DE102018108359A1

DE102018108359A1 - Optimierung der nutzbremswirkung bei einem hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102018108359A1
Application number: DE102018108359.9A
Authority: DE
Inventors: Yanan Zhao; Ming Lang Kuang; Zheng Liu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2018-10-18
Also published as: CN108819936B; US20180297475A1; US10308120B2; CN108819936A

Abstract

Bereitgestellt wird ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug, das in der Lage ist, sich selbst abzubremsen, ohne dass ein Fahrer das Bremspedal herunterdrückt. Das Fahrzeug weist einen Antriebsstrang auf, der einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe und einen Elektromotor mit einer verbundenen Batterie beinhaltet, um Nutzbremsfähigkeiten bereitzustellen. Reibungsbremsen werden bereitgestellt, um sie gegebenenfalls anzuwenden, wie etwa wenn die Batterie einen hohen Ladezustand aufweist und eine weitere Nutzbremsung die Batterie überladen würde. Die Bremsung kann als Reaktion auf einen Sensor aktiviert werden, der einen Abstand zu einem Objekt vor dem Fahrzeug erkennt. Eine Fahrzeugsteuerung ist dazu programmiert, einen Nutzbrems- und einen Reibungsbremsbetrag während eines Bremsereignisses auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs und einem gewünschten Bremsdrehmoments über das Bremsereignis hinweg automatisch zu steuern, um das Fahrzeug während des Bremsereignisses sicher abzubremsen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Optimierung der Nutzbremswirkung bei einem Fahrzeug, das sowohl mit Nutzbremsung als auch mit Reibungsbremsung ausgestattet ist. Insbesondere betrifft diese Offenbarung ein vollständig autonomes oder ein halbautonomes Fahrzeug, das automatisch ein Bremsereignis in einer Weise aktiviert, die versucht, die Energiemenge zu optimieren, die über die Nutzbremsung während des Bremsereignisses zurückgewonnen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei autonomen Fahrzeugen und halbautonomen Fahrzeugen gab es in jüngster Zeit rasante Weiterentwicklungen. Dazu gehört die begrenzte Selbstfahrautomatisierung (halbautonom) und die vollständige Selbstfahrautomatisierung (vollständig autonom). Das Konzept des automatischen Fahrens und Steuerns des Fahrzeugs von verschiedenen Sensoren und Software bietet weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen. Möglichkeiten zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz sind auch bei Hybridfahrzeugen vorhanden, bei denen der Zeitpunkt und die Größe der Aufbringung von Nutzbremsung zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz führen kann. Daraus folgt, dass ein autonomes Fahrzeug (einschließlich halbautonomer Fahrzeuge) hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz verbessert werden können, wenn die Bremsung des Fahrzeugs ordnungsgemäß automatisch gesteuert wird.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Antriebsstrang, der eine Batterie und einen Elektromotor/Generator beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, Nutzbremsungen durchzuführen. Das Fahrzeug beinhaltet zudem einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem externen Objekt, wie etwa einem anderen Fahrzeug, einem Stoppschild, einer Ampel usw., zu erkennen. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine Nutzbremsung ohne Reibungsbremsung für ein Bremsereignis als Reaktion auf Folgendes zu initiieren: (i) der Abstand fällt unter einen Schwellenwert und (ii) eine Größe einer regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs übersteigt voraussichtlich eine Größe des durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments für das Bremsereignis.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Antriebsstrang mit einer Batterie, einem Elektromotor/Generator, der dazu konfiguriert ist, Nutzbremsungen durchzuführen, und einem Getriebe. Das Fahrzeug beinhaltet zudem Reibungsbremsen sowie einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem externen Objekt zu erkennen. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, einen Reibungsbremsbetrag zu befehlen und die Nutzbremsung für ein Bremsereignis als Reaktion auf Folgendes zu modulieren: (i) der Abstand fällt unter einen Schwellenwert und (ii) eine Größe des durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments übersteigt voraussichtlich eine Größe einer regenerativen Drehmomentgrenze für das Bremsereignis.
In noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein autonomes Fahrzeug einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Getriebe und einem Elektromotor, der separat selektiv an den Verbrennungsmotor und das Getriebe gekoppelt ist und in der Lage ist, Nutzbremsungen durchzuführen. Das autonome Fahrzeug beinhaltet zudem Reibungsbremsen und einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem Objekt vor dem Fahrzeug zu erkennen. Eine Fahrzeugsteuerung ist dazu programmiert, einen Nutzbrems- und einen Reibungsbremsbetrag während eines Bremsereignisses auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs und einem durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments automatisch zu steuern, um das Bremsereignis sicher durchzuführen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine schematische Ansicht des Fahrzeugs, das mit einem Sensor ausgestattet ist, welcher dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem anderen Fahrzeug vor dem Fahrzeug zu erkennen, und 2B ist ein Graph einer gewünschten Fahrzeugverzögerungsrate, die eine Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit sein kann, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb dieses Abstands verringert, um das Fahrzeug sicher anzuhalten, gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein Graph, der ein Bremsereignis mit einem angeforderten Raddrehmoment, einer Nutzbremsgrenze des Antriebsstrangs, einem Übersetzungsverhältnis und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Verlauf des Bremsereignisses zeigt, gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Algorithmus, der durch eine Steuerung an Bord des Fahrzeugs umgesetzt wird.
5A ist ein Graph eines ersten Bremsereignisses mit einer regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs, zusammen mit einem gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoment, das manchmal negativer als die regenerative Drehmomentgrenze und manchmal weniger negativ als die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, was zu einem befohlenen Bremsdrehmoment führt, gemäß einer Ausführungsform.
5B ist ein Graph eines anderen Bremsereignisses mit der gleichen regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs, dieses Mal mit einem anderen gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoment, das über das ganze Bremsereignis hinweg negativer als die regenerative Drehmomentgrenze, was zu einem anderen befohlenen Bremsdrehmoment führt, gemäß einer anderen Ausführungsform.
Die 6A - 6B stellen ein anderes Ablaufdiagramm dar, das einen anderen beispielhaften Algorithmus veranschaulicht, der durch die Steuerung an Bord des Fahrzeugs umgesetzt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um den Fachmann die unterschiedlichen Verwendungen der Ausführungsformen zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (hybrid electric vehicle - HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen unter den Komponenten. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das HEV 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 14, der ein Getriebe 16 antreibt, das als modulares Hybridgetriebe (modular hybrid transmission - MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, beinhaltet das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie etwa einen Elektromotor/Generator (motor/generator - M/G) 18, eine zugehörige Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufig übersetztes Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 24. Der Verbrennungsmotor 14, der M/G 18, der Drehmomentwandler 22 und das Automatikgetriebe 16 sind sequentiell in Reihe geschaltet, wie in 1 veranschaulicht.
Der Verbrennungsmotor 14 und der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das HEV 10. Der Verbrennungsmotor 14 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 14 erzeugt eine Verbrennungsmotorleistung und ein entsprechendes Verbrennungsmotordrehmoment, das dem M/G 18 bereitgestellt wird, wenn eine Ausrückkupplung 26 zwischen dem Motor 14 und dem M/G 18 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige von einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann es sich bei dem M/G 18 um einen permanenterregten Synchronmotor handeln. Die Leistungselektronik konditioniert den Gleichstrom (direct current - DC), der durch die Batterie 20 bereitgestellt wird, auf die Anforderungen des M/G 18, wie nachstehend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik dem M/G 18 einen Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) bereitstellen.
Wenn die Ausrückkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist, ist ein Leistungsfluss von dem Verbrennungsmotor 14 zu dem M/G 18 oder von dem M/G 18 zu dem Verbrennungsmotor 14 möglich. Zum Beispiel kann die Ausrückkupplung 26 eingekuppelt sein und der M/G 18 als Generator arbeiten, um Drehenergie, die durch eine Kurbelwelle 28 und eine M/G-Welle 30 bereitgestellt wird, in elektrische Energie umzuwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Die Ausrückkupplung 26 kann zudem ausgekuppelt sein, um den Verbrennungsmotor 14 derart vom Rest des Antriebsstrangs 12 zu trennen, dass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Eine Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist durchgehend antriebsfähig mit der Welle 30 verbunden, wohingegen der Verbrennungsmotor 14 nur dann antriebsfähig mit der Welle 30 verbunden ist, wenn die Ausrückkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist.
Ein separater Anlasser 31 kann selektiv mit dem Verbrennungsmotor 14 in Eingriff gebracht sein, um den Verbrennungsmotor zu drehen und damit den Beginn der Verbrennung zu ermöglichen. Sobald der Verbrennungsmotor angelassen ist, kann der Anlasser 31 vom Verbrennungsmotor ausgekuppelt werden, zum Beispiel über eine Kupplung (nicht gezeigt) zwischen dem Anlasser 31 und dem Verbrennungsmotor 14. In einer Ausführungsform kann es sich bei dem Anlasser 31 um einen integrierten Anlasser/Generator mit Riemenantrieb (beltintegrated starter generator - BISG) handeln. In einer Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor 14 durch den Anlasser 31 angelassen, während die Ausrückkupplung 26 offen ist, wodurch der Verbrennungsmotor vom M/G 18 ausgekuppelt bleibt. Sobald der Verbrennungsmotor angelassen und auf die Drehzahl des M/G 18 gebracht wurde, kann die Ausrückkupplung 26 den Verbrennungsmotor an den M/G koppeln, damit der Verbrennungsmotor das Antriebsdrehmoment bereitstellen kann.
In einer anderen Ausführungsform ist kein Anlasser 31 bereitgestellt und der Verbrennungsmotor 14 wird stattdessen durch den M/G 18 gestartet. Dafür kuppelt die Trennkupplung 26 teilweise ein, um Drehmoment vom M/G 18 auf den Verbrennungsmotor 14 zu übertragen. Es kann erforderlich sein, das Drehmoment des M/G 18 zu erhöhen, um die Fahreranforderungen zu decken, während zugleich der Verbrennungsmotor 14 angelassen wird. Die Ausrückkupplung 26 kann dann vollständig eingekuppelt werden, sobald die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf die Drehzahl des M/G gebracht wurde.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Daher ist der Drehmomentwandler 22 mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden, wenn die Ausrückkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 22 beinhaltet ein an der M/G-Welle 30 befestigtes Pumpenrad und ein an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigtes Turbinenrad. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Höhe des Turbinenraddrehmoments und Pumpenraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis zwischen Pumpenraddrehzahl und Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, beträgt das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann ebenfalls bereitgestellt sein, die im eingekuppelten Zustand das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch aneinanderkoppelt, wodurch eine effizientere Kraftübertragung ermöglicht wird. Die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, um eine sanfte Anfahrt des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder in Kombination damit kann eine Anfahrkupplung ähnlich der Anfahrkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Schaltgetriebe 24 für Anwendungen bereitgestellt werden, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 beinhalten. Bei einigen Anwendungen wird die Ausrückkupplung 26 im Allgemeinen als vorgeschaltete Kupplung und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung handeln kann) im Allgemeinen als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Schaltgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einkuppeln von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedliche Getriebeübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren einzelnen oder stufenweisen Antriebsübersetzungen zu erreichen. Die Reibungselemente können über einen Schaltzeitplan gesteuert werden, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Schaltgetriebe 24 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU), automatisch aus einer Übersetzung in eine andere geschaltet. Das Schaltgetriebe 24 stellt anschließend der Ausgangswelle 36 ein Antriebsstrangausgangsdrehmoment bereit.
Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Schaltgetriebe 24, das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendet wird, nur ein Beispiel für eine Schaltgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jedes Mehrfachübersetzungsschaltgetriebe, das (ein) Eingangsdrehmoment(e) von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor annimmt und dann einer Ausgangswelle ein Drehmoment mit den unterschiedlichen Übersetzungen bereitstellt, ist für die Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar. Zum Beispiel kann das Schaltgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um eine gewünschte Übersetzung auszuwählen. Wie im Allgemeinen vom Durchschnittsfachmann verstanden wird, kann ein AMT zum Beispiel bei Anwendungen mit einem höheren Drehmomentbedarf verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differential 40 verbunden. Das Differential 40 treibt ein Paar Räder 42 über jeweilige Achsen 44 an, die mit dem Differential 40 verbunden sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment auf jedes Rad 42, während es leichte Drehzahlunterschiede erlaubt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können verwendet werden, um das Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder zu verteilen. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung variieren, zum Beispiel je nach konkreter Betriebsart oder -bedingung.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugehörige Steuerung 50, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU). Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, welche verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen wie beispielsweise Anlassen/Abschalten, Betreiben des M/G 18, um das Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 20 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. zu steuern. Die Steuerung 50 kann eine Mikroprozessor- oder eine Hauptprozessoreinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder -medien verbunden ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher beispielsweise in einem Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Bei einem KAM handelt es sich um einen Dauer- oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern unterschiedlicher Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren wird. 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 beliebigen anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung zum Steuern der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, welche verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ kann bzw. können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor diese der CPU bereitgestellt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 im Allgemeinen veranschaulicht, kann die Steuerung 50 Signale an den und/oder von dem Verbrennungsmotor 14, an die und/oder von der Ausrückkupplung 26, an den und/oder von dem M/G 18, an die und/oder von der Anfahrkupplung 34, an das und/oder von dem Schaltgetriebe 24 und an die und/oder von der Leistungselektronik 56 kommunizieren. Wenngleich nicht ausdrücklich veranschaulicht, erkennt der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten, die innerhalb jedes der vorstehend genannten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, welche unter Verwendung von Steuerlogik, die von der Steuerung ausgeführt wird, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge und die Einspritzdauer, die Stellung der Drosselklappe, den Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Kraftmaschinen), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass- und Auslassventile, Frontend-Nebenaggregatsantriebs-(front-end accessory drive - FEAD-)komponenten, wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden der Batterie, die Rückgewinnung von Bremsenergie, den M/G-Betrieb, die Kupplungsdrücke für die Ausrückkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Schaltgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, welche Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um beispielsweise den Turboladerladedruck, die Kurbelwellenstellung (PIP), die Verbrennungsmotorumdrehungszahl (U/min), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Druck im Ansaugkrümmer (MAP), die Gaspedalposition (PPS), die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder die Konzentration oder den Gehalt eines anderen Bestandteils des Abgases, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, die Übersetzung oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl der Getriebeturbine (TS), den Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 (TCC), den Abbrems- oder Gangwechselmodus (MDE) anzuzeigen.
Die Steuerlogik oder Funktionen, die von der Steuerung 50 ausgeführt werden, können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, umgesetzt werden können bzw. kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden kann bzw. können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, und soll vielmehr die Veranschaulichung und Beschreibung erleichtern. Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen repräsentieren, der/die von einem Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe von bekannten physischen Vorrichtungen beinhalten, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
Ein Gaspedal 52 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs dazu verwendet, ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen führt das Betätigen und Freigeben des Gaspedals 52 zu einem Gaspedalpositionssignal, welches von der Steuerung 50 als ein Bedarf an einer jeweils höheren bzw. niedrigeren Leistung interpretiert werden kann. Die Steuerung 50 befiehlt auf Grundlage von mindestens der Eingabe von dem Pedal ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 14 und/oder dem M/G 18. Die Steuerung 50 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln innerhalb des Schaltgetriebes 24 sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Ausrückkupplung 26 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34. Wie die Ausrückkupplung 26 kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 in einem Bereich zwischen der eingekuppelten und ausgekuppelten Position moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22 zusätzlich zum variablen Schlupf, der durch die hydrodynamische Kupplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugt wird. Alternativ kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 als verriegelt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden, was von der konkreten Anwendung abhängt.
Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 14 anzutreiben, ist die Ausrückkupplung 26 mindestens teilweise eingekuppelt, um mindestens einen Teil des Verbrennungsmotordrehmoments über die Ausrückkupplung 26 auf den M/G 18 und anschließend von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 zu übertragen. Wenn der Verbrennungsmotor 14 allein das Drehmoment liefert, das zum Antreiben des Fahrzeugs notwendig ist, so kann dieser Betriebsmodus als „Verbrennungsmotormodus“, „Nur-Verbrennungsmotor-Modus“ oder „mechanischer Modus“ bezeichnet werden.
Der M/G 18 kann den Verbrennungsmotor 14 dadurch unterstützen, dass er zusätzliche Leistung zum Drehen der Welle 30 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“, „Verbrennungsmotor/Elektromotor-Modus“ oder „elektrisch unterstützter Modus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mit dem M/G 18 als einzige Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Ausrückkupplung 26 den Verbrennungsmotor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 isoliert. Während dieses Zeitraums kann die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 14 deaktiviert oder anderweitig abgeschaltet sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über Kabel 54 an die Leistungselektronik 56, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung um, die durch den M/G 18 verwendet wird. Die Steuerung 50 befiehlt der Leistungselektronik 56, die Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die dem M/G 18 bereitgestellt wird, um der Welle 30 ein positives Drehmoment (Antriebsdrehmoment) oder negatives Drehmoment (Nutzbremsung) bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer Modus“, „EV-(electric vehicle - Elektrofahrzeug-)Modus“ oder „Elektromotormodus“ bezeichnet werden.
In einem beliebigen Betriebsmodus kann der M/G 18 als ein Elektromotor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 18 als Generator fungieren und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator fungieren, während der Verbrennungsmotor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M/G 18 kann zudem während Zeiträumen des Nutzbremsens als Generator fungieren, während derer Rotationsenergie von den sich drehenden Rädern 42 zum Schaltgetriebe 24 zurückübertragen und in elektrische Energie umgewandelt wird, welche in der Batterie 20 gespeichert wird. Dem M/G 18 kann zugeschrieben werden, dass er ein negatives Drehmoment bereitstellt, wenn er al Generator fungiert.
Es versteht sich, dass die schematische Darstellung in 1 lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, die selektives Einkuppeln sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors für die Übertragung durch das Getriebe verwenden. Beispielsweise kann der M/G 18 gegenüber der Kurbelwelle 28 versetzt sein und/oder der M/G 18 kann zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Neben Fähigkeiten zur Nutzbremsung ist das Fahrzeug 10 zudem mit herkömmlichen Reibungsbremsen 53 an den Rädern bereitgestellt, die wie die Nutzbremsung, autonom oder durch Drücken eines Bremspedals 55 aktiviert werden können. Dies kann zum Beispiel durch ein hydraulisches Bremssystem gesteuert werden. Die Reibungsbremsen können in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit des Nutzbremssystems selektiv die Bremskraft für das Fahrzeug bereitstellen. Der Reibungsbremsbetrag kann variieren. Wenn zum Beispiel der Ladezustand der Batterie 20 relativ hoch ist (z. B. über einem hohen Schwellenwert liegt), kann die Nutzbremsung für mindestens einen Abschnitt des Bremsereignisses deaktiviert werden, um eine Überladung der Batterie zu verhindern. Stattdessen können die Reibungsbremsen aktiviert werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen. In bestimmten Bremssituationen, wie etwa denen, die nachstehend beschrieben sind, kann die Reibungsbremsung dazu verwendet werden, die Nutzbremsung, oder umgekehrt, zu ergänzen, um eine Gesamtbremskraft bereitzustellen, die zum Abbremsen des Fahrzeugs benötigt wird, während zugleich der Nutzbremsbetrag maximiert wird.
Autonome und halbautonome Fahrzeuge weisen eine Fähigkeit zum automatischen Befehlen und Steuern der Bremsen des Fahrzeugs ohne die Einleitung durch einen Fahrer auf. Das Fahrzeug kann mit einem Sensor ausgestattet sein, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem externen Objekt (einem Stoppschild, einem anderen Fahrzeug, einer Ampel usw.) zu erkennen, dem sich das Fahrzeug nähert. Der Sensor kann mit Fähigkeiten zum Erkennen des externen Objekts mittels Radar, Radar mit großer Reichweite, Lidar, einer Kamera usw. ausgestattet sein.
2 zeigt ein beispielhaftes Fahrszenario, in dem das Fahrzeug 10 mit einem derartigen, an die vorstehend beschriebene Steuerung gekoppelten Sensor 80 bereitgestellt ist. Das Fahrzeug 10 folgt einem führenden Fahrzeug 90 vor dem Fahrzeug 10. Auf Grundlage der von dem Sensor gesammelten Informationen, muss das Fahrzeug langsamer werden, um einen Sicherheitsabstand von dem führenden Fahrzeug beizubehalten. Die dem Sensor 80 zugeordnete Steuerung kann eine benötigte Verzögerungsrate 82 definieren, um das Fahrzeug 10 mit einer Rate sicher zu verlangsamen, sodass das Fahrzeug 10 sicher zum Halten gebracht wird, bevor es das führende Fahrzeug 90 erreicht. Die Zeit zum sicheren Abbremsen des Fahrzeugs 10 ist von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und dem Abstand zu dem führenden Fahrzeug abhängig. Die Steuerung kann die Verzögerung des Fahrzeugs derart berechnen, dass sie über die benötigte Zeit (d. h. zwischen t_Start und t_Ende) erfolgt.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Steuerstrategie zum Berechnen einer Verzögerungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Verwendung von Nutzbremsung (und gegebenenfalls Reibungsbremsung) bereit, um das Fahrzeug 10 sicher abzubremsen, während zugleich der Nutzbremsbetrag maximiert wird, der während des automatisch eingeleiteten Bremsereignisses erbracht wird.
Beim normalen Fahrbetrieb ist der Nutzbremsbetrag, der erbracht werden kann, durch die Merkmale des Antriebsstrangs begrenzt und kann anhand dieser vorhergesagt werden. Hier wird dies als die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs, oder PT(powertrain)-Grenze, bezeichnet. Die Merkmale, welche die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs begrenzen, beinhalten den Ladezustand der Batterie 20, die regenerative Drehmomentgrenze des M/G 18, die Bremsstabilitätsgrenze (z. B. von dem Bremssteuermodul, das die Fahrzeugstabilitätsbetrachtungen (ABS) angibt) und die Fähigkeit des Getriebes zur Unterstützung der Nutzbremsung. Die Fähigkeit des Getriebes zur Unterstützung der Nutzbremsung ist für Fahrzeuge mit der Architektur des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10 vom Gang abhängig und kann bei hohen Gängen ein entscheidender Faktor sein. 3 zeigt ein Beispiel für die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs im Verlauf eines gesamten Bremsereignisses (d. h. von t = 0 bis t = 12). Wie zu erkennen ist, treten bei der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs verschiedene Sprünge auf, während das Getriebe bezüglich der Übersetzungsverhältnisse herunterschaltet. Zudem ist in 3 die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer im Allgemeinen konstanten Verzögerungsrate im Verlauf des gesamten Bremsereignisses sowie die Raddrehmomentanforderung (d. h. das den Rädern bereitgestellte Gesamtbremsdrehmoment) gezeigt. Wenn das den Rädern bereitgestellte Gesamtbremsdrehmoment negativer als die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs (wie annähernd zwischen t = 1,5 s und t = 11,8 s gezeigt) ist, muss die Reibungsbremsung genutzt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit bei ihrer konstanten Verzögerungsrate zu halten. Um den Nutzbremsbetrag, der zur Rückgewinnung von so viel Energie wie möglich erbracht wird, zu maximieren, würde die Nutzbremsung derart durchgeführt werden, dass sie gleich der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs (der Bereich oberhalb der Linie der PT-Grenze) ist, und die Reibungsbremsung würde für das verbleibende nötige Drehmoment (der Bereich zwischen der Linie der PT-Grenze und der Linie der Raddrehmomentanforderung) genutzt werden.
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung verschiedene Ausführungsformen zum Bewerkstelligen des Bremsereignisses, während so viel Nutzbremsung wie möglich zurückgewonnen wird, während das Fahrzeug noch in einer geeigneten Weise und mit einer im Allgemeinen konstanten Verzögerungsrate abgebremst wird, die für die Fahrererfahrung optimal ist.
Eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine zugeordnete Bremsdrehmomentanforderung kann durch die Steuerung derart berechnet werden, dass sie eine durchschnittliche Verzögerungsrate erfüllt, welche die Nutzbremseffizienz in Betracht zieht, wie in 4 gezeigt ist. In 4 ist ein Algorithmus 150 zum Berechnen eines Geschwindigkeitsprofils für das Fahrzeug 10 während eines Bremsereignisses bereitgestellt. Der Algorithmus kann, wie andere in dieser Offenbarung beschriebene, durch die vorstehend erklärte Steuerung umgesetzt werden. Zuerst nutzt die Steuerung bei 152 von dem Sensor 80 empfangene Daten, um eine anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeitsvorhersage innerhalb des Zeitfensters (t_Start, t_Ende) zum Abbremsen des Fahrzeugs zu bestimmen. Wenn kein notwendiges Bremsereignis vorliegt, kehrt der Algorithmus zum Anfang zurück und überwacht permanent die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und den Abstand zu Objekten vor dem Fahrzeug. Wenn bei 154 ein Bremsereignis erforderlich ist (d. h. „Verzögerungsereignis bevorstehend?“), bestimmt die Steuerung bei 156 eine gewünschte Verzögerungsrate für das Zeitfenster, um das Fahrzeug sicher anzuhalten. Bei 158 berechnet die Steuerung zudem ein Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil innerhalb des Zeitfensters für die Nutzbremseffizienz, während die gewünschte Verzögerungsrate erfüllt wird. Anders gesagt, die Steuerung kann verschiedene Geschwindigkeitsprofile berechnen, die allesamt dieselbe durchschnittliche Verzögerungsrate aufweisen, wobei es sich versteht, dass einige Geschwindigkeitsprofile mehr Nutzbremsung als andere erzeugen können, während kleine Abweichungen von einer perfekt konstanten Verzögerungsrate in Kauf genommen werden. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, das Fahrzeug mit einem ersten Bremsdrehmoment abzubremsen und dann zu einem späteren Zeitpunkt während des Bremsereignisses das Fahrzeug mit einem zweiten, größeren Bremsdrehmoment abzubremsen, um mehr elektrische Energie von der Nutzbremsung während des Bremsereignisses zurückzugewinnen.
Unter Verwendung der vorstehend bereitgestellten Lehren kann die Steuerung (1) festlegen, dass ein Bremsereignis automatisch stattfinden soll, (2) die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs für jedes Übersetzungsverhältnis während des bevorstehenden Bremsereignisses bestimmen, (3) eine notwendige Verzögerungsrate bestimmen, die zum erfolgreichen Anhalten des Fahrzeugs innerhalb des Zeitfensters erforderlich ist, bevor es in Kontakt mit dem vorausfahrenden Fahrzeug kommt, und (4) das durchschnittliche gewünschte oder notwendige Bremsdrehmoment während des Bremsereignisses zum erfolgreichen Anhalten des Fahrzeugs bestimmen. In den 5A und 5B sind zwei Anwendungsfälle veranschaulicht. In 5A ist der Fall 1 veranschaulicht, in dem das gewünschte durchschnittliche Bremsdrehmoment (desired average torque - Tq_desAve) (das aus der gewünschten Verzögerungsrate abgeleitet ist) teilweise weniger negativ als die regenerative Drehmomentgrenze (regenerative torque limit - Tq_regenLim) ist. Anders gesagt, die Steuerung sagt vorher, dass während eines ersten Teils des Bremsereignisses die Größe der regenerativen Bremsdrehmomentgrenze des Antriebsstrangs geringer als die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments ist, und während eines zweiten Teils des Bremsereignisses die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments übersteigt.
Es ist anzumerken, dass bei der Beschreibung dieser Figuren und der Beziehungen zwischen den Werten, die Drehmomentwerte als negative Werte veranschaulicht sind, weil es sich um Bremsdrehmomente („negative Drehmomente“) handelt. Wenn ein erster Wert „negativer“ als ein zweiter Wert ist, soll dies bedeuten, dass die Größe oder der Absolutwert des ersten Wertes die Größe oder den Absolutwert des zweiten Wertes übersteigt. Zudem wird der Fachmann erkennen, dass die Aussage, dass ein erster negativer Drehmomentwert einen zweiten negativen Drehmomentwert übersteigt, bedeuten soll, dass der erste negative Drehmomentwert negativer als der zweite Drehmomentwert ist.
In 5B ist der Fall 2 veranschaulicht, in dem das gewünschte durchschnittliche Bremsdrehmoment (Tq_desAve) (das aus der gewünschten Verzögerungsrate abgeleitet ist) immer negativer als die regenerative Drehmomentgrenze ist. Anders gesagt, die Steuerung sagt vorher, dass die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs während des gesamten bevorstehenden Bremsereignisses übersteigt.
Die 6A und 6B veranschaulichen ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus 200 der durch die Steuerung zum Berechnen von Fahrzeuggeschwindigkeitsprofilen, Verzögerungsprofilen und Bremsdrehmomentprofilen in Abhängigkeit davon, welcher Fall während des Bremsereignisses voraussichtlich eintritt, veranschaulicht. Nach dem Beginn des Algorithmus erlangt die Steuerung bei 202, ähnlich dem vorstehenden Schritt 156, die gewünschte Verzögerungsrate für das Zeitfenster. Bei 204 bestimmt die Steuerung das gewünschte durchschnittliche Bremsdrehmoment (Tq_desAve), entweder durch Reibungsbremsung und/oder Nutzbremsung, das zum erfolgreichen Anhalten des Fahrzeugs innerhalb des Zeitrahmens benötigt wird. Bei 206 schätzt die Steuerung die vorstehend beschriebene regenerative Drehmomentgrenze (Tq_regenLim).
Bei 208 vergleicht die Steuerung die Größe oder den Absolutwert des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments mit der Größe oder dem Absolutwert der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs. Wenn die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs nicht übersteigt, wird bei 210 eine andere Steuerlogik gewählt. Wenn jedoch die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs übersteigt, geht der Algorithmus zu 212 über.
Bei 212 vergleicht die Steuerung die Größe des gewünschten durchschnittlichen Drehmoments mit der Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs für jeden Getriebegang, wobei klar wird, dass sich die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs mit jedem Gang, in den das Getriebe schaltet, ändert, wie vorstehend erklärt ist. Vorstehend beschriebener Fall 1 tritt bei 214 ein, wenn die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs für mindestens einige der Getriebegänge für das bevorstehende Bremsereignis (z. B. jeden aufeinanderfolgenden Gang, der möglicherweise während des Bremsereignisses genutzt wird, wie hier beschrieben) nicht übersteigt. Vorstehend beschriebener Fall 2 tritt bei 216 ein, wenn die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs für jeden Getriebegang während des bevorstehenden Bremsereignisses übersteigt.
In einer anderen Ausführungsform besteht die Entscheidung bei 212 darin, ob der Durchschnitt der Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs über der Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments liegt oder nicht. In noch einer anderen Ausführungsform besteht die Entscheidung bei 212 darin, ob eine Differenz zwischen dem Durchschnitt der Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs und der Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt oder nicht.
Wenn bei 214 Fall 1 ausgewählt wird, kann die Steuerung das bevorstehende oder vorhergesagte befohlene Bremsdrehmoment für jede mögliche Gangposition in Segmente teilen. Es wird eine sichere Verzögerungsrate (safe deceleration - decel_safe) bestimmt, bei der es sich um die Mindestverzögerungsrate handelt, um das Fahrzeug dazu zu zwingen, zu bremsen und mit einem minimalen Sicherheitsabstand von dem Führungsfahrzeug oder dem externen Objekt vor dem Fahrzeug anzuhalten. Ein entsprechendes Bremsdrehmoment wird durch die Steuerung für jeden Gang berechnet (Tq_brake@decel_safe). Die Größe des Bremsdrehmoments wird derart eingestellt, dass sie das Maximum der Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs und der Größe des entsprechenden Bremsdrehmoments, abs(Tq_brake)=max(abs(Tq_regenLim), abs(Tq_brake@decel_safe)), für jeden Gang darstellt, in dem die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments (Tq_desAve) die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs (Tq_regenLim) übersteigt. Wenn die Größe des entsprechenden Bremsdrehmoments (Tq_brake@decel_safe) mehr als die der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs (Tq_regenLim) beträgt, sollte das entsprechende Bremsdrehmoment (Tq_brake@decel_safe) für jeden Gang verwendet werden, in dem diese Beziehung wahr ist. Bei Gängen, in denen diese Beziehung nicht wahr ist, wird die Größe des gewünschten Drehmoments oder der Bremsdrehmomentanforderung (Tq brake) eingestellt, während sie unter der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs gehalten wird. Dieser Prozess bei 214 ermöglicht, dass die Nutzbremsung für einen Großteil oder die Gesamtheit des bevorstehenden Bremsereignisses genutzt wird, selbst dann, wenn die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs nur während eines Teils des Bremsereignisses die erforderlichen Bremsdrehmomentanforderungen übersteigt. (Siehe vorstehend beschriebene 5A). Die Reibungsbremsung kann am Ende oder nahe dem Ende des Bremsereignisses verwendet werden (z. B. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 5 mph liegt), um das Bremsereignis abzuschließen und das Fahrzeug zum Anhalten zu bringen.
Dem Algorithmus zu 218 in 6B folgend, bestimmt die Steuerung, ob das durchschnittliche befohlene Bremsdrehmoment für das Bremsereignis (ave(Tq_brake)) gleich dem gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoment (Tq_desAve) ist. Anders gesagt, die Steuerung bestimmt, ob das gewünschte durchschnittliche Drehmoment durch das durchschnittliche befohlene Drehmoment erfüllt werden kann. Wenn dem so ist, ist bei 220 die Ausgestaltung des Bremsdrehmoments für das bevorstehende Bremsereignis abgeschlossen und die Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf Grundlage des gewünschten Drehmoments oder der Bremsdrehmomentanforderungen (Tq_brake) für das Bremsereignis berechnet werden. Anderenfalls wird bei 222 das gewünschte Drehmoment oder die Bremsdrehmomentanforderung (Tq_brake) im niedrigsten Gang, bevor die Drehmomentwandlerkupplung 34 offen ist, derart eingestellt, dass es bzw. sie negativer ist. Eine gemächliche oder graduelle Verzögerungsrate (decel_comf) kann dazu verwendet werden, zu begrenzen, um wieviel das Bremsdrehmoment in diesem Gang erhöht werden kann (Tq_brake@decel_comf). Wenn das gewünschte durchschnittliche Bremsdrehmoment nach dieser Erhöhung immer noch nicht erfüllt werden kann, kann das ausgestaltete Bremsdrehmoment (Tq_brake) im zweitniedrigsten Gang erhöht werden, wie vorstehend dargelegt. Dieser Prozess kann so lange wiederholt werden, bis das gewünschte Bremsdrehmoment erfüllt werden kann.
Wenn Fall 2 bei 216 ausgewählt wird (z. B. wenn die Größe des gewünschten durchschnittlichen Bremsdrehmoments (Tq_desAve) die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs (Tq_regenLim) während des gesamten Bremsereignisses übersteigt), kann das ausgestaltete oder befohlene Bremsdrehmoment (Tq_brake) in etwa folgen, jedoch während des gesamten Bremsereignisses eine relativ konstante Differenz zu der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs aufweisen. 5B veranschaulicht eines von derartigen Szenarien, in dem das ausgestaltete oder befohlene Bremsdrehmoment (Tq_brake) in etwa folgt, wobei es während des gesamten Bremsereignisses negativer als die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist. Während dieser Zeit kann für diesen Anwendungsfall die Reibungsbremsung aktiviert werden. Die Reibungsbremsung kann aktiviert werden, um eine im Allgemeinen konstante Größe während des gesamten Bremsereignisses anzunehmen, wobei ermöglicht wird, dass die Nutzbremsung während des gesamten Bremsereignisses aufgefüllt und moduliert wird, um das erforderliche Bremsdrehmoment zu erfüllen. In diesem Fall sollte das durch die sichere Verzögerungsrate (Tq_brake@decel_safe) zudem durch die Steuerung überprüft werden, sodass der geplante Bremsaufwand für das Bremsereignis das Fahrzeug immer in einem sicheren Abstand zu dem Führungsfahrzeug oder dem externen Objekt hält. Die geringfügige Variation oder die im Allgemeinen konstante Reibungsbremsenanwendung unterstützt die Nutz- und Reibungsbremsenkoordination, weil sie den Aufwand, die Energie und die Zeit reduziert, die das Hydrauliksystem zum Reagieren auf die Reibungsbremsenvariation benötigt.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der jede bereits bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, darunter unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind, ausführbar sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können ferner in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits-ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Auslegungen (Field-Programmable Gate Arrays-FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, welche die Patentansprüche umschließen. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende, nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können Folgendes beinhalten, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, unaufwendige Montage usw. Soweit beliebige Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Antriebsstrang, der eine Batterie und einen Elektromotor/Generator beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, Nutzbremsungen durchzuführen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, eine Nutzbremsung ohne Reibungsbremsung bis zu einem Ende oder nahe einem Ende eines bevorstehenden Bremsereignisses als Reaktion darauf anzufordern, dass eine Größe einer regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs eine Größe des durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments für einen Teil des Bremsereignisses voraussichtlich übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, die Nutzbremsung ohne die Reibungsbremsung als Reaktion darauf anzufordern, dass die Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs die Größe des durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments voraussichtlich nur für einen Teil und nicht für das gesamte Bremsereignis übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs auf einer regenerativen Drehmomentgrenze des Elektromotors/Generators, einem Ladezustand der Batterie und einer regenerativen Grenze eines Getriebes basiert, die in Abhängigkeit eines Betriebsgangs des Getriebes variiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoment um ein durchschnittliches Bremsdrehmoment handelt, das nötig ist, um das Fahrzeug innerhalb des Abstandes anzuhalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Nutzbremsung ohne die Reibungsbremsung bis zum Ende des Bremsereignisses auf Grundlage dessen anzufordern, dass eine Größe eines Durchschnitts der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs eine Größe eines durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments für das Bremsereignis voraussichtlich übersteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner Reibungsbremsen umfasst und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Reibungsbremsung einzuleiten, während die Nutzbremsung am Ende oder nahe dem Ende des Bremsereignisses reduziert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner einen Sensor umfasst, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem externen Objekt zu erkennen, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Nutzbremsung ohne die Reibungsbremsung als Reaktion darauf, dass der Abstand unter einem Schwellenwert liegt, anzufordern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Antriebsstrang ferner einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der selektiv an den Elektromotor/Generator über eine Kupplung gekoppelt ist.
Fahrzeug, umfassend: einen Antriebsstrang, der eine Batterie, einen Elektromotor/Generator, der dazu konfiguriert ist, Nutzbremsungen durchzuführen, und ein Getriebe beinhaltet; Reibungsbremsen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, die Nutzbremsung stabil zu halten, während eine Größe der Nutzbremsung während eines Bremsereignisses als Reaktion darauf moduliert wird, dass eine Größe eines durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoments eine Größe der regenerativen Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs voraussichtlich übersteigt, bis das Fahrzeug voraussichtlich angehalten ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, das ferner einen Sensor umfasst, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem externen Objekt zu erkennen, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Reibungsbremsung und die Nutzbremsung als Reaktion darauf, dass der Abstand unter einem Schwellenwert liegt, anzufordern.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Schwellenwert auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ändern.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die regenerative Drehmomentgrenze auf einer regenerativen Drehmomentgrenze des Elektromotors/Generators, einem Ladezustand der Batterie und einer regenerativen Grenze des Getriebes basiert, die in Abhängigkeit eines Betriebsgangs des Getriebes variiert.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei es sich bei dem durchschnittlichen gewünschten Bremsdrehmoment um ein durchschnittliches Bremsdrehmoment handelt, das nötig ist, um das Fahrzeug innerhalb des Abstandes anzuhalten.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung dazu programmiert ist, die Größe der Nutzbremsung derart zu modulieren, dass eine Differenz zwischen der Größe der Nutzbremsung und der Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs im Allgemeinen konstant bleibt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Antriebsstrang ferner einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der selektiv an den Elektromotor/Generator über eine Kupplung gekoppelt ist.