DE102017118842A1

DE102017118842A1 - Drehzahlsteuerung einer elektrischen maschine eines hybrid-elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102017118842A1
Application number: DE102017118842.8A
Authority: DE
Inventors: Jason Meyer; Rajit Johri; Jeffrey Allen Doering; Scott James Thompson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2018-02-22
Also published as: CN107757607B; US20180050687A1; US10640106B2; CN107757607A

Abstract

Ein Hybrid-Antriebsstrang beinhaltet einen Motor, der eine Kurbelwelle und einen elektrischen Motor beinhaltet, der einen Rotor beinhaltet, der selektiv mit der Kurbelwelle über eine Trennkupplung gekoppelt ist. Der Antriebsstrang weist ferner ein Getriebe auf, das einen Drehmomentwandler beinhaltet, der ein Laufrad beinhaltet, das an dem Rotor befestigt ist. Eine Steuerung ist als Reaktion auf einen Motorstart zum Erzeugen eines Drehmomentbefehls für den Elektromotor konfiguriert, der eine Größe definiert, die auf einer Differenz zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und einer gemessenen Laufraddrehzahl basiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Elektro-Hybridfahrzeuge und insbesondere zum Steuern einer elektrischen Maschine, welche die Drehzahlsteuerung während gewisser Betriebsbedingungen verwendet.
STAND DER TECHNIK
Ein Hybrid-Antriebsstrang beinhaltet einen Motor und eine elektrische Maschine. Das Drehmoment (oder Leistung), das durch den Motor und/oder die elektrische Maschine erzeugt wird, kann durch ein Getriebe zu den angetriebenen Rädern zum Vorantreiben des Fahrzeugs übertragen werden. Eine Traktionsbatterie führt der Elektromaschine Energie zu.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhlatet ein Hybrid-Antriebsstrang einen Motor, der eine Kurbelwelle und einen elektrischen Motor beinhaltet, der einen Rotor beinhaltet, der selektiv mit der Kurbelwelle über eine Trennkupplung gekoppelt ist. Der Antriebsstrang beinhaltet ferner ein Getriebe, das einen Drehmomentwandler beinhaltet, der ein Laufrad beinhaltet, das an dem Rotor befestigt ist. Eine Steuerung ist als Reaktion auf einen Motorstart zum Erzeugen eines Drehmomentbefehls für den Elektromotor konfiguriert, der eine Größe definiert, die auf einer Differenz zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und einer gemessenen Laufraddrehzahl basiert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Motor, der eine Kurbelwelle und ein Getriebe beinhaltet. Das Getriebe beinhaltet einen Drehmomentwandler, der ein Laufrad und eine Turbine beinhaltet, die an einer Turbinenwelle befestigt ist, die antriebswirksam mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbunden ist. Der Drehmomentwandler beinhaltet ferner eine Überbrückungskupplung, die zum selektiven Sperren des Laufrades und der Turbine in Bezug aufeinander konfiguriert ist. Eine elektrische Maschine beinhaltet einen Rotor, der selektiv mit der Kurbelwelle über eine Trennkupplung gekoppelt ist. Der Rotor ist an dem Laufrad befestigt. Ein Drehzahlsensor ist innerhalb des Getriebes angeordnet und zum Ausgeben eines zweiten Drehzahlsignals konfiguriert, das eine gemessene Laufraddrehzahl angibt. Mindestens eine Steuerung des Fahrzeugs ist als Reaktion auf eine Veränderung im Drehmoment, das zwischen dem Motor und der elektrischen Maschine aufgeteilt ist, und darauf, dass die Überbrückungskupplung offen ist oder schleift, zum Erzeugen eines Drehmomentbefehls für die elektrische Maschine konfiguriert, der eine Vorwärtskopplungskomponente und eine Rückkopplungskomponente beinhaltet, die auf einem Fehler zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl basieren.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern einer elektrischen Maschine eines Hybrid-Antriebsstrangs offenbart. Der Antriebsstrang beinhaltet einen Motor, ein Getriebe und einen Drehmomentwandler. Der Drehmomentwandler beinhaltet eine Turbine, ein Laufrad, das an der elektrischen Maschine befestigt ist, und eine Überbrückungskupplung. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines Befehls zum Starten des Motors. Das Verfahren beinhaltet weiter, als Reaktion darauf, dass der Befehl zum Starten des Motors und darauf, dass die Überbrückungskopplung offen ist oder schleift, das Erzeugen eines Drehzahlsteuerungs-Drehmomentbefehls für die elektrische Maschine, der eine Größe definiert, die auf einer Differenz zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und einer gemessenen Laufraddrehzahl basiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Hybrid-Elektrofahrzeugs.
2 zeigt Variationen der Antriebsstrangparameter während eines Motorstarts, bei dem die elektrische Maschine in der Drehmomentsteuerung gesteuert wird.
3A bis 3C zeigen ein Flussdiagramm einer Steuerstrategie zum Starten des Motors.
4 ist ein Steuerdiagramm, das einen Drehzahlsteueralgorithmus zum Steuern der elektrischen Maschine darstellt.
5 zeigt Variationen der Antriebsstrangparameter während eines Motorstarts, bei dem die elektrische Maschine in der Drehzahlsteuerung gesteuert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Ausformungen haben können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte spezifische bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der Ausführungsformen zu lehren. Wie ein Durchschnittsfachmann verstehen wird, können verschiedene Merkmale, die in Bezug auf jede beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, kombiniert werden, um Ausführungsformen hervorzubringen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Unterschiedliche Kombinationen und Änderungen der Merkmale in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung könnten jedoch für besondere Anwendungen oder Implementierungen gewünscht sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein schematisches Schaubild eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 zeigt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das HEV 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12, der einen Motor 14 beinhaltet, der ein Getriebe 16 antreibt, das auch als ein modulares Hybridgetriebe (MHT) bezeichnet werden kann. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, beinhaltet ein Getriebe 16 eine Elektromaschine, wie einen Elektromotor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein Mehrschrittübersetzungs-Automatikgetriebe oder Getriebe 24. Der M/G kann auch als Elektromotor 18 bezeichnet werden.
Die Maschine 14 und der M/G 18 sind beides Antriebsquellen für das HEV 10. Die Maschine 14 repräsentiert im Allgemeinen eine Leistungsquelle, die eine Brennkraftmaschine wie eine Benzin-, Diesel- oder Erdgas-Maschine oder eine Kraftstoffzelle beinhaltet. Die Maschine 14 erzeugt eine Maschinenleistung und ein zugehöriges Maschinendrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung (K0-Kupplung) 26 zwischen der Maschine 14 und dem M/G 18 mindestens teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch jede beliebige von mehreren Typen von Elektromaschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein Dauermagnet-Synchronmotor sein. Die Leistungselektronik 56 konditioniert den Gleichstrom (DC), der von der Batterie 20 bereitgestellt wird, für die Anforderungen des M/G 18, wie unten beschrieben. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik Dreiphasen-Wechselstrom (AC) an den M/G 18 bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingerückt ist, fließt Leistung von der Maschine 14 zum M/G 18. Es ist auch ein Leistungsfluss von der M/G 18 zur Maschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt sein und der M/G 18 kann als Generator zum Umwandeln der Drehenergie, die durch eine Kurbelwelle 28 und M/G-Welle 30 bereitgestellt wird, in elektrisches Energie betrieben werden, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um die Maschine 14 vom restlichen Antriebsstrang 12 zu isolieren, sodass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 dienen kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der Rotor 19 des M/G 18 ist an der Welle 30 befestigt, während die Maschine 14 nur selektiv antreibbar mit der Welle 30 verbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 mindestens teilweise eingerückt ist.
Ein separater Startermotor 31 kann selektiv mit dem Motor 14 eingerückt sein, um den Motor zu drehen und so den Beginn der Verbrennung zu ermöglichen. Der Startermotor 31 kann durch ein 12-Volt-System des Fahrzeugs angetrieben werden. Nach dem Starten des Motors, kann der Startermotor 31 durch zum Beispiel ein Solenoid, das ein Motorzahngetriebe mit dem Ringzahnrad am Schwungrad einrückt/ausrückt (nicht dargestellt), ausgerückt werden. In einer Ausführungsform wird der Motor 14 von dem Startermotor 31 gestartet, während die Trennkupplung 26 offen ist, sodass der Motor von dem M/G 18 getrennt gehalten wird. Sobald der Motor gestartet wurde und mit dem M/G 18 beschleunigt wurde, kann die Trennkupplung 26 den Motor mit dem M/G koppeln, um zu ermöglichen, dass der Motor ein Antriebsdrehmoment bereitstellt.
In einer anderen Ausführungsform ist kein Startermotor 31 bereitgestellt, wobei der Motor 14 stattdessen von dem M/G 18 gestartet wird. Dazu wird die Trennkupplung 26 teilweise eingerückt, um ein Drehmoment von dem M/G 18 auf den Motor 14 zu übertragen. Möglicherweise muss der M/G 18 das Drehmoment sprunghaft erhöhen, um die Fahreranforderungen zu erfüllen, während er auch den Motor 14 startet. Die Trennkupplung 26 kann dann voll eingerückt werden, nachdem die Motordrehzahl auf die Drehzahl des M/G gebracht wurde.
Der M/G 18 ist mit dem Drehmomentwandler 22 über die Welle 30 antriebswirksam verbunden. Beispielsweise kann das Drehmomentwandlergehäuse an der Welle 30 befestigt sein. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit der Maschine 14 antriebswirksam verbunden, wenn die Trennkupplung 26 teilweise eingerückt ist. Zwei Komponenten sind antriebswirksam verbunden, wenn sie durch einen Leistungsflussweg verbunden sind, der ihre Drehzahlen einschränkt, damit diese direkt proportional sind. Der Drehmomentwandler 22 beinhaltet ein Laufrad 35, das an dem Drehmomentwandler-Gehäuse (und damit an dem Rotor 19 befestigt) und einer Turbine 37 befestigt ist, die an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigt ist, die antriebswirksam mit den Antriebsrädern 42 verbunden ist. Zwei Komponenten sind antriebswirksam verbunden, wenn sie durch einen Leistungsflussweg verbunden sind, der ihre Drehzahlen einschränkt, damit diese direkt proportional sind. Der Drehmomentwandler 22 stellt eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 30 und der Getriebe-Eingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt die Leistung vom Laufrad 35 auf die Turbine 37, wenn sich das Laufrad schneller als die Turbine dreht. Die Größe des Turbinenmoments und des Laufradmoments hängen allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis von Pumpenraddrehzahl und Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, ist das Turbinenmoment ein Vielfaches vom Laufradmoment. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann bereitgestellt werden, die nach Einrücken das Laufrad und die Turbine des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch ein wirksamerer Leistungstransfer ermöglicht wird. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als eine Startkupplung zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeugstarts betrieben werden. Alternativ oder in Kombination kann eine Startkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Getriebe 24 für Anwendungen bereitgestellt werden, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 aufweisen. In einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als vorgeschaltete Kupplung bezeichnet und die Startkupplung 34 (welche eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung sein kann) wird allgemein als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Getriebe 24 kann Übersetzungssätze (nicht dargestellt) aufweisen, die selektiv mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen durch selektives Einrücken von Reibelementen wie Kupplungen und Bremsen (nicht dargestellt) zum Herstellen der gewünschten vielfachen diskreten oder Schrittantriebsverhältnisse angeordnet werden können. Die Reibelemente können durch einen Schaltplan gesteuert werden, der gewisse Elemente der Übersetzungssätze zum Steuern des Verhältnisses zwischen einer Getriebeausgangswelle 38 und der Getriebeeingangswelle 32 ein- und ausschaltet. Das Getriebe 24 wird basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, z. B. eine Antriebsstrang-Steuereinheit (PCU) 50, automatisch von einem Verhältnis zu einem anderen geschaltet. Das Getriebe 24 stellt dann das Antriebsstrang-Ausgangsmoment der Ausgangswelle 38 bereit. Die Ausgangswelle 38 kann mit einer Kraftübertragung 37 verbunden sein (z. B. einer Antriebswelle und Universalverbindungen), welche die Ausgangswelle 38 mit dem Differentialgetriebe 40 verbindet.
Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Getriebe 24, das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendet wird, nur ein Beispiel eines Getriebes oder einer Getriebeanordnung ist; jedes mehrgängige Getriebe, das Eingangsdrehmoment(e) von einer Maschine und/oder einem Motor annimmt und dann Drehmoment an eine Ausgangswelle in den unterschiedlichen Gängen bereitstellt, ist für die Verwendung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet. Zum Beispiel kann das Getriebe 24 durch ein automatisches mechanisches (oder manuelles) Getriebe (AMT) implementiert werden, das einen oder mehrere Servomotoren zum Übersetzen/Drehen von Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene zum Auswählen eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses beinhaltet. Ein Durchschnittsfachmann wird allgemein verstehen, dass ein AMT beispielsweise in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden kann.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 dargestellt, kann die Ausgangswelle 38 mit einer Kraftübertragung 37 verbunden sein, die mit der Ausgangswelle 38 mit dem Differentialgetriebe 40 verbunden ist. Das Differentialgetriebe 40 treibt ein Paar Räder 42 über zugehörige Achsen 44 an, die mit dem Differentialgetriebe 40 verbunden sind. Das Differentialgetriebe überträgt etwa das gleiche Drehmoment auf jedes Rad 42 und lässt gleichzeitig leichte Drehzahlunterschiede zu, wie z. B., wenn das Fahrzeug abbiegt. Unterschiedliche Typen von Differentialgetrieben oder ähnlichen Vorrichtungen können zum Verteilen von Drehmoment vom Antriebsstrang auf eines oder mehrere Räder verwendet werden. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel je nach dem bestimmten Betriebsmodus oder -bedingung variieren.
Obwohl sie als eine Steuervorrichtung veranschaulicht ist, kann die Steuervorrichtung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch diverse andere Steuervorrichtungen in dem Fahrzeug 10, wie zum Beispiel eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) und eine Hochspannungsbatterie-Steuerung (BECM). Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrang-Steuereinheit 50 und die eine oder mehreren anderen Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktuatoren als Reaktion auf Signale von diversen Sensoren zum Steuern von Funktionen steuert, wie z. B., Start/Stopp des Motors 14, Betrieb des M/G 18 zum Bereitstellen eines Raddrehmoments oder Laden der Batterie 20, Auswählen oder Planen von Übersetzungsgetriebeschaltungen usw. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) aufweisen, die mit verschiedenen Typen von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien kommunizieren. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können beispielsweise flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher in Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Haltespeicher (KAM) aufweisen. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern diverser Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung jeder beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen implementiert werden, wie z. B. PROM (programmierbare Nurlese-Speicher), EPROM (elektrischer PROM), EEPROM (elektrischer löschbarer PROM), Flashspeicher oder jeder andere elektrische, magnetische, optische oder Kombinations-Speichervorrichtungen, die Daten speichern können, wobei einige davon für ausführbare Anweisungen stehen, die von der Steuerung zum Steuern der Maschine, Traktionsbatterie oder anderer Fahrzeugsysteme verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Maschinen-/Fahrzeugsensoren und -aktuatoren über eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert sein kann, die verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können einer oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmwarechips zum Konditionieren und Verarbeiten bestimmter Signale vor Zuführen zur CPU verwendet werden. Wie allgemein in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 dargestellt, kann die Steuerung 50 Signale zu und/oder von dem Motor 14, der Trennkupplung 26, M/G 18, Startkupplung 34, Übersetzungsgetriebe 24 und Leistungselektronik 56 kommunizieren. Wenngleich nicht eigens dargestellt, wird ein Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die von der Steuerung 50 innerhalb jedes der oben identifizierten Untersysteme gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele von Parametern, Systemen und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt unter Verwendung der Steuerlogik, die von der Steuerung ausgeführt wird, betätigt werden können, schließen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, -rate und -dauer, Drosselklappenposition, Zündkerzen-Zündungszeitpunkt (bei Ottomotoren), Einlass-/Auslassventilzeitsteuerung und -dauer, Frontend-Nebenaggregatantrieb(FEAD)-Komponenten, wie z. B. Lichtmaschine, Klimaanlagenkompressor, Batterieladung, regeneratives Bremsen, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, Startkupplung 34 und Getriebe 24 und dergleichen ein. Sensoren, welche die Eingabe über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können zum Beispiel zur Anzeige von Turbolader-Ladedruck (wenn vorhanden), Kurbelwellenposition (PIP), Motordrehzahl (U/min), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Einlassverteilerdruck (MAP), Gaspedalposition (PPS), Zündschalterposition (IGN), Drosselklappenposition (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoff (EGO) oder andere Abgaskomponentenkonzentration oder -vorkommen, Einlassluftfluss (MAF), Getriebegang, -verhältnis oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebeturbinendrehzahl (TS), Zustand der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), Abbrems- oder Schaltmodus (MDE) verwendet werden.
Die Steuerlogik oder -funktionen, die von der Steuerung 50 durchgeführt werden, können durch Flussschemata oder ähnliche Schaubilder in einer oder mehreren Figuren dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Prozessstrategien umgesetzt werden können, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können diverse veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten jeweiligen Prozessstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise zum Erreichen der Merkmale und Vorteile erforderlich, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann zunächst als Software implementiert werden, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Maschinen- und/oder Antriebsstrang-Steuerung, wie z. B. die Steuerung 50, ausgeführt werden kann. Selbstverständlich kann die Steuerlogik je nach der bestimmten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuervorrichtungen umgesetzt werden. Wenn sie in Software umgesetzt ist, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt werden, die Daten speichern, die für Code oder Anweisungen stehen, die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Subsysteme ausgeführt werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Anzahl bekannter physischer Vorrichtungen aufweisen, die elektrische, magnetische und/oder optische Speicherung zum Halten ausführbarer Anweisungen und zugehöriger Kalibrierinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen einsetzen
Ein Gaspedal 52 wird von dem Fahrer des Fahrzeugs zum Bereitstellen eines angeforderten Drehmoment-, Leistungs- oder Antriebsbefehl zum Vorantreiben des Fahrzeugs verwendet. Das Pedal 52 kann einen Pedalpositionssensor aufweisen. Allgemein bewirkt das Betätigen und Freigeben des Pedals 52, dass das Gaspedal ein Gaspedal-Positionssignal erzeugt, das von der Steuerung 50 als ein Bedarf erhöhter Leistung bzw. verringerter Leistung ausgelegt werden kann. Basierend mindestens auf dem Eingang vom Pedal, weist die Steuerung 50 Drehmoment von der Maschine 14 und/oder dem M/G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch den Zeitpunkt der Gangschaltungen innerhalb des Getriebes 24, sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Überbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und ausgerückten Position moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22 zusätzlich zum variablen Schlupf, der durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Laufrad und der Turbine erzeugt wird. Alternativ kann die Überbrückungskupplung 34 je nach der besonderen Anwendung als verriegelt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Zum Antreiben des Fahrzeugs mit der Maschine 14 wird die Trennkupplung 26 mindestens teilweise zum Übertragen mindestens eines Anteils des Maschinenmoments durch die Trennkupplung 26 zum M/G 18 eingerückt und dann vom M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Getriebe 24. Wenn nur der Motor 14 das Drehmoment bereitstellt, das zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, kann dieser Betriebsmodus als der „Motormodus“, „reiner Motor-Modus“ oder „mechanische Modus“ bezeichnet werden.
Der M/G 18 kann die Maschine 14 durch Bereitstellen zusätzlicher Leistung zum Wenden der Welle 30 unterstützen. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“, „Motor-Elektromotor-Modus“ oder als ein „elektrischer Hilfsmodus“ bezeichnet werden.
Zum Antreiben des Fahrzeugs mit dem M/G 18 als alleinige Leistungsquelle bleibt der Leistungsfluss gleich, außer dass die Trennkupplung 26 die Maschine 14 vom restlichen Antriebsstrang 12 isoliert. Die Verbrennung in der Maschine 14 kann während dieser Zeit zum Sparen von Kraftstoff deaktiviert oder anders AUS sein. Die Traktionsbatterie 20 übermittelt gespeicherte elektrische Energie durch Verkabelung 54 zur Leistungselektronik 56, die z. B. einen Wechselrichter und einen Gleichstromwandler aufweisen kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung um, die von dem M/G 18 verwendet wird. Die Steuerung 50 weist die Leistungselektronik 56 an, die Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die dem M/G 18 bereitgestellt wird, um der Welle 30 positives (z. B. fahren) und negatives (z. B. regeneratives) Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „reiner Elektromodus“, „EV-(Elektrofahrzeug)-Modus“ oder als ein „Elektromotormodus“ bezeichnet werden.
In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Motor arbeiten und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 18 als Generator arbeiten und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Der M/G 18 kann als Generator arbeiten, während die Maschine 14 z. B. die Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M/G 18 kann zusätzlich zu Zeiten des regenerativen Bremsens als Generator dienen, wobei die Drehenergie aus den sich drehenden Rädern 42 zurück durch das Getriebe 24 übertragen wird und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt wird.
Es versteht sich, dass das in 1 dargestellte Schema rein beispielhaft ist und keine Einschränkung bezweckt. Andere Konfigurationen werden berücksichtigt, die das selektive Einrücken sowohl einer Maschine als auch eines Motors zum Übertragen durch das Getriebe benutzen. Zum Beispiel kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein, und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Getriebe 24 bereitgestellt sein. Andere Konfigurationen werden berücksichtigt, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
Das Fahrzeugsteuersystem (das die Steuerung 50 einschließt) bestimmt ein Drehmoment des Fahrerbedarfs basierend aus Signalen von einem Pedalpositionssensor, der mit dem Gaspedal 52 assoziiert ist. Dieses Drehmoment kann dann durch Anordnen der Kraftwerke (z. B. Motor und Elektromotor) in der Drehmomentsteuerung abgegeben werden. In der Drehmomentsteuerung bestimmt die Steuerung eine Drehmomentaufteilung zwischen dem Motor und Elektromotor und weist dieses Drehmoment von jedem der Kraftwerke an.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein beispielhafter Motorstart gezeigt. In diesem Beispiel sind der Motor und der Elektromotor in Drehmomentsteuerung und der Motor wird unter Verwendung der Trennkupplung gestartet (gegenüber einem Hilfsstartermotor). Als Reaktion auf eine Motorstartaufforderung schätzt die Steuerung die Kupplungskapazität 63 und bestimmt ein angewiesenes Elektromotordrehmoment 70. Während des Motorstarts ist das angewiesene Elektromotordrehmoment 70 gleich dem Drehmoment des Fahrerbedarfs minus dem Trennkupplungsdrehmoment. Das Trennkupplungsdrehmoment ist die Trennkupplungskapazität mit einem negativen Vorzeichen, wenn die Trennkupplung schleift und die Motordrehzahl kleiner als die Elektromotordrehzahl ist. Das Trennkupplungsdrehmoment ist die Trennkupplungskapazität mit einem positiven Vorzeichen, wenn die Trennkupplung schleift und die Motordrehzahl größer als die Elektromotordrehzahl ist. Zum Zeitpunkt T0 beginnt die Trennkupplungskapazität 62 zu steigen und die Kupplung beginnt zu schließen. Zum Zeitpunkt T1 beginnt die Kurbelwelle des Motors zu drehen, wie durch die Motordrehzahlverfolgung 64 angezeigt. Zum Zeitpunkt T3 beginnt der Motor, Drehmoment zu erzeugen, wie durch die Motordrehmomentverfolgung 66 angezeigt. Das Motormoment nimmt von Zeitpunkt T3 zu Zeitpunkt T4 schnell zu, wenn der Motor gestartet wird.
Unter Verwendung der Drehmomentsteuerung werden der Motor und Elektromotor gesteuert, damit die Drehzahlen übereinstimmen, sodass die Trennkupplung vollständig geschlossen werden kann, um den Motor und den Elektromotor zu verriegeln. Im Idealfall würden der Motor und der Elektromotor zum Zeitpunkt 68 verriegelt sein. Aber das Motormoment ist größer als die derzeitige Trennkupplungskapazität 61. Die Kupplung verriegelt die Elektromotor- und Motordrehzahlenübereinstimmung und die Trennkupplungskapazität überschreitet das durch den Motor erzeugte Drehmoment. Daher wird das Verriegeln des Motors und Elektromotors zu Punkt 76 verzögert, bei dem das Motormoment 66 kleiner als die Kupplungskapazität 62 ist.
Die geschätzte Trennkupplungskapazität 63 ist keine perfekte Vorhersage der tatsächlichen Kupplungskapazität 62. Aufgrund dieser Ungenauigkeit ist das System nicht dazu in der Lage, das gewünschte Laufradmoment abzugeben. Das Elektromotormoment, das zum perfekten Abgeben des gewünschten Drehmoments erfordert wird, wird durch Linie 60 dargestellt. Die Differenz zwischen dem idealen Elektromotormoment 60 und dem tatsächlichen Elektromotormoment 70 wird durch die Bahn 72 gezeigt. Diese stellt die Drehmomentstörung dar, die erzeugt wird, wenn die Steuerung versagt, das Trennkupplungsdrehmoment korrekt auszugleichen. Der Fehler 72 führt dazu, dass die gemessene Elektromotordrehzahl 74 unter die gewünschte Elektromotordrehzahl 78 während des Motorstarts fällt. Diese Abnahme der Elektromotordrehzahl reduziert die Drehmomentübertragung durch den Drehmomentwandler und reduziert die Fahrzeugbeschleunigung. Es sei angemerkt, dass die gewünschte Elektromotordrehzahl 78 keine Ziel- oder angewiesene Drehzahl ist, das es keine Ziel-Elektromotordrehzahl in der Drehmomentsteuerung gibt. Der Fehler 72 führt weiter dazu, dass die Elektromotordrehzahl 74 höher als die gewünschte Drehzahl 78 ist, nachdem der Motor und der Elektromotor verriegelt sind. Diese Abnahme der Elektromotordrehzahl erhöht die Drehmomentübertragung durch den Drehmomentwandler und erhöht die Fahrzeugbeschleunigung. Diese Veränderungen bei der Beschleunigung erzeugen Antriebsstrangstörungen, die von dem Fahrer wahrgenommen werden.
Bei Fahrzeugen mit mehreren Antriebsanlagen, wie z. B. Fahrzeug 10, ist es wichtig, dass jede Antriebsanlage das angeforderte Drehmoment präzise erzeugt. Ungenauigkeiten im Drehmoment können zu einer Fahrzeuggeschwindigkeitserhöhung oder -abnahme führen, ohne dass der Fahrer diese anfordert. Das präzise Steuern der Antriebsanlagen unter Verwendung der Drehmomentsteuerung ist insbesondere während Übergangsereignissen schwierig, wenn das Drehmoment zwischen den Aktuatoren wechselt, z. B. bei einem Motorstart, weil es schwierig ist, die momentane Kapazität der Trennkupplung präzise zu schätzen. Während des Motorstarts kann es vorteilhaft sein, die Drehzahlsteuerung mindestens eines der Aktuatoren zum Reduzieren von Drehmomentabgabefehlern zu benutzen. Der Elektromotor 18 kann zum Beispiel während des Motorstarts in der Drehzahlsteuerung angeordnet sein. Bei der Drehzahlsteuerung kann die Steuerung eine Ziel-Elektromotordrehzahl setzen und die Drehzahl des Elektromotors messen. Die Steuerung kann diese Drehzahlen vergleichen und eine Drehmomentanforderung basierend auf einem Fehler zwischen diesen Drehzahlen an den Elektromotor ausgeben.
Die Drehzahlsteuerung stellt eine inhärente Robustheit für Drehmomentabgabefehler bereit. Im folgenden Beispiel kann ein Drehmomentwandlermodell zum Erzeugen einer Ziel-Elektromotordrehzahl verwendet werden, das dem M/G 18 ermöglicht, mithilfe der Drehzahlsteuerung gesteuert zu werden. Die Drehzahlsteuerung des M/G kann während jeder Bedingung benutzt werden, bei der die Drehmomentwandlerkupplung nicht vollständig verriegelt ist (z. B. offen ist oder schleift). Wenn der Fahrer das Gaspedal anwendet, bestimmt das Fahrzeugsteuersystem ein Drehmoment des Fahrerbedarfs. Solange die Drehmomentwandlerkapazität kleiner als das Drehmoment des Fahrerbedarfs ist, schleift der Drehmomentwandler. Die Menge an Schlupf und somit der gewünschten Laufraddrehzahl kann unter Verwendung eines Modells des Drehmomentwandlers vorhergesagt werden. Da das Erreichen des Drehzahlziels gleich dem Erreichen des Drehmoments des Fahrerbedarfs ist, kann der M/G in der Drehzahlsteuerung angeordnet werden und dieses Ziel verfolgen. Dies stellt die Robustheit gegenüber Drehmomentabgabefehlern bereit. Ein beispielhafter Algorithmus zur Drehzahlsteuerung des M/G 18 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3A bis 3C ist ein Flussdiagramm 100 eines Algorithmus zum Starten des Motors 14 gezeigt. Das Verfahren wird unter Verwendung von Softwarecode implementiert, der innerhalb des Fahrzeugsteuermoduls (z. B. Steuerung 50) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen enthalten ist. In anderen Ausführungsformen wird das Verfahren 100 in anderen Fahrzeugsteuerungen implementiert oder unter der Mehrzahl von Fahrzeugsteuerungen verteilt.
Das Verfahren zum Steuern des Motorstarts in dem Hybrid-Elektrofahrzeug kann durch einen Computeralgorithmus, maschinenausführbarem Code oder Softwareanweisungen implementiert werden, die in einer oder mehreren geeigneten programmierbaren logischen Vorrichtungen des Fahrzeugs programmiert sind, wie z. B. das Fahrzeugsteuermodul, Hybrid-Steuermodul, andere Steuerungen in Kommunikation mit dem Fahrzeugcomputersystem oder einer Kombination davon. Obschon die verschiedenen Schritte, die in dem Flussdiagramm 100 gezeigt sind, in einer chronischen Abfolge stattzufinden scheinen, können mindestens einige der Schritte in einer anderen Reihenfolge stattfinden und einige Schritte können gleichzeitig oder gar nicht stattfinden.
Bei Operation 102 bestimmt die Steuerung 50, ob der Motor 14 mit dem Elektromotor 18 verbunden ist. Wenn ja, geht die Steuerschleife zurück zum Start. Wenn nein, erhält die Steuerung ein Gaspedalpositionssignal bei Operation 104 von einem Sensor, der mit dem Pedal 52 verknüpft ist. Unter Verwendung des Pedalpositionssignals bestimmt die Steuerung ein Drehmoment des Fahrerbedarfs bei Operation 106. Bei Operation 108 bestimmt die Steuerung die Drehzahl der Turbine 37, die von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abgeleitet werden kann.
Bei Operation 110 bestimmt die Steuerung die Laufraddrehzahl, die zum Erfüllen des Drehmoments des Fahrerbedarfs erforderlich ist. Die Laufraddrehzahl kann unter Verwendung von Gleichung (1) berechnet werden: τ_turbine = K(ω_I) + τ_{bypass clutch} Eq.(1) worin, τ_turbine das Drehmoment bei der Turbine ist, τ_bypass das Drehmoment auf der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung ist, ω_I die Laufraddrehzahl ist und K eine f(Turbinendrehzahl und Laufraddrehzahl) ist.
Da das gewünschte Turbinenmoment (gleich Drehmoment des Fahrerbedarfs), die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungsdrehzahl und die Turbinendrehzahl bekannt sind, kann die Steuerung eine Laufraddrehzahl bestimmen, die den Drehmoment des Fahrermoments unter Verwendung von Gleichung 1 bereitstellt.
Bei Operation 112 bestimmt die Steuerung, ob sich gerade ein Motorstart ereignet. Wenn nein, geht die Steuerung zu Operation 114 und die Steuerung bestimmt, ob ein Motorstart angefordert wird. Wenn nein, geht die Steuerschleife zurück zum Start. Wenn ja, geht die Steuerung zu Operation 120 über. Bei Operation 120 bestimmt die Steuerung, welche Anlassvorrichtung zum Starten des Motors verwendet wird. In dem dargestellten Fahrzeug 10 kann der Motor 14 entweder mit einem eigenen Starter 31 oder durch einen Elektromotor 18 zusammen mit der Trennkupplung 26 gestartet werden. Wenn bei Operation 122 bestimmt wird, dass der Starter 31 verwendet wird, geht die Steuerung zu Operation 124 über, und wenn die Trennkupplung verwendet wird, geht die Steuerung zu Operation 128 über. Bei Operation 124 wird dem Starter 31 Spannung zugeführt, um den Motor 14 anzulassen. Bei Operation 126 weist die Steuerung die Trennkupplung an, zu heben, um sich mit er Kurbelwelle 28 und der Welle 30 zu verbinden. Wenn die Trennkupplung zum Starten des Motors verwendet wird, bestimmt die Steuerung die gewünschte Trennkupplungskapazität für das Anlassen des Motors bei Operation 128. Bei Operation 130 weist die Steuerung die Trennkupplung zu einem Druck an, der zum Zuführen der in Operation 128 bestimmten Kapazität berechnet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung den Trennkupplungsdruck bei Operation 132 messen. Dieser Schritt ist optional. Bei Operation 134 schätzt die Steuerung die Kapazität der Trennkupplung 26. Bei Operation 136 werden die Drehzahlen von Elektromotor und Motor bestimmt. Eine oder beide dieser Drehzahlen können direkt durch die Sensoren gemessen werden oder können von anderen Eingaben abgeleitet werden. Bei Operation 138 schätzt die Steuerung das Elektromotormoment und das Motormoment.
Bei Operation 140 bestimmt die Steuerung, ob die Motoranlassphase vollständig ist. Die Motoranlassphase wird zwischen dem Start des Motoranlasses und der ersten Verbrennung des Motors definiert. Die Steuerung kann das Ende der Motoranlassphase durch Messen der Motordrehzahl und Vergleichen davon mit einer minimalen Startdrehzahl bestimmen. Wenn die Motordrehzahl diese Drehzahl überschreitet und Kraftstoff eingespritzt und verbrannt wurde, ist die Motoranlassphase vollständig.
Wenn die Motoranlassphase nicht vollständig ist, geht die Steuerung zu Operation 142 über und die Steuerung bestimmt das erforderliche Elektromotormoment zum Abgeben des Drehmoments des Fahrerbedarfs und gleicht gleichzeitig den Motorstart aus.
Das präzise Schätzen der momentanen Trennkupplungskapazität ist schwierig und kann zu Drehmomentabgabefehlern führen. Zum Reduzieren dieser Drehmomentfehler kann das angewiesene Elektromotormoment unter Verwendung einer Rückkopplungsschleife eingestellt werden, welche die Drehzahlsteuerung benutzt. Gleichung 1 kann zum Drehzahlsteuern des Elektromotors verwendet werden, wenn die Drehmomentwandler-Verriegelungskupplung 134 offen ist oder schleift. Bei Operation 144 bestimmt die Steuerung, ob die Drehmomentwandler-Verriegelungskupplung offen ist oder schleift. Wenn die Verriegelungskupplung verriegelt ist, geht die Steuerung zu Operation 146 über und der Elektromotor 18 wird in der Drehmomentsteuerung angeordnet, weil die Drehzahlsteuerung nicht verfügbar ist. Wenn die Kupplung offen ist oder schleift, geht die Steuerung zu Operation 148 über und der Elektromotor 18 wird in der Drehzahlsteuerung angeordnet.
4 zeigt die Steuerungen zum Betrieb des Elektromotors 18 in der Drehzahlsteuerung. Die Steuerung erhält ein Gaspedalpositionssignal und ein Laufraddrehzahlsignal bei Feld 200 und bestimmt basierend auf diesen Eingaben ein Drehmoment des Fahrerbedarfs. Das Drehmoment das Fahrerbedarfs wird in die Vorwärtskopplungssteuerung 202 eingegeben. Die Vorwärtskopplungssteuerung 202 erhält auch eine Kapazitätsschätzung der Trennkupplung. Basierend auf diesen Eingaben gibt die Vorwärtskopplungssteuerung 202 ein Vorwärtskopplungsmoment aus. Das Drehmoment des Fahrerbedarfs wird auch in Feld 204 eingegeben. Feld 204 erhält auch die Drehzahl der Turbine und eine geschätzte Kapazität der Drehmomentwandlerkupplung. Basierend auf diesen Eingaben bestimmt die Steuerung die erforderliche Laufraddrehzahl, um das Drehmoment des Fahrerbedarfs unter Verwendung von Gleichung 1 zu erfüllen. Feld 204 gibt ein Ziel-Laufraddrehzahlsignal an Vergleichsfeld 206 aus. Feld 206 erhält ein gemessenes Laufraddrehzahlsignal und vergleicht die Ziel-Laufraddrehzahl mit der gemessenen Laufraddrehzahl, um einen Fehler zu bestimmen, welcher in die Rückkopplungssteuerung 208 eingegeben wird. Die Rückkopplungssteuerung 208 wandelt den Drehzahlfehler in ein Rückkopplungsmoment um und gibt das Rückkopplungsmoment an die Laufraddrehzahl-Steuerung 210 aus. Die Laufraddrehzahl-Steuerung 210 kombiniert das Vorwärtskopplungsmoment und das Rückkopplungsmoment und gibt einen Drehzahlsteuerungs-Drehmomentbefehl an den Elektromotor 18 aus, der auf einer Differenz zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl basiert. Die Drehzahlsteuerng stellt eine Robustheit für Drehmomentabgabefehler bereit. Die Drehzahlsteuerung ist auch gegenüber Fehlern im Drehmomentwandlermodell robust, weil sie monoton ist – eine zunehmende Drehmomentanforderung des Fahrerbedarfs resultiert immer in einer zunehmenden Ziel-Laufraddrehzahl. Wenn das Laufraddrehzahl-Ziel die Erwartungen des Fahrers nicht erfüllen kann, kann der Fahrer das Gaspedal einfach modulieren, bis das Fahrzeug die gewünschte Reaktion zeigt.
Unter erneuter Bezugnahme auf Operation 112 geht, wenn der Motorstart stattfindet, die Steuerung zu Operation 116 über und die Steuerung bestimmt, ob eine Verriegelungsphase der Trennkupplung 26 aktiv ist. Die Verriegelungsphase erfolgt, wenn die Motor- und Elektromotordrehzahlen innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes voneinander sind und die Trennkupplung beginnt, die Kurbelwelle 28 und die Welle 30 zu verriegeln. Wenn bei Operation 116 nein vorliegt, geht die Steuerung zu Operation 118 über und bestimmt, ob eine Warmlaufphase des Motors aktiv ist. Die Warmlaufphase erfolgt zischen der Motoranlassphase und der Verriegelungsphase. Wenn bei Operation 118 nein vorliegt, geht die Steuerung zu Operation 120 über. Wenn bei Operation 118 ja vorliegt, geht die Steuerung zu Operation 150 über.
Bei Operation 150 bestimmt die Steuerung die gewünschte Trennkupplungskapazität für das Motorwarmlaufen. Bei Operation 152 weist die Steuerung die Trennkupplung zu einem Druck an, der zum Zuführen der in Operation 150 bestimmten Kapazität berechnet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung den Trennkupplungsdruck bei Operation 154 messen. Dieser Schritt ist optional. Bei Operation 156 schätzt die Steuerung die Kapazität der Trennkupplung 26. Bei Operation 158 und 160 werden die Drehzahlen und Drehmomente von Elektromotor und Motor bestimmt. Bei Operation 162 bestimmt die Steuerung, ob die Trennkupplung bereit zur Verriegelung ist. Die Trennkupplung ist zur Verriegelung bereit, wenn die Motordrehzahl nahezu der Elektromotordrehzahl entspricht und die Motorbeschleunigung sich der Elektromotorbeschleunigung nähert.
Wenn die Trennkupplung nicht zum Verriegeln bereit ist, geht die Steuerung zu Operation 164 über. Bei Operation 164 bestimmt die Steuerung das Elektromotordrehmoment, das zum Abgeben des Drehmoments des Fahrerbedarfs erforderlich ist und gleicht gleichzeitig die Trennkupplungskapazität aus. Bei Operation 166 bestimmt die Steuerung, ob die Drehmomentwandler-Verriegelungskupplung offen ist oder schleift. Wenn die Verriegelungskupplung verriegelt ist, geht die Steuerung zu Operation 168 über und der Elektromotor 18 wird im Drehzahlsteuerungsmodus angeordnet. Wenn die Kupplung offen ist oder schleift, geht die Steuerung zu Operation 170 über und der Elektromotor 18 wird in einer Drehzahlsteuerung angeordnet, wie z. B. in 4 beschrieben.
Wenn die Trennkupplung bei Operation 162 bereit ist, verriegelt zu werden, geht die Steuerung zu Operation 172 über und die Steuerung bestimmt eine gewünschte Kapazität zum Verriegeln der Trennkupplung beim Motorwarmlaufen. Bei Operation 174 weist die Steuerung die Trennkupplung zu einem Druck an, der zum Zuführen der in Operation 172 bestimmten Kapazität berechnet wird. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung den Trennkupplungsdruck bei Operation 176 messen. Bei Operation 178 schätzt die Steuerung die Kapazität der Trennkupplung 26. Bei Operation 180 und 182 werden die Drehzahlen und Drehmomente von Elektromotor und Motor bestimmt. Bei Operation 184 bestimmt die Steuerung das Elektromotordrehmoment, das zum Abgeben des Drehmoments des Fahrerbedarfs erforderlich ist und gleicht gleichzeitig die Trennkupplungskapazität aus.
Bei Operation 186 bestimmt die Steuerung, ob der Motor verbunden und der Startvorgang vollständig ist. Wenn die Kupplung ja, geht die Steuerung zu Operation 188 über und der Elektromotor wird in der Drehzahlsteuerung angeordnet. Wenn nein, geht die Steuerung zu Operation Operation 190 über und die Steuerung bestimmt, ob die Drehmomentwandler-Verriegelungskupplung offen ist oder schleift. Wenn die Verriegelungskupplung verriegelt ist, geht die Steuerung zu Operation 192 über und der Elektromotor 18 wird im Drehzahlsteuerungsmodus angeordnet. Wenn die Kupplung offen ist oder schleift, geht die Steuerung zu Operation 194 über und der Elektromotor 18 wird einem Drehzahlsteuerungsmodus angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine beispielhafter Motorstart gezeigt. In diesem Beispiel ist der Motor in Drehmomentsteuerung, der Elektromotor ist in Drehzahlsteuerung und der Motor wird unter Verwendung der Trennkupplung gestartet. Es versteht sich jedoch, dass die Lehren dieser Offenbarung gleichfalls auf Motorstarts unter Verwendung eines Hilfsstarters 31 anwendbar sind. Der beispielhafte Motorstart aus 5 benutzt den Algorithmus aus 3A bis 3C. Durch Vergleichen der 2 (Drehmomentsteuerung) und 5 (Drehzahlsteuerung) werden die Vorteile der Drehzahlsteuerung des M/G 18 offensichtlich. Die gemessene Elektromotordrehzahl 220 folgt der Ziel-Elektromotordrehzahl 222 enger als die gemessene Elektromotordrehzahl 74 der gewünschten Elektromotordrehzahl 78 in 2 folgt. Dies erzeugt eine glattere Fahrzeugbeschleunigung und weniger Ruckeln. Unter Verwendung der Drehzahlsteuerung (wie in 4 beschrieben) kann die Steuerung eine Vorwärtskopplungsmoment-Befehl 224 und einen Rückkopplungsdrehmoment-Befehl 226 anweisen. Der Rückkopplungsdrehmomentbefehl basiert auf einer Differenz zwischen der Ziel-Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl. Durch Einstellen des Elektromotordrehmoments gemäß der Laufraddrehzahl kann die gemessene Elektromotordrehzahl 220 hergestellt werden, um der Ziel-Elektromotordrehzahl 222 enger als unter Verwendung der Drehmomentsteuerung zu folgen.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, wozu eine beliebige vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, lieferbar sein oder durch diese implementiert 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, einschließlich unter anderem als Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Floppydisks, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem softwareausführbaren Gegenstand implementiert 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 -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
Wenngleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen in den Ansprüchen eingeschlossenen Formen beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Begriffe sind beschreibende und nicht einschränkende Begriffe, und man wird verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Schutzbereich der Offenbarung zu verlassen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein können, dass sie Vorteile gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer erwünschter Charakteristika bereitstellen bzw. diesen vorzuziehen sind, erkennen Durchschnittsfachleute, dass Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Charakteristika eingegangen werden können, um gewünschte Gesamteigenschaften des Systems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Diese Attribute können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf: Kosten, Festigkeit, Strapazierfähigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Gebrauchsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. Dementsprechend liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Hybrid-Antriebsstrang, umfassend: einen Motor mit einer Kurbelwelle; einen Elektromotor mit einem Rotor, der selektiv mit der Kurbelwelle über eine Trennkupplung gekoppelt ist; ein Getriebe, das einen Drehmomentwandler beinhaltet, der ein am Rotor befestigtes Laufrad beinhaltet; und eine Steuerung, die als Reaktion auf einen Motorstart zum Erzeugen eines Drehmomentbefehls für den Elektromotor konfiguriert ist, der eine Größe definiert, die auf einer Differenz zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und einer gemessenen Laufraddrehzahl basiert.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Drehmomentwandler ferner eine Überbrückungskupplung beinhaltet, die zum selektiven Sperren des Laufrades und der Turbine in Bezug aufeinander konfiguriert ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner zum Erzeugen des Drehmomentbefehls als Reaktion darauf konfiguriert ist, dass die Überbrückungskupplung offen ist oder schleift.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Drehmomentbefehl ferner einen Vorwärtskopplungskomponente und eine Rückkopplungskomponente beinhaltet, die auf der Differenz zwischen der Ziel-Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl basiert.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei die Vorwärtskopplungskomponente auf einer Kapazität einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung basiert.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Größe als Reaktion auf die Differenz zwischen der angewiesenen Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl abnimmt.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 6, wobei die Größe als Reaktion auf die Differenz zwischen der angewiesenen Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl abnimmt.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zum Anweisen des Motorstarts konfiguriert ist.
Fahrzeug, umfassend: einen Motor mit einer Kurbelwelle; ein Getriebe, das einen Drehmomentwandler beinhaltet, der ein Laufrad und eine Turbine beinhaltet, die an einer Turbinenwelle befestigt ist, die antriebswirksam mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbunden ist, wobei der Drehmomentwandler ferner eine Überbrückungskupplung beinhaltet, die zum selektiven Verriegeln des Laufrades und der Turbine in Bezug aufeinander konfiguriert ist; eine elektrische Maschine, die einen Rotor beinhaltet, der selektiv mit der Kurbelwelle über eine Trennkupplung gekoppelt ist und an dem Laufrad befestigt ist; einen Drehzahlsensor, der innerhalb des Getriebes angeordnet und zum Ausgeben eines Drehzahlsignals konfiguriert ist, das eine gemessene Laufraddrehzahl angibt; und mindestens eine Steuerung, die als Reaktion auf eine Veränderung im Drehmoment, das zwischen dem Motor und der elektrischen Maschine aufgeteilt ist, und darauf, dass die Überbrückungskupplung offen ist oder schleift, zum Erzeugen eines Drehmomentbefehls für die elektrische Maschine konfiguriert ist, die eine Vorwärtskopplungskomponente und eine Rückkopplungskomponente beinhaltet, der auf einem Fehler zwischen einer Ziel-Laufraddrehzahl und der gemessenen Laufraddrehzahl basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Veränderung der Drehmomentteilung das Starten des Motors einschließt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Vorwärtskopplungskomponente auf einer Kapazität der Überbrückungskupplung basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Vorwärtskopplungskomponente auf einer Kapazität der Trennkupplung basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner zum Befehlen des Schließens der Trennkupplung als Reaktion auf die Anforderung des Motorstarts programmiert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Größe der Rückkopplungskomponente als Reaktion auf einen Fehler zunimmt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Ziel-Laufraddrehzahl auf einer gemessenen Drehzahl der Turbine basiert.