DE102020114557A1

DE102020114557A1 - Verbrennungsmotorstart- und schaltsteuerstrategie für ein hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102020114557A1
Application number: DE102020114557.8A
Authority: DE
Inventors: Jason Meyer; Dushyant Palejiya; Rajit Johri; Yixin Yao
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-12-03
Also published as: US20200377075A1; US11225244B2; CN112009449A

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine Verbrennungsmotorstart- und Schaltsteuerstrategie für ein Hybridfahrzeug bereit. Es ist ein System und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors und Schalten eines Getriebes offenbart, wobei eine Steuerung dazu betriebsfähig sein kann, als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebes und Starten des Verbrennungsmotors ein Drehmoment eines Elektromotors zu verringern und einen Startergenerator (ISG) zum Starten eines Verbrennungsmotors zu betreiben. Die Steuerung kann als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors null erreicht, eine zweite Kupplung auskuppeln und anschließend das Getriebe auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses schalten. Die Steuerung kann als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung jeweilige Drehmomente des Elektromotors, des ISG und des Verbrennungsmotors erhöhen, um eine Drehzahl des Elektromotors, des ISG und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl zu treiben, die durch die Drehzahl des Zielgangs definiert ist. Die Steuerung kann als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, die zweite Kupplung einkuppeln und als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des ISG und des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, eine Ausrückkupplung einkuppeln.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuersystem für Hybridfahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei einem Hybridfahrzeug können Schwierigkeiten beim Koordinieren einer Verbrennungsmotorstartroutine und Koordinieren des Schaltens eines Getriebes zwischen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen bestehen. Für große Hybridnutzfahrzeuge, die einen großen Verbrennungsmotor beinhalten können (z. B. einen 6,2 Liter fassenden V-10-Motor), kann ein erheblicher Leistungsverbrauch durch einen Startergenerator erforderlich sein, um genügend Drehmoment zu erzeugen, das zum Anlassen und Starten des großen Verbrennungsmotors erforderlich ist.
KURZDARSTELLUNG
Es ist ein System und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors und Schalten eines Getriebes eines Hybridfahrzeugs offenbart, das einen koaxial angeordneten Verbrennungsmotor, Startergenerator, Elektromotor und Getriebekasten beinhaltet. Das Hybridfahrzeug kann zudem eine Ausrückkupplung zwischen dem Startergenerator und dem Elektromotor und eine zweite Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten beinhalten. Die zweite Kupplung kann eine Klauenkupplung sein.
Es kann eine Steuerung enthalten sein, die dazu betriebsfähig ist, als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors ein Drehmoment des Elektromotors zu verringern und den Startergenerator zum Starten des Verbrennungsmotors zu betreiben. Die Steuerung kann zudem als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors null erreicht, die zweite Kupplung auskuppeln und anschließend den Getriebekasten auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses schalten. Die Steuerung kann zudem als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung jeweilige Drehmomente des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors erhöhen, um eine Drehzahl des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl zu treiben, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist. Die Steuerung kann zudem als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, die zweite Kupplung einkuppeln. Die Steuerung kann ferner als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Startergenerators und des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, die Ausrückkupplung einkuppeln.
Die Steuerung kann zudem als Reaktion darauf, dass die Ausrückkupplung eingekuppelt wird, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors, ein Drehmoment des Startergenerators und das Drehmoment des Elektromotors zum Erfüllen eines vom Fahrer geforderten Drehmoments einstellen. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion auf den Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors die Drehzahl des Verbrennungsmotors und des Startergenerators in Richtung der Drehzahl des Elektromotors einzustellen und als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor und der Startergenerator die Drehzahl des Elektromotors erreichen, die Ausrückkupplung einzukuppeln.
Die Steuerung kann ferner dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird.
Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, zu befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug allein antreibt. Die Steuerung kann ferner dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, zu befehlen, dass der Elektromotor antreibt, dass der Getriebekasten geschaltet wird.
Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Elektromotor ein Fahrzeug allein antreibt.
Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, zu befehlen, dass der Getriebekasten geschaltet wird. Die Steuerung kann ferner dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, eine durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierte Leistung zu reduzieren und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, zu befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug antreibt.
Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird. Die Steuerung kann ferner dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, zu befehlen, dass der Elektromotor ein Fahrzeug allein antreibt.
Es ist ein alternatives System und Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors und Schalten eines Getriebes eines Hybridfahrzeugs offenbart, das einen koaxial angeordneten Verbrennungsmotor, Elektromotor und Getriebekasten beinhaltet. Das Hybridfahrzeug kann zudem eine Ausrückkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor und eine zweite Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten beinhalten. Die zweite Kupplung kann eine Klauenkupplung sein.
Eine Steuerung kann dazu betriebsfähig sein, als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors ein Drehmoment des Elektromotors zu verringern und mit dem Einkuppeln der Ausrückkupplung zum Starten des Verbrennungsmotors zu beginnen. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird, die Ausrückkupplung auszukuppeln, und als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors reduziert wird, die zweite Kupplung auszukuppeln und anschließend den Getriebekasten auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses zu schalten. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung jeweilige Drehmomente des Elektromotors und des Verbrennungsmotors zu erhöhen, um eine Drehzahl des Elektromotors und des Verbrennungsmotors in Richtung einer gleichen Zieldrehzahl zu treiben, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist. Die Steuerung kann zudem dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, die zweite Kupplung einzukuppeln. Die Steuerung kann ferner dazu betriebsfähig sein, als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, die Ausrückkupplung einzukuppeln.
Figurenliste

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs;
2A ist ein Steuerdiagramm, das ein erstes Verfahren zum Bestimmen eines koordinierten Startens eines Verbrennungsmotors und Hochschaltens eines Getriebeübersetzungsverhältnisses veranschaulicht;
2B ist ein Steuerdiagramm, das ein anderes Verfahren zum Bestimmen eines koordinierten Startens eines Verbrennungsmotors und Hochschaltens eines Getriebeübersetzungsverhältnisses veranschaulicht;
3A ist ein Steuerdiagramm, das ein erstes Verfahren zum Bestimmen eines koordinierten Startens eines Verbrennungsmotors und Herunterschaltens eines Getriebeübersetzungsverhältnisses veranschaulicht;
3B ist ein Steuerdiagramm, das ein anderes Verfahren zum Bestimmen eines koordinierten Startens eines Verbrennungsmotors und Herunterschaltens eines Getriebeübersetzungsverhältnisses veranschaulicht;
4 ist ein Schaubild, das die Drehzahl- und Drehmomenteigenschaften des Hybridfahrzeugs während einer Verbrennungsmotorstartroutine und einer Getriebeschaltroutine veranschaulicht;
5 ist ein Schaubild, das die Drehzahl- und Drehmomenteigenschaften des Hybridfahrzeugs während einer koordinierten Verbrennungsmotorstartroutine und Getriebeschaltroutine veranschaulicht;
6A-6C sind ein Steuerdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen veranschaulicht, wann eine Verbrennungsmotorstartroutine und eine Getriebekastenhochschaltroutine gemeinsam oder unabhängig ausgeführt werden sollen;
7A-7B sind ein Steuerdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen veranschaulicht, wann eine Verbrennungsmotorstartroutine und eine Getriebekastenherunterschaltroutine gemeinsam oder unabhängig ausgeführt werden sollen;
8 ist ein Steuerdiagramm, das ein Verfahren zum Ausführen einer Verbrennungsmotorstartroutine veranschaulicht; und
9 ist ein Steuerdiagramm, das ein Verfahren zum Ausführen einer Getriebekastenschaltroutine veranschaulicht.
10 ist ein Steuerdiagramm, das ein Verfahren zum Ausführen einer Verbrennungsmotorstartroutine und einer Getriebekastenschaltroutine veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann versteht, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, 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 veranschaulichten Kombinationen aus 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 zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das HEV 10 kann einen Verbrennungsmotor 12 und eine elektrische Maschine wie etwa einen integrierten Startermotor/Generator (integrated startermotor/generator - ISG) 14 beinhalten. Wie gezeigt, kann der ISG 14 an der Kurbelwelle positioniert und mit dem Schwungrad des Verbrennungsmotors 12 verbunden sein. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Welle 15 durch den ISG 14 erstrecken kann. Es wird zudem in Betracht gezogen, dass der ISG 14 möglicherweise nicht an der Welle 15 positioniert ist, sondern stattdessen unter Verwendung eines Riemens oder eines Zahnradmechanismus mit dem Schwungrad des Verbrennungsmotors 12 verbunden sein kann. Das HEV 10 kann zudem eine elektrische Maschine wie etwa einen Elektromotor/Generator (motor/generator - M/G) 16, einen Getriebekasten 18 mit mehrstufiger Übersetzung und eine Hochspannungsbatterie 20 beinhalten.
Der Verbrennungsmotor 12 und der M/G 16 können beide als Antriebsquellen zum Antreiben des HEV 10 konfiguriert sein. Der Verbrennungsmotor 12 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine wie etwa einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Verbrennungsmotor 12 erzeugt eine Verbrennungsmotorleistung und ein entsprechendes Verbrennungsmotordrehmoment, das dem M/G 16 zugeführt wird, wenn eine Ausrückkupplung 22 zwischen dem Verbrennungsmotor 12 und dem M/G 16 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der M/G 16 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten von elektrischen Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann der M/G 16 ein Permanentmagnet-Synchronmotor sein. Leistungselektronik konditioniert Gleichstromleistung (direct current - DC), die durch die Batterie 20 bereitgestellt wird, auf die Anforderungen des M/G 16, wie nachstehend beschrieben wird. Zum Beispiel kann Leistungselektronik dem M/G 16 Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) bereitstellen.
Wenn die Ausrückkupplung 22 mindestens teilweise eingekuppelt ist, ist ein Leistungsfluss von dem Verbrennungsmotor 12 zu dem M/G 16 oder von dem M/G 16 zu dem Verbrennungsmotor 12 möglich. Zum Beispiel kann eine Ausrückkupplung 22 eingekuppelt sein und der M/G 16 kann als Generator betrieben werden, um Drehenergie, die durch die Welle 15 und die Welle 24 bereitgestellt wird, in elektrische Energie, die in der Batterie 20 gespeichert werden soll, umzuwandeln. Die Ausrückkupplung 22 kann zudem ausgekuppelt sein, um den Verbrennungsmotor 12 zu isolieren, was ermöglicht, dass der M/G 16 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 dient. Es wird in Betracht gezogen, dass sich die Welle 24 durch den M/G 16 erstrecken kann. Der M/G 16 kann antreibbar mit der Welle 24 verbunden sein, wohingegen der Verbrennungsmotor 12 nur dann antreibbar mit der Welle 24 verbunden sein kann, wenn die Ausrückkupplung 22 mindestens teilweise eingekuppelt ist.
Der ISG 64 kann dazu konfiguriert sein, als Elektromotor zu dienen, um den Verbrennungsmotor 12 während eines Verbrennungsmotorstartereignisses zu starten oder zusätzliches Drehmoment zum Antreiben des HEV 10 bereitzustellen. Der ISG 14 kann zudem dazu konfiguriert sein, Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 12 zu empfangen und als Generator zu dienen, um elektrische Energie zum Laden der Batterie 20 bereitzustellen.
Es wird in Betracht gezogen, dass der Getriebekasten 18 Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten kann, die durch selektive Einrückung von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedliche Getriebeübersetzungen versetzt werden, um die gewünschten mehreren einzelnen Antriebsübersetzungen oder Stufenantriebsübersetzungen festzusetzen. Die Reibungselemente sind durch einen Schaltzeitplan steuerbar, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze miteinander verbindet und voneinander trennt, um die Übersetzung zwischen einer Ausgangswelle 26 und einer Eingangswelle 28 zu steuern. Der Getriebekasten 18 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugeordnete Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU), automatisch von einer Übersetzung auf eine andere geschaltet. Leistung und Drehmoment sowohl von dem Verbrennungsmotor 12, dem ISG 14 als auch dem M/G 16 können an den Getriebekasten 18 abgegeben und von diesem aufgenommen werden. Der Getriebekasten 18 kann dann der Ausgangswelle 26 Ausgangsleistung und -drehmoment bereitstellen.
Es versteht sich, dass ein beliebiger Mehrfachübersetzungsgetriebekasten, der (ein) Eingangsdrehmoment(e) von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor annimmt und dann der Ausgangswelle 26 Drehmoment mit den unterschiedlichen Übersetzungen bereitstellt, für die Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar ist. Der Getriebekasten 18 kann zum Beispiel durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (automated mechanical/manual transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Wie es dem Durchschnittsfachmann im Allgemeinen geläufig ist, kann ein AMT zum Beispiel in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 26 mit einem Differential 30 verbunden. Das Differential 30 treibt ein Paar Räder 32 über jeweilige Achsen 34 an, die mit dem Differential 30 verbunden sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment an jedes Rad 32, während es leichte Drehzahldifferenzen zulässt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen können verwendet werden, um Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit von einem konkreten Betriebsmodus oder einer konkreten Betriebsbedingung variieren.
Eine Kupplung 36 kann ferner zwischen dem Getriebekasten 18 und dem M/G 16 angeordnet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass die Kupplung 36 eine „Klauenkupplung“ oder eine beliebige andere Art von mechanischem Verriegelungskupplungsmechanismus für Kraftfahrzeuge sein kann. Wenn die Kupplung 36 eingekuppelt ist und die Ausrückkupplung 22 ausgekuppelt ist, kann der M/G 16 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 dienen. Wenn die Kupplung 36 und die Ausrückkupplung 22 beide eingekuppelt sind, kann das HEV 10 eine beliebige Kombination des Verbrennungsmotors 12, des ISG 14 und/oder des M/G 16 betreiben, um das HEV 10 mit Leistung zu versorgen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Kupplung 36 ausgekuppelt werden kann, um den Verbrennungsmotor 12, den ISG 14 und/oder den M/G 16 von der Eingangswelle 28 zu entkoppeln, wenn der Getriebekasten 18 zwischen unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen geschaltet wird oder wenn der Getriebekasten 18 in einer „Parkposition“ oder „Neutralposition“ positioniert ist.
Das HEV 10 kann ferner eine zugeordnete Steuerung 38 wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU), eine Verbrennungsmotorsteuereinheit (engine control unit - ECU) oder dergleichen beinhalten. Wenngleich sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 38 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen in dem gesamten HEV 10, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Es versteht sich deshalb, dass die Steuerung 38 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors 12; Betreiben des ISG 14 zum Bereitstellen von Raddrehmoment oder Laden der Batterie 20; Betreiben des M/G 16 zum Bereitstellen von Raddrehmoment oder Laden der Batterie 20; Einkuppeln/Auskuppeln der Ausrückkupplung 22 und der Kupplung 36; oder Betreiben des Getriebekastens 18 zum Auswählen/Einplanen von Schaltungen des Getriebeübersetzungsverhältnisses.
Die Steuerung 38 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation stehen. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicher zum Beispiel in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (randomaccess memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Bei KAM handelt es sich um einen dauerhaften oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Verbrennungsmotor-/Fahrzeugsensoren und -aktoren über eine Eingangs-/Ausgangs-(E/A-)Schnittstelle (einschließlich eines Eingangs- und eines Ausgangskanals), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie im Allgemeinen durch die gestrichelten Linien veranschaulicht, kann die Steuerung 38 Signale an Folgende und/oder von Folgenden kommunizieren: Verbrennungsmotor 12; ISG 14; Ausrückkupplung 22; M/G 16; Batterie 20; Kupplung 36; und Getriebekasten 18. Obwohl nicht ausdrücklich veranschaulicht, erkennt der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten, die innerhalb jedes der vorstehend genannten Teilsysteme durch die Steuerung 38 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder Algorithmen, die durch die Steuerung ausgeführt werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, -rate und -dauer, Drosselventilposition, Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren), Zeitsteuerung und Dauer für Einlass-/Auslassventile, Komponenten eines Frontend-Nebenaggregatantriebs (front-end accessory drive - FEAD) wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich des Bestimmens der oberen Grenzwerte zum Laden und Entladen), Nutzbremsen, Betrieb des ISG 14 und M/G 16, Kupplungsdrücke für die Ausrückkupplung 22, die Kupplung 36 und den Getriebekasten 18 und dergleichen. Sensoren, die Eingaben durch die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition (PIP), die Verbrennungsmotordrehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugkrümmerdruck (MAP), die Fahrpedalposition (PPS), die Zündschalterposition (IGN), die Drosselventilposition (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Abgassauerstoffgehalt (EGO) oder die Konzentration oder Gegenwart einer anderen Abgaskomponente, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, das Übersetzungsverhältnis oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl des Getriebeturbinenrads (TS), den Verzögerungs- oder Schaltmodus (MDE), die Temperatur, die Spannung, den Strom oder den Ladezustand (SOC) der Batterie anzugeben.
Die Steuerlogik oder Funktionen, die durch die Steuerung 38 durchgeführt 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 sein können. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern sie ist zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung wie etwa die Steuerung 38 ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer bzw. einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen darstellen, der bzw. die durch einen Computer ausgeführt wird bzw. werden, um das Fahrzeug oder seine Teilsysteme zu steuern. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und damit assoziierte Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen aufzubewahren.
Ein Fahrpedal (nicht gezeigt) wird durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Fahrpedals ein Fahrpedalpositionssignal, das durch die Steuerung 38 als Forderung einer erhöhten Leistung bzw. verringerten Leistung interpretiert werden kann. Ein Bremspedal (nicht gezeigt) wird zudem durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Bremsmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals ein Bremspedalpositionssignal, das durch die Steuerung 38 als Forderung interpretiert werden kann, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Auf Grundlage von Eingaben von dem Fahrpedal und dem Bremspedal befiehlt die Steuerung 38 das Drehmoment zu dem Verbrennungsmotor 12, dem ISG 14 und dem M/G 16. Die Steuerung 38 steuert zudem die Zeitsteuerung von Gangschaltungen innerhalb des Getriebekastens 18 sowie die Einkupplung oder Auskupplung der Ausrückkupplung 22 und der Kupplung 36.
Um das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 12 und/oder dem ISG 14 anzutreiben, ist die Ausrückkupplung 22 mindestens teilweise eingekuppelt, um mindestens einen Teil des Drehmoments des Verbrennungsmotors/ISG durch die Ausrückkupplung 22 an den M/G 16 und dann von dem M/G 16 durch die Kupplung 36 und den Getriebekasten 18 zu übertragen. Der M/G 16 kann den Verbrennungsmotor 12 oder den ISG 14 dadurch unterstützen, dass er zusätzliche Leistung zum Drehen der Eingangswelle 28 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“ oder „elektrisch unterstützter Modus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mit dem M/G 16 als alleinige Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Ausrückkupplung 22 den Verbrennungsmotor 12 und den ISG 14 von der Welle 24 isoliert. Die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 12 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUS sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Batterie 20 kann dazu dienen, gespeicherte elektrische Energie an Leistungselektronik zu übertragen, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik kann dazu dienen, DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung umzuwandeln, die durch den M/G 16 verwendet werden soll. Die Steuerung 38 befiehlt der Leistungselektronik, eine Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die dem M/G 16 bereitgestellt wird, um der Welle 24 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer“ oder „EV“-Betriebsmodus bezeichnet werden.
In jedem beliebigen Betriebsmodus kann der M/G 16 als Elektromotor wirken und eine Antriebskraft für das HEV 10 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 16 als Generator wirken und kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert werden soll. Der M/G 16 kann zum Beispiel als Generator wirken, während der Verbrennungsmotor 12 Antriebsleistung für das HEV 10 bereitstellt. Der M/G 16 kann zusätzlich während Zeiträumen des Nutzbremsens als Generator wirken, wobei Drehmoment und Rotationsenergie (oder Bewegungsenergie) oder Leistung von den sich drehenden Rädern 32 durch den Getriebekasten 18 und die Kupplung 36 zurück übertragen und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umgewandelt werden.
Die Batterie 20 und der M/G 16 können zudem dazu konfiguriert sein, einem oder mehreren Fahrzeugnebenverbrauchern elektrische Leistung bereitzustellen. Die Fahrzeugnebenverbraucher können unter anderem Klimaanlagen, Servolenkungssysteme, elektrische Heizgeräte oder ein beliebiges anderes System oder eine beliebige andere Vorrichtung, das bzw. die elektrisch betrieben ist, beinhalten.
Die Steuerung 38 kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Zustände oder Bedingungen der verschiedenen Fahrzeugkomponenten zu empfangen. Die elektrischen Signale können der Steuerung 38 über Eingangskanäle von den verschiedenen Komponenten zugestellt werden. Zusätzlich können die von den verschiedenen Komponenten empfangenen elektrischen Signale auf eine Anforderung oder einen Befehl zum Wechseln oder Ändern eines Zustands einer oder mehrerer der jeweiligen Komponenten des HEV 10 hinweisen. Die Steuerung 38 kann Ausgangskanäle beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den verschiedenen Fahrzeugkomponenten Anforderungen oder Befehle (über elektrische Signale) zuzustellen. Die Steuerung 38 kann Steuerlogik und/oder Algorithmen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die durch die Ausgangskanäle zugestellten Anforderungen oder Befehle auf Grundlage der Anforderungen, Befehle, Bedingungen oder Zustände der verschiedenen Fahrzeugkomponenten zu erzeugen.
Die in 1 veranschaulichte Architektur ist lediglich repräsentativ und soll nicht einschränkend sein. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die eine selektive Einkupplung sowohl eines Verbrennungsmotors als auch eines Elektromotors zum Übertragen von Leistung durch das Getriebe nutzen. Zum Beispiel können der ISG 14 und/oder der M/G 16 von der Kurbelwelle versetzt sein. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Konfiguration des HEV 10 vorteilhaft sein kann, da sie gegenüber anderen Hybridfahrzeugkonfigurationen extrem hohe Drehmomentfähigkeiten bereitstellt. Für große Nutzfahrzeuge (z. B. ein Fahrzeug mit einem 6,2 Liter fassenden V-10-Motor) kann es sein, dass das HEV 10 große Drehmomentmengen benötigt, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen und zu starten. Um einen derartigen größeren Verbrennungsmotor schnell anzulassen, kann es sein, dass der ISG 14 zehntausende Watt Leistung fordert. Die Steuerung 38 müsste deshalb genügend Leistung reservieren, um sicherzustellen, dass der Verbrennungsmotor 12 während des EV-Betriebs schnell gestartet werden kann. Im Allgemeinen könnte die Leistung, die verfügbar ist, um das Fahrzeug im EV-Modus anzutreiben, die Batterieentladungsleistung abzüglich jeglicher Nebenverbraucherleistung (z. B. DC/DC-Wandler, elektrische Klimaanlage usw.) und der Leistungsreserve für den Verbrennungsmotorstart sein. Bei größeren Nutzfahrzeugen würden das Gewicht und die große Leistungsreserve für den Verbrennungsmotorstart im Allgemeinen zu einer eingeschränkten EV-Modusfähigkeit führen.
Zudem könnten bei größeren Nutzfahrzeugen Nachteile für den Getriebekasten 18 auftreten, da während einer Getriebeschaltung kein Drehmoment an die Räder 32 übertragen werden kann. Zum Beispiel kann eine Getriebeschaltung Folgendes erfordern: (1) dass das Drehmoment des M/G 16 (und das Nettodrehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14, falls die Ausrückkupplung 22 eingekuppelt ist) auf null gerampt wird; (2) Auskuppeln der Kupplung 36; (3) dass der Getriebekasten 18 in ein neues Übersetzungsverhältnis geschaltet wird; (4) dass dem M/G 16 Drehzahlsteuerung befohlen wird; (5) dass das Drehmoment des M/G 16 angewendet wird, um die Elektromotordrehzahl des M/G 16 von der Synchrondrehzahl des ursprünglichen Gangs zur Synchrondrehzahl des Zielgangs zu ändern; (6) Einkuppeln der Kupplung 36; und (7) dass das Drehmoment des M/G 16 (und das Nettodrehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14, falls die Ausrückkupplung 22 eingekuppelt ist) gerampt wird, um das über das Fahrpedal und/oder Bremspedal durch einen Fahrer geforderte Drehmoment (d. h. das vom Fahrer geforderte Drehmoment) zu erfüllen. Dieser Prozess kann bis zu seinem Abschluss eine erhebliche Zeit (z. B. 2 Sekunden oder mehr) erfordern. Obwohl die EV-Modusfähigkeit begrenzt sein kann, könnte die Steuerung 38 dazu in der Lage sein, dem HEV 10 zu befehlen, auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die hoch genug ist, damit der Getriebekasten 18 auf einen hohen Gang hochschalten muss, um zu verhindern, dass der M/G 16 überdreht.
Es wird in Betracht gezogen, dass es durch Koordinieren des Startens des Verbrennungsmotors 12 und des Schaltens des Getriebekastens 18 möglich sein kann, die EV-Fähigkeit zu verbessern und das Gesamtfahrverhalten des HEV 10 zu verbessern. Da jedoch ein Schalten des Getriebes notwendig ist, kann es sein, dass der Getriebekasten 18 in einen höheren Gang hochschalten muss, um zu verhindern, dass der M/G 16 und/oder der ISG 14 und der Verbrennungsmotor 12 überdrehen. Während ein derartiges Schalten des Getriebekastens 18 notwendig sein kann, können das Starten des Verbrennungsmotors 12 und die Schaltereignisse des Getriebekastens 18 zu einem einzigen Ereignis kombiniert werden, ohne die Ereignisdauer über ein normales Schaltereignis hinaus zu verlängern.
Das Ausführen einer koordinierten Getriebeschaltung des Getriebekastens 18 und eines Startens des Verbrennungsmotors 12 kann mehrere Schritte erfordern, doch die Schritte können parallel durchgeführt werden, sodass die Dauer des kombinierten Ereignisses wie eine reguläre Getriebeschaltung funktionieren kann. 2A veranschaulicht eine Getriebehochschaltung des Getriebekastens 18 gemäß einer Ausführungsform, wobei der Verbrennungsmotor 12 nicht betrieben wird und die Ausrückkupplung 22 ausgekuppelt ist. Vor T₁ kann das HEV 10 allein durch Drehmoment angetrieben werden, das durch den M/G 16 bereitgestellt wird (d. h. EV-Modus). Bei T₁ kann der Fahrer damit beginnen, auf das Fahrpedal zu drücken. Wie durch den Zeitraum zwischen T₁ und T₂ gezeigt, kann die Steuerung 38 den Drehmomentausgang des M/G 16 erhöhen. Die Steuerung 38 kann überwachen und bestimmen, ob die Drehmomentforderung einen Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors (d. h. einen Schwellenwert dafür, wann der Verbrennungsmotor gestartet werden sollte) überschreitet. Bei T₂ kann die Steuerung 38 bestimmen, dass die Drehmomentforderung den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors überschritten hat, und es wird eine koordinierte Verbrennungsmotorstart- und Getriebeschaltroutine ausgeführt.
Wie durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann die koordinierte Start- und Schaltroutine zuerst so schnell wie möglich, wie es der Antriebsstrang handhaben kann und sodass Probleme mit Geräuschen, Schwingungen und Rauigkeit (noise-vibration-harshness - NVH) reduziert werden, das Drehmoment des M/G 16 in Richtung von null verringern. Wenn das Drehmoment des M/G 16 reduziert wird, wird Leistung verfügbar, um den Verbrennungsmotor 12 unter Verwendung des ISG 14 anzulassen. Mit anderen Worten kann die Steuerung 38 dazu in der Lage sein, den Verbrennungsmotor 12 mit mehr Drehmoment/Leistung anzulassen, da das Drehmoment des M/G 16 auf null reduziert wird. Bei T₃ ist das Drehmoment des M/G 16 auf null reduziert worden und die Steuerung 38 kuppelt die Kupplung 36 aus, sodass die Eingangswelle 28 von der Welle 24 getrennt ist. Sobald die Kupplung 36 ausgekuppelt ist, legt der Getriebekasten 18 den neuen Zielgang ein und die Steuerung 38 befiehlt dem M/G 16 Drehzahlsteuerung. Sobald in die Drehzahlsteuerung eingetreten worden ist, kann die Steuerung 38 das Drehzahlziel auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs festlegen.
Wie zudem durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann das Drehmoment des ISG 14 damit beginnen, zuzunehmen, um innerhalb eines kurzen Zeitraums genügend Drehmoment und Leistung zu erzeugen, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen und eine erste Verbrennung darin zu erzeugen. Es ist gezeigt, dass die erste Verbrennung bei T₃ auftritt, und die Steuerung 38 befiehlt dann dem ISG 14 Drehzahlsteuerung und das Drehzahlziel des ISG 14 wird ebenfalls auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs des Getriebekastens 18 festgelegt. Da der Verbrennungsmotor 12 und der ISG 14 dazu in der Lage sind, ihre kombinierte Trägheit zu beschleunigen, kann die Steuerung 38 sicherstellen, dass der Verbrennungsmotor 12 die Zieldrehzahl gleichzeitig damit erreicht, dass der M/G 16 ungefähr die Zieldrehzahl erreicht. Sobald die Steuerung 38 bestimmt hat, dass die Drehzahlen des Verbrennungsmotors 12, des ISG 14 und des M/G 16 mit dem neuen Zielgang synchronisiert sind, kann die Steuerung 38 die Kupplung 36 (wie durch T₅ gezeigt) und die Ausrückkupplung 22 (wie durch T₆ gezeigt) einkuppeln. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 die Kupplung 36 und die Ausrückkupplung 22 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend einkuppeln kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 zuerst die Kupplung 36 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Ausrückkupplung 22 übergehen. Alternativ kann die Steuerung die Ausrückkupplung 22 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Kupplung 36 übergehen. Sobald die Steuerung 38 die Kupplung 36 eingekuppelt hat, kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 erhöht werden, um damit zu beginnen, die Fahrerforderung abzugeben.
2B veranschaulicht eine Getriebehochschaltung des Getriebekastens 18 gemäß einer anderen Ausführungsform, wobei der Verbrennungsmotor 12 nicht betrieben wird und die Ausrückkupplung 22 ausgekuppelt ist. Vor T₁ kann das HEV 10 allein durch Drehmoment angetrieben werden, das durch den M/G 16 bereitgestellt wird (d. h. EV-Modus). Bei T₁ kann der Fahrer damit beginnen, auf das Fahrpedal zu drücken. Wie durch den Zeitraum zwischen T₁ und T₂ gezeigt, kann die Steuerung 38 den Drehmomentausgang des M/G 16 erhöhen. Die Steuerung 38 kann überwachen und bestimmen, ob die Drehmomentforderung einen Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors (d. h. einen Schwellenwert dafür, wann der Verbrennungsmotor gestartet werden sollte) überschreitet. Bei T₂ kann die Steuerung 38 bestimmen, dass die Drehmomentforderung den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors überschritten hat, und es wird eine koordinierte Verbrennungsmotorstart- und Getriebeschaltroutine ausgeführt.
Wie durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann die koordinierte Start- und Schaltroutine das Drehmoment des M/G 16 verringern, und die Drehmomentkapazität der Ausrückkupplung 22 wird erhöht. Die Drehmomentkapazität der Ausrückkupplung 22 wird dann verwendet, um mit dem Anlassen des Verbrennungsmotors 12 zu beginnen. Bei T₃ ist das Drehmoment des M/G 16 in Richtung von null reduziert worden und die Steuerung 38 kuppelt die Kupplung 36 aus, sodass die Eingangswelle 28 von der Welle 24 getrennt ist. Sobald die Kupplung 36 ausgekuppelt ist, legt der Getriebekasten 18 den neuen Zielgang ein und die Steuerung 38 befiehlt dem M/G 16 Drehzahlsteuerung. Sobald in die Drehzahlsteuerung eingetreten worden ist, kann die Steuerung 38 das Drehzahlziel auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs festlegen.
Zwischen T₂ und T₃ kann das Drehmoment der Ausrückkupplung 22 damit beginnen, zuzunehmen, um genügend Drehmoment und Leistung zu erzeugen, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen und eine erste Verbrennung darin zu erzeugen. Es ist gezeigt, dass die erste Verbrennung bei T₄ auftritt. Sobald die Steuerung 38 bestimmt hat, dass die Drehzahlen des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 mit dem neuen Zielgang synchronisiert sind, kann die Steuerung 38 die Kupplung 36 (wie durch T₅ gezeigt) und die Ausrückkupplung 22 (wie durch T₆ gezeigt) einkuppeln. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 die Kupplung 36 und die Ausrückkupplung 22 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend einkuppeln kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 zuerst die Kupplung 36 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Ausrückkupplung 22 übergehen. Alternativ kann die Steuerung die Ausrückkupplung 22 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Kupplung 36 übergehen. Sobald die Steuerung 38 die Kupplung 36 eingekuppelt hat, kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 erhöht werden, um damit zu beginnen, die Fahrerforderung abzugeben.
3A veranschaulicht eine Getriebeherunterschaltung des Getriebekastens 18 gemäß einer Ausführungsform, wobei der Verbrennungsmotor 12 erneut nicht betrieben wird und die Ausrückkupplung 22 ausgekuppelt ist. Vor T₁ kann das HEV 10 erneut allein durch Drehmoment angetrieben werden, das durch den M/G 16 bereitgestellt wird (d. h. EV-Modus). Bei T₁ kann der Fahrer damit beginnen, auf das Fahrpedal zu drücken. Wie durch den Zeitraum zwischen T₁ und T₂ gezeigt, kann die Steuerung 38 den Drehmomentausgang des M/G 16 erhöhen. Die Steuerung 38 kann überwachen und bestimmen, ob die Drehmomentforderung einen Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors (d. h. einen Schwellenwert dafür, wann der Verbrennungsmotor gestartet werden sollte) überschreitet. Bei T₂ kann die Steuerung 38 bestimmen, dass die Drehmomentforderung den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors überschritten hat, und es wird eine koordinierte Verbrennungsmotorstart- und Getriebeschaltroutine ausgeführt.
Wie durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann die koordinierte Start- und Schaltroutine zuerst so schnell wie möglich, wie es der Antriebsstrang handhaben kann und sodass Probleme mit Geräuschen, Schwingungen und Rauigkeit (noise-vibration-harshness - NVH) reduziert werden, das Drehmoment des M/G 16 in Richtung von null verringern. Wenn das Drehmoment des M/G 16 reduziert wird, wird Leistung verfügbar, um den Verbrennungsmotor 12 unter Verwendung des ISG 14 anzulassen. Mit anderen Worten kann die Steuerung 38 dazu in der Lage sein, den Verbrennungsmotor 12 mit mehr Drehmoment/Leistung anzulassen, da das Drehmoment des M/G 16 auf null reduziert wird. Bei T₃ ist das Drehmoment des M/G 16 auf null reduziert worden und die Steuerung 38 kuppelt die Kupplung 36 aus, sodass die Eingangswelle 28 von der Welle 24 getrennt ist. Sobald die Kupplung 36 ausgekuppelt ist, legt der Getriebekasten 18 den neuen Zielgang ein und die Steuerung 38 befiehlt dem M/G 16 Drehzahlsteuerung. Sobald in die Drehzahlsteuerung eingetreten worden ist, kann die Steuerung 38 das Drehzahlziel auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs festlegen.
Wie zudem durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann das Drehmoment des ISG 14 damit beginnen, zuzunehmen, um innerhalb eines kurzen Zeitraums genügend Drehmoment und Leistung zu erzeugen, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen und eine erste Verbrennung darin zu erzeugen. Es ist gezeigt, dass die erste Verbrennung bei T₃ auftritt, und die Steuerung 38 befiehlt dann dem ISG 14 Drehzahlsteuerung und das Drehzahlziel des ISG 14 wird ebenfalls auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs des Getriebekastens 18 festgelegt. Da der Verbrennungsmotor 12 und der ISG 14 ihre kombinierte Trägheit beschleunigen können, kann die Steuerung 38 sicherstellen, dass der Verbrennungsmotor 12 die Zieldrehzahl gleichzeitig damit erreicht, dass der M/G 16 ungefähr die Zieldrehzahl erreicht. Sobald die Steuerung 38 bestimmt hat, dass die Drehzahlen des Verbrennungsmotors 12, des ISG 14 und des M/G 16 mit dem neuen Zielgang synchronisiert sind, kann die Steuerung 38 die Kupplung 36 (wie durch T₅ gezeigt) und die Ausrückkupplung 22 (wie durch T₆ gezeigt) einkuppeln. Es wird erneut in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 die Kupplung 36 und die Ausrückkupplung 22 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend einkuppeln kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 zuerst die Kupplung 36 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Ausrückkupplung 22 übergehen. Alternativ kann die Steuerung die Ausrückkupplung 22 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Kupplung 36 übergehen. Sobald die Steuerung 38 die Kupplung 36 eingekuppelt hat, kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 erhöht werden, um damit zu beginnen, die Fahrerforderung abzugeben.
3B veranschaulicht eine Getriebeherunterschaltung des Getriebekastens 18 gemäß einer anderen Ausführungsform, wobei der Verbrennungsmotor 12 nicht betrieben wird und die Ausrückkupplung 22 ausgekuppelt ist. Vor T₁ kann das HEV 10 allein durch Drehmoment angetrieben werden, das durch den M/G 16 bereitgestellt wird (d. h. EV-Modus). Bei T₁ kann der Fahrer damit beginnen, auf das Fahrpedal zu drücken. Wie durch den Zeitraum zwischen T₁ und T₂ gezeigt, kann die Steuerung 38 den Drehmomentausgang des M/G 16 erhöhen. Die Steuerung 38 kann überwachen und bestimmen, ob die Drehmomentforderung einen Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors (d. h. einen Schwellenwert dafür, wann der Verbrennungsmotor gestartet werden sollte) überschreitet. Bei T₂ kann die Steuerung 38 bestimmen, dass die Drehmomentforderung den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors überschritten hat, und es wird eine koordinierte Verbrennungsmotorstart- und Getriebeschaltroutine ausgeführt.
Wie durch den Zeitraum zwischen T₂ und T₃ gezeigt, kann die koordinierte Start- und Schaltroutine das Drehmoment des M/G 16 verringern, und die Drehmomentkapazität der Ausrückkupplung 22 wird erhöht. Die Drehmomentkapazität der Ausrückkupplung 22 wird dann verwendet, um mit dem Anlassen des Verbrennungsmotors 12 zu beginnen. Bei T₃ ist das Drehmoment des M/G 16 reduziert worden und die Steuerung 38 kuppelt die Kupplung 36 aus, sodass die Eingangswelle 28 von der Welle 24 getrennt ist. Sobald die Kupplung 36 ausgekuppelt ist, legt der Getriebekasten 18 den neuen Zielgang ein und die Steuerung 38 befiehlt dem M/G 16 Drehzahlsteuerung. Sobald in die Drehzahlsteuerung eingetreten worden ist, kann die Steuerung 38 das Drehzahlziel auf die Synchrondrehzahl des neuen Zielgangs festlegen.
Zwischen T₂ und T₃ kann das Drehmoment der Ausrückkupplung 22 damit beginnen, zuzunehmen, um genügend Drehmoment und Leistung zu erzeugen, um den Verbrennungsmotor 12 anzulassen und eine erste Verbrennung darin zu erzeugen. Es ist gezeigt, dass die erste Verbrennung um T₄ auftritt. Sobald die Steuerung 38 bestimmt hat, dass die Drehzahlen des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 mit dem neuen Zielgang synchronisiert sind, kann die Steuerung 38 die Kupplung 36 (wie durch T₅ gezeigt) und die Ausrückkupplung 22 (wie durch T₆ gezeigt) einkuppeln. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 die Kupplung 36 und die Ausrückkupplung 22 gleichzeitig oder aufeinanderfolgend einkuppeln kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 zuerst die Kupplung 36 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Ausrückkupplung 22 übergehen. Alternativ kann die Steuerung die Ausrückkupplung 22 einkuppeln und dann zum Einkuppeln der Kupplung 36 übergehen. Sobald die Steuerung 38 die Kupplung 36 eingekuppelt hat, kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des M/G 16 erhöht werden, um damit zu beginnen, die Fahrerforderung abzugeben.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Drehmomentfähigkeit des HEV 10, wenn der M/G 16 allein betrieben wird (d. h. EV-Modus), von mehreren Faktoren abhängen kann, einschließlich: (1) der Drehmomenteigenschaften des M/G 16; (2) der Drehmomentverhältnisse des Getriebekastens 18; (3) der Entladeleistungsgrenze der Batterie 20; (4) der Startleistungsreserve des Verbrennungsmotors 12; und (4) der Geschwindigkeit des HEV 10. Unter einer gegebenen Elektromotordrehzahl kann die Drehmomentfähigkeit des M/G 16 ungefähr konstant sein. Über einer gegebenen Elektromotordrehzahl kann die Leistungsfähigkeit des M/G 16 ungefähr konstant sein. Es kann zudem einen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten geben, für den die Drehmomentfähigkeit des HEV 10 an den Rädern 32 in einem niedrigen Gang gleich der Drehmomentfähigkeit des HEV 10 an den Rädern 32 in einem hohen Gang ist. Da mehr Leistung für das Starten des Verbrennungsmotors reserviert ist, wird dieser Drehzahlbereich breiter, doch die maximale Drehmomentfähigkeit, wenn der M/G 16 allein betrieben wird (d. h. EV-Modus), kann abnehmen. Zum Schutz der Elektromotorhardware könnte es erforderlich sein, dass die Steuerung 38 hochschaltet, bevor der Überdrehgrenzwert des M/G 16 erreicht ist.
4 ist ein Schaubild, das veranschaulicht, wie sich diese Faktoren auf die maximale Raddrehmomentfähigkeit des HEV 10 auswirken können, wenn es im EV-Modus betrieben wird. Wie veranschaulicht, stellt W_T1 das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem niedrigen Gang positioniert ist. W_T2 stellt ebenfalls das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem niedrigen Gang positioniert ist. Doch das Raddrehmoment von W_T2 beginnt bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit als W_T1 , abzunehmen, sodass reservierte Leistung aus der Batterie 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 12 vorhanden sein kann.
W_T3 stellt das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem hohen Gang positioniert ist. W_T4 stellt ebenfalls das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem hohen Gang positioniert ist. Doch das Raddrehmoment von W_T4 beginnt bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit als W_T3 , abzunehmen, sodass reservierte Leistung aus der Batterie 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 12 vorhanden sein kann.
Die Mindestgeschwindigkeit für den M/G 16 mit einem gleichwertigen Leistungsvermögen in einem niedrigen Gang/hohen Gang, bei der reservierte Leistung aus der Batterie 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 12 vorhanden sein kann, ist durch T₁ veranschaulicht. Die Mindestgeschwindigkeit für den M/G 16 mit einem gleichwertigen Leistungsvermögen in einem niedrigen Gang/hohen Gang, bei der keine reservierte Leistung aus der Batterie 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 12 vorhanden sein kann, ist durch T₂ veranschaulicht. Die Höchstgeschwindigkeit für den M/G 16 in einem niedrigen Gang ist durch T₃ veranschaulicht. Die Höchstgeschwindigkeit für den M/G 16 in einem hohen Gang ist durch T₄ veranschaulicht.
Es wird in Betracht gezogen, dass gemäß einer Ausführungsform die Steuerung 38 einen Mindestpunkt zum Schalten des Getriebes, einen Höchstpunkt zum Schalten des Getriebes und einen gewünschten Getriebeschaltpunkt bestimmen kann. Der Mindestschaltpunkt kann einer Wellendrehzahl in einem hohen Gang entsprechen, die ausreichend über der Mindestleerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt. Dieser Mindestschaltpunkt kann es der Steuerung 38 ermöglichen, das Übersetzungsverhältnis des Getriebekastens 18 herunterschalten zu müssen, falls der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal nimmt. Der gewünschte Getriebeschaltpunkt kann der optimale Schaltpunkt sein und kann auf Grundlage des Leistungsvermögens, des Fahrverhaltens und der Kraftstoffeffizienz des HEV 10 bestimmt werden. Der Höchstschaltpunkt kann die höchste Fahrzeuggeschwindigkeit sein, bevor die Steuerung 38 das Übersetzungsverhältnis des Getriebekastens 18 hochschaltet, während der HEV 10 im EV-Modus betrieben wird.
Es wird zudem in Betracht gezogen, dass, wenn die Geschwindigkeit des HEV 10 während des EV-Betriebs in einem niedrigen Gang unter dem Mindesthochschaltpunkt liegt, die Steuerung 38 Leistung zum Starten des Verbrennungsmotors 12 reservieren kann. Wenn die Geschwindigkeit des HEV 10 während des EV-Betriebs in einem niedrigen Gang über dem Mindesthochschaltpunkt liegt, kann die Steuerung 38 die Leistungsreserve freigeben, um die EV-Fähigkeit zu maximieren. Falls kein Verbrennungsmotorstart angefordert wird, bevor die Geschwindigkeit des HEV 10 den Höchstschaltpunkt erreicht, kann die Steuerung 38 den Getriebekasten 18 in einen hohen Gang hochschalten, und sie fordert erneut eine Leistungsreserve für den Verbrennungsmotorstart an. Falls die Geschwindigkeit des HEV 10 unter eine Höchstgeschwindigkeit zum EV-Herunterschalten fällt, kann die Steuerung 38 damit aufhören, Leistung für den Verbrennungsmotorstart zu reservieren. Falls die Geschwindigkeit des HEV 10 unter den Mindestpunkt zum EV-Herunterschalten fällt, schaltet die Steuerung 38 herunter.
5 ist ein Schaubild, das veranschaulicht, wie die Fähigkeit der Steuerung 38 die Drehmomentfähigkeit des M/G 16 ändern kann, wenn Starten des Verbrennungsmotors 12 und Schaltungen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebekastens 18 gemeinsam koordiniert werden. Wie veranschaulicht, stellt W_T1 das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem niedrigen Gang positioniert ist. W_T2 stellt ebenfalls das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem niedrigen Gang positioniert ist. Doch das Raddrehmoment von W_T2 beginnt bei einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit als W_T1 , abzunehmen, sodass reservierte Leistung aus der Batterie 20 zum Starten des Verbrennungsmotors 12 vorhanden sein kann. W_T3 stellt das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d.h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem hohen Gang positioniert ist. W_T4 stellt ebenfalls das Drehmoment des M/G 16 dar, wie es an den Rädern 32 zu beobachten ist (d. h. Raddrehmoment), wenn das Fahrzeug im EV-Modus betrieben wird und der Getriebekasten 18 in einem hohen Gang positioniert ist.
Der Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebekastens 18 während des Betriebs im EV-Modus ist durch T₁ veranschaulicht. Der Mindestpunkt zum Hochschalten des Getriebekastens 18 während des Betriebs im EV-Modus ist durch T₂ veranschaulicht. Der gewünschte Punkt zum Hochschalten des Getriebekastens 18 während des Betriebs im EV-Modus ist durch T₃ veranschaulicht. Der Höchstpunkt zum Herunterschalten des Getriebekastens 18 während des Betriebs im EV-Modus ist durch T₄ veranschaulicht. Und der Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebekastens 18 während des Betriebs im EV-Modus ist durch T₅ veranschaulicht.
6 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 600, das durch die Steuerung 38 ausgeführt werden kann, um Folgendes zu bestimmen: (1) eine Koordination zwischen dem Starten des Verbrennungsmotors 12 und dem Hochschalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebekastens 18; (2) Starten des Verbrennungsmotors 12 allein; (3) Hochschalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebekastens 18 allein; oder (4) Fortsetzen des Betreibens des HEV 10 im EV-Modus ohne weitere Änderungen des Übersetzungsverhältnisses. Bei Schritt 604 bestimmt die Steuerung 38 eine Menge an Leistungsreserve, die zum Starten des Verbrennungsmotors 12 benötigt wird. Bei Schritt 606 wird ein EPU-Schwellenwert mit niedriger Dringlichkeit bestimmt. Bei Schritt 608 wird ein EPU-Schwellenwert mit hoher Dringlichkeit bestimmt. Bei Schritt 610 wird ein opportunistischer EPU-Schwellenwert bestimmt. Bei Schritt 612 bestimmt die Steuerung 38 als Nächstes den gewünschten Getriebehochschaltpunkt für den Getriebekasten 18, den Mindesthochschaltpunkt des Getriebekastens 18 und den Höchsthochschaltpunkt des Getriebekastens 18. Die Steuerung 38 kann jeden dieser Schaltpunkte berechnen oder die Steuerung 38 kann eine gespeicherte Datentabelle zum Bestimmen dieser Schaltpunkte verwenden. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 eine Datentabelle wie das durch 5 veranschaulichte Schaubild speichern und die Steuerung 38 kann dann die gespeicherte Datentabelle zum Bestimmen jedes der Schaltpunkte verwenden.
Bei Schritt 614 bestimmt die Steuerung, ob die aktuelle Geschwindigkeit des HEV 10 über dem Mindestpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 616 über, bei dem die Leistungsreserve zum Starten des Verbrennungsmotors 12 auf null festgelegt wird. Bei Schritt 618 kann die Steuerung 38 den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit niedriger Dringlichkeit, den Schwellenwert mit hoher Dringlichkeit und den opportunistischen Schwellenwert aktualisieren. Bei Schritt 620 bestimmt die Steuerung 38, ob das durch den Fahrer geforderte Drehmoment (vom Fahrer geforderte Drehmoment) über dem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit niedriger Dringlichkeit liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 622 über, bei dem die Steuerung bestimmt, ob das vom Fahrer geforderte Drehmoment über dem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit hoher Dringlichkeit liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 624 über, bei dem eine Verbrennungsmotorstartroutine ausgeführt wird. Falls Schritt 622 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 636 über, bei dem ein Verbrennungsmotorstart und eine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses (d. h. Getriebes) ausgeführt werden.
Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 620 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm zu Schritt 634 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob es andere Gründe gibt, die erfordern, dass der Verbrennungsmotor 12 gestartet wird. Zum Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass der Verbrennungsmotor 12 aufgrund eines niedrigen Ladezustands (SOC) der Batterie 20 gestartet werden muss oder da der Fahrer das Heiz- oder Kühlsystem des HEV 10 angeschaltet hat. Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 634 wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 636 über, bei dem ein Verbrennungsmotorstart und eine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses (d. h. Getriebes) ausgeführt werden. Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 634 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 638 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das vom Fahrer geforderte Drehmoment über dem opportunistischen Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt. Falls ja, geht die Steuerung zu Schritt 640 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob die Geschwindigkeit des HEV 10 über dem gewünschten Getriebehochschaltpunkt liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 636 über, bei dem ein Verbrennungsmotorstart und eine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses (d. h. Getriebes) ausgeführt werden. Falls die Steuerung 38 bestimmt, dass Schritt 640 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 646 über, bei dem die Steuerung 38 das HEV 10 weiterhin im EV-Betriebsmodus betreibt und keine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt wird.
Falls bestimmt wurde, dass Schritt 638 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm zu Schritt 644 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob die Geschwindigkeit des HEV 10 unter dem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt. Falls ja, betreibt die Steuerung 38 das HEV 10 weiterhin im EV-Betriebsmodus und es wird keine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt. Falls nicht, führt die Steuerung 38 eine Übersetzungsverhältnisschaltroutine für das Getriebe aus und der Verbrennungsmotor wird nicht gestartet.
Würde die Steuerung 38 bestimmen, dass Schritt 614 nicht wahr ist, würde das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 626 übergehen, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das vom Fahrer geforderte Drehmoment über dem Hochdrehschwellenwert mit hoher oder niedriger Dringlichkeit liegt. Falls ja, führt die Steuerung 38 die Verbrennungsmotorstartroutine aus. Falls nicht, geht das Ablaufdiagramm 600 zu Schritt 628 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das Starten des Verbrennungsmotors 12 aus anderen Gründen notwendig ist. Erneut kann es sein, dass der Verbrennungsmotor 12 aufgrund eines niedrigen SOC der Batterie 20 gestartet werden muss oder da der Fahrer das Heiz- oder Kühlsystem des HEV 10 angeschaltet hat. Falls Schritt 628 wahr ist, führt die Steuerung 38 die Verbrennungsmotorstartroutine aus. Falls Schritt 628 nicht wahr ist, betreibt die Steuerung 38 das HEV 10 weiterhin im EV-Betriebsmodus und es wird keine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt.
7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 700, das durch die Steuerung 38 ausgeführt werden kann, um Folgendes zu bestimmen: (1) eine Koordination zwischen dem Starten des Verbrennungsmotors 12 und dem Herunterschalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebekastens 18; (2) Starten des Verbrennungsmotors 12 allein; (3) Herunterschalten des Übersetzungsverhältnisses des Getriebekastens 18 allein; oder (4) Fortsetzen des Betreibens des HEV 10 im EV-Modus ohne weitere Änderungen des Übersetzungsverhältnisses. Bei Schritt 702 bestimmt die Steuerung 38 eine Menge an Leistungsreserve, die zum Starten des Verbrennungsmotors 12 benötigt wird. Bei Schritt 704 wird ein EPU-Schwellenwert mit niedriger Dringlichkeit bestimmt. Bei Schritt 706 wird ein EPU-Schwellenwert mit hoher Dringlichkeit bestimmt. Bei Schritt 708 bestimmt die Steuerung 38 als Nächstes den Mindestherunterschaltpunkt und den Höchstherunterschaltpunkt für den Getriebekasten 18. Die Steuerung 38 kann jeden dieser Schaltpunkte berechnen oder die Steuerung 38 kann eine gespeicherte Datentabelle zum Bestimmen dieser Schaltpunkte verwenden. Zum Beispiel kann die Steuerung 38 eine Datentabelle wie das durch 5 veranschaulichte Schaubild speichern und die Steuerung 38 kann dann die gespeicherte Datentabelle zum Bestimmen jedes der Schaltpunkte verwenden.
Bei Schritt 710 bestimmt die Steuerung, ob die aktuelle Geschwindigkeit des HEV 10 über dem Höchstpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 720 über, bei dem die Leistungsreserve zum Starten des Verbrennungsmotors 12 auf null festgelegt wird. Bei Schritt 722 kann die Steuerung 38 den Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit niedriger Dringlichkeit und hoher Dringlichkeit aktualisieren. Bei Schritt 724 bestimmt die Steuerung 38, ob das durch den Fahrer geforderte Drehmoment (vom Fahrer geforderte Drehmoment) über dem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit niedriger Dringlichkeit liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 726 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das vom Fahrer geforderte Drehmoment über dem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors mit hoher Dringlichkeit liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 728 über, bei dem eine Routine für einen Verbrennungsmotorstart und eine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses (d. h. Getriebes) ausgeführt wird. Falls Schritt 726 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 732 über, bei dem eine Verbrennungsmotorstartroutine ausgeführt wird.
Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 724 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm zu Schritt 730 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob es andere Gründe gibt, die erfordern, dass der Verbrennungsmotor 12 gestartet wird. Zum Beispiel kann die Steuerung bestimmen, dass der Verbrennungsmotor 12 aufgrund eines niedrigen Ladezustands (SOC) der Batterie 20 gestartet werden muss oder da der Fahrer das Heiz- oder Kühlsystem des HEV 10 angeschaltet hat. Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 730 wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 732 über, bei dem eine Verbrennungsmotorstartroutine ausgeführt wird.
Falls die Steuerung bestimmt, dass Schritt 730 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 734 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob die Geschwindigkeit des HEV 10 unter dem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 736 über, bei dem eine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses (d. h. Getriebes) ausgeführt wird. Falls die Steuerung 38 bestimmt, dass Schritt 734 nicht wahr ist, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 738 über, bei dem die Steuerung 38 das HEV 10 weiterhin im EV-Betriebsmodus betreibt und keine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt wird.
Würde die Steuerung 38 bestimmen, dass Schritt 710 nicht wahr ist, würde das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 712 übergehen, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das vom Fahrer geforderte Drehmoment über dem Hochdrehschwellenwert mit hoher oder niedriger Dringlichkeit liegt. Falls ja, führt die Steuerung 38 die Verbrennungsmotorstartroutine aus. Falls nicht, geht das Ablaufdiagramm 700 zu Schritt 716 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob das Starten des Verbrennungsmotors 12 aus anderen Gründen notwendig ist. Erneut kann es sein, dass der Verbrennungsmotor 12 aufgrund eines niedrigen SOC der Batterie 20 gestartet werden muss oder da der Fahrer das Heiz- oder Kühlsystem des HEV 10 angeschaltet hat. Falls Schritt 716 wahr ist, führt die Steuerung 38 die Verbrennungsmotorstartroutine aus. Falls Schritt 716 nicht wahr ist, betreibt die Steuerung 38 das HEV 10 weiterhin im EV-Betriebsmodus und es wird keine Schaltung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt.
8 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 800 einer Verbrennungsmotorstartroutine, die auf Grundlage der Logik des Ablaufdiagramms 600 (6) oder des Ablaufdiagramms 700 (7) ausgeführt werden kann. Die Verbrennungsmotorstartroutine beginnt bei Schritt 802, bei dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 gleich der Drehzahl des M/G 16 festgelegt wird. Bei Schritt 804 kann die Steuerung 38 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 auf die festgesetzte Zieldrehzahl erhöhen, indem sie den Drehmomentausgang des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 erhöht. Bei Schritt 806 kann die Steuerung bestimmen, ob der ISG 14 die Zieldrehzahl erreicht hat. Falls nicht, kehrt das Ablaufdiagramm zu Schritt 802 zurück. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 800 zu Schritt 808 über, bei dem die Steuerung 38 die Ausrückkupplung 22 einkuppelt. Das Ablaufdiagramm geht dann zu Schritt 810 über, bei dem die Steuerung 38 die gewünschte Drehmomentverzweigung zwischen dem Verbrennungsmotor 12, dem ISG 14 und dem M/G 16 bestimmt, um das vom Fahrer geforderte Drehmoment zu erfüllen. Das Ablaufdiagramm 800 geht dann zu Schritt 812 über, bei dem die Steuerung 38 den Drehmomentausgang des Verbrennungsmotors 12, des ISG 14 und des M/G 16 modifiziert, um das vom Fahrer geforderte Drehmoment zu erfüllen.
9 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 900 einer Übersetzungsverhältnisschaltroutine als verwendete Routine, die während des Ablaufdiagramms 600 (6) oder des Ablaufdiagramms 700 (7) ausgeführt werden kann. Die Übersetzungsverhältnisschaltroutine beginnt bei Schritt 902, bei dem die Steuerung 38 das Drehmoment des M/G 16 in Richtung von null verringern kann. Bei Schritt 904 kann die Steuerung 38 die Kupplung 36 auskuppeln. Bei Schritt 904 kann die Steuerung 38 das Übersetzungsverhältnis des Getriebekastens 18 schalten. Bei Schritt 906 kann die Steuerung 38 die Zieldrehzahl des M/G 16 gleich der Synchrondrehzahl des hohen Gangs festlegen. Bei Schritt 908 kann die Steuerung bestimmen, ob das HEV 10 die Zielgeschwindigkeit erreicht hat. Falls das HEV 10 die Zielgeschwindigkeit nicht erreicht hat, kehrt das Ablaufdiagramm 900 zu Schritt 902 zurück. Falls das HEV 10 die Zielgeschwindigkeit erreicht hat, geht das Ablaufdiagramm 900 zu Schritt 910 über und die Steuerung 38 kuppelt die Kupplung 36 ein. Das Ablaufdiagramm 900 geht dann zu Schritt 912 über und die Steuerung 38 beginnt damit, das Drehmoment des M/G 16 zu erhöhen, damit es mit dem durch den Fahrer angeforderten Drehmoment (d. h. dem vom Fahrer geforderten Drehmoment) übereinstimmt.
10 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm 1000 einer parallelen Verbrennungsmotorstart- und Übersetzungsverhältnisschaltroutine, die während des Ablaufdiagramms 600 (6) und des Ablaufdiagramms 700 (7) ausgeführt werden kann. Wenngleich die Schritte des Ablaufdiagramms 1000 aufeinanderfolgend beschrieben sein können, wird in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 die Schritte 1002-1006 und die Schritte 1008-1016 parallel ausführen kann, sodass einige der Schritte (z. B. Schritt 1002 und 1008) gleichzeitig oder beinahe gleichzeitig ausgeführt werden können.
Bei Schritt 1002 verwendet die Steuerung 38 den ISG 14, um den Verbrennungsmotor 12 zu starten. Bei Schritt 1004 stellt die Steuerung die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 so ein, dass sie mit der Synchrondrehzahl des Zielgangs übereinstimmt. Bei Schritt 1006 kann die Steuerung 38 das Drehmoment des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 einstellen, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 und des ISG 14 einzustellen. Während die Schritte 1002-1006 ausgeführt werden, kann die Steuerung 38 auch den Schritt 1008 ausführen, bei dem das Drehmoment des M/G 16 auf null eingestellt wird. Bei Schritt 1010 kuppelt die Steuerung 38 die Kupplung 36 aus, um die Welle 24 von der Eingangswelle 28 zu trennen. Bei Schritt 1012 schaltet die Steuerung 38 das Zielübersetzungsverhältnis des Getriebekastens 18. Bei Schritt 1014 legt die Steuerung 38 die Zieldrehzahl des M/G 16 gleich der Synchrondrehzahl des Zielgangs fest. Bei Schritt 1016 stellt die Steuerung 38 das Drehmoment des M/G 16 ein, bis die Drehzahl des M/G 16 die Zieldrehzahl einstellt.
Bei Schritt 1018 bestimmt die Steuerung 38, ob die Zieldrehzahl des M/G 16 erreicht worden ist. Falls nicht, kehrt das Ablaufdiagramm 1000 zu Schritt 1014 zurück. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 1000 zu Schritt 1020 über, bei dem die Steuerung 38 die Kupplung 36 einkuppelt. Bei Schritt 1022 beginnt die Steuerung 38 damit, das Drehmoment des M/G 16 zu rampen, damit es mit dem durch den Fahrer angeforderten Drehmoment (d. h. dem vom Fahrer geforderten Drehmoment) übereinstimmt. Das Ablaufdiagramm 100 geht dann zu Schritt 1024 über, bei dem die Steuerung 38 bestimmt, ob die Drehzahl des ISG 14 ungefähr gleich der ISG-Zieldrehzahl ist. Falls nicht, kehrt das Ablaufdiagramm 1000 zu Schritt 1002 zurück. Falls ja, geht das Ablaufdiagramm 1000 zu Schritt 1026 über, bei dem die Steuerung 38 die Ausrückkupplung 22 einkuppelt. Bei Schritt 1028 bestimmt die Steuerung 38 die Drehmomentmenge, die durch den Verbrennungsmotor 12, den ISG 14 und den M/G 16 angewendet werden sollte. Bei Schritt 1030 beginnt die Steuerung 38 mit dem Einstellen des Drehmoments des Verbrennungsmotors 12, des ISG 14 und des M/G 16, um die Fahrerforderung zu erfüllen.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich eher um beschreibende als 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 zu bilden, die nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sein können. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen koaxial angeordneten Verbrennungsmotor, Startergenerator, Elektromotor und Getriebekasten; eine Ausrückkupplung zwischen dem Startergenerator und dem Elektromotor; eine zweite Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten; und eine Steuerung, die zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors Verringern eines Drehmoments des Elektromotors und Betreiben des Startergenerators zum Starten des Verbrennungsmotors, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors null erreicht, Auskuppeln der zweiten Kupplung und anschließend Schalten des Getriebekastens auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses, als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung Erhöhen jeweiliger Drehmomente des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors zum Treiben einer Drehzahl des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist, als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, Einkuppeln der zweiten Kupplung und als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Startergenerators und des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, Einkuppeln der Ausrückkupplung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: als Reaktion darauf, dass die Ausrückkupplung eingekuppelt wird, Einstellen des Drehmoments des Verbrennungsmotors, des Startergenerators und des Elektromotors zum Erfüllen eines vom Fahrer geforderten Drehmoments.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Kupplung eine Klauenkupplung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion auf den Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors Einstellen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und des Startergenerators in Richtung der Drehzahl des Elektromotors und als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor und der Startergenerator die Drehzahl des Elektromotors erreichen, Einkuppeln der Ausrückkupplung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug allein antreibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor antreibt, dass der Getriebekasten geschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Elektromotor ein Fahrzeug allein antreibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Getriebekasten geschaltet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug antreibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Elektromotor ein Fahrzeug allein antreibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen koaxial angeordneten Verbrennungsmotor, Elektromotor und Getriebekasten; eine Ausrückkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor; eine zweite Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten; und eine Steuerung, die zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors Verringern eines Drehmoments des Elektromotors und Beginnen mit dem Einkuppeln der Ausrückkupplung zum Starten des Verbrennungsmotors, als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird, Auskuppeln der Ausrückkupplung, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors reduziert wird, Auskuppeln der zweiten Kupplung und anschließend Schalten des Getriebekastens auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses, als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung Erhöhen jeweiliger Drehmomente des Elektromotors und des Verbrennungsmotors zum Treiben einer Drehzahl des Elektromotors und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist, als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, Einkuppeln der zweiten Kupplung und als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, Einkuppeln der Ausrückkupplung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Verringern eines Drehmoments eines Elektromotors und Betreiben eines Startergenerators zum Starten eines Verbrennungsmotors als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten eines Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors; Auskuppeln einer zweiten Kupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten angeordnet ist, und anschließend Schalten des Getriebekastens auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors null erreicht; Erhöhen jeweiliger Drehmomente des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors zum Treiben einer Drehzahl des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist, als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung; Einkuppeln der zweiten Kupplung als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht; und Einkuppeln einer Ausrückkupplung, die zwischen dem Startergenerator und dem Elektromotor angeordnet ist, als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Startergenerators und des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Einstellen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und des Startergenerators in Richtung der Drehzahl des Elektromotors als Reaktion auf den Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors; und Einkuppeln der Ausrückkupplung als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor und der Startergenerator die Drehzahl des Elektromotors erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt; und Starten des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt.

Claims

Steuersystem für ein Hybridfahrzeug, umfassend: einen koaxial angeordneten Verbrennungsmotor, Startergenerator, Elektromotor und Getriebekasten; eine Ausrückkupplung zwischen dem Startergenerator und dem Elektromotor; eine zweite Kupplung zwischen dem Elektromotor und dem Getriebekasten; und eine Steuerung, die zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion auf einen Befehl zum Schalten des Getriebekastens und Starten des Verbrennungsmotors Verringern eines Drehmoments des Elektromotors und Betreiben des Startergenerators zum Starten des Verbrennungsmotors, als Reaktion darauf, dass das Drehmoment des Elektromotors null erreicht, Auskuppeln der zweiten Kupplung und anschließend Schalten des Getriebekastens auf eine Drehzahl eines Zielübersetzungsverhältnisses, als Reaktion auf den Abschluss der Schaltung Erhöhen jeweiliger Drehmomente des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors zum Treiben einer Drehzahl des Elektromotors, des Startergenerators und des Verbrennungsmotors in Richtung einer Zieldrehzahl, die durch die Drehzahl des Zielübersetzungsverhältnisses definiert ist, als Reaktion darauf, dass die Drehzahl des Elektromotors die Zieldrehzahl erreicht, Einkuppeln der zweiten Kupplung und als Reaktion darauf, dass die jeweiligen Drehzahlen des Startergenerators und des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreichen, Einkuppeln der Ausrückkupplung.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei als Reaktion darauf, dass die Ausrückkupplung eingekuppelt wird, Einstellen des Drehmoments des Verbrennungsmotors, des Startergenerators und des Elektromotors zum Erfüllen eines vom Fahrer geforderten Drehmoments.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Kupplung eine Klauenkupplung ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion auf den Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors Einstellen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und des Startergenerators in Richtung der Drehzahl des Elektromotors und als Reaktion darauf, dass der Verbrennungsmotor und der Startergenerator die Drehzahl des Elektromotors erreichen, Einkuppeln der Ausrückkupplung.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug allein antreibt.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestwert zum Hochschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt und die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstpunkt zum Hochschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor antreibt, dass der Getriebekasten geschaltet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Elektromotor ein Fahrzeug allein antreibt.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird und der Getriebekasten geschaltet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Getriebekasten geschaltet wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Reduzieren einer durch eine Fahrzeugbatterie zum Laden des Verbrennungsmotors reservierten Leistung und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment unter einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, und als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Mindestpunkt zum Herunterschalten des Getriebes liegt, Befehlen, dass der Elektromotor das Fahrzeug antreibt.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem betriebsfähig ist: als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Höchstwert zum Herunterschalten des Getriebes liegt, und als Reaktion darauf, dass ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment über einem Schwellenwert zum Hochdrehen des Verbrennungsmotors liegt, Befehlen, dass der Verbrennungsmotor gestartet wird.