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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybrid-/Elektrofahrzeuge und Einpedalfahrsysteme für Hybrid-/Elektrofahrzeuge.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Hybrid-/Elektrofahrzeuge können Einpedalfahrsysteme beinhalten, die dazu konfiguriert sind, das Fahrzeug durch Nutzbremsung als Reaktion auf das Freigeben des Gaspedals und ohne Betätigen des Bremspedals abzubremsen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Fahrzeug beinhaltet einen Gangwahlhebel, der dazu konfiguriert ist, zwischen einem Fahr- und einem Rückwärtsgang auszuwählen. Das ausgewählte Gang definiert eine Fahrtrichtung. Das Fahrzeug beinhaltet außerdem eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Benutzereingabe, ein Einpedalfahrsystem einzuschalten, und als Reaktion darauf, dass erfasst wird, dass das Fahrzeug für mehr als einen vordefinierten Zeitraum zurückrollt, wobei ein vorwärtsgekoppeltes Straßengefälleausgleichsdrehmoment entgegengesetzt zur Fahrtrichtung ist, das eine Größe aufweist, die größer als ein Vorkopplungsschwellenwert ist, und wobei ein Rückkopplungsdatenrauschausgleichsdrehmoment in der Fahrtrichtung, das eine Größe aufweist, die größer als ein Rückkopplungsschwellenwert ist, die maximale Größe des Vorkopplungsstraßengefälleausgleichsdrehmoments auf einen vordefinierten Wert während eines aktuellen Schlüsselzyklus für das Fahrzeug zu verringern.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Einpedalfahrsystems eines Fahrzeugs beinhaltet als Reaktion auf eine Benutzereingabe das Auswählen eines Gangs, der eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs definiert; und als Reaktion auf das Erfassen eines Fehlers in dem System, das Verringern einer maximalen Größe des Vorkopplungsdrehmoments, welches das Straßengefälle ausgleicht, auf einen vordefinierten Wert. Der Fehler ist durch Folgendes definiert: das Fahrzeug bewegt sich in eine Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung, wobei das Vorkopplungsdrehmoment der Fahrtrichtung entgegengesetzt ist, und ein Rückkopplungsdrehmoment, das Datenrauschen ausgleicht, das in der Fahrtrichtung liegt und eine Größe aufweist, die größer als ein Rückkopplungsschwellenwert ist.
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Ein Einpedalfahrsystem für ein Fahrzeug beinhaltet einen Gangwahlhebel, der dazu konfiguriert ist, zwischen einem Fahr- und einem Rückwärtsgang auszuwählen. Das ausgewählte Gang definiert eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Das Einpedalfahrsystem beinhaltet außerdem eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Erfassen, dass sich das Fahrzeug in eine Richtung bewegt, die entgegengesetzt zur Fahrtrichtung ist, wobei ein vorwärtsgekoppeltes Straßengefälleausgleichsdrehmoment entgegengesetzt zur Fahrtrichtung ist und eine Größe aufweist, die größer als ein Vorkopplungsschwellenwert ist, und ein Rückkopplungsdatenrauschausgleichsdrehmoment, das in der Fahrtrichtung ist und eine Größe aufweist, die größer als ein Rückkopplungsschwellenwert ist, eine maximale Größe des Vorkopplungsstraßengefälleausgleichsdrehmoments auf einen vordefinierten Wert zu verringern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines repräsentativen Antriebsstrangs eines Elektrofahrzeugs; und
- 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Einpedalfahrsteuerprozesses eines Elektrofahrzeugs.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die Ausführungsformen verschiedenartig einzusetzen. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen der veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 veranschaulicht repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Das Elektrofahrzeug 10 kann einen Antriebsstrang 12 beinhalten. Der Antriebsstrang 12 kann eine elektrische Maschine 14 (z. B. einen Elektromotor/Generator) beinhalten, der ein Getriebe (oder eine Schaltgetriebe) 16 antreibt. Insbesondere kann die elektrische Maschine 14 drehbar mit einer Eingangswelle 18 des Getriebes 16 verbunden sein. Das Getriebe 16 kann über einen Getriebebereichwähler (nicht gezeigt) in PRNDSL (park, reverse, neutral, drive, sport, low - Parken, Rückwärts, Neutral, Fahren, Sport, langsam) geschaltet werden. Das Getriebe 16 kann eine feste Übersetzungsbeziehung aufweisen, die eine einzelne Getriebeübersetzung zwischen der Eingangswelle 18 und einer Ausgangswelle 20 des Getriebes 16 bereitstellt. Ein Drehmomentwandler (nicht gezeigt) oder eine Anfahrkupplung (nicht gezeigt) kann zwischen der elektrischen Maschine 14 und dem Getriebe 16 angeordnet sein. Alternativ kann das Getriebe 16 ein mehrstufiges Automatikgetriebe sein. Eine zugeordnete Traktionsbatterie 22 ist dazu konfiguriert, elektrische Leistung an die elektrische Maschine 14 zu liefern oder elektrische Leistung von dieser zu empfangen.
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Die elektrische Maschine 14 kann eine Antriebsquelle für das Elektrofahrzeug 10 sein, die dazu konfiguriert ist, das Elektrofahrzeug 10 anzutreiben. Die elektrische Maschine 14 kann durch verschiedene Arten von elektrischen Maschinen umgesetzt sein. Zum Beispiel kann die elektrischen Maschine 14 ein dauermagneterregter Synchronmotor sein. Eine Leistungselektronik 24 kann einen Gleichstrom-(Direct Current - DC-)leistung, die durch die Traktionsbatterie 22 bereitgestellt wird, an die Anforderungen der elektrischen Maschine 14 anpassen, wie nachfolgend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die Leistungselektronik 24 der elektrischen Maschine 14 einen Dreiphasen-Wechselstrom (Alternating Current - AC) bereitstellen.
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Wenn das Getriebe 16 ein mehrstufiges Automatikgetriebe ist, kann das Getriebe 16 Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Ineingriffbringen von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) wahlweise in unterschiedliche Getriebeübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren getrennten oder stufenweisen Antriebsübersetzungen zu schaffen. Die Reibungselemente können über einen Schaltzeitplan steuerbar sein, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um die Übersetzung zwischen der Getriebeausgangswelle 20 und der Getriebeeingangswelle 18 zu steuern. Das Getriebe 16 kann auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugeordnete Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU), automatisch von einer Übersetzung in eine andere geschaltet werden. Leistung und Drehmoment vom der elektrischen Maschine 14 können an das Getriebe 16 geliefert und von diesem empfangen werden. Das Getriebe 16 kann dann der Ausgangswelle 20 eine Antriebsstrangausgangsleistung und ein Drehmoment bereitstellen.
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Es versteht sich, dass das hydraulisch gesteuerte Getriebe 16, das mit einem Drehmomentwandler (nicht gezeigt) gekoppelt sein kann, nur ein Beispiel einer Schaltgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jedes Mehrfachübersetzungsschaltgetriebe, das ein oder mehrere Eingangsdrehmomente von einer Leistungsquelle (z. B. der elektrischen Maschine 14) annimmt und dann einer Ausgangswelle (z. B. der Ausgangswelle 20) ein Drehmoment bei den unterschiedlichen Übersetzungen bereitstellt, ist für eine Verwendung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zulässig. Zum Beispiel kann das Getriebe 16 durch ein stufenloses Getriebe (continuously variable transmission - CVT) umgesetzt sein, das durch einen oder mehrere Riemen und Riemenscheiben betrieben wird. Alternativ kann das Getriebe 16 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (Automated Mechanical Transmission - AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/drehen, um eine gewünschte Getriebeübersetzung auszuwählen. Nach der allgemeinen Auffassung des Durchschnittsfachmanns kann ein AMT zum Beispiel bei Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
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Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 gezeigt, kann die Ausgangswelle 20 mit einem Differential 26 verbunden sein. Das Differential 26 kann ein Paar von Antriebsrädern 28 über entsprechende Achsen 30 antreiben, die mit dem Differential 26 verbunden sind. Das Differential 26 kann ungefähr das gleiche Drehmoment auf jedes Rad 28 übertragen, während es leichte Drehzahlunterschiede erlaubt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Es können unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen verwendet werden, um das Drehmoment von dem Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit von dem konkreten Betriebsmodus oder der konkreten Betriebsbedingung variieren. Die elektrische Maschine 14 ist dazu konfiguriert, den Rädern 28 Leistung zu liefern, um das Fahrzeug 10 über die verschiedenen vorstehend beschriebenen Verbindungen anzutreiben. Es versteht sich, dass die in dieser Schrift beschriebenen Verbindungen zwischen der elektrischen Maschine 14 und den Rädern 28 lediglich der Veranschaulichung dienen und dass andere Antriebsstrangkonfigurationen zwischen der elektrischen Maschine 14 und den Rädern 28 alternativ umgesetzt werden können. Der Antriebsstrang 12 kann ferner eine zugeordnete Steuerung 32 beinhalten, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU). Obwohl sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 32 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im Fahrzeug 10 gesteuert werden, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC). Daher versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 32 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet sein können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa das Betreiben der elektrischen Maschine 14, um Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 22 zu laden, das Auswählen oder das Planen von Gangwechseln usw.
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Die Steuerung 32 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Recheneinheit (central processing unit - CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder - medien können zum Beispiel flüchtigen und nichtflüchtigen Datenspeicher in einem Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Der KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen von einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmable read-only memory - programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (electrically erasable PROM - elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Verbrennungsmotors oder Fahrzeugs verwendet werden. Der Antriebsstrang 12 kann ferner Fahrzeugsensoren 34 beinhalten oder mit diesen verbunden sein, die dazu konfiguriert sind, der Steuerung 32 Sensordaten bereitzustellen. Als einige nichteinschränkende Beispiele können die Sensoren 34 einen oder mehrere Raddrehzahlsensoren beinhalten, die dazu konfiguriert sind, der Steuerung 32 (z. B. einer Antiblockierbremssteuerung) Drehzahldaten des einen oder der mehreren Räder 28 bereitzustellen.
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Die Steuerung 32 kann mit verschiedenen Fahrzeugsensoren 34 und -aktoren über eine Eingabe/Ausgabeschnittstelle (E/A-Schnittstelle) (die Eingangs- und Ausgangskanäle beinhaltet) kommunizieren, die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder eine Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 allgemein veranschaulicht, kann die Steuerung 32 Signale an die elektrische Maschine 14, die Traktionsbatterie 22, das Getriebe 16, die Leistungselektronik 24, Sensoren 34 und eine beliebige andere Komponente des Antriebsstrangs 12, die beinhaltet sein kann, aber in 1 nicht gezeigt ist (z. B. eine Anfahrkupplung, die zwischen der elektrischen Maschine 14 und dem Getriebe 16 angeordnet sein kann) kommunizieren und/oder von diesen empfangen. Obwohl nicht ausdrücklich veranschaulicht, erkennt der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten, die innerhalb jedes der vorstehend identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 32 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder - algorithmen, die durch die Steuerung 32 ausgeführt werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten Komponenten für einen vorderen Zusatzantrieb (front-end accessory drive - FEAD), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimaanlagenkompressor, Batterieladung oder - entladung, Nutzbremsung, den Betrieb der elektrischen Maschine, die Kupplungsdrücke für das Übersetzungsgetriebe 16 oder eine andere Kupplung, die Teil des Antriebsstrangs 12 ist, und dergleichen. Wie vorstehend erwähnt können die Sensoren 34, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, verwendet werden, um zum Beispiel Raddrehzahlen, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Fahrzeuggewicht, eine Kühlmitteltemperatur, eine Gaspedalstellung, eine Zündschalterstellung, eine Umgebungslufttemperatur (z. B. Umgebungslufttemperatursensor), einen Gang, eine Übersetzung oder einen Modus des Getriebes, eine Getriebeöltemperatur, eine Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes, einen Verlangsamungs- oder Schaltmodus, eine Temperatur, eine Spannung, einen Strom oder Ladezustand (SOC) der Batterie anzuzeigen.
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Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 32 ausgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Somit können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden kann/können, abhängig von der konkret verwendeten Verarbeitungsstrategie. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann hauptsächlich als Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 32, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als Software, Hardware oder eine Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuereinrichtungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung als Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder von dessen Teilsystemen ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen beinhalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Datenspeicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
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Ein Gaspedal 36 kann durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 dazu verwendet werden, dem Antriebsstrang 12 (oder genauer der elektrischen Maschine 14) ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Im Allgemeinen erzeugt das Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 36 ein Gaspedalstellungssignal, das durch die Steuerung 32 als Bedarf an einer erhöhten bzw. verringerten Leistung interpretiert werden kann. Anders ausgedrückt kann das Erhöhen eines Ausmaßes des Herunterdrückens des Gaspedals dazu konfiguriert sein, einen Befehl zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu erzeugen, während das Senken eines Ausmaßes des Herunterdrückens des Gaspedals dazu konfiguriert sein kann, einen Befehl zum Senken der Geschwindigkeit des Fahrzeug 10 zu erzeugen. Ein Bremspedal 38 kann durch den Fahrzeugführer außerdem dazu verwendet werden, ein gefordertes Bremsmoment bereitzustellen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verlangsamen oder zu senken. Im Allgemeinen kann das Herunterdrücken des Bremspedals 38 ein Bremspedalstellungssignal erzeugen, das durch die Steuerung 32 als ein Bedarf interpretiert werden kann, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu senken. Auf Grundlage der Eingaben von dem Gaspedal 36 und dem Bremspedal 38 kann die Steuerung 32 das Drehmoment und/oder die Leistung an die elektrische Maschine 14 und die Reibungsbremsen 40 befehlen. Die Reibungsbremsen 40 können dazu konfiguriert sein, als Reaktion auf das Herunterdrücken des Bremspedals 38 Drehmoment auf die Räder auszuüben, um das Fahrzeug 10 zu verlangsamen oder abzubremsen. Die Steuerung 32 steuert außerdem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln im Getriebe 16.
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Die elektrische Maschine 14 kann als ein Elektromotor betrieben werden, um dem Antriebsstrang 12 eine Antriebskraft bereitstellen. Um das Fahrzeug mit der elektrischen Maschine 14 fahren oder anzutreiben, kann die Traktionsbatterie 22 gespeicherte elektrische Energie über Verkabelung 42 an die Leistungselektronik 24 übermitteln, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 24 kann dann DC-Spannung von der Batterie 22 in AC-Spannung umwandeln, die durch die elektrische Maschine 14 verwendet werden soll. Die Steuerung 32 kann der Leistungselektronik 24 befehlen, die DC-Spannung von der Batterie 22 in die AC-Spannung umzuwandeln, die der elektrischen Maschine 14 bereitgestellt wird, um der Eingangswelle 18 ein positives oder negatives Drehmoment bereitzustellen.
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Die elektrische Maschine 14 kann außerdem als ein Generator betrieben werden und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 22 gespeichert werden soll. Insbesondere kann die elektrische Maschine 14 während Zeiträumen des Nutzbremsens als Generator betrieben werden, während derer Drehmoment und Rotationsenergie (oder kinetische Energie) von den sich drehenden Rädern 28 durch das Getriebe 16 zurück übertragen und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 22 umgewandelt wird. Nutzbremsung kann ebenfalls zu einem Verlangsamen oder Abbremsen des Fahrzeugs führen. Es versteht sich, dass das in 1 veranschaulichte Schema lediglich repräsentativ und nicht einschränkend gedacht ist. Andere Konfigurationen können in Betracht gezogen werden, ohne dabei vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Andere Konfigurationen von Elektro- oder Hybrid-Elektrofahrzeugen sind als in dieser Schrift offenbart zu betrachten. Andere Konfigurationen von Elektro- oder Hybridfahrzeugen können Serienhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Serien-Parallel-Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (battery operated electric vehicles - BEVs) oder eine beliebige andere dem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Bei Hybridkonfigurationen, die eine Brennkraftmaschine (nicht gezeigt), wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas angetriebenen Motor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten, kann die Steuerung 32 dazu konfiguriert sein, verschiedene Parameter einer derartigen Brennkraftmaschine zu steuern. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten bei der Verbrennung, welche unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die durch die Steuerung 32 ausgeführt werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, eine Einspritzrate und -dauer, eine Drosselklappenstellung, einen Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren), eine zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass- und Auslassventile usw. Sensoren, die Eingaben durch die E/A-Schnittstelle von einer derartigen Brennkraftmaschine an die Steuerung 32 kommunizieren, können verwendet werden, um einen Turbolader-Ladedruck, eine Kurbelwellenstellung (PIP), eine Verbrennungsmotordrehzahl (RPM), ein Fahrzeuggewicht usw. anzuzeigen.
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Das Fahrzeug 10 kann einen Einpedalfahrmodus (one-pedal drive - 1PD) beinhalten. Im Einpedalfahrmodus kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 als Reaktion auf das Erhöhen einer heruntergedrückten Stellung des Gaspedals 36 erhöht werden, während das Freigeben des Gaspedals 36 zum Abbremsen des Fahrzeugs 10 über Nutzbremsung durch die elektrische Maschine 14 führt. Insbesondere kann das Fahrzeug 10 über das Freigeben des Gaspedals 36 allein ohne Betätigen oder Herunterdrücken des Bremspedals 38 verlangsamt oder abgebremst werden. Wenn das Fahrzeug 10 eine angehaltene Stellung erreicht hat, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit null ist, kann es wünschenswert sein, sicherzustellen, dass das Fahrzeug 10 bei einer Geschwindigkeit von null bleibt, für den Fall, dass der Fahrzeugführer das Bremspedal 38 nicht im Einpedalfahrmodus betätigt hat, sobald das Fahrzeug eine Geschwindigkeit von null erreicht hat.
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Das Fahrzeug 10 kann eine Benutzerschnittstelle 44, wie etwa ein Bedienfeld, einen Touchscreen, eine Drucktaste usw., beinhalten, die mit der Steuerung 32 in Kommunikation steht. Die Steuerung 32 kann dazu konfiguriert sein, den Einpedalfahrmodus auf Grundlage einer durch den Bediener von der Benutzerschnittstelle 44 ausgewählten Eingabe zu aktivieren und zu deaktivieren.
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Hier werden ein Verfahren und ein System für das Fahrzeug 10 vorgeschlagen, um im Einpedalfahrmodus durch das Berücksichtigen des Umstands, dass ein Vorkopplungssignal (FF) ein Straßengefälle widerspiegelt, und ein Rückkopplungssignal (FB) Rauschfaktoren widerspiegelt, reibungslos anzuhalten (d. h. eine Drehzahl von null zu erreichen). Die vorliegende Offenbarung schlägt ferner einen Modus für das Einpedalfahrsystem vor, wenn ein Fehler auf Grundlage der Vorkopplungs- und Rückkopplungssignale erfasst wird. Die Vorkopplungs- und Rückkopplungssignale können in Form von Drehmomenten vorliegen, die durch die Steuerung 32 auf Grundlage von Sensordaten berechnet und verarbeitet werden, die von dem einen oder den mehreren Sensoren 34 empfangen werden. Zum Beispiel kann das Vorkopplungssignal, das ein Straßengefälle angibt, durch die Steuerung 32 unter Verwendung eines Fahrzeuglängsbeschleunigungsausgleichs für die Schwerkraft von einem ABS-Modul auf Grundlage einer Messung der Drehzahl und/oder Beschleunigung jedes Fahrzeugrads 28 geschätzt werden. Alternativ kann das Straßenvorkopplungsdrehmoment durch die Steuerung 32 unter Verwendung von Daten berechnet werden, die von einem Gyroskopsensor 34 (falls bereitgestellt) oder dergleichen empfangen werden. Alternativ kann das Straßengefälle durch die Steuerung 32 über Navigationssteuerungen erhalten werden, die dazu konfiguriert sind, einen Fahrzeugstandort unter Verwendung von Satellitensignalen zu bestimmen, die digitalen Kartendaten entsprechen, die das in einem lokalen Datenspeicher des Fahrzeugs 10 aufgezeichnete Straßengefälle widerspiegeln. Im Allgemeinen sollte das Vorkopplungsdrehmoment im Wesentlichen null sein, wenn das Fahrzeug auf ebenem Boden (d. h. kein Gefälle) fährt. Das Gaspedalzuordnungsdrehmoment kann derartig kalibriert werden, dass das Fahrzeug 10 auf ebenem Boden zu einem vollständigen Stillstand kommen würde, wenn der Fuß des Fahrers auf keinem Pedal steht. Bei einem Gefälle ist das Vorkopplungsdrehmoment ungleich null und wird derartig berechnet, dass das Fahrzeug 10 auf das Gaspedal genauso reagieren würde, wie wenn sich das Fahrzeug 102 auf ebenem Boden befinden würde. Das Rückkopplungsdrehmoment sollte unter der Annahme nahe null sein, dass die Straßenoberflächenqualität und andere Geräuschfaktoren gering sind, welche den Zusammenhang zwischen dem Raddrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflussen.
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Wenn das Fahrzeug 10 bergab fährt (d. h. negatives Gefälle), kann ein negatives Vorkopplungsdrehmoment durch die Steuerung 32 erzeugt und auf die Fahrzeugräder 28 angewendet werden, um eine positive Beschleunigung auszugleichen, die durch die Schwerkraft des Fahrzeugs 10 auf dem negativen Straßengefälle verursacht wird. Wenn das Fahrzeug 10 bergauf fährt (d. h. positives Gefälle), kann ein positives Vorkopplungsdrehmoment durch die Steuerung 32 erzeugt und auf die Fahrzeugräder 28 angewendet werden, um eine negative Beschleunigung auszugleichen, die durch die Schwerkraft des Fahrzeugs 10 auf dem positiven Gefälle verursacht wird. Die Größe des Vorkopplungsdrehmoments kann zunehmen, wenn der Absolutwert des Gefälles zunimmt, und abnehmen, wenn sich der Absolutwert des Gefälles verringert.
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Das Rückkopplungsdrehmoment kann durch die Steuerung 32 erzeugt werden, um die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 durch das Berücksichtigen von Geräuschen und Bedingungen verschiedener Art weiter auszugleichen. Zum Beispiel kann das Rückkopplungsdrehmoment derartig durch das Gewicht/die Ladung des Fahrzeugs 10 beeinflusst werden, dass ein schwereres Fahrzeuggewicht ein größeres Ausmaß des Rückkopplungsdrehmoments verursachen kann. Das Rückkopplungsdrehmoment kann ferner durch ein Bremsschleifen an einer oder mehreren der Reibungsbremsen 40 beeinflusst werden. Das Rückkopplungsdrehmoment kann ferner durch einen beliebigen Fehler an einem oder mehreren Fahrzeugsensoren 34 beeinflusst werden, die der Steuerung 32 Daten bereitstellen, um die tatsächliche Längsbewegungsbedingung des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. Als ein Beispiel kann die Steuerung 32 eine tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu einem gegebenen Zeitpunkt unter Verwendung des einen oder der mehreren Geschwindigkeitssensoren 34 messen. Die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 kann über eines oder mehrere der Fahrzeugräder 28 gemessen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 durch das Messen einer Drehzahl der elektrischen Maschine 14 bestimmt werden, die durch das Getriebe 16 bei einem bestimmten der Steuerung 32 bekannten Übersetzungsverhältnis an die Räder 28 gekoppelt ist. In jedem Fall kann die tatsächliche Geschwindigkeit dann mit einer prognostizierten Geschwindigkeit unter Verwendung eines vorbestimmten Geschwindigkeitsprofils verglichen werden, das prognostizierte Längsbewegungseigenschaften bei einem gegebenen Straßengefälle angibt, die in dem Vorkopplungssignal widergespiegelt sind. Im Idealfall sollte die tatsächliche Geschwindigkeit im Wesentlichen mit der prognostizierten Geschwindigkeit übereinstimmen, was angibt, dass kein oder ein geringer Fehler in dem System vorliegt. Es kann jedoch ein Geräusch erfasst werden, wenn ein deutlicher Unterschied zwischen der tatsächlichen und der prognostizierten Geschwindigkeit besteht. Die Steuerung 32 kann das Rückkopplungsdrehmoment in Abhängigkeit von dem auf Grundlage des Gschwindigkeitsunterschieds bestimmten Rauschen/Fehler berechnen und das Rückkopplungsdrehmoment zusätzlich zu dem Vorkopplungsdrehmoment auf die Räder 28 anwenden.
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Wie vorstehend erörtert, kann das Vorkopplungsdrehmoment auf Grundlage des Fahrzeuglängsbeschleunigungssignals, das von den Sensoren 34 empfangen wird, berechnet werden, und ein beliebiger Fehler in dem Beschleunigungssignal kann das Anhalten des Fahrzeugs mit Einpedalfahren beeinflussen. Ein kleiner Fehler/ein kleines Geräusch kann durch das Rückkopplungsdrehmoment korrigiert werden. Ein deutlicher Fehler in dem Vorkopplungsdrehmoment kann jedoch nicht durch das Rückkopplungsdrehmoment überwunden werden. Die Steuerung 32 kann ferner mit einem Modus bereitgestellt sein, der auf das Erfassen eines Fehlers in dem Einpedalfahrsystem reagiert.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Ablaufdiagramm für einen Einpedalfahrsteuerungsprozess 200 veranschaulicht. Unter anhaltender Bezugnahme auf 1 schaltet die Steuerung 32 bei Vorgang 202 zum Beispiel den Einpedalfahrmodus als Reaktion auf eine Benutzereingabe über die Benutzerschnittstelle 44 ein. Als Reaktion auf den Einpedalfahrmodus berechnet die Steuerung 32 bei Vorgang 204 das Vorkopplungsdrehmoment unter Verwendung von Sensordaten, die ein Straßengefälle widerspiegeln, und berechnet bei Vorgang 206 das Rückkopplungsdrehmoment unter Verwendung von Sensordaten, die Datenrauschen widerspiegeln, wie vorstehend erörtert. Die Steuerung 32 wendet bei Vorgang 208 das Vorkopplungs- und Rückkopplungsdrehmoment auf die Fahrzeugräder 28 über die elektrische Maschine 14 an. Die Steuerung 32 kann einen Gesamtdrehmomentanpassungswert durch das Summieren des Vorkopplungs- und Rückkopplungsdrehmoments bestimmen, um es der elektrischen Maschine 14 bereitzustellen. Um einen Fehler in dem System zu erfassen, überprüft die Steuerung 32 bei Vorgang 210, ob das Fahrzeug in eine Richtung zurückrollt, die der durch die Gangauswahl identifizierten beabsichtigten Fahrtrichtung entgegengesetzt ist. Wenn zum Beispiel der Fahr-/Vorwärtsgang ausgewählt ist, kann das Zurückrollen des Fahrzeugs als eine Rückwärtsbewegung definiert sein. Wenn der Rückwärtsgang ausgewählt ist, kann das Zurückrollen des Fahrzeugs als eine Vorwärtsbewegung definiert sein. Zusätzlich kann ein Geschwindigkeitsschwellenwert durch die Steuerung 302 verwendet werden, um einen Fehlalarm zu verhindern. Als ein Beispiel kann die Steuerung 32 ein Zurückrollen des Fahrzeugs nur als Reaktion darauf bestimmen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Absolutwert von 0,5 km/h überschreitet. Wenn die Antwort Nein lautet, was angibt, dass das System normal betrieben wird, kehrt der Prozess zu Vorgang 204 zurück. Andernfalls geht der Prozess zu Vorgang 212 über, um weitere Bestimmungen vorzunehmen.
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Bei Vorgang 212 überprüft die Steuerung 32, ob ein negatives Vorkopplungsdrehmoment erzeugt wird. Das negative Vorkopplungsdrehmoment kann als ein Drehmoment definiert sein, das auf das Fahrzeug entgegengesetzt zu der beabsichtigten Fahrtrichtung angewendet wird, die durch die Gangauswahl identifiziert ist. Zum Beispiel ist ein Drehmoment, welches das Fahrzeug dazu drängt, rückwärts zu fahren, negativ, wenn der Fahrgang ausgewählt ist, wohingegen ein Drehmoment, welches das Fahrzeug dazu drängt, vorwärts zu fahren, negativ ist, wenn der Rückwärtsgang ausgewählt ist. Zusätzlich kann die Steuerung 32 ferner die Größe des Vorkopplungsdrehmoments mit einem Vorkopplungsschwellenwert (z. B. 50 Nm) vergleichen und bestimmt nur den gegenwärtigen Wert des negativen Vorkopplungsdrehmoments als Reaktion darauf, dass die Größe des Drehmoments den Schwellenwert überschreitet. Wenn dies der Fall ist, geht der Prozess zu Vorgang 214 über und die Steuerung 32 bestimmt ferner, ob ein positives Rückkopplungsdrehmoment vorhanden ist und einen Rückkopplungsschwellenwert (z. B. 300 Nm) überschreitet. Das positive Rückkopplungsdrehmoment kann als ein Drehmoment definiert sein, das auf das Fahrzeug in der beabsichtigten Richtung angewendet wird, die durch die Gangauswahl identifiziert ist. Zum Beispiel ist ein Drehmoment, welches das Fahrzeug dazu drängt, vorwärts zu fahren, positiv, wenn der Fahrgang ausgewählt ist, wohingegen ein Drehmoment, welches das Fahrzeug dazu drängt, rückwärts zu fahren, positiv ist, wenn der Rückwärtsgang ausgewählt ist.
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Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift eingeführten Vorkopplungs- und Rückkopplungsschwellenwerte lediglich beispielhafte Werte zur Veranschaulichungszwecken sind. Die Schwellenwerte können auf Grundlage der Eigenschaften des Fahrzeugs 10 (z. B. Fahrzeugleergewicht, Ausgangsleistung und Nutzleistungsfestlegung oder dergleichen) vorbestimmt sein. Alternativ können die Vorkopplungs- und Rückkopplungsschwellenwerte durch die Steuerung 32 auf Grundlage verschiedener Faktoren anpassbar sein. Zum Beispiel kann der Rückkopplungsschwellenwert angepasst werden, dass er proportional zum Absolutwert des Straßengefälles ist. Mit anderen Worten kann ein höherer Rückkopplungsschwellenwert als Reaktion auf eine steilere Straße verwendet werden. Der Rückkopplungsschwellenwert kann ferner in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst werden, wie etwa ein höherer Wert verwendet werden kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, und ein niedrigerer Wert verwendet werden kann, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Der Rückkopplungsschwellenwert kann ferner in Abhängigkeit von dem SOC der Traktionsbatterie 22 derartig angepasst werden, dass ein höherer Wert verwendet werden kann, wenn der Batterie-SOC hoch ist. Der Rückkopplungsschwellenwert kann ferner auf Grundlage der Temperatur der Reibungsbremsen 40 angepasst werden. Die Steuerung 32 kann den Rückkopplungsschwellenwert erhöhen, wenn die Reibungsbremsen bei einer Betriebstemperatur (z. B. 100-200 °C) betrieben werden, und den Rückkopplungsschwellenwert verringern, wenn die Temperatur der Reibungsbremsen niedriger oder höher als die Betriebstemperatur ist. Im Allgemeinen wird die Größe des Vorkopplungsschwellenwerts erheblich niedriger als die der Rückkopplungstemperatur eingestellt. Zum Beispiel kann der Vorkopplungsschwellenwert innerhalb eines Sechstels (d. h. 1/6) des Rückkopplungsschwellenwerts eingestellt und angepasst werden.
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Wenn die Antwort auf Vorgang 214 ein Ja ist, wird ein Fehler in dem Einpedalfahrsystem erfasst und der Prozess geht zu Vorgang 216 über. Zusätzlich kann ein Zeitgeber während der gesamten Erfassungsstufe von den Vorgängen 210 bis 214 verwendet werden, um einen Fehlalarm zu verhindern. Zum Beispiel kann die Steuerung 32 das Vorhandensein des Fehlers nur dann bestimmen, wenn die bei den Vorgängen 210 bis 214 erfassten Bedingungen länger als ein Zeitschwellenwert (z. B. 100 ms) anhalten. Bei Vorgang 216 markiert die Steuerung 32 einen Fehlerzustand und begrenzt das Vorkopplungsdrehmoment während des aktuellen Schlüsselzyklus. Die Steuerung 32 kann das Vorkopplungsdrehmoment durch das Auferlegen eines maximalen Absolutwerts auf die Größe des Drehmoments begrenzen. Alternativ kann die Steuerung 32 das negative Vorkopplungsdrehmoment nur begrenzen, während das positive Drehmoment unbegrenzt bleibt.
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Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
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In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren derartig das Anpassen des Rückkopplungsschwellenwerts auf Grundlage eines Ladezustands (SOC) einer Fahrzeugbatterie, dass sich der Rückkopplungsschwellenwert als Reaktion auf einen höheren Batterie-SOC erhöht. In einem Aspekt der Erfindung ist die Größe des Vorkopplungsschwellenwerts geringer als die Größe des Rückkopplungsschwellenwerts, wobei das Verfahren ferner das Anpassen des Vorkopplungsschwellenwerts in einem vordefinierten Verhältnis zu dem Rückkopplungsschwellenwert umfasst.
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In einem Aspekt der Erfindung ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das vorwärtsgekoppelte Straßengefällesausgleichsdrehmoment unter Verwendung von Daten zu berechnen, die von einem Gyroskopsensor empfangen wurden.
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In einem Aspekt der Erfindung ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, eine tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch einen Geschwindigkeitssensor gemessen wird, mit einer prognostizierten Geschwindigkeit auf Grundlage eines vorbestimmten Geschwindigkeitsprofils zu vergleichen, um einen Geschwindigkeitsunterschied zu bestimmen, und das Rückkopplungsdatenrauschausgleichsdrehmoment auf Grundlage des Geschwindigkeitsunterschieds zu berechnen.
