DE102021100233A1 - Drehzahl- und drehmomentregelung für hybridfahrzeuge - Google Patents

Drehzahl- und drehmomentregelung für hybridfahrzeuge Download PDF

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Rodolfo Oliveira Jaccoud
Matthew Hancock
Olivier Jean Brice Roques
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Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren und auf ein Steuersystem zum Steuern eines Motors und eines elektrischen Fahrmotors eines Fahrzeugs, wobei das Steuersystem einen oder mehrere Regler umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl anzeigt; Steuern des elektrischen Fahrmotors und/oder des Motors, um ein positives Drehmoment zum Erhöhen der Motordrehzahl in Abhängigkeit vom Empfang des Signals bereitzustellen; Steuern des Motors, um eine Änderung des Drehmoments in Richtung eines Motordrehmomentziels bereitzustellen, das sich von einem Drehmoment unterscheidet, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf einem Motordrehzahlsollwert zu halten, das mit der Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl verbunden ist; und Steuern des elektrischen Fahrmotors, um ein Sperrmoment bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors eine Abweichung der Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsollwert verursacht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Hybridfahrzeug-Steuersystem und -Verfahren. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sie sich auf ein Hybridfahrzeug-Steuersystem und - Verfahren zur Steuerung der Aktivierung eines Motors.
  • HINTERGRUND
  • In einem typischen Hybrid-Elektrofahrzeug werden ein oder mehrere elektrische Fahrmotoren verwendet, um zumindest ein gewisses Zugkraft-Ausgangsdrehmoment („Drehmoment“ hierin) beizusteuern, um die Verwendung eines Verbrennungsmotors („Motor“ hierin) zu reduzieren oder zu eliminieren und somit den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu reduzieren. Wenn der Drehmomentbedarf hoch oder der Ladezustand der Antriebsbatterie niedrig ist, kann ein Beitrag des Motors erforderlich sein.
  • Ein Motor ist weniger reaktionsschnell als ein elektrischer Traktionsmotor. Das Ansprechverhalten ist definiert als die Latenzzeit zwischen einer angeforderten Änderung des Drehmoments und einer Änderung des Ausgangsdrehmoments. Die Reaktionsfähigkeit des elektrischen Fahrmotors ist aus verschiedenen Gründen größer. Zum Beispiel haben Motoren eine größere Trägheit als elektrische Fahrmotoren. Eine modifizierte Luftladung benötigt erhebliche Zeit, um in den Motor eingesaugt zu werden. Motoren können selten mit ihrem größten erreichbaren thermischen Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Das Ansprechverhalten eines Motors kann bis zu einem gewissen Grad gesteuert werden, indem die Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments in einem kontrollierbaren Bereich eingestellt wird. Die Rate kann beispielsweise durch Ändern von Parametern wie Motordrehmomentreserve (Zündverzögerung), Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Ventilsteuerung und/oder Ventilhub eingestellt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen oder mehrere der mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben.
  • Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Steuersystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren und eine Computersoftware gemäß den beigefügten Ansprüchen bereit.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem zum Steuern eines Motors und eines elektrischen Fahrmotors eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Steuersystem ein oder mehrere Steuergeräteumfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl anzeigt; Steuern des elektrischen Fahrmotors und/oder des Motors, um ein positives Drehmoment zum Erhöhen der Motordrehzahl in Abhängigkeit von dem Empfang des Signals bereitzustellen; Steuern des Motors, um eine Änderung des Drehmoments in Richtung eines Motordrehmomentziels bereitzustellen, das sich von einem Drehmoment unterscheidet, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf einem Motordrehzahlsollwert zu halten, das mit der Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl verbunden ist; und Steuern des elektrischen Fahrmotors, um ein Sperrmoment bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors eine Abweichung der Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsollwert verursacht.
  • Ein Vorteil ist die verbesserte Steuerung des Motors, da Motordrehzahl und Motordrehmoment gleichzeitig auf unterschiedliche Sollwerte für unterschiedliche Zwecke gesteuert werden können. Das Motordrehzahlziel (Sollwert) kann z. B. für die Synchronisation des Kupplungseingriffs sein. Das Motordrehmomentziel (Sollwert) kann von einer empfangenen Anzeige des Drehmomentbedarfs abhängig sein. Sobald die Kupplung eingerückt ist, gibt der Motor bereits das erforderliche Drehmoment ab, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugs zu decken, und es gibt keine Verzögerung, in der ein Fahrer auf eine Änderung des Motordrehmoments warten muss.
  • In einigen Beispielen ist das Sperrdrehmoment so konfiguriert, dass es eine Traktionsbatterie auflädt. Ein Vorteil ist ein verbesserter Wirkungsgrad.
  • In einigen Beispielen ist die Summe aus dem Motordrehmomentsollwert und dem Sperrmoment im Wesentlichen gleich dem Drehmoment, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten und/oder die Motordrehzahl in Richtung des Motordrehzahlsollwerts zu ändern.
  • In einigen Beispielen ist das Motordrehmoment-Soll größer als das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten, wobei die Änderung des Drehmoments des Motors ein positives Vorzeichen hat, und wobei das Sperrmoment ein negatives Vorzeichen hat.
  • In einigen Beispielen ist der Motordrehzahlsollwert abhängig von einer Anforderung, die Motordrehzahl mit einer Eingangsdrehzahl des Fahrzeuggetriebes zu synchronisieren. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist ein geringerer Ruck und/oder eine geringere Verzögerung bei der Synchronisation, zum Beispiel beim Einkuppeln einer Kupplung.
  • In einigen Beispielen ist das empfangene Signal, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl anzeigt, mit einer Anforderung verbunden, den Motor von einem ersten Modus in einen zweiten Modus zu überführen, wobei sich der Motor im ersten Modus in einem deaktivierten Zustand befindet und ein Drehmomentpfad zwischen einem ersten Satz von Fahrzeugrädern und sowohl dem Motor als auch dem elektrischen Fahrmotor getrennt ist, und wobei sich der Motor im zweiten Modus in einem aktivierten Zustand befindet und der Drehmomentpfad verbunden ist. Das Steuersystem kann so konfiguriert sein, dass es eine Anzeige bereitstellt, wenn die Motordrehzahl die erforderliche Motordrehzahl erreicht hat und das Drehmoment des Motors das Motordrehmomentziel erreicht hat, um die Verbindung des Drehmomentpfads zu bewirken. Ein Vorteil ist, dass der Motor schnell aktiviert werden und mit der Bereitstellung des Drehmoments beginnen kann, bevor der Drehmomentpfad angeschlossen wird. Mögliche Anwendungsfälle sind: der erste Modus ist ein Elektrofahrzeugmodus und der zweite Modus ist ein Hybrid-Elektrofahrzeugmodus; oder der erste Modus ist ein Gleitmodus und der zweite Modus ist ein Nicht-Gleitmodus; oder der erste Modus ist ein geländeabhängiger Modus und der zweite Modus ist ein anderer geländeabhängiger Modus.
  • Die Steuerung kann so konfiguriert sein, dass sie das sperrende Drehmoment nach dem Verbinden des Drehmomentpfades freigibt. Ein Vorteil ist ein erhöhtes Ansprechverhalten, da das sperrende Drehmoment schnell freigegeben werden kann, während sich das Motordrehmoment langsam ändert.
  • Im Elektrofahrzeugmodus kann ein zweiter elektrischer Fahrmotor betreibbar sein, um ein Zugmoment für einen zweiten Satz von Fahrzeugrädern bereitzustellen. Ein Vorteil ist, dass das Fahrzeug im Elektrofahrzeugmodus fahren kann, wenn der (erste) elektrische Traktionsmotor nur dann ein Drehmoment für die Fahrzeugräder bereitstellen kann, wenn der Motordrehmomentpfad angeschlossen ist, z. B. wenn der erste elektrische Traktionsmotor ein riemenintegrierter Startergenerator und/oder ein Motor-Nebenaggregat-Motorgenerator oder ein kurbelwellenintegrierter Motorgenerator ist.
  • In der Betriebsart Hybrid-Elektrofahrzeug kann der zweite elektrische Fahrmotor so betrieben werden, dass er ein Drehmoment auf den zweiten Satz Fahrzeugräder (HL, HR) ausübt. In einem Beispiel umfasst der erste Satz von Fahrzeugrädern Vorderräder und der zweite Satz von Fahrzeugrädern (HL, HR) umfasst Hinterräder, oder der erste Satz von Fahrzeugrädern umfasst Hinterräder und der zweite Satz von Fahrzeugrädern umfasst Vorderräder. Vorteilhaft ist, dass das Fahrzeug im Elektrofahrzeugbetrieb einen mehrachsigen Antrieb, z.B. einen Allradantrieb, realisieren kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das das Steuersystem, den Motor und den elektrischen Fahrmotor umfasst.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Motors und eines elektrischen Fahrmotors eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
    • Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl anzeigt; Steuern des elektrischen Fahrmotors und/oder des Motors, um ein positives Drehmoment zum Erhöhen der Motordrehzahl in Abhängigkeit vom Empfang des Signals bereitzustellen; Steuern des Motors, um eine Änderung des Drehmoments in Richtung eines Motordrehmomentziels bereitzustellen, das sich von einem Drehmoment unterscheidet, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf einem Motordrehzahlsollwert zu halten, das der Anforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl zugeordnet ist; und Steuern des elektrischen Fahrmotors, um ein Sperrmoment bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors eine Abweichung der Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsollwert verursacht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Computersoftware bereitgestellt, die, wenn sie ausgeführt wird, so eingerichtet ist, dass sie eines oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren ausführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium bereitgestellt, das computerlesbare Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch einen Prozessor die Durchführung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren bewirken.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem bereitgestellt, das zur Durchführung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren konfiguriert ist.
  • Die eine oder mehreren hierin beschriebenen Steuerungen können gemeinsam umfassen: mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen des Signals; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Befehle gespeichert sind; und wobei der mindestens eine elektronische Prozessor so konfiguriert ist, dass er auf die mindestens eine Speichervorrichtung zugreift und die Befehle darauf ausführt, um zu bewirken, dass das Steuersystem den Motor und den elektrischen Fahrmotor in Abhängigkeit von dem Empfang eines Signals steuert.
  • Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination genommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht miteinander unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, obwohl er ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1 zeigt ein Beispiel für ein Fahrzeug;
    • 2 zeigt ein Beispiel für ein System;
    • 3A veranschaulicht ein Beispiel für ein Steuersystem und 3B veranschaulicht ein Beispiel für ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium;
    • 4 illustriert ein Beispiel eines Zustandsdiagramms zum Umschalten zwischen zwei Modi;
    • 5 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren;
    • 6A illustriert ein Beispiel eines Graphen mit Drehzahl- und Zeitachsen, 6B illustriert ein Beispiel eines Graphen mit Drehmoment- und Zeitachsen, und 6C illustriert ein weiteres Beispiel eines Graphen mit Drehmoment- und Zeitachsen; und
    • 7 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 zeigt ein Beispiel für ein Fahrzeug 10, in dem Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden können. In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen ist das Fahrzeug 10 ein Personenkraftwagen, der auch als Pkw oder als Automobil bezeichnet wird. In anderen Beispielen können Ausführungsformen der Erfindung für andere Anwendungen, wie z. B. Industriefahrzeuge implementiert werden.
  • Das Fahrzeug 10 kann ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) sein. Wenn das Fahrzeug 10 ein HEV ist, kann das Fahrzeug 10 ein volles HEV oder ein mildes HEV sein. Mild-HEVs haben keinen rein elektrischen Antriebsmodus, aber der elektrische Fahrmotor kann so konfiguriert sein, dass er Unterstützung bietet, wie z. B. die Verstärkung des Ausgangsdrehmoments des Motors. Vollständige HEVs haben einen rein elektrischen Antriebsmodus.
  • Wenn das Fahrzeug 10 ein HEV ist, kann das Fahrzeug 10 für den Betrieb als paralleles HEV konfiguriert sein. Parallele HEVs umfassen einen Drehmomentpfad zwischen dem Motor und mindestens einem Fahrzeugrad sowie einen Drehmomentpfad zwischen einem elektrischen Traktionsmotor und mindestens einem Fahrzeugrad. Der/die Drehmomentpfad(e) kann/können durch einen Drehmomentpfadverbinder, wie z. B. eine Kupplung, entkoppelt werden. Parallele HEVs unterscheiden sich von seriellen HEVs, da bei seriellen HEVs der Zweck des Motors darin besteht, elektrische Energie zu erzeugen, und es keinen Drehmomentpfad zwischen dem Motor und den Fahrzeugrädern gibt.
  • In 2 ist ein System 20 für ein paralleles HEV 10 dargestellt. Das System 20 definiert, zumindest teilweise, einen Antriebsstrang des HEVs.
  • Das System 20 umfasst ein Steuersystem 208. Das Steuersystem 208 umfasst ein oder mehrere Steuergeräte. Das Steuersystem 208 kann eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: ein Hybridantriebsstrang-Steuermodul; eine Motorsteuereinheit; eine Getriebesteuereinheit; ein Traktionsbatterie-Managementsystem; und/oder dergleichen.
  • Das System 20 umfasst einen Motor 202. Der Motor 202 ist ein Verbrennungsmotor. Bei dem dargestellten Motor 202 handelt es sich um einen Verbrennungsmotor. Der dargestellte Motor 202 umfasst drei Brennkammern, jedoch kann in anderen Beispielen eine andere Anzahl von Brennkammern vorgesehen sein.
  • Der Motor 202 ist funktionsfähig mit dem Steuersystem 208 gekoppelt, damit das Steuersystem 208 das Ausgangsdrehmoment des Motors 202 steuern kann. Das Ausgangsdrehmoment des Motors 202 kann gesteuert werden, indem eines oder mehrere der folgenden Elemente gesteuert werden: Luft-Kraftstoff-Verhältnis; Zündzeitpunkt; Hub des Tellerventils; Zeitsteuerung des Tellerventils; Drosselklappenöffnungsposition; Kraftstoffdruck; Ladedruck des Turboladers; und/oder dergleichen, je nach Art des Motors 202.
  • Das System 20 umfasst einen optionalen Ritzelanlasser 206 zum Starten des Motors 202.
  • Das System 20 umfasst eine Fahrzeuggetriebeanordnung 204 zur Aufnahme des Ausgangsdrehmoments vom Motor 202. Die Fahrzeuggetriebeanordnung 204 kann ein automatisches Fahrzeuggetriebe, ein manuelles Fahrzeuggetriebe oder ein halbautomatisches Fahrzeuggetriebe umfassen. Die Fahrzeuggetriebeanordnung 204 kann eine oder mehrere Reibungskupplungen und/oder einen Drehmomentwandler zwischen dem Motor 202 und einem Getriebezug umfassen.
  • Das System 20 kann ein Differential (nicht dargestellt) zur Aufnahme des Ausgangsdrehmoments vom Getriebezug umfassen. Das Differential kann als Transaxle in die Fahrzeuggetriebeanordnung 204 integriert oder separat vorgesehen sein.
  • Der Motor 202 ist mechanisch über einen Drehmomentpfad 220 mit einem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) verbunden oder verbindbar. Der Drehmomentpfad 220 erstreckt sich von einem Ausgang des Motors 202 zu der Fahrzeuggetriebeanordnung 204, dann zu Achsen/Antriebswellen und dann zu dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR). In einer Auflauf- und/oder Reibungsbremssituation des Fahrzeugs kann das Drehmoment vom ersten Satz Fahrzeugräder (VL, VR) zum Motor 202 fließen. Der Drehmomentfluss in Richtung des ersten Satzes von Fahrzeugrädern (VL, VR) ist ein positives Drehmoment, und der Drehmomentfluss vom ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) ist ein negatives Drehmoment.
  • Der dargestellte erste Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) umfasst Vorderräder, und die Achsen sind vordere Querachsen. Daher ist das System 20 für den Vorderradantrieb durch den Motor 202 konfiguriert. In einem anderen Beispiel umfasst der erste Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) Hinterräder. Der dargestellte erste Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) ist ein Paar von Fahrzeugrädern, jedoch könnte in anderen Beispielen eine andere Anzahl von Fahrzeugrädern vorgesehen sein.
  • Im dargestellten System 20 ist keine längsgerichtete (mittlere) Antriebswelle vorgesehen, um Platz für Hybridfahrzeugkomponenten zu schaffen. Daher ist der Motor 202 nicht mit einem zweiten Satz von Hinterrädern (in der Abbildung Hinterräder HL, HR) verbindbar. Der Motor 202 kann quer eingebaut werden, um Platz zu sparen. In einem alternativen Beispiel kann der Motor 202 so konfiguriert sein, dass er die Vorder- und Hinterräder antreibt.
  • Ein Drehmomentwegverbinder 218, wie z. B. eine Kupplung, ist innerhalb und/oder außerhalb eines Glockengehäuses der Fahrzeuggetriebeanordnung 204 vorgesehen. Die Kupplung 218 ist so konfiguriert, dass sie den Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) verbindet und trennt. Das System 20 kann so konfiguriert sein, dass es die Kupplung 218 ohne Benutzereingriff automatisch betätigt.
  • Das System 20 umfasst einen ersten elektrischen Traktionsmotor 216. Der erste elektrische Fahrmotor 216 kann ein Wechselstrom-Induktionsmotor oder ein Permanentmagnetmotor oder eine andere Art von Motor sein. Der erste elektrische Fahrmotor 216 befindet sich auf der Motorseite der Kupplung 218.
  • Der erste elektrische Fahrmotor 216 kann mechanisch über einen Riemen oder eine Kette mit dem Motor 202 gekoppelt sein. Beispielsweise kann der erste elektrische Fahrmotor 216 ein riemenintegrierter Startergenerator sein. In der Abbildung befindet sich der erste elektrische Fahrmotor 216 an einem Nebenaggregat-Antriebsende des Motors 202, gegenüber einem Fahrzeuggetriebeende des Motors 202. In einem alternativen Beispiel ist der erste elektrische Fahrmotor 216 ein kurbelwellenintegrierter Motorgenerator, der sich an einem Fahrzeuggetriebeende des Motors 202 befindet.
  • Der erste elektrische Fahrmotor 216 ist so konfiguriert, dass er ein positives Drehmoment und ein negatives Drehmoment auf eine Kurbelwelle des Motors 202 ausübt, um beispielsweise Funktionen bereitzustellen wie: Verstärken des Ausgangsdrehmoments des Motors 202; Deaktivieren (Abschalten) des Motors 202 bei einem Stopp oder im Leerlauf; Aktivieren (Starten) des Motors 202; und regeneratives Bremsen in einem Regenerationsmodus. In einem Hybrid-Elektrofahrzeug-Modus können der Motor 202 und der erste elektrische Fahrmotor 216 beide gleichzeitig ein positives Drehmoment liefern, um das Ausgangsdrehmoment zu erhöhen. Der erste elektrische Fahrmotor 216 ist möglicherweise nicht in der Lage, anhaltend rein elektrisch zu fahren.
  • Wenn jedoch der Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) unterbrochen wird, wird auch ein Drehmomentpfad 220 zwischen dem ersten elektrischen Traktionsmotor 216 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) unterbrochen.
  • In 2 ist ein zweiter elektrischer Fahrmotor 212 dargestellt, der so konfiguriert ist, dass er zumindest einen elektrischen Fahrzeugmodus ermöglicht, der reines Elektrofahren umfasst. In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen, ist ein maximales Nenndrehmoment des zweiten elektrischen Fahrmotors 212 größer als ein maximales Nenndrehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216.
  • Auch wenn der Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) durch die Kupplung 218 unterbrochen ist, kann das Fahrzeug 10 im Elektrofahrzeugmodus gefahren werden, da der zweite elektrische Fahrmotor 212 mit mindestens einem Fahrzeugrad verbunden ist.
  • Der dargestellte zweite elektrische Fahrmotor 212 ist so konfiguriert, dass er ein Drehmoment auf den dargestellten zweiten Satz von Fahrzeugrädern (HL, HR) ausübt. Der zweite Satz von Fahrzeugrädern (HL, HR) umfasst Fahrzeugräder, die nicht zu dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) gehören. Der dargestellte zweite Satz von Fahrzeugrädern (HL, HR) umfasst Hinterräder, und der zweite elektrische Fahrmotor 212 ist so betreibbar, dass er über hintere Querachsen ein Drehmoment an die Hinterräder HL, HR liefert. Daher ist das Fahrzeug 10 im Elektrofahrzeugmodus hinterradgetrieben. In einem alternativen Beispiel umfasst der zweite Satz von Fahrzeugrädern mindestens ein Fahrzeugrad des ersten Satzes von Fahrzeugrädern.
  • Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es den Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) im Elektrofahrzeugmodus unterbricht, um parasitäre Pumpenergieverluste zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Kupplung 218 geöffnet werden. Im Beispiel von 2 bedeutet dies, dass der erste elektrische Fahrmotor 216 ebenfalls vom ersten Satz Fahrzeugräder (VL, VR) abgekoppelt wird.
  • Ein weiterer Vorteil des zweiten elektrischen Fahrmotors 212 ist, dass der zweite elektrische Fahrmotor 212 auch so konfiguriert sein kann, dass er in einem Hybrid-Elektrofahrzeug-Modus betrieben werden kann, um trotz des Fehlens einer mittleren Antriebswelle einen Allradbetrieb zu ermöglichen.
  • Um elektrische Energie für die elektrischen Fahrmotoren zu speichern, umfasst das System 20 eine Traktionsbatterie 200. Die Traktionsbatterie 200 stellt eine Nennspannung zur Verfügung, die von elektrischen Leistungsverbrauchern wie den elektrischen Fahrmotoren benötigt wird. Wenn die elektrischen Fahrmotoren mit unterschiedlichen Spannungen laufen, können DC-DC-Wandler (nicht dargestellt) oder ähnliches vorgesehen werden, um Spannungen umzuwandeln.
  • Die Traktionsbatterie 200 kann eine Hochspannungsbatterie sein. Hochspannungs-Traktionsbatterien liefern Nennspannungen im Bereich von Hunderten von Volt, im Gegensatz zu Traktionsbatterien für milde HEVs, die Nennspannungen im Bereich von zehn Volt liefern. Die Traktionsbatterie 200 kann eine Spannung und Kapazität haben, die das rein elektrische Fahren über längere Strecken unterstützt. Die Traktionsbatterie 200 kann eine Kapazität von mehreren Kilowattstunden haben, um die Reichweite zu maximieren. Die Kapazität kann im Bereich von einigen zehn Kilowattstunden oder sogar über hundert Kilowattstunden liegen.
  • Obwohl die Traktionsbatterie 200 als eine Einheit dargestellt ist, könnte die Funktion der Traktionsbatterie 200 mit einer Vielzahl kleiner Traktionsbatterien an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 10 realisiert werden.
  • In einigen Beispielen können der erste elektrische Fahrmotor 216 und der zweite elektrische Fahrmotor 212 so konfiguriert sein, dass sie elektrische Energie von der gleichen Traktionsbatterie 200 erhalten. Durch die Kopplung des ersten (schwachen) elektrischen Fahrmotors 216 mit einer Batterie mit hoher Kapazität (zehn bis hunderte von Kilowattstunden) kann der erste elektrische Fahrmotor 216 in der Lage sein, die Funktionalität der hier beschriebenen Methoden über längere Zeiträume und nicht nur für kurze Zeitspannen bereitzustellen. In einem anderen Beispiel können die elektrischen Fahrmotoren 212, 216 mit unterschiedlichen Traktionsbatterien gepaart sein.
  • Schließlich umfasst das dargestellte System 20 Wechselrichter. Es sind zwei Wechselrichter 210, 214 dargestellt, einer für jeden elektrischen Fahrmotor. In anderen Beispielen könnten ein Wechselrichter oder mehr als zwei Wechselrichter vorgesehen sein.
  • In einer alternativen Implementierung kann das Fahrzeug 10 anders als in 2 dargestellt sein.
  • 3A veranschaulicht, wie das Steuersystem 208 implementiert werden kann. Das Steuersystem 208 von 3A veranschaulicht ein Steuergerät 300. In anderen Beispielen kann das Steuersystem 208 eine Vielzahl von Steuergeräten an Bord und/oder außerhalb des Fahrzeugs 10 umfassen.
  • Das Steuergerät 300 von 3A umfasst mindestens einen elektronischen Prozessor 302; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung 304, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor 302 gekoppelt ist und in der Anweisungen 306 (z.B. ein Computerprogramm) gespeichert sind, wobei die mindestens eine elektronische Speichervorrichtung 304 und die Anweisungen 306 so konfiguriert sind, dass sie zusammen mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor 302 die Durchführung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren bewirken.
  • 3B illustriert ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium 308, das die Anweisungen 306 (Computersoftware) enthält.
  • Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es Reglerausgänge bereitstellt, um eine Variable (Drehmoment) in Richtung eines Sollwerts zu manipulieren. Ein Beispielsollwert ist mindestens ein Drehmomentziel. Das mindestens eine Drehmomentziel kann normalerweise auf einer Drehmomentanforderung basieren, wie z. B. der Drehmomentanforderung des Fahrers (z. B. Gaspedaldruck, APD), einer Drehmomentanforderung für autonomes Fahren oder einer Drehmomentanforderung für den Tempomat. Das mindestens eine Drehmomentziel kann normalerweise proportional zum Drehmomentbedarf sein. Das Drehmomentziel kann ein Motordrehmomentziel zur Steuerung des Ausgangsdrehmoments des Motors umfassen. Das Drehmomentziel kann ein Drehmomentziel für einen elektrischen Fahrmotor zur Steuerung des Ausgangsdrehmoments eines elektrischen Fahrmotors umfassen.
  • Ein weiterer Beispielsollwert ist ein Motordrehzahlsollwert. Das Motordrehmoment kann geregelt werden, um die Motordrehzahl an den Motordrehzahlsollwert anzupassen, das im Leerlauf und in anderen Szenarien verwendet wird. Das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors kann gesteuert werden, um die Motordrehzahl an den Motordrehzahlsollwert anzupassen, da der erste elektrische Fahrmotor mechanisch mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt ist.
  • Ein System 20 wie der Antriebsstrang von 2 kann in einer Vielzahl von Modi betrieben werden. In einem Modus ist der Motor 202 deaktiviert und der Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) ist unterbrochen. In einem anderen Modus wird der Motor 202 wieder aktiviert und der Drehmomentpfad 220 wird wieder verbunden.
  • In ist ein Zustandsdiagramm der Betriebsmodi dargestellt. Das Zustandsdiagramm zeigt einen ersten Modus 400 und einen zweiten Modus 402.
  • Im ersten Modus 400 befindet sich der Motor 202 in einem deaktivierten Zustand und der Drehmomentpfad 220 zwischen dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) und dem Motor 202 und dem ersten elektrischen Fahrmotor 216 ist unterbrochen. In einem Beispiel besteht der Effekt der kombinierten Deaktivierung und Trennung darin, dass die Motordrehzahl gegen Null fällt. Die Deaktivierung bezieht sich darauf, dass der Motor 202 kein positives Ausgangsdrehmoment oder kein ausreichendes positives Ausgangsdrehmoment für eine Motordrehzahl ungleich Null erzeugt. Die Kraftstoffeinspritzung kann eingestellt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.
  • Im zweiten Modus 402 befindet sich der Motor 202 in einem aktivierten Zustand und der Drehmomentpfad 220 ist angeschlossen. Im aktivierten Zustand wird Kraftstoff in den Brennkammern des Motors verbrannt, wodurch der Motor 202 ein positives Ausgangsdrehmoment an den Drehmomentpfad 220 liefert.
  • In einigen Beispielen ist der erste Modus 400 der oben beschriebene Elektrofahrzeugmodus und der zweite Modus 402 ist der Hybridelektrofahrzeugmodus.
  • Das Zustandsdiagramm veranschaulicht eine erste Übergangsbedingung 404 für den Übergang vom ersten Modus 400 zum zweiten Modus 402. Das Zustandsdiagramm veranschaulicht eine zweite Übergangsbedingung 406 für den Übergang vom zweiten Modus 402 zum ersten Modus 400.
  • Die erste Übergangsbedingung 404 kann mindestens eine der folgenden Bedingungen erfordern: eine manuelle Benutzerauswahl; ein Ladezustand der Antriebsbatterie, der unter einen Schwellenwert fällt; ein Drehmomentbedarf, der über einen Schwellenwert ansteigt (z. B. Kickdown-Funktion); eine Temperatur, die unter einem Schwellenwert liegt (z. B. Frostwetter); ein Wechsel des Fahrdynamikmodus; ein Wechsel des Geländereaktionsmodus; und/oder dergleichen.
  • Die zweite Übergangsbedingung 406 kann mindestens eine der folgenden Bedingungen erfordern: eine manuelle Benutzerauswahl; ein Ladezustand der Antriebsbatterie, der über einen Schwellenwert steigt; ein Drehmomentbedarf, der unter einen Schwellenwert fällt; eine Temperatur, die über einem Schwellenwert liegt; ein Wechsel des Fahrdynamikmodus; ein Wechsel des Geländereaktionsmodus; und/oder Ähnliches.
  • Ein Fahrdynamikmodus bezieht sich auf einen Modus, der eine oder mehrere der folgenden Einstellungen konfiguriert: eine Aufhängungseinstellung; eine Gaspedalreaktionseinstellung; eine Schaltpunkteinstellung; oder eine Lenkgewichtseinstellung. Ein Geländemodus bezieht sich auf einen Modus, der eine oder mehrere der folgenden Einstellungen konfiguriert: eine Einstellung für die Differentialsperre, eine Einstellung für die Traktionskontrolle. Es kann zu Überschneidungen zwischen Fahrdynamikmodi und Geländereaktionsmodi kommen. Die Einstellungen können vorgegeben oder konfigurierbar sein.
  • Eine manuelle Benutzerauswahl kann die Verwendung eines Eingabegeräts der Mensch-Maschine-Schnittstelle umfassen. Die Eingabevorrichtung kann eine Motorstarttaste umfassen. Das Eingabegerät kann einen Fahrdynamikmodus-Wahlschalter umfassen. Das Eingabegerät kann einen Wählschalter für den Geländereaktionsmodus umfassen. In einigen Beispielen kann ein Geländemodus und/oder ein Fahrdynamikmodus automatisch umschaltbar sein.
  • In einigen Beispielen ist der erste Modus 400 ein gleitender Modus und der zweite Modus 402 ein nicht gleitender Modus. Gleiten bezieht sich auf die Deaktivierung und Abschaltung des Motors 202 während der Fahrt des Fahrzeugs 10 ohne anzuhalten, um den Kraftstoffverbrauch und die Pumpverluste zu reduzieren. Die erste Übergangsbedingung 404 kann eine Drehmomentanforderung oberhalb des Schwellenwerts erfordern. Die zweite Übergangsbedingung 406 kann eine Drehmomentanforderung unterhalb des Schwellenwerts für eine Zeit oberhalb des Schwellenwerts erfordern, während sich das Fahrzeug 10 bewegt, zum Beispiel. Gleitmodus-Übergänge können durchgeführt werden, während das Fahrzeug 10 nicht bremst. Übergänge in den Gleitmodus können durchgeführt werden, während das Fahrzeug 10 mit erheblichen Geschwindigkeiten fährt, z. B. mit mehr als 30 Kilometern pro Stunde.
  • In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen, umfasst das Fahrzeug 10 geländeabhängige Modi, wie die oben beschriebenen geländeabhängigen Modi. Der erste Modus 400 ist ein geländeabhängiger Modus und der zweite Modus 402 ist ein weiterer geländeabhängiger Modus. Einige geländeabhängige Modi erfordern, dass der Motor 202 angeschlossen und aktiviert ist, z. B. geländeabhängige Modi.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem 208 konfiguriert, um den ersten elektrischen Fahrmotor 216 zu steuern, um das Überschwingen des Motors zu reduzieren, indem ein Verfahren 500 durchgeführt wird, das umfasst:
    • Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl angibt (Block 502);
    • Steuern zumindest des Motors 202, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl zu erhöhen, in Abhängigkeit von dem Empfang des Signals (Block 506); und
    • Steuern des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um ein negatives Drehmoment bereitzustellen, um ein Überschwingen der Motordrehzahl über einen Motordrehzahlsollwert hinaus zu verhindern (Block 508).
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm für das Verfahren 500 gemäß einem beispielhaften Anwendungsfall für den Übergang vom ersten Modus 400 (z. B. Elektrofahrzeugmodus) zum zweiten Modus 402 (z. B. Hybrid-Elektrofahrzeugmodus). Die Fahrzeugräder können in Bewegung sein, so dass ein schneller Übergang erforderlich sein kann, um die Erwartungen des Fahrers an das Ansprechverhalten zu erfüllen.
  • Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es die Motordrehzahl mit der Fahrzeugraddrehzahl synchronisiert, bevor es die Kupplung 218 einkuppelt, um einen Drehmomentschock zu vermeiden, der die Fahrzeuginsassen ruckartig bewegt. Die Synchronisation ist abgeschlossen, wenn jede Seite (z. B. Lamelle) der Kupplung 218 die gleiche Drehzahl hat wie die andere Seite (z. B. Lamelle) der Kupplung 218. Daher ist jedes Drehmoment, das vom Motor 202 und/oder dem ersten elektrischen Fahrmotor 216 bereitgestellt wird, kein Zugmoment, bis die Kupplung 218 verbunden wurde. Es ist verständlich, dass die Blöcke 502, 506 und 508 des Verfahrens 500 auch auf andere Anwendungsfälle angewendet werden können.
  • In Block 502 umfasst das Verfahren 500 das Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl anzeigt. In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen basiert das empfangene Signal auf einer Anforderung, vom ersten Modus 400, in dem der Motor 202 abgekoppelt und deaktiviert ist, zum zweiten Modus 402 überzugehen, in dem der Motor 202 zugeschaltet und aktiviert ist.
  • Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es auf der Grundlage des Signals einen Motordrehzahlsollwert erhält. Der Motordrehzahlsollwert dient in diesem Beispiel zur Synchronisierung der Motordrehzahl mit der Fahrzeugraddrehzahl und ist daher ein anderes Ziel als andere Drehzahlziele, wie z. B. ein Motorleerlaufdrehzahlsollwert. Bei einem Fahrzeug, das sich mit höheren Geschwindigkeiten bewegt (z. B. über 15 Kilometer pro Stunde), ist der Motordrehzahlsollwert wahrscheinlich größer als ein Motorleerlaufdrehzahlsollwert. Abhängig von der Raddrehzahl des Fahrzeugs kann der Motordrehzahlsollwert größer als 1500 U/min sein und könnte bis zur roten Linie des Motors / über 3000-5000 U/min reichen.
  • In Block 504 umfasst das Verfahren 500 die Steuerung des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um den Motor 202 zumindest zu starten, indem ein positives Drehmoment bereitgestellt wird, um die Motordrehzahl in Richtung des Motordrehzahlsollwerts zu erhöhen. Die Motordrehzahl beginnt unter der Unterstützung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 zu steigen, beispielsweise von einer Drehzahl von Null. Während des Blocks 504 kann der Motor 202 kein positives Drehmoment bereitstellen, z. B. wenn die Motordrehzahl unter der Leerlaufdrehzahl des Motors liegt. Der Motor wird fähig, ein positives Drehmoment zu liefern, wenn sich die Leerlaufdrehzahl nähert oder erreicht wird. Die Leerlaufdrehzahl liegt im Allgemeinen im Bereich von 300-1500 U/min, in dem sich ein Leerlaufdrehzahlsollwert für einen Motor im Leerlauf befinden kann. Der Motor kann je nach Ausführung ein positives Drehmoment ab etwa 200-400 U/min bereitstellen. In einer alternativen Implementierung kann der Motor 202 durch einen Ritzelanlasser 206 anstatt durch den ersten elektrischen Fahrmotor 216 gestartet werden.
  • Das Konzept, den ersten elektrischen Fahrmotor 216 zu verwenden, um die Motordrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl zu bringen, wird als eindeutig patentierbar angesehen, als Teil des Verfahrens 500 oder in anderen Anwendungsfällen. Daher wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, umfassend:
    • Empfangen eines Signals, das eine Anforderung angibt, die Motordrehzahl von einer Motordrehzahl, bei der der Motor nicht in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen, auf eine Motordrehzahl zu erhöhen, bei der der Motor in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen (z.B. Block 502); und
    • Steuern des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl zumindest auf die Motordrehzahl zu erhöhen, bei der der Motor 202 in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen, in Abhängigkeit von dem Empfang des Signals (z.B. Block 504). Dadurch entfällt die Notwendigkeit, einen Ritzelanlasser 206 zu verwenden und dann auf den ersten elektrischen Fahrmotor 216 umzuschalten.
  • Der erste elektrische Fahrmotor 216 kann auf der Grundlage des oben erwähnten Motordrehzahlsollwerts gesteuert werden, noch bevor die Leerlaufdrehzahl des Motors erreicht ist. Dies ist reibungsloser und schneller als ein diskontinuierliches Verfahren, bei dem ein Motorleerlaufdrehzahlsollwert für den ersten elektrischen Fahrmotor 216 implementiert wird und der Sollwert dann erst auf den oben genannten Motordrehzahlsollwert angehoben wird, wenn die Motordrehzahl den Motorleerlaufdrehzahlsollwert erreicht/stabilisiert hat.
  • In Block 506 umfasst das Verfahren 500 von 5 die Steuerung zumindest des Motors 202, um ein positives Drehmoment zur Erhöhung der Motordrehzahl bereitzustellen. Das Steuersystem 208 kann den Motor 202 so steuern, dass er beginnt, ein positives Drehmoment zu liefern, wenn festgestellt wird, dass der Motor 202 in der Lage ist, ein positives Drehmoment zu liefern.
  • In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen, kann der erste elektrische Fahrmotor 216 während des Blocks 506 gleichzeitig ein positives Drehmoment bereitstellen.
  • Die Blöcke 504 und 506 sind unterschiedlich, weil der Motor 202 zunächst kein positives Drehmoment bereitstellt und in Block 504 gestartet werden muss. Es versteht sich jedoch, dass, wenn der Motor 202 in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen (z. B. Drehzahl über 200-400 U/min), ab dem Zeitpunkt, an dem das Signal des Blocks 502 empfangen wird, der Block 504 entfallen kann, da der Motor 202 im Dauerbetrieb ist.
  • Um ein Überschwingen der Motordrehzahl über den Motordrehzahlsollwert hinaus zu verhindern, fährt das Verfahren 500 mit Block 508 fort, der die Steuerung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 umfasst, um ein negatives Drehmoment bereitzustellen, um ein Überschwingen der Motordrehzahl über den Motordrehzahlsollwert hinaus zu verhindern. Das negative Drehmoment kann bereitgestellt werden, indem der erste elektrische Fahrmotor 216 in einem Regenerationsmodus betrieben wird, der die Traktionsbatterie 200 auflädt.
  • Wenn der erste elektrische Fahrmotor 216 beginnt, ein negatives Drehmoment zu liefern, bevor die Motordrehzahl den Motordrehzahlsollwert erreicht hat, wie dargestellt, dann wird die Summe des positiven Drehmoments vom Motor 202 und des negativen Drehmoments vom ersten elektrischen Fahrmotor 216 so gesteuert, dass sie einen positiven Wert hat.
  • Wenn der erste elektrische Fahrmotor 216 beginnt, ein negatives Drehmoment als Reaktion auf das Überschreiten des Motordrehzahlsollwerts durch die Motordrehzahl bereitzustellen, wird die Summe des Drehmoments vom Motor 202 und des negativen Drehmoments vom ersten elektrischen Fahrmotor 216 so gesteuert, dass sie einen negativen Wert annimmt.
  • In einer Beispielimplementierung der Blöcke 506 und 508 kann das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216 im geschlossenen Regelkreis geregelt werden, um einen überwachten Fehler zwischen der aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert zu reduzieren (z. B. zu minimieren), und das Drehmoment des Motors 202 kann im offenen Regelkreis geregelt werden.
  • Ein Beispielverfahren zur Steuerung des Motors 202 im offenen Regelkreis umfasst die Berechnung des Motordrehmoments, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf den Motordrehzahlsollwert zu bringen, und die Steuerung des Motordrehmoments auf der Grundlage des berechneten erforderlichen Drehmoments, ohne den überwachten Fehler zu berücksichtigen.
  • Das berechnete erforderliche Drehmoment kann einem Drehmomentprofil folgen. Das Drehmomentprofil kann ein virtuelles Profil sein, das auf der Grundlage eines berechneten Motordrehzahlprofils zwischen einer aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert und auf der Grundlage von Kalibrierungsdaten berechnet wird, die mit Motoreigenschaften wie z. B. der Trägheit verbunden sind. Das Motordrehzahlprofil kann einer linearen oder nichtlinearen (z. B. gekrümmten) Trajektorie folgen. Die Steigung des Motordrehzahlprofils kann mit zunehmender Nähe zum Motordrehzahlsollwert abnehmen. Daher kann das Drehmomentprofil mit zunehmender Annäherung an den Motordrehzahlsollwert abnehmen. Die Steigung des Motordrehzahlprofils kann in einer Kurve ab einer aktuellen Motordrehzahl zunächst ansteigen, um eine anfängliche Diskontinuität zu vermeiden. Daher kann das Drehmomentprofil ansteigen und dann abfallen.
  • Da der Motor im offenen Regelkreis gesteuert wird, während der elektrische Fahrmotor in diesem Beispiel im geschlossenen Regelkreis gesteuert wird, wird der überwachte Fehler zwischen der aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert in die Steuerung des Drehmoments des ersten elektrischen Fahrmotors 216 zurückgeführt und nicht in die Steuerung des Drehmoments des Motors 202. Das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216 wird so gesteuert, dass der überwachte Fehler gemäß einem proportional-integral-derivativen oder alternativen Steuerschema reduziert (z. B. minimiert) wird, während das Drehmomentprofil für den Motor für eine gegebene erforderliche Motordrehzahländerung festgelegt ist.
  • Dieses Schema ermöglicht es dem ersten elektrischen Fahrmotor 216, ein Überschwingen zu reduzieren (z. B. zu minimieren), indem er ein negatives Drehmoment liefert, bevor der Motordrehzahlsollwert erreicht ist. Beispielsweise kann die Ableitungsverstärkung eines Proportional-Integral-Derivativ-Regelschemas so konfiguriert werden, dass der erste elektrische Fahrmotor 216 ein negatives Drehmoment liefert, bevor die Motordrehzahl das Drehzahlziel erreicht hat. Dies hat den Effekt, dass das Überschwingen der Motordrehzahl über den Motordrehzahlsollwert hinaus weiter verhindert wird (Verringerung der Größe und/oder Dauer). Das reduzierte Überschwingen ermöglicht eine schnellere Regelungsstrategie für den Motor 202 und ermöglicht höhere Proportionalverstärkungen und/oder Integratorverstärkungen für die Regelungsstrategie.
  • Das Drehmomentprofil für den Motor 202 kann am Motordrehzahlsollwert enden. Wenn die Motordrehzahl den Motordrehzahlsollwert erreicht hat, kann daher das Drehmomentprofil entfernt werden. Der erste elektrische Fahrmotor 216 kann jedoch weiterhin im geschlossenen Regelkreis arbeiten, um ein Überschwingen zu verhindern. Der Motordrehzahlsollwert kann so lange im geschlossenen Regelkreis gehalten werden, bis das Verfahren 500 abgeschlossen ist oder sich der Motordrehzahlsollwert ändert, z. B. aufgrund einer Änderung der Fahrzeugradgeschwindigkeit.
  • Dieses Schema verbessert das Ansprechverhalten und reduziert das Überschwingen, da der erste elektrische Fahrmotor 216 mit geringer Latenz/Trägheit Fehler reduziert (z. B. minimiert) und nicht der Motor 202 mit hoher Latenz/hoher Trägheit. Dieses Schema verbessert auch die Effizienz, da der Motor 202 den Fehlerterm nicht reduzieren muss, daher kann der Motor 202 mit weniger oder keiner ineffizienten Motordrehmomentreserve gesteuert werden.
  • In einigen Beispielen kann die Änderungsrate der Motordrehzahl gesteuert werden. Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es eine Steigerungsrate der Motordrehzahl zumindest in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert bestimmt. Die ermittelte Steigerungsrate kann zu einem Ratensollwert werden. Ein Ratensollwert kann sich auf eine erste Ableitung und/oder auf eine Ableitung höherer Ordnung der Motordrehzahl beziehen. Der Ratensollwert kann einen Beschleunigungssollwert umfassen. Der Ratensollwert kann bei kleineren Differenzen zwischen der aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert niedriger sein. Die Rate kann größer sein als eine durch den Motor 202 allein erreichbare Rate, so dass der erste elektrische Fahrmotor 216 ein Drehmoment beisteuert. Das Steuersystem 208 kann zumindest den ersten elektrischen Fahrmotor 216 ansteuern, um eine Steigerungsrate der Motordrehzahl in Richtung des ermittelten Steigerungsratensollwerts zu steuern, was einen gleichmäßigen und schnellen Anstieg der Motordrehzahl ermöglicht.
  • In Block 510 umfasst das Verfahren 500 optional das Bereitstellen einer Anzeige, wenn die Motordrehzahl den Motordrehzahlsollwert erreicht hat, um die Verbindung des Drehmomentpfads 220 zu bewirken. Die Anzeige wird einer Steuerung eines Aktuators des Drehmomentpfad-Verbinders 218 (z. B. einer Kupplung) bereitgestellt, die Teil des Steuersystems 208 sein kann. Wenn der Drehmomentpfad 220 verbunden wurde, kann die Steuerung des Motordrehmoments auf anderen Anforderungen basieren, wie z. B. Fahrpedalanforderungen oder Tempomatanforderungen.
  • Um das Ansprechverhalten des Verfahrens 500 zu steuern, kann ein Zeitpunkt, zu dem das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216 negativ werden darf, steuerbar sein. Die Steuerung kann unter Verwendung einer variablen Proportional-, Integral- und/oder Differentialverstärkung und/oder durch Steuerung eines Schwellenwerts (z. B. basierend auf dem überwachten Motordrehzahlfehler) implementiert werden, bei dem das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216 negativ werden darf. Das Umschalten auf negatives Drehmoment kann verzögert werden, wenn ein schnelleres Ansprechen erforderlich ist. Eine schnellere erforderliche Reaktion könnte von einer langsameren erforderlichen Reaktion unter Verwendung unterschiedlicher Abgrenzungsschwellen unterschieden werden, die mit dem Modusübergang verbunden sind, z. B. basierend auf der Größe der Drehmomentanforderung.
  • In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen, kann die Verwendung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 und/oder die Verwendung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 im geschlossenen Regelkreis bedingt sein. Das Verfahren 500 kann die Erfüllung einer Bedingung erfordern, um den ersten elektrischen Fahrmotor 216 zur Bereitstellung von Drehmoment und/oder zur Bereitstellung von positivem Drehmoment zu verwenden.
  • Die Erfüllung der Bedingung kann beispielsweise Folgendes erfordern: eine Anzeige der erforderlichen Motordrehzahlbeschleunigung, die über einem Schwellenwert liegt, um zu prüfen, ob Unterstützung benötigt wird; und/oder eine Anzeige einer Fähigkeit des ersten elektrischen Fahrmotors 216, Drehmoment zu liefern, um zu prüfen, ob der erste elektrische Fahrmotor 216 verfügbar ist.
  • Eine Anzeige der erforderlichen Motordrehzahlbeschleunigung kann beispielsweise durch eine Größe des berechneten Motordrehmoments und/oder durch eine Größe einer Differenz des Motordrehzahlsollwerts von einer aktuellen Motordrehzahl dargestellt werden.
  • Eine Anzeige der Leistungsfähigkeit kann beispielsweise überprüft werden, indem eine Anzeige darüber erhalten wird, ob der erste elektrische Fahrmotor 216 und/oder die Traktionsbatterie 200 entladen ist und/oder ob der Ladezustand unter einem Schwellenwert liegt.
  • In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen kann die Erfüllung der Bedingung bestimmen, welcher von beiden, der Motor 202 oder der erste elektrische Fahrmotor 216, im geschlossenen Regelkreis arbeitet. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, kann der Fehlerterm durch den Motor 202 reduziert werden (geschlossener Regelkreis), wohingegen, wenn die Bedingung erfüllt ist, der Motor im offenen Regelkreis arbeiten kann, während der erste elektrische Fahrmotor 216 den Fehlerterm im geschlossenen Regelkreis reduziert, wie zuvor beschrieben. Wenn der Motor 202 im geschlossenen Regelkreis gesteuert wird, kann der erste elektrische Fahrmotor 216 für das Verfahren 500 unbenutzt sein und nur für andere Zwecke verwendet werden.
  • Die 6A bis 6C zeigen Diagramme der Drehzahl und des Drehmoments des Motors 202 und des ersten elektrischen Fahrmotors 216, die nach dem Verfahren 500 der 5 gesteuert werden.
  • In 6A ist der Betrag einer Stellgröße (Motordrehzahl) auf der y-Achse gegen die Zeit auf der x-Achse als durchgezogene Kurve 604 dargestellt. 6A zeigt auch die Größe eines Sollwerts (Motordrehzahlsollwert 600), der als konstant dargestellt ist, aber zeitlich variabel sein kann, wenn das Fahrzeug 10 abbremst oder beschleunigt. Die gestrichelte Kurve 602 dient zu Vergleichszwecken und veranschaulicht die Motordrehzahl, die ohne Anwendung des Verfahrens 500 geregelt wird. Die gestrichelte Linie überschreitet den Sollwert, während die durchgezogene Linie nicht (oder in geringerem Maße) über den Sollwert hinausschießt.
  • zeigt die Größen der Reglerausgänge (erstes elektrisches Fahrmotordrehmoment 612 und Motordrehmoment 614) in der y-Achse, gegen die Zeit in der x-Achse, die mit der Zeitachse von ausgerichtet ist. 6C veranschaulicht eine Variante von 6B und wird später beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf die 6A-6B entspricht der Zeitraum t0 bis t1 dem Block 504 des Verfahrens 500, in dem der erste elektrische Fahrmotor 216 ein positives Drehmoment abgibt, der Motor 202 aber kein positives Drehmoment abgibt, weil die Motordrehzahl zu niedrig ist. Die Motordrehzahl steigt mit einer relativ geringen Rate an. Wenn die Motordrehzahl hoch genug ist, kann der Motor 202 in dieser Zeitspanne ein positives Drehmoment abgeben. Zum Zeitpunkt t1 ist der Motor 202 in der Lage, ein positives Drehmoment zu liefern, nachdem er eine Drehzahl von etwa 200-400 U/min erreicht hat.
  • Bezogen auf die 6A-6B entspricht der Zeitraum t1 bis t2 dem Block 506 des Verfahrens 500, in dem der Motor 202 begonnen hat, ein positives Drehmoment zu liefern, während der erste elektrische Fahrmotor 216 gleichzeitig ein positives Drehmoment abgibt. Die Motordrehzahl steigt mit einer relativ hohen Rate an. Insbesondere steigt das Motordrehmoment mit einer geringeren Rate als das Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216, da der Motor 202 weniger empfindlich ist als der erste elektrische Fahrmotor 216.
  • Bezugnehmend auf die 6A-6B entspricht der Zeitraum t2 bis t3 dem Block 508 des Verfahrens 500, in dem die Motordrehzahl nahe dem Sollwert liegt, aber den Sollwert noch nicht erreicht hat, so dass der erste elektrische Fahrmotor 216 so gesteuert wird, dass er ein negatives Drehmoment bereitstellt, um ein Überschwingen zu verhindern. Der Zeitpunkt des Beginns des negativen Drehmoments ist von der Reglerabstimmung abhängig.
  • Während des gleichen Zeitraums t2 bis t3 nimmt das positive Drehmoment des Motors 202 nicht sofort ab. Das positive Drehmoment des Motors 202 kann, wie dargestellt, weiter ansteigen oder gleich bleiben. Dadurch wird sichergestellt, dass die Summe der Drehmomente des Motors 202 und des ersten elektrischen Fahrmotors 216 nicht negativ wird, bevor der Sollwert erreicht ist.
  • In einer alternativen Implementierung kann das negative Drehmoment des ersten elektrischen Fahrmotors 216 beginnen, nachdem ein Überschwingen erkannt wurde.
  • Zum Zeitpunkt t3 stellt das Steuersystem 208 fest, dass die Motordrehzahl den Sollwert erreicht oder sich darauf eingependelt hat. Die Drehzahlsynchronisation ist abgeschlossen, so dass das Verfahren 500 zu Block 510 fortfährt, der das Verbinden des Drehmomentpfads 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz Fahrzeugräder (VL, VR) umfasst. Sobald der Drehmomentpfad 220 verbunden ist, kann das Ziel-(Sollwert-)Steuerdrehmoment wieder auf Drehmomentanforderungen basieren, die in der Lage sind, das Fahrzeug 10 zu beschleunigen und zu bremsen, wie beispielsweise eine Drehmomentanforderung des Fahrers, eine Drehmomentanforderung für autonomes Fahren oder eine Drehmomentanforderung für den Tempomat.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zeigt 6C eine vorteilhafte Verbesserung von 6B, um eine Ansprechverzögerung und/oder ein Ruckeln zu reduzieren, das auftreten kann, wenn die Synchronisation abgeschlossen ist und der Motor 202 wieder zugeschaltet wird. Das Ruckeln kann aufgrund einer Diskontinuität des angeforderten Drehmoments auftreten, wenn das Motordrehzahlsollwert entfernt und durch einen Motordrehmomentsollwert ersetzt wird, der auf Drehmomentanforderungen basiert, z. B. wenn die Drehmomentanforderung hoch ist. Die Verbesserung umfasst vor der Synchronisation zum Zeitpunkt t3:
    • Anpassen des Blocks 506 des Verfahrens 500, um zumindest den Motor 202 zu steuern, um eine Änderung des Drehmoments (Linie 624 in 6C) in Richtung eines Motordrehmomentziels 620 bereitzustellen, wobei das Motordrehmomentziel 620 sich von einem Drehmoment unterscheidet (z.B. höher ist als), das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert 600 zu halten; und
    • Anpassen von Block 508 des Verfahrens 500 zum Steuern des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um ein Sperrmoment (Linie 622 von 6C) bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors 202 eine Abweichung der Motordrehzahl vom Motordrehzahlsollwert 600 verursacht.
  • Das Sperrdrehmoment hat ein entgegengesetztes Vorzeichen zum Motordrehmoment. Das Sperrdrehmoment stellt sicher, dass die Motordrehzahl für die Drehzahlsynchronisierung korrekt ist, obwohl das Motordrehmoment auf einem Nachsynchronisierungssollwert 620 liegt, der durch die Drehmomentanforderungen erforderlich ist. Dies verbessert das Ansprechverhalten und die Laufruhe, insbesondere wenn ein Übergang vom ersten Modus 400 zum zweiten Modus 402 durch eine hohe Drehmomentanforderung ausgelöst wird. Dies liegt daran, dass der erste elektrische Fahrmotor 216 das sperrende Drehmoment schnell entfernen kann, wenn der Drehmomentpfad 220 wieder angeschlossen wurde und der Motor 202 dann bereits bei oder nahe dem Motordrehmomentziel ist.
  • Wenn der Motor 202 stattdessen sein Ausgangsdrehmoment unmittelbar nach dem Wiederanschließen des Drehmomentpfads 220 ändern müsste, könnte ein Ruck von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden. Der Ruck kann durch eine Spielüberschreitung noch verstärkt werden, wenn der Motor 202 von einem negativen Drehmoment (z. B. Überschwingregelung zur Synchronisation) auf ein positives Drehmoment übergehen müsste. Die oben beschriebene Methode reduziert jeden Ruck.
  • Betrachten wir ein Beispiel, in dem zum Zeitpunkt t3 für den Betriebsartenübergang 40Nm benötigt werden, um die Motordrehzahl auf die Eingangsdrehzahl des Fahrzeuggetriebes zu synchronisieren, und dann unmittelbar nach Abschluss des Betriebsartenübergangs 80Nm benötigt werden, um eine höhere Drehmomentanforderung zu erfüllen. Für die Synchronisierung kann der Motor 202 80Nm abgeben und der erste elektrische Fahrmotor 216 kann ein Sperrmoment von -40Nm bereitstellen, was zu dem erforderlichen Nettodrehmoment von 40Nm zum Zeitpunkt t3 führt. Sobald die Synchronisierung abgeschlossen ist und der Drehmomentpfad 220 wieder angeschlossen wurde, kann das -40Nm-Sperrmoment schnell entfernt werden, und der Motor 202 befindet sich bereits im erforderlichen Betriebspunkt und gibt 80Nm Drehmoment ab.
  • 6C kann als Bereitstellung einer verbesserten Drehmomentreserve-Technik betrachtet werden. Frühere Methoden zur Implementierung einer Drehmomentreserve beruhen darauf, den Motor 202 so zu steuern, dass er auf eine weniger effiziente Weise arbeitet. Frühere Methoden umfassen beispielsweise die Drosselung eines Luftwegs durch den Motor 202 und/oder den Betrieb des Motors 202 mit einem Zündzeitpunkt, der gegenüber dem effizientesten Zündzeitpunkt, der durch ein Steuerkennfeld erlaubt ist, verzögert ist. Wenn bei den bisherigen Methoden ein schnelles Ansprechen erforderlich ist, kann der Zündzeitpunkt in Richtung des effizientesten Zündzeitpunkts vorverlegt und/oder Drosselverluste im Luftweg beseitigt werden, was auf Kosten eines reduzierten Motorwirkungsgrads geht. Die vorliegende Methode ermöglicht die Verwendung des effizientesten Zündzeitpunkts für einen gegebenen Motor 202. Der Zündzeitpunkt kann abhängig von der Motorkalibrierung MBT (maximales Bremsmoment) oder weniger als 5 Grad Verzögerung vom effizientesten verfügbaren Zündzeitpunkt in einem Kennfeld sein.
  • Das Sperrmoment kann durch den Betrieb des ersten elektrischen Fahrmotors 216 im Regenerationsmodus bereitgestellt werden, der so konfiguriert ist, dass er die Traktionsbatterie 200 auflädt. Dies ist effizienter als Motordrehmoment-Reservemethoden (Funkenverzögerung).
  • zeigt den Zeitpunkt, an dem das Motordrehmoment in Richtung des Motordrehmomentziels 620 ansteigt. In wird angenommen, dass das Motordrehmomentziel 620 größer ist als das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten. Das dargestellte Motordrehmoment-Soll 620 ist konstant, in der Praxis kann das Motordrehmoment-Soll 620 jedoch in Abhängigkeit von Änderungen der Last (Drehmomentbedarf) variieren.
  • Das Motordrehmoment steigt in Richtung des Motordrehmomentsollwerts 620 an, bevor die Motordrehzahl den Motordrehzahlsollwert 600 erreicht hat und daher bevor der Drehmomentpfad 220 wieder angeschlossen wird, was die Zeit für die Durchführung des Verfahrens 500 im Vergleich zum Warten auf den Wiederanschluss vor der Implementierung des Motordrehmomentsollwerts 620 reduziert.
  • Wenn der erste elektrische Fahrmotor 216 beginnt, ein sperrendes Drehmoment bereitzustellen, bevor die Motordrehzahl den Motordrehzahlsollwert 600 erreicht hat, wie dargestellt, dann wird die Summe des positiven Drehmoments vom Motor 202 und des negativen Drehmoments vom ersten elektrischen Fahrmotor 216 so gesteuert, dass sie ein positiver Wert ist (wenn der Motordrehzahlsollwert 600 höher ist als die Motordrehzahl) oder ein negativer Wert (wenn der Motordrehzahlsollwert 600 niedriger ist als die Motordrehzahl), bis der Motordrehzahlsollwert 600 erreicht ist.
  • Wenn der erste elektrische Fahrmotor 216 als Reaktion auf das Überschreiten des Motordrehzahlsollwerts 600 durch die Motordrehzahl beginnt, ein negatives Drehmoment zu liefern, wird die Summe des Drehmoments vom Motor 202 und des negativen Drehmoments vom ersten elektrischen Fahrmotor 216 auf einen negativen Wert (wenn der Motordrehzahlsollwert 600 niedriger als die Motordrehzahl ist) oder einen positiven Wert (wenn der Motordrehzahlsollwert 600 höher als die Motordrehzahl ist) geregelt, bis der Motordrehzahlsollwert 600 erreicht ist.
  • Es können Steuerungs- und/oder Regelungsmethoden verwendet werden, um Fehler von den Zielen zu reduzieren. Beispielsweise kann der erste elektrische Fahrmotor 508 im geschlossenen Regelkreis geregelt werden, um den Fehler zwischen der aktuellen Motordrehzahl und dem Motordrehzahlsollwert zu reduzieren (z. B. zu minimieren), um die Überschwingungsregelung sowie das Sperrmoment bereitzustellen. Der Motor 202 kann im offenen oder geschlossenen Regelkreis basierend auf dem Motordrehmomentsollwert 620 geregelt werden.
  • Obwohl 6C ein Motordrehmomentsollwert 620 zeigt, der größer ist als das Drehmoment, das zur Aufrechterhaltung des Motordrehzahlsollwerts 600 erforderlich ist, kann der Motordrehmomentsollwert in Fällen mit niedriger Last geringer sein als das Drehmoment, das zur Aufrechterhaltung des Motordrehzahlsollwerts 600 erforderlich ist, und das Sperrmoment könnte positiv sein.
  • Obwohl 6C einen Anstieg der Motordrehzahl in Richtung eines Motordrehzahlsollwerts 600 für den Übergang vom ersten Modus 400 zum zweiten Modus 402 zeigt, kann in anderen Beispielen die Motordrehzahl für einen niedrigeren Motordrehzahlsollwert gesenkt werden.
  • Ein Anwendungsfall, in dem dieses verbesserte Verfahren besonders vorteilhaft ist, ist jedoch, wenn ein schneller Übergang vom ersten Modus 400 zum zweiten Modus 402 erforderlich ist, weil der Drehmomentbedarf über einen Schwellenwert steigt. Wenn der Drehmomentbedarf, wie z. B. der Drehmomentbedarf des Fahrers, hoch ist, z. B. aufgrund eines Kickdowns, hat das verbesserte Verfahren den Effekt, das Ansprechverhalten deutlich zu verbessern, indem der Motor 202 vor dem Modusübergang vorbelastet wird.
  • In einigen, aber nicht notwendigerweise allen Beispielen, kann das verbesserte Verfahren von 6C bedingt sein. Eine Entscheidung zur Durchführung des verbesserten Verfahrens aus 6C kann erfordern, dass eine Anzeige des Drehmomentbedarfs erhalten wird und dass bestimmt wird, dass ein Motordrehmomentsollwert basierend auf dem Drehmomentbedarf über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann gleich (oder größer) dem Motordrehmoment sein, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten. Wenn die Drehmomentanforderung niedriger als dieser Schwellenwert ist, wird das verbesserte Verfahren möglicherweise nicht benötigt, da das Risiko eines Rucks/Drehmomentschocks geringer ist, und stattdessen kann das Verfahren 500, das sich aus 6B ergibt, oder ein anderes, konventionelleres Verfahren durchgeführt werden.
  • Ferner ist es verständlich, dass dieses verbesserte Verfahren auch auf andere Anwendungsfälle als die derzeit beschriebenen Betriebsartübergänge und auf andere Verfahren als das Verfahren 500 von 5 angewendet werden kann.
  • In einigen Beispielen, wie oben beschrieben, wird der erste elektrische Fahrmotor 216 anstelle des Ritzelstarters 206 verwendet, um den Motor 202 zu starten, indem die Motordrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl gebracht wird. Daher kann der erste elektrische Fahrmotor 216 die Notwendigkeit eines Ritzelstarters 206 überflüssig machen. In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 10 zusätzlich einen Ritzelanlasser 206 umfassen. Das Steuersystem 208 kann so konfiguriert sein, dass es den Motor 202 in einigen Szenarien unter Verwendung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 und in anderen Szenarien stattdessen unter Verwendung des Ritzelstarters 206 startet. 7 illustriert ein Verfahren 700, das Folgendes umfasst:
    • Bestimmen, ob eine Bedingung erfüllt ist (Block 702); und
    • wenn die Bedingung erfüllt ist, Steuern des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl mindestens auf die Motordrehzahl zu erhöhen, bei der der Motor in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen (z.B. 200-400 U/min), in Abhängigkeit vom Empfang des Signals (Block 704); und
    • wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, einen Ritzelanlasser 206 steuern, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl mindestens auf die Motordrehzahl zu erhöhen, bei der der Motor in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen, in Abhängigkeit vom Empfang des Signals (Block 706). Nach Block 704 oder 706 kann das Verfahren 700 zu Block 506 des Verfahrens 500 von 5 übergehen.
  • Die Verwendung des ersten elektrischen Fahrmotors 216 zum Starten des Motors 202 ist in Situationen nützlich, in denen das Motordrehmoment über das Drehmoment hinaus weiter ansteigen muss, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl innerhalb eines Motorleerlaufbereichs (z. B. 300-1500 U/min) zu halten, oder um auf einem Motorleerlaufdrehzahlsollwert innerhalb des Motorleerlaufbereichs zu bleiben. Andernfalls würde der Ritzelstarter 206 verwendet werden, um die Motordrehzahl mindestens bis zu der Drehzahl zu bringen, bei der der Motor 202 in der Lage ist, ein positives Drehmoment zu liefern, und dann übernimmt der Motor 202 und/oder der erste elektrische Fahrmotor 216 den Rest der Drehmoment-/Drehzahlerhöhung. Die Übernahme/Übernahme würde einen Ruck verursachen, z. B. aufgrund einer Drehmomentlücke oder aufgrund der unterschiedlichen Drehmomente des ersten elektrischen Fahrmotors 216/Motors 202 und des Ritzelstarters 206.
  • Die Erfüllung der Bedingung von Block 702 kann daher mit der Anforderung verbunden sein, dass das Motordrehmoment über das für die Motordrehzahl erforderliche Drehmoment hinaus weiter ansteigt, um die Motordrehzahl zu erreichen, bei der der Motor in der Lage ist, ein positives Drehmoment zu liefern (z. B. 200-400 U/min).
  • In einigen Beispielen ist die Erfüllung der Bedingung vom Motordrehzahlsollwert 600 abhängig. In einer Implementierung erfordert die Erfüllung der Bedingung zumindest, dass der Motordrehzahlsollwert 600 größer ist als ein Schwellenwert, der mit dem Motorleerlauf verbunden ist. Der Schwellenwert kann größer sein als ein Motordrehzahlsollwert im Leerlauf und/oder eine Motordrehzahl aus dem Bereich von 300 bis 1500 Umdrehungen pro Minute und/oder kann durch einen Motordrehzahlsollwert größer als etwa 2500 Umdrehungen pro Minute überschritten werden, da dies anzeigt, dass das Drehmoment weiter ansteigen muss, nachdem die Leerlaufdrehzahl des Motors erreicht wurde.
  • In einigen Beispielen ist die Erfüllung der Bedingung von der Drehmomentanforderung abhängig. In einer Implementierung erfordert die Erfüllung der Bedingung zumindest, dass der Drehmomentbedarf größer als ein Schwellenwert ist, oder dass ein Drehmomentziel, das auf dem Drehmomentbedarf basiert, größer als ein Schwellenwert ist.
  • Aus den obigen Gründen wäre es zu verstehen, dass die Verwendung des ersten elektrischen Fahrmotors 216, um die Motordrehzahl auf eine Drehzahl zu bringen, bei der der Motor in der Lage ist, ein positives Drehmoment bereitzustellen, für das Verfahren 500 von 5 vorteilhaft ist, zum Beispiel in den in 6A-6C gezeigten Szenarien.
  • Das Erfüllen der Bedingung kann durch andere Faktoren beeinflusst werden. Beispielsweise kann der Ritzelanlasser 206 nicht verwendet werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert liegt, wie z. B. 0 km/h (das Fahrzeug 10 bewegt sich). Der Ritzelstarter 206 kann nicht verwendet werden, wenn der Drehmomentpfad 220 zwischen dem Motor 202 und dem ersten Satz von Fahrzeugrädern (VL, VR) verbunden ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem Schwellenwert liegt. Die erste elektrische Traktion kann nicht verwendet werden, wenn ein Leistungsniveau und/oder ein Ladezustand der Traktionsbatterie 200 gesperrt (z. B. deaktiviert oder entladen) ist, z. B. ein Ladezustand unterhalb des Schwellenwerts und/oder eine Umgebungstemperatur unterhalb des Schwellenwerts. Dies liegt daran, dass der Ritzelstarter 206 elektrischen Strom von einer separaten SLI-Batterie (Start, Beleuchtung, Zündung) erhalten kann (nicht dargestellt).
  • Für die Zwecke dieser Offenbarung ist es zu verstehen, dass das/die hierin beschriebene(n) Steuergerät(e) 300 jeweils eine Steuereinheit oder Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren 302 umfassen kann/können. Ein Fahrzeug 10 und/oder ein System desselben kann eine einzige Steuereinheit oder ein einziges elektronisches Steuergerät umfassen, oder alternativ können verschiedene Funktionen des/der Steuergeräts/Steuergeräte in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuergeräten verkörpert sein oder in diesen untergebracht sein. Es könnte ein Satz von Anweisungen bereitgestellt werden, die, wenn sie ausgeführt werden, das/die Steuergerät(e) oder die Steuereinheit(en) veranlassen, die hierin beschriebenen Steuerungstechniken (einschließlich der beschriebenen Methode(n)) zu implementieren. Der Satz von Anweisungen kann in einen oder mehrere elektronische Prozessoren eingebettet sein, oder alternativ könnte der Satz von Anweisungen als Software bereitgestellt werden, die von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird. Beispielsweise kann ein erstes Steuergerät in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird, und ein oder mehrere andere Steuergeräte können ebenfalls in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird, optional auf demselben einen oder mehreren Prozessoren wie das erste Steuergerät. Es wird jedoch deutlich, dass auch andere Anordnungen sinnvoll sind, und daher soll die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt sein. In jedem Fall kann der oben beschriebene Befehlssatz in ein computerlesbares Speichermedium (z. B. ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium) eingebettet sein, das einen beliebigen Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer Form umfassen kann, die von einer Maschine oder einem elektronischen Prozessor/Rechengerät lesbar ist, einschließlich, ohne Einschränkung: ein magnetisches Speichermedium (z. B., Floppy-Diskette); optisches Speichermedium (z. B. CD-ROM); magnetooptisches Speichermedium; Festwertspeicher (ROM); Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM); löschbarer programmierbarer Speicher (z. B. EPROM und EEPROM); Flash-Speicher; oder elektrische oder andere Arten von Medien zum Speichern solcher Informationen/Anweisungen.
  • Es wird geschätzt, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Anwendung abzuweichen.
  • Jede als „Aspekt der Erfindung“ beschriebene Passage ist eine in sich geschlossene Aussage, die für einen aktuellen oder zukünftigen unabhängigen Anspruch geeignet ist, ohne dass zusätzliche Merkmale erforderlich sind.
  • Die in den 5 und 7 dargestellten Blöcke können Schritte in einem Verfahren und/oder Codeabschnitte im Computerprogramm 306 darstellen. Die Darstellung einer bestimmten Reihenfolge der Blöcke bedeutet nicht unbedingt, dass es eine erforderliche oder bevorzugte Reihenfolge für die Blöcke gibt, und die Reihenfolge und Anordnung der Blöcke kann variiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass einige Schritte weggelassen werden.
  • Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorangegangenen Abschnitten unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele beschrieben worden sind, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Modifikationen an den angegebenen Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
  • Die in der vorangegangenen Beschreibung beschriebenen Merkmale können in anderen als den ausdrücklich beschriebenen Kombinationen verwendet werden.
  • Obwohl Funktionen unter Bezugnahme auf bestimmte Merkmale beschrieben wurden, können diese Funktionen durch andere Merkmale ausgeführt werden, unabhängig davon, ob diese beschrieben sind oder nicht.
  • Obwohl Merkmale unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können diese Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein, unabhängig davon, ob sie beschrieben sind oder nicht.
  • Obwohl in der vorstehenden Beschreibung versucht wurde, die Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale der Erfindung zu lenken, die als besonders wichtig erachtet werden, sollte verstanden werden, dass der Anmelder Schutz in Bezug auf jedes patentierbare Merkmal oder jede patentierbare Merkmalskombination beansprucht, auf die hier Bezug genommen wird und/oder die in den Zeichnungen dargestellt sind, unabhängig davon, ob eine besondere Betonung darauf gelegt wurde oder nicht.

Claims (10)

  1. Steuersystem zum Steuern eines Motors und eines elektrischen Fahrmotors eines Fahrzeugs, wobei das Steuersystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: ein Signal zu empfangen, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl anzeigt Steuern des elektrischen Traktionsmotors und/oder des Motors, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl zu erhöhen, in Abhängigkeit vom Empfang des Signals; Steuern des Motors, um eine Änderung des Drehmoments in Richtung eines Motordrehmomentsollwerts bereitzustellen, der sich von einem Drehmoment unterscheidet, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl bei einem Motordrehzahlsollwert zu halten, der mit der Anforderung, die Motordrehzahl zu erhöhen, verbunden ist; und Steuern des elektrischen Fahrmotors, um ein Sperrmoment bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors eine Abweichung der Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsollwert verursacht.
  2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Sperrmoment so konfiguriert ist, dass es eine Traktionsbatterie auflädt.
  3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Summe aus dem Motordrehmomentsollwert und dem Sperrmoment im Wesentlichen gleich einem Drehmoment ist, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten und/oder die Motordrehzahl in Richtung des Motordrehzahlsollwerts zu ändern.
  4. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motordrehmomentsollwert größer ist als das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf dem Motordrehzahlsollwert zu halten, wobei die Änderung des Drehmoments des Motors ein positives Vorzeichen hat, und wobei das Sperrmoment ein negatives Vorzeichen hat.
  5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das so konfiguriert ist, dass es eine Anzeige des Drehmomentbedarfs empfängt, wobei der Motordrehmomentsollwert von der empfangenen Anzeige des Drehmomentbedarfs abhängig ist; wobei die Anzeige des Drehmomentbedarfs optional auf einem Fahrer-Drehmomentbedarf oder einem Drehmomentbedarf für autonomes Fahren oder einem Drehmomentbedarf für die Geschwindigkeitsregelung basiert.
  6. Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das empfangene Signal, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl anzeigt, mit einer Anforderung zum Übergang des Motors von einem ersten Modus in einen zweiten Modus verbunden ist wobei in dem ersten Modus der Motor in einem deaktivierten Zustand ist und ein Drehmomentpfad zwischen einem ersten Satz von Fahrzeugrädern und sowohl dem Motor als auch dem elektrischen Fahrmotor unterbrochen ist, und wobei in dem zweiten Modus der Motor in einem aktivierten Zustand ist und der Drehmomentpfad verbunden ist; optional das Steuersystem konfiguriert ist, um eine Anzeige bereitzustellen, wenn die Motordrehzahl die erforderliche Motordrehzahl erreicht hat und das Drehmoment des Motors den Motordrehmomentsollwert erreicht hat, um die Verbindung des Drehmomentpfads zu bewirken; optional ist das Steuersystem so konfiguriert, dass es das Sperrmoment nach dem Verbinden des Drehmomentpfads freigibt; optional der erste Modus ein Elektrofahrzeugmodus ist und der zweite Modus ein Hybridelektrofahrzeugmodus ist, wobei in dem Elektrofahrzeugmodus ein zweiter elektrischer Traktionsmotor betreibbar sein kann, um ein Zugmoment an einen zweiten Satz von Fahrzeugrädern auszugeben und/oder in dem Hybridelektrofahrzeugmodus der zweite elektrische Traktionsmotor betreibbar sein kann, um ein Zugmoment an den zweiten Satz von Fahrzeugrädern auszugeben; optional der erste Satz von Fahrzeugrädern Vorderräder sind und der zweite Satz von Fahrzeugrädern Hinterräder sind, oder wobei der erste Satz von Fahrzeugrädern Hinterräder sind und der zweite Satz von Fahrzeugrädern Vorderräder sind.
  7. Das Steuersystem nach Anspruch 6, wobei: der erste Modus ein gleitender Modus ist und der zweite Modus ein nicht gleitender Modus ist; oder der erste Modus ein geländeabhängiger Modus ist und der zweite Modus ein anderer geländeabhängiger Modus ist.
  8. Fahrzeug mit dem Steuersystem, dem Motor und dem elektrischen Fahrmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Verfahren zum Steuern eines Motors und eines elektrischen Fahrmotors eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Signals, das eine Anforderung zur Erhöhung der Motordrehzahl anzeigt Steuern des elektrischen Fahrmotors und/oder des Motors, um ein positives Drehmoment bereitzustellen, um die Motordrehzahl zu erhöhen, in Abhängigkeit vom Empfang des Signals; Steuern des Motors, um eine Änderung des Drehmoments in Richtung eines Motordrehmomentsollwerts bereitzustellen, der sich von einem Drehmoment unterscheidet, das erforderlich ist, um die Motordrehzahl bei einem Motordrehzahlsollwert zu halten, der mit der Anforderung, die Motordrehzahl zu erhöhen, verbunden ist; und Steuern des elektrischen Fahrmotors, um ein Sperrmoment bereitzustellen, um zu verhindern, dass die Änderung des Drehmoments des Motors eine Abweichung der Motordrehzahl von dem Motordrehzahlsollwert verursacht.
  10. Computersoftware, die, wenn sie ausgeführt wird, so eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren nach Anspruch 9 durchführt.
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