DE102017112979A1

DE102017112979A1 - System und verfahren zur steuerung eines antriebsstrangs eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017112979A1
Application number: DE102017112979.0A
Authority: DE
Inventors: Mark Steven Yamazaki; Scott James Thompson; Joshua Nicholas DEWALT; Rajit Johri
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2017-12-14
Also published as: CN107487318A; US20170355361A1; US9988041B2; CN107487318B

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben, beinhaltet Reduzieren eines Drehmoments der Maschine mit einer ersten Drehmomentreduktionsrate von einem Drehmomentniveau oberhalb eines Mindestmaschinendrehmoments als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung. Ein Drehmoment des Motors wird mit einer zweiten Drehmomentreduktionsrate, die kleiner als die erste Drehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung reduziert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wenn ein Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt, häufig als „Tip-Out“ bezeichnet, ist es wünschenswert, eine ruckfreie Verzögerung bereitzustellen, die von einem Tip-Out zum anderen gleich ist. Um Ruckfreiheit und Gleichheit zu gewährleisten, müssen der Motor und die Maschine in einem Hybrid-Elektrofahrzeug zusammenarbeiten, um dem Eingang des Getriebes ein angefordertes Drehmomentprofil zuzuführen. Bei einigen Hybridfahrzeugkonstruktionen befinden sich der Motor und die Maschine auf der gleichen physikalischen Welle, die Drehmomentzuführcharakteristiken sind jedoch nicht identisch. Darüber hinaus ist es nicht ungewöhnlich, Steueralgorithmen für den Motor und die Maschine vorzufinden, die in verschiedenen Mikrocontrollern betrieben werden, die durch einen Kommunikationsbus verbunden sind oder in einigen Fällen in einer separaten Software innerhalb desselben Mikrocontrollers ausgeführt werden.
Die physikalischen Unterschiede bei der Zuführung, verbunden mit Verzögerungen, die aus der Softwarestruktur resultieren, können sowohl Größen- als auch Phasenfehler bei der Zuführung des kombinierten Drehmoments erzeugen. Das Endergebnis ist, dass das dem Getriebeeingang zugeführte Drehmoment ganz anders sein kann als das, was erwartet wird. Zum Beispiel kann es bedeutende Spitzen oder Täler oder Oszillationen aufgrund der kombinierten Zuführfehler geben, die Schwankungen bei der Tip-Out-Reaktion erzeugen. Daher besteht ein Bedarf an einem System und einem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, das sich diesen Problemen annimmt.
KURZDARSTELLUNG
Mindestens einige Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Verfahren beinhaltet Reduzieren eines Drehmoments der Maschine mit einer ersten Drehmomentreduktionsrate von einem Drehmomentniveau oberhalb eines Mindestmaschinendrehmoments als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung und Reduzieren eines Drehmoments des Motors mit einer zweiten Drehmomentreduktionsrate, die geringer als die erste Drehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung.
Mindestens einige Ausführungsformen beinhalten ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Verfahren beinhaltet Reduzieren eines Motordrehmoments mit einer ersten Motordrehmomentreduktionsrate als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung, wenn das Maschinendrehmoment über einem Minimum ist. Das Motordrehmoment wird mit einer zweiten Motordrehmomentreduktionsrate, die größer als die erste Motordrehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung reduziert, wenn das Maschinendrehmoment am Minimum ist.
Mindestens einige Ausführungsformen beinhalten ein System zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Das System beinhaltet ein Steuersystem, das mindestens einen Controller beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, das Motordrehmoment mit einer ersten Motordrehmomentreduktionsrate als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung zu reduzieren und das Maschinendrehmoment von oberhalb eines Mindestmaschinendrehmoments mit einer Drehmomentreduktionsrate, die größer als die erste Motordrehmomentreduktionsrate als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung zu reduzieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit einem Steuersystem, das ein Verfahren gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen implementieren kann;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuersystemarchitektur gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen;
3 zeigt eine grafische Darstellung, die verschiedene Antriebsstrangparameter darstellt, die sich im Lauf der Zeit entsprechend der Implementierung eines Systems und eines Verfahrens gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen ändern; und
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren und eine Implementierung eines Systems gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele der Erfindung sind und weitere Ausführungsformen, verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert vorliegen, um Einzelheiten jeweiliger Bauteile zu zeigen. Daher sollten spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten, die hier offenbart werden, nicht als beschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einem einschlägigen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung verschiedentlich zu verwenden.
1 zeigt einen Teil eines Fahrzeugs 10, der, wie nachfolgend näher erläutert wird, ein Steuersystem enthält, das ein Verfahren gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen implementieren kann. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Motor 12 und eine elektrische Maschine 14, die als eine Maschine zum Ausgeben des Drehmoments und als ein Generator zur Aufnahme von Drehmoment und Ausgabe elektrischer Energie betrieben werden kann. Zwischen dem Motor 12 und der Maschine 14 ist eine Ausrückkupplung 16 angeordnet. Eine Getriebepumpe 18, die in dieser Ausführungsform eine mechanische Pumpe ist, ist mit der Maschine 14 verbunden und wird von dieser mit Energie versorgt. Die Pumpe 18, die die einzige Getriebepumpe sein kann, oder die in Verbindung mit einer Hilfspumpe arbeiten kann, stellt eine hydraulische Ausgabe bereit, um die Ausrückkupplung 16 sowie eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 20 zu betreiben, die in Verbindung mit einem Drehmomentwandler 22 arbeitet. Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 1 beschriebene Fahrzeugarchitektur beschränkt sind: als ein Beispiel können der Drehmomentwandler 22 und die Überbrückungskupplung 20 durch eine Startkupplung oder ein anderes System ersetzt werden, das es ermöglicht, dass Drehmoment durch das Antriebssystem übertragen wird.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein Schaltgetriebe 24, das die Ausgabe des Drehmomentwandlers 22 aufnimmt. Die Überbrückungskupplung 20, der Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 können ein Stufengetriebe umfassen, das sich von einem kontinuierlichen Getriebe (CVT) unterscheidet. Das Schaltgetriebe 24 stellt eine Ausgabe an den Endantrieb 26 bereit, das ein Differential sein kann, und stellt Drehmoment an eine angetriebene Achse 28 – oder insbesondere an Halbachsen 30, 32 – und Antriebsräder eines Fahrzeugs 34, 36 bereit oder nimmt Drehmoment davon auf. Im hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff „Antriebsstrang“ auf die primären Komponenten eines Fahrzeugs, die Leistung erzeugen und diese der Straßenoberfläche zuführen. In Bezug auf das Fahrzeug 10 können diese beispielsweise den Motor 12, die Maschine 14, das Getriebe 24, den Endantrieb 26, die Antriebsräder 34, 36 und verschiedene Wellen, wie nachstehend beschrieben, beinhalten.
Ein Teil des elektrischen System des Fahrzeugs beinhaltet eine Hochspannungsbatterie 38, die beispielsweise verwendet werden kann, um der Maschine 14 elektrischen Strom zuzuführen. Auf der Niederspannungsseite ist eine Niederspannungsbatterie 40 mit einem Niederspannungsstarter 42 verbunden, der zum Starten des Motors 12 verwendet werden kann. Es versteht sich, dass die Hochspannungsbatterie 38 und die Niederspannungsbatterie 40 Teil eines größeren elektrischen Systems sind und Strom an verschiedene Stromverbraucher im Fahrzeug 10 bereitstellen können.
In 1 sind zudem die Ausgaben und die Eingaben der verschiedenen Fahrzeugsysteme dargestellt. Beispielsweise gibt der Motor 12 sowohl ein Drehmoment (t_eng) als auch eine Drehzahl (ω_eng) an eine Motorabtriebswelle oder Kurbelwelle 13 aus und auf der anderen Seite der Ausrückkupplung 16 stellen ein Eingangsdrehmoment (T_mot) und eine Eingangsdrehzahl (ω_mot) Eingaben an die Maschine 14 durch die Welle 15 bereit. Alternativ können das Maschinendrehmoment und die Drehzahl Ausgaben anstelle von Eingaben darstellen, und in einem solchen Fall kann die Maschine 14 ein Eingangsdrehmoment an den Motor 12 beispielsweise als Alternative zum Niederspannungsstarter 42 bereitstellen. Wenn die Maschine 14 als Generator betrieben wird, kann sie elektrischen Strom zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 38 bereitstellen.
Das Schaltgetriebe 24 nimmt sowohl eine Drehmoment-(t_in) als auch eine Drehzahl-(ω_in) Eingabe auf, die eine Funktion der Ausgabe des Motors 12, der Position der Ausrückkupplung 16, der Ausgabe der Maschine 14 und des Betriebs der Überbrückungskupplung 20 und des Drehmomentwandlers 22 sein kann. Das Schaltgetriebe 24 nimmt die Drehmoment- und die Drehzahleingabe über eine Welle 17 auf einer Abtriebsseite der Maschine 14 und einer Antriebsseite des Drehmomentwandlers 22 und eine Welle 19 auf der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers 22 auf. Die Ausgabe des Schaltgetriebes 24 (t_out) und (ω_out) erfolgt über eine Welle 21 und wird von dem Differentialgetriebe 26 aufgenommen und über die Achse 28 auf die Antriebsräder 34, 36 übertragen und stellt die finale Drehmoment-(T_final) und Drehzahl-(ω_final) Ausgabe dar. Alternativ können während eines regenerativen Bremsens die Antriebsräder 34, 36 der Maschine 14 durch das Getriebe Drehmoment zuführen. Die Kurbelwelle 13 und die anderen Antriebs- und Abtriebswellen 15, 17, 19, 21, 30, 32 können zusammen mit dem anderen Stromerzeugungs- oder -übertragungsbauteilen, die oben beschrieben wurden, als Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 10 angesehen werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems 44 gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen. In 2 ist eine Fahrzeugsystemsteuerung 46 gezeigt, die einen einzelnen Fahrzeugsystem-Controller (VSC) oder eine beliebige Anzahl von individuellen Hardware- und Software-Controllern umfassen kann, die miteinander verbunden sind. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sendet und empfängt die Fahrzeugsystemsteuerung 46 verschiedene Signale an andere Controller in dem Steuersystem 44. Diese Kommunikation kann beispielsweise über ein Controller-Bereichsnetzwerk (CAN) erfolgen. Eine Batteriesteuerung 48 liefert bestimmte Batteriegrenzen als Eingabe in die Fahrzeugsystemsteuerung 46, die zum Steuern des Aufladens und Entladens der Batterien 38, 40 nützlich sein können. Eine Getriebesteuerung 50 liefert Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse sowie Antriebs- und Abtriebsdrehzahlen an die Fahrzeugsystemsteuerung 46.
In 2 ist auch ein Maschinenteilsystem 52 gezeigt, das die Maschine 14 und eine Maschinensteuerung 54 enthält. Unter anderem empfängt der Maschinen-Controller 54 eine regenerative Drehmomentanforderung von dem Fahrzeugsystem-Controller 46 und liefert Maschinendrehmomentgrenzen zurück an den Fahrzeugsystem-Controller 46. Ein Bremsenteilsystem 56 beinhaltet eine Bremssteuerung 58, die mit den Bremsen 60 auf der angetriebenen Achse kommuniziert – siehe die Achse 28 in 1 – und auch mit den Bremsen 62 auf der nicht angetriebenen Achse kommuniziert. Bei der Kommunikation mit dem Fahrzeugsystem-Controller 46 gibt der Brems-Controller 58 das Gesamtbremsmoment aus und nimmt regenerative Drehmomentgrenzen auf. Schließlich ist ein Bremspedal 64 gezeigt, das eine Bremsanforderung an den Brems-Controller 58 bereitstellt. Obwohl bestimmte Eingaben und Ausgaben in dem in 2 gezeigten schematischen Diagramm dargestellt sind, versteht es sich, dass andere Signale und Informationen zwischen einigen oder allen in dem Steuersystem 44 dargestellten Controllern übermittelt werden können. Zusätzlich können einige Fahrzeuge eine andere Konfiguration von Controllern enthalten, während immer noch die Systemverwaltung zur Implementierung von Verfahren gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt wird.
Wie oben beschrieben, können Ausführungsformen ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wie beispielsweise des in 1 dargestellten Fahrzeugs 10, beinhalten. Insbesondere können Ausführungsformen einen Mechanismus zum Reduzieren oder Beseitigen verschiedener Antriebsstörungen bereitstellen, die sich aus einer Reduktion des vom Fahrer verlangten Drehmoments ergeben, wie es bei einem schnellen Tip-Out auftreten kann. Unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 und das in 2 gezeigte Steuersystem 44 werden nun verschiedene Beispiele beschrieben.
3 zeigt einen Graphen 66, der eine Anzahl von Fahrzeugparametern darstellt, die über die Zeit gemessen oder geschätzt werden. Ganz oben ist eine Kurve 68, die die Position des Gaspedals zeigt; als nächstes folgt eine Kurve 70, die ein vom Fahrer verlangtes Drehmoment zeigt, das als das Antriebsdrehmoment für ein Getriebe betrachtet werden kann. Die nächsten beiden Kurven 72, 74 zeigen jeweils das Maschinendrehmoment bzw. das Motordrehmoment. Vor der Zeit (t₁) ist das Gaspedal eingerückt, was zu einem positiven vom Fahrer verlangten Drehmoment führt, wie in der Kurve 70 gezeigt. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform weist das vom Fahrer verlangte Drehmoment zwei Komponenten auf: Maschinendrehmoment und Motordrehmoment. Wie in der Kurve 72 gezeigt, stellt die gestrichelte Linie 76 eine Mindestmenge an Drehmoment dar, bei der die Maschine betrieben werden kann, und es ist ein negatives Drehmoment, wie durch seine Position relativ zu der „Null“-Linie angezeigt. Daher gibt das Maschinendrehmoment vor (t₁) ein Drehmomentniveau aus, das größer als das Mindestmaschinendrehmoment ist.
Zu dem Zeitpunkt (t₁) beginnt das vom Fahrer verlangte Drehmoment abzunehmen – z.B. gab es eine Verzögerungsanforderung. Dies kann beispielsweise durch einen Tip-Out bewirkt werden, wobei der Fahrzeugführer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt. Dies ist in der Kurve 68 gezeigt, wo die Gaspedaleingabe vor der Zeit (t₁) etwas abfällt und dann kurz nach der Zeit (t₁) schnell auf Null abfällt. Ausgehend von der Zeit (t₁) wird das Maschinendrehmoment mit einer ersten Drehmomentreduktionsrate stark reduziert, die durch das Liniensegment 78 auf der Kurve 72 angezeigt wird. Im Gegensatz dazu wird das Motordrehmoment mit einer zweiten Drehmomentreduktionsrate oder einer ersten Motordrehmomentreduktionsrate reduziert, wie durch das Liniensegment 80 auf der Kurve 74 angezeigt. Wie in 3 gezeigt, ist die erste Motordrehmomentreduktionsrate geringer als die Maschinendrehmomentreduktionsrate. Wie oben in der Grafik 66 gezeigt, ist der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten (t₁) und (t₂) sowohl durch die Motor- als auch Maschinendrehmomentreduktion gekennzeichnet. Obwohl die Gesamtrate der vom Fahrer verlangten Drehmomentreduktion für unterschiedliche Fahrzeuge, unterschiedliche Antriebsstränge unterschiedlich sein und sogar innerhalb des gleichen Fahrzeugs von Ereignis zu Ereignis variieren kann, ein Beispiel für eine von einem Fahrer verlangte Gesamtdrehmomentreduktionsrate im Bereich von 1000–1200 Newtonmeter pro Sekunde (Nm/s) sein, wenn ein Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal nimmt.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist im Zeitraum zwischen (t₁) und (t₂) die Maschinendrehmomentreduktionsrate – siehe das Liniensegment 78 – größer als die vom Fahrer verlangte Gesamtdrehmomentreduktionsrate, die durch das Liniensegment 82 auf der Kurve 70 angezeigt ist. Im Gegensatz dazu ist die erste Motordrehmomentreduktionsrate – siehe das Liniensegment 80 – geringer als die vom Fahrer verlangte Drehmomentreduktionsrate. Insgesamt ist jedoch die Summe des Maschinendrehmoments und des Motordrehmoments gleich dem vom Fahrer verlangten Drehmoment, und daher entspricht die Summe der Maschinen- und Motordrehmomentreduktionsraten der vom Fahrer verlangten Gesamtdrehmomentreduktionsrate. Eine Implementierung einer Drehmomentreduktionsstrategie unter Verwendung unterschiedlicher Werte für die Drehmomentreduktionsrate der Maschine und des Motors, wie etwa anhand der Kurven 72, 74 gezeigt, trägt dazu bei, die Phasenverzögerung und Antriebsstörungen zu reduzieren oder zu beseitigen, die ansonsten vorhanden sein könnten, wenn die zwei Drehmomenterzeuger betrieben würden, um Drehmoment mit oder nahezu der gleichen Rate zu reduzieren.
Zum Zeitpunkt (t₂) wird das vom Fahrer verlangte Drehmoment immer noch stetig reduziert, wie durch das Liniensegment 84 auf der Kurve 70 angezeigt; jedoch hat das Maschinendrehmoment, wie durch die Kurve 72 gezeigt, das Mindestmaschinendrehmoment erreicht, angezeigt durch das Liniensegment 86, das mit der Linie 76 zusammenfällt. Das Mindestmaschinendrehmoment kann beispielsweise eine Funktion von mechanischelektrischen Charakteristiken der Maschine und dem Ladezustand der Batterie sein, obwohl auch andere Faktoren diesen Wert beeinflussen können. Es kann gewünscht sein, die Maschine so zu betreiben, dass das Maschinendrehmoment der gestrichelten Kurve 87 folgen würde; dies ist jedoch unterhalb des Mindestmaschinendrehmoments und außerhalb des Betriebsbereichs der Maschine. Da das Maschinendrehmoment zum Zeitpunkt (t₂) seinen Mindestwert erreicht hat, bleibt es über den gesamten Zeitraum (t₂) bis (t₃) konstant. Daher muss in diesem Zeitraum das Motordrehmoment mit einer schnelleren Rate reduziert werden, als sie zuvor war, um die gewünschte Reduktionsrate des vom Fahrer verlangten Drehmoments beizubehalten. Insbesondere wird das Motordrehmoment mit einer dritten Drehmomentreduktionsrate oder einer zweiten Motordrehmomentreduktionsrate reduziert, die größer als die erste Motordrehmomentreduktionsrate ist. Dies wird durch das Segment 88 der Kurve 74 angezeigt. Im Zeitraum zwischen (t₂) und (t₃) gleicht die zweite Motordrehmomentreduktionsrate der Drehmomentreduktionsrate des vom Fahrer verlangten Drehmoments, da das Maschinendrehmoment überhaupt nicht reduziert wird. Die Oberseite des Graphen 66 zeigt, dass der Zeitraum zwischen (t₂) und (t₃) nur durch eine Motordrehmomentreduktion gekennzeichnet ist.
Der Zeitraum zwischen (t₃) und (t₄) ist durch eine Spielkreuzung („lash crossing“) gekennzeichnet, d.h. den Zeitraum, in der Zahnradzähne oder andere zusammenwirkende Komponenten eines Antriebssystems im Antriebsstrang anfällig für Kontakt sein können. Spiel („Lash“) kann beispielsweise wegen einer Änderung der Richtung des Drehmoments auftreten. Verschiedene Verfahren zum Erfassen, wann der Antriebsstrang im Begriff ist, eine Spielkreuzung zu erfahren, sind in der Technik bekannt. In der hier beschriebenen Ausführungsform kann ein Weg sein, einen kalibrierbaren Drehmomentwert einzustellen – z.B. 30 Nm – sodass, wenn das vom Fahrer verlangte Drehmoment diesem Niveau sehr nahe kommt oder dieses erreicht, die Steuerung zur Reduktion des Drehmoments während der Spielkreuzung implementiert wird.
Wie durch das Segment 90 auf der Kurve 70 gezeigt, ist es während der Spielkreuzung, dass das vom Fahrer verlangte Drehmoment sich von einem positiven Wert in einen negativen Wert ändert. Weil es wünschenswert ist, die Spielzone ruckfrei zu durchlaufen, kann ein Steuersystem, wie etwa das Steuersystem 44, dazu programmiert werden, die Drehmomentreduktionsrate für das vom Fahrer verlangte Drehmoment durch die Spielkreuzung zu reduzieren. Wie durch das Segment 92 der Kurve 72 gezeigt, bleibt das Maschinendrehmoment bei seinem Mindestwert über diese Zone hinweg konstant. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Drehmomentreduktionsrate für den Motor auf eine vierte Drehmomentreduktionsrate weiter zu reduzieren, um so der Änderung der vom Fahrer verlangten Drehmomentreduktionsrate zu entsprechen. Mit anderen Worten wird während der Spielkreuzung das Drehmoment des Motors mit einer dritten Motordrehmomentreduktionsrate reduziert, die geringer als die zweite Motordrehmomentreduktionsrate ist; dies wird durch das Segment 94 auf der Kurve 74 angezeigt.
Im Zeitraum zwischen (t₄) und (t₅) hat das vom Fahrer verlangte Drehmoment ein Minimum erreicht und wird nicht mehr reduziert; dies wird durch das Liniensegment 96 auf der Kurve 70 angezeigt. Im gleichen Zeitraum wird jedoch der Motordrehmomentbefehl immer noch reduziert – bei der in 3 gezeigten Ausführungsform wird er immer noch bei der dritten Motordrehmomentreduktionsrate reduziert – wie durch das Liniensegment 98 auf der Kurve 74 angezeigt. Um das vom Fahrer verlangte Gesamtdrehmoment konstant zu halten, ist es erforderlich, das Maschinendrehmoment in diesem Zeitraum von seinem Minimum anzuheben. Dies wird durch das Liniensegment 100 auf der Kurve 72 angezeigt. Da die Summe des Maschinendrehmoments und des Motordrehmoments gleich dem von dem Fahrer verlangten Gesamtdrehmoment sein muss, wird das Maschinendrehmoment so gesteuert, dass die Rate der Maschinendrehmomentzunahme die Rate der Motordrehmomentabnahme aufhebt – dies hält das vom Fahrer verlangte Drehmoment konstant.
Zum Zeitpunkt (t₅) ist, nachdem die Spielkreuzung abgeschlossen ist, das Antriebsdrehmoment auf seinem Ruhewert – d.h. der Antriebsstrang wird im stationären Zustand betrieben. Während dieser Zeit werden Antriebssystemverluste durch die Kombination von Maschinen- und Motordrehmoment kompensiert, so dass die Summe der Motor- und Maschinendrehmomente gleich dem Getriebeantriebsdrehmoment ist. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das vom Fahrer verlangte Drehmoment konstant, und daher sind das Drehmoment der Maschine und das Drehmoment des Motors ebenfalls konstant und werden bei Niveaus betrieben, so dass die Summe ihrer Drehmomente gleich dem vom Fahrer verlangten Drehmoment ist.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm 102, das ein Verfahren gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellt. Dieses Verfahren kann beispielsweise durch ein Steuersystem, wie etwa das in 2 gezeigte Steuersystem 44, implementiert werden. Das Verfahren beginnt bei Schritt 104 und geht dann weiter zum Entscheidungsblock 106, wo entschieden wird, ob es ein Fahrer-Tip-Out gegeben hat. Wenn es kein Tip-Out gegeben hat, endet das Verfahren bei Schritt 108. Obwohl ein von einem Fahrer verlangtes Tip-Out als ein Beispiel dafür verwendet wurde, wie ein von einem Fahrer verlangtes Drehmoment reduziert werden kann, kann eine Verzögerungsanforderung von Controllern innerhalb des Antriebsstrangs aufgrund anderer Eingaben empfangen werden.
Wenn bei Schritt 106 bestimmt wird, dass ein Fahrer-Tip-Out stattgefunden hat, geht das Verfahren weiter zum Entscheidungsblock 110, wo bestimmt wird, ob die Maschine bei einem Drehmomentniveau betrieben wird, das geringer oder gleich dem Mindestmaschinendrehmoment ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass Maschine verfügbar ist, in Verbindung mit dem Motor zu arbeiten, um das Antriebsstrangdrehmoment als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung zu reduzieren, und das Verfahren geht weiter zu Schritt 112. Wie oben ausführlich beschrieben, ist die allgemeine Vorgehensweise als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung, wenn die Maschine ein Drehmoment ausgibt, das größer als das Mindestmaschinendrehmoment ist, das Maschinendrehmoment mit einer relativ schnellen Rate zu reduzieren, während das Motordrehmoment mit einer langsameren Rate reduziert wird. Um die Drehmomentreduktionsrate des Motors relativ niedrig zu halten, wird die Motorzündungsreduktion deaktiviert. Als nächstes wird bei Schritt 114 der Motordrehmomentbefehl so eingestellt, dass er mit einer relativ langsamen Rate ausläuft.
Bei Schritt 116 wird dem Motor der in Schritt 114 eingestellte Drehmomentbefehl auferlegt; dies wird durch das Liniensegment 80 der Kurve 74 in 3 angezeigt, wo der Motor gemäß einer ersten Motordrehmomentreduktionsrate betrieben wird. Wie in dem Ablaufdiagramm 102 gezeigt, kann Schritt 116 anhand der folgenden Gleichung beschrieben werden: T_{eng_cmd} = filt(T_{drv_dem}). Insbesondere wird der Motor mit einem Motordrehmomentbefehl gesteuert, der eine gefilterte Version des von einem Fahrer verlangten Drehmoments ist. In dem oben angegebenen Beispiel, bei dem das von einem Fahrer verlangte Gesamtdrehmoment in der Größenordnung von 1000–1200 Nm/s reduziert wurde, kann das gefilterte von einem Fahrer verlangte Drehmoment, welches das Drehmoment ist, das dem Motor bei Schritt 116 auferlegt wird, um etwa 250 Nm/s reduziert werden.
Wie oben detailliert beschrieben, wird, wenn das Maschinendrehmoment auf einem Niveau oberhalb des Mindestmaschinendrehmoments betrieben wird, dieses als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung mit einer Drehmomentreduktionsrate reduziert, die größer als die erste Drehmomentreduktionsrate ist, die bei Schritt 114 in dem Ablaufdiagramm 102 eingestellt wurde. Wie ebenfalls oben beschrieben, ist die Summe des Maschinendrehmomentbefehls und des Motordrehmomentbefehls gleich dem vom Fahrer verlangten Drehmoment; daher wird bei Schritt 118 dem Maschinendrehmoment auferlegt, sich entsprechend der folgenden Formel zu verringern: T_{mot_cmd} = T_{drv_dem} – T_{eng_estimate}, wobei eine Schätzung des Motordrehmoments zur Bestimmung des Maschinendrehmomentbefehls verwendet wird. In der Summe folgen die Schritte 112–118 dem oben in Bezug auf 3 beschriebenen Verfahren für den Zeitraum zwischen (t₁) und (t₂). Nach Schritt 118 endet das Verfahren bei Block 108.
Erneut Bezug nehmend auf 4, geht das Verfahren weiter zu Schritt 120, wenn bei dem Entscheidungsblock 110 bestimmt wird, dass die Maschine bei dem Mindestmaschinendrehmoment betrieben wird. Im Allgemeinen entsprechen die nächsten drei Schritte dem Zeitraum zwischen (t₂) und (t₃), gezeigt in 3 – d.h. einem der Zeiträume, in denen das Maschinendrehmoment bei dem Mindestmaschinendrehmoment betrieben wird. Bei Schritt 120 wird eine Motorzündungsreduktion aktiviert. Dies reduziert die Motorleistung und ermöglicht es, das Drehmoment relativ schnell zu reduzieren. Bei Schritt 122 wird das Motordrehmoment mit einem Befehl eingestellt, der es mit einer relativ schnellen Rate auslaufen lässt, und bei Schritt 124 wird der Befehl implementiert. Insbesondere wird bei Schritt 124 das Motordrehmoment gemäß der folgenden Formel auferlegt: T_{eng_cmd} = T_{drv_dem} – T_motor. Für diese Gleichung ist das vom Fahrer verlangte Drehmoment auf Grundlage von Eingaben am Controller bekannt, wie etwa Gaspedalstellung, Getriebegang usw. Das Maschinendrehmoment ist auch bekannt, da es am Mindestmaschinendrehmoment betrieben wird. Daher kann der Motordrehmomentbefehl leicht bestimmt werden, und die Motordrehmomentreduktion wird mit der Reduktion des Fahrerverlangens entsprechen, da das Maschinendrehmoment konstant ist. Der Betrieb des Motors in diesem Zeitraum entspricht der zweiten Motordrehmomentreduktionsrate, gezeigt als Liniensegment 88 auf der Kurve 74 in 3. Nach Schritt 124 endet das Verfahren bei Block 108. Die Steuerprozesse, die verwendet werden, wenn sich das Fahrzeug weiter durch die Spielzone und in die Ruhephase verlangsamt, ist im Detail oben mit Bezug auf 3 beschrieben.
Obgleich oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind vielmehr nicht Wörter der Beschränkung, sondern der Beschreibung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale der verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben, umfassend: Reduzieren eines Drehmoments der Maschine mit einer ersten Drehmomentreduktionsrate von einem Drehmomentniveau oberhalb eines Mindestmaschinendrehmoments als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung; und Reduzieren eines Drehmoments des Motors mit einer zweiten Drehmomentreduktionsrate, die kleiner als die erste Drehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf die Verzögerungsanforderung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Reduzieren des Drehmoments des Motors bei der zweiten Drehmomentreduktionsrate Deaktivieren der Motorzündungsreduktion beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Reduzieren des Drehmoments des Motors bei einer dritten Drehmomentreduktionsrate, die größer als die zweite Drehmomentreduktionsrate ist und Konstanthalten des Drehmoments der Maschine, wenn die Maschine das Mindestmaschinendrehmoment ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Reduzieren des Drehmoments des Motors bei der dritten Drehmomentreduktionsrate die Aktivierung der Motorzündungsreduktion umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die dritte Drehmomentreduktionsrate einer Drehmomentreduktionsrate für ein vom Fahrer verlangtes Drehmoment gleicht.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Reduzieren der Drehmomentreduktionsrate für das vom Fahrer verlangte Drehmoment, wenn der Antriebsstrang in einer Spielzone arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Reduzieren des Drehmoments des Motors bei einer vierten Drehmomentreduktionsrate, die kleiner als die dritte Drehmomentreduktionsrate ist, wenn der Antriebsstrang in der Spielzone arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend Erhöhen des Drehmoments der Maschine von dem Mindestmaschinendrehmoment, sodass das vom Fahrer verlangte Drehmoment konstant ist, wenn der Betrieb des Antriebsstrangs in der Spielzone abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend Konstanthalten des Drehmoments der Maschine und des Drehmoments des Motors, nachdem der Betrieb des Antriebsstrangs in der Spielzone abgeschlossen ist und der Antriebsstrang im stationären Zustand betrieben wird.
Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, der einen Motor und eine Maschine beinhaltet, der betriebsfähig ist, um das Fahrzeug anzutreiben, umfassend: Reduzieren eines Motordrehmoments mit einer ersten Motordrehmomentreduktionsrate als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung, wenn das Maschinendrehmoment über einem Minimum ist; und Reduzieren eines Motordrehmoments mit einer zweiten Motordrehmomentreduktionsrate, die größer als die erste Motordrehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung, wenn das Maschinendrehmoment am Minimum ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Reduzieren des Maschinendrehmoments mit einer Drehmomentreduktionsrate, die größer als die erste Motordrehmomentreduktionsrate ist, als Reaktion auf eine Verzögerungsanforderung, wenn das Maschinendrehmoment über dem Minimum ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zweite Motordrehmomentreduktionsrate einer Drehmomentreduktionsrate für ein vom Fahrer verlangtes Drehmoment gleicht.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Reduzieren des Motordrehmoments mit einer dritten Motordrehmomentreduktionsrate, die kleiner als die zweite Motordrehmomentreduktionsrate ist, wenn der Antriebsstrang in einer Spielzone betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend Erhöhen des Maschinendrehmoments, während das Motordrehmoment mit der dritten Motordrehmomentreduktionsrate reduziert wird, sodass ein vom Fahrer verlangtes Drehmoment konstant ist, nachdem die Spielzone abgeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 14, weiter umfassend Konstanthalten des Maschinendrehmoments und des Motordrehmoments, nachdem die Spielzone abgeschlossen ist und der Antriebsstrang im stationären Zustand betrieben wird.