgeführt werden. Bei Vorgang 216 kann das Hochschalten durchgeführt werden. Vorgang 216 kann die Vorgänge zum Hochschalten des Getriebes 124 umfassen. Die Folge kann zum Vorgang 202 zurückkehren.
Handelt es sich bei der Wippenanforderung nicht um eine Anforderung zum Hochschalten, kann der Vorgang 218 durchgeführt werden. Bei Vorgang 218 wird eine Überprüfung auf eine Anforderung zum Herunterschalten durchgeführt. Wenn das Wippenanforderungssignal eine Anforderung zum Herunterschalten anzeigt, können die Vorgänge 220 und 222 durchgeführt werden. Bei Vorgang 220 ist die Anforderung zum Herunterschalten blockiert. Das bedeutet, dass das Getriebe 124 in Reaktion auf die Anforderung zum Herunterschalten nicht heruntergeschaltet wird. Bei Vorgang 222 kann das Drehmoment zum Herunterschalten unter Verwendung des M/G 118 simuliert werden. Der Vorgang 222 kann die Anweisungen umfassen, die erforderlich sind, um einen gewünschten Drehmomentbefehl zu berechnen und zum M/G 118 zu übertragen. Die Folge kann zum Vorgang 202 zurückkehren.
Im Falle, dass ein vom Fahrer angeforderter Gangwechsel verweigert wird, kann die PCU 150 ein Signal an das Anzeigefeld 166 ausgeben, das die Verweigerung des Gangwechsels anzeigt. In Reaktion darauf kann eines der Anzeigeelemente 166’ betrieben werden, um die Verweigerung des Gangwechsels anzuzeigen. Die PCU 150 kann an das Anzeigefeld 166 ein Signal ausgeben, das ein simuliertes Herunterschalten anzeigt. In Reaktion darauf kann eines der Anzeigeelemente 166’ betrieben werden, um anzuzeigen, dass gerade ein simuliertes Herunterschalten abläuft. Die PCU 150 kann an das Anzeigefeld 166 ein Signal ausgeben, das eine Reduzierung der Rekuperationsenergierückgewinnungsleistung anzeigt. In Reaktion darauf kann eines der Anzeigeelemente 166’ betrieben werden, um dem Fahrer die Leistungsverringerung anzuzeigen.
Die Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann durch eine verbesserte Ausführung der manuellen Gangwahl in einem Wirtschaftlichkeitsmodus verbessert werden. Die Priorisierung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gegenüber der Leistung im Wirtschaftlichkeitsmodus kann zur Folge haben, dass die manuelle Gangwahl verweigert wird. Jedoch kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert werden. Die Fahrzeugleistung wird nicht nachteilig beeinträchtigt, da der Fahrer den Wirtschaftlichkeitsmodus verlassen kann, sodass die Ganganforderungen respektiert werden.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, wozu eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, lieferbar sein oder durch sie umgesetzt werden. Ebenso können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt umgesetzt werden. Als Alternative können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt werden.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, besteht nicht die Absicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche umfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Worte dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein könnten, versteht der Durchschnittsfachmann, dass zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um gewünschte Merkmale des Gesamtsystems zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von einer Schaltwippe einen Gang eines Getriebes in einem hybriden Antriebsstrang zu wechseln und, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein eines Bremsanforderungssignals, das eine Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung empfängt, den Gang in einem automatisch ausgewählten Gang zu halten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner eine mit der Schaltwippe verknüpfte Lampe umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, nach der Anforderung in Reaktion auf das Beibehalten des Gangs die Lampe für eine vorbestimmte Zeit blinken zu lassen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner eine mit der Schaltwippe verknüpfte Lampe umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, nach der Anforderung in Reaktion auf das Beibehalten des Gangs eine Farbe der Lampe für eine vorbestimmte Zeit zu ändern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Fehlen des Bremsanforderungssignals, das die Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung empfängt, den Gang gemäß der Anforderung zu wechseln und eine einem Fahrer angezeigte Leistungsbewertung zu verringern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den automatisch ausgewählten Gang zu wählen, um die Menge der von einer elektrischen Maschine im hybriden Antriebsstrang zurückgewonnenen Rekuperationsenergie zu maximieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass es sich bei der Anforderung um eine Anforderung zum Herunterschalten bei Vorhandensein eines Bremsanforderungs- und eines Beschleunigungsanforderungssignals, die einen Ausrollzustand anzeigen, handelt, den Gang beizubehalten und ein Drehmoment einer elektrischen Maschine zu ändern, um eine erwartete Drehmomentänderung infolge des Herunterschaltens zu simulieren.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die erwartete Drehmomentänderung auf der Basis eines aktuellen Gangs des Getriebes, eines angeforderten Gangs und einer aktuellen Drehmomenteingabe in das Getriebe anzufordern.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Simulieren der erwarteten Drehmomentänderung in Reaktion darauf, dass das Bremsanforderungssignal eine Anforderung zum Bremsen oder das Beschleunigungsanforderungssignal eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs anzeigt, zu beenden.
Hybrider Antriebsstrang, der Folgendes umfasst: eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Empfangen einer Anforderung von einer Schaltwippe einen Gang eines Getriebes zu wechseln und, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein eines Bremsanforderungs- und eines Beschleunigungsanforderungssignals, die einen Ausrollzustand anzeigen, eine Anforderung zum Herunterschalten empfängt, einen Rekuperationsmomentbefehl für eine elektrische Maschine um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen, ohne den Gang zu wechseln.
Hybrider Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass das Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt, den Rekuperationsmomentbefehl der elektrischen Maschine gemäß dem Bremsanforderungssignal zu erhöhen.
Hybrider Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass ein Ladezustand einer Batterie einen Batterie-voll-Schwellenwert überschreitet, den Rekuperationsmomentbefehl zu reduzieren und das Getriebe herunterzuschalten.
Hybrider Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und bei Vorhandensein des Bremsanforderungssignals, das eine Bremsanforderung anzeigt, die Anforderung zum Herunterschalten empfängt, das Getriebe herunterzuschalten und eine anzuzeigende Leistungsbewertung zu verringern.
Hybrider Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Rekuperationsmomentbefehl um den vorbestimmten Betrag, der auf einem aktuellen Gang des Getriebes, einem angeforderten Gang und einer aktuellen Drehmomenteingabe in das Getriebe basiert, zu erhöhen.
Hybrider Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass das Beschleunigungsanforderungssignal eine Beschleunigungsanforderung anzeigt, das Anfordern des Rekuperationsmomentbefehls zu beenden.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Beibehalten eines automatisch ausgewählten Gangs eines Getriebes eines hybriden Antriebsstrangs durch eine Steuerung in Reaktion auf das Empfangen einer Gangwechselanforderung von einem Fahrer, während der hybride Antriebsstrang in einem Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und ein Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt; und Ausgeben eines Signals, das eine Gangwechselverweigerung anzeigt, durch die Steuerung an eine Anzeige.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Erhöhen eines Rekuperationsmomentbefehls an eine elektrische Maschine und das Blockieren der Gangwechselanforderung durch die Steuerung in Reaktion darauf umfasst, dass es sich bei der Gangwechselanforderung um eine Anforderung zum Herunterschalten handelt, während der hybride Antriebsstrang im Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird und das Bremsanforderungssignal das Fehlen einer Bremsanforderung und ein Beschleunigungsanforderungssignal das Fehlen einer Beschleunigungsanforderung anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Schalten eines Gangs aus dem automatisch ausgewählten Gang gemäß der Gangwechselanforderung durch die Steuerung in Reaktion darauf umfasst, dass die Gangwechselanforderung empfangen wird, wenn sich der hybride Antriebsstrang in einem anderen Modus als dem Wirtschaftlichkeitsmodus befindet.
Verfahren nach Anspruch 17, das das Ausgeben eines Signals durch die Steuerung umfasst, das eine verringerte Leistungsbewertung anzeigt, wenn das Bremsanforderungssignal eine Bremsanforderung anzeigt und die Gangwechselanforderung in der Sammlung weniger Rekuperationsenergie resultiert als beim Betreiben im automatisch ausgewählten Gang.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Erzeugen des automatisch ausgewählten Gangs durch die Steuerung umfasst, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wenn der hybride Antriebsstrang im Wirtschaftlichkeitsmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Wechseln eines Gangs des Getriebes gemäß dem automatisch ausgewählten Gang und das Beenden des Ausgebens des Signals, das die Gangwechselverweigerung anzeigt, durch die Steuerung in Reaktion darauf, dass die Gangwechselanforderung mit dem automatisch ausgewählten Gang übereinstimmt, umfasst.