DE102020214704A1

DE102020214704A1 - Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102020214704A1
Application number: DE102020214704.3A
Authority: DE
Inventors: Jee-Wook Huh
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-10-21
Also published as: CN113525341A; US11491966B2; US20210323532A1; KR20210129760A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Hybridfahrzeugs, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) ausgestattet ist, kann umfassen: Bestimmen, durch eine Steuereinrichtung, eines Fahrzustands des Fahrzeugs auf der Grundlage von vom Fahrzeug gesammelten Informationen; wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand befindet, Ausführen, durch die Steuereinrichtung, einer hochdrehmomentigen Steuerung an einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs durch Erhöhen eines Verbrennungsmotordrehmoments, um den Verbrennungsmotor bei einem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, und durch Reduzieren eines Motordrehmoments eines Motors in dem Fahrzeug, um ein Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen; und während des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, Vergleichen, durch die Steuereinrichtung, eines Ladezustands- (SOC) Wertes einer Batterie mit einem vorbestimmten ersten SOC-Schwellenwert, und wenn der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem ersten SOC-Schwellenwert ist, Ausführen einer Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, um den SOC-Wert der Batterie aufrechtzuerhalten.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs, welches zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Ladezustands- (SOC) Werts einer Batterie ausgebildet ist, indem stets eine Batterieentladung während Bergauffahren minimiert wird, und welches zum Minimieren eines Energieverbrauchs in einem Beschleunigungsbereich ausgebildet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit nimmt der Einsatz, als Getriebe eines Fahrzeugs, eines Doppelkupplungsgetriebes (DCT) zu, das für eine Umsetzung eines schnellen Gangwechsels ohne Leistungsunterbrechung ausgebildet ist.
Beim DCT bilden zwei Eingangswellen, die zur intermittierenden Aufnahme von Leistung über zwei Kupplungen vorgesehen sind, und zwei Ausgangswellen, die den beiden Eingangswellen entsprechen, separate Getriebemechanismen, um abwechselnd eine Reihe von Zahnradstufen entsprechend einem Übersetzungsverhältnis zu bilden.
Im vorliegenden Fall ist das Doppelkupplungsgetriebe (DCT) so ausgebildet, dass Leistung einer Fahrzeugantriebsquelle auf eine der beiden Eingangswellen übertragen werden kann, wobei die beiden Eingangswellen, die beiden Ausgangswellen und die beiden Kupplungen so ausgebildet sind, um Schaltstufen von ungeraden Stufen und geraden Stufen von den Reihen von Getriebestufen umzusetzen.
Darüber hinaus wird ein sequentielles und grundsätzliches Schalten der Getriebestufen durch eine Drehmomentübergabe durchgeführt, bei der eine der beiden Kupplungen eingekuppelt und die andere ausgekuppelt wird, so dass ein Phänomen eines Drehmomentabfalls während des Schaltvorgangs verhindert werden kann und der Schaltvorgang abgeschlossen werden kann.
In letzter Zeit wird das Doppelkupplungsgetriebe (DCT) auch in Elektrofahrzeugen wie einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) und einem Plug-in-HEV (PHEV) verbaut, wobei der Einsatz des DCT allmählich zunimmt, um die Kraftstoffeffizienz der Elektrofahrzeuge zu verbessern und um den Fahrern mehr Fahrspaß zu bieten.
Im Fall des HEV und des PHEV, die mit dem DCT ausgestattet sind, ist ein Freiheitsgrad bei der Steuerung hoch, da zusätzlich zur herkömmlichen Hybridkupplung zwei weitere Kupplungen vorhanden sind.
Aufgrund der Nachteile des HEV und des PHEV, die mit einem Hybridsystem mit einer am Getriebe montierten elektrischen Einrichtung ausgestattet sind (auch als Transmission Mounted Electric Device (TMED)-Hybridsystem bezeichnet), nämlich einer Verschlechterung des Ladezustands- (SOC) Werts einer Batterie während Bergauffahren, besteht jedoch ein Bedarf an einer Alternative zur Lösung des Problems einer Verschlechterung von Fahrvermögen und Kraftstoffeffizienz.
Genauer gesagt, wenn eine Mindestdrehzahl (U/min), bei der ein Verbrennungsmotor normalerweise in einer Anfangsphase der Fahrzeugbeschleunigung im TMED-Hybridsystem gesteuert wird, als eine Einkuppeldrehzahl bezeichnet wird, wird ein Fahrzeug bei einer Drehzahl, die höher als oder gleich der Einkuppeldrehzahl ist, beschleunigt, indem eine Verbrennungsmotorkupplung eingerückt („verriegelt“) wird, wobei dann die Verbrennungsmotorleistung genutzt wird. Da jedoch bei einer Drehzahl, die niedriger als die Einkuppeldrehzahl ist, ein Motor (d.h. Elektromotor, im Gegensatz zu Verbrennungsmotor) für die Fahrzeugbeschleunigung verantwortlich ist, gibt es einen Batterieentladebereich, wie in 1 gezeigt.
Daher kann es bei einer kontinuierlichen Bergauffahrt, bei der eine hohe Leistungsaufnahme der Batterie erforderlich ist, zu einer Verschlechterung des SOC aufgrund einer fortgesetzten Batterieentladung kommen.
Wenn das Fahrzeug in einem Zustand beschleunigt wird, in dem der SOC-Wert der Batterie niedrig ist, nutzt das TMED-Hybridsystem die Verbrennungsmotorleistung durch Schlupfsteuerung der Verbrennungsmotorkupplung. Da jedoch eine normale Verbrennungsmotorkupplung keine ausreichende Schlupfkapazität hat, die auch für eine Beschleunigungskupplung erforderlich wäre, gibt es einen Fall, bei dem mit dem DCT ausgebildeten TMED-Hybridsystem, wo ein leichtgewichtiges Material verwendet wird, das nur zum Drehen (Einkuppeln/Auskuppeln) der Verbrennungsmotorkupplung in einen Ein-/AusZustand ausgebildet ist, so dass es eine Einschränkung bei der Verwendung der Verbrennungsmotorkupplung gibt.
Außerdem wird, wenn ein Fahrer eine Gangschaltung im Handschaltmodus betätigt, ein Freiheitsgrad der Steuereinrichtung reduziert, so dass es eine Begrenzung bei der Aufrechterhaltung des SOC-Wertes der Batterie gibt, wobei eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Problems erhöht ist.
Beispielsweise mit Bezug auf 2, wenn ein Fahrzeug in einer zweiten Gangstufe auf einer bergaufführenden Straße fährt, da ein Verbrennungsmotordrehmoment (150 Nm) größer ist als ein Fahreranforderungsdrehmoment (100 Nm), wird der Motor als ein Generator mit dem verbleibenden Verbrennungsmotordrehmoment (50 Nm) betrieben (im vorliegenden Fall ist ein Motordrehmoment ein negatives Drehmoment von -50 Nm), so dass die Batterie geladen werden kann.
Wenn der Fahrer jedoch auf der bergaufführenden Straße im Handschaltmodus absichtlich in eine dritte Gangstufe schaltet und dann das Fahrzeug fährt, da ein Verbrennungsmotordrehmoment (80 Nm) kleiner ist als ein Fahreranforderungsdrehmoment (100 Nm), kann zusätzlich ein Motordrehmoment (20 Nm) erzeugt werden, um das vom Fahrer angeforderte Drehmoment zu erfüllen. Im vorliegenden Fall verbraucht der Motor Strom, so dass die Batterie entladen wird.
Wenn eine solche Situation andauert, kann der SOC-Wert der Batterie aufgrund einer Überentladung der Batterie unter einen Grenzwert sinken, und somit kann eine Situation entstehen, in der das Fahren des Fahrzeugs unmöglich ist.
Darüber hinaus können, aufgrund des Schlupfes der Verbrennungsmotorkupplung der im Handschaltmodus bei einer niedrigen Drehzahl (niedrige U/min) während Bergauffahren mit geringer Drehzahl, Probleme hinsichtlich einer übermäßigen Entladung der Batterie und einer Verschlechterung des SOC-Wertes und des Fahrvermögens auftreten.
Darüber hinaus ist, im Handschaltmodus, da ein Schaltzeitpunkt nicht vorhergesagt werden kann und es daher unmöglich ist, mit einem Schaltgefühl klarzukommen, ein regeneratives Bremsen begrenzt, wobei während Bergabfahrt ein Aufladen mit Energie fast unmöglich ist, so dass es zu einem Faktor wird, der eine Verschlechterung hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz verursacht.
Die in diesem Hintergrund-Abschnitt der vorliegenden Erfindung enthaltenen Informationen dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und dürfen nicht als Anerkennung oder irgendeine Form der Andeutung verstanden werden, dass diese Informationen den einem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik bilden.
Kurze Zusammenfassung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verfahren zum Steuern eines Bergauffahrens eines Fahrzeugs bereitzustellen, das zum Sicherstellen eines Ladezustands- (SOC) Werts einer Batterie ausgebildet ist, indem eine Batterieentladung minimiert wird, und das zum Minimieren eines Energieverbrauchs in einem Beschleunigungsbereich ausgebildet ist.
In einem weiteren Aspekt stellen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Bergauffahrens eines Fahrzeugs bereit, das zum Minimieren einer Verschlechterung hinsichtlich eines Fahrvermögens und einer Kraftstoffeffizienz aufgrund einer Entladung einer Batterie und zum Minimieren einer Verschlechterung eines SOC-Werts während Bergauffahrens eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Gegenstände beschränkt, wobei weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung, die nicht erwähnt sind, durch die folgende Beschreibung verstanden werden können und auch durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in offensichtlicher Weise verstanden werden. Darüber hinaus können die Gegenstände der vorliegenden Erfindung durch Mittel, die in den beigefügten Ansprüchen beschrieben sind, und eine Kombination davon umgesetzt werden.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Hybridfahrzeugs bereit, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) ausgestattet ist, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, durch eine Steuereinrichtung, eines Fahrzustands eines Fahrzeugs auf der Grundlage von vom Fahrzeug gesammelten Informationen; wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand befindet, Ausführen, durch die Steuereinrichtung, einer hochdrehmomentigen Steuerung an einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs durch Erhöhen eines Verbrennungsmotordrehmoments, um den Verbrennungsmotor bei einem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, und durch Reduzieren eines Motordrehmoments eines Motors in dem Fahrzeug, um ein Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen; und während des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, Vergleichen, durch die Steuereinrichtung, eines Ladezustands- (SOC) Wertes einer Batterie mit einem eingestellten ersten SOC-Schwellenwert, und wenn der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem ersten SOC-Schwellenwert ist, Ausführen einer Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, um den SOC-Wert der Batterie beizubehalten.
Des Weiteren kann das Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs weiterhin umfassen: während des Ausführens der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, Vergleichen, durch die Steuereinrichtung, des SOC-Wertes der Batterie mit einem eingestellten zweiten SOC-Schwellenwert, und Bestimmen, dass sich der SOC-Wert der Batterie in einem niedrigen SOC-Zustand befindet, wenn der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem zweiten SOC-Schwellenwert ist; in dem niedrigen SOC-Zustand, Bestimmen, durch die Steuereinrichtung, einer DCT-Schlupfdrehzahl aus einer Kapazität des DCT und einem aktuellen Fahreranforderungsdrehmoment, und Bestimmen, ob eine Verbrennungsmotordrehzahl die bestimmte DCT-Schlupfdrehzahl erreicht; und wenn die Verbrennungsmotordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht, Steuern, durch die Steuereinrichtung, einer Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen, und Schlupfsteuern der DCT-Kupplung, wobei der Motor betrieben wird, um mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung, die nach dem Fahren des Fahrzeugs verbleibt, elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie durch den Motor geladen wird.
Außerdem kann das Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs weiterhin umfassen: bevor die Verbrennungsmotordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht, zwangsweises Verbrennungsmotorladen, durch die Steuereinrichtung, der Batterie durch Betreiben eines Hybridstartgenerators (HSG) mit der Verbrennungsmotorleistung, um elektrische Energie zu erzeugen, wenn sich die Verbrennungsmotorkupplung in einem offenen Zustand befindet.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug im Bergauffahrzustand befindet, die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um zu bestimmen, ob ein Handschaltmodus aktuell ausgewählt ist, und wenn der Handschaltmodus nicht ausgewählt ist, kann die Steuereinrichtung die hochdrehmomentige Steuerung am Verbrennungsmotor durch Erhöhen des Verbrennungsmotordrehmoments ausführen, um den Verbrennungsmotor an dem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, und durch Verringern des Motordrehmoments, um das Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen.
In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Handschaltmodus ausgewählt ist, die Steuereinrichtung den SOC-Wert der Batterie mit einem eingestellten dritten SOC-Schwellenwert zu vergleichen, und wenn der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem dritten SOC-Schwellenwert ist, kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um eine Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor zu steuern, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen, und kann eine DCT-Kupplung steuern, so dass sie schlupft, wobei der Motor betrieben wird, um mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung, die nach dem Fahren des Fahrzeugs verbleibt, elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie durch den Motor geladen werden kann.
Darüber hinaus kann in einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während die Batterie durch den Motor geladen wird, wenn eine Entladungsmenge der Batterie während einer eingestellten Zeit größer als ein vorbestimmter dritter Entladungsmengen-Referenzwert wird, die Steuereinrichtung einen Bergmodus ausführen, um zwangsweise den Handschaltmodus freizugeben.
Weitere Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden diskutiert.
Es soll davon ausgegangen werden, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „zu einem Fahrzeug gehörig“ oder ein ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie z.B. Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge sowie andere mit alternativem Kraftstoff betriebene Fahrzeuge umfasst (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Energiequellen verfügt, z.B. Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
Die oben genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden diskutiert.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Merkmale und Vorteile auf, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden Detaillierten Beschreibung, ersichtlich sind oder genauer dargelegt werden, wobei diese zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass ein Batterieentladebereich auftreten kann, wenn ein Hybridfahrzeug auf einer bergaufführenden Straße fährt;
2 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, dass eine Entladung einer Batterie aufgrund eines Motors auftreten kann, wenn das Hybridfahrzeug auf der bergaufführenden Straße fährt und geschaltet wird;
3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs veranschaulicht, bei dem ein Verfahren zum Steuern des Bergauffahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Einsatz ausgebildet ist;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinrichtung und eine Hardwarekonfiguration zum Ausführen einer Bergauffahr-Steuerung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
6 und 7 sind Diagramme zur Veranschaulichung eines Bergauffahr-Steuerungszustands des Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Es soll davon ausgegangen werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen beispielhaften Merkmale zur Veranschaulichung der Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin enthalten sind, einschließlich, zum Beispiel, spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen sind zum Teil durch die besonders beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.
In allen Zeichnungsfiguren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalente Abschnitte der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben sind. Während die vorliegende(n) Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, soll davon ausgegangen werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende(n) Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Andererseits soll/sollen die vorliegende(n) Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vollständig in einer Ausführlichkeit beschrieben, die für eine Umsetzung durch den Fachmann geeignet ist, an den verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gerichtet sind. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin enthaltenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt und kann in anderen Formen umgesetzt werden.
In der gesamten vorliegenden Spezifikation bedeutet, wenn ein Element als eine Komponente „enthaltend“ oder „umfassend“ bezeichnet wird, dass die Komponente weiterhin andere Komponenten enthalten kann, wobei die anderen Komponenten nicht ausgeschlossen sind, sofern nicht anders angegeben.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs bereit, wobei das Verfahren ausgebildet ist, dass ein geeigneter Ladezustands- (SOC) Wert einer Batterie sichergestellt wird, indem stets eine Batterieentladung während des Bergauffahrens minimiert wird, und wobei das Verfahren ausgebildet ist, dass ein Energieverbrauch in einem Beschleunigungsbereich minimiert wird.
Darüber hinaus stellen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs bereit, wobei das Verfahren ausgebildet ist, dass eine Verschlechterung hinsichtlich eines Fahrvermögens und einer Kraftstoffeffizienz aufgrund einer Entladung einer Batterie und eine Verschlechterung eines SOC während Bergauffahrens eines Fahrzeugs minimiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Elektrofahrzeug anwendbar, das mit einem Motor (Elektromotor) fährt. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Hybridfahrzeug anwendbar, das mit einem Verbrennungsmotor und einem Motor fährt, und die vorliegende Erfindung ist auf ein Hybridfahrzeug anwendbar, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) als Getriebe ausgestattet ist.
3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs, an dem ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung ausgebildet ist, das ein Hybridsystem mit einer am Getriebe montierten elektrischen Einrichtung (TMED) eines Fahrzeugs zeigt, das mit einem DCT 14 ausgestattet ist.
Wie in der Zeichnung dargestellt, umfasst das TMED-Hybridsystem einen Verbrennungsmotor 11 und einen Motor 13, die Antriebseinrichtungen zum Antreiben des Fahrzeugs sind, eine Verbrennungsmotorkupplung 12, die zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und dem Motor 13 montiert ist, und das DCT 14, das mit einer Ausgangsseite des Motors 13 verbunden ist.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug einen Hybridstarter und -generator (HSG) 16, der ein Motor ist, der zum Starten des Verbrennungsmotors 11 ausgebildet ist, einen Wechselrichter 17 zum Betreiben und Steuern des Motors 13 und des HSG 16, und eine Batterie 18, die über den Wechselrichter 17 als Energiequelle (elektrische Energiequelle) des Motors 13 und des HSG 16 aufladbar und entladbar mit dem Motor 13 und dem HSG 16 verbunden ist.
In dem TMED-Hybridsystem ist der Motor 13 zum Antrieb des Fahrzeugs über das DCT 14 mit einem Antriebsrad 15 kraftübertragend verbunden. Somit kann der Motor 13 mit der Energie der Batterie 18 angetrieben werden, um eine Drehkraft für das Antriebsrad 15 bereitzustellen, und umgekehrt kann er eine Drehkraft des Antriebsrads 15 aufnehmen, um Energie zu erzeugen und die Batterie 18 zu laden.
Die Verbrennungsmotorkupplung 12 führt einen Sperrvorgang oder einen Öffnungsvorgang durch, um eine kraftübertragende Verbindung oder Trennung zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und dem Motor 13 herzustellen, wobei das DCT 14 eine Drehzahl der vom Motor 13 übertragenen Drehkraft variiert, um die Drehkraft über eine Antriebswelle auf das Antriebsrad 15 zu übertragen.
Für den Betrieb des Motors 13 und des HSG 16 ist der Wechselrichter 17 vorgesehen, um einen Gleichstrom (DC) der Batterie 18 in einen dreiphasigen Wechselstrom (AC) umzuwandeln, um den dreiphasigen Wechselstrom an den Motor 13 und das HSG 16 anzulegen, wobei während des Betriebs des Motors 13 und des HSG 16 die Batterie 18 Strom liefert oder während eines Stromerzeugungsbetriebs des Motors 13 und des HSG 16 geladen wird.
Dabei umfasst die vorliegende Erfindung einen Steuerungsprozess zur Aufrechterhaltung eines SOC-Wertes der Batterie 18 während der Bergauffahrt. Um den Steuerungsprozess zur Aufrechterhaltung des SOC-Wertes der Batterie 18 durchzuführen, bestimmt eine Steuereinrichtung 10 eine Situation, in der das Fahrzeug gerade bergauffährt, führt eine hochdrehmomentige Verbrennungsmotorsteuerung durch, um ein Verbrennungsmotordrehmoment im Fall der Situation, in der sich das Fahrzeug gerade in einer Hochlast-Bergauffahrt befindet, zu erhöhen (zu steigern), und hält den SOC-Wert der Batterie 18 durch Drehzahlsteuerung in Bezug auf den Verbrennungsmotor 11 und den Motor 13 aufrecht, wenn die Batterie 18 übermäßig entladen ist.
Die Batterie 18 ist hier eine im Fahrzeug vorgesehene Batterie, die den Motor 13 mit Antriebsenergie versorgt (oder entladen wird) und die vom Motor 13 erzeugte Energie aufnimmt und speichert (oder geladen wird), während der Motor 13 als Generator betrieben wird. Der SOC-Wert (%) der Batterie bedeutet eine Restkapazität der Batterie 18.
Darüber hinaus bedeutet die Aufrechterhaltung des SOC-Wertes der Batterie 18 eine Reihe von Prozessen zur Aufrechterhaltung und Verwaltung des SOC-Wertes der Batterie 18, damit dieser nicht unter einen vorbestimmten Grenzwert sinkt.
In einem in 3 dargestellten Hybridsystem kann, wenn eine Leistung des Verbrennungsmotors 11 in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 11 und einem Sperrzustand der Verbrennungsmotorkupplung 12 über die Verbrennungsmotorkupplung 12 an den Motor 13 übertragen wird, der Motor 13 aufgrund der Leistung des Verbrennungsmotors 11 als Generator betrieben werden, um die Batterie 18 zu laden („Motorladen“).
Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung einen Bergauffahr-Steuerungsprozess, wenn die Batterie 18 einen niedrigen SOC erreicht. In dem Bergauffahr-Steuerungsprozess wird, bevor eine Drehzahl (U/min) des Verbrennungsmotors 11 eine Schlupfdrehzahl des DCT 14 erreicht, eine Zwangsladesteuerung in Bezug auf den Verbrennungsmotor 11 durchgeführt.
Hier bedeutet die Zwangsladesteuerung in Bezug auf den Verbrennungsmotor 11 eine Steuerung zum Ausführen einer Reihe von Prozessen, bei denen der Verbrennungsmotor 11 angetrieben wird, um den HSG 16 als Generator mit Verbrennungsmotorleistung zu betreiben, so dass die Batterie 18 durch den HSG 16 geladen wird.
Darüber hinaus sind im Bergauffahr-Steuerungsprozess, wenn die Batterie 18 in den niedrigen SOC eintritt, nachdem die Drehzahl (U/min) des Verbrennungsmotors 11 die schlupfbare Drehzahl des DCT 14 erreicht hat, die Kupplungen 14a und 14b (im Folgenden als „DCT-Kupplungen“ bezeichnet) im DCT 14 schlupfbar, so dass die Verbrennungsmotorkupplung 12 nach oben gesperrt ist und die DCT-Kupplungen 14a und 14b schlupfgesteuert sind (eine der DCT-Kupplungen 14a und 14b ist schlupfgesteuert). So wird ein Teil der Verbrennungsmotorleistung auf das Antriebsrad 15 übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Motor 13 als Generator mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung betrieben wird, um die Batterie 18 zu laden.
Des Weiteren umfasst die vorliegende Erfindung einen Steuerungsprozess zum Sicherstellen des SOC-Wertes der Batterie 18 in einem Bergauffahr-Handschaltmodus. In einem solchen Steuerungsprozess sind die DCT-Kupplungen 14a und 14b schlupfgeregelt, wobei im Falle einer zu großen Entladungsmenge der Batterie 18 ein Bergmodus ausgeführt wird, um den Handschaltmodus zwangsweise freizugeben.
Das Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann von der Steuereinrichtung im Fahrzeug durchgeführt werden. Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung für jeden von der Steuereinrichtung durchgeführten Detailprozess näher beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinrichtung und eine Hardwarekonfiguration zum Ausführen einer Bergauffahr-Steuerung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Steuerungsprozess zum Aufrechterhalten des SOC-Wertes der Batterie während Bergauffahren
Zunächst ermittelt die Steuereinrichtung 10 einen aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Basis von Informationen, die vom Fahrzeug gesammelt werden. Die Steuereinrichtung 10 bestimmt, ob das Fahrzeug aktuell eine Bergauffahrt mit hoher Entladung oder eine Bergauffahrt mit niedriger Entladung durchführt.
Im vorliegenden Fall vergleicht die Steuereinrichtung 10 einen Entladungsmengen-ΔSOC-Wert der Batterie 18 während einer eingestellten Zeit mit vorbestimmten Entladungsmengen-Referenzwerten α und β (S11 und S12). Wenn während der eingestellten Zeit die Entladungsmenge der Batterie 18 größer oder gleich einem vorbestimmten ersten Entladungsmengen-Referenzwert α und kleiner als ein vorbestimmter zweiter Entladungsmengen-Referenzwert β ist, kann die Steuereinrichtung 10 bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einer Bergauffahr-Situation mit niedriger Entladung befindet.
Wenn weiterhin die Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit größer oder gleich dem vorbestimmten zweiten Entladungsmengen-Referenzwert β ist, kann die Steuereinrichtung 10 bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einer Bergauffahr-Situation mit hoher Entladung befindet.
Die Entladungsmenge der Batterie 18 bedeutet hier eine SOC-Varianz ΔSOC der Batterie 18. Die Entladungsmenge der Batterie 18 bedeutet die SOC-Varianz ΔSOC der Batterie 18 in einer Entladungssituation, d.h. ein Abnahmebetrag des SOC-Wertes der Batterie 18.
Darüber hinaus kann die Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit ein Gesamtentladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit oder ein Durchschnittswert der Entladungsmenge der Batterie 18 (Entladeleistung der Batterie 18) während der eingestellten Zeit sein. Im vorliegenden Fall kann der Durchschnittswert ein Durchschnittswert sein, der durch ein Verfahren des gleitenden Durchschnitts ermittelt wird.
Die eingestellte Zeit ist eine Zeit, um eine Entladesituation der Batterie 18 ausreichend zu bestimmen und ist in der Steuereinrichtung 10 eingestellt. Der erste Entladungsmengen-Referenzwert α kann auf einen Wert eingestellt sein, der einer SOC-Änderung von einem mittleren SOC zu einer Ausführung eines vorbestimmten niedrigen SOC entspricht (ein zweiter SOC-Schwellenwert, der weiter unten beschrieben wird), und der zweite Entladungsmengen-Referenzwert β kann auf einen Wert eingestellt sein, der der SOC-Änderung von dem mittleren SOC zu einem vorbestimmten Leerlauf-Ladeausführungs-SOC entspricht.
Zum Beispiel kann die eingestellte Zeit auf 100 Sekunden eingestellt sein, der erste Entladungsmengen-Referenzwert α kann auf der Grundlage des SOC-Werts der Batterie 18 auf 12 % eingestellt sein, und der zweite Entladungsmengen-Referenzwert β kann auf der Grundlage des SOC-Werts der Batterie 18 auf 20 % eingestellt sein.
Im vorliegenden Fall bestimmt die Steuereinrichtung 10 eine Bergauffahrt mit geringer Entladung, wenn der SOC-Wert der Batterie 18 für 100 Sekunden größer oder gleich 12% und kleiner als 20% ist, und wenn der SOC-Wert der Batterie 18 für 100 Sekunden größer oder gleich 20% ist, bestimmt die Steuereinrichtung 10 eine Bergauffahrt mit hoher Entladung.
Die eingestellte Zeit, der erste Entladungsmengen-Referenzwert α und der zweite Entladungsmengen-Referenzwert β sind Werte, die in der Steuereinrichtung 10 im Voraus eingestellt und durch einen vorherigen Test und einen Auswertungsprozess bestimmt werden, um nach der Eingabe und Speicherung in der Steuereinrichtung 10 verwendet zu werden. Die obigen Werte sind lediglich Beispiele, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und wobei die obigen Werte auf verschiedene Weise variiert werden können.
Als Nächstes, wenn die Steuereinrichtung 10 eine Situation als die Bergauffahrt mit hoher Entladung bestimmt, führt die Steuereinrichtung 10 eine hochdrehmomentige Steuerung am Verbrennungsmotor 11 durch (S13).
Während der hochdrehmomentigen Steuerung wird ein Fahreranforderungsdrehmoment mit einem Verbrennungsmotordrehmoment und einem Motordrehmoment erfüllt. Das Verbrennungsmotordrehmoment wird erhöht, um die hochdrehmomentige Steuerung an einem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt auszuführen, wobei gleichzeitig das Motordrehmoment reduziert wird, um das Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen.
Im vorliegenden Fall wird eine Motordrehmomentsteuerung ausgeführt, um den hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt so zu steuern, dass er auf eine voreingestellte Teillast-Maximum-Kurve konvergiert. Folglich gibt der Verbrennungsmotor 11 ein hohes Drehmoment aus, so dass die Verschlechterung des SOC-Wertes der Batterie 18 aufgrund des Antriebs des Motors 13 minimiert werden kann.
Das Teillast-Maximum ist definiert als maximales Drehmoment oder maximale Leistung, wenn der Verbrennungsmotor bei Lambda (λ) 1 (= das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis/das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors) gesteuert wird. Das heißt, der Bereich über dem Teillast-Maximum besteht dann, wenn der Motor bei λ < 1 gesteuert wird, während der Bereich gleich oder kleiner als das Teillast-Maximum ist, wenn der Motor bei λ = 1,0 gesteuert werden kann.
Des Weiteren vergleicht die Steuereinrichtung 10 während der hochdrehmomentigen Steuerung einen aktuellen SOC-Wert der Batterie 18 mit einem voreingestellten ersten SOC-Schwellenwert γ (S14), und wenn der aktuelle SOC-Wert der Batterie 18 kleiner oder gleich dem ersten SOC-Schwellenwert γ ist, führt die Steuereinrichtung 10 eine Drehzahlsteuerung an dem Verbrennungsmotor 11 und dem Motor 13 durch, um den aktuellen SOC-Wert der Batterie 18 aufrechtzuerhalten (S15).
Hier kann der erste SOC-Schwellenwert γ auf einen SOC-Wert für die Ausführung der Leerlaufladung eingestellt sein.
In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung nur in einem Modus ausgeführt, in dem der SOC-Wert der Batterie 18 so weit wie möglich aufrechterhalten werden muss. In einem Verfahren zum Ausführen der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung steuert die Steuereinrichtung 10 die Verbrennungsmotorkupplung 12 in einen gesperrten (eingekuppelten) Zustand und steuert die DCT-Kupplungen 14a und 14b in einen Schlupfzustand.
Wenn der Prozess der Durchführung der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung ausgeführt wird, bestimmt die Steuereinrichtung 10 außerdem eine Solldrehzahl des Verbrennungsmotors 11 als eine Drehzahl, die durch Addieren eines vorbestimmten Drehzahlwertes A zu einer Ausgangsdrehzahl des DCT 14 erhalten wird, und steuert dann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 11 auf die bestimmte Solldrehzahl während des Prozesses der Durchführung der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung.
Im vorliegenden Fall wird, da sich die Verbrennungsmotorkupplung 12 im gesperrten Zustand befindet, eine Drehzahl des Motors 13 aufrechterhalten, die gleich der des Verbrennungsmotors 11 ist, und während das Fahrzeug im Schlupfzustand der DCT-Kupplungen 14a und 14b fährt, wird eine hohe Drehzahl des Verbrennungsmotors 11 aufrechterhalten, so dass die Verbrennungsmotorleistung ausreichend sichergestellt werden kann, um die Entladung des SOC-Wertes der Batterie 18 zu minimieren.
Das heißt, der Steuerungszustand ist wie folgt zusammengefasst.
Verbrennungsmotorkupplung: gesperrt
DCT-Kupplung: Schlupf
$Verbrennungsmotordrehzahl = Motordrehzahl = DCT - Ausgangsdrehzahl + A$
Hier kann die DCT-Ausgangsdrehzahl aus einem Signal eines Raddrehzahlsensors, der in dem Antriebsrad 15 montiert ist, erhalten werden, wobei A ein Drehzahlwert sein kann, der gemäß einer DCT-Kupplungskapazität bestimmt ist und im Voraus durch eine maximale Drehzahldifferenz zwischen einer Getriebeeingangsdrehzahl und einer Getriebeausgangsdrehzahl gemäß der DCT-Kupplungskapazität bestimmt werden kann.
Währenddessen vergleicht die Steuereinrichtung 10 während der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung den SOC-Wert der Batterie 18 mit einem voreingestellten zweiten SOC-Schwellenwert δ (S16). Im vorliegenden Fall, wenn der SOC-Wert der Batterie 18 kleiner oder gleich dem zweiten SOC-Schwellenwert δ ist, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass ein niedriger SOC-Zustand ausgeführt wird, um einen vorbestimmten Bergauffahr-Steuerungsprozess auszuführen.
Dabei ist der zweite SOC-Schwellenwert δ auf einen Wert gesetzt, der kleiner als der erste SOC-Schwellenwert γ ist (d.h. γ > δ).
2) Bergauffahr-Steuerungsprozess bei Ausführung eines niedrigen SOC
Wenn die Steuereinrichtung 10 bestimmt, dass der niedrige SOC-Zustand der Batterie 18 ausgeführt wird, bestimmt die Steuereinrichtung 10 eine DCT-Schlupfdrehzahl bei einem aktuellen Fahreranforderungsdrehmoment gemäß der DCT-Kapazität, wobei die DCT-Schlupfdrehzahl durch die folgende Gleichung 1 bestimmt werden kann. $\begin{array}{l} [0091] Schlupfbare DCT - Drehzahl = maximale schlupfbare DCT - Drehzahldifferenz - minimale \\ Motordrehzahl \end{array}$
Hier ist die minimale Motordrehzahl eine Drehzahl (z. B. 1000 U/min), die im Voraus entsprechend dem Verbrennungsmotor 11 bestimmt und in der Steuereinrichtung 10 eingestellt ist, wobei die maximale DCT-Schlupfdrehzahldifferenz durch die folgende Gleichung 2 bestimmt werden kann. $\begin{array}{l} [0094] Maximale DCT - Schlupfdrehzahldifferenz = [DCT - Leistung (kW) - Anforderungsleistung \\ (kW)] / Fahreranforderungsdrehmoment (Nm) \end{array}$
Hierbei ist die DCT-Kapazität ein in der Steuereinrichtung 10 voreingestellter Wert und kann als DCT-Kupplungskapazität bezeichnet werden. Da jedoch zwei Kupplungen im DCT 14 vorhanden sind, kann die DCT-Kapazität variieren, je nachdem, welche Kupplung verwendet wird.
Darüber hinaus ist die Anforderungsleistung ein Wert, der gemäß einer Beschleunigungsabsicht eines Fahrers (z. B. ein Gaspedalpositionssensor (APS)-Signalwert) berechnet wird, wobei ein allgemeines Fahrzeug durch Bestimmen der Anforderungsleistung gemäß der Beschleunigungsabsicht des Fahrers in dem allgemeinen Fahrzeug gesteuert wird.
Wie oben beschrieben, vergleicht die Steuereinrichtung 10, wenn die DCT-Schlupfdrehzahl bestimmt ist, eine aktuelle Verbrennungsmotordrehzahl mit der DCT-Schlupfdrehzahl, um zu bestimmen, ob die Verbrennungsmotordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht (S17).
Bevor die Verbrennungsmotordrehzahl die schlupffähige DCT-Drehzahl erreicht, ist der Schlupf der DCT-Kupplungen 14a und 14b unmöglich. Daher öffnet die Steuereinrichtung 10, wie in 6 gezeigt, die Verbrennungsmotorkupplung 12 und führt dann eine erzwungene Verbrennungsmotorladesteuerung durch (S18).
Im vorliegenden Fall betreibt die Steuereinrichtung 10 den HSG 16, um elektrische Leistung als Verbrennungsmotorleistung zu erzeugen, lädt die Batterie 18 mit der erzeugten elektrischen Leistung des HSG 16 auf und treibt gleichzeitig den Motor 13 sofort an, wodurch der Verlust beim Laden und Entladen minimiert wird.
Darüber hinaus ermöglicht die Steuereinrichtung 10 in einem Zustand, in dem die DCT-Kupplung 14a eingerückt ist, die Übertragung der Motorleistung auf das Antriebsrad 15, so dass das Fahrzeug mit der Motorleistung fahren kann.
Nachdem die Motordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht hat, sind die DCT-Kupplungen 14a und 14b außerdem schlupfbar. Wie in 7 gezeigt, steuert die Steuereinrichtung 10 daher die Verbrennungsmotorkupplung 12 in den Sperrzustand und steuert die DCT-Kupplung 14a, so dass sie schlupft (S19).
Im vorliegenden Fall wird ein Teil der Verbrennungsmotorleistung auf das Antriebsrad 15 übertragen, so dass das Fahrzeug fahren kann, wobei die verbleibende Energie, d. h. die überschüssige Verbrennungsmotorleistung, den Motor 13 betreiben kann, um elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie 18 mit der vom Motor 13 erzeugten elektrischen Energie geladen werden kann.
3) Steuerungsprozess zum Sicherstellen des SOC-Wertes der Batterie im Handschaltmodus bei Bergauffahrt
Währenddessen, wenn die Steuereinrichtung 10 bestimmt, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand mit geringer Entladung befindet, d.h. in S11 und S12, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass die Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit größer oder gleich dem ersten Entladungsmengen-Referenzwert α und kleiner als der zweite Entladungsmengen-Referenzwert β ist, bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob aktuell der Handschaltungsmodus ausgewählt ist (S20).
Wenn hierbei der Handschaltmodus nicht ausgewählt ist, wird in S25 die hochdrehmomentige Steuerung in Bezug auf den Verbrennungsmotor 11 auf die gleiche Weise wie in S13 durchgeführt.
Dabei vergleicht, wenn ein aktueller Zustand ein Bergauffahr-Zustand mit geringer Entladung und Handschaltmodus ist, die Steuereinrichtung 10, nachdem ein Handschaltmodus für das Bergauffahren ausgeführt wurde, einen aktuellen SOC-Wert der Batterie 18 mit einem dritten SOC-Schwellenwert ε (S21).
Wenn der aktuelle SOC-Wert der Batterie 18 kleiner oder gleich dem dritten SOC-Schwellenwert ε ist, führt die Steuereinrichtung 10 eine DCT-Kupplungsschlupfsteuerung durch (S22).
Hierbei kann der dritte SOC-Schwellenwert ε auf einen typischen niedrigen SOC-Ausführungsbestimmungsreferenzwert gesetzt werden, und wenn eine Kapazität der Batterie 18 kleiner als ein normaler Wert ist, kann der dritte SOC-Schwellenwert ε auf einen Wert gesetzt werden, der größer als oder gleich dem typischen niedrigen SOC-Ausführungsbestimmungsreferenzwert ist.
Der dritte SOC-Schwellenwert ε kann gleich oder verschieden von dem oben beschriebenen zweiten SOC-Schwellenwert δ sein. Wenn der dritte SOC-Schwellenwert ε von dem zweiten SOC-Schwellenwert δ verschieden ist, kann der dritte SOC-Schwellenwert ε größer oder gleich dem zweiten SOC-Schwellenwert δ sein.
Wie oben beschrieben, wird in einem Zustand mit niedrigem SOC, wo der aktuelle SOC-Wert der Batterie 18 kleiner oder gleich dem dritten SOC-Schwellenwert ε ist, nicht willkürlich ein Gangwechsel durchgeführt, wobei eine vom Fahrer gewünschte Fahrstufe beibehalten wird. Im vorliegenden Fall, wie in 7 gezeigt, steuert die Steuereinrichtung 10 in einem Zustand, in dem die Verbrennungsmotorkupplung 12 nach oben gesperrt ist, die DCT-Kupplung 14a , so dass sie schlupft, womit ein Teil der Verbrennungsmotorleistung auf das Antriebsrad 15 übertragen wird, so dass das Fahrzeug fahren kann. Dabei betreibt die Steuereinrichtung 10 den Motor 13, um mit der verbleibenden Energie, d.h. der überschüssigen Verbrennungsmotorleistung, elektrischen Strom zu erzeugen, so dass die Batterie 18 mit dem vom Motor 13 erzeugten elektrischen Strom geladen werden kann.
Wie oben beschrieben, vergleicht die Steuereinrichtung 10, während die DCT-Kupplung schlupfgeregelt ist, eine Entladungsmenge ΔSOC der Batterie 18 während der eingestellten Zeit mit einem voreingestellten dritten Entladungsmengen-Referenzwert ζ (S23). Wenn die Entladungsmenge ΔSOC der Batterie 18 während der eingestellten Zeit größer wird als der dritte Entladungsmengen-Referenzwert ζ, führt die Steuereinrichtung 10 den Bergmodus aus (S24).
Hierbei kann die Entladungsmenge ΔSOC der Batterie 18 während der eingestellten Zeit so definiert sein, dass sie gleich der Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit in Schritten S11 und S12 ist.
Darüber hinaus kann der dritte Entladungsmengen-Referenzwert ζ der gleiche Wert sein wie der erste Entladungsmengen-Referenzwert α oder der zweite Entladungsmengen-Referenzwert β. Alternativ kann der dritte Entladungsmengen-Referenzwert ζ von beiden, dem ersten Entladungsmengen-Referenzwert α und dem zweiten Entladungsmengen-Referenzwert β, verschieden sein.
Wenn zum Beispiel der dritte Entladungsmengen-Referenzwert ζ auf 20 % eingestellt ist und die Entladungsmenge ΔSOC der Batterie 18 größer oder gleich 20 % in Bezug auf den SOC-Wert der Batterie 18 ist, dann wird der Bergmodus ausgeführt.
Darüber hinaus gibt die Steuereinrichtung 10 in einem Zustand, in dem der Bergmodus ausgeführt wird, auch dann, wenn der Fahrer einen Schaltmodus in den Handschaltmodus umschaltet, den Handschaltmodus zwangsweise frei und führt eine Schaltsteuerung gemäß einem Schaltkennfeld durch.
Im vorliegenden Fall kann die Steuereinrichtung 10 so eingestellt sein, um dem Fahrer, über einen Benachrichtigungsabschnitt, mitzuteilen, dass der Handschaltmodus zwangsweise freigegeben ist. Beispielsweise zeigt die Steuereinrichtung 10 eine Freigabemeldung, wie z. B. „der Handschaltmodus wird aufgrund einer übermäßigen Entladung der Batterie freigegeben“, auf einer Konsole an, um den Fahrer über eine aktuelle Situation zu informieren.
Obwohl beschrieben wurde, dass bestimmt worden ist, dass sich das Fahrzeug aktuell in der Situation mit hoher Entladung beim Bergauffahren hinsichtlich der Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit befindet, wobei dann die hochdrehmomentige Steuerung am Verbrennungsmotor 11 ausgeführt wird, oder, wenn bestimmt worden ist, dass sich das Fahrzeug aktuell in der Situation mit geringer Entladung beim Bergauffahren hinsichtlich der Entladungsmenge der Batterie 18 während der eingestellten Zeit befindet, wobei gleichzeitig bestimmt worden ist, dass der aktuelle Zustand der Handschaltmodus ist, wobei die hochdrehmomentige Steuerung ausgeführt wird, kann in der obigen Beschreibung die Steuereinrichtung 10 eingestellt sein, um die hochdrehmomentige Steuerung an dem Verbrennungsmotor 11 in Schritt S13 auszuführen, wenn sich das Fahrzeug in der Bergauffahr-Situation befindet, wobei ein aktueller Modus nicht der Handschaltmodus ist, ohne dass eine detaillierte Klassifizierung erfolgt.
Im vorliegenden Fall, wie oben beschrieben, können Schritte S14 bis S19 nach Schritt S13 durchgeführt werden.
Des Weiteren kann im vorliegenden Fall, wenn sich das Fahrzeug in der Bergauffahrsituation befindet und im Handschaltmodus ist, die Steuereinrichtung 10 so eingestellt sein, dass sie die Schritte S21 bis S24 ausführt.
Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 10 anhand von Steigungsinformationen, die sich auf eine aktuelle Fahrstraße beziehen und vom Fahrzeug gesammelt werden, bestimmen, ob das Fahrzeug bergauffährt. Die Steigungsinformationen in Bezug auf die aktuelle Fahrstraße könne aus einem Signal eines Sensors im Fahrzeug gewonnen werden.
Hierbei kann der Sensor ein Längsbeschleunigungssensor sein. Während das Fahrzeug fährt, können die Steigungsinformationen, die sich auf die aktuelle Fahrstraße beziehen, unter Verwendung eines Signals erfasst werden, das von dem Längsbeschleunigungssensor ausgegeben wird.
Ein Verfahren und ein Prozess zum Erfassen von Steigungsinformationen aus dem Signal des Längsbeschleunigungssensors ist eine bekannte Technik, die dem Fachmann gut bekannt ist, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon hier weggelassen ist.
Wie oben beschrieben, kann das Verfahren zum Steuern des Bergauffahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf das mit dem DCT versehene Hybridfahrzeug angewandt werden, so dass es möglich ist, den SOC-Wert der Batterie während des Bergauffahrens angemessen aufrechtzuerhalten, um eine Volllast-Belastung zu minimieren, wobei ein Leerlaufladebereich ebenfalls reduziert werden kann, um die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern.
Darüber hinaus ist es in der Situation des Bergauffahrens mit niedrigem SOC-Wert möglich, die Aufrechterhaltung des SOC-Wertes der Batterie bevorzugt durchzuführen und Verschlechterungsfaktoren des Fahrvermögens zu minimieren, wie z. B. ein übermäßiges Motordurchdringungsgeräusch, das Auftreten eines Aufpralls aufgrund der Schlupfsteuerung der niedrigen Gangstufe und dergleichen, so dass die Marktfähigkeit des Fahrzeugs erheblich verbessert werden kann.
Wie oben beschrieben, ist es in Übereinstimmung mit einem Verfahren zum Steuern des Bergauffahrens eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, die Entladung einer Batterie zu minimieren, um einen Ladezustands- (SOC) Wert der Batterie sicherzustellen und den Energieverbrauch in einem Beschleunigungsbereich zu minimieren. Folglich kann die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs verbessert werden, und die Verschlechterung des Fahrvermögens und der Kraftstoffeffizienz aufgrund der Entladung und der Verschlechterung des SOC-Wertes der Batterie kann minimiert werden.
Des Weiteren bezieht sich der Begriff „Steuereinrichtung“ auf eine Hardware-Einrichtung mit einem Speicher und einem Prozessor, der so ausgebildet ist, dass er einen oder mehrere Schritte ausführt, die als Algorithmusstruktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmusschritte, und der Prozessor führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere Prozesse eines Verfahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Die Steuereinrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, der so ausgebildet ist, dass er Algorithmen zum Steuern des Betriebs verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs oder Daten über Softwarebefehle zum Ausführen der Algorithmen speichert, und einen Prozessor, der so ausgebildet ist, dass er den oben beschriebenen Vorgang unter Verwendung der im Speicher gespeicherten Daten ausführt, implementiert sein. Der Speicher und der Prozessor können einzelne Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einem einzigen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein einziger oder mehrere Prozessoren implementiert sein.
Die Steuereinrichtung kann wenigstens ein Mikroprozessor sein, der durch ein vorbestimmtes Programm betreibbar ist, das eine Reihe von Befehlen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten kann.
Die vorgenannte Erfindung kann auch als computerlesbare Anweisungen auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verkörpert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist jedes Datenspeichergerät, das Daten speichern kann, die anschließend von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele für das computerlesbare Aufzeichnungsmedium sind ein Festplattenlaufwerk (HDD), Solid-State-Disk (SSD), Silizium-Disk-Laufwerk (SDD), Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichergeräte usw. und die Implementierung als Trägerwellen (z.B. Übertragung über das Internet).
Zur Vereinfachung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen sind die Begriffe „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinten“, „zurück“, „innen“, „außen“, „nach innen“, „nach außen“, „intern“, „extern“, „vorwärts“ und „rückwärts“ zur Beschreibung von Merkmalen der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale, wie sie in den Figuren dargestellt sind, verwendet. Es wird weiter verstanden, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Ableitungen sich sowohl auf eine direkte als auch auf eine indirekte Verbindung beziehen.
Des Weiteren bedeutet der Begriff „fest verbunden“, dass fest verbundene Elemente immer mit der gleichen Geschwindigkeit rotieren. Weiterhin bedeutet der Begriff „wahlweise verbindbar“, dass „wahlweise verbindbare Elemente separat rotieren, wenn die wahlweise verbindbaren Elemente nicht miteinander verbunden sind, mit derselben Geschwindigkeit rotieren, wenn die wahlweise verbindbaren Elemente miteinander verbunden sind, und stationär sind, wenn wenigstens eines der wahlweise verbindbaren Elemente ein stationäres Element ist und die verbleibenden wahlweise verbindbaren Elemente mit dem stationären Element verbunden sind“.
Die vorstehenden Beschreibungen spezifischer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt. Sie sind nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die vorliegende Erfindung auf die genauen Formen offenbart zu begrenzen, wobei natürlich viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich sind. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, damit andere Fachleute in der Lage sind, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims

Verfahren zum Steuern von Bergauffahren eines Fahrzeugs, das mit einem Doppelkupplungsgetriebe (DCT) ausgestattet ist, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, durch eine Steuereinrichtung, eines Fahrzustands des Fahrzeugs gemäß vom Fahrzeug gesammelten Informationen; wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand befindet, Ausführen, durch die Steuereinrichtung, einer hochdrehmomentigen Steuerung an einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs durch Erhöhen eines Verbrennungsmotordrehmoments, um den Verbrennungsmotor bei einem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, und durch Reduzieren eines Motordrehmoments eines Motors in dem Fahrzeug, um ein Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen; und während des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, Vergleichen, durch die Steuereinrichtung, eines Ladezustands-(SOC) Wertes einer Batterie des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten ersten SOC-Schwellenwert, und wenn bestimmt ist, dass der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem ersten SOC-Schwellenwert ist, Ausführen, durch die Steuereinrichtung, einer Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, um den SOC-Wert der Batterie beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, in dem Schritt des Bestimmens des Fahrzustands des Fahrzeugs, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um eine Entladungsmenge der Batterie während einer vorbestimmten Zeit mit einem vorbestimmten Entladungsmengen-Referenzwert zu vergleichen, um zu bestimmen, wann sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand mit hoher Entladung befindet, und wobei, wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug in dem Bergauffahrzustand mit hoher Entladung befindet, wo die Entladungsmenge während der vorbestimmten Zeit größer oder gleich dem vorbestimmten Entladungsmengen-Referenzwert ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die hochdrehmomentige Steuerung am Verbrennungsmotor auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, in dem Schritt des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um das Verbrennungsmotordrehmoment mit einem Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, der auf eine Teillast-Maximum-Kurve konvergiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, in dem Schritt des Ausführens der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, die Steuereinrichtung: ausgebildet ist, um eine Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor zu steuern, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen; ausgebildet ist, um eine DCT-Kupplung zu steuern, um in einen Schlupfzustand zu gelangen; und ausgebildet ist, um eine Drehzahl, die durch Addieren eines Drehzahlwerts entsprechend einer Kapazität der DCT-Kupplung zu einer Ausgangsdrehzahl des DCT erhalten wird, als eine Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors einzustellen, wobei eine Verbrennungsmotordrehzahl gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Drehzahlwert gemäß der Kapazität der DCT-Kupplung eine maximale Drehzahldifferenz zwischen einer Getriebeeingangsdrehzahl und einer Getriebeausgangsdrehzahl ist, die gemäß der Kapazität der DCT-Kupplung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: während des Ausführens der Verbrennungsmotor- und Motordrehzahlsteuerung, Vergleichen, durch die Steuereinrichtung, des SOC-Wertes der Batterie mit einem vorbestimmten zweiten SOC-Schwellenwert, und Bestimmen, dass sich der SOC-Wert der Batterie in einem niedrigen SOC-Zustand befindet, wenn bestimmt ist, dass der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem zweiten SOC-Schwellenwert ist; in dem niedrigen SOC-Zustand, Bestimmen, durch die Steuereinrichtung, einer DCT-Schlupfdrehzahl aus einer Kapazität des DCT und einem aktuellen Fahreranforderungsdrehmoment, und Bestimmen, wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl die bestimmte DCT-Schlupfdrehzahl erreicht; und wenn bestimmt ist, dass die Verbrennungsmotordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht, Steuern, durch die Steuereinrichtung, einer Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen, und Schlupfsteuern einer DCT-Kupplung, so dass der Motor betrieben wird, um mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung, die nach dem Fahren des Fahrzeugs verbleibt, elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie durch den Motor geladen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: bevor die Verbrennungsmotordrehzahl die DCT-Schlupfdrehzahl erreicht, zwangsweiser Verbrennungsmotorladebetrieb während des Ladens der Batterie, durch die Steuereinrichtung, durch Betreiben eines Hybridstartgenerators (HSG) mit der Verbrennungsmotorleistung, um elektrische Energie zu erzeugen, wenn bestimmt ist, dass sich die Verbrennungsmotorkupplung in einem offenen Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, in dem zwangsweisen Verbrennungsmotorladebetrieb, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die DCT-Kupplung einzukuppeln und den Motor zu betreiben, so dass das Fahrzeug aufgrund der Motorleistung fährt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn bestimmt ist, dass sich das Fahrzeug im Bergauffahrzustand befindet, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zu bestimmen, wenn ein Handschaltmodus aktuell ausgewählt ist, und wenn bestimmt ist, dass der Handschaltmodus nicht ausgewählt ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die hochdrehmomentige Steuerung am Verbrennungsmotor durch Erhöhen des Verbrennungsmotordrehmoments auszuführen, um den Verbrennungsmotor an dem vorbestimmten hochdrehmomentigen Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, und durch Verringern des Motordrehmoments, um das Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, während des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um das Motordrehmoment mit einem Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, der auf eine Teillast-Maximum-Kurve konvergiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn bestimmt ist, dass der Handschaltmodus ausgewählt ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um den SOC-Wert der Batterie mit einem vorbestimmten dritten SOC-Schwellenwert zu vergleichen, und wobei, wenn bestimmt ist, dass der SOC-Wert der Batterie kleiner oder gleich dem dritten SOC-Schwellenwert ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um eine Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor zu steuern, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen, und eine DCT-Kupplung steuert, so dass sie schlupft, wobei der Motor betrieben wird, um mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung, die nach dem Fahren des Fahrzeugs verbleibt, elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie durch den Motor geladen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei, während die Batterie durch den Motor geladen wird, wenn bestimmt ist, dass eine Entladungsmenge der Batterie während einer vorbestimmten Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten dritten Entladungsmengen-Referenzwert wird, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um einen Bergmodus auszuführen, um den Handschaltmodus freizugeben.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Entladungsmengen-Referenzwert einen zweiten Entladungsmengen-Referenzwert umfasst; und in dem Schritt des Bestimmens des Fahrzustands des Fahrzeugs, in einer Antwort auf das Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand mit geringer Entladung befindet, wo die Entladungsmenge der Batterie während der vorbestimmten Zeit größer als oder gleich einem vorbestimmten ersten Entladungsmengen-Referenzwert und kleiner als der zweite Entladungsmengen-Referenzwert ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zu bestimmen, wann der Handschaltmodus aktuell ausgewählt ist, und wenn bestimmt ist, dass der Handschaltmodus nicht ausgewählt ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die hochdrehmomentige Steuerung an dem Motor auszuführen, indem das Motordrehmoment erhöht wird, um den Motor an dem vorbestimmten Motorbetriebspunkt mit hohem Drehmoment zu steuern, und das Motordrehmoment reduziert wird, um das Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei, während des Ausführens der hochdrehmomentigen Steuerung am Verbrennungsmotor, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um das Verbrennungsmotordrehmoment bei einem Verbrennungsmotorbetriebspunkt zu steuern, welcher auf eine Teillast-Maximum-Kurve konvergiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Entladungsmengen-Referenzwert einen zweiten Entladungsmengen-Referenzwert umfasst; und in dem Schritt des Bestimmens des Fahrzustands des Fahrzeugs, in einer Antwort auf das Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Bergauffahrzustand mit geringer Entladung befindet, wo die Entladungsmenge der Batterie während der vorbestimmten Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten ersten Entladungsmengen-Referenzwert und kleiner als der zweite Entladungsmengen-Referenzwert ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zu bestimmen, wenn ein Handschaltmodus aktuell ausgewählt ist, und wobei, wenn bestimmt ist, dass der Handschaltmodus ausgewählt ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um den SOC-Wert der Batterie mit einem vorbestimmten dritten SOC-Schwellenwert zu vergleichen, und wobei, wenn bestimmt ist, dass der SOC-Wert der Batterie kleiner als der dritte SOC-Schwellenwert ist, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um eine Verbrennungsmotorkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor zu steuern, um in einen gesperrten Zustand zu gelangen, und eine DCT-Kupplung steuert, so dass sie schlupft, wobei der Motor betrieben wird, um mit überschüssiger Verbrennungsmotorleistung, die nach dem Fahren des Fahrzeugs verbleibt, elektrische Energie zu erzeugen, so dass die Batterie durch den Motor geladen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei, während die Batterie durch den Motor geladen wird, wenn bestimmt ist, dass eine Entladungsmenge der Batterie während einer vorbestimmten Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten dritten Entladungsmengen-Referenzwert wird, die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um einen Bergmodus auszuführen, um den Handschaltmodus freizugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung umfasst: einen Prozessor; und ein nicht-transitorisches Speichermedium, auf dem ein Programm zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 aufgezeichnet ist und von dem Prozessor ausgeführt wird.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, auf dem ein Programm zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 aufgezeichnet ist.