DE102018111670A1

DE102018111670A1 - Optimierung der Nutzbremswirkung bei einem Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102018111670A1
Application number: DE102018111670.5A
Authority: DE
Inventors: Yanan Zhao; Ming Lang Kuang; Zheng Liu; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20180334038A1; CN108944904A; US10696164B2

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet einen Elektromotor und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion auf eine autonome Bremsanforderung und einem der Anforderung zugeordneten durchschnittlichen Bremsdrehmoment mit einer Größe, die geringer als eine regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das von einem effizientesten Drehmomentprofil des Elektromotors übernommen wurde, damit es einen Durchschnittswert aufweist, der in einen spezifizierten Bereich des durchschnittlichen Bremsdrehmoments fällt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Optimierung der Nutzbremswirkung bei einem Fahrzeug, das mit Nutzbremsung 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
Ein Hybridelektroantriebsstrang beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine. Das Drehmoment (oder die Leistung), das (oder die) vom Verbrennungsmotor und/oder der elektrischen Maschine erzeugt wird, kann durch ein Getriebe auf die angetriebenen Räder übertragen werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Eine Traktionsbatterie versorgt die elektrische Maschine mit Energie. Ein Hybridantriebsstrang ist zudem zum Durchführen einer Nutzbremsung in der Lage, bei der die elektrische Maschine das Fahrzeug abbremst, indem mechanische Leistung in elektrische Leistung zum Wiederaufladen der Batterie umgewandelt wird.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug einen Elektromotor und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion auf eine autonome Bremsanforderung und einem der Anforderung zugeordneten durchschnittlichen Bremsdrehmoment mit einer Größe, die geringer als eine regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das von einem effizientesten Drehmomentprofil des Elektromotors übernommen wurde, damit es einen Durchschnittswert aufweist, der in einen spezifizierten Bereich des durchschnittlichen Bremsdrehmoments fällt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Traktionsbatterie, einen Verbrennungsmotor und ein Stufenübersetzungsgetriebe mit mehreren diskreten Übersetzungsverhältnissen. Ein Elektromotor kann mit dem Verbrennungsotor, dem Getriebe oder mit beiden verbunden werden und ist zur Durchführung von Nutzbremsung konfiguriert. Eine Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass ein autonomes Bremsereignis angefordert wird, das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das für eines der Übersetzungsverhältnisse einen ersten Wert aufweist, der durch das Einstellen eines Drehmoments des Elektromotors auf ein effizientestes Drehmoment des Elektromotors für das eine der Übersetzungsverhältnisse abgeleitet ist, und das für ein anderes der Übersetzungsverhältnisse einen zweiten Wert aufweist, der durch das Einstellen eines Drehmoments des Elektromotors auf ein effizientestes Drehmoment des Elektromotors für das andere der Übersetzungsverhältnisse abgeleitet ist.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum regenerativen Abbremsen eines autonomen Fahrzeugs dargestellt. Das Verfahren beinhaltet als Reaktion darauf, dass ein vorhergesagtes autonomes Bremsereignis angefordert wird und dass ein vorhergesagtes durchschnittlichen Bremsdrehmoment mit einer Größe, die geringer als eine regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, das Abbremsen des Fahrzeugs nur mit einer elektrischen Maschine gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das von einem effizientesten Drehmomentprofil der elektrischen Maschine übernommen wurde, damit es einen Durchschnittswert aufweist, der in einen spezifizierten Bereich des durchschnittlichen Bremsdrehmoments fällt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine schematische Ansicht des Fahrzeugs, das mit einem Sensor ausgestattet ist, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand zu einem anderen Fahrzeug vor dem Fahrzeug zu erkennen.
2B ist ein Graph einer gewünschten Fahrzeugverzögerung während dieses Abstands, um das Fahrzeug sicher zu verlangsamen oder anzuhalten.
3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm zum Berechnen eines Geschwindigkeitsprofils des Fahrzeugs während eines Bremsereignisses des Fahrzeugs.
4A und 4B veranschaulichen ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Erzeugen eines Bremsdrehmomentprofils, das während eines Bremsereignisses des Fahrzeugs verwendet werden soll.
5 ist ein Graph, der ein Bremsereignis zeigt und eine Vielzahl von Verläufen beinhaltet, die unterschiedliche Parameter des Bremsereignisses darstellen.
6 ist ein Effizienzkennfeld für eine elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform,

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können 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 einem 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 werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. 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 zugeordnete 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 Einfachheit halber kann der M/G 18 als Elektromotor bezeichnet werden.
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 Verbrennungsmotor 14 und dem M/G 18 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige 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. Die 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, wie etwa Planetenradsätze, beinhalten, die durch selektives Einkuppeln von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen, selektiv in unterschiedliche Getriebeübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder stufenweisen Antriebsübersetzungen zu erreichen. Der Einfachheit halber können die Übersetzungsverhältnisse als Gänge bezeichnet werden, d. h. erster Gang, zweiter Gang usw. 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 zugeordnete 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 einer Schaltgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jedes Mehrfachübersetzungsschaltgetriebe, das (ein) Eingangsdrehmoment(e) von einer Kraftmaschine und/oder einem Motor annimmt und dann einer Ausgangswelle ein Drehmoment bei unterschiedlichen Übersetzungen bereitstellt, ist für eine Verwendung in den 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. Nach der allgemeinen Auffassung eines Durchschnittsfachmanns kann ein AMT beispielsweise 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 zugeordnete 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 programmierbaren Festwertspeichern (Programmable Read-Only Memory - PROM), elektronische PROM (Electrically PROM - EPROMs), elektronisch löschbaren PROM (Electrically Erasable PROM - EEPROM), Flash-Speichern 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 des Verbrennungsmotors 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 jeweils innerhalb 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 zugeordnete 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 über einen Bereich zwischen der eingekuppelten und der 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 als 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 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 53 aktiviert werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen. In bestimmten Bremssituationen 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.
2A und 2B zeigen ein beispielhaftes Fahrszenario, in dem das Fahrzeug 10 mit einem derartigen, an eine Steuerung gekoppelten Sensor 80 bereitgestellt ist. Das Fahrzeug 10 folgt einem führenden Fahrzeug 90, das sich vor dem Fahrzeug 10 befindet. Auf Grundlage von durch Sensor 80 gesammelten Informationen, bestimmt die Steuerung eine Notwendigkeit dafür, das Fahrzeug zu verlangsamen, um einen sicheren Folgeabstand von dem führenden Fahrzeug 90 beizubehalten. Die dem Sensor 80 zugeordnete Steuerung kann eine Verzögerung 82 definieren, um den sicheren Folgeabstand beizubehalten. Die Zeit zum sicheren Abbremsen des Fahrzeugs 10 ist von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, des Fahrzeugs 90 und dem Abstand zwischen den Fahrzeugen 10 und 90 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 Steuerstrategien zum Berechnen eines Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils oder eines Bremsdrehmomentprofils je nach Ausführungsform bereit, das während eines Nutzbremsereignisses dazu verwendet wird, die Menge an elektrischer Leistung zu maximieren, die während des Nutzbremsereignisses gewonnen 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 (powertrain limit - PT-Grenze) bezeichnet. Im hier verwendeten Sinne bezieht sich die PT-Grenze im Gegensatz zu einem anderen Bereich des Antriebsstrangs auf das Drehmoment an den Rädern. Die Merkmale, welche die PT-Grenze beeinflussen, können den Ladezustand der Batterie 20, die regenerative Drehmomentgrenze des M/G 18, die Bremsstabilitätsgrenze und die Fähigkeit des Getriebes zur Unterstützung der Nutzbremsung beinhalten. Die Fähigkeit des Getriebes zur Unterstützung der Nutzbremsung ist für Fahrzeuge mit der Architektur des Fahrzeugs 10 vom Gang abhängig und kann bei hohen Gängen ein entscheidender Faktor sein. Im Allgemeinen ist die PT-Grenze in höheren Gängen, z. B. im 5. Gang, geringer als in niedrigeren Gängen, z. B. im 2. Gang, aufgrund der Drehmomentverstärkung in dem Schaltgetriebe.
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. Alle ein Drehmoment beschreibenden relativen Ausdrücke, z. B. höher, niedriger usw., beziehen sich auf Absolutwerte. Wenn zum Beispiel ein(e) erste(r) Drehmomentwert oder -größe „höher als“ ein(e) zweite(r) Drehmomentwert oder -größe ist, soll dies bedeuten, dass der/die erste Wert oder Größe negativer als der/die zweite Wert oder Größe ist.
Die vorliegende Offenbarung stellt verschiedene Ausführungsformen zum Bewerkstelligen des Bremsereignisses bereit, während so viel Nutzbremsenergie wie möglich gewonnen wird, während das Fahrzeug noch in einer geeigneten Weise und mit einer im Allgemeinen konstanten Verzögerung abgebremst wird, die für die Fahrererfahrung gewünscht ist.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil und/oder ein zugeordnetes Bremsdrehmomentprofil kann durch die Steuerung derart berechnet werden, dass sie eine durchschnittliche Verzögerung erfüllt, welche die Nutzbremseffizienz in Betracht zieht. 3 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 150, das einen konzeptuellen Überblick zum Berechnen eines Geschwindigkeitsprofils für das Fahrzeug 10 während eines beispielhaften Bremsereignisses darlegt. Das Ablaufdiagramm 150 kann, wie andere in dieser Offenbarung beschriebene Steuerungen, durch die Steuerung umgesetzt werden. Bei Vorgang 152 kann die Steuerung von dem Sensor 80 und anderen Quellen empfangene Daten nutzen, um eine anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeitsvorhersage innerhalb des Zeitfensters (t_Start, t_Ende) zum Abbremsen des Fahrzeugs zu bestimmen. Wenn kein notwendiges Bremsereignis vorliegt, kehrt die Steuerung zum Anfang zurück und überwacht permanent die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und den Abstand zu Objekten vor dem Fahrzeug. Wenn bei Vorgang 154 ein Bremsereignis erforderlich ist, bestimmt die Steuerung bei Vorgang 156 eine gewünschte Verzögerung für das Zeitfenster, um das Fahrzeug sicher anzuhalten oder zu verlangsamen. Bei 158 berechnet die Steuerung ein Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil innerhalb des Zeitfensters für die Nutzbremseffizienz, während die gewünschte Verzögerung erfüllt wird. Anders gesagt, die Steuerung kann verschiedene Geschwindigkeitsprofile berechnen, die allesamt dieselbe durchschnittliche Verzögerung aufweisen, wobei es sich versteht, dass einige Geschwindigkeitsprofile effizientere Nutzbremsung als andere erzeugen können, während kleine Abweichungen von einer konstanten Verzögerung 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 PT-Grenze für jedes Übersetzungsverhältnis des Getriebes während des bevorstehenden Bremsereignisses bestimmen, (3) eine notwendige Verzögerung bestimmen, die zum erfolgreichen Anhalten oder Verlangsamen des Fahrzeugs innerhalb des Zeitfensters erforderlich ist, bevor es in Kontakt mit dem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem anderen Objekt kommt, und (4) das durchschnittliche gewünschte oder notwendige Bremsdrehmoment während des Bremsereignisses zum erfolgreichen Anhalten des Fahrzeugs bestimmen.
4A und 4B veranschaulichen einen Algorithmus 200 zum Berechnen eines Fahrzeugdrehmomentprofils, das während eines autonomen Bremsereignisses verwendet werden soll. Die Schritte des Algorithmus werden in Zusammenhang mit den Verläufen aus 5 und dem Effizienzkennfeld aus 6 erklärt. Der Algorithmus 200 wird als Reaktion darauf, dass ein autonomes Bremsereignis des Fahrzeugs angefordert wird, initiiert. Bei Vorgang 202 bestimmt die Steuerung eine gewünschte Verzögerung 250 des Fahrzeugs während des Bremsereignisses, bei dem es sich in der veranschaulichten Ausführungsform um ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug handelt, das automatisch aufgrund eines Stoppschilds abbremst. Selbstverständlich werden andere Arten von Bremsereignissen in Betracht gezogen. Bei Vorgang 204 bestimmt die Steuerung ein gewünschtes Bremsdrehmomentprofil an den Rädern für die gewünschte Verzögerung 250 und die Steuerung berechnet den als Verlauf 252 gezeigten Mittelwert des Bremsdrehmomentprofils (Bremsdrehmoment_gew _mittel). Im hier verwendeten Sinne bezieht sich das Bremsdrehmoment auf ein Drehmoment an den Rädern, d. h. im Radbereich, wohingegen sich das regenerative Drehmoment auf ein Drehmoment an dem M/G, d. h. den Elektromotorbereich, bezieht.
Bei Vorgang 206 schätzt die Steuerung die PT-Grenze 254, die an den Rädern vorliegt. Wie vorstehend erklärt, kann die PT-Grenze auf dem Ladezustand der Batterie 20, den regenerativen Drehmomentgrenzen des M/G 18, der Bremsstabilitätsgrenze und der Getriebefähigkeit basieren.
Bei Vorgang 208 bestimmt die Steuerung, ob das Bremsdrehmoment_{gew_mittel} 252 über der PT-Grenze 254 liegt. Wenn dem so ist, wird diese Steuerstrategie beendet und eine andere Steuerstrategie wird verwendet. Wenn dem nicht so ist, geht die Steuerung zu Vorgang 210 über und die Steuerung wandelt das Bremsdrehmoment_{gew_mittel} 252 in ein Elektromotordrehmoment (Elektromotordrehmoment_gew _mittel) 256 um. Dies kann für jedes Übersetzungsverhältnis des Getriebes erfolgen, oder nur für Übersetzungsverhältnisse, von denen erwartet wird, dass sie während des Bremsereignisses verwendet werden. Die Steuerung kann eine Gleichung 1 verwenden, um das Bremsdrehmoment in das Elektromotordrehmoment und umgekehrt umzuwandeln. Anders gesagt, die Gleichung 1 wandelt das Drehmoment zwischen dem Elektromotorbereich und dem Radbereich um. $E l e k t r o m m o t o r - τ = \frac{R a d - τ}{(Ü b e r s e t z u n g s v e r h ä l t n i s \times e n d g ü l t i g e s A n t r i e b s v e r h ä l t n i s)} + / - V e r l u s t e$
Anhand des Verlaufs 256 ist ersichtlich, dass die höheren Gänge ein wesentlich größeres Elektromotordrehmoment als die niedrigeren Gänge erfordern, um ein ähnliches Bremsdrehmoment an den Rädern zu erreichen. Falls dem Fahrzeug 10 befohlen würde, Nutzbremsung gemäß dem mittleren Bremsdrehmoment 252 in allen Gängen einzusetzen, müsste der M/G 18 mit einem wesentlich höheren Drehmoment für die oberen Gänge und mit einem wesentlich niedrigeren Drehmoment in den niedrigeren Gängen betrieben werden.
Elektrische Maschinen, wie etwa der M/G 18, variieren hinsichtlich der Effizienz gemäß dem Drehmoment und der Drehzahl der elektrischen Maschine. 6 veranschaulicht ein beispielhaftes Effizienzkennfeld für den M/G 18. Wenn das regenerative Drehmoment in einem mittleren Bereich liegt ist der M/G 18 im Allgemeinen effizienter als bei dem minimalen und dem maximalen regenerativen Drehmoment. Für einen bekannten Bereich von Elektromotordrehzahlen kann das Effizienzkennfeld dazu verwendet werden, effizientere regenerative Drehmomente auszuwählen, um mehr Leistung während der Nutzbremsung zu zurückzugewinnen. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann die Nutzbremsung verbessert werden, indem unterschiedliche Elektromotordrehmomente für unterschiedliche Gänge des Getriebes befohlen werden, sodass das befohlene Elektromotordrehmoment in einem effizienteren Bereich des M/G 18 liegt.
Bei Vorgang 212 berechnet die Steuerung die regenerative Drehmomentgrenze 260 für den M/G 18, d.h. das maximale regenerative Drehmoment, in dem Elektromotorbereich. Bei Vorgang 214 berechnet die Steuerung ein minimales Bremsdrehmoment in dem Radbereich (Rad_{sicher_Abst}), das zum Beibehalten eines sicheren Folgeabstands zwischen dem Fahrzeug 10 und einem davor befindlichen Objekt, wie etwa einem Führungsfahrzeug, notwendig ist. Dieses Drehmoment ist als Verlauf 251 gezeigt. Für jedes Übersetzungsverhältnis oder eine ausgewählte Anzahl von Übersetzungsverhältnissen kann das Rad_{sicher_Abst} von dem Radbereich in ein Drehmoment des sicheren Abstands in dem Elektromotorbereich (E-Mot_{sicher_Abst}) umgewandelt werden, um ein minimales Drehmoment zu bestimmen, das an dem M/G 18 für die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse erforderlich ist. Dieses Drehmoment ist als Verlauf 257 gezeigt.
Bei Vorgang 216 berechnet die Steuerung das effizienteste Elektromotordrehmoment zur Verwendung bei der Nutzbremsung. Dies kann für jedes Übersetzungsverhältnis des Getriebes berechnet werden, oder nur für Übersetzungsverhältnisse, von denen erwartet wird, dass sie während des Bremsereignisses verwendet werden. Elektrische Maschinen weisen Effizienzkennfelder auf, wie etwa das in 6 veranschaulichte, welche die Elektromotoreffizienz basierend auf der Elektromotordrehzahl und dem Elektromotordrehmoment angeben. Wie in 6 ersichtlich ist, ist der M/G 18 bei mittleren Drehmomenten und Drehzahlen am effizientesten und an den Randbereichen weniger effizient. 6 ist lediglich ein Beispiel eines Effizienzkennfeldes und konkrete Effizienzen für die elektrischen Maschinen variieren gemäß den spezifischen Ausgestaltungen dieser Maschine. Das Effizienzkennfeld kann in einer Lookup-Tabelle gespeichert und durch die Steuerung bei Vorgang 216 genutzt werden, um das effizienteste Elektromotordrehmoment zu berechnen. Die Drehzahlen des M/G 18 sind während des Bremsereignisses gemäß einem Getriebeschaltzeitplan und der Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt, und somit kann die Steuerung die Drehmomentwerte optimieren, die dem M/G 18 während des Nutzbremsereignisses befohlen werden. Das effizienteste Elektromotordrehmoment für das beispielhafte Nutzbremsereignis ist als Verlauf 258 veranschaulicht. Anhand des Vergleichs des effizientesten Drehmoments 258 mit der Drehmomentkurve 256 ist ersichtlich, dass der Befehl an das Fahrzeug, mit dem mittleren Bremsdrehmoment 252 abzubremsen, nicht effizient ist, besonders bei den höheren und niedrigeren Übersetzungsverhältnissen. Die Nutzbremseffizienz kann erhöht werden, indem eine Größe des Elektromotordrehmoments für die oberen Übersetzungsverhältnisse reduziert und die Größe des Elektromotordrehmoments für die niedrigeren Übersetzungsverhältnisse erhöht wird. Allerdings beeinflusst das Modifizieren des befohlenen Elektromotordrehmoments das Bremsdrehmoment an den Rädern, und somit kann die Modifikation nur dann erfolgen, wenn dies gefahrlos möglich ist, d. h., das Fahrzeug behält einen sicheren Folgeabstand von einem davor befindlichen Objekt, wie etwa einem Fahrzeug, oder hält an der gewünschten Position an.
Bei Vorgang 218 bestimmt die Steuerung, ob das effizienteste Drehmoment 258 über der Elektromotordrehmomentgrenze 260 liegt, oder ob das effizienteste Drehmoment 258 geringer als das Elektromotordrehmoment_sicher _Abst 257 ist. Dies erfolgt für jedes der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, oder nur für Übersetzungsverhältnisse, von denen vorhergesagt wird, dass sie während des Bremsereignisses verwendet werden. Wenn dem so ist, kann das effizienteste Drehmoment 258 nicht verwendet werden, zumindest für dieses Übersetzungsverhältnis, und die Steuerung stellt bei Vorgang 220 das Elektromotordrehmoment für dieses Übersetzungsverhältnis auf die/das effizienteste von: (i) der regenerativen Grenze des Elektromotors 260, (ii) dem Elektromotordrehmoment_{gew_mittel} 256 oder (iii) dem Elektromotordrehmoment_{sicher_Abst} 257 ein. Die Steuerung nimmt dies für die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse vor, um ein Drehmomentprofil in dem Elektromotorbereich zu erzeugen. Wenn bei Vorgang 218 die Antwort „Nein“ ist, geht die Steuerung zu Vorgang 222 über, und die Steuerung stellt das Elektromotordrehmoment für die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse auf das effizienteste Elektromotordrehmoment 258 ein, um ein Elektromotordrehmomentprofil zu erzeugen. Die Steuerung geht dann zu Vorgang 224 über.
Bei Vorgang 224 wandelt die Steuerung das Elektromotordrehmomentprofil von Vorgang 220 oder 222 in ein Bremsdrehmomentprofil um, das sich in dem Radbereich befindet. Die Steuerung berechnet anschließend ein mittleres Bremsdrehmoment (Profil_mittel) des Bremsdrehmomentprofils und vergleicht das Profil_mittel mit dem Bremsdrehmoment_{gew_mittel} 252. Wenn sie übereinstimmen oder deren Mittelwerte innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs liegen (d. h., das Profil_mittel liegt innerhalb eines spezifizierten Bereichs des Bremsdrehmoment_{gew_mittel} 252), wird bei Vorgang 226 ein endgültiges Bremsdrehmomentprofil 262 ausgegeben. Der vordefinierte Toleranzbereich ist ein kalibrierbarer Wert, der je nach Fahrzeug variieren kann, aufgrund dessen, dass unterschiedliche Fahrzeuge jeweils einen anderen Verzögerungsunterschied für einen gegebenen Drehmomentunterschied aufweisen.
Wenn der Unterschied zwischen dem Profil_mittel und dem Bremsdrehmoment_{gew_mittel}) 252 größer als der vordefinierte Toleranzbereich ist, geht die Steuerung zu Vorgang 228 über, und die Steuerung passt das Profil an und sendet das überarbeitete Profil zurück zu Vorgang 224. Dieser Anpassungsprozess wird so viele Iterationen wie nötig wiederholt, bis der Unterschied zwischen dem Profil_mittel und dem Bremsdrehmoment_gew _mittel 252 innerhalb des vordefinierten Toleranzbereichs liegt.
Der Anpassungsprozess basiert auf dem Getriebeschaltzeitplan, der unabhängig von der Nutzbremsung eingestellt wird. Der Anpassungsprozess kann einen stetigen Versatz beinhalten, d. h., eine Erhöhung oder Verringerung des Drehmoments, von dem effizientesten Drehmoment 258 über die unterschiedlichen Gänge beinhalten. Alternativ dazu kann der Versatz vom Gang abhängig sein, wobei jeder Gang seinen eigenen Versatz aufweist. Zum Beispiel können die in den oberen Gängen verwendeten Versätze eine größere Größe als in den unteren Gängen aufweisen, um eine einheitlichere Verzögerung bereitzustellen.
Das endgültige Bremsdrehmomentprofil 262 kann durch eine Steuerung auf niedriger Ebene verwendet werden, die für das Senden von Drehmomentbefehlen an den M/G 18 verantwortlich ist. Die Steuerung auf niedriger Ebene kann dem M/G 18 befehlen, eine Nutzbremsung gemäß dem Profil 262 anzuwenden, um das Abbremsen des Fahrzeugs zu bewirken. Die Steuerung auf niedriger Ebene, oder eine andere Steuerung, kann das endgültige Drehmomentprofil 262, das sich in dem Radbereich befindet, in ein Elektromotordrehmoment umwandeln, das dem M/G 18 befohlen wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein dem Algorithmus 200 ähnlicher Algorithmus ein Drehzahlprofil für das Fahrzeug während des Bremsereignisses ausgeben. Das Drehzahlprofil kann durch eine Steuerung auf niedriger Ebene dazu verwendet werden, einen Befehl, ein regeneratives Drehmoment gemäß dem Profil anzuwenden, an den Elektromotor zu senden, um das Abbremsen des Fahrzeugs zu bewirken. Das Drehzahlprofil kann zuerst in ein Bremsdrehmoment in dem Radbereich und anschließend in ein Elektromotordrehmoment umgewandelt werden, das dem M/G 18 befohlen werden kann.
Die hier 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 dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie z. B. anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, welche durch die Ansprüche umfasst werden. 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 Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen auszubilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder dargestellt 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 der 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 Elektromotor; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine autonome Bremsanforderung und einem der Anforderung zugeordneten durchschnittlichen Bremsdrehmoment mit einer Größe, die geringer als eine regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das von einem effizientesten Drehmomentprofil des Elektromotors übernommen wurde, damit es einen Durchschnittswert aufweist, der in einen spezifizierten Bereich des durchschnittlichen Bremsdrehmoments fällt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Stufenübersetzungsgetriebe mit mehreren diskreten Übersetzungsverhältnissen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Drehmomentprofil eine erste Größe aufweist, die dem Elektromotor befohlen wird, wenn sich das Getriebe in einem von den Übersetzungsverhältnissen befindet, und eine zweite Größe aufweist, die verwendet wird, wenn sich das Getriebe in einem anderen von den Übersetzungsverhältnissen befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Getriebe einen Drehmomentwandler beinhaltet, der an den Elektromotor gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Verbrennungsmotor und eine Ausrückkupplung, wobei die Ausrückkupplung dazu konfiguriert ist, selektiv den Elektromotor an den Verbrennungsmotor zu koppeln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass das effizienteste Drehmomentprofil geringer als ein Drehmoment ist, das zum Beibehalten eines gewünschten Folgeabstands zu einem davor befindlichen Objekt erforderlich ist, das Fahrzeug nur mit dem Elektromotor gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das mindestens eine Größe aufweist, die gleich dem Drehmoment ist, das zum Beibehalten eines gewünschten Folgeabstands erforderlich ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei sich das Drehmomentprofil in einem Radbereich befindet.
Verfahren zur Nutzbremsung eines autonomen Fahrzeugs, umfassend: als Reaktion darauf, dass ein vorhergesagtes autonomes Bremsereignis angefordert wird und ein vorhergesagtes durchschnittliches Bremsdrehmoment des Bremsereignisses eine Größe aufweist, die geringer als eine regenerative Drehmomentgrenze des Antriebsstrangs ist, Abbremsen des Fahrzeugs nur mit einer elektrischen Maschine gemäß einem Drehmomentprofil abzubremsen, das von einem effizientesten Drehmomentprofil der elektrischen Maschine übernommen wurde, damit es einen Durchschnittswert aufweist, der in einen spezifizierten Bereich des durchschnittlichen Bremsdrehmoments fällt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Drehmomentprofil eine erste Größe aufweist, die der elektrischen Maschine befohlen wird, wenn sich ein Getriebe des Fahrzeugs in einem ersten Übersetzungsverhältnis befindet, und eine zweite Größe aufweist, die der elektrischen Maschine befohlen wird, wenn sich das Getriebe in einem zweiten Übersetzungsverhältnis befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich das Drehmomentprofil in einem Radbereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes umfasst: als Reaktion darauf, dass das vorhergesagte autonome Bremsereignis angefordert wird und das vorhergesagte mittlere Bremsdrehmoment des Bremsereignisses eine Größe aufweist, die über der regenerativen Drehmomentgrenze des Fahrzeugs liegt, Abbremsen des Fahrzeugs nur mit der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmomentprofil, das mindestens eine Größe aufweist, die auf die regenerative Drehmomentgrenze eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes umfasst: als Reaktion darauf, dass das effizienteste Drehmomentprofil geringer als ein Drehmoment ist, das zum Beibehalten eines gewünschten Folgeabstands zu einem davor befindlichen Objekt erforderlich ist, Abbremsen des Fahrzeugs nur mit der elektrischen Maschine gemäß einem Drehmomentprofil, das mindestens eine Größe aufweist, die gleich dem Drehmoment ist, das zum Beibehalten eines gewünschten Folgeabstands erforderlich ist.