DE102017119037A1

DE102017119037A1 - System und verfahren zum steuern eines hybridfahrzeugs in parken oder neutral

Info

Publication number: DE102017119037A1
Application number: DE102017119037.6A
Authority: DE
Inventors: Jason Meyer; Rajit Johri; Mark Steven Yamazaki; Mathew Alan Boesch; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN107776566B; US10836372B2; US20180056974A1; CN107776566A

Abstract

Ein hybrides Fahrzeugsteuersystem und -verfahren beinhaltet eine Steuerung, die programmiert ist, um, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet, als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition eine Leerlaufposition überschreitet und sich unterhalb eines Schwellenwerts befindet, einen Verbrennungsmotor anzulassen, eine Ausrückkupplung, die den Verbrennungsmotor selektiv mit einer elektrischen Maschine koppelt, zu schließen und die elektrische Maschine zu steuern, um eine Antriebsbatterie aufzuladen. Die Steuerung steuert die Pumpenraddrehzahl des Getriebes als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet, um das Hochdrehen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf das Gaspedal zu ermöglichen. Ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs beinhaltet Anlassen eines Verbrennungsmotors, Schließen einer Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine und Steuern des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um entweder: i) eine Antriebsbatterie aufzuladen oder ii) den Verbrennungsmotor auf der Grundlage der Gaspedalposition relativ zu einem Schwellenwert über einer Leerlaufposition zu drehen, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybridfahrzeuge und Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Maschine mit ausgewähltem Parken- oder Neutral-Gang.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybridfahrzeuge sind im Allgemeinen ausgelegt, um die Effizienz der Kraftstoffnutzung relativ zu einem herkömmlichen Antriebsstrang, der lediglich auf einem Verbrennungsmotor beruht, um das Fahrzeug mit Energie zu versorgen, zu verbessern. Allerdings haben sich manche Fahrer aufgrund tatsächlicher oder wahrgenommener Unterschiede bei der Fahrbarkeit früherer hybrider Umsetzungen relativ zu einem vertrauteren herkömmlichen Antriebsstrang gegen Hybridfahrzeuge gewehrt. Zum Beispiel können Hybridfahrzeuge automatisch den Betrieb des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine steuern, wobei der Verbrennungsmotor angelassen und abgeschaltet wird und ausgewählt wird, ob das Drehmoment durch den Verbrennungsmotor, die elektrische Maschine oder beides auf der Grundlage der aktuellen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen bereitgestellt wird. Einige Bediener von Hybridfahrzeugen wollen mehr manuelle Kontrolle über das Fahrzeug, als anderweitig in einigen Hybridfahrzeug-Steuersystemen verfügbar ist. Zum Beispiel kann der Fahrer die Möglichkeit haben wollen, den Verbrennungsmotor hochzudrehen oder das Getriebe zu schalten, während der Verbrennungsmotor hochgedreht wird, um einen neutralen Rückgang oder einen Slam-Eingriff des Antriebs durchzuführen, oder die Verbrennungsmotordrehzahl zu erhöhen, um die Antriebsbatterie aufzuladen.
KURZDARSTELLUNG
In einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine, einer Antriebsbatterie und einem Stufengetriebe eine Steuerung, die programmiert ist, um, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet, als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition die Leerlaufposition überschreitet und sich unterhalb eines Schwellenwerts befindet, um die elektrische Maschine anzutreiben, um die Batterie aufzuladen, den Verbrennungsmotor anzulassen und das Verbrennungsmotordrehmoment zu steuern, und als Reaktion darauf, dass sich die Gaspedalposition über dem Schwellenwert befindet, um den Verbrennungsmotor hochzudrehen, die Verbrennungsmotordrehzahl zu steuern. Das Fahrzeug kann eine Kupplung umfassen, die zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angeordnet ist, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kupplung als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition die Leerlaufposition überschreitet, mindestens teilweise einzukuppeln oder zu verriegeln. Die Steuerung kann programmiert sein, um die Kupplung einzukuppeln, nachdem der Verbrennungsmotor startet, was durch die Verbrennungsmotordrehzahl, die eine zugehörige Anlassschwellen-Verbrennungsmotordrehzahl überschreitet, bestimmt werden kann. Die Steuerung kann ferner programmiert sein, um den Verbrennungsmotor als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition für eine vorbestimmte Zeitdauer in die Leerlaufposition zurückkehrt, abzuschalten. Die vorbestimmte Zeitdauer kann kürzer sein, wenn das Bremspedal gedrückt wird. Die Steuerung kann außerdem programmiert sein, um das Verbrennungsmotordrehmoment auf der Grundlage des Batterieladestatus (SOC) zu steuern, während sich die Gaspedalposition unterhalb des Schwellenwerts befindet, und um die Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers des Getriebes auf der Grundlage der Gaspedalposition zu steuern, während die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet. Die Steuerung kann die Pumpenraddrehzahl durch Steuern von mindestens eines der Verbrennungsmotordrehzahl und der Elektromotordrehzahl steuern, während die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet.
Verschiedene Ausführungsformen können ein Fahrzeugsteuersystem mit einer Steuerung beinhalten, die programmiert ist, um, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet, als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition eine Leerlaufposition überschreitet und sich unterhalb eines Schwellenwerts befindet, einen Verbrennungsmotor anzulassen, eine Ausrückkupplung, die den Verbrennungsmotor selektiv mit einer elektrischen Maschine koppelt, zu schließen und die elektrische Maschine zu steuern, um eine Antriebsbatterie aufzuladen. Das Steuersystem kann die Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers des Getriebes als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet, steuern.
Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor, einem Stufengetriebe, einer elektrischen Maschine und einer Batterie gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Anlassen des Verbrennungsmotors, Schließen einer Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine und Steuern des Verbrennungsmotors beinhalten, um entweder: i) die Batterie aufzuladen oder ii) den Verbrennungsmotor auf der Grundlage der Gaspedalposition relativ zu einem Schwellenwert über einer Leerlaufposition hochzudrehen, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet. Das Verfahren kann außerdem Steuern des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine auf der Grundlage einer Soll-Radpumpendrehzahl des Drehmomentwandlers beinhalten, um ein erhöhtes Anfahrdrehmoment im Falle eines Getriebe-Einkuppelns durch einen neutralen Rückgang oder ein Slam des Antriebs bereitzustellen. Das Verfahren kann außerdem Abschalten des Verbrennungsmotors beinhalten, nachdem die Gaspedalposition für eine vorbestimmte Zeitdauer in der Leerlaufposition bleibt. Die vorbestimmte Zeitdauer kann auf der Bremspedalposition beruhen, mit einer kürzeren Zeitdauer, wenn das Bremspedal gedrückt wird. Das Verfahren kann Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Drehmomentsteuermodus, während die Batterie aufgeladen wird, und einem Drehzahlsteuermodus, während der Verbrennungsmotor hochgedreht wird, beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren Steuern des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um die Batterie aufzuladen, während die Gaspedalposition geringer ist als der Schwellenwert, und Steuern des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine, um auf der Grundlage der Änderungsgeschwindigkeit der Gaspedalposition entweder die Batterie aufzuladen oder den Verbrennungsmotor hochzudrehen.
Ausführungsformen gemäß der Offenbarung können einen oder mehrere Vorteile bereitstellen. Zum Beispiel ermöglichen Systeme oder Verfahren für ein Hybridfahrzeug mit einem Stufengetriebe gemäß verschiedenen Ausführungsformen dem Fahrer eine zusätzliche Steuerung des Antriebsstrangs, einschließlich einer erweiterten Steuerung der Verbrennungsmotordrehzahl und des Aufladens der Antriebsbatterie, während sich das Getriebe in Parken oder Neutral befindet. Verschiedene Ausführungsformen interpretieren die Gaspedalposition und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Position auf der Grundlage eines Gangwählhebels für ein Stufengetriebe, wobei Parken oder Neutral ausgewählt wird, um die Steuerung der Verbrennungsmotordrehzahl oder des Drehmoments als Reaktion auf die Gaspedalposition zu erleichtern. Ähnlich hierzu kann/können eine oder mehrere elektrische Maschinen in einem Drehmomentsteuermodus oder Drehzahlsteuermodus auf der Grundlage der Gaspedalposition betrieben werden, während sich der Gangwählhebel in Parken oder Neutral befindet, um das Aufladen der Antriebsbatterie, die den Betriebsbedingungsbeschränkungen unterliegt, zu modifizieren. Die Hybridfahrzeugsteuerung gemäß verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht dem Fahrer die Steuerung des Hochdrehens des Verbrennungsmotors, das Schalten oder Einkuppeln des Getriebes, während sich die Verbrennungsmotordrehzahl oder die Pumpenraddrehzahl über der Leerlaufdrehzahl befindet, und das Aufladen der Antriebsbatterie, während sich die Verbrennungsmotordrehzahl über der Leerlaufdrehzahl befindet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer repräsentativen Ausführungsform eines Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer repräsentativen Ausführungsform eines Systems oder Verfahrens zum Steuern eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht, um die Interpretation der Gaspedalposition auf der Grundlage einer Position des Getriebegangwählhebels bereitzustellen;
Die 3A–3C sind Verläufe, die den Betrieb einer repräsentativen Ausführungsform eines Fahrzeugs mit der Gaspedalsteuerung der Verbrennungsmotordrehzahl zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit dem Getriebe in Parken oder Neutral veranschaulichen; und
Die 4A–4C veranschaulichen den Betrieb einer repräsentativen Ausführungsform eines Fahrzeugs mit der Gaspedalsteuerung der Verbrennungsmotordrehzahl für das Aufladen der Antriebsbatterie mit dem Getriebe in Parken oder Neutral.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es 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 vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 110 mit der Gaspedalsteuerung des Antriebsstrangs in Parken oder Neutral nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 stellt repräsentative Beziehungen unter den Komponenten dar. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann variieren. Das HEV 110 beinhaltet einen Antriebsstrang 112. Der Antriebsstrang 112 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 114, der ein Getriebe 116 antreibt, das als ein modulares Hybridgetriebe (MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachstehend näher beschrieben, kann das Getriebe 116 eine elektrische Maschine, wie beispielsweise einen Elektromotor/Generator (M/G) 118, eine zugehörige Antriebsbatterie 120, einen Drehmomentwandler 122 und ein mehrstufig übersetztes Automatikgetriebe oder einen Getriebekasten 124 beinhalten.
Sowohl der Verbrennungsmotor 114 als auch der M/G 118 sind Antriebsquellen für das HEV 110. Der Verbrennungsmotor 114 stellt im Allgemeinen eine Energiequelle dar, bei welcher es sich um einen Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung, wie beispielsweise einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor handeln kann. Der Verbrennungsmotor 114 erzeugt eine Verbrennungsmotorleistung und ein entsprechendes Verbrennungsmotordrehmoment, welches dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Ausrückkupplung 126 zwischen dem Verbrennungsmotor 114 und dem M/G 118 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der Verbrennungsmotor 114 kann in einem Drehzahlsteuermodus oder Drehmomentsteuermodus mit geschlossener Schleife betrieben werden. Der M/G 118 kann durch eine beliebige von einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem M/G 118 um einen dauermagneterregten Synchronmotor handeln. Der M/G 118 kann in einem Drehzahlsteuermodus oder Drehmomentsteuermodus mit geschlossener Schleife betrieben werden. Die Leistungselektronik 156 passt den Gleichstrom (DC), welcher von der Batterie 120 bereitgestellt wird, an die Anforderungen des M/G 118 an, wie nachstehend beschrieben. Beispielsweise kann die Leistungselektronik dem M/G 118 einen Dreiphasen-Wechselstrom (AC) bereitstellen.
Wenn die Ausrückkupplung 126 zumindest teilweise eingekuppelt ist, dann ist ein Stromfluss vom Verbrennungsmotor 114 zum M/G 118 oder vom M/G 118 zum Verbrennungsmotor 114 möglich. Beispielsweise kann die Ausrückkupplung 126 eingekuppelt sein, und der M/G 118 kann als ein Generator zum Umwandeln von Drehenergie, die durch eine Kurbelwelle 128 und eine M/G-Welle 130 bereitgestellt wird, in elektrische Energie arbeiten, die in der Batterie 120 gespeichert werden soll. Die Ausrückkupplung 126 kann zudem ausgekuppelt sein, um den Verbrennungsmotor 114 vom Rest des Antriebsstrangs 112 zu trennen, sodass der M/G 118 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 110 fungieren kann. Die Welle 130 verläuft durch den M/G 118. Der M/G 118 ist durchgehend antriebsfähig mit der Welle 130 verbunden, wohingegen der Verbrennungsmotor 114 nur dann antriebsfähig mit der Welle 130 verbunden ist, wenn die Ausrückkupplung 126 zumindest teilweise eingekuppelt ist.
Der M/G 118 ist über die Welle 130 mit dem Drehmomentwandler 122 verbunden. Daher ist der Drehmomentwandler 122 mit dem Verbrennungsmotor 114 verbunden, wenn die Ausrückkupplung 126 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 122 beinhaltet ein an der M/G-Welle 130 befestigtes Pumpenrad und ein an einer Getriebeantriebswelle 132 befestigtes Turbinenrad. Der Drehmomentwandler 122 stellt dementsprechend eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 130 und der Getriebeantriebswelle 132 bereit. Der Drehmomentwandler 122 überträgt die Kraft vom Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Höhe des Drehmoments vom Turbinenrad und Pumpenrad richtet sich im Allgemeinen nach den relativen Drehzahlen. Ist das Drehzahlverhältnis zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ausreichend hoch, so beträgt das Drehmoment des Turbinenrads ein Vielfaches des Drehmoments des Pumpenrads. Eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung (auch bekannt als eine Wandlerüberbrückungskupplung) 134 kann ebenfalls bereitgestellt werden, die, sofern sie eingekuppelt ist, das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 122 reibschlüssig oder mechanisch miteinander verbindet, wodurch eine effizientere Kraftübertragung ermöglicht wird. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, damit das Fahrzeug weich anfährt. Alternativ oder in Kombination damit kann eine Anfahrkupplung ähnlich der Ausrückkupplung 126 zwischen dem M/G 118 und dem Getriebekasten 124 für Anwendungen bereitgestellt werden, die keinen Drehmomentwandler 122 oder eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 beinhalten. Bei manchen Anwendungen werden die Ausrückkupplung 126 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung und die Anfahrkupplung 134 (bei der es sich um eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung handeln kann) allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Der Getriebekasten 124 kann Zahnradsätze (nicht abgebildet) beinhalten, die durch ein selektives Einkuppeln von Reibungselementen, wie beispielsweise Kupplungen und Bremsen (nicht abgebildet), selektiv in verschiedenen Vorwärts- und Rückwärts-Übersetzungen angeordnet sind, um die gewünschten mehreren getrennten oder stufenweisen Antriebsübersetzungen zu erreichen. Der Getriebekasten 124 beinhaltet außerdem eine Parkposition, die eine Klinke mit einem entsprechenden Gang einkuppelt, um das Getriebe mechanisch zu verriegeln. Ein Gangwählhebel 170 kann verwendet werden, um Parken (P) oder Neutral (N) oder einen entsprechenden Gang oder Gangbereich, wie etwa Rückwärts (R), Fahren (D), erster Gang (L), Manuell (M) usw., auszuwählen. Die Reibungselemente sind durch einen Schaltzeitplan steuerbar, um das Verhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 136 und der Getriebeeingangswelle 132 zu steuern. Der Getriebekasten 124 kann auf der Grundlage unterschiedlicher Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine verbundene Steuerung, wie beispielsweise eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU), automatisch von einer Übersetzung auf eine andere geschaltet werden. Alternativ kann der Gangwählhebel 170 in einem manuellen Modus (M) verwendet werden, um einen gewünschten Gang mit der letzten Gangauswahl, die von der PCU 150 gesteuert wird, auf der Grundlage aktueller Betriebsbedingungen anzufordern. Leistung und Drehmoment sowohl vom Verbrennungsmotor 114 als auch vom M/G 118 können an den Getriebekasten 124 abgegeben werden. Der Getriebekasten 124 stellt der Abtriebswelle 136 dann Antriebsstrangabtriebsleistung und -drehmoment zur Verfügung.
Es versteht sich, dass der bei einem Drehmomentwandler 122 eingesetzte hydraulisch gesteuerte Getriebekasten 124 lediglich ein Beispiel für einen Getriebekasten oder eine Getriebeanordnung darstellt; ein beliebiger Getriebekasten mit mehreren Übersetzungen, der (ein) Eingangsdrehmoment/e von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor annimmt und einer Abtriebswelle dann bei den unterschiedlichen Übersetzungen Drehmoment bereitstellt, ist für eine Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Beispielsweise kann der Getriebekasten 124 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (Automated Mechanical Transmission – AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltbetätigungsstange zu verschieben/drehen und dadurch eine gewünschte Übersetzung auszuwählen. Nach der allgemeinen Auffassung des Durchschnittsfachmanns kann ein AMT beispielsweise bei Anwendungen mit einem höheren Drehmomentbedarf verwendet werden, und beinhaltet keinen Drehmomentwandler.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 dargestellt, ist die Abtriebswelle 136 mit einem Differential 140 verbunden. Das Differential 140 treibt ein Paar Räder 142 über jeweilige Achsen 144 an, die mit dem Differential 140 verbunden sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment auf jedes Rad 142, während es leichte Drehzahlunterschiede erlaubt, wie beispielsweise, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Verschiedene Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können verwendet werden, um das Drehmoment vom Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung je nach konkreter Betriebsart oder -bedingung variieren.
Der Antriebsstrang 112 beinhaltet ferner eine zugehörige Steuerung 150, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU). Wenngleich sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die Steuerung 150 Teil eines umfangreicheren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 110 wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) gesteuert werden. Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 150 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Betätigungselemente als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen wie beispielsweise Anlassen/Abschalten des Verbrennungsmotors 114, Betreiben des M/G 118, Bereitstellen von Antriebsmoment oder Laden der Batterie 120, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. zu steuern. Die Steuerung 150 kann einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor (CPU) beinhalten, der mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien verbunden ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel in einem Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM) umfassen. Bei einem KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der CPU heruntergefahren wird. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen von mehreren bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie beispielsweise PROM (programmierbare Festspeicher), EPROM (elektronische PROM), EEPROM (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektronische, magnetische, optische oder Kombi-Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die durch die Steuerung zum Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und Betätigungselementen über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) (beinhaltend Eingangs- und Ausgangskanäle), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor diese dem CPU bereitgestellt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 im Allgemeinen dargestellt, kann die Steuerung 150 Signale an den und/oder von dem Verbrennungsmotor 114, an die und/oder von der Ausrückkupplung 126, an den und/oder von dem M/G 118, an die und/oder von der Batterie 120, an die und/oder von der Anfahrkupplung 134, an den und/oder von dem Getriebekasten 124 und an die und/oder von der Leistungselektronik 156 kommunizieren. Wenngleich sie nicht ausdrücklich dargestellt werden, erkennt der Durchschnittsfachmann doch verschiedene Funktionen oder Komponenten, die in jedem der zuvor identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 150 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder Algorithmen, welche von der Steuerung ausgeführt werden, direkt oder indirekt angesteuert werden können, sind unter anderem der Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge und die Einspritzdauer, die Stellung der Drosselklappe, der Zündzeitpunkt (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass- und Auslassventile, Keilriemen-(FEAD)-Komponenten, wie beispielsweise eine Lichtmaschine, ein Klimakompressor, das Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich Ermitteln der Ober- und Untergrenzen für Lade- und Entladeleistung), Nutzbremsen, der M/G-Betrieb, die Kupplungsdrücke für die Ausrückkupplung 126, die Anfahrkupplung 134 und der Getriebekasten 124 und dergleichen.
Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um beispielsweise den Ladedruck, die Kurbelwellenstellung (PIP), die Verbrennungsmotordrehzahl (U/min), die Radgeschwindigkeiten (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Druck im Ansaugkrümmer (MAP), die Gaspedalstellung (PPS), die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder die Konzentration oder den Gehalt eines anderen Bestandteils des Abgases, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, die Übersetzung oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl der Getriebeturbine (TS), den Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 (TCC), den Brems- oder Gangwechselmodus (MDE), die Batterietemperatur, die Batteriespannung, den Batteriestrom oder den Ladezustand (SOC) der Batterie anzuzeigen.
Die Steuerlogik, Funktionen oder Algorithmen, die von der Steuerung 150 ausgeführten werden, können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen (eine) repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verfahrensstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, umgesetzt werden können. Demnach können unterschiedliche dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich sie nicht immer ausdrücklich dargestellt werden, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden können, je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, und soll vielmehr die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebssteuerung, wie etwa die Steuerung 150, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer bzw. einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt werden, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, der bzw. die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird bzw. werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere von mehreren bekannten physikalischen Vorrichtungen einschließen, die ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen elektronisch, magnetisch und/oder optisch speichern.
Ein Gaspedal 152 wird durch den Fahrzeugführer verwendet, um ein erforderliches Drehmoment, eine erforderliche Leistung oder einen Antriebsbefehl zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Allgemein erzeugt das Betätigen und Freigeben des Gaspedals 152 ein Gaspedalstellungssignal, das durch die Steuerung 150 als ein Bedarf an einer jeweils höheren bzw. niedrigeren Leistung interpretiert werden kann. Eine Freigabe des Gaspedals 152 kann je nach jeweiligem Betriebsmodus unterschiedlich interpretiert werden.
In verschiedenen Umsetzungen eines Hybridfahrzeugs mit einem Stufengetriebe nach dem Stand der Technik werden die Anforderungen des Fahrers von einer Fahrzeugsystemsteuerung (VSC) interpretiert, wie von der PCU 150 in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 umgesetzt. Anforderungen des Fahrers können Gangauswahl (PRNDL) über den Wählhebel 170 und einen Gaspedalpositionssensor (APPS) 152 beinhalten, um die Fahrerabsicht in Bezug auf Raddrehmoment zu interpretieren. Die Fahrereingabe vom Bremspedalpositionssensor (BPPS) 158 wird von einem Bremssystemsteuermodul (BSCM, nicht spezifisch veranschaulicht) interpretiert und eine Raddrehmoment-Modifizierungsanforderung wird an die VSC gesendet, um das Endraddrehmoment einzustellen. Eine Hochspannungsbatterieenergiesteuerung (BECM, nicht spezifisch veranschaulicht) überwacht verschiedene Batterie-Betriebsparameter, wie etwa Batterietemperatur, -spannung, -strom und -SOC, und bestimmt eine zugehörige erlaubte Entladeleistungsgrenze und eine erlaubte Ladeleistungsgrenze. Die VSC bestimmt den Antriebsstrang-Betriebspunkt, um den Batterieladestatus beizubehalten, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und den vom Fahrer angefragten Fahrzeugbetrieb zu liefern. Ein Drehmomentsteuer-(TC)-merkmal oder -modul innerhalb der VSC bestimmt Drehmoment, das vom Verbrennungsmotor 114 und M/G 118 bereitgestellt wird.
Während des Betriebs verschiedener Umsetzung eines Hybridfahrzeugs mit einem Stufengetriebe nach dem Stand der Technik wird das Pumpenrad des Drehmomentwandlers 122 angehalten, wenn sich der Gangwählhebel 170 des Getriebes in Parken oder Neutral befindet. Dies ermöglicht dem Fahrer nicht, den Antriebsstrang auf eine ähnliche Weise wie ein herkömmliches Fahrzeug in Bezug auf das Erhöhen der Pumpenraddrehzahl vor dem Einkuppeln des Getriebes zu betreiben, um zusätzliches Anfahrdrehmoment bereitzustellen oder die Reifen zu drehen oder quietschen zu lassen. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, nutzen verschiedene Ausführungsformen gemäß der Offenbarung die Position des Gaspedals 152, um die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 114 zum Laden der Antriebsbatterie 120 und zum Hochdrehen der Verbrennungsmotordrehzahl zu steuern, während sich das Getriebe 116 in Parken oder Neutral befindet, was beispielsweise auf der Grundlage des Gangwählhebels 170 bestimmt werden kann. Wenn das Gaspedal 152 nicht gedrückt wird, können sowohl der Verbrennungsmotor 114 als auch der M/G 118 angehalten werden, sodass auch das Pumpenrad des Drehmomentwandlers 122 angehalten wird. Das leichte Drücken des Gaspedals 152 unterhalb einer zugehörigen Schwellenposition kann durch die Steuerung 150 als eine Pull-up- oder Anlassanforderung für den Verbrennungsmotor 114 interpretiert werden und das System kann den Verbrennungsmotor 114 anlassen und die vorgeschaltete oder Ausrückkupplung 126 verriegeln. Einer der Drehmomentaktoren kann in einem Drehzahlsteuermodus betrieben werden (typischerweise der M/G 118) und der andere Aktor kann in einem Drehmomentsteuermodus betrieben werden (typischerweise der Verbrennungsmotor 114). Das Ausmaß des Ladedrehmoments, der zum Aufladen der Batterie 120 verwendet wird, kann auf einen engen Bereich begrenzt werden, während das Gaspedal 152 leicht gedrückt wird. Das tatsächliche Ausmaß des Batterieladens kann vom Batterieladestatus (SOC) und verschiedenen anderen Batteriebetriebsparametern abhängen. Wenn die Gaspedalposition zunimmt, kann das maximale Ladedrehmoment erhöht werden, während die Gaspedalposition oder die Änderungsrate unterhalb eines zugehörigen Schwellenwerts bleibt. Dadurch wird dem Fahrer die Möglichkeit bereitgestellt, die Antriebsbatterie 120 schneller aufzuladen. Die tatsächliche Ladegeschwindigkeit kann von der Batterieenergie-Verwaltungsstrategie bestimmt werden. Das Pumpendrehzahlziel kann als Reaktion darauf, dass eine Gaspedalposition oder -geschwindigkeit einen zugehörigen Schwellenwert überschreitet, erhöht werden, um die Möglichkeit für einen „Slam"-Eingriff des Getriebekastens 124 in einem Vorwärts- oder Rückwärtsfahrgang auf der Grundlage des Gangwählhebels 170 bereitzustellen.
Wie in 1 ebenfalls gezeigt, kann durch den Fahrer ein Bremspedal 158 verwendet werden, um ein angefordertes Bremsmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Betätigen und Freigeben des Bremspedals 158 ein Bremspedalstellungssignal, das durch die Steuerung 150 als ein Bedarf interpretiert werden kann, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Aufgrund von Eingaben über das Gaspedal 152 und das Bremspedal 158 reguliert die Steuerung 150 das Drehmoment zum Verbrennungsmotor 114, zum M/G 118 und steuert die Reibungsbremsen 160. Die Steuerung 150 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln im Getriebekasten 124 sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Ausrückkupplung 126 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134. Wie die Ausrückkupplung 126 kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 in einem Bereich zwischen den in eingekuppelten und ausgekuppelten Stellungen moduliert werden. Dies führt zu einem variablen Schlupf im Drehmomentwandler 122, zusätzlich zu dem variablen Schlupf, welcher durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad entsteht. Alternativ kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134 als geschlossen oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden, was von der konkreten Anwendung abhängt.
Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 114 anzutreiben, ist die Ausrückkupplung 126 zumindest teilweise eingekuppelt, um zumindest einen Teil des Verbrennungsmotordrehmoments über die Ausrückkupplung 126 auf den M/G 118 und anschließend vom M/G 118 durch den Drehmomentwandler 122 und den Getriebekasten 124 zu übertragen. Der M/G 118 kann den Verbrennungsmotor 114 dadurch unterstützen, dass er eine zusätzliche Kraft zum Drehen der Welle 130 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als ein „Hybridmodus“ oder ein „elektrischer Unterstützungsmodus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mit dem M/G 118 als einzige Energiequelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Ausrückkupplung 126 den Verbrennungsmotor 114 vom übrigen Antriebsstrang 112 isoliert. Zu diesem Zeitpunkt kann die Verbrennung im Verbrennungsmotor 114 deaktiviert oder anderweitig abgeschaltet sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Antriebsbatterie 120 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über Kabel 154 auf die Leistungselektronik 156, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 156 wandelt Gleichspannung von der Batterie 120 in Wechselspannung um, die vom M/G 118 verwendet wird. Die Steuerung 150 veranlasst die Leistungselektronik 156 zum Umwandeln der Spannung von der Batterie 120 in eine Wechselspannung, die dem M/G 118 bereitgestellt wird, um der Welle 130 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als ein „rein elektrischer“ oder „EV“-Betriebsmodus bezeichnet werden.
In einem beliebigen Betriebsmodus kann der M/G 118 als Elektromotor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 112 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 118 als Generator fungieren und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 120 gespeichert werden soll. Der M/G 118 kann beispielsweise als Generator fungieren, während der Verbrennungsmotor 114 Antriebsleistung für das Fahrzeug 110 bereitstellt. Der M/G 118 kann zudem während des Nutzbremsens als Generator fungieren, in dessen Verlauf Drehmoment und Rotationsenergie (oder Bewegungsenergie) von den sich drehenden Rädern 142 zu dem Getriebekasten 124, zu dem Drehmomentwandler 122 (und/oder zu der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 134) zurück übertragen und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 120 umgewandelt werden. Der M/G 118 kann in einem Drehmomentsteuermodus, um ein Soll- oder angefordertes Abtriebsdrehmoment bereitzustellen, oder in einem Drehzahlsteuermodus, um eine Soll- oder angeforderte Abtriebsdrehzahl bereitzustellen, betrieben werden.
Die Batterie 120 und der M/G 118 können zudem dazu konfiguriert sein, mehr als einem Fahrzeugzubehör 162 elektrische Leistung bereitzustellen. Zu dem Fahrzeugzubehör 162 gehören unter anderem Klimaanlagen, Servolenkungssysteme, elektrische Heizgeräte oder ein beliebiges anderes System oder eine beliebige andere Vorrichtung, das/die elektrisch betrieben wird.
Es versteht sich, dass das in 1 dargestellte Schema lediglich repräsentativ und nicht als Einschränkung gedacht ist. Es werden auch andere Konfigurationen in Betracht gezogen, welche ein selektives Verbinden sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors für die Übertragung von Drehmoment durch das Getriebe verwenden. Beispielsweise kann der M/G 118 gegenüber der Kurbelwelle 128 versetzt sein, ein zusätzlicher Elektromotor kann zum Anlassen des Verbrennungsmotors 114 bereitgestellt werden und/oder der M/G 118 kann zwischen dem Drehmomentwandler 122 und dem Getriebekasten 124 vorgesehen sein. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines repräsentativen Systems oder Verfahrens zum Steuern eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht, um die Interpretation der Gaspedalposition auf der Grundlage einer Position des Getriebegangwählhebels oder des entsprechenden Getriebegangstatus bereitzustellen. Wie bereits beschrieben, kann ein Steueralgorithmus, wie durch das Ablaufdiagramm 200 dargestellt, von einer/einem oder mehreren Steuerungen oder Prozessoren umgesetzt werden, wie etwa beispielsweise der Steuerung 150 (1). Block 210 bestimmt, ob das Getriebe sich in einem PARKEN- oder NEUTRAL-Gangstatus befindet. Verschiedene Sensoren können verwendet werden, um zu bestimmen, ob sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet, je nach bestimmter Anwendung. In einer Ausführungsform kann eine Gangwählhebelposition oder ein -status verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein PARKEN- oder NEUTRAL-Gang oder -Gangstatus ausgewählt wurde.
Als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition größer ist als eine Leerlaufposition bei 212, erfolgt eine Verbrennungsmotoranlass- oder Pull-up-Anforderung, um den Verbrennungsmotor anzulassen, wie bei 214 angegeben. Wenn die Gaspedalposition für eine vorbestimmte Zeitdauer, wie bei 216 angegeben, zur Leerlauf- oder vollständig losgelassenen Position zurückkehrt, wie bei 212 angegeben, wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet, wie bei 218 angegeben. Die vorbestimmte Zeitdauer kann auf der Grundlage der Position des Bremspedals eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine kürzere Zeitdauer verwendet werden, wenn das Bremspedal gedrückt wird, d. h. die Bremspedalposition überschreitet einen entsprechenden Schwellenwert. Ähnlich hierzu kann die Leerlaufposition des Gaspedals auf der Grundlage eines oder mehrerer Schwellenwerte bestimmt werden, die verwendet werden können, um eine Hysterese bereitzustellen und eine Variabilität in Verbindung mit Herstellungstoleranzen oder Veränderungen bei mechanischen oder elektrischen Komponenten im Laufe der Zeit zu berücksichtigen. In einer Ausführungsform entspricht die Leerlaufposition einer Gaspedalposition mit einem zugehörigen Pedalpositionssensorsignal unterhalb eines entsprechenden Schwellenwerts. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotors (oder die elektrische Maschine, wie vom M/G 118 in 1 umgesetzt) auch abgeschaltet werden, wie bei 218 angegeben.
Nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors bei 214 kann eine nachgelagerte oder Ausrückkupplung, die den Verbrennungsmotor selektiv an den Elektromotor koppelt, zumindest teilweise verriegelt oder eingekuppelt sein, wie bei 220 angegeben, sodass der Verbrennungsmotor den Elektromotor antreibt, um Drehmoment zum Aufladen der Batterie bereitzustellen oder die Soll-Pumpenraddrehzahl zu erreichen, wie nachfolgend beschrieben. Ein Anlassen des Verbrennungsmotors kann auf der Grundlage der Verbrennungsmotordrehzahl, die für eine vorbestimmte Zeitdauer einen minimalen Anlassschwellenwert überschreitet, bestimmt werden.
Wenn die Gaspedalposition die Leerlaufposition bei 212 überschreitet und geringer ist als ein Schwellenwert, wie bei 222 angegeben, werden der Verbrennungsmotor und der Elektromotor gesteuert, um die Antriebsbatterie aufzuladen, wie bei 230 dargestellt. Die Gaspedalposition kann außerdem verwendet werden, um eine Änderungsgeschwindigkeit der Position mit der Änderungsrate im Vergleich zu einem entsprechenden Schwellenwert bei 212 in einigen Ausführungsformen zu bestimmen oder zu berechnen. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor können auf der Grundlage eines aktuellen Ladestatus der Antriebsbatterie (SOC) gesteuert werden, wie bei 232 angegeben. Das Aufladen der Batterie kann auf der Grundlage verschiedener anderer Batteriebetriebsparameter gesteuert werden, wie etwa Temperatur, Ladestromgrenze usw. In einer Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor in einem Drehmomentsteuermodus betrieben, wie bei 234 dargestellt, und der Elektromotor wird in einem Drehzahlsteuermodus betrieben, wie bei 236 angegeben. Wie im Allgemeinen vom Durchschnittsfachmann verstanden wird, strebt der Betrieb in einem Drehmomentsteuermodus an, ein Soll-Abtriebsdrehmoment zu erzeugen, und kann die Drehzahl erhöhen oder reduzieren, um das Soll-Abtriebsdrehmoment zu erzeugen. Ähnlich hierzu strebt der Betrieb im Drehzahlsteuermodus an, ein Soll-Abtriebsdrehmoment zu erzeugen, und kann das Drehmoment erhöhen oder reduzieren, um das Soll-Abtriebsdrehmoment zu erreichen.
Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor werden gesteuert, um den Verbrennungsmotor hochzudrehen, wie bei 240 angegeben, als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition den Schwellenwert bei 222 überschreitet, d. h. die Gaspedalposition ist nicht geringer als der Schwellenwert. Wie bereits beschrieben, kann die Änderungsgeschwindigkeit der Gaspedalposition anstelle von, oder zusätzlich zu, der Gaspedalposition verwendet werden, um einen Vergleich mit (einem) entsprechenden Schwellenwert oder Schwellenwerten herzustellen, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor und der Elektromotor gesteuert werden, um den Verbrennungsmotor hochzudrehen, wie bei 240 angegeben, oder die Batterie aufzuladen, wie bei 230 angegeben.
Der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor können gesteuert werden, um eine gewünschte oder Soll-Pumpenraddrehzahl bereitzustellen, wie bei 242 angegeben. Durch das Erhöhen der Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers relativ zur Turbinendrehzahl wird die Drehmomentmultiplikation durch den Drehmomentwandler erhöht, um den Fahrzeugrädern ein erhöhtes Anfahrdrehmoment bereitzustellen. Dadurch kann dem Antrieb außerdem ermöglicht werden, die Räder zu drehen oder sie quietschen zu lassen, wenn eine Traktionskontrolle oder ähnliche Merkmale nicht bereitgestellt werden oder ausgekuppelt sind. Der Verbrennungsmotor kann i einem Drehzahlsteuermodus betrieben werden, wie bei 244 angegeben, sodass die Verbrennungsmotordrehzahl auf Veränderungen der Gaspedalposition reagiert, um dem Fahrer zu ermöglichen, den Verbrennungsmotor hochzudrehen. Der Elektromotor kann in einem Drehmomentsteuermodus betrieben werden, wie bei 246 angegeben.
Die 3A–3C veranschaulichen die Reaktion 300 einer repräsentativen Ausführungsform eines Systems oder Verfahrens zur Fahrzeugsteuerung, wenn ein Fahrer das Gaspedal stufenweise von einer Leerlaufposition nach einem Schwellenwert zu einer maximalen Position als eine Funktion der Zeit drückt. Die Verläufe veranschaulichen einen repräsentativen Sollwert für die Leerlaufdrehzahl 310 sowie die Reaktion der Elektromotordrehzahl 312 und der Verbrennungsmotordrehzahl 314 in 3A. 3B veranschaulicht die Gaspedalposition 320 relativ zu einer Leerlaufposition 326 und einem Schwellenwert 330. 3C veranschaulicht die Drehmomentparameter der Batterieenergieverwaltung einschließlich eines gewünschten Energieverwaltungsdrehmoments 340, einer maximalen Drehmomentgrenze 342 der Energieverwaltung und ein angefordertes Drehmoment 344 der Energieverwaltung. Zum Zeitpunkt t₁ befindet sich die Gaspedalposition 320 über der Leerlaufposition 326 und die Elektromotordrehzahl 312 beginnt sich zu erhöhen und die Ausrückkupplung wird eingekuppelt, um den Verbrennungsmotor bei Zeitpunkt t₂, wo die Verbrennungsmotordrehzahl beginnt, sich auf die Leerlaufdrehzahl 310 zu erhöhen, anzulassen oder anzuziehen. Das Elektromotordrehmoment erhöht sich bei Zeitpunkt t₃, um die Batterie auf Zeitpunkt t₄ aufzuladen, wenn die Gaspedalposition 320 unterhalb des Schwellenwerts 330 bleibt. Zum Zeitpunkt t₄ erfüllt das Elektromotordrehmoment das gewünschte Drehmoment 340 der Energieverwaltung, um die Batterie aufzuladen, und wird beim gewünschten Drehmoment der Energieverwaltung beibehalten.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug einen Verbrennungsmotoranlassmotor beinhalten, der selektiv eingekuppelt werden kann, um den Verbrennungsmotor anzulassen. In diesen Ausführungsformen kann die Ausrückkupplung offen oder nur teilweise eingekuppelt bleiben, bis der Verbrennungsmotor einen Mindestschwellenwert der Startdrehzahl erreicht. Somit würde sich die Verbrennungsmotordrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl erhöhen, bevor sich die Traktionsmotordrehzahl erhöht. Die Traktionsmotordrehzahl würde sich auf die Leerlaufdrehzahl erhöhen, nachdem die Ausrückkupplung eingekuppelt oder verriegelt ist.
Wie in den 3A–3C veranschaulicht, bleiben die Verbrennungsmotordrehzahl und die Elektromotordrehzahl bis zum Zeitpunkt t5, wo die Gaspedalposition 320 einen zugehörigen Schwellenwert 330 überquert, bei der Leerlaufdrehzahl 310. Der Schwellenwert 330 kann auf der Grundlage der aktuellen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen in einigen Ausführungsformen variieren. Der Schwellenwert 330 kann außerdem je nach Anwendung, Batteriekapazität, verstrichene Zeit in PARKEN oder NEUTRAL usw. variieren. Wie bereits beschrieben, kann die Gaspedalposition 320 verwendet werden, um eine Änderungsgeschwindigkeit der Gaspedalposition zu bestimmen oder zu berechnen, die mit einem entsprechenden Schwellenwert verglichen werden kann, um das Hochdrehen des Verbrennungsmotors oder das Aufladen der Batterie in einigen Ausführungsformen zu steuern.
Als Reaktion auf die Gaspedalposition 320, die den Schwellenwert 330 überschreitet, erhöhen sich die Elektromotordrehzahl 312 und die Verbrennungsmotordrehzahl 314 über die Leerlaufdrehzahl 310, um dem Fahrer zu ermöglichen, den Verbrennungsmotor als Reaktion auf die Gaspedalposition 320, die einer maximalen Drehzahlgrenze, wie bei Zeitpunkt t₆ angegeben, unterliegt, hochzudrehen. Die maximale Drehzahlgrenze kann im Modus PARKEN oder NEUTRAL geringer sein als der rote Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors oder die Kraftstoffabschaltungsgrenze. Vor dem Zeitpunkt t₅, wo die Gaspedalposition 320 den Schwellenwert 330 überschreitet, kann der Verbrennungsmotor im Drehmomentsteuermodus betrieben werden, wobei der Elektromotor im Drehzahlsteuermodus betrieben wird. Zum Zeitpunkt t₅ kann der Verbrennungsmotor zum Drehzahlsteuermodus übergehen, wobei der Elektromotor zum Drehmomentsteuermodus übergeht. Das Erhöhen der Elektromotor- und Verbrennungsmotordrehzahl, wobei die Ausrückkupplung verriegelt oder zumindest teilweise eingekuppelt ist, kann verwendet werden, um die Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers zu steuern, um den Fahrzeugrädern ein zusätzliches Anfahrdrehmoment bereitzustellen.
Die 4A–4C veranschaulichen die Reaktion 400 einer repräsentativen Ausführungsform eines Fahrzeugs in PARKEN oder NEUTRAL, wenn ein Fahrer leicht auf das Gaspedal drückt. Die 4A veranschaulicht eine gewünschte oder eingestellte Leerlaufdrehzahl 410 relativ zur Elektromotordrehzahl 412 und zur Verbrennungsmotordrehzahl 414 als eine Funktion der Zeit. Die Soll-Leerlaufdrehzahl 410 kann auf der Grundlage der Fahrzeug- oder Umgebungsbetriebsbedingungen variieren. Die Gaspedalposition 420 relativ zu einer Leerlaufposition 426 und einem Schwellenwert 430 wird in 4B veranschaulicht. Die Drehmomentparameter der Energieverwaltung werden in 4C veranschaulicht, einschließlich eines gewünschten Drehmoments 440 der Energieverwaltung, einer maximalen Drehmomentgrenze 442 der Energieverwaltung und eines angeforderten Drehmoments 444 der Energieverwaltung, das abnimmt, wenn der Batterieladestatus (SOC) zunimmt.
Die Gaspedalposition 420 beginnt bei Zeitpunkt t₁, sich über die Leerlaufposition 426 zu erhöhen, wobei sich die Elektromotordrehzahl bei Zeitpunkt t₂ erhöht. Die Ausrückkupplung ist zumindest teilweise eingekuppelt, um den Verbrennungsmotors bei Zeitpunkt t₃ anzuziehen oder anzulassen, und die Verbrennungsmotordrehzahl 414 erhöht sich auf die Leerlaufdrehzahl 410. Zum Zeitpunkt t₄ werden der Verbrennungsmotor und der Elektromotor gesteuert, um mit dem Aufladen der Antriebsbatterie zu beginnen und das Drehmoment der Energieverwaltung auf das angeforderte Drehmoment 440 zu erhöhen. Die Gaspedalposition 430 hört auf zuzunehmen und wird im Wesentlichen bei Zeitpunkt t₅ gehalten, wenn die Batterie vorbehaltlich verschiedener Grenzen, wie etwa Ladestrom, Temperatur usw., aggressiver aufgeladen ist. Zum Zeitpunkt t₆ beginnen das gewünschte Drehmoment 440 der Energieverwaltung und das angeforderte Drehmoment 444 der Energieverwaltung auf der Grundlage aktueller Betriebsbedingungen, wie etwa beispielsweise Batterie-SOC, abzunehmen. während die Gaspedalposition 420 stabil unterhalb des Schwellenwerts 430 bleibt. Ähnlich hierzu bleiben die Elektromotordrehzahl 412 und die Verbrennungsmotordrehzahl 414 bei der Leerlaufdrehzahl 410.
Der Fahrer beginnt, das Gaspedal bei Zeitpunkt t₇ loszulassen, während die Gaspedalposition bei Zeitpunkt t₈ zur Leerlaufposition 426 zurückkehrt. Der Verbrennungsmotor kann außerdem bei t8 als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition 420 zur Leerlaufposition 426 zurückkehrt, abgeschaltet werden, sodass die Verbrennungsmotordrehzahl 414 bei Zeitpunkt t₉ zu Null zurückkehrt, gefolgt von der Elektromotordrehzahl 412, die bei Zeitpunkt t₁₀ zu Null zurückkehrt. In einigen Ausführungsform kann der Verbrennungsmotor eine vorbestimmte Zeit abgeschaltet werden, nachdem die Gaspedalposition 420 zur Leerlaufposition 426 zurückkehrt. Wie im Allgemeinen in den 4A–4C veranschaulicht, kann der Verbrennungsmotor in einem Drehmomentsteuermodus betrieben werden, während der Elektromotor in einem Drehzahlsteuermodus betrieben wird, sodass der Verbrennungsmotor dem Elektromotor (der als ein Generator betrieben wird) das gewünschte Drehmoment der Energieverwaltung bereitstellt, um die Antriebsbatterie aufzuladen.
Wie durch die veranschaulichten und beschriebenen repräsentativen Ausführungsformen dargestellt, können verschiedene Ausführungsformen gemäß der Offenbarung ein oder mehrere Vorteile bereitstellen. Zum Beispiel ermöglichen Systeme oder Verfahren für ein Fahrzeug mit einem Stufengetriebe, Elektromotor und M/G gemäß verschiedenen Ausführungsformen dem Fahrer eine zusätzliche Steuerung des Antriebsstrangs, einschließlich einer erweiterten Steuerung der Verbrennungsmotordrehzahl und des Aufladens der Antriebsbatterie, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet. Verschiedene Ausführungsformen interpretieren die Gaspedalposition und/oder die Änderungsgeschwindigkeit der Position auf der Grundlage eines Gangwählhebels oder eines Getriebezustands für ein Stufengetriebe, wobei PARKEN oder NEUTRAL ausgewählt wird, um die Steuerung der Verbrennungsmotordrehzahl oder des Drehmoments als Reaktion auf die Gaspedalposition zu erleichtern. Ähnlich hierzu kann/können eine oder mehrere elektrische Maschinen in einem Drehmomentsteuermodus oder Drehzahlsteuermodus auf der Grundlage der Gaspedalposition betrieben werden, während sich der Gangwählhebel in PARKEN oder NEUTRAL befindet, um das Aufladen der Antriebsbatterie, die den Betriebsbedingungsbeschränkungen unterliegt, zu modifizieren. Die Fahrzeugsteuerung gemäß verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht dem Fahrer die Steuerung des Hochdrehens des Verbrennungsmotors, das Schalten oder Einkuppeln des Getriebes, während sich die Verbrennungsmotordrehzahl über der Leerlaufdrehzahl befindet, und das Aufladen der Antriebsbatterie, während sich die Verbrennungsmotordrehzahl über der Leerlaufdrehzahl befindet
Zwar werden vorstehend repräsentative Ausführungsformen beschrieben, jedoch nicht in der Absicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen des beanspruchten Gegenstands beschreiben. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener umgesetzter Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt werden. Zwar wurden verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben, doch ist dem Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute beinhalten unter anderem: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen nicht zwingend außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine, einer Antriebsbatterie und einem Stufengetriebe, umfassend: eine Steuerung, die programmiert ist, um, während sich das Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet: als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition die Leerlaufposition überschreitet und sich unterhalb eines Schwellenwerts befindet, um die elektrische Maschine anzulassen und die Batterie aufzuladen, den Verbrennungsmotor anzulassen und das Verbrennungsmotordrehmoment zu steuern; und als Reaktion darauf, dass sich die Gaspedalposition über dem Schwellenwert befindet, um den Verbrennungsmotor zu drehen, die Verbrennungsmotordrehzahl zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kupplung, die zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine angeordnet ist, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kupplung als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition die Leerlaufposition überschreitet, zu verriegeln.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kupplung einzukuppeln, nachdem der Verbrennungsmotor startet.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Kupplung einzukuppeln, nachdem die Verbrennungsmotordrehzahl einen zugehörigen Anlassschwellenwert überschreitet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um den Verbrennungsmotor als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition für eine vorbestimmte Zeitdauer in die Leerlaufposition zurückkehrt, abzuschalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Verbrennungsmotordrehmoment auf der Grundlage des Batterieladestatus (SOC) zu steuern, während sich die Gaspedalposition unterhalb des Schwellenwerts befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers des Getriebes auf der Grundlage der Gaspedalposition zu steuern, während die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Drehzahl der elektrischen Maschine zu steuern, um eine Soll-Pumpenraddrehzahl auf der Grundlage der Gaspedalposition bereitzustellen, während die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet.
Fahrzeugsteuersystem, umfassend: eine Steuerung, die programmiert ist, um während sich ein Getriebe in PARKEN oder NEUTRAL befindet, einen Verbrennungsmotor anzulassen, eine Ausrückkupplung, die den Verbrennungsmotor selektiv mit einer elektrischen Maschine koppelt, zu schließen und die elektrische Maschine zu steuern, um eine Antriebsbatterie aufzuladen, als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition eine Leerlaufposition überschreitet und sich unterhalb eines Schwellenwerts befindet, und die Pumpenraddrehzahl des Getriebes als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet, zu steuern.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um das Verbrennungsmotordrehmoment zu steuern, während sich die Gaspedalposition unterhalb des Schwellenwerts befindet, und die Verbrennungsmotordrehzahl zu steuern, während die Gaspedalposition größer ist als der Schwellenwert, um das Hochdrehen des Verbrennungsmotors zu erleichtern.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um den Verbrennungsmotor als Reaktion darauf, dass die Gaspedalposition für eine vorbestimmte Zeitdauer zur Leerlaufposition zurückkehrt, abzuschalten.
System nach Anspruch 9, wobei das Getriebe ein Stufengetriebe umfasst.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung den Verbrennungsmotor in einem Drehmomentsteuermodus und die elektrische Maschine in einem Drehzahlsteuermodus betreibt, während die Gaspedalposition die Leerlaufposition überschreitet und geringer ist als der Schwellenwert.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine auf der Grundlage eines Ladestatus der Antriebsbatterie zu steuern, während die Gaspedalposition geringer ist al der Schwellenwert.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, um die Drehzahl der elektrischen Maschine zu steuern, um eine Soll-Pumpenraddrehzahl auf der Grundlage der Gaspedalposition bereitzustellen, während die Gaspedalposition den Schwellenwert überschreitet.