DE102020132229A1

DE102020132229A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Drehmomentwandler aufweist

Info

Publication number: DE102020132229A1
Application number: DE102020132229.1A
Authority: DE
Inventors: Fazal Urrahman Syed; William David Treharne; Patrick Soderborg; Sassan Farahmand
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-06-10
Also published as: US20210171006A1; CN113028049A; US11143298B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Drehmomentwandler aufweist, bereit. Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Drehmomentwandler beinhaltet, wird beschrieben. In einem Beispiel stellt das Verfahren das Drehmoment einer elektrischen Maschine als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandlerdrehzahl ein. Die angeforderte Drehmomentwandlerdrehzahl linearisiert die Drehmomentausgabe eines Drehmomentwandlers, sodass die Fahrzeugrad-Drehmomentsteuerung verbessert werden kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft Verfahren und ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs, das einen Drehmomentwandler aufweist. Die Verfahren und Systeme können eine nichtlineare Achsendrehmomentreaktion auf eine Gaspedaleingabe reduzieren.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Fahrzeug kann einen Drehmomentwandler zum Glätten von Drehmoment, das von einem Verbrennungsmotor an ein Automatikgetriebe geliefert wird, beinhalten. Der Drehmomentwandler ermöglicht dem Verbrennungsmotor ebenfalls, sich mit der Leerlaufdrehzahl zu drehen, ohne dass sich das Fahrzeug bewegen muss. Das Drehmoment, das dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers eingegeben wird, kann multipliziert werden, wenn die Kupplung des Drehmomentwandlers offen ist und wenn sich die Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers von der Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers unterscheidet. Die Drehmomentmultiplikation des Drehmomentwandlers ist jedoch nichtlinear, sodass eine Änderung der Gaspedalposition möglicherweise nicht immer zu einer selben proportionalen Änderung eines Achsendrehmoments führt. Zum Beispiel kann ein Drehmoment, das in ein Pumpenrad des Drehmomentwandlers eingegeben wird, zu einem ersten Turbinenraddrehmoment des Drehmomentwandlers führen, wenn es sich bei der Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers um eine erste Drehzahl handelt. Dasselbe Drehmoment, das in ein Pumpenrad des Drehmomentwandlers eingegeben wird, kann zu einem zweiten Turbinenraddrehmoment des Drehmomentwandlers führen, wenn es sich bei der Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers um eine zweite Drehzahl handelt. Folglich kann es für einen menschlichen Fahrer schwierig sein, das Achsendrehmoment unter Bedingungen mit einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit zu regulieren. Schwierigkeiten beim Regulieren des Achsendrehmoments können besonders beim Betreiben eines Fahrzeugs im Gelände auffallen, wo Fahroberflächen sich in einer kurzen Fahrstrecke erheblich ändern können. Daher kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit zum Kompensieren der nichtlinearen Reaktion des Drehmomentwandlers bereitzustellen, sodass menschliche Fahrer die Fahrzeugrad-Drehmomentregulierung bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten leichter finden können.
Kurzdarstellung
Die Erfinder haben die vorstehend erwähnten Probleme in der vorliegenden Erfindung erkannt und ein Fahrzeugbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines Drehzahlverhältnisses eines Drehmomentwandlers als Reaktion auf eine Turbinenraddrehmomentanforderung an den Drehmomentwandler, eine Getriebefluidtemperatur und eine gemessene Turbinenraddrehzahl des Drehmomentwandlers; und Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Pumpenraddrehzahl des Drehmomentwandlers, die auf dem Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers basiert.
Durch das Erzeugen eines Drehzahlverhältnisses des Drehmomentwandlers als Reaktion auf eine Turbinenraddrehmomentanforderung an den Drehmomentwandler, eine Getriebefluidtemperatur und eine gemessene oder geschätze Turbinenraddrehzahl des Drehmomentwandlers kann es möglich sein, das technische Ergebnis eines Linearisierens einer Drehmomentausgabe einer Kraftübertragung über ein Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine als Reaktion auf eine angeforderte Pumpraddrehzahl des Drehmomentwandlers bereitzustellen, die auf dem Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers basiert. Insbesondere kann der Unterschied zwischen einer angeforderten Pumpraddrehzahl des Drehmomentwandlers und einer tatsächlichen Pumpraddrehzahl des Drehmomentwandlers reduziert werden, sodass eine Gaspedalposition ein eindeutiges und wiederholbares Turbinenraddrehmoment des Drehmomentwandlers erzeugt, das selbst unter Bedingungen einer variierenden Getriebefluidtemperatur und einer tatsächlichen Turbinenraddrehzahl an Fahrzeugräder geliefert werden kann. Dies steht im Gegensatz zu einer Gaspedalposition, die verwendet wird, um ein Antriebsquellendrehmoment zu erzeugen, das auf viele verschiedene Arten über den Drehmomentwandler modifiziert werden kann, um unterschiedliche Turbinenraddrehmomente des Drehmomentwandlers zu erzeugen, die zu unterschiedlichen Raddrehmomenten führen können.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Konkret kann der Ansatz das Starten von Fahrzeugen mit einer niedrigen Geschwindigkeit verbessern. Der Ansatz kann auch die Fahrzeugsteuerung für menschliche Fahrer vereinfachen. Darüber hinaus kann der Ansatz Kraftübertragungsdrehmomentstörungen reduzieren, wodurch die Fahrbarkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
Die vorstehenden Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese für sich oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
Es sollte sich verstehen, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer/s beispielhaften Kraftübertragung oder Antriebsstrangs eines Fahrzeugs einschließlich der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine;
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Kraftübertragungsdrehmoments;
4 zeigt eine beispielhafte Abfolge einer Kraftübertragungsdrehmomentsteuerung nach dem Stand der Technik;
5 zeigt eine Steuerungsabfolge eines Kraftübertragungsdrehmoments gemäß dem Verfahren aus 3; und
6 zeigt eine beispielhafte Funktion zum Bestimmen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses aus einer Turbinenraddrehmomentanforderung, die über ein Gaspedal erzeugt wird.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Betreiben einer Kraftübertragung, die einen Drehmomentwandler aufweist. Der Drehmomentwandler kann in der Kraftübertragung stromabwärts eines Verbrennungsmotors und stromabwärts einer elektrischen Maschine positioniert sein. Die elektrische Maschine kann der Kraftübertragung Drehmoment bereitstellen, wenn ein Fahrerbedarfsdrehmoment niedrig ist oder wenn es wünschenswert sein kann, die Verbrennungsmotorleistung hochzusetzen. Die Kraftübertragung kann eine Brennkraftmaschine der in 1 gezeigten Art beinhalten. Der Verbrennungsmotor kann in einer Kraftübertragung oder einem Antriebsstrang beinhaltet sein, wie in 2 gezeigt. Die Kraftübertragung kann gemäß dem in 3 gezeigten Verfahren betrieben werden, um eine Beziehung zwischen der Gaspedalposition und dem Raddrehmoment, das über einen Drehmomentwandler geliefert wird, zu linearisieren. Eine Kraftübertragungsbetriebsabfolge gemäß dem Stand der Technik ist in 4 zeigt. Eine Kraftübertragungsbetriebsabfolge gemäß dem Verfahren aus 3 ist in 5 gezeigt und eine beispielhafte Funktion zum Bestimmen eines angeforderten oder gewünschten Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses ist in 6 gezeigt. Das gewünschte Drehzahlverhältnis Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis wird verwendet, um eine gewünschte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl zu bestimmen, die ein angefordertes Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erzeugt, das mit der Gaspedalposition linear ist.
Unter Bezugnahme auf 1 wird die Brennkraftmaschine 10, die eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch eine elektronische Verbrennungsmotorsteuerung 12 gesteuert. Der Verbrennungsmotor 10 besteht aus einem Zylinderkopf 35 und einem Block 33, die eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 beinhalten. Ein Kolben 36 ist darin positioniert und bewegt sich über eine Verbindung mit einer Kurbelwelle 40 hin und her. Ein Schwungrad 97 und ein Hohlrad 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Ein Anlasser 96 (z. B. eine elektrische Niederspannungsmaschine (mit weniger als 30 Volt betrieben)) beinhaltet die Ritzelwelle 98 und ein Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorantreiben, damit es das Hohlrad 99 in Eingriff nimmt. Der Anlasser 96 kann direkt in dem vorderen Teil des Verbrennungsmotors oder dem hinteren Teil des Verbrennungsmotors angebracht sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht in Eingriff mit der Verbrennungsmotorkurbelwelle steht.
Der Darstellung nach steht die Brennkammer 30 über ein Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit einem Ansaugkrümmer 44 bzw. Abgaskrümmer 48 in Kommunikation. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Eine Phase oder Position des Einlassventils 52 kann über eine Ventilphasenänderungsvorrichtung 59 relativ zu einer Position der Kurbelwelle 40 eingestellt werden. Eine Phase oder Position des Auslassventils 54 kann über eine Ventilphasenänderungsvorrichtung 58 relativ zu einer Position der Kurbelwelle 40 eingestellt werden. Die Ventilphasenänderungsvorrichtungen 58 und 59 können elektromechanische Vorrichtungen, hydraulische Vorrichtungen oder mechanische Vorrichtungen sein.
Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet ein Kurbelgehäuse 39, in dem die Kurbelwelle 40 untergebracht ist. Eine Ölwanne 37 kann eine untere Begrenzung des Kurbelgehäuses 39 bilden und der Verbrennungsmotorblock 33 und der Kolben 36 können eine obere Begrenzung des Kurbelgehäuses 39 bilden. Das Kurbelgehäuse 39 kann ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil (nicht gezeigt) beinhalten, das Gase über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 entlüften kann. Der Druck im Kurbelgehäuse 39 kann über einen Drucksensor 38 erfasst werden. Alternativ kann der Druck im Kurbelgehäuse 39 geschätzt werden.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist derart positioniert gezeigt, dass Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt wird, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 liefert proportional zur Impulsbreite von einer Steuerung 12 flüssigen Kraftstoff. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 geliefert. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen.
Darüber hinaus steht der Ansaugkrümmer 44 der Darstellung nach mit einem Turboladerverdichter 162 und einem Verbrennungsmotorlufteinlass 42 in Kommunikation. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Kompressorverdichter sein. Eine Welle 161 koppelt eine Turboladerturbine 164 mechanisch an den Turboladerverdichter 162. Eine optionale elektronische Drossel 62 stellt eine Position einer Drosselklappe 64 ein, um einen Luftstrom von dem Verdichter 162 zu dem Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Der Druck in einer Ladedruckkammer 45 kann als Drosseleinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drossel 62 in der Ladedruckkammer 45 befindet. Der Drosselauslass befindet sich in dem Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drossel 62 und die Drosselklappe 64 zwischen dem Einlassventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 positioniert sein, sodass die Drossel 62 eine Einlasskanaldrossel ist. Ein Verdichterrückführungsventil 47 kann selektiv in eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig offen und vollständig geschlossen eingestellt sein. Ein Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 eingestellt werden, um zu ermöglichen, dass Abgase die Turbine 164 selektiv umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern. Das Luftfilter 43 reinigt Luft, die in den Verbrennungsmotorlufteinlass 42 eintritt.
Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt der Brennkammer 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda(Universal Exhaust Gas Oxygen - UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt, der sich stromaufwärts eines Katalysators 70 befindet. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
In einem Beispiel kann der Katalysator 70 mehrere Katalysatorbausteine beinhalten. In einem weiteren Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen, jeweils mit mehreren Bausteinen, verwendet werden. In einem Beispiel kann der Katalysator 70 ein Dreiwegekatalysator sein.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikropozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, einen Festwertspeicher 106 (z. B. einen nichtflüchtigen Speicher), einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 ist als verschiedene Signale von mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren empfangend gezeigt, über die vorhergehend erörterten Signale hinaus, beinhaltend: eine Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT - engine coolant temperature) von einem mit einer Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen Positionssensor 134, der an ein Gaspedal 130 gekoppelt ist, um eine durch einen menschlichen Fuß 132 aufgebrachte Kraft zu erfassen; einen Positionssensor 154, der an ein Bremspedal 150 gekoppelt ist, um eine durch einen Fuß 152 aufgebrachte Kraft zu erfassen, eine Messung eines Verbrennungsmotorkrümmerdrucks (MAP - manifold pressure) von einem Drucksensor 122, der an den Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist; einen Verbrennungsmotorpositionssensor von einem Halleffektsensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung einer Luftmasse, die in den Verbrennungsmotor eintritt, von einem Sensor 120; einen Zylinderdruck von einem Drucksensor 79; und eine Messung einer Drosselklappenposition von einem Sensor 68. Der Luftdruck kann ebenfalls zum Verarbeiten durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Verbrennungsmotorpositionssensor 118 eine vorgegebene Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer sich die Verbrennungsmotordrehzahl (U/min) ermitteln lässt.
Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Verbrennungsmotor 10 in der Regel einem Viertaktzyklus unterzogen; dabei umfasst der Zyklus den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und öffnet sich das Einlassventil 52. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, damit sich das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 erhöht. Die Position, bei der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet.
Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um so die Luft in der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Taktes und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B., wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann üblicherweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie etwa eine Zündkerze 92 erzündet, was zur Verbrennung führt.
Während des Expansionstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizusetzen, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel gezeigt ist und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
2 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 225, das einen Antriebsstrang oder eine Kraftübertragung 200 beinhaltet. Der Antriebsstrang aus 2 beinhaltet den in 1 gezeigten Verbrennungsmotor 10. Es ist gezeigt, dass der Antriebsstrang 200 eine Fahrzeugsystemsteuerung 255, eine Verbrennungsmotorsteuerung 12, eine Steuerung 252 einer elektrischen Maschine, eine Getriebesteuerung 254, eine Steuerung 253 einer Energiespeichervorrichtung und eine Bremssteuerung 250 beinhaltet. Die Steuerungen können über ein Controller Area Network (CAN) 299 kommunizieren. Jede der Steuerungen kann anderen Steuerungen Informationen bereitstellen, wie etwa Leistungsausgangsbeschränkungen (z. B. nicht zu überschreitender Leistungsausgang der Vorrichtung oder Komponente, die gesteuert wird), Leistungseingangsbeschränkungen (z. B. nicht zu überschreitender Leistungseingang der Vorrichtung oder Komponente, die gesteuert wird), Leistungsausgang der Vorrichtung, die gesteuert wird, Sensor- und Aktordaten, Diagnoseinformationen (z. B. Informationen in Bezug auf ein beeinträchtigtes Getriebe, Informationen in Bezug auf einen beeinträchtigten Verbrennungsmotor, Informationen in Bezug auf eine beeinträchtigte elektrische Maschine, Informationen in Bezug auf beeinträchtigte Bremsen). Ferner kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 der Verbrennungsmotorsteuerung 12, der Steuerung 252 für die elektrische Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 Befehle bereitstellen, um Fahrereingabeanforderungen und andere Anforderungen, die auf Fahrzeugbetriebsbedingungen beruhen, zu erfüllen.
Beispielsweise kann die Fahrzeugsystemsteuerung 255 als Reaktion darauf, dass ein Fahrer ein Gaspedal freigibt, und auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit eine gewünschte Radleistung oder einen gewünschten Radleistungspegel anfordern, um eine gewünschte Fahrzeugabbremsrate bereitzustellen. Die angeforderte gewünschte Radleistung kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Fahrzeugsystemsteuerung 255 eine erste Bremsleistung von der Steuerung 252 für die elektrische Maschine und eine zweite Bremsleistung von der Verbrennungsmotorsteuerung 212 anfordert, wobei die erste und die zweite Leistung eine gewünschte Kraftübertragungsbremsleistung an den Fahrzeugrädern 216 bereitstellen. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 kann zudem eine Reibungsbremsleistung über die Bremssteuerung 250 anfordern. Die Bremsleistungen können als negative Leistungen bezeichnet werden, da sie die Kraftübertragung und die Raddrehung verlangsamen. Positive Leistung kann die Kraftübertragung und die Raddrehung beibehalten oder beschleunigen.
Die Fahrzeugsteuerung 255 und/oder Motorsteuerung 12 kann auch Eingaben von der Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 und Verkehrsbedingungen (z B. Verkehrssignalstatus, Entfernung zu Objekten usw.) von Sensoren 257 (z. B. Kameras, LIDAR, RADAR usw.) empfangen. In einem Beispiel kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 eine Berührungseingabe-Anzeigetafel sein. Alternativ kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 ein Schlüsselschalter oder eine andere bekannte Art von Mensch-Maschine-Schnittstelle sein. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 kann Anforderungen von einem Benutzer empfangen. Ein Benutzer kann zum Beispiel über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 einen Verbrennungsmotorstopp oder -start anfordern. Zusätzlich kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle 256 Statusnachrichten und Verbrennungsmotordaten anzeigen, die von der Steuerung 255 empfangen werden können.
In anderen Beispielen kann die Aufteilung des Steuerns der Antriebsstrangvorrichtungen anders aufgeteilt sein, als in 2 gezeigt ist. Zum Beispiel kann eine einzelne Steuerung an die Stelle der Fahrzeugsystemsteuerung 255, der Verbrennungsmotorsteuerung 12, der Steuerung 252 für die elektrische Maschine, der Getriebesteuerung 254 und der Bremssteuerung 250 treten. Alternativ können die Fahrzeugsystemsteuerung 255 und die Verbrennungsmotorsteuerung 12 eine einzelne Einheit sein, wohingegen die Steuerung 252 der elektrischen Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 eigenständige Steuerungen sind.
In diesem Beispiel kann der Antriebsstrang 200 durch den Verbrennungsmotor 10 und die elektrische Maschine 240 mit Leistung versorgt werden. In anderen Beispielen kann der Verbrennungsmotor 10 weggelassen sein. Der Verbrennungsmotor 10 kann mit einem Verbrennungsmotorstartsystem, das in 1 gezeigt wird, über einen integrierten Anlasser/Generator mit Riemenantrieb (Belt-driven Integrated Starter-Generator - BISG) 219 oder über einen mit einem Antriebsstrang integrierten Anlasser/Generator (Driveline Integrated Starter-Generator - ISG) 240, auch bekannt als ein integrierter Anlasser/Generator, angelassen werden. Eine Drehzahl des BISG 219 kann über einen optionalen BISG-Drehzahlsensor 203 bestimmt werden. Der Kraftübertragungs-ISG 240 (z. B. elektrische Hochspannungsmaschine (mit mehr als 30 Volt betrieben)) kann auch als Elektromaschine, Elektromotor und/oder Generator bezeichnet werden. Ferner kann die Leistung des Verbrennungsmotors 10 über einen Drehmomentaktor 204, wie etwa eine Kraftstoffeinspritzung, eine Drossel usw. eingestellt werden.
Der BISG 219 ist über einen Riemen 231 mechanisch an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelt. Der BISG 219 kann an die Kurbelwelle 40 oder eine Nockenwelle (z. B. 51 oder 53 aus 1) gekoppelt sein. Der BISG 219 kann als ein Elektromotor betrieben werden, wenn ihm über eine Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie oder eine Niederspannungsbatterie 280 elektrische Leistung zugeführt wird. Der BISG 219 kann als ein Generator betrieben werden, der der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie oder der Niederspannungsbatterie 280 elektrische Leistung zuführt. Ein bidirektionaler Gleichspannungswandler 281 kann elektrische Energie von einem Hochspannungsbus 274 an einen Niederspannungsbus 273 oder umgekehrt übertragen. Die Niederspannungsbatterie 280 ist elektrisch an den Niederspannungsbus 273 gekoppelt. Die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie ist elektrisch an den Hochspannungsbus 274 gekoppelt. Die Niederspannungsbatterie 280 kann dem Startermotor 96 selektiv elektrische Energie zuführen.
Eine Verbrennungsmotorausgangsleistung kann durch ein Zweimassenschwungrad 215 an eine erste Seite oder stromaufwärtige Seite einer Antriebsstrangausrückkupplung 235 übertragen werden. Die Ausrückkupplung 236 wird hydraulisch betätigt und der Hydraulikdruck in der Kraftübertragungsausrückkupplung 236 (Kraftübertragungsausrückkupplungsdruck) kann über ein elektrisch betriebenes Ventil 233 eingestellt werden. Die stromabwärtige oder zweite Seite 234 der Ausrückkupplung 236 ist der Darstellung nach mechanisch an die ISG-Eingangswelle 237 gekoppelt.
Der ISG 240 kann betrieben werden, um dem Antriebsstrang 200 Leistung bereitzustellen oder Antriebsstrangleistung in elektrische Energie umzuwandeln, die in einem Regenerationsmodus in der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie gespeichert wird. Der ISG 240 steht über einen Wechselrichter 279 in elektrischer Kommunikation mit der Energiespeichervorrichtung 275. Der Wechselrichter 279 kann elektrischen Gleichstrom (direct current - DC) aus der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie in elektrischen Wechselstrom (alternating current - AC) umwandeln, um den ISG 240 zu betreiben. Alternativ kann der Wechselrichter 279 Wechselstrom vom ISG 240 in Gleichstrom umwandeln, um ihn in der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie zu speichern. Der Wechselrichter 279 kann über die Steuerung 252 für die elektrische Maschine gesteuert werden. Der ISG 240 weist eine höhere Ausgabeleistungskapazität als der in 1 gezeigte Anlasser 96 oder der BISG 219 auf. Ferner treibt der ISG 240 den Antriebsstrang 200 direkt an oder wird direkt vom Antriebsstrang 200 angetrieben. Es gibt keine Riemen, Zahnräder oder Ketten, um den ISG 240 an den Antriebsstrang 200 zu koppeln. Vielmehr dreht sich der ISG 240 mit derselben Rate wie der Antriebsstrang 200. Bei der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie (z. B. Hochspannungsbatterie oder -leistungsquelle) kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator oder einen Induktor handeln. Die stromabwärtige Seite des ISG 240 ist über die Welle 241 mechanisch mit dem Laufrad 285 des Drehmomentwandlers 206 gekoppelt. Die stromaufwärtige Seite des ISG 240 ist mechanisch mit der Ausrückkupplung 236 gekoppelt. Der ISG 240 kann eine positive oder negative Leistung an den Antriebsstrang 200 bereitstellen, indem er als Elektromotor oder Generator, wie durch die Steuerung 252 der elektrischen Maschine angewiesen, betrieben wird.
Der Drehmomentwandler 206 weist ein Turbinenradrad 286 auf, um Leistung an eine Eingangswelle 270 abzugeben. Die Eingangswelle 270 koppelt den Drehmomentwandler 206 mechanisch an ein Automatikgetriebe 208. Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet ebenfalls eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 (torque converter bypass lock-up clutch - TCC). Leistung wird direkt von dem Pumpenrad 285 an das Turbinenradrad 286 übertragen, wenn die TCC verriegelt ist. Die TCC wird durch die Steuerung 254 elektrisch betrieben. Alternativ kann die TCC hydraulisch verriegelt werden. In einem Beispiel kann der Drehmomentwandler als eine Komponente des Getriebes bezeichnet werden.
Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 vollständig ausgerückt ist, überträgt der Drehmomentwandler 206 über eine Fluidübermittlung zwischen dem Turbinenradrad 286 des Drehmomentwandlers und dem Pumpenrad 285 des Drehmomentwandlers eine Verbrennungsmotorleistung an das Automatikgetriebe 208, wodurch eine Drehmomentmultiplikation ermöglicht wird. Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 im Gegensatz dazu vollständig eingerückt ist, wird das Verbrennungsmotorausgabedrehmoment über die Drehmomentwandlerkupplung direkt an eine Eingangswelle 270 des Getriebes 208 übertragen. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 212 teilweise eingerückt sein, wodurch es ermöglicht wird, die Menge an Leistung, die direkt an das Getriebe geliefert wird, einzustellen. Die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl kann über den optionalen Turbinenradpositionssensor 243 oder alternativ über den Positionssensor 272 und das Übersetzungsverhältnis des gegenwärtig eingerückten Getriebes geschätzt oder gemessen werden. Die Getriebesteuerung 254 kann dazu konfiguriert sein, die durch den Drehmomentwandler 212 übertragene Leistungsmenge durch ein Einstellen der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung als Reaktion auf verschiedene Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage einer fahrerbasierten Verbrennungsmotorbetriebsanforderung einzustellen.
Der Drehmomentwandler 206 beinhaltet ebenfalls eine Pumpe 283, die Fluid mit Druck beaufschlagt, um die Ausrückkupplung 236, eine Vorwärtskupplung 210 und Gangkupplungen 211 zu betreiben. Die Pumpe 283 wird über das Pumpenrad 285 angetrieben, das sich mit einer gleichen Drehzahl wie der ISG 240 dreht.
Das Automatikgetriebe 208 beinhaltet die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 zum selektiven Einkuppeln und Auskuppeln von Vorwärtsgängen 213 (z. B. Gänge 1-10) und dem Rückwärtsgang 214. Das Automatikgetriebe 208 ist ein Getriebe mit festen Übersetzungsverhältnissen. Alternativ kann das Getriebe 208 ein stufenloses Getriebe sein, das eine Fähigkeit aufweist, ein Getriebe mit festen Übersetzungsverhältnissen und feste Übersetzungsverhältnisse zu simulieren. Die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 können selektiv eingekuppelt werden, um ein Übersetzungsverhältnis von einer tatsächlichen Gesamtzahl von Drehungen der Eingangswelle 270 zu einer tatsächlichen Gesamtzahl von Drehungen der Räder 216 zu ändern. Die Gangkupplungen 211 können durch ein Einstellen eines Fluids, das den Kupplungen über Schaltsteuer-Magnetspulenventile 209 zugeführt wird, eingekuppelt oder ausgekuppelt werden. Die Leistungsausgabe von dem Automatikgetriebe 208 kann ebenfalls an die Räder 216 weitergegeben werden, um das Fahrzeug über die Ausgangswelle 260 anzutreiben. Konkret kann das Automatikgetriebe 208 eine Eingangsantriebsleistung an der Eingangswelle 270 als Reaktion auf eine Fahrzeugfahrtbedingung vor dem Übertragen einer Ausgangsantriebsleistung an die Räder 216 übertragen. Die Getriebesteuerung 254 aktiviert selektiv die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 oder rückt diese ein. Die Getriebesteuerung schaltet die TCC 212, die Gangkupplungen 211 und die Vorwärtskupplung 210 ebenfalls selektiv ab oder rückt diese selektiv aus.
Ferner kann durch ein In-Eingriff-Bringen von Reibungsradbremsen 218 eine Reibungskraft auf die Räder 216 ausgeübt werden. In einem Beispiel können die Reibungsradbremsen 218 als Reaktion darauf, dass ein menschlicher Fahrer mit dem Fuß auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) drückt, und/oder als Reaktion auf Anweisungen innerhalb der Bremssteuerung 250 betätigt werden. Ferner kann die Bremssteuerung 250 die Bremsen 218 als Reaktion auf Informationen und/oder Anforderungen, die durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 erfolgen, anwenden. In gleicher Weise kann eine Reibungskraft auf die Räder 216 als Reaktion darauf, dass der menschliche Fahrer ein Bremspedal mit seinem Fuß freigibt, als Reaktion auf Bremssteuerungsanweisungen und/oder Fahrzeugsystemsteuerungsanweisungen und/oder -informationen durch Lösen der Radbremsen 218 reduziert werden. Zum Beispiel können die Fahrzeugbremsen als Teil eines automatisierten Motorstoppvorgangs über die Steuerung 250 eine Reibungskraft auf die Räder 216 anwenden.
Als Reaktion auf eine Anforderung, das Fahrzeug 225 zu beschleunigen, kann die Fahrzeugsystemsteuerung ein Fahrerbedarfsdrehmoment oder eine Drehmomentanforderung von einem Fahrpedal oder einer anderen Vorrichtung erlangen. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 weist dann einen Bruchteil des angeforderten Fahrerbedarfsdrehmoments dem Motor und den restlichen Bruchteil dem ISG oder dem BISG zu. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 fordert das Verbrennungsmotordrehmoment von der Verbrennungsmotorsteuerung 12 und die ISG-Leistung von der Steuerung 252 für die elektrische Maschine an. Falls das ISG-Drehmoment plus das Verbrennungsmotordrehmoment kleiner als ein Getriebeeingangsdrehmomentgrenzwert (z. B. nicht zu überschreitender Schwellenwert) ist, wird das Drehmoment an den Drehmomentwandler 206 abgegeben, der dann mindestens einen Bruchteil des angeforderten Drehmoments an die Getriebeeingangswelle 270 weiterleitet. Die Getriebesteuerung 254 verriegelt selektiv die Drehmomentwandlerkupplung 212 und rückt Gänge über die Gangkupplungen 211 als Reaktion auf Schaltpläne und TCC-Überbrückungspläne ein, die auf der Eingangswellenleistung und der Fahrzeuggeschwindigkeit basieren können. Unter einigen Bedingungen kann, wenn es möglicherweise gewünscht ist, die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie aufzuladen, eine Ladeleistung (z. B. eine negative ISG-Leistung) angefordert werden, während eine Fahrerbedarfsleistung ungleich null vorliegt. Die Fahrzeugsystemsteuerung 255 kann ein erhöhtes Verbrennungsmotordrehmoment anfordern, um die Ladeleistung zu überwinden, um die Fahrerbedarfsleistung zu erfüllen.
Dementsprechend kann die Leistungssteuerung der verschiedenen Antriebsstrangkomponenten durch die Fahrzeugsystemsteuerung 255 überwacht werden, wobei eine lokale Leistungssteuerung für den Verbrennungsmotor 10, das Getriebe 208, die elektrische Maschine 240 und die Bremsen 218 über die Verbrennungsmotorsteuerung 12, die Steuerung 252 für die elektrische Maschine, die Getriebesteuerung 254 und die Bremssteuerung 250 bereitgestellt wird.
Als ein Beispiel kann eine Verbrennungsmotor-Drehmomentausgabe durch ein Einstellen einer Kombination aus einem Zündzeitpunkt, einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulstaktung und/oder Luftladung gesteuert werden, indem eine Drosselöffnung und/oder Ventilansteuerung, ein Ventilhub und eine Aufladung für mit einem Turbolader oder mit einem Kompressor aufgeladene Verbrennungsmotoren gesteuert werden. Im Fall eines Dieselmotors kann die Steuerung 12 die Verbrennungsmotor-Drehmomentausgabe durch ein Steuern einer Kombination aus einer Kraftstoffimpulsbreite, einer Kraftstoffimpulstaktung und einer Luftladung steuern. Ein Verbrennungsmotor-Bremsdrehmoment oder negatives Verbrennungsmotordrehmoment kann durch ein Drehen des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden, wobei der Verbrennungsmotor Leistung erzeugt, die nicht ausreicht, um den Verbrennungsmotor zu drehen. Somit kann der Verbrennungsmotor ein Bremsdrehmoment erzeugen, indem er mit einer geringen Leistung betrieben wird, während er Kraftstoff verbrennt, wobei ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet sind (z. B. keinen Kraftstoff verbrennen), oder wobei alle Zylinder abgeschaltet sind und während der Verbrennungsmotor gedreht wird. Die Menge an Verbrennungsmotorbremsleistung kann über ein Einstellen der Verbrennungsmotorventilansteuerung eingestellt werden. Die Verbrennungsmotorventilansteuerung kann eingestellt werden, um die Verbrennungsmotorverdichtungsarbeit zu erhöhen oder zu verringern. Ferner kann die Verbrennungsmotorventilansteuerung eingestellt werden, um die Verbrennungsmotorexpansionsarbeit zu erhöhen oder zu verringern. In allen Fällen kann die Verbrennungsmotorsteuerung auf einer Zylinder-für-Zylinder-Basis durchgeführt werden, um den Verbrennungsmotorleistungsausgang zu steuern.
Die Steuerung 252 für die elektrische Maschine kann die Leistungsausgabe und die Erzeugung elektrischer Energie von dem ISG 240 steuern, indem sie den Strom einstellt, der zu und von Feld- und/oder Ankerwicklungen des ISG 240 fließt, wie in dem Fachgebiet bekannt ist.
Die Getriebesteuerung 254 empfängt die Drehmomentwandler-Pumpenradposition über einen Positionssensor 271. Die Getriebesteuerung 254 kann die Drehmomentwandler-Pumpenradposition über ein Zählen einer Anzahl bekannter Winkelabstandsimpulse über ein vorbestimmtes Zeitintervall in die Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl umwandeln. Die Steuerung 254 kann über den Positionssensor 272 Wellenpositionsimpulse über ein vorbestimmtes Zeitintervall hinweg zählen, um die Getriebeausgangswellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254 kann außerdem die Getriebeausgangswellendrehzahl differenzieren, um die Getriebeausgangswellenbeschleunigung zu bestimmen. Die Getriebesteuerung 254, die Verbrennungsmotorsteuerung 12 und die Fahrzeugsystemsteuerung 255 können außerdem zusätzliche Getriebeinformationen von Sensoren 277 empfangen, die unter anderem Drucksensoren der Pumpenausgangsleitung, Getriebefluidtemperatursensoren, hydraulische Drucksensoren des Getriebes (z. B. Fluiddrucksensoren der Getriebekupplung), ISG-Temperatursensoren und BISG-Temperaturen, Gangschalthebelsensoren und Umgebungstemperatursensoren beinhalten können. Die Getriebesteuerung 254 kann ebenfalls eine angeforderte Gangeingabe von einem Gangschalthebel 290 (z. B. einer Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung) empfangen. Der Gangschalthebel 290 kann Positionen für die Gänge 1-X (wobei X eine obere Gangzahl ist), D (Fahren), Leerlauf (N) und P (Parken) beinhalten. Der Schalthebel 293 des Schaltwählhebels 290 kann über einen Magnetspulenaktor 291, der selektiv verhindert, dass sich der Schalthebel 293 aus der Park- oder Leerlaufposition in die Rückwärts- oder Vorwärtsgangposition (z. B. Fahren) bewegt, daran gehindert werden, sich zu bewegen.
Die Bremssteuerung 250 empfängt Raddrehzahlinformationen über einen Raddrehzahlsensor 221 und Bremsanforderungen von der Fahrzeugsystemsteuerung 255. Die Bremssteuerung 250 kann zudem Bremspedalpositionsinformationen von dem in 1 gezeigten Bremspedalsensor 154 direkt oder über ein CAN 299 empfangen. Die Bremssteuerung 250 kann als Reaktion auf einen Radleistungsbefehl von der Fahrzeugsystemsteuerung 255 ein Bremsen bereitstellen. Die Bremssteuerung 250 kann zudem ein Antiblockier- und Fahrzeugstabilitätsbremsen bereitstellen, um das Bremsen und die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern. Daher kann die Bremssteuerung 250 eine Radleistungsbeschränkung (z. B. einen nicht zu überschreitenden Schwellenwert für die negative Radleistung) für die Fahrzeugsystemsteuerung 255 bereitstellen, sodass eine negative ISG-Leistung nicht dazu führt, dass die Radleistungsbeschränkung überschritten wird. Zum Beispiel wird, falls die Steuerung 250 eine Beschränkung für die negative Radleistung von 50 Nm ausgibt, die ISG-Leistung so eingestellt, dass sie weniger als 50 Nm (z. B. 49 Nm) an negativer Leistung an den Rädern bereitstellt, einschließlich des Berücksichtigens der Getriebeübersetzung.
Somit stellt das System aus den 1 und 2 ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; einen Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine und ein Stufengetriebe gekoppelt ist; eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um die Steuerung zu veranlassen, ein Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis aus einem Drehmomentwandler-Kennfeld zu erzeugen, das über eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, eine Getriebefluidtemperatur und eine geschätzte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl referenziert wird, und zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Drehzahl der elektrischen Maschine gemäß dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis beinhaltet. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Generieren einer Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung durch ein Teilen der geschätzten Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Erzeugen der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung aus einer Gaspedalposition. Das Fahrzeugsystem beinhaltet, dass die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Kennfeld des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments erzeugt wird. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Beschränken einer Änderungsrate der Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Generieren eines Fehlers der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung durch ein Subtrahieren einer tatsächlichen Drehzahl einer elektrischen Maschine von der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Anwenden einer proportionalen/integralen Steuerung auf den Fehler der Drehmomentwandler-Pumpenradsdrehzahlanforderung.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Blockdiagramm 300 eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs gezeigt. Mindestens Teile des Verfahrens 300 können als ausführbare Steueranweisungen umgesetzt werden, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind. Das Verfahren 300 kann zusammen mit dem System aus den 1 und 2 ausgeführt werden. Zusätzlich können Teile des Verfahrens 300 Maßnahmen sein, die in der realen Welt ergriffen werden, um einen Betriebszustand eines Aktors oder einer Vorrichtung umzuwandeln. Das Verfahren aus 3 kann als ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, in das System der 1 und 2 integriert werden.
Bei Block 302 referenziert eine Gaspedalposition ein Kennfeld 302a eines Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments, um ein angefordertes Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment zu bestimmen. Block 302 gibt eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung oder eine Drehmomentmenge, die an dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers angefordert wird, an Block 304 aus. Somit ist die Ausgabe von Block 302 ein Turbinenrad des Drehmomentwandlers, das direkt mit der Gaspedalposition verknüpft ist. Die Gaspedalposition referenziert eine Tabelle oder Funktion (z. B. ein Kennfeld) 302a. Die Tabelle oder Funktion 302a enthält empirisch bestimmte Werte des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments und gibt diese aus. In einem Beispiel erhöht sich das angeforderte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment linear in einem Verhältnis von 1: 1 mit der Gaspedalposition, sodass eine Abweichung von 10 % in der Gaspedalposition 10 % eines maximalen Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments entspricht. Somit kann es eine lineare Beziehung zwischen der Gaspedalposition und dem angeforderten Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment geben. Diese Beziehung kann unabhängig davon, ob das Getriebe in einen Gang oder in den Leerlauf geschaltet ist oder nicht, existieren.
Die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, die Getriebefluidtemperatur und die gemessene oder geschätzte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl werden in Block 304 eingegeben und Block 304 gibt ein angefordertes Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis (speed ratio - SR) aus. Die tatsächliche Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl, das angeforderte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment und die Getriebefluidtemperatur referenzieren eine Tabelle oder Funktion (z. B. ein Kennfeld) 304a (z. B. ein Drehmomentwandler-Kennfeld). Die Tabelle oder Funktion gibt ein angefordertes Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis aus. Das Kennfeld oder die Funktion 304a ist ein empirisches Modell eines Drehmomentwandlers. Die Werte in der Tabelle oder Funktion können über ein Installieren des Drehmomentwandlers in einem Prüfstand und ein Überwachen des Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses, des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments, der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl und der Drehmomentwandlertemperatur (z. B. auch als Getriebefluidtemperatur bezeichnet) bestimmt werden. Das angeforderte Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis wird in Block 305 eingegeben.
Bei Block 305 wird eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl (ω_Pump) bestimmt. Die angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl wird durch ein Teilen des angeforderten Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments ω_Turbine durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis (SR) bestimmt. Block 305 gibt die angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl an Block 306 aus.
Bei Block 306 wird die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl auf eine Drehzahl beschränkt, die größer oder gleich einer Verbrennungsmotor-Leerlaufdrehzahl ist. Die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl wird auf eine Drehzahl beschränkt, die größer oder gleich der Verbrennungsmotor-Leerlaufdrehzahl ist, sodass der Verbrennungsmotor nicht abgewürgt wird. Block 306 gibt die beschränkte angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl an Block 308 aus.
Block 306 beschränkt eine Änderungsrate der Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung. Zum Beispiel kann Block 306 verhindern, dass die Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung sich um eine Rate erhöht, die größer als eine vorbestimmte Menge (z. B. 200 U/min/Sekunde) ist, sodass eine Drehmomentmodulation einen gleichmäßigen Drehmomentablauf der Kraftübertragung bereitstellen kann. Block 306 gibt die ratenbeschränkte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung an eine Summierstelle 310 aus.
Bei der Summierstelle 310 wird die tatsächliche Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl von der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl subtrahiert. Das Ergebnis wird in Block 312 eingegeben. Das Ergebnis ist ein Fehler der Drehmomentwandl er- Pumpenraddrehzahl.
Block 312 stellt eine proportionale/integrale Steuerung dar. Alternativ kann Block 312 eine proportionale/integrale/derivative Steuerung (PID-Steuerung) sein. In einem Beispiel kann die PI-Steuerung folgendermaßen ausgedrückt werden: $C O = K_{p} \cdot e (t) + K_{i} \cdot \int e (t) d t,$
wobei CO die Steuerungsausgabe ist, K_p die Proportionalverstärkung (z. B. eine skalare reelle Zahl) ist, e(t) der Pumpenraddrehzahlfehler des Drehmomentwandlers in Bezug auf die Zeit (t) ist und K_i die Integralverstärkung (z. B. skalare reelle Zahl) ist. Die PI- oder PID-Steuerung wird mit dem Fehlerwert betrieben und die Ausgabe der PI- oder PID-Steuerung ist ein angefordertes Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment Das angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment wird in Block 314 eingegeben.
Bei Block 314 ist das angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment derart beschränkt, dass die Drehmomentanforderung an die elektrische Maschine auf weniger als ein erstes Drehmoment (z. B. 200 Newtonmeter) und auf mehr als ein zweites Drehmoment (z.B. -200 Newtonmeter) beschränkt ist. Anders ausgedrückt wird verhindert, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine das erste Drehmoment überschreitet und verhindert, dass es geringer als das zweite Drehmoment ist. Das Drehmoment der elektrischen Maschine 240 oder alternativ des Verbrennungsmotors 10 wird derart eingestellt, dass die elektrische Maschine oder der Verbrennungsmotor das Pumpenrad mit einer Drehzahl dreht, die das angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erzeugt. Das Drehmoment der elektrischen Maschine wird über ein Einstellen einer Spannung und/oder eines Stroms, die/der an die elektrische Maschine angelegt wird, eingestellt. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors kann durch ein Einstellen der Drosselposition und der Kraftstoffeinspritztaktung eingestellt werden.
Auf diese Weise kann die Drehzahl einer elektrischen Maschine über das Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine eingestellt werden, sodass die elektrische Maschine ein Drehmomentwandler-Pumpenrad mit einer Drehzahl dreht, die ein Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erzeugt, das in Bezug auf die Gaspedalposition proportional und linear ist. Ferner gibt es ein eindeutiges Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment für eine gegebene Gaspedalposition und die Beziehung zwischen der Gaspedalposition und dem Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment ist linear. Das Betreiben der elektrischen Maschine auf diese Weise kann allerdings den Ladezustand der Speichervorrichtung für elektrische Energie beeinflussen. Daher beinhaltet das Verfahren 300 einen Weg, den Ladezustand der Speichervorrichtung für elektrische Energie auszugleichen.
Die tatsächliche Menge an Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie oder die tatsächliche Menge an Entladeleistung wird durch ein Überwachen von Spannung und Strom, die der elektrischen Maschine 240 über die Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie zugeführt werden, bestimmt. Die tatsächliche Menge an Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie wird in die Summierstelle 316 eingegeben.
Die Gaspedalposition und der Ladezustand (State of Charge - SOC) der Speichervorrichtung 275 für elektrische Energie werden in Block 318 eingegeben. Block 318 beinhaltet eine Tabelle oder Funktion (z.B. ein Kennfeld) 318a, die eine angeforderte Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie ausgibt. Die tatsächliche Entladeleistungsmenge der Speichervorrichtung für elektrische Energie wird von der angeforderten Entladeleistungsmenge der Speichervorrichtung für elektrische Energie subtrahiert, um einen Entladefehler der Speichervorrichtung für elektrische Energie zu erzeugen. Der Entladefehler der Speichervorrichtung für elektrische Energie wird von der Summierstelle 316 an Block 322 ausgegeben.
Block 322 stellt eine proportionale/integrale Steuerung (PI-Steuerung) dar. Alternativ kann Block 322 eine proportionale/integrale/derivative Steuerung (PID-Steuerung) sein. In einem Beispiel kann die PI-Steuerung folgendermaßen ausgedrückt werden: $C O = K_{p} \cdot e (t) + K_{i} \cdot \int e (t) d t,$
K_i wobei CO die Steuerungsausgabe ist, K_p die Proportionalverstärkung (z. B. eine skalare reelle Zahl) ist, e(t) der Pumpenraddrehzahlfehler des Drehmomentwandlers in Bezug auf die Zeit (t) ist und K_i die Integralverstärkung (z. B. skalare reelle Zahl) ist. Die PI- oder PID-Steuerung wird mit dem Entladefehler der Speichervorrichtung für elektrische Energie betrieben und die PI- oder PID-Steuerung gibt ein angefordertes Verbrennungsmotordrehmoment aus. Das angeforderte Verbrennungsmotordrehmoment wird an den Verbrennungsmotor geliefert und der Verbrennungsmotor liefert das angeforderte Verbrennungsmotordrehmoment. Das Verbrennungsmotordrehmoment kann durch ein Einstellen der Drosselposition des Verbrennungsmotors, der Kraftstoffeinspritztaktung und des Zündfunkenzeitpunkts eingestellt werden.
Auf diese Weise kann das Verbrennungsmotordrehmoment eingestellt werden, sodass, wenn der SOC der Energiespeichervorrichtung niedrig ist, ein zusätzliches Verbrennungsmotordrehmoment angefordert wird, sodass die elektrische Maschine 240 das Verbrennungsmotordrehmoment in elektrische Energie umwandeln kann, die dann in der Speichervorrichtung für elektrische Energie gespeichert werden kann. Wenn der SOC der Energiespeichervorrichtung hoch ist, wird möglicherweise kein Verbrennungsmotordrehmoment angefordert und das Kraftübertragungsdrehmoment wird möglicherweise ausschließlich über die elektrische Maschine 240 bereitgestellt.
Somit stellt das Verfahren 300 ein Fahrzeugbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses als Reaktion auf eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, eine Getriebefluidtemperatur und eine gemessene Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl; und Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl, die auf dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis basiert. Das Verfahren beinhaltet, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine über eine proportionale/integrale Steuerung eingestellt wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl durch ein Teilen der gemessenen Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis. Das Verfahren umfasst ferner ein Referenzieren des Drehmomentwandler-Kennfelds über die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, die Getriebefluidtemperatur und eine tatsächliche Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl, um das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner ein Erzeugen der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment-Kennfeld. Das Verfahren umfasst ferner das Referenzieren des Kennfelds des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments über die Gaspedalposition. Das Verfahren umfasst ferner ein Beschränken einer Änderungsrate der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl.
Das Verfahren aus 2 stellt ebenfalls ein Fahrzeugbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses als Reaktion auf eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, eine Getriebefluidtemperatur und eine gemessene Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl; Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl, die auf dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis basiert; und Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmoments als Reaktion auf einen Fehler zwischen einer angeforderten Entladeleistung einer Speichervorrichtung für elektrische Energie und einer tatsächlichen Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie. Das Verfahren beinhaltet, dass die angeforderte Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie von der Gaspedalposition und einem Ladezustand der Speichervorrichtung für elektrische Energie abhängig ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Anwenden einer proportionale/integrale Steuerung auf den Fehler zwischen der angeforderten Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie und der tatsächlichen Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie. Das Verfahren beinhaltet, dass die tatsächliche Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie auf einem Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine basiert. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine als Reaktion auf eine Gaspedalposition. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine als Reaktion auf eine Getriebefluidtemperatur.
In einer anderen Darstellung stellt das Verfahren aus 3 ein Fahrzeugbetriebsverfahren bereit, das Folgendes umfasst: Einstellen einer Drehzahl einer elektrischen Maschine über eine Steuerung, um ein Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment zu erzeugen, das proportional zu einer Gaspedalposition ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen einer Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl auf Grundlage der Gaspedalposition, der Getriebefluidtemperatur und der tatsächlichen Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmoments als Reaktion auf eine Menge an elektrischer Leistung, die von einer Speichervorrichtung für elektrische Energie an die elektrische Maschine entladen wird.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Fahrzeugbetriebsabfolge gezeigt. Die in 4 gezeigten Verläufe sind zeitlich abgestimmt und laufen zeitgleich ab. Die vertikalen Linien stellen relevante Zeitpunkte während der Abfolge dar.
Der erste Verlauf von oben aus 4 ist ein Verlauf einer Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar und die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 402 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar.
Der dritte Verlauf von oben aus 4 ist ein Verlauf einer Gaspedalposition im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt die Gaspedalposition dar, wobei sich die Gaspedalposition in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse erhöht (z. B. weiter betätigt wird). Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 404 stellt die Gaspedalposition dar.
Der dritte Verlauf von oben aus 4 ist ein Verlauf eines Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoments im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment dar und das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 406 stellt das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment dar.
Der vierte Verlauf von oben aus 4 ist ein Verlauf eines Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment dar und das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 408 stellt das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment dar.
Der fünfte Verlauf von oben aus 4 ist ein Verlauf eines Fahrzeugachsendrehmoments im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt das Fahrzeugachsendrehmoment dar und das Fahrzeugachsendrehmoment erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die Kurve 410 stellt das Fahrzeugachsendrehmoment dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur.
Zum Zeitpunkt t0 wird das Gaspedal um eine kleine Menge betätigt und die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt null. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment befindet sich auf einem niedrigeren Niveau und das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment befindet sich auf einem niedrigeren Niveau. Das Achsendrehmoment befindet sich auf einem niedrigeren Niveau.
Zum Zeitpunkt t1 betätigt der menschliche Fahrer das Gaspedal, während die Fahrzeuggeschwindigkeit null bleibt. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment beginnt sich zu erhöhen, wenn das Gaspedal betätigt wird. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment kann sich aufgrund einer Erhöhung des Verbrennungsmotordrehmoments oder einer Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine erhöhen. Das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment beginnt ebenfalls, sich als Reaktion auf die Erhöhung der Gaspedalposition zu erhöhen. Das Achsendrehmoment beginnt sich zu erhöhen, wenn das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment beginnt, sich zu erhöhen.
Zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 bleibt die Fahrzeuggeschwindigkeit null und die Gaspedalposition wird über den Fahrer schrittweise erhöht. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erhöht sich schrittweise mit der Erhöhung der Gaspedalposition. Darüber hinaus erhöht sich das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment mit einer Rate, die größer ist als die Rate der Drehmomenterhöhung des Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoments aufgrund von Drehmomentmultiplikation innerhalb des Drehmomentwandlers. Die höhere Erhöhungsrate des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments kann es dem menschlichen Fahrer des Fahrzeugs schwieriger machen, das Raddrehmoment zu steuern. Das Achsendrehmoment erhöht sich mit einer Rate, die der Rate der Erhöhung des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments ähnelt.
Zum Zeitpunkt t2 betätigt der Fahrer das Gaspedal um eine größere Menge, um die Beschleunigung des Fahrzeugs zu initiieren, und das Fahrzeug beginnt zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3, zu beschleunigen. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erhöht sich, während die Gaspedalposition sich erhöht. Das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erhöht sich mit einer noch höheren Rate, wodurch das Achsendrehmoment bei kleineren Erhöhungen der Gaspedalposition deutlicher erhöht wird. Die größere Erhöhungsrate des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments des kann dabei helfen, den Fahrer des Fahrzeugs zu veranlassen, das Gaspedal weiter zu betätigen, als es gewünscht sein kann, um eine gewünschte Menge an Achsendrehmoment bereitzustellen. Die Drehmomentwandlerausgabe kann in Bezug auf die Gaspedalposition und das Drehmoment des Verbrennungsmotors und/oder der elektrischen Maschine nichtlinear sein. In diesem Beispiel gibt der Fahrer ebenfalls das Gaspedal frei, um die Fahrzeugbeschleunigungsrate zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 zu verlangsamen.
Zum Zeitpunkt t3 erreicht die Gaspedalposition null (z. B. vollständig freigegeben) und das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment wird kurz danach auf einen niedrigeren Wert reduziert. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment wird ebenfalls auf einen niedrigeren Wert reduziert und das Achsendrehmoment wird auf einen niedrigeren Wert reduziert. Dieses Verhalten kann einer Drehmomentwandler-Drehmomentmultiplikation, die auf der Trägheit der Kraftübertragung beruht, und dem Wunsch, ein Abwürgen des Verbrennungsmotors zu verhindern, wenn das Gaspedal vollständig freigegeben wird, zugeschrieben werden. Somit folgen das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment und das Achsendrehmoment möglicherweise nicht genau dem Drehmoment, das über die Gaspedalposition angefordert wird. Ferner besteht möglicherweise keine Beziehung von konsistentem Drehmoment zwischen der Gaspedalposition und dem Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist eine voraussichtliche Fahrzeugbetriebsabfolge gemäß dem Verfahren aus 3 gezeigt. Die in 5 gezeigte Fahrzeugbetriebsabfolge kann durch das System aus den 1 und 2 zusammen mit dem Verfahren aus 3 bereitgestellt werden. Die in 5 gezeigten Verläufe sind zeitlich abgestimmt und laufen gleichzeitig ab. Die vertikalen Linien stellen relevante Zeitpunkte während der Abfolge dar.
Der erste Verlauf von oben aus 5 ist ein Verlauf einer Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar und die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht sich Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 502 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar.
Der vierte Verlauf von oben aus 5 ist ein Verlauf einer Gaspedalposition im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt die Gaspedalposition dar, wobei sich die Gaspedalposition in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse erhöht (z. B. weiter betätigt wird). Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 504 stellt die Gaspedalposition dar.
Der dritte Verlauf von oben aus 5 ist ein Verlauf einer Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt die Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl dar und die Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 506 stellt die Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl dar.
Der vierte Verlauf von oben aus 5 ist ein Verlauf eines Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment dar und das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur. Die Kurve 408 stellt das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment dar.
Der fünfte Verlauf von oben aus 5 ist ein Verlauf eines Fahrzeugachsendrehmoments im Verhältnis zur Zeit. Die vertikale Achse stellt das Fahrzeugachsendrehmoment dar und das Fahrzeugachsendrehmoment erhöht sich in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse. Die Kurve 510 stellt das Fahrzeugachsendrehmoment dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit erhöht sich von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur.
Zum Zeitpunkt t10 wird das Gaspedal um eine kleine Menge betätigt und die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt null. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment befindet sich auf einem niedrigeren Niveau und das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment befindet sich auf einem niedrigeren Niveau. Das Achsendrehmoment liegt auf einem niedrigeren Niveau.
Zum Zeitpunkt t11 betätigt der menschliche Fahrer das Gaspedal, während die Fahrzeuggeschwindigkeit null bleibt. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment beginnt sich zu erhöhen, wenn das Gaspedal betätigt wird. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment kann sich aufgrund einer Erhöhung des Verbrennungsmotordrehmoments oder einer Erhöhung des Drehmoments der elektrischen Maschine erhöhen. Das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment beginnt ebenfalls, sich als Reaktion auf die Erhöhung der Gaspedalposition zu erhöhen. Das Achsendrehmoment beginnt sich zu erhöhen, wenn das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment beginnt, sich zu erhöhen.
Zwischen dem Zeitpunkt t11 und dem Zeitpunkt t12 bleibt die Fahrzeuggeschwindigkeit null und die Gaspedalposition wird über den Fahrer (nicht gezeigt) schrittweise erhöht. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erhöht sich schrittweise mit der Erhöhung der Gaspedalposition. Darüber hinaus erhöht sich das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment mit der Gaspedalposition. Insbesondere gibt es eine Drehmomentmultiplikation zwischen dem Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment und dem Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment, aber das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erhöht sich konsistent mit der Erhöhung der Gaspedalposition. Dies kann einem Fahrer eines Fahrzeugs ermöglichen, das Fahrzeug leichter zu bedienen. Es gibt eine einheitliche Änderungsrate des Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoments und des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments. Das Achsendrehmoment erhöht sich mit einer Rate, die der Rate der Erhöhung des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments ähnelt, da es sich um eine Multiplikation des Turbinenraddrehmoments mit dem Übersetzungsverhältnis handelt.
Zum Zeitpunkt t12 betätigt der Fahrer das Gaspedal um eine größere Menge, um eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu initiieren, und das Fahrzeug beginnt zwischen dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13, zu beschleunigen. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment erhöht sich, während die Gaspedalposition sich erhöht. Das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment erhöht sich auf eine ähnliche Weise mit der Änderungsrate der Gaspedalposition. In diesem Beispiel gibt der Fahrer das Gaspedal frei, um die Fahrzeugbeschleunigungsrate zwischen dem Zeitpunkt t12 und dem Zeitpunkt t13 zu verlangsamen.
Zum Zeitpunkt t13 erreicht die Gaspedalposition null (z. B. vollständig freigegeben) und das Turbinenraddrehmoment des Drehmomentwandlers wird kurz danach auf einen niedrigeren Wert reduziert. Das Drehmomentwandler-Pumpenraddrehmoment wird ebenfalls auf einen niedrigeren Wert reduziert und das Achsendrehmoment wird auf einen niedrigeren Wert reduziert. Somit folgen das Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment und das Achsendrehmoment möglicherweise genau dem Drehmoment, das über die Gaspedalposition angefordert wird. Ferner besteht möglicherweise eine Beziehung von konsistentem Drehmoment zwischen der Gaspedalposition und dem Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoment.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist ein beispielhaftes Drehmomentwandler-Kennfeld in Verlauf 600 gezeigt. Der Verlauf 600 beinhaltet eine Funktion 304a, die als ein Netz gezeigt ist, das die Ausgabe des Verlaufs 600 darstellt. Der Verlauf 600 wird über ein Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis (z. B. SR = Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl/ Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl), einen Drehmomentwandler-K-Faktor und eine Getriebefluidtemperatur referenziert oder indiziert. Die vertikale Achse 650 stellt das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis SR dar. Die Achse 652 stellt den Drehmomentwandler-K-Faktor dar, der über einen Betrieb des Drehmomentwandlers in einem Dynamometer und ein Überwachen von Drehmomentwandler-Drehzahlen und -Drehmomenten bestimmt werden kann. Die Achse 654 stellt eine Getriebefluidtemperatur dar und die Getriebefluidtemperatur erhöht sich von dem Ursprung des Verlaufs 600 in der Richtung des Pfeils der Achse 654.
Das Netz 304a zeigt, dass das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis sich mit einer sich erhöhenden Getriebefluidtemperatur verringert. Das Netz 304a zeigt ebenfalls, dass das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis sich mit einem sich verringernden Drehmomentwandler-K-Faktor erhöht. Der Drehmomentwandler-K-Faktor stellt die Kapazität des Drehmomentwandlers dar, ein Drehmoment über den Drehmomentwandler zu übertragen. Die Drehmomentkapazität des Drehmomentwandlers ist für niedrigere K-Faktor-Werte niedriger.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzprogramme mit unterschiedlichen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -programme können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem ausgeführt werden, einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Verbrennungsmotorhardware. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Programme können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner kann mindestens ein Teil der beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem programmiert werden soll. Die Steuerhandlungen können zudem den Betriebszustand von einem oder mehreren Sensoren oder Betätigungselementen in der physischen Welt umwandeln, wenn die beschriebenen Handlungen ausgeführt werden, indem die Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit einer oder mehreren Steuerungen beinhaltet.
Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Beim Lesen derselben durch einen Fachmann werden viele Änderungen und Modifikationen vergegenwärtigt, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Beschreibung abzuweichen. Zum Beispiel könnten I3-, 14-, 15-, V6-, V8-, V10- und V12-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugbetriebsverfahren Folgendes: Erzeugen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses als Reaktion auf eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung und eine gemessene Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl; und Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl, die auf dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis basiert.
In einem Aspekt der Erfindung wird das Drehmoment der elektrischen Maschine über eine proportionale/integrale Steuerung eingestellt, und wobei das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis ferner als Reaktion auf eine Getriebefluidtemperatur erzeugt wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Bestimmen der angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl durch ein Teilen der gemessenen Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Referenzieren des Drehmomentwandler-Kennfelds über die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, die Getriebefluidtemperatur und eine tatsächliche Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl, um das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis zu erzeugen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Erzeugen der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Kennfeld des Drehmomentwandl er- Turbinenraddrehmoments.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Referenzieren des Kennfelds des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments über die Gaspedalposition.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Beschränken einer Änderungsrate der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine; einen Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine und ein Stufengetriebe gekoppelt ist; eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um die Steuerung zu veranlassen, ein Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis aus einem Drehmomentwandler-Kennfeld zu erzeugen, das über eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung und eine geschätzte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl referenziert wird, und zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Drehzahl der elektrischen Maschine gemäß dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Generieren einer Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung durch ein Teilen der geschätzten Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Erzeugen des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments aus der Gaspedalposition.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Kennfeld des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments erzeugt, und wobei das Drehmomentwandler-Kennfeld ebenfalls über eine Getriebefluidtemperatur referenziert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Beschränken einer Änderungsrate der Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Generieren eines Fehlers der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung durch ein Subtrahieren einer tatsächlichen Drehzahl einer elektrischen Maschine von der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch zusätzliche Anweisungen zum Anwenden einer proportionalen/Integralen Steuerung auf den Fehler der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugbetriebsverfahren Folgendes: Erzeugen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses als Reaktion auf eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung und eine gemessene Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl; Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl, die auf dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis basiert; und Einstellen eines Verbrennungsmotordrehmoments als Reaktion auf einen Fehler zwischen einer angeforderten Entladeleistung einer Speichervorrichtung für elektrische Energie und einer tatsächlichen Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie.
In einem Aspekt der Erfindung ist die angeforderte Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie abhängig von der Gaspedalposition und dem Ladezustand der Speichervorrichtung für elektrische Energie, und wobei das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis ferner als Reaktion auf eine Getriebefluidtemperatur erzeugt wird.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Anwenden einer proportionalen/Integralen Steuerung auf den Fehler zwischen der angeforderten Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie und der tatsächlichen Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie.
In einem Aspekt der Erfindung basiert die tatsächliche Entladeleistung der Speichervorrichtung für elektrische Energie auf einem Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine als Reaktion auf die Gaspedalposition.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Einstellen des Drehmoments der elektrischen Maschine als Reaktion auf eine Getriebefluidtemperatur.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: Erzeugen eines Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnisses als Reaktion auf eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung und eine gemessene Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl; und Einstellen eines Drehmoments einer elektrischen Maschine über eine Steuerung als Reaktion auf eine angeforderte Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl, die auf dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine über eine proportionale/integrale Steuerung eingestellt wird, und wobei das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis ferner als Reaktion auf eine Getriebefluidtemperatur erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bestimmen der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl durch ein Teilen der gemessenen Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl durch das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Referenzieren eines Drehmomentwandler-Kennfelds über die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung, die Getriebefluidtemperatur und eine tatsächliche Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl, um das Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Erzeugen der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Kennfeld des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Referenzieren des Kennfelds des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments über eine Gaspedalposition.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Beschränken einer Änderungsrate der angeforderten Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahl.
Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; einen Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine und ein Stufengetriebe gekoppelt ist; eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um die Steuerung zu veranlassen, ein Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis aus einem Drehmomentwandler-Kennfeld zu erzeugen, das über eine Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung und eine geschätzte Drehmomentwandler-Turbinenraddrehzahl referenziert wird, und zusätzliche Anweisungen zum Einstellen einer Drehzahl der elektrischen Maschine gemäß dem Drehmomentwandler-Drehzahlverhältnis beinhaltet.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Generieren einer Pumpendrehzahlanforderung an einen Drehmomentwandler durch ein Teilen der geschätzten Turbinenraddrehzahl des Drehmomentwandlers durch das Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Erzeugen der Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung aus einer Gaspedalposition.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmomentanforderung über ein Kennfeld des Drehmomentwandler-Turbinenraddrehmoments erzeugt wird, und wobei das Drehmomentwandler-Kennfeld ebenfalls über eine Getriebefluidtemperatur referenziert wird.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Beschränken einer Änderungsrate der Drehmomentwandler-Pumpenraddrehzahlanforderung.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Generieren eines Fehlers der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung durch ein Subtrahieren einer tatsächlichen Drehzahl einer elektrischen Maschine von der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahlanforderung.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Anwenden einer proportionalen/integralen Steuerung auf den Fehler der Drehmomentwandler-Pumpendrehzahl anforderung.