DE102018102533A1

DE102018102533A1 - System und Verfahren zur Handhabung von Drehmomentstörungen

Info

Publication number: DE102018102533A1
Application number: DE102018102533.5A
Authority: DE
Inventors: Mark Steven Yamazaki; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US10632986B2; CN108407796A; US20180222468A1; CN108407796B

Abstract

Ein Hybridelektrofahrzeug weist einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe, das mit Steuerung(en) gekoppelt ist, welche Drehmomentstörungen steuern, die sich durch sich verändernde Ausgangsdrehmomente des Motors, der elektrischen Maschine und des Getriebes ergeben, auf. Eine Drehmomentstörungsschwelle ist auf Fahrerkomfort angepasst und wird verwendet, um auf Drehmomentanforderungssignale von den Fahrzeugsystemen, darunter einem Batterieladeteilsystem, und einem Fahrer zu reagieren. Die Steuerung(en) reagieren unter anderem auf Batterielade- und Fahreranforderungsdrehmomentsignale und passen das Drehmoment des Motors und der elektrischen Maschine zu einem gesteuerten Grad und einer Größenordnung unter Verwendung der Ladedrehmomentanstiegsrate, des Ladedrehmoments und anderer Grenzen an. Die Batterieladung wird ähnlich gehandhabt. Die Anstiegsrate, das Ladedrehmoment und andere Grenzen werden angepasst, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle als Reaktion auf eine sich verändernde Leistung von Fahrzeugkomponenten ändert, wodurch Drehmomentstörungen derart gesteuert werden, sodass sie niedriger als die Drehmomentstörungsschwelle für eine Vielzahl von Betriebsbedingungen des Motors, der elektrischen Maschine und des Getriebes sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren zur Steuerung von Drehmomentstörungen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicles - HEV) weisen einen Antriebsstrang auf, der einen Verbrennungsmotor (internal combustion engine - ICE) und eine elektrische Maschine oder eine(n) Elektromotor-Lichtmaschine/Anlasser (electric motor generator/starter - M/G) beinhaltet, die Leistung und Drehmoment erzeugen, um das Fahrzeug anzutreiben. Derartige HEV können manchmal ferner Getriebe zweiter und späterer Generationen beinhalten, die verschiedene Konfigurationen beinhalten, die fortgeschrittene Abläufe und verbesserte Leistung ermöglichen. Solche Komponenten des Motors, der elektrischen Maschine und des Getriebes können Drehmomentstörungen in einer Fahrzeugantriebswelle verursachen, die sich auf unterschiedliche Drehmomentabgabeeigenschaften zwischen solchen Komponenten beziehen. Solche Komponenten können ferner von Umgebungsbetriebsbedingungen betroffen sein, welche die Temperatur, den Luftdruck, Motorkraftstoffinkonsistenzen und Eigenheiten des Steuersystems beinhalten können.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug und Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhalten eine Antriebswelle mit einem Antriebsstrang, der einen Motor und eine elektrische Maschine aufweist, die mit einer Kupplung gekoppelt sind und mit einer Batterie oder anderen Leistungsspeichervorrichtung gekoppelt sind. Eine Fahrzeugantriebswelle beinhaltet den Antriebsstrang und wird durch diesen angetrieben, der zudem ein Getriebe und einen Drehmomentwandler mit einer Bypass- oder Anfahrkupplung, die den Antriebsstrang an Antriebswellen und Räder koppelt, sowie andere Komponenten beinhaltet. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine oder mehrere Steuerungen, die mit der Antriebswelle und dem Antriebsstrang gekoppelt sind, die konfiguriert sind, um auf Fahrer- und Batterieladeanforderungen zu reagieren, die neben anderen Parametern und Signalen in ein Ladedrehmomentsignal umgewandelt werden, und um jeweils Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen mit einer Drehmomentstörungsschwelle und einem Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis abzustimmen. Als Reaktion auf ein Fahreranforderungsdrehmoment passt/passen die Steuerung(en) auch bei der Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze ein Motordrehmoment an eine Kombination aus einem Fahreranforderungsdrehmoment und einem Ladedrehmoment an, wobei das Ladedrehmoment um ungefähr die Ladedrehmomentgrenze und/oder geringer als diese oder gleich dieser begrenzt ist, sodass eine Batterieladerate zunimmt, wenn die Drehmomentstörungsschwelle zunimmt.
In anderen Variationen beinhaltet das Fahrzeug Steuerung(en), die ferner konfiguriert ist/sind, um auf Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmomentsignal zu reagieren und um Folgendes anzupassen und/oder zu erzeugen: (a) ein Motordrehmomentsignal, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, (b) ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal mit oder von, neben anderen Parametern, einer Motordrehzahl, Lufteinlass und Kraftstoffverbrauch; und (c) ein Drehmomentsignal einer elektrischen Maschine gleich dem Motordrehmomentausgangsschätzungssignal minus dem Fahreranforderungsdrehmoment. Die Steuerung passt auch jeweils den Motor und die elektrische Maschine an die Motordrehmomentsignale und Drehmomentsignale der elektrischen Maschine an, um dadurch eine Getriebedrehmomentausgangsstörung zu steuern, sodass sie durch die Drehmomentstörungsschwelle und/oder ungefähr geringer als die oder gleich dieser begrenzt ist.
Das Getriebe kann Konfigurationen aufweisen, die eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweisen, und kann einen Drehmomentwandler beinhalten und/oder mit diesem gekoppelt sein, der eine Bypasskupplung aufweist. Für diese Anordnungen passt/passen die Steuerung(en) die Drehmomentstörungsschwelle an eine Getriebeeingangsdrehzahl und ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis an, das ferner durch die Getriebeeingangsdrehzahl und einen ausgewählten Gang aus der Vielzahl angepasst wird. In einer beliebigen dieser Modifikationen kann/können die Steuerung(en) ferner konfiguriert sein, um die Drehmomentstörungsschwelle anzupassen und zum Beispiel zu erhöhen, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert, und um die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen anzupassen und zum Beispiel zu erhöhen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht, sodass sich eine Batterieladerate erhöht, wenn sich das Getriebe-Drehmomentverhältnis erhöht.
Das Fahrzeug kann auch ferner den Antriebsstrang beinhalten, der den Motor, die elektrische Maschine und das Getriebe beinhaltet, die mit dem Drehmomentwandler gekoppelt sind, der eine oder mehrere von der Bypasskupplung und/oder einer Anfahrkupplung einschließt. Das Getriebe oder der Drehmomentwandler oder beide weisen ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis auf, das durch die Steuerung(en) neben anderen Fähigkeiten mit und/oder von einem Drehzahl- oder Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers, einer Einrastposition der Bypasskupplung und einem ausgewählten Gang aus der Vielzahl abstimmbar ist. Die Drehmomentstörungsschwelle ist auch abstimmbar, um sich mit oder von einer Getriebeeingangsdrehzahl und dem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis zu erhöhen oder zu reduzieren. Auch hier erhöht sich die Batterieladerate, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht und wenn hohe Gänge mit niedrigen Drehmomentverhältnissen aus der Vielzahl von Gängen ausgewählt sind.
Die Drehmomentstörungsschwelle ist abstimmbar und kann als Reaktion auf verschiedene Betriebsbedingungen erhöht oder reduziert werden. Zum Beispiel kann die Drehmomentstörungsschwelle angepasst werden und kann zum Beispiel erhöht werden, wenn eines oder mehrere des Folgenden zutrifft: (a) die Bypasskupplung ist eingerastet oder teilweise eingerastet, (b) der Drehmomentwandler arbeitet bei einem Drehmomentverhältnis von geringer als oder gleich einem zuvor festgelegten oder zuvor ausgewählten Verhältnis, das zum Beispiel ohne Einschränkung ungefähr 1,2 oder höher oder niedriger sein kann, und (c) das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis ist geringer als oder gleich einem zuvor festgelegten oder zuvor ausgewählten Verhältnis, das ein Drehmomentmultiplikatorverhältnis von ungefähr 1,5 oder höher oder niedriger sein kann. In dieser Anpassung kann/können die Steuerung(en) ferner die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen anpassen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle ändert. Zum Beispiel können die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen erhöht werden, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle ebenfalls erhöht, und reduziert werden, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle reduziert.
Das Fahrzeug beinhaltet auch eine Batterie, die mit der elektrischen Maschine und anderen Komponenten gekoppelt ist, sowie die Steuerung(en), wobei die Steuerung(en) einen Batterieladezustand oder Ladezustand empfängt/empfangen. Die Batterie ist mit einem optimalen Ladezustand konfiguriert, wobei die Steuerung(en) konfiguriert ist/sind, um diesen angesichts des aktuellen Batterieladezustands zu erfassen und zu halten. Die Steuerung(en) verwendet/verwenden diese Parameter und Signale, um eine Ladeanforderung zu erzeugen oder zu bestimmen. Die Steuerungen wandeln die Ladeanforderung in die/das Ladedrehmomentanforderung/-signal um, sodass sie geringer als oder gleich ungefähr der Ladedrehmomentgrenze ist und/oder durch diese begrenzt ist, wodurch der Motor und die elektrische Maschine elektrische Leistung erzeugen können, um die Batterie zu laden, wodurch die Batterieladerate erhöht wird, wenn sich die Ladedrehmomentanforderung und die Ladedrehmomentgrenze erhöhen.
Das Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis wird ebenfalls durch die Steuerungen an ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis und die Drehmomentstörungsschwelle angepasst. Die Steuerungen passen die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze an das Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis an und passen die Ladedrehmomentgrenze an die Drehmomentstörungsschwelle und das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis an. Zum Beispiel können die Anstiegsrate- und Ladedrehmomentgrenzen höher und niedriger angepasst werden und können erhöht werden, wenn die Drehmomentstörungsschwelle als Reaktion auf das abnehmende Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis erhöht wird.
Mit diesen Anpassungen sind die Steuerungen ferner auch zum Erzeugen von Folgendem konfiguriert: (a) einem Motordrehmomentsignal, das durch ungefähr die Ladedrehmomentgrenze und/oder geringer als diese oder gleich dieser begrenzt ist und welches das vom Fahrer geforderte Drehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, (b) eine Motorausgangsdrehmomentschätzung von dem einen oder mehreren von Motordrehzahl, Lufteinlass und Kraftstoffverbrauch, und (c) ein Signal der elektrischen Maschine gleich dem Motordrehmomentsignal minus der Motorausgangsdrehmomentschätzung. Diese Signale und Anpassungen werden von den Steuerungen ferner verwendet, um das Drehmoment des Motors und der elektrischen Maschine an das jeweilige Motordrehmoment und die Signale der elektrischen Maschine anzupassen. Die Steuerungen passen dann auch das Getriebeausgangsdrehmoment an, um dadurch Drehmomentstörungen zu steuern und zu begrenzen, sodass sie durch ungefähr die Drehmomentstörungsschwelle und/oder geringer als diese oder gleich dieser für eine Vielzahl von Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnissen beschränkt sind.
Das Fahrzeug der vorliegenden Offenbarung zieht auch Verfahren zum Betrieb von jeder der vorstehenden Konfigurationen und Variationen in Betracht, die unter anderem Steuerung(en) beinhalten, die auf Lade- und Fahreranforderungsdrehmomentsignale reagieren und dem Motordrehmoment befehlen, zu einer Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze angepasst zu werden, sodass das Motordrehmoment ungefähr gleich einem kombinierten Fahreranforderungsdrehmoment und Ladedrehmoment ist, der durch eine Ladedrehmomentgrenze eingeschränkt ist und/oder diese nicht überschreitet. Die Steuerung(en) in dieser Anordnung kann/können konfiguriert sein, um Arbeitslast zu verteilen und Befehle an andere Steuerungen oder Fahrzeugsysteme zu senden und können auch direkt Befehle an verschiedene Fahrzeugkomponenten senden. Die Steuerung(en) befiehlt/befehlen auch die Erhöhung der Anstiegsraten- und Ladedrehmomentgrenzen, wenn die Drehmomentstörungsschwelle erhöht wird, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert, und befiehlt/befehlen auch die Reduzierung der Anstiegsraten- und Ladedrehmomentgrenzen als Reaktion auf die sich reduzierende Drehmomentstörungsschwelle, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis erhöht.
Es kann verschiedenen Fahrzeugkomponenten und anderen Steuerungen befohlen werden, verschiedene Steuersignale und Parameter zu erzeugen. Zum Beispiel kann/können die Steuerung(en) als Reaktion auf das Fahreranforderungsdrehmomentsignal und das Ladedrehmomentsignal konfiguriert sein, um Folgendes zu erzeugen und/oder anderen Steuerungen zu befehlen, die Erzeugung von Folgendem zu ermöglichen: (a) ein Motordrehmomentsignal, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, (b) ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal unter Verwendung von Informationen von einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch, und (c) ein Drehmomentsignal einer elektrischen Maschine gleich dem Motordrehmomentausgangsschätzungssignal minus dem Fahreranforderungsdrehmoment. Diese Variation beinhaltet auch die Steuerung(en), die konfiguriert ist/sind, um jeweils dem Motor und der elektrischen Maschine ferner mit den Signalen der Motordrehmomentanforderung und der Drehmomentanforderung der elektrischen Maschine zu befehlen. In anderen Beispielen ist/sind die Steuerung(en) modifiziert, um die Drehmomentstörungsschwelle an eine Getriebeeingangsdrehzahl und ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis anzupassen, das unter Verwendung der Getriebeeingangsdrehzahl und eines ausgewählten Gangs aus der Vielzahl angepasst wird. Diese Steuerungen können auch konfiguriert sein, um die Drehmomentstörungsschwelle zu erhöhen, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert, und um die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen zu erhöhen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht.
Diese Kurzdarstellung der Implementierungen und Konfigurationen dieser Fahrzeuge und Betriebsverfahren beschreibt in technisch weniger ausführlichen Variationen mehrere beispielhafte Anordnungen der Ausführungsformen dieser Offenbarung, und solche sind ferner nachstehend in der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Veranschaulichungen und Zeichnungen sowie den darauffolgenden Patentansprüchen ausführlicher beschrieben.
Es ist weder beabsichtigt, dass diese Kurzdarstellung zentrale oder wesentliche Merkmale der beanspruchten Technik identifiziert, noch ist beabsichtigt, dass sie als Hilfsmittel bei der Bestimmung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands herangezogen wird. Die hier erörterten Merkmale, Funktionen, Fähigkeiten und Vorteile können unabhängig voneinander in verschiedenen beispielhaften Umsetzungen erreicht werden oder in noch anderen beispielhaften Konfigurationen kombiniert werden, wie es hier an anderer Stelle beschrieben ist und was zudem für den einschlägigen Fachmann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die folgenden Zeichnungen verständlich werden kann.
Figurenliste
Ein umfassenderes Verständnis der beispielhaften Implementierungen der vorliegenden Offenbarungen kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und Patentansprüche abgeleitet werden, wenn diese gemeinsam mit den folgenden Figuren betrachtet werden, in denen sich gleichartige und ähnliche Bezugszeichen durchweg auf ähnliche, verwandte und/oder identische Elemente beziehen. Die Figuren und Anmerkungen darin werden zur Erleichterung des Verständnisses der Offenbarung bereitgestellt, ohne die Breite, den Umfang, den Geltungsbereich oder die Anwendbarkeit der Offenbarung einzuschränken. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu und können schematische Darstellungen sein, die dazu dienen sollen, die Offenbarung dem einschlägigen Fachmann zu beschreiben.

1 ist eine Veranschaulichung eines Hybridelektrofahrzeugs und seiner Systeme, Komponenten, Sensoren, Aktoren und Betriebsverfahren;
2 veranschaulicht zusätzliche Aspekte und Fähigkeiten des Fahrzeugs und der Systeme und Verfahren aus 1, wobei bestimmte Komponenten und Merkmale hinzugefügt, entfernt, modifiziert und neu angeordnet wurden;
3 stellt verschiedene simulierte Aspekte der Drehmomentstörung und damit verbundene Betriebsaspekte der Fahrzeugsysteme und Verfahren aus 1 und 2 dar;
4 veranschaulicht experimentelle Drehmomentstörungs- und damit verbundene Betriebsfähigkeiten des Fahrzeugs und der Systeme der vorangehenden Figuren;
5 stellt ein anderes Beispiel für experimentelle Daten des Fahrzeugs der vorangehenden Figuren in Betrieb mit den vorstehenden Verfahren und Systemen dar;
6 zeigt eine zusätzliche Veranschaulichung einer Kalibrierung einer LadedrehmomentAnstiegsrate und Antriebswelle, und eines Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnisses des Fahrzeugs und der Systeme der Offenbarung und der vorstehenden Figuren;
7 reflektiert experimentelle Dynamometerleistungsdaten des Fahrzeugs und der Systeme, die hierin und in den vorangehenden Figuren beschrieben werden; und
8 beschreibt weitere beispielhafte Dynamometerleistungsdaten aus zusätzlichen Experimenten mit dem Fahrzeug und den Systemen, die vorher beschrieben und in vorangehenden Figuren reflektiert werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage dafür, den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Der Durchschnittsfachmann sollte verstehen, dass verschiedene Merkmale, Komponenten und Prozesse, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen, Komponenten und Prozessen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen herzustellen, die dem Fachmann ersichtlich sein sollten und im Bereich seines Fachwissens liegen, aber unter Umständen nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus hierin veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für viele typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein und sollten ohne Weiteres im Bereich des Fachwissens, der Fertigkeiten und Fähigkeiten derer liegen, die auf den relevanten Fachgebieten tätig sind.
Nun wird auf die verschiedenen Figuren und Veranschaulichungen und 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 und nun insbesondere auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 100 zeigt und repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten des HEV 100 veranschaulicht. Die physische Anordnung und die Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 100 können variieren. Das Fahrzeug 100 beinhaltet eine Antriebswelle 105, die einen Antriebsstrang 110 aufweist, der einen Verbrennungsmotor (ICE) 115 und eine elektrische Maschine oder eine(n) Elektromotor/Lichtmaschine/Anlasser (M/G) 120 beinhaltet, der/die Leistung und Drehmoment erzeugen, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. Der Motor 115 ist ein durch Benzin, Diesel, Biokraftstoff, Erdgas oder einen alternativen Kraftstoff angetriebener Motor oder eine Brennstoffzelle, der bzw. die zusätzlich zu anderen Formen von Elektro-, Vakuum-, Druck- und Hydraulikleistung mittels Frontmotorzusatzgeräten, die hier an anderer Stelle beschrieben sind, ein Ausgangsdrehmoment erzeugt. Der Motor 115 ist mit einer Ausrückkupplung 125 an die elektrische Maschine oder den M/G 120 gekoppelt. Der Motor 115 erzeugt derartige Leistung und zugehöriges Motorausgangsdrehmoment zur Übertragung an den M/G 120, wenn die Ausrückkupplung 125 mindestens teilweise eingerastet ist.
Der M/G 120 kann ein beliebiger einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen sein und zum Beispiel ein Permanent-Magnet-Synchronmotor, Stromgenerator und Anlasser 120 sein. Wenn die Ausrückkupplung 125 zum Beispiel mindestens teilweise eingerastet ist, können Leistung und Drehmoment von dem Motor 115 an den M/G 120, um den Betrieb als elektrische Lichtmaschine zu ermöglichen, und an andere Komponenten des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Gleichermaßen kann der M/G 120 bei Fahrzeugen, die einen unabhängigen Motoranlasser 135 beinhalten oder nicht, als Anlasser für den Motor 115 wirken, wenn die Ausrückkupplung 125 teilweise oder vollständig eingerastet ist, um Leistung und Drehmoment über Ausrückkupplungsantriebswellen 130 an den Motor 115 zu übertragen, um den Motor 115 zu starten.
Ferner kann der M/G 120 den Motor 115 in einem „Hybridelektromodus“ oder einem „Elektrohilfsmodus“ durch Übertragen von zusätzlicher Leistung und zusätzlichem Drehmoment an die Antriebswellen 130 und 140 unterstützen. Zudem kann der M/G 120 in einem rein elektrischen Modus betrieben werden, in dem der Motor 115 durch die Ausrückkupplung 125 entkoppelt und abgeschaltet wird, was ermöglicht, dass der M/G 120 positives oder negatives Drehmoment an die M/G-Antriebswelle 140 überträgt. Im Lichtmaschinenmodus kann dem M/G 120 zudem befohlen werden, negatives Drehmoment herzustellen und dadurch Elektrizität zum Laden von Batterien und Strom für elektrische Systeme des Fahrzeugs zu erzeugen, während der Motor 115 Antriebsleistung für das Fahrzeug 100 erzeugt. Der M/G 120 kann auch eine Nutzbremsung ermöglichen, indem Rotationsenergie von dem sich verlangsamenden Antriebsstrang 110 und/oder den Rädern 154 in elektrische Energie umgewandelt wird, die, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, in einer oder mehreren Batterien 175, 180 gespeichert wird.
Die Ausrückkupplung 125 kann ausgerastet werden, um zu ermöglichen, dass der Motor 115 unabhängig anhält und läuft, um Motornebenaggregate mit Strom zu versorgen, während der M/G 120 Antriebsleistung und Drehmoment erzeugt, um das Fahrzeug 100 über die M/G-Antriebswelle 140, Drehmomentwandlerantriebswelle 145 und Getriebeausgangswelle 150 voranzutreiben. Bei anderen Anordnungen können sowohl der Motor 115 als auch der M/G 120 in Betrieb sein, wenn die Ausrückkupplung 125 vollständig oder teilweise eingerastet ist, um das Fahrzeug 100 zusammenwirkend durch die Antriebswellen 130, 140, 150, das Differential 152 und die Räder 154 anzutreiben. Das Differential 152 kann ein ungefähr gleichmäßiges Drehmoment auf jedes Rad 154 übertragen und kommt leichten Drehzahlunterschieden entgegen, damit das Fahrzeug abbiegen und manövrieren kann. Unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können dazu verwendet werden, für Fahrzeuge mit Hinterradantrieb, Vorderradantrieb und Allradantrieb gleichmäßiges und/oder ungleichmäßiges Drehmoment von Antriebsstrang 110 auf die Räder 154 zu verteilen. Bei einigen Fahrzeugen kann die Verteilung des Differenzmoments gesteuert und variiert werden, um gewünschte Betriebsmodi oder Bedingungen zu ermöglichen, in denen jedes Fahrzeugrad 154 ein anderes Drehmoment erhält.
Die Antriebswelle 130 des Motors 115 und M/G 120 kann eine kontinuierliche, einzelne Durchgangswelle sein, die Teil der M/G-Antriebswelle 140 und mit dieser ganzheitlich ist, oder für Antriebsstränge 110, die Konfigurationen mit mehreren in Reihe oder anderweitig gekoppelten M/G 120 beinhalten, eine separate, unabhängige Antriebswelle 130 sein, die dazu ausgelegt sein kann, sich unabhängig von der M/G-Antriebswelle 140 zu drehen. Das Diagramm von 1 erwägt zudem alternative Konfigurationen mit mehr als einem Motor 115 und/oder M/G 120, die von den Antriebswellen 130, 140 versetzt sein können und bei denen einer oder mehrere der Motoren 115 und M/G 120 in Reihe und/oder parallel an anderer Stelle in der Antriebswelle 105 positioniert sind, wie etwa zwischen oder als Teil von einem Drehmomentwandler und einem Getriebe, abseits der Achse der Antriebswellen und/oder an anderer Stelle und in anderen Anordnungen. Auch andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die Antriebswelle 105 und der Antriebsstrang 110 beinhalten zudem einen Drehmomentwandler (torque convertor - TC) 155, der den Motor 115 und M/G 120 des Antriebsstrangs 110 mit einem und/oder an ein Getriebe 160 koppelt. Das Getriebe 160 kann ein mit mehreren Übersetzungsverhältnissen und/oder mehreren oder variablen Drehmomentmultiplikatorverhältnissen ausgestattetes Automatik- und/oder Handschaltgetriebe oder Schaltgetriebe 160 sein, das eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweist. Der TC 155 kann ferner eine Bypasskupplung und ein Kupplungsschloss 157 enthalten, die zudem als Anfahrkupplung wirken kann, um weitere Steuerung und Konditionierung der Leistung und des Drehmoments, die von dem Antriebsstrang 110 an andere Komponenten des Fahrzeugs 100 übertragen werden, zu ermöglichen. Das Getriebe 160 kann bei einigen Variationen beinhalten, dass der TC 155 und die Bypasskupplung 157 ganzheitlich mit dem Getriebe 160 sind.
Der TC 155 beinhaltet ein an der M/G-Antriebswelle 140 befestigtes Antriebsrad und eine an einer TC-Antriebswelle 145 befestigte Turbine. Der TC 155 stellt eine hydraulische oder hydrodynamische Kupplung zwischen den Antriebswellen 140 und 145 her, die Leistung von dem Antriebsrad an die Turbine überträgt, wenn sich das Antriebsrad schneller als die Turbine dreht. Die Höhe des Turbinenraddrehmoments und Laufraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen und Beschleunigungen ab. Wenn das Verhältnis zwischen Laufraddrehzahl und Turbinendrehzahl ausreichend hoch ist, funktioniert der TC 155 wie ein Drehmomentverstärker, wobei das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Laufraddrehmoments beträgt.
Die TC-Bypasskupplung 157, die mitunter auch als Drehmomentwandler-Wandlerkupplung bezeichnet werden kann, ist typischerweise dazu ausgelegt, das Antriebsrad und die Turbine durch Reibung oder mechanisch zu koppeln, damit sich diese als integrale Einheit drehen, was Energieverluste durch variablen hydraulischen Schlupf beseitigt und eine effizientere Leistungsübertragung an dem TC 155 bewirkt. Die TC-Bypasskupplung 157 kann ebenfalls mit einer Anfahrkupplung ausgetauscht und/oder als solche für ein sanftes Anfahren des Fahrzeugs in Betrieb genommen werden. Alternativ dazu oder als Kombination kann die TC-Bypasskupplung 157 als eine der Ausrückkupplung 125 ähnliche Anfahrkupplung konfiguriert sein und kann bei Anwendungen, die keinen TC 155 oder keine Bypasskupplung 157 beinhalten oder erfordern, zwischen M/G 120 und Getriebe 160 positioniert sein. Bei einigen Anwendungen wird die Ausrückkupplung 125 im Allgemeinen als vorgeschaltete Kupplung und die TC-Bypasskupplung 157 im Allgemeinen als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet. Die Ausrückkupplung 125 und die TC-Bypasskupplung 157 können über einen Bereich zwischen eingerasteten und ausgerasteten Positionen moduliert werden, wodurch ein variables Drehmomentmultiplikatorverhältnis ermöglicht wird. Dies ermöglicht einen variablen mechanischen Schlupf im TC 155 zusätzlich zum variablen Schlupf, der durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Antriebsrad und der Turbine erzeugt wird.
Das Getriebe oder Schaltgetriebe 160 kann Getriebesätze (nicht gezeigt) oder eine Vielzahl von manuell und/oder automatisch auswählbaren Gängen beinhalten, die durch manuell oder automatisch betätigte hydraulische oder elektromechanische Einkupplung von Reibungselementen wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen sowie anderen Elementen selektiv in unterschiedliche Übersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren, diskreten oder Stufenantriebs- und Drehmomentmultiplikatorverhältnisse zu bewirken. Die Reibungselemente können über einen Schaltzeitplan gesteuert werden, der durch eine oder mehrere Steuerungen umgesetzt wird, die bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet/verbinden und trennt/trennen, um das Drehmomentmultiplikatorverhältnis zwischen der Getriebeausgangswelle 150 und der Drehmomentwandlereingangswelle 145 zu steuern. Das Getriebe 160 wird basierend auf unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen durch die Steuerungen manuell und/oder automatisch von einem Drehmomentmultiplikatorverhältnis auf ein anderes geschaltet, wie an anderer Stelle hierin beschrieben. Das Getriebe 160 überträgt anschließend ein Antriebsstrangausgangsdrehmoment an die Getriebeausgangswelle 150.
Das Getriebe 160 ist nur ein Beispiel für eine Getriebe- oder Schaltgetriebeanordnung, und es wird jede vergleichbare Komponente, die bei solchen unterschiedlichen Drehmomentmultiplikatorverhältnissen Eingangsdrehmoment(e) umwandelt und von dem Motor 115 und M/G 120 an die Getriebeausgangswelle 150 überträgt, für die Verwendung mit den hierin beschriebenen Ausführungsformen in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann das Getriebe 160 durch ein automatisiertes mechanisches (oder handgeschaltetes) Getriebe umgesetzt sein, das Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zum Auswählen einer gewünschten Getriebeübersetzung umzusetzen und zu drehen, die zum Betrieb mit einer Reihe von Fahrzeugdrehmomentanforderungen konfiguriert sein kann.
Bei anderen Variationen ist eine Getriebeölpumpe 165 enthalten und an den M/G 120 gekoppelt, um Hydrauliköldruck für eine beliebige Anzahl von Komponenten bereitzustellen, zu denen zum Beispiel die Trenn- oder Ausrückkupplung 125, der Drehmomentwandler 155, die Bypasskupplung 157 und das Getriebe 160 gehören können, wenn der Motor 115 entkoppelt und/oder abgeschaltet wird. Eine elektrische Hilfsgetriebeölpumpe 170 kann ebenfalls zur Verwendung alleine oder in Kombination mit anderen Komponenten eingeschlossen sein, um Hydraulikdruck zuzuführen oder zu erzeugen, wenn sowohl der Motor 115 als auch der M/G 120 abgeschaltet ist oder anderweitig nicht dazu in der Lage ist, Hydraulikdruck herzustellen.
Der Antriebsstrang 110 und/oder die Antriebswelle 105 beinhalten ferner eine oder mehrere Batterien 175, 180. Eine oder mehrere derartige Batterien können eine Gleichstrombatterie oder Gleichstrombatterien 175 mit höherer Spannung sein, die in Bereichen von etwa 48 bis 600 Volt und mitunter zwischen etwa 140 und 300 Volt oder mehr oder weniger betrieben wird/werden und die dazu verwendet wird/werden, Leistung für den M/G 120 zu speichern und zuzuführen sowie für andere Komponenten und Nebenaggregate des Fahrzeugs. Andere Batterien können eine Gleichstrombatterie(n) 180 mit niedrigerer Spannung sein, die in dem Bereich zwischen etwa 6 und 24 Volt oder mehr oder weniger betrieben wird/werden und die dazu verwendet wird/werden, Leistung für den Anlasser 135 zum Starten des Motors 115 zu speichern und zuzuführen sowie für andere Komponenten und Nebenaggregate des Fahrzeugs.
Die Batterien 175, 180 sind durch verschiedene mechanische und elektrische Schnittstellen und Fahrzeugsteuerungen, wie sie hier an anderer Stelle beschrieben sind, jeweils an den Motor 115, M/G 120 und das Fahrzeug 100 wie in 1 dargestellt gekoppelt. Die Hochspannungs-M/G-Batterie 175 ist zudem durch eines oder mehrere von einem Elektromotorsteuermodul (motor control module - MCM), einem Batteriesteuermodul (battery control module - BCM) und/oder Leistungselektronik 185, die dazu ausgelegt sind, durch die Hochspannungsbatterie (high voltage battery - HV-Batterie) 175 für den M/G 120 bereitgestellte Gleichstromleistung (direct current - DC) zu konditionieren, an den M/G 120 gekoppelt. Das MCM/BCM 185 ist zudem dazu ausgelegt, DC-Batterieleistung in Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) zu konditionieren, zu invertieren und umzuwandeln, wie es typischerweise erforderlich ist, um die elektrische Maschine oder den M/G 120 mit Strom zu versorgen. Das MCM/BCM 185 ist zudem dazu ausgelegt, eine oder mehrere Batterien 175, 180 mit Strom aufzuladen, der durch den M/G 120 und oder FEAD-Komponenten erzeugt wird, und bei Bedarf anderen Fahrzeugkomponenten Leistung bereitzustellen.
Das Fahrzeug 100 kann zudem eine oder mehrere Bremsen 190 enthalten, die an die Räder 154 und das Bremssystemsteuermodul (brake system control module -BSCM) 195 gekoppelt sind. Die Bremsen 190 und das BSCM 195 können dazu betriebsfähig sein, die Räder 154 mechanisch und/oder elektrisch zu verlangsamen und Nutzbremsen zu ermöglichen, das Verlangsamungsenergie von den Rädern 154 auffängt, und in Zusammenwirkung mit dem MCM/BCM 185 und möglicherweise anderen Steuerungen, dem M/G 120 und anderen Komponenten das Aufladen der HV-Batterie(n) 175 und anderen Batterien 180 und anderen Leistungsspeicherkomponenten möglich zu machen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 100 ferner eine oder mehrere Steuerungen und Rechenmodule und -systeme, die eine Vielfalt von Fahrzeugfähigkeiten ermöglichen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 100 eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 200 und ein Fahrzeugrechensystem (vehicle computing system - VCS) und eine Steuerung 205 enthalten, die mit dem MCM/BCM 185, BSCM 195, anderen Steuerungen und einem Fahrzeugnetzwerk wie etwa einem Controller Area Network (CAN) 210 und einem größeren Fahrzeugsteuersystem und anderen Fahrzeugnetzwerken, zu denen andere mikroprozessorbasierte Steuerungen gehören, wie sie hier an anderer Stelle beschrieben sind, in Kommunikation stehen. Das CAN 210 kann zudem zusätzlich zu Kommunikationsverbindungen zwischen Steuerungen, Sensoren, Aktoren und Fahrzeugsystemen und -komponenten Netzwerksteuerungen beinhalten.
Während das MCM/BCM 185, BSCM 195, die VSC 200 und das VCS 205 hier zu Beispielzwecken als eigenständige einzelne Steuerungen veranschaulicht sind, können sie andere Steuerungen und andere Sensoren, Aktoren, Signale und Komponenten, die Teil der größeren Fahrzeug- und Steuersysteme und internen und externen Netzwerke sind, steuern, durch diese gesteuert werden, Signale wechselseitig übertragen und mit anderen Steuerungen kommunizieren. Die in Verbindung mit jeder beliebigen konkreten mikroprozessorbasierten Steuerung, die hier in Betracht gezogen wird, beschriebenen Fähigkeiten und Konfigurationen können zudem in einer oder mehreren anderen Steuerungen ausgeführt sein und über mehr als eine Steuerung verteilt sein, sodass mehrere Steuerungen einzeln, gemeinsam, in Kombination und zusammenwirkend eine derartige Fähigkeit und Auslegung ermöglichen. Dementsprechend soll sich eine Nennung „einer Steuerung“ oder „der Steuerung(en)“ auf derartige Steuerungen in der Konnotation sowohl des Singulars als auch des Plurals sowie einzeln, gemeinsam und in verschiedenen geeigneten zusammenwirkenden und verteilten Kombinationen beziehen.
Ferner soll Kommunikation über das Netzwerk und CAN 210 das Reagieren auf, Teilen, Übertragen und Empfangen von Befehlen, Signalen, Daten, Steuerlogik und Informationen zwischen Steuerungen und Sensoren, Aktoren, Steuereinrichtungen und Fahrzeugsystemen und -komponenten beinhalten. Die Steuerungen kommunizieren mit einer oder mehreren steuerungsbasierten Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Schnittstellen, die als einzelne integrierte Schnittstellen umgesetzt sein können, die eine Kommunikation von Rohdaten und Signalen und/oder Konditionierung, Verarbeitung und/oder Umwandlung von Signalen, Kurzschlussschutz, Schaltkreisisolierung und ähnliche Fähigkeiten ermöglichen. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmwarevorrichtungen, Steuerungen und Ein-Chip-Systeme (systems on a chip - SoCs) verwendet werden, um bestimmte Signale während Kommunikationen und vor und nach deren Kommunikation vorzukonditionieren und aufzubereiten.
In weiteren Veranschaulichungen können das bzw. die MCM/BCM 185, BSCM 195, VSC 200, VCS 205, CAN 210 und andere Steuerungen einen oder mehrere Mikroprozessoren oder Hauptprozessoren (central processing units - CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und nichtflüchtigem Speicher oder Keep-Alive-Speicher (NVRAM oder KAM) beinhalten. Bei NVRAM oder KAM handelt es sich um einen Dauerspeicher oder nichtflüchtigen Speicher, der dazu verwendet werden kann, verschiedene Befehle, ausführbare Steuerlogik und -anweisungen sowie Code, Daten, Konstanten und Variablen zu speichern, die zum Betreiben des Fahrzeugs und der Systeme notwendig sind, während das Fahrzeug und die Systeme und Steuerungen und CPUs abgeschaltet oder von der Stromzufuhr getrennt sind. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbare Festwertspeicher), EPROMs (elektronische PROM), EEPROMs (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind.
Das Augenmerk wird erneut auf 1 gerichtet, in der das Fahrzeug 100 zudem beinhalten kann, dass es sich bei dem VCS 205 um das On-Board-Fahrzeugrechensystem SYNC handelt, das durch die Ford Motor Company hergestellt wird (Vgl. dazu zum Beispiel US-Pat. Nr. 9,080,668 ). Das Fahrzeug 100 kann zudem eine bzw. ein Antriebsstrangsteuereinheit/-modul (powertrain control unit/module - PCU/PCM) 215 beinhalten, die bzw. das an die VSC 200 oder eine andere Steuerung gekoppelt ist und an das CAN 210 und den Motor 115, M/G 120 und TC 155 gekoppelt ist, um jede Antriebsstrangkomponente zu steuern. Eine Getriebesteuereinheit (transmission control unit - TCU) 220 ist über das CAN 210 ebenfalls an die VSC 200 und andere Steuerungen gekoppelt und ist an das Getriebe 160 und zudem optional an den TC 155 gekoppelt, um eine Betriebssteuerung zu ermöglichen. Ein Motorsteuermodul (engine control module - ECM) oder eine Motorsteuereinheit (engine control unit - ECU) oder ein Energieverwaltungssystem (energy management system - EMS) 225 kann ebenfalls so beinhaltet sein, dass es bzw. sie mit dem CAN 210 in Kommunikation steht und an den Motor 115 und die VSC 200 in Zusammenwirkung mit der PCU 215 und TCU 220 und anderen Steuerungen gekoppelt ist.
In dieser Anordnung verwalten und steuern die VSC 200 und das VCS 205 zusammenwirkend die Fahrzeugkomponenten und anderen Steuerungen, Sensoren und Aktoren. Zum Beispiel können die Steuerungen Steuerbefehle, -logik und -anweisungen sowie Code, Daten, Informationen und Signale an den Motor 115, die Ausrückkupplung 125, den M/G 120, den TC 155, das Getriebe 160, die Batterien 175, 180 und das MCM 185 und andere Komponenten und Systeme kommunizieren und/oder von diesen erhalten. Die Steuerungen können zudem andere Fahrzeugkomponenten, die dem Fachmann bekannt sind, steuern und mit diesen kommunizieren, wenngleich diese nicht in den Figuren gezeigt sind. Die Ausführungsformen des Fahrzeugs 100 in 1 stellen zudem beispielhafte Sensoren und Aktoren in Kommunikation mit dem Fahrzeugnetzwerk und CAN 210 dar, die Signale zu der VSC 200, dem VCS 205 und anderen Steuerungen übertragen und von diesen empfangen können.
Zum Beispiel kann das Fahrzeug 100 einen Gaspedalpositions- und -bewegungssensor (accelerator (pedal) position - APP) 230, einen Bremspedalpositions- und -bewegungssensor (BPP) 235 und andere Fahrersteuerungen und Fahrzeugprofil- und -leistungsparameter (VPP) 240 beinhalten, die Lenkradpositions- und -bewegungssensoren, Fahrerblinkerpositionssensoren, vom Fahrer auswählbare Fahrzeugleistungseinstellungsprofile und -parameter und vom Fahrer auswählbare Betriebsmodussensoren und Profilparameter und -einstellungen beinhalten können. Solche Profilparameter und Einstellungen können Profilparameter beinhalten, die vom Fahrer wählbar sein können und die verschiedene bevorzugte und/oder zuvor festgelegte Fahrzeugleistungseigenschaften und Fahrerprofilpräferenzen begründen können, wie an anderer Stelle hierin beschrieben. Ferner kann das Fahrzeug 100 das VCS 205 aufweisen, das mit einem oder mehreren Kommunikations-, Navigations- und anderen Sensoren ausgelegt ist, wie es hierin an anderer Stelle in Bezug auf das SYNC-System von der Ford Motor Company und andere ähnliche Systeme beschrieben ist. Das VCS 205 kann mit der VSC 200 und anderen Steuerungen zusammenwirken, um das Fahrzeug 100 als Reaktion auf Sensor- und Kommunikationssignale, die durch diese Fahrzeugsysteme und -komponenten festgestellt, erzeugt und von diesen empfangen werden können, zu verwalten und zu steuern.
Als ein weiteres Beispiel können verschiedene andere Funktionen, Aktoren und Komponenten des Fahrzeugs durch die Steuerungen innerhalb der Fahrzeugsysteme und -komponenten gesteuert werden und können Signale von anderen Steuerungen, Sensoren und Aktoren empfangen, die zu Zwecken der Veranschaulichung, jedoch nicht der Einschränkung, Zeitpunkt und Rate und Dauer der Kraftstoffeinspritzung, Drosselventilposition, Zündzeitpunkt der Zündkerze (für Fremdzündungsmotoren), Zeitpunkt und Dauer der Einlass-/Auslassventilansteuerung, Komponenten für Frontzubehörantriebe (front-end accessory drive - FEAD), wie etwa einen Klimaanlagenkompressor, eine Getriebeölpumpe, eine Lichtmaschine oder Generator, ein M/G 120, Hoch- und Niedrigspannungsbatterien 175, 180 und verschiedene Sensoren für Nutzbremsung, Batterieaufladung oder -entladung (einschließlich Sensoren zum Bestimmen der Maximalladung, des Ladungszustands und der Leistungsabgabegrenzen), Temperatur, Spannung, Stromstärke, Ladezustand (state of charge - SOC), Maximalladung und Entladungsgrenzen, Kupplungsdrücke für Ausrückkupplung 125, Bypass-/Anfahrkupplung 157, TC 155, Getriebe 160 und andere Komponenten beinhalten können. Sensoren, die mit den Steuerungen und CAN 210 kommunizieren, können als weiteres Beispiel unter anderem den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenstellung oder das Profilzündungsmess-(profile ignition pickup - PIP-)Signal, die Verbrennungsmotordrehzahl oder Umdrehungen pro Minute (U/min), die Radgeschwindigkeiten (wheel speed - WS 1, WS2 usw.), die Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung (vehicle speed sensing - VSS), die Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT), Ansaugkrümmerdruck (manifold air pressure - MAP), die Gaspedalpositionsmessung (pedal position sensing - PPS) oder APP 230, die Bremspedalpositionsmessung (brake pedal position sensing - BPS) oder BPP 235, die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (throttle valve position - TP), die Lufttemperatur (TMP), den Luftdruck, den Sauerstoffgehalt im Abgas (exhaust gas oxygen - EGO) oder die Konzentration oder den Gehalt eines anderen Bestandteils des Abgases, den Ansaugluftmassenstrom (mass air flow - MAF), den Gang, die Übersetzung oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (transmission oil temperature - TOT), die Drehzahl der Getriebeturbine (turbine speed - TS), den Status der Drehmomentwandler-Bypasskupplung 157 (torque convertor clutch - TCC), den Abbrems- oder Gangwechselmodus (MDE) ermitteln oder anzeigen.
Wie in den verschiedenen Figuren dargestellt, darunter 1 und 2 sowie andere, können diese Steuerlogik und ausführbaren Anweisungen und Signale sowie Daten zudem Fahrzeugdrehmomentanforderungssignale (torque demand signals - TDS) 250, andere Signale (other signals - OS) 255 und Steuer- oder Befehlssignale (control/command signals - CS) 260 beinhalten, die von Fahrzeugsteuerungen, -komponenten und -systemen empfangen und an diese gesendet werden. Derartige Signale und Befehle können von beliebigen der Fahrzeugsteuerungen, Sensoren, Aktoren, Komponenten und Systemsignalen stammen. Beliebige oder alle diese Signale können analoge oder digitale Rohsignale oder vorkonditionierte, vorverarbeitete Signale, Kombinations- und/oder Ableitungssignale sein, die als Reaktion auf andere Signale erzeugt werden und Informationen in diese einbetten. TDS 250 und OS 255 können eine Vielzahl von spezifischen Signalen beinhalten, darunter zu Zwecken der Veranschaulichung ohne Einschränkung Batterieladezustand, Getriebeeingangsdrehzahl, Ladedrehmoment und verschiedene Begrenzungssignale, sowie digitale Daten und Informationen, die in solche Signale eingebettet sind, und wie an anderer Stelle hierin detaillierter beschrieben.
Die Kommunikation und der Betrieb der beschriebenen Signale 250, 255, Befehle 260, Steueranweisungen und -logik sowie Daten und Informationen durch die verschiedenen in Betracht gezogenen Steuerungen, Sensoren, Aktoren und anderen Fahrzeugkomponenten können schematisch wie in 1 gezeigt und durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Darstellungen wie beispielsweise in 2 und an anderer Stelle hierin dargestellt werden. Derartige Ablaufdiagramme und Darstellungen veranschaulichen beispielhafte Befehle und Steuervorgänge, Steuerlogik und -anweisungen sowie Betriebsstrategien, die unter Verwendung von einer oder mehreren Rechen-, Kommunikations- und Verarbeitungstechniken umgesetzt werden können, zu denen Echtzeit, ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und Kombinationen daraus gehören können. Die gezeigten Schritte und Funktionen können in der dargestellten Abfolge und parallel, wiederholt, in modifizierten Abfolgen ausgeführt, kommuniziert und vorgenommen werden und in einigen Fällen mit anderen Prozessen kombiniert und ausgelassen werden. Die Befehle, Steuerlogik und Anweisungen können in einer oder mehreren der beschriebenen mikroprozessorbasierten Steuerungen ausgeführt werden und vorwiegend als Hardware, Software, virtualisierte Hardware, Firmware, virtualisierte Firmware und Kombinationen daraus ausgeführt sein.
Während des Betriebs des Fahrzeugs 100 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 und nun auch auf 2 enthält das Fahrzeug 100 eine Steuerung, wie etwa eines oder mehrere von VSC 200, VCS 205, PCU 215 und andere, wobei die Steuerung(en) konfiguriert ist/sind, Signale 250, 255, Steuerlogik, CS 260 und Anweisungen 300 (2) zu initiieren, um bei Schritt 305 einen Batterieladezustand oder Ladezustand 305 und eine optimale Batterieladung 305 zu erfassen oder zu empfangen. Ebenfalls empfangen oder erfasst wird eine Getriebeeingangsdrehzahl 310 und eine aktuelle Drehmomentstörungsschwelle (DT) 315 der gegenwärtigen Antriebswelle 105. Gleichzeitig oder parallel überwachend erfassen oder empfangen die Steuerungen auch ein Antriebswellen- und/oder Getriebe/Drehmomentwandler-Multiplikatorverhältnis 320 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS, WS1, WS2 usw.) und eine Fahrerbeschleunigungsanforderung 325.
Die optimale Batterieladung 305 kann als ein Parameter von VPP 240 enthalten sein, der für das Fahrzeug 100 zuvor festgelegt ist, und beinhaltet einen maximal bevorzugten oder optimalen Batterieladezustand 305, der mit dem Batterieladezustand 305 verwendet wird, um zu bestimmen, wie viel Leistung gegebenenfalls erforderlich ist, um eine oder mehrere Batterien 175, 180 bis zum maximalen optimalen Ladezustand 305 wieder aufzuladen. Die Getriebeeingangsdrehzahl 310 kommuniziert die aktuelle Drehzahl des Getriebes 160 an einer Eingangsstelle, die in verschiedenen Bestimmungs- und Steuerlogikschritten, die an anderer Stelle hierin beschrieben werden, verwendet wird.
Die aktuelle oder derzeitige Antriebswelle DT 315 beschreibt eine maximale Drehmomentstörung, die für einen gegebenen Betriebszustand eines bestimmten Fabrikats und Modells des Fahrzeugs 100 und eine Fahrerpräferenz bevorzugt wird. Eine solche DT 315 oder Auswahl an DT 315 und/oder Fahrerpräferenzen können auch Parameter sein, die in den zuvor festgelegten und/oder anpassbaren Fahrerpräferenzen VPP 240 enthalten sind. In diesen Anordnungen kann/können die Steuerung(en) auch konfiguriert sein, um den Ladezustand 305 von einer oder mehreren der Batterien 175, 180 zu empfangen; und um die Batterieladeanforderung 330 an den und unter Verwendung des Ladezustands 305 und optimalen Ladezustand 305 (zum Beispiel eine oder mehrere von VPP 240) anzupassen. Dann wandelt/wandeln die Steuerung(en) die Ladeanforderung 330 in das Ladedrehmoment oder Ladedrehmomentsignal 330 um, sodass es durch ungefähr die Ladedrehmomentgrenze 340 eingeschränkt und/oder geringer als diese oder gleich dieser ist.
Ein Drehmomentverhältnis ist eine dimensionslose Größe, welche die Beziehung zwischen einem Ausgangsdrehmoment und einem Eingangsdrehmoment über Komponenten des Antriebsstrangs 110 beschreibt, die konfiguriert sind, um ein Drehmoment, das durch die und von der Komponente übertragen wird, zu verstärken oder zu reduzieren. Der TC 155 und das Getriebe 160 sind Drehmomentmultiplikator-/-reduzierungskomponenten. Zum Beispiel ist bei niedrigen Drehzahlen der TC 155 mit der Bypasskupplung 157 offen oder entriegelt ein Drehmomentmultiplikator und wenn der TC 155 seine Drehzahl erhöht, reduziert sich sein jeweiliges Drehmomentverhältnis, und wenn er eine maximale Drehzahl erreicht und die Bypasskupplung 157 eingerastet oder verriegelt ist, wird sein Drehmomentverhältnis konstant bei einem zuvor festgelegten Verhältnis der technischen Ausgestaltung, das für ein bestimmtes Fahrzeug oder HEV 100 bestimmt wird, das zum Beispiel ungefähr 1,0 oder weniger sein kann.
Das Getriebe 160 durchläuft eine Spanne von Gängen von niedrigem Gang und hohen Drehmomentmultiplikatorverhältnissen in der Ordnung von ungefähr so viel wie 10 oder mehr und höheren Gängen und niedrigeren Drehmomentverhältnissen, wobei niedrigere Drehmomentverhältnisse so gering wie ungefähr 0,65 oder geringer sein können. Während des Betriebs sowohl des TC 155 als auch des Getriebes 160 durch ihre Betriebsspannen können Fahrzeuginsassen die sich ändernden Drehmomentverhältnisse und sich ändernden Gänge als nominale Perturbationen bei der Fahrzeugbeschleunigung und -geschwindigkeit spüren. Solche Perturbationen können erheblich und möglicherweise unerwünscht sein, besonders, wenn sie während des Betriebs mit höheren Drehmomentmultiplikatorverhältnissen verstärkt sind. Für alle solchen Komponenten kann ein hohes Drehmomentverhältnis durch Komponenten des Antriebsstrangs 110 zu einer verstärkten Perturbation über das normale Maß hinaus führen und zu Drehmomentstörungen werden, die von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden. Umgekehrt führen niedrigere Drehmomentverhältnisse verbunden mit höheren Gängen im Getriebe 160 und höhere Drehzahlen des TC 155 zu reduzierten offensichtlichen Wahrnehmungen solcher Perturbationen und Drehmomentstörungen.
Eine Drehmomentstörung beschreibt im Allgemeinen eine unerwünschte Störung, die von einem Fahrer und Insassen in einem Fahrzeug gespürt wird, wenn Komponenten des Antriebsstrangs 110 ihre Drehzahl erhöhen und reduzieren. Wenn zum Beispiel der Fahrzeugantriebsstrang 110 seine Geschwindigkeit erhöht, wenn das Fahrzeug 100 aus einer Ruheposition startet, oder seine aktuelle Drehzahl erhöht und zu beschleunigen beginnt, können Fahrzeuginsassen gegebenenfalls eine Vorwärtsbeschleunigung spüren und in ihre Sitze gedrückt werden. Wenn sich der Fahrzeugantriebsstrang 110 verlangsamt und während des Bremsens können die Insassen gegebenenfalls eine Vorwärtsverlangsamung spüren und werden gegen ihre Sitzrückhalte oder Sitzgurte gedrückt. Sowohl während der Beschleunigung als auch während der Verlangsamung können die Insassen gegebenenfalls verstärkte „tuckernde“ Perturbationen, Impulse und/oder Vibrationen bei der Beschleunigung und Verlangsamung spüren, während der Antriebsstrang 110 beschleunigt und sich verlangsamt und während andere Komponenten des Antriebsstrangs 110 oder der Antriebswelle 105, wie zum Beispiel der TC 155 oder das Getriebe 160, ihre jeweiligen Wirkbereichen durchlaufen. Diese Drehmomentstörungen können das bevorzugte Gefühl des Fahrers und der Insassen und die Leistung des Fahrzeugs beeinträchtigen.
Insassen von Sportfahrzeugen bevorzugen es gegebenenfalls, alle solche Änderungen und Perturbationen als taktiles Feedback von bevorzugten Wahrnehmungen von „sportlichen“ oder „leistungsstarken“ Fahrzeugleistungseigenschaften zu spüren. Im Gegensatz dazu bevorzugen es Insassen von Passagierlimousinen gegebenenfalls, solche Perturbationen nicht zu spüren und bevorzugen gegebenenfalls eine glatte, sanfte Verlangsamung und Beschleunigung während des Fahrzeugbetriebs. Sowohl bei Sport- als auch bei Limousinenfahrzeugkonfigurationen kann der DT 315 konfiguriert sein, um eine beliebige Spanne an bevorzugten Perturbationen und Drehmomentstörungen unterzubringen.
Zum Beispiel kann ein Sport-Coupe oder ein Geländewagen 100 einen DT 315 aufweisen, der bevorzugt konfiguriert sein kann, um eine stärker wahrnehmbare Beschleunigung, Verlangsamung und Fluktuationen dazu (höhere, stärker wahrnehmbare Drehmomentstörungen) zu ermöglichen. Solche bevorzugten DT 315 können für bestimmte verbesserte Leistungsbetriebsbedingungen des Fahrzeugs 100 und für zuvor festgelegte und möglicherweise auswählbare „Hochleistungsreaktions“-Fahrerpräferenzprofile (VPP 240) konfiguriert sein. Ein solcher Sport- oder Geländewagen-DT 315 kann relativ höher sein als ein vergleichbar niedrigerer DT 315, der für eine Passagierlimousine bevorzugt wird. Eine solche Passagierlimousinenvariante des Fahrzeugs 100 kann für ein Fahrerpräferenzprofil (VPP 240) mit „sanfter Leistungsreaktion“ konfiguriert sein, welches das Fahrzeug für eine komfortable und sanfte oder ruhige Fahrt konfiguriert, wobei eine sanftere Beschleunigung und Verlangsamung und Fluktuationen dazu bevorzugt werden (geringere, weniger wahrnehmbare Drehmomentstörungen), und die auch möglicherweise von einem Fahrer als anpassbare VPP 240 auswählbar sind. In allen solchen Konfigurationen kann die DT 315 auch während des Betriebs in Echtzeit angepasst werden, um erhöht und reduziert zu werden, während Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel der TC 155, das Getriebe 160 und andere Komponenten ihre jeweiligen Wirkbereiche durchlaufen und möglicherweise andernfalls unerwünschte oder ungewollte Drehmomentstörungen einführen.
In weiteren Beispielen kann die DT 315 automatisch von den Steuerungen angepasst werden, um die Menge an beliebigen Drehmomentstörungen zu begrenzen, um den Verschleiß von Fahrzeugkomponenten im Laufe der Nutzungsdauer des Fahrzeugbetriebs zu begrenzen, zusätzlich zur Anpassung an vom Fahrer wählbaren Präferenzen (VPP 240) und zuvor festgelegter Fahrzeugleistungsreaktion (die auch als VPP 240 gespeichert werden kann). Zusätzlich zu diesen Überlegungen können solche Drehmomentstörungen auch in HEV 100 erlebt werden, die Getriebe und Hybridantriebsstränge 110 beinhalten, die ICE 115 einschließen, die in Kombination mit M/G 120 betrieben werden. Zum Beispiel erleben HEV 100 unter anderem zwei Hauptforderungen für Leistung und Drehmoment von ICE 115, zu denen die Batterieladeanforderung 305 und die Fahrerbeschleunigungsanforderung 325 gehören. Solche Forderungen 305, 325 können weitere Drehmomentstörungen über bevorzugte Leistungseigenschaften hinaus einführen, aufgrund von unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten, und verschiedene Phasen- und Größenanomalien und Reaktionszeiten von ICE 115, M/G 120, verschiedenen Steuerungen und CAN 120 sowie anderen Komponenten.
Die Batterieladeanforderung 305 kann erfordern, dass der ICE 115 die Drehzahl erhöht, um dem M/G 120 zu ermöglichen, die Batterien 175, 180 zu laden, während die Fahrerbeschleunigungsanforderung 325 gleichzeitig und unabhängig erfordern kann, dass sowohl der ICE 115 als auch der M/G 120 mit erhöhtem Drehmoment reagieren, um das HEV 100 anzutreiben. Eine kombinierte Drehmomentanforderung sowohl aus der Batterieladeanforderung 305 als auch aus der Fahrerbeschleunigungsanforderung 325 kann hoch genug in Bezug auf Stärke und erforderliche Steigerungsrate sein, um weitere nicht bevorzugte Drehmomentstörungen einzuführen.
Zum Beispiel wird eine Batterieladeanforderung 330 in Betracht gezogen, die erfordert, dass der M/G 120 ein negatives Drehmoment produziert, das eine hohe Stärke und eine schnelle Änderungsrate oder eine Anstiegsrate für die Batterieladeleistung aufweist. Die schnelle Änderungsrate oder Anstiegsrate beschreibt, wie schnell sich die Drehgeschwindigkeit, Drehmomentausgang und Leistung, die von dem M/G 120 erzeugt werden, als Reaktion auf die Batterieladeanforderung 330 ändern. Es ist ebenfalls zu berücksichtigen, dass dies gleichzeitig auftreten kann, wenn der Motor 115 ein großes positives Drehmoment bei einer hohen Änderungsrate oder Anstiegsrate erzeugen muss, um sowohl den M/G 120 mit Strom zu versorgen als auch die Fahrerbeschleunigungsanforderung 325 zu erfüllen. Ferner können sich durch Umgebungsänderungen aufgrund von Luftdruck, Höhe, Luftfeuchtigkeit und Temperatur sowie Fahrzeugkomponentenleistungsproblemen, die alleine und zusammen zusätzliche Inkonsistenzen der Steuerlogik oder Geräusche in Fahrzeugsteuersystemen einführen können, Fahrzeugleistungsanomalien ergeben. Diese können wiederum zusätzliche oder anschließende Drehmomentstörungen aufgrund von sich ergebenden Änderungen der Leistung von ICE 115 und M/G 120 und zugehörigen Fahrzeugkomponenten und -systemen ergeben. Diese Umstände können zu einer Divergenz von positiven und negativen Drehmomentgrößen und Anstiegsraten für ICE 115 und M/G 120 führen. Solche Umstände können solche neuen und unerwünschten Drehmomentstörungen in der Antriebswelle 105 und im Antriebsstrang 110 zusätzlich zu den bereits beschriebenen einführen, wobei neue Drehmomentstörungen während Zeiten hoher Drehmomentmultiplikatorverhältnisse zu möglicherweise unerwünschten Perturbationen verstärkt werden können, die von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden.
Folglich sind die in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen des HEV 100 konfiguriert, um die DT 315 und andere Parameter in Hinblick auf solche neuen Drehmomentstörungen der Antriebswelle 105 und des Antriebsstrangs 110 anzupassen und zu steuern, um bevorzugte und vorhersehbare Fahrer- und Fahrzeugreaktionseigenschaften zu erreichen. Unter anhaltender Bezugnahme auf 1 und 2 ist/sind die Steuerung(en) konfiguriert, um eine Batterieladeanforderung und ein Ladedrehmomentsignal 330, unter Verwendung des empfangenen oder erfassten Batterieladezustands und der optimalen Batterieladung 305 und Getriebeeingangsdrehzahl 310 zu bestimmen oder zu erzeugen. Die Getriebeeingangsdrehzahl 310 kann die Größe des Drehmoments bestimmen, das an die Antriebswellen 130, 140, 145 und 150 (1) übertragen wird, wobei die Drehzahl 310 verwendet werden kann, um zu bestimmen, wie das Drehmoment des M/G 120 zu ändern ist, um die Batterieladeanforderung 330 zu erfüllen.
Ein kombiniertes Getriebeeingangs-, Fahreranforderungsdrehmomentsignal 335 wird aus einer Umwandlung der Getriebeeingangsdrehzahl 310, des Drehmomentmultiplikatorverhältnisses 320 und der Fahrerbeschleunigungsanforderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit 325 (VSS, WS1, WS2 usw.) erzeugt. Als Reaktion auf das Ladedrehmomentsignal 330 passen die Steuerungen des Fahrzeugs oder HEV 100, wie zum Beispiel eine oder mehrere von VSC 200, PCU/PCM 215 und andere, jeweils eine Ladedrehmomentgrenze 340 und eine Anstiegsratengrenze 345 an die DT 315 und ein Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis (auch 345, 2) an. Die Ladedrehmomentgrenze 340 wird unter Berücksichtigung des aktuellen Antriebswellendrehmomentmultiplikatorverhältnisses 320 und der DT 315, neben anderen Parametern, angepasst, sodass die DT 315 eine beliebige mögliche Drehmomentstörung verringert, die ansonsten durch die Abgabe des maximal möglichen Batterieladedrehmoments 330 und Fahreranforderungsdrehmoments 335 entstehen kann.
In zusätzlichen Variationen dieser Ausführungsformen kann das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 auch von einer Drehzahl des TC 155, einer Einrastposition der Bypasskupplung 157 und einem ausgewählten Gang aus der Vielzahl von Gängen des Getriebes 160 weiter angepasst werden. Es kann ferner bevorzugt sein, die Steuerung(en) optional zu konfigurieren, um die DT 315 zu erhöhen, wenn eines oder mehrere des Folgenden zutrifft: (a) Bypasskupplung 157 ist eingerastet, (b) TC 155 arbeitet bei einem Drehmomentverhältnis von zum Beispiel weniger als oder gleich ungefähr 1,2, und (c) Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 ist zum Beispiel weniger als oder gleich ungefähr 1,5. In dieser Konfiguration kann/können die Steuerung(en) auch simultan die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen 340, 345 anpassen, wenn sich die DT 315 erhöht. In zusätzlichen Konfigurationen passt/passen die Steuerung(en) das Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis 345 an ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 und eine DT 315 an.
Die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 wird gemäß der DT 315 und dem Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis 345 angepasst, um potentiell unerwünschte Drehmomentstörungen aus der zu schnellen Abgabe von Lade- und Fahreranforderungsdrehmoment 330, 335 abzuschwächen und während das Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 hoch genug ist, um Drehmomentstörungen zu verstärken, sodass sie von Fahrzeuginsassen in unerwünschter Weise wahrgenommen werden. Ferner kann/können die Steuerung(en) die Ladedrehmomentgrenze 340 an die DT 315 und das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 anpassen. Sowohl die Ladedrehmomentgrenze 340 als auch die Anstiegsratengrenze 345 kann als Reaktion auf die Änderung der DT 315 und des Drehmomentmultiplikatorverhältnisses 320 durchgehend in Echtzeit angepasst werden, um schließlich das vollständige kombinierte Lade- und Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen (kombiniert, um das Motordrehmomentsignal 365 zu erzeugen). Gleichzeitig ist die Kombination des Motordrehmomentsignals 365 auch durch die ungefähre Ladedrehmomentgrenze 340 eingeschränkt und/oder begrenzt, sodass sie geringer als diese oder gleich dieser ist, und wodurch die Einführung von unerwünschten Drehmomentstörungen, welche die DT 315 und zusammenhängender Ladedrehmomentgrenze 340 und Anstiegsratengrenze 345 übersteigen, vermieden wird.
Ferner wird, als Reaktion auf das Fahreranforderungsdrehmoment und Drehmomentsignal 335, und falls das Ladedrehmoment und Drehmomentsignal 330 die Ladedrehmomentgrenze 340 übersteigt (bei Schritt 350, 2), dann das Batterieladedrehmoment 330 bei Schritt 355 begrenzt, sodass es durch die ungefähre Ladedrehmomentgrenze 340 eingeschränkt ist und/oder geringer als diese oder gleich dieser ist, und die Rate der Ladung des Batterieladedrehmoments 330 wird bei Schritt 360 begrenzt, sodass sie durch die ungefähre Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 eingeschränkt ist und/oder geringer als diese oder gleich dieser ist. Mit angewandter Ladedrehmomentgrenze 340 und Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 erzeugt/erzeugen die Steuerung(en) dann ein Motordrehmomentsignal 365 aus kombiniertem Batterieladedrehmoment 330 und Fahreranforderungsdrehmoment 335. Bei Schritt 370 in 2 wird das Ausgangsdrehmoment des Motors 115 mit CS 260 befohlen und unter Verwendung des Motordrehmomentsignals 365 angepasst. Dadurch werden jegliche mögliche Getriebe-Drehmomentausgangsstörungen gesteuert, sodass sie geringer als oder gleich DT 315 sind, auch wenn sie durch das aktuelle Drehmomentmultiplikatorverhältnis der Antriebswelle 105 verstärkt sind.
Sobald der Motor 115 durch das Motordrehmomentsignal 365 befohlen und an dieses angepasst wird, erzeugt/erzeugen die Steuerung(en) ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal 375 unter Verwendung einer Anzahl von Parametern wie vorstehend beschrieben, die zum Beispiel eines oder mehrere von Motor-RPM-Geschwindigkeit, Lufteinlass-MAP, MAF und Kraftstoffverbrauch-TP sowie andere Fahrzeugleistungsparameter beinhalten können. Alternativ kann ein Motordrehmomentausgangssensor ein Drehmomentausgangsschätzungssignal 375 erzeugen und kann als ein Beschleunigungsmesser um eine oder mehrere Antriebswellen 130, 140 innerhalb des M/G 120 eingeschlossen sein oder die Ausrückkupplung 125, und/oder der M/G 120 können modifiziert sein, um Eingangsdrehmoment von dem ICE 115 zu erfassen und zu schätzen. Die Steuerungen erzeugen und/oder passen ein M/G-Drehmomentsignal 380 unter Verwendung des Motordrehmomentausgangsschätzungssignals 375 und reduziert durch, subtrahiert oder minus dem Fahreranforderungsdrehmoment 335 an. Daher wird ein M/G-Drehmomentsignal 380 bestimmt und erzeugt, das auch von der Ladedrehmomentgrenze 340 begrenzt ist, um sich bei der Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 zu ändern und um anschließend sicherzustellen, dass jegliche M/G-bezogene Drehmomentstörung unterhalb der DT 315 bleibt, wobei sich unerwünschte Drehmomentstörungen, die von Fahrzeuginsassen erfasst werden, minimiert werden.
Dadurch wird auch jegliche Getriebeausgangsstörung des Getriebes 160 gesteuert und/oder angepasst, sodass sie dadurch auch geringer als oder gleich ungefähr der DT 315 ist. Der M/G 120 wird dann bei Schritt 385 an das M/G-Drehmomentsignal 380 angepasst und der kombinierte Motor- und M/G-Ausgangsdrehmoment wird bei Schritt 390 an das Getriebe 160 geliefert, wodurch bei Schritt 395 ein repetitiver Zyklus der initiierten Steuerlogik, der Befehlssignale (CS) 260 und Anweisungen 300 abgeschlossen wird, woraufhin die Steuerungen wiederholend erneut bei Schritt 300 starten.
In einer anderen beispielhaften Konfiguration kann/können die Steuerung(en) die DT 315 an die Getriebeeingangsdrehzahl 310 sowie das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320, das ferner durch die Getriebeeingangsdrehzahl 310 und einen ausgewählten Gang aus der Vielzahl von Gängen des Getriebes 160 angepasst wird, anpassen. Weitere Variationen können die Steuerung(en) beinhalten, die konfiguriert ist/sind, um durchgehend und/oder unterbrochen die DT 315 anzupassen und zu erhöhen, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 reduziert, wenn höhere Gänge aus der Vielzahl von Getriebegängen ausgewählt werden. Wenn die DT 315 durch die Steuerung(en) als Reaktion auf solche geringen Drehmomentverhältnisse erhöht wird, kann/können die Steuerung(en) dann die Ladedrehmomentgrenze 340 und Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 weiter erhöhen, da jegliche mögliche Drehmomentstörung für Fahrzeuginsassen während des Fahrzeugbetriebs mit geringeren Kraftübertragungs- und Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnissen 320 weniger wahrnehmbar ist.
Umgekehrt kann/ können die Steuerung(en) ferner konfiguriert sein, um durchgehend und/oder unterbrochen die DT 315 anzupassen und zu reduzieren, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 erhöht, wenn niedrigere Gänge aus der Vielzahl von Getriebegängen ausgewählt werden. Wenn die DT 315 durch die Steuerung(en) aufgrund solcher höheren Drehmomentverhältnisse reduziert wird, kann/können die Steuerung(en) auch die Ladedrehmomentgrenze 340 und Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 reduzieren, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass mögliche und unerwünschte Drehmomentstörungen für Fahrzeuginsassen während des Fahrzeugbetriebs mit höheren Kraftübertragungs- und Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnissen 320 wahrnehmbar ist.
Jede der verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung und die vielen Alternativen beinhalten auch Verfahren des Betriebs, die beinhalten, dass eine oder mehrere der erwähnten Steuerungen auf Befehle von anderen Steuerungen reagieren und Befehle CS 260 empfangen und an andere Steuerungen, Fahrzeugsysteme und Komponenten übertragen. Zum Beispiel kann unter anhaltender Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren und einschließlich 1 und 2 ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs beinhalten, dass eine oder mehrere Steuerung(en) Lade- und Fahreranforderungsdrehmomentsignale 330, 335 empfangen und darauf reagieren und die Motordrehanforderung 370 bei der Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 auf ungefähr das kombinierte Fahreranforderungsdrehmoment und Ladedrehmoment 365 (Motordrehmomentsignal) anpassen, das durch die Ladedrehmomentgrenze 340 eingeschränkt ist und/oder diese nicht überschreitet.
Ferner befiehlt/befehlen die Steuerung(en) des Betriebsverfahrens Ladedrehmoment- und Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenzen 340, 345, sich zu erhöhen, während sich die DT 315 als Reaktion auf die Steuerungen erhöht, die Reduzierungen des Getriebedrehmomentverhältnisses 320 befehlen. Wie bei anderen Anordnungen kann das Betriebsverfahren auch beinhalten, dass Steuerungen CS 260 zum Abstimmen und Reduzieren der Ladedrehmoment- und Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenzen 340, 345 befehlen und kommunizieren, während die DT 315 als Reaktion auf ein sich erhöhendes Getriebe-Drehzahlmultiplikatorverhältnis 320 ebenfalls reduziert wird. Die Steuerung(en) ist sind auch konfiguriert, um Erhöhungen der Ladedrehmomentgrenzen und Anstiegsraten 340, 345 zu befehlen und/oder Befehle 260 zu kommunizieren, welche diese erhöhen, wenn die DT 315 erhöht wird, während sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 reduziert. Die Steuerung(en) ist/sind auch modifiziert, um einen Rückgang des Ladedrehmoments und der Anstiegsratengrenzen 340, 345 als Reaktion darauf zu befehlen, dass sich die DT 315 reduziert, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 erhöht.
In Variationen dieser Verfahren des Betriebs kann/können die Steuerung(en) auch ferner konfiguriert sein, um auf Fahreranforderungsdrehmoment 335 und das Ladedrehmomentsignal 330 zu reagieren und Folgendes zu erzeugen oder anderen Steuerungen zu befehlen, Folgendes zu erzeugen: (a) Motordrehmomentsignal 365, das Fahreranforderungsdrehmoment 335 und Ladedrehmoment 330 kombiniert, (b) ein Motordrehmoment-Ausgangsschätzungssignal 375 von Motordrehzahl-VSS, Lufteinlass-MAF und Kraftstoffverbrauch-TP, und (c) ein Drehmomentsignal 380 der elektrischen Maschine, das gleich dem Motordrehmoment-Ausgangsschätzungssignal 375, geringer oder minus dem oder reduziert durch Fahreranforderungsdrehmoment 335 ist. Diese Steuerungen werden dann auch angepasst, um den Motor 115 und die elektrische Maschine oder den M/G 120 jeweils mit dem Motordrehmomentsignal 365 und Drehmomentsignal 380 des M/G oder der elektrischen Maschine zu befehlen. Andere Anordnungen der Betriebsverfahren beinhalten ferner, dass die Steuerung(en) zum Anpassen der DT 315 an die Getriebeeingangsdrehzahl 310 und weiteren Anpassen des Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnisses 320 an die Getriebeeingangsdrehzahl 310 und einen ausgewählten Gang aus der Vielzahl von Gängen des Getriebes 160 aktiviert ist/sind.
Unter weiterer Bezugnahme auf die vorhergehenden Figuren und nun auch unter Bezugnahme auf 3, 4, 5, 6, 7 und 8 veranschaulichen verschiedene Implementierungen der Offenbarung weitere Beispiele für die Leistung des HEV 100 und seine Steuerungen, Systeme und Komponenten sowie verwandten Betriebsverfahren. Eine zuvor festgelegte oder bevorzugte Leistung des HEV 100 kann für die vorstehend genannten Betriebsbedingungen der positiven und negativen Drehmomentdivergenz zwischen dem ICE 115 und M/G 120 während des Betriebs ausgewählt werden. Ferner kann es für Zwecke des Beispiels und Veranschaulichung, aber nicht Einschränkung, bevorzugt sein, eine resultierende Drehmomentstörung, die von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden kann, auf ungefähr 20 Newton-Meter (Nm) bei der Getriebeausgangswelle 150 und/oder den Rädern 154 zu begrenzen.
Nun wird auch unter spezifischer Bezugnahme auf 3 die Leistung des HEV 100 in einer Simulation ohne Implementierung der Ladedrehmomentgrenze 340 und der Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 demonstriert. 3 veranschaulicht neben anderen Aspekten einen simulierten Testdatensatz für den Betrieb des HEV 100, der resultierende Drehmomentstörungen in Newton-Meter (Nm) reflektiert, die an oder um die Getriebeausgangswelle 150 und/oder Räder 154 über eine Zeitspanne von weniger als ungefähr ein paar Hundert Millisekunden erfasst wurden. Die Drehmomentstörungen werden während des Betriebs des ICE 115, M/G 120 und Getriebes 160 erfasst, während er eine Spanne von Gängen aus der Vielzahl durchläuft. Eine bevorzugte oder zuvor festgelegte DT 315 wird derart ausgewählt, dass sie bei etwa 20 Nm liegt, was eine möglicherweise bevorzugte und beispielhafte oder Baseline-DT 315 reflektiert. Es wird angenommen, dass mögliche Drehmomentstörungen unterhalb dieser DT 315 von 20 Nm weniger wahrscheinlich von Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden oder Unbehagen oder Unbequemlichkeit bewirken. Die anfänglichen, simulierten Drehmomentstörungen 400, 405, 410, 415, 420, 425, 430 und 435 aus 3 werden bei ungefähr 4,02 s in dem Simulationstest erfasst und bleiben bis ungefähr 300 Millisekunden bis zu ungefähr 4,30 s bestehen. Für Referenzzwecke wird die voraus gewählte Konstante DT 315 von ungefähr 20 Nm als eine Konstante über die Zeitspanne dargestellt.
Während des simulierten Betriebs und bei ungefähr 4,02 Sekunden im Test wird das HEV 100 simultan einer simulierten Fahrerbeschleunigungsanforderung 325 während eines niedrigen Batterieladezustands 305 unterhalb der optimalen Batterieladung 305 ausgesetzt. Der simulierte niedrige Batterieladezustand 305 wird ausgelöst, um eine Batterieladeanforderung und ein Ladedrehmomentsignal 330 von so viel wie ungefähr negativen 165 Nm (-165 Nm) zu erzeugen. Außerdem wird die Fahrerbeschleunigungsanforderung 305 angepasst, um ein Fahreranforderungsdrehmomentsignal 335 ungefähr bei konstanten 35 Nm zu erzeugen.
Der niedrige Batterieladezustand 305 und die Fahrerbeschleunigungsanforderung 305 werden ohne Grenzen 340, 345 kombiniert und bewirken, dass das HEV 100 und seine Systeme und Komponenten ein Kombinationsmotordrehmomentsignal 365 von ungefähr 200 Nm (eine Kombination aus 35 Nm und 165 Nm) sowie ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal 375 und M/G-Drehmomentsignal 380 erzeugen. Dies bewirkt, dass die Steuerung(en) den Motor 115 schnell zu einer höheren RPM von ungefähr 190 Nm zu ungefähr 200 Nm verstärken (siehe auch 7 und 8, wie nachfolgend detaillierter besprochen), um die Beschleunigungsanforderung 325 und die Batterieladeanforderung 305 zu erfüllen, welche der Drehmomentausgabe entspricht, die von dem ICE 115 benötigt wird, um die Fahreranforderung von ungefähr 35 Nm zur Getriebeeingangswelle 145 zu erzeugen. Als Reaktion auf das M/G-Drehmomentsignal 380 wird der M/G 120 auch schnell verstärkt oder auf den negativen Drehmomentausgang von ungefähr -165 Nm angepasst, um eine oder mehrere Batterien 175, 180 in derselben Zeit, in welcher der ICE 115 auf die höheren RPM beschleunigt, zu laden. Es wird weder die Ladedrehmomentgrenze 340 noch die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 angewandt, was zu einer erheblichen positiven und negativen Drehmomentdivergenz von ungefähr 355 Nm (190 Nm minus -165 Nm) zwischen ICE 115 und M/G 120 führt.
Das HEV 100 beschleunigt in dieser Simulation, während der Motor 115 und der M/G 120 gemäß den vorhergehenden Beschreibungen Befehle erhalten. Der TC 155, die Bypasskupplung 157 und das Getriebe 160 werden durch ihre jeweiligen Betriebsspannen angepasst. 3 reflektiert die simulierten resultierenden Drehmomentstörungen bei der Getriebeausgangswelle 150 und/oder den Rädern 154 für jede von den Gängen und Konfigurationen des TC 155 und Getriebes 160. Während der anfänglichen Beschleunigung des HEV 100 wird eine erste Drehmomentstörung (TD) 400 aufgrund divergierenden positiven und negativen Drehmoments und verschiedener Anstiegsraten des ICE 115 und M/G 120 durch die Antriebswelle 105 verstärkt und erreicht ungefähr 238 Nm wie an der Getriebeausgangswelle 150 und den Rädern 154 erfasst wird. TD 400 entsteht, während das Getriebe 160 in einem ersten Gang aus der Vielzahl von ausgewählten Gängen ist und der TC 155 im Wesentlichen als eine Anfahrkupplung fungiert, wobei die Bypasskupplung 157 entriegelt ist, um ein Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 von ungefähr 10-zu-1 zu erzeugen.
Ein Fachmann erkennt in Bezug auf die vorhergehenden Beschreibungen, dass das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 in dieser Stufe des Betriebs mit dem 1. Gang mit offener und entriegelter Bypasskupplung 157 des TC 155 relativ höher ist als wenn höhere Gänge des Getriebes 160 ausgewählt sind. Als ein Ergebnis erzeugen Drehmomentstörungen 400 bis 435 wie für niedrigere Gänge in 3 und den zugehörigen Figuren veranschaulicht erfasste Drehmomentstörungen, die alle die bevorzugte DT 315 von ungefähr 20 Nm überschreiten. Unter Fortsetzung der simulierten Beschleunigung verriegelt der TC 155 die Bypasskupplung 157 bei dem höheren Betriebsbereich des ersten Gangs des Getriebes 160 und es entsteht eine andere TD 405 von ungefähr 121 Nm, die niedriger als die TD 400, aber die immer noch die DT 315 von 20 Nm übersteigt. Während die Beschleunigung fortgesetzt wird und das HEV 100 seine Geschwindigkeit erhöht, bleibt die Bypasskupplung 157 verriegelt und das Getriebe 160 wählt höhere Gänge aus der Vielzahl aus und das Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 nimmt ab.
In einem zweiten Gang des Getriebes 160 propagiert eine simulierte TD 410 von ungefähr 79 Nm durch die Antriebswelle 105. In einem dritten Gang wird eine simulierte TD 415 von ungefähr 55 Nm wahrgenommen. Der vierte Gang sieht eine TD 420 von ungefähr 48 Nm vorher, der fünfte Gang erlebt eine TD 425 von ungefähr 40 Nm, der siebte Gang sieht eine TD 430 von ungefähr 36 Nm, während der siebte Gang eine TD 435 von rund 28 Nm aufweist. Über die Bereich von Drehmomentmultiplikatorverhältnissen 320 des TC 155 und Getriebes 160 erlebt das HEV 100 TD, die höher als bevorzugt sind, die bei den Rädern 154 und der Getriebeausgangswelle 150 erfasst werden. Obwohl die TD 400 bis 435 über eine Zeitspanne von ungefähr 300 Millisekunden (4,02 s bis 4,30 s) stattfinden, können Insassen mehrere Stöße oder Vibrationen in der Antriebswelle 105 wahrnehmen, was unerwünscht sein kann.
Unter anhaltender Berücksichtigung der vorhergehenden Figuren und nun auch unter besonderer Bezugnahme auf 4 wird die experimentelle Leistung des HEV 100 weiter untersucht, aber mit Anwendung einer Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 während der Beschleunigung unter ähnlichen Betriebsbedingungen wie die vorstehend beschriebenen. Für Zwecke der Veranschaulichung und dieses nächsten Experiments wird die Reaktionszeit des Motors 115 und M/G 120 an eine Anstiegsratengrenze 345 unter Verwendung des Anstiegsratenkalibrierungsverhältnisses (6, nachfolgend detaillierter besprochen) angepasst. In diesem Experiment wird die zuvor festgelegte bevorzugte DT 315 angepasst und erneut auf ungefähr 20 Nm festgelegt. Hier werden der ICE 115 und M/G 120 gesteuert, um die Rate zu begrenzen, bei der jede Komponente ihr jeweiliges befohlenes positives und/oder negatives Drehmoment erreicht, um das geforderte und angepasste Motordrehmoment 370 und M/G-Drehmoment 385 zu erreichen. Für Zwecke der Veranschaulichung wird die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 angepasst, sodass sie größer als ungefähr 100 Nm/Sekunde (Nm/S) und weniger als ungefähr 2.000 Nm/S ist. Es wurde beobachtet, dass eine Anstiegsratengrenze unterhalb von ungefähr 100 Nm/S die Reaktionsfähigkeit des Antriebsstrangs 110 auf unterhalb annehmbarer vom Fahrer wahrgenommener Leistungspräferenzen reduzierte und höher als ungefähr 2000 Nm/S die TD über bevorzugte DT 315 von ungefähr 20 Nm hinaus erhöhte.
Während der Beschleunigung durch den ersten Gang mit entriegelter Bypassskupplung wird die TD 400a (4) unerwartet und überraschend auf ungefähr 27 Nm reduziert, was ein erheblicher Rückgang von ungefähr 88 % in der bei den Rädern 154 und der Getriebeausgangswelle 150 erfassten TD ist. Jedoch übersteigt die TD 400a immer noch die 20 Nm der DT 315. Selbst dann ist eine annehmbare Verbesserung in Bezug auf die übrigen Gänge zu sehen, wobei erfasste TD 405a, 410a, 415a, 420a, 425a, 430a und 435a alle unterhalb der bevorzugten und/oder zuvor festgelegten DT 315 von ungefähr 20 Nm sind. Ein Fachmann auf dem Gebiet sollte angesichts der an anderer Stelle hierin enthaltenen Beschreibungen verstehen, dass die DT 315 in Echtzeit und/oder während des Betriebs des HEV 100 weiter angepasst werden kann, um höhere und niedrigere DT 315 zu ermöglichen, während sich das Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 unter variierenden Betriebsbedingungen ändert. Ebenso kann auch die Anstiegsratengrenze 345 höher und niedriger angepasst werden, um sich zu erhöhen und zu reduzieren, wie als Reaktion auf sich ändernde DT 315 und Drehmomentmultiplikatorverhältnisse 320 bevorzugt werden kann. Wenn zum Beispiel das Drehmomentmultiplikatorverhältnis 320 der Antriebswelle 105 während des Betriebs mit höheren Gängen des Getriebes 160 niedriger ist, werden mögliche TDs weniger verstärkt und weniger wahrnehmbar für Fahrzeuginsassen, sodass höhere DT 315 und Anstiegsratengrenzen 345 erlaubt sein können, was schnellere Reaktionen von ICE 115 und M/G 120 ermöglicht, um Drehmomentleistung für die Batterieladung schneller zur Verfügung zu stellen und schneller auf Fahrerdrehmomentanforderung zu reagieren.
Das HEV 100 und seine Systeme, Steuerungen und Komponenten wurden für zusätzliche Experimente weiter modifiziert, um während des Betriebs gleichzeitig sowohl die Ladedrehmomentgrenze 340 als auch die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 umzusetzen, und ferner wurden die TD-Erfassungsdaten von der Getriebeausgangswelle 150 und den Rädern 154 akkumuliert. Dieses nächste Experiment verwendete auch die selben Fahrer- und Ladedrehmomentanforderungen der früheren Experimente und Simulationen. Die Anwendung beider Grenzen 340, 345 führte zu weiteren Verbesserungen der wahrgenommenen und bei den Rädern 154 und der Getriebeausgangswelle 150 erfassten TDs, wie in 5 veranschaulicht. Jede der TD 400b, 405b, 410b, 415b, 420b, 425b, 430b und 435b lag unterhalb der zuvor festgelegten DT 315 von ungefähr 20 Nm. Dieses nächste Beispiel veranschaulicht, dass die für alle Gänge und Betriebsbedingungen erfassten TDs ungefähr 20 Nm nicht überschritten und somit alle unterhalb der zuvor festgelegten DT 315 von 20 Nm waren. Diese günstigeren experimentellen Ergebnisse werden mit zusätzlichen Details in 5 weiter beschrieben.
6 stellt einen beispielhaften Kalibrierungsdatensatz für Anstiegsratengrenzen dar, der in den vorhergehenden und anschließenden Beispielen und Experimenten verwendet wurde, um die Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345 für die verschiedenen Drehmomentmultiplikatorverhältnisse 320 der Antriebswelle 105 während des Betriebs des HEV 100 und seiner Steuerungen, Komponenten und Systeme zu erzeugen und anzupassen. Um eine Auswahl von Ladedrehmoment-Anstiegsraten 345 in Nm-Sekunden (Nm-S) für den Datensatz aus 6, die eine vergleichbare Spanne an Drehmomentmultiplikatorverhältnissen 320 darstellt, zu erzeugen und zu bestimmen, wurde das HEV 100 durch eine Auswahl an Betriebsbedingungen geführt. Die resultierenden Antriebswellen-Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnisse 320 wurden gemessen und/oder interpoliert und simuliert, um vorhergesagte, zuvor festgelegte und/oder bevorzugte Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenzen 345 für eine Auswahl solcher gemessenen Antriebswellen-Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnisse 320 und für bevorzugte Betriebsleistungseigenschaften des HEV 100 (erzeugt, angepasst und gespeichert zum Beispiel als zusätzliche VPP 240) zu bestimmen.
Unter anhaltendem Bezug auf die vorhergehenden Figuren und Beschreibungen und nun auch auf 7 wurden Daten aus den vorhergehenden Experimenten und der Simulation aus Figur 3 für ein weiteres Experiment zum Betreiben des HEV 100 an einem Dynamometer ohne Implementierung von Drehmoment- und Anstiegsratengrenzen 340, 345 verwendet. Das HEV 100 wurde für den Betrieb in einem dritten Gang des Getriebes 160 mit verriegelter Bypasskupplung 157 konfiguriert, und wobei der Antriebsstrang 110 einer konstanten Fahrerbeschleunigungsanforderung ausgesetzt wurde, der erneut in einem positiven GetriebeEingangs-Fahreranforderungsdrehmoment 335 von ungefähr 35 Nm resultiert. Auch wurde eine Batterieladeanforderung verwendet, die auch erneut zu einem negativen Ladedrehmomentsignal von ungefähr -165Nm oder so führt. Wie bei früheren Experimenten und Simulationen würde erwartet, dass dies zu einer großen Divergenz von einer positiven und negativen Drehmomentgrößenordnung und Anstiegsraten-Drehmomentausgangsforderungen im 3. Gang sowohl für den ICE 115 als auch den M/G 120 führt. Das HEV 100 wurde dann an dem Dynamometer betrieben und Drehmomentausgänge für den Motor 115 und den M/G 120 wurden aufgezeichnet, zusammen mit um die Räder 154 und die Getriebeausgangswelle 150 erfassten TDs.
Die aufgezeichneten Daten reflektierten vorhergesagte Erwartungen, die aus der Simulation aus 3 entstanden, und die vorherige TD 415 (dritter Gang, wies eine vorhergesagte TD 415 von ungefähr 55 Nm auf, 3). In diesem Experiment war der Betrieb des HEV 100 im dritten Gang nahe an den Vorhersagen und rief eine maximale TD 415c von ungefähr 58 Nm hervor, die in mehreren pulsierten oder eindringlichen Spitzen erfassbar war, die sich über ungefähr 1,4 s auf Null abschwächten, und die in 7 als TD 415c und als sich abschwächende nachfolgende Pulse TD 415c1, TD 415c2, TD 415c3, TD 415c4, TD 415c5 und TD 415c6 markiert sind. Eine zusätzliche Leistungseigenschaft wurde ebenfalls beobachtet und beinhaltete eine wahrnehmbare Phasen- und Größenordnungsanomalie in dem jeweiligen gemessenen Drehmomentausgang des Motors 115 und M/G 120, wobei ein verzögerter Drehmomentausgangsanstieg bei ungefähr 27,5 s für den Motor 115 und ungefähr 50 Millisekunden später bei ungefähr 27,55 s für M/G 120 beobachtet wurde. Es wird angenommen, dass diese beobachteten Phasen- und Größenordnungsanomalien typischerweise an den TDs sowie unterschiedlichen Leistungsreaktionszeiten der verschiedenen Komponenten, Steuerungen, Kommunikationsverzögerungen im CAN 210 und anderen Systemgeräuschen aufgrund von Änderungen der Temperatur, des Luftdrucks und anderer Systemvariablen, wie vorstehend erläutert, liegen.
Nun auch unter Bezugnahme auf 8 wird das in 7 reflektierte vorhergehenden Dynamometerexperiment mit der gleichen Konfiguration wiederholt, aber diesmal mit Implementierung sowohl der Ladedrehmomentgrenze 340 als auch der Ladedrehmoment-Anstiegsratengrenze 345. Erneut wird das HEV 100 im dritten Gang unter denselben vorherigen Bedingungen betrieben. Es werden die zuvor festgelegte oder bevorzugte DT 315 von ungefähr 20 Nm, das Fahreranforderungsdrehmomentsignal von ungefähr 35 Nm und das Ladedrehmomentanforderungssignal von ungefähr -165 Nm verwendet. Wie aus 8 ersichtlich ist, beträgt die maximal erfasste TD 415d ungefähr 16 Nm und liegt nun hinreichend innerhalb der bevorzugten Betriebsspanne der DT 315 von ungefähr 20 Nm. Zusätzlich versteht der Fachmann, dass die jeweiligen Anstiegsraten für den Motor 115 und M/G 120 gradueller sind als diejenigen, die in 7 und dem früheren Experiment veranschaulicht werden. Hier umspannen die graduelleren Anstiegsraten für den ICE 115 und M/G 120 ungefähr 1.000 Millisekunden (8), verglichen mit den schnelleren Anstiegsraten von ungefähr 150 Millisekunden (7). Ferner wurde auch herausgefunden, dass TDs aus diesem Experiment zwar erfassbar waren, aber geringer als die und/oder hinreichend innerhalb des bevorzugten Bereichs von ungefähr 20 Nm. Es wurde auch beobachtet, dass die Phasen- und Größenordungsanomalien der/des vorherigen Konfiguration und Experiments in dieser Anordnung nicht erfassbar waren, wie in 8 reflektiert wird. Folglich sollte ersichtlich sein, dass die Umsetzung des Ladedrehmomentbegrenzungssignals 340 und des Ladedrehmoment-Anstiegsratenbegrenzungssignals 345 erhebliche Verbesserungen beim Abschwächen von Drehmomentstörungen im HEV 100 und in ähnlichen Fahrzeugen ermöglichen kann.
Die Beschreibungen in dieser Schrift betreffen Systeme, Verfahren, Komponenten, Elemente, Knoten oder Merkmale, die in „Kommunikation“ stehen und/oder aneinander „gekoppelt“ sind. Sofern nicht ausdrücklich etwas Anderes angegeben ist, soll die Verwendung dieser Ausdrücke im hier verwendeten Sinne bedeuten und sollen diese dahingehend verstanden werden, dass ein System/ein Verfahren/ein Sensor/ein Aktor/eine Komponente/ein Element/ein Modul/ein Merkmal direkt oder indirekt mit einem bzw. einer anderen gekoppelt, verbunden ist und/oder mit einem bzw. einer anderen kommuniziert, und zwar entweder elektronisch, mechanisch oder beides und auf eine ähnliche Art und Weise, die einen zusammenwirkenden Betrieb und den Austausch und die wechselseitige Weitergabe von Daten und Informationen ermöglicht.
Wenngleich die verschiedenen beschriebenen Umsetzungen, Figuren, Veranschaulichungen und Zeichnungen repräsentative Beispiele und Anordnungen von Komponenten, Elementen, Vorrichtungen und Merkmalen darstellen, können ferner viele andere zusätzliche Variationen, Anordnungen, Modifikationen und intervenierende Komponenten, Elemente, Vorrichtungen und Merkmale ebenfalls in weiteren beispielhaften Umsetzungen vorhanden sein, die durch die vorliegende Offenbarung in Betracht gezogen werden.
In dieser Schrift verwendete Ausdrücke, Wörter und Formulierungen sowie Variationen davon sind als offen im Gegensatz zu einschränkend auszulegen, sofern nicht ausdrücklich etwas Anderes angegeben ist. Zum Beispiel soll der Ausdruck „beinhaltend“ so verstanden werden, dass er „unter anderem beinhaltend“ oder andere Bedeutungen aufweist; der Ausdruck „Beispiel“ wird dazu verwendet, veranschaulichende Fälle des Gegenstands, der beschrieben wird, grob zu beschreiben, doch es handelt sich nicht um eine erschöpfende, ausschließliche oder einschränkende Auflistung; und Adjektive wie etwa „herkömmlich“, „traditionell“, „gewöhnlich“, „standardmäßig“, „bekannt“ und Ausdrücke mit ähnlichen Bedeutungen sind nicht dahingehend auszulegen, dass sie die Beschreibung auf ein gegebenes Beispiel oder einen beispielhaften Gegenstand, der zu einem bestimmten Datum und Zeitraum kommerziell im Handel erhältlich ist, beschränken.
Stattdessen sollen diese Beschreibungen so verstanden werden, dass sie herkömmliche, traditionelle, gewöhnliche oder standardmäßige Techniken beinhalten, die nun und zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Zukunft in einer verbesserten und modifizierten Form gemäß den in dieser Offenbarung beschriebenen Innovationen verfügbar sein können. Gleichermaßen ist eine Gruppe von Wörtern, die mit der Konjunktion „und“ oder der Disjunktion „oder“ beschrieben und verbunden sind, lediglich als beispielhafte und repräsentative Gruppe zu verstehen und nicht dahingehend, dass erforderlich ist, dass nur einer oder jeder einzelne dieser beschriebenen Gegenstände in der betrachteten Gruppe vorhanden sein muss oder nicht vorhanden sein darf. Stattdessen ist die Verwendung derartiger Konjunktionen und Disjunktionen so zu verstehen, dass sie „und/oder“ bedeutet, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas Anderes angegeben.
Gleichermaßen ist eine Gruppe von Wörtern, die mit der Konjunktion „oder“ verknüpft sind, nicht so zu verstehen, dass sie gegenseitige Ausschließlichkeit innerhalb dieser Gruppe erfordert, sondern sie ist ebenfalls so zu verstehen, dass sie „und/oder“ bedeutet, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas Anderes angegeben. Wenngleich Wörter, Gegenstände, Elemente oder Komponenten dieser Offenbarung im Singular beschrieben oder beansprucht sind, wird zudem der Plural ebenfalls beabsichtigt und als innerhalb des Umfangs einer derartigen Beschreibung liegend betrachtet, es sei denn, eine Beschränkung auf den Singular ist ausdrücklich als Erfordernis genannt. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von erweiternden Wörtern und Formulierungen wie etwa „ein oder mehrere“, „mindestens“, „unter anderem“ oder andere ähnliche Formulierungen soll in einigen Fällen so ausgelegt werden, dass es weitere Bedeutungen in Betracht zieht, ist jedoch nicht so zu verstehen, dass es bedeutet, dass engere Bedeutungen impliziert, beabsichtigt oder erforderlich sind.
Zwar wurden vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch erfolgte dies nicht mit der Absicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Umsetzungsausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9080668 [0036]

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: als Reaktion auf ein ansteigendes Ladedrehmoment jeweils Abstimmen der Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen mit einer Drehmomentstörungsschwelle und einem Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis, und als Reaktion auf ein ansteigendes Fahreranforderungsdrehmoment Erhöhen eines durch die Anstiegsratengrenze eingeschränkten Motordrehmoments, um ein kombiniertes Fahreranforderungsdrehmoment und ein Ladedrehmoment zu erfüllen, die beide durch die Ladedrehmomentgrenze eingeschränkt sind, sodass sich eine Batterieladerate erhöht, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Getriebe, das mit der Steuerung und einem Motor und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um: als Reaktion auf das Fahreranforderungsdrehmomentsignal und das Ladedrehmomentsignal Folgendes zu erzeugen: ein Motordrehmomentsignal, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal mit einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch, ein Drehmomentsignal der elektrischen Maschine, um das Motordrehmomentausgangsschätzungssignal minus dem Fahreranforderungsdrehmoment anzugleichen, und jeweils den Motor und die elektrische Maschine mit den Drehmomentsignalen des Motors und der elektrischen Maschine abzustimmen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Getriebe, das eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweist und mit einem Motor und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um die Drehmomentstörungsschwelle mit einer Getriebeeingangsdrehzahl und einem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis, angepasst durch die Getriebeeingangsdrehzahl und einen ausgewählten Gang aus der Vielzahl, abzustimmen, sodass sich die Batterieladerate erhöht, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis mit höheren ausgewählten Gängen aus der Vielzahl reduziert.
Fahrzeug nach Anspruch 3, ferner Folgendes umfassend: wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um Folgendes zu erhöhen: die Drehmomentstörungsschwelle, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert; und die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht, sodass sich die Batterieladerate erhöht.
Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner Folgendes umfassend: wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um: als Reaktion auf das Fahreranforderungsdrehmomentsignal und das Ladedrehmomentsignal Folgendes zu erzeugen: ein Motordrehmomentsignal, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, ein Motordrehmomentausgangsschätzungssignal aus einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch, ein Drehmomentsignal der elektrischen Maschine, um das Motordrehmomentausgangsschätzungssignal minus dem Fahreranforderungsdrehmoment anzugleichen, und den Motor und die elektrische Maschine jeweils mit Drehmomentsignalen des Motors und der elektrischen Maschine abzustimmen, sodass eine Getriebedrehmomentausgangsstörung geringer als die oder gleich der Drehmomentstörungsschwelle ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Antriebsstrang mit einem Motor, einer elektrischen Maschine und einem Drehmomentwandler mit einer Bypasskupplung, die mit einem Getriebe gekoppelt ist, das eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweist; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um Folgendes abzustimmen: ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis aus einer Drehzahl des Drehmomentwandlers, einer Einrastposition der Bypasskupplung und einem ausgewählten Gang aus der Vielzahl, und die Drehmomentstörungsschwelle aus einer Getriebeeingangsdrehzahl und dem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis, sodass sich die Batterieladerate erhöht, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis mit höheren ausgewählten Gängen aus der Vielzahl reduziert.
Fahrzeug nach Anspruch 6, ferner Folgendes umfassend: wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um Folgendes zu erhöhen: die Drehmomentstörungsschwelle, wenn eines oder mehrere der Folgenden zutreffen: (a) die Bypasskupplung ist eingerastet, (b) der Drehmomentwandler arbeitet bei einem Drehmomentverhältnis von weniger als oder gleich ungefähr 1,2, und (c) das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis ist weniger als oder gleich ungefähr 1,5; und die Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Getriebe, das mit einem Motor und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, die auch mit einer Batterie gekoppelt ist; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um: einen Ladezustand von der Batterie zu erhalten, eine Batterieladeanforderung mit dem Ladezustand und einem optimalen Ladezustand abzustimmen, und die Ladeanforderung in das Ladedrehmoment umzuwandeln, damit sie geringer als die oder gleich der Ladedrehmomentgrenze ist, sodass sich die Batterieladerate erhöht, wenn sich das Ladedrehmoment erhöht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Motor, der mit einer elektrischen Maschine und einem Getriebe gekoppelt ist; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um: das Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis mit einem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis und der Drehmomentstörungsschwelle abzustimmen, die Anstiegsratengrenze mit dem Anstiegsratenkalibrierungsverhältnis abzustimmen, die Ladedrehmomentgrenze mit der Drehmomentstörungsschwelle und dem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis abzustimmen, ein Motordrehmomentsignal zu erzeugen, das geringer als die oder gleich der Ladedrehmomentgrenze ist und welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, eine Motorausgangsdrehmomentschätzung von dem einen oder mehreren von einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch zu erzeugen, ein Signal einer elektrischen Maschine gleich dem Motordrehmomentsignal minus der Motorausgangsdrehmomentschätzung zu erzeugen, das Drehmoment des Motors und der elektrischen Maschine mit den jeweiligen Signalen des Motordrehmoments und der elektrischen Maschine abzustimmen, und ein Getriebeausgangsdrehmoment abzustimmen, um dadurch Drehmomentstörungen von geringer als oder gleich der Drehmomentstörungsschwelle für eine Vielzahl von Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnissen aufzuweisen, sodass sich die Batterieladerate erhöht, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: Befehlen, durch eine Steuerung, als Reaktion auf ein sich erhöhendes Lade- und Fahreranforderungsdrehmoment, ein Motordrehmoment sich um eine Anstiegsratengrenze auf ein kombiniertes Fahreranforderungsdrehmoment und Ladeanforderungsdrehmoment eingeschränkt durch eine Ladedrehmomentgrenze zu erhöhen; und die Anstiegsraten- und Ladedrehmomentgrenzen zu erhöhen, da sich eine Drehmomentstörungsschwelle erhöht, wenn sich ein Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert, sodass sich ein Batterieladedrehmoment entsprechend der Ladedrehmomentanforderung erhöht.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, ferner umfassend: die Steuerung, die mit einem Getriebe, einem Motor und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist; und Erzeugen, durch die Steuerung, als Reaktion auf die Fahreranforderungsdrehmoment- und Ladedrehmomentsignale: eines Motordrehmomentsignals, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, eines Motordrehmomentausgangsschätzungssignals aus einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch, eines Drehmomentsignals der elektrischen Maschine, um das Motordrehmomentausgangsschätzungssignal minus dem Fahreranforderungsdrehmoment anzugleichen, und Anweisen, durch die Steuerung, jeweils des Motors und der elektrischen Maschine mit den Drehmomentsignalen des Motors und der elektrischen Maschine.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, ferner umfassend: die Steuerung, die mit einem Getriebe, einem Motor und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, und wobei das Getriebe eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweist; und Abstimmen, durch die Steuerung: der Drehmomentstörungsschwelle mit einer Getriebeeingangsdrehzahl, und eines Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnisses angepasst durch die Getriebeeingangsdrehzahl und einen ausgewählten Gang aus der Vielzahl, sodass sich die Batterieladerate mit höheren ausgewählten Gängen aus der Vielzahl erhöht.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs nach Anspruch 12, ferner umfassend: Erhöhen, durch die Steuerung: der Drehmomentstörungsschwelle, wenn sich das Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis reduziert; und der Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht.
Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs nach Anspruch 12, ferner umfassend: Abstimmen, durch die Steuerung, als Reaktion auf die Fahreranforderungsdrehmoment- und Ladedrehmomentsignale: eines Motordrehmomentsignals, welches das Fahreranforderungsdrehmoment und das Ladedrehmoment kombiniert, einer Motordrehmomentausgangsschätzung aus einer Motordrehzahl, einem Lufteinlass und einem Kraftstoffverbrauch, eines Drehmomentsignals der elektrischen Maschine, um die Motordrehmomentausgangsschätzung minus dem Fahreranforderungsdrehmoment anzugleichen, des Motors und der elektrischen Maschine jeweils mit den Drehmomentsignalen des Motors und der elektrischen Maschine, und eines Getriebeausgangsdrehmoments, um dadurch Drehmomentstörungen geringer als oder gleich der Drehmomentstörungsschwelle für eine Vielzahl von Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnissen aufzuweisen.
Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs nach Anspruch 10, ferner umfassend: die Steuerung, gekoppelt mit einem Antriebsstrang, einschließlich eines Motors, einer elektrischen Maschine und eines Drehmomentwandlers mit einer Bypasskupplung, die mit einem Getriebe gekoppelt ist, das eine Vielzahl von auswählbaren Gängen aufweist; und durch die Steuerung: Abstimmen der Drehmomentstörungsschwelle aus einer Getriebeeingangsdrehzahl und dem Getriebe-Drehmomentmultiplikatorverhältnis, das von einer Drehzahl des Drehmomentwandlers, einer Einrastposition der Bypasskupplung und einem ausgewählten Gang aus der Vielzahl angepasst ist, Erhöhen der Drehmomentstörungsschwelle, wenn eines oder mehrere der Folgenden zutreffen: (a) die Bypasskupplung ist eingerastet, (b) der Drehmomentwandler arbeitet bei einem Drehmomentverhältnis von weniger als oder gleich ungefähr 1,2, und (c) das Getriebe-Drehmoment ist weniger als oder gleich ungefähr 1,5, und Erhöhen der Ladedrehmoment- und Anstiegsratengrenzen, wenn sich die Drehmomentstörungsschwelle erhöht, sodass sich die Batterieladerate mit höheren ausgewählten Gängen aus der Vielzahl erhöht.