DE102022100159A1

DE102022100159A1 - Hybridfahrzeuggetriebe-schaltsteuerung für das wärmemanagement einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE102022100159A1
Application number: DE102022100159.8A
Authority: DE
Inventors: Kelly Johnson; Rian Edman; Gregory Dean Ognjanovski; Garrett Carlson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-01-06
Filing date: 2022-01-04
Publication date: 2022-07-07
Also published as: US20220212655A1; US11590959B2; CN114771493A

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Motor, einen Traktionsmotor und ein automatisches Stufengetriebe aufweist, das eine Vielzahl von auswählbaren diskreten Getriebeübersetzungen und einen Drehmomentwandler aufweist und sich ein gemeinsames Kühlfluid oder Öl mit dem Traktionsmotor teilt, beinhalten eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Leerlauf des Motors unter einem Schwellenwert liegt, während eine Temperatur von mindestens zwei von der Traktionsbatterie, der elektrischen Maschine und dem Getriebe über dem zugehörigen Schwellenwert liegt, in den Leerlaufgang zu schalten, um eine Wärmeerzeugung durch den Drehmomentwandler aufgrund von Ölscherung bei blockiertem Drehmomentwandler zu reduzieren. Die Steuerung kann das Getriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals in den Fahrgang schalten. Ein Schalten in den Leerlaufgang kann auch als Reaktion darauf durchgeführt werden, dass Lasten von Hochspannungsnebenverbrauchern oder Lasten eines bordeigenen Generators einen Schwellenwert überschreiten.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft die Steuerung eines Hybridfahrzeuggetriebes für ein Wärmemanagement einer elektrischen Maschine.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Verschiedene Hybridfahrzeugantriebsstränge können eine Brennkraftmaschine beinhalten, die selektiv an eine elektrische Maschine gekoppelt ist, die durch eine Hochspannungsbatterie mit Leistung versorgt wird, sodass das Fahrzeug durch den Motor, die elektrische Maschine oder beides angetrieben werden kann. Einige Fahrzeuge kühlen die elektrische Maschine unter Verwendung von Getriebeöl, das auch verschiedene Hydraulikkreisläufe schmieren, kühlen und/oder mit Leistung versorgen kann, um das Fahrzeuggetriebe zu steuern.
KURZDARSTELLUNG
Ausführungsformen beinhalten ein Fahrzeug, das einen Motor, eine elektrische Maschine, die durch eine erste Kupplung selektiv an den Motor gekoppelt ist, ein Stufengetriebe, das durch eine zweite Kupplung selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei das Stufengetriebe und die elektrische Maschine dazu konfiguriert sind, sich ein gemeinsames Kühlfluid zu teilen, und eine Steuerung umfasst, die dazu programmiert ist, das Stufengetriebe in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor im Leerlauf ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt und eine Temperatur der elektrischen Maschine einen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet und/oder eine Temperatur des Kühlfluids einen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet. Das Stufengetriebe kann einen Drehmomentwandler beinhalten und die zweite Kupplung kann durch eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung umgesetzt sein. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals und/oder ein Herunterdrücken eines Gaspedals in den Fahrgang zu schalten. In verschiedenen Ausführungsformen sind die elektrische Maschine und das Stufengetriebe innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses positioniert und teilen sich ein gemeinsames Volumen von Kühlfluid, das durch Getriebeöl oder -fluid umgesetzt sein kann. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast des Fahrzeugs und/oder eine Last eines bordeigenen Generators einen entsprechenden Strom-, Spannungs- oder Leistungsschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals in den Leerlaufgang zu schalten. Der erste Temperaturschwellenwert kann niedriger als ein Temperaturschwellenwert für eine Drehmomentdrosselung der elektrischen Maschine sein. Das Fahrzeug kann ferner eine Hochspannungsbatterie beinhalten, die elektrisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Temperatur der Hochspannungsbatterie einen entsprechenden Batterietemperaturschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
Verschiedene Ausführungsformen können ein System beinhalten, das eine elektrische Maschine, die selektiv an einen Motor gekoppelt ist und selektiv durch die Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, um das Fahrzeug anzutreiben, ein automatisches Stufengetriebe, das eine Vielzahl von auswählbaren diskreten Getriebeübersetzungen und einen Drehmomentwandler aufweist, wobei das Getriebe selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist, und eine Steuerung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, wenn der Motor im Leerlauf ist, während Temperaturen von mindestens zwei von der Traktionsbatterie, der elektrischen Maschine und dem Getriebe über den zugehörigen Schwellenwerten liegen, in den Leerlaufgang zu schalten. Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs oder ein Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs in den Fahrgang zu schalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen werden die elektrische Maschine sowie das automatische Stufengetriebe durch ein gemeinsam genutztes Volumen von Getriebeöl oder einem anderen Kühlfluid gekühlt. Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast einen entsprechenden Spannungs-, Strom oder Leistungsschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten. Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals des Fahrzeugs in den Leerlaufgang zu schalten. Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug angehalten wird, in den Leerlaufgang zu schalten.
Ausführungsformen können auch ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs beinhalten, das einen Motor, eine elektrische Maschine, die an eine Traktionsbatterie gekoppelt ist, und ein Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine gekoppelt ist, aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: über eine Fahrzeugsteuerung Schalten des Stufengetriebes in den Leerlaufgang, während die Temperaturen von mindestens zwei von der elektrischen Maschine, der Traktionsbatterie und dem Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug bei Leerlauf des Motors anhält, zugehörige Temperaturschwellenwerte überschreiten, und Schalten des Stufengetriebes aus dem Leerlaufgang in den Fahrgang als Reaktion auf mindestens eines von Folgenden: Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs; und Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs, während das Fahrzeug angehalten ist und sich der Motor im Leerlauf befindet. Die elektrische Maschine und das Stufengetriebe können sich ein gemeinsames Kühlfluid, wie etwa Getriebeöl oder -fluid, teilen. Die Fahrzeugsteuerung kann als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen zugehörigen Geschwindigkeitsschwellenwert sinkt, das Stufengetriebe ebenfalls in den Leerlaufgang schalten. Die Fahrzeugsteuerung kann auf Grundlage dessen, dass das Gaspedal des Fahrzeugs vollständig freigegeben ist, bestimmen, dass sich der Motor im Leerlauf befindet. Die Fahrzeugsteuerung kann das Stufengetriebe ferner als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast des Fahrzeugs einen entsprechenden Spannungs-, Strom oder Leistungsschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang schalten. Die Fahrzeugsteuerung kann ferner das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals über einen entsprechenden Schwellenwert hinaus in den Leerlaufgang schalten.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können mit einer Reihe von Vorteilen verbunden sein. Zum Beispiel stellt diese Offenbarung ein System und ein Verfahren zum Wärmemanagement oder zur Wärmeminderung einer elektrischen Maschine ohne zusätzliche Kühlkörper in dem Kühlmittelsystem bereit, um durch das Getriebe erzeugte Wärme abzugeben, wenn der Motor im Leerlauf läuft, während das Fahrzeug angehalten ist. Verschiedene Ausführungsformen steuern das Getriebe eines Hybridfahrzeugs, um in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor im Leerlauf ist, um das Statorreaktionsdrehmoment zu entlasten, wenn sich der Getriebedrehmomentwandler andernfalls in einem Blockierzustand befinden würde. Das Schalten des Getriebes in den Leerlaufgang ermöglicht, dass die Kupplung zwischen dem Motor und der elektrischen Maschine eingekuppelt bleibt, sodass die elektrische Maschine eine oder mehrere Pumpen betreiben kann, um Kühlfluide zu zirkulieren sowie die Hochspannungsbatterie zu laden, um verschiedene elektrische Verbraucher des Fahrzeugs zu unterstützen.
Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, sofern diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Hybridelektrofahrzeugs mit einem automatischen Stufengetriebe, das gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen für das Wärmemanagement der elektrischen Maschine gesteuert wird.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder Verfahrens zum Steuern eines Automatikgetriebes eines Hybridfahrzeugs veranschaulicht, um eine Drosselung der elektrischen Maschine zu verhindern.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das Bedingungen veranschaulicht, die die Steuerung eines Hybridfahrzeug-Automatikgetriebes auslösen können, um das Wärmemanagement der elektrischen Maschine bereitzustellen und eine Drosselung der elektrischen Maschine zu verhindern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht 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 konkreter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die Ausführungsformen verschiedenartig einzusetzen. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Hybridfahrzeuge mit einem Automatikgetriebe und insbesondere solche, die die elektrische Maschine über Getriebeöl kühlen, können unter bestimmten Betriebsbedingungen eine unzureichende Kühlung der elektrischen Maschine aufgrund erhöhter Getriebefluidtemperatur erfahren. In diesen Systemen erfährt das Getriebefluid während Motorleerlaufbedingungen eine zusätzliche Erwärmung, wenn sich der Drehmomentwandlereingang/das Pumpenrad mit Leerlaufdrehzahl dreht, wobei der Drehmomentwandlerausgang/das Turbinenrad bei Nulldrehzahl blockiert ist, was zu Fluidscherung und Wärmeerzeugung führt. Das Fluidsystem des Getriebes/der elektrischen Maschine kann durch einen Öl-Motorkühlmittel-Wärmetauscher gekühlt werden. Wenn sich der Motor im Leerlauf befindet und der Drehmomentwandler blockiert ist (typischerweise bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit), muss der Motor ausreichend Leistung und Drehmoment erzeugen, um die Leerlaufdrehzahl in diesem blockierten Zustand aufrechtzuerhalten. Die erforderliche Motorleistung führt zu zusätzlicher Wärme, die durch das Motorkühlmittel abgegeben wird, was wiederum das Getriebe weniger effektiv kühlt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die vorstehenden Wechselwirkungen die Unterstützung für Hochspannungsnebenverbraucher nachteilig beeinflussen können, wenn die Temperatur der elektrischen Maschine hoch genug wird, um eine Drosselung des Drehmoments zu erfordern, d. h. Begrenzen des Drehmoments der elektrischen Maschine unter die Fähigkeit der elektrischen Maschine, um eine weitere Temperaturerhöhung abzuschwächen. Diese Bedingung kann sich beim Betreiben von Verbrauchern des bordeigenen Generators (on-board generator - OBG) (manchmal als Power-to-the-Box (PTTB) oder Pro-Power Onboard (PPO) bezeichnet) aufgrund der Zunahme der Hochspannungsnebenverbraucherlast insgesamt beim Betreiben der zugehörigen zusätzlichen Wechselrichter verschärfen. Wenn der Hochspannungsnebenverbraucher nicht unterstützt werden kann, nimmt der Ladezustand der Hochspannungsbatterie ab, bis er das Minimum erreicht, das zum Unterstützen aller Hochspannungsnebenverbraucher zulässig ist. Wenn der niedrige SOC-Schwellenwert erreicht ist, wird den zusätzlichen PPO-Wechselrichtern befohlen, sich abzuschalten. Eine erhöhte Temperatur der elektrischen Maschine verursacht zudem eine Abnahme der Kraftstoffeffizienz aufgrund einer Erhöhung der elektrischen Verluste bei erhöhten Betriebstemperaturen.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, befehlen eine oder mehrere Ausführungsformen dieser Offenbarung das Getriebe in einen Leerlaufgang bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und Motorleerlaufbedingungen bei heruntergedrücktem Bremspedal, wenn Bedingungen, die zu einer Drosselung der elektrischen Maschine führen können, angetroffen werden. Der Bremsanforderungsschwellenwert kann verwendet werden, um anzugeben, dass sich das Fahrzeug bei oder nahe einem vollständigen Stopp befindet. Bedingungen, die eine Drosselung der elektrischen Maschine angeben, wenn sie nicht gemindert werden, können zum Beispiel einer Hochspannungsnebenverbraucherlast, einer Temperatur der elektrischen Maschine, einer Batterietemperatur und einer Getriebefluidtemperatur zugeordnet sein. Die Verwendung zusätzlicher Wechselrichter und die elektrische Last an diesen Wechselrichtern können ebenfalls als Eintrittsbedingungen für diese Strategie verwendet werden. Das Steuern des Getriebes, um in einen Leerlaufgang zu schalten, ermöglicht, dass sich das Turbinenrad des Drehmomentwandlers des Getriebes frei dreht, was Reaktionsdrehmoment und Fluidscherung reduziert oder eliminiert, die andernfalls vorhanden wären, wenn sich das Getriebe in einem Vorwärts- oder Rückwärtsgang befindet, wenn das Fahrzeug angehalten ist oder fast angehalten ist. Die Reduzierung des Reaktionsdrehmoments ermöglicht es dem Hybridmotor-/Elektromotorsystem, weniger Drehmoment bereitzustellen, um die Soll-Motorleerlaufdrehzahl beizubehalten. Die Reduzierung der Wärmeerzeugung in dem Drehmomentwandler reduziert die Fluidtemperatur des Hauptgetriebes. Die Reduzierung der Hauptgetriebefluidtemperatur ermöglicht, dass sich das Fluidtemperaturdelta über die Spule der elektrischen Maschine erhöht, um eine konvektive Wärmeübertragung bereitzustellen, um die Temperatur der elektrischen Maschine zu reduzieren und es der elektrischen Maschine zu ermöglichen, die temperaturbasierten Drosselungsbedingungen zu vermeiden oder zu verlassen. Die Reduzierung der Getriebefluidtemperatur kann auch die Motorkühlmitteltemperatur reduzieren, wenn sich der Motor und das Getriebe einen gemeinsamen Wärmetauscher teilen. Das System kann die Leerlaufgang-Leerlauf-Strategie als Reaktion auf eine Bremspedalposition oder Bremspedalfreigaberate verlassen und das Getriebe automatisch in den Fahrgang schalten. Getriebefehlerbedingungen können ebenfalls einen Leerlaufgang-Leerlauf-Ausgang auslösen.
Verschiedene Ausführungsformen können zugehörige Vorteile beinhalten. Zum Beispiel kann die reduzierte Motorlast im Leerlauf die Kraftstoffeffizienz des Motors verbessern. Das Vermeiden der Drosselung der elektrischen Maschine kann eine bessere Steuerung des Ladezustands der Hochspannungsbatterie ermöglichen und Stromzyklen und damit verbundene Batterietemperaturerhöhungen vermeiden, die andernfalls zu zusätzlicher Energie für die Batteriekühlung führen können. Bei Systemen, die eine Batteriekühleinrichtung einsetzen, die den Hochspannungs-Klimaanlagenkompressor verwendet, erhöht eine zusätzliche Batteriekühlung die Hochspannungsnebenverbraucherlast. Zusätzlich führt das Betreiben der elektrischen Maschine bei niedrigeren Temperaturen zu einer besseren Effizienz der elektrischen Maschine und kann den Energieverbrauch und/oder die Kraftstoffeffizienz weiter verbessern.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Hybridelektrofahrzeugs (Hybrid Electric Vehicle - HEV) 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Das HEV 110 weist einen Antriebsstrang 112 auf. Der Antriebsstrang 112 beinhaltet einen Motor 114, der ein Getriebesystem 116 antreibt, das als ein modulares Hybridgetriebe (Modular Hybrid Transmission - MHT) bezeichnet werden kann. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, kann in verschiedenen Ausführungsformen das Getriebesystem 116 eine elektrische Maschine, wie etwa einen Elektromotor/Generator (M/G) 118, eine zugehörige Hochspannungstraktionsbatterie 120, eine Getriebeöl-/-fluidpumpe 125, einen Drehmomentwandler 122 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 124 beinhalten. Das Schaltgetriebe 124 kann auch durch ein automatisiertes mechanisches Getriebe umgesetzt sein, das einen oder mehrere Elektromotoren aufweist, um eine der mehreren diskreten Getriebeübersetzungen auf Grundlage der aktuellen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen oder -modi auszuwählen.
Zusätzlich zu dem M/G 118 kann das HEV 110 eine oder mehrere zusätzliche elektrische Maschinen beinhalten, wie etwa einen riemengetriebenen integrierten Starter/Generator (beltdriven integrated starter/generator - BISG) 119, der durch den Motor 114 angetrieben wird. Der BISG 119 kann elektrische Energie bereitstellen, die in einer zugehörigen Batterie zur Verwendung beim Starten des Motors 114 gespeichert ist, um verschiedene elektrische Verbraucher des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen oder in einigen Anwendungen dem HEV 110 begrenzte Antriebsleistung bereitzustellen. Der Motor 114 kann einen Niederspannungsstartermotor 121 beinhalten, der durch eine zugehörige Niederspannungshilfsbatterie 123 mit Leistung versorgt wird.
Der Motor 114 sowie die elektrische Maschine 118 sind Antriebsquellen für das Fahrzeug 110. Der Motor 114 stellt allgemein eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Verbrennungsmotor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Motor 114 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, das der elektrischen Maschine 118 zugeführt wird, wenn eine Ausrückkupplung 126 (die auch als eine vorgeschaltete Kupplung oder erste Kupplung bezeichnet werden kann), die zwischen dem Motor 114 und der elektrischen Maschine 118 angeordnet ist, mindestens teilweise eingekuppelt ist. Die elektrische Maschine 118 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein, wie zum Beispiel als ein synchroner Dauermagnetmotor. Die elektrische Maschine 118 kann auch als Traktionsmotor bezeichnet werden, da sie als Elektromotor betrieben werden kann, um den Fahrzeugrädern 142 Drehmoment bereitzustellen. Eine Leistungselektronik passt einen Gleichstrom (Direct Current - DC), der durch die Traktionsbatterie 120 bereitgestellt wird, an die Anforderungen der elektrischen Maschine 118 an, wie nachstehend beschrieben. Die Leistungselektronik kann der elektrischen Maschine 118 zum Beispiel einen Dreiphasen-Wechselstrom (Alternating Current - AC) bereitstellen.
Das HEV 110 kann einen DC/DC-Wandler beinhalten, der Leistung von der Hochspannungsbatterie 120 in Niederspannungsleistung umwandelt, die für verschiedene Fahrzeugnebenaggregate geeignet ist. Leistung von dem DC/DC-Wandler 170 kann verwendet werden, um die Hilfsbatterie 123 zu laden. Hochspannungs-DC-Nebenaggregate können direkt durch einen entsprechenden Hochspannungsbus 180, der an die Hochspannungsbatterie 120 gekoppelt ist, mit Leistung versorgt werden. Hochspannungsnebenaggregate können zum Beispiel einen Klimaanlagen (A/C)-Verdichter 172 oder eine elektrische Heizung beinhalten. Der Hochspannungsbus 180 kann zudem einen oder mehrere Wechselrichter, wie etwa den bordeigenen Generatorwechselrichter 174, koppeln, um AC-Einstecknebenaggregate mit niedrigerer Spannung mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel kann der bordeigene Generatorwechselrichter 174 mehrere Steckdosen mit einphasigen AC-Nennspannungen von 110/220 V mit Leistung versorgen, um die zuvor beschriebenen PPO- oder PTTB-Merkmale bereitzustellen.
Wenn die Ausrückkupplung 126 mindestens teilweise eingekuppelt ist, ist ein Leistungsfluss von dem Motor 114 zu der elektrischen Maschine 118 oder von der elektrischen Maschine zu dem Motor 114 möglich. Die Ausrückkupplung 126 kann zum Beispiel eingekuppelt sein und die elektrische Maschine 118 kann als ein Generator betrieben werden, um eine Drehenergie, die durch eine Kurbelwelle 128 und eine Welle 130 der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, in elektrische Energie umzuwandeln, die in der Batterie 120 gespeichert werden soll. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, kann die elektrische Maschine 118 entweder als Elektromotor zum Erhöhen des der Ausgangswelle 136 bereitgestellten Drehmoments oder als Generator zum Verringern des der Ausgangswelle 136 bereitgestellten Drehmoments betrieben werden, um zu ermöglichen, dass der Motor 114 mit einer gewünschten Motordrehzahl und einem gewünschten Drehmomentbetriebspunkt betrieben wird, um ein konkretes Systemziel zu erreichen, wie zum Beispiel die Kraftstoffeffizienz. Die Ausrückkupplung 126 kann auch ausgekuppelt sein, um den Motor 114 von dem Rest des Antriebsstrangs 112 zu trennen, sodass die elektrische Maschine 118 als die einzige Antriebsquelle für das HEV 110 fungieren kann. Die Welle 130 erstreckt sich durch die elektrische Maschine 118. Die elektrische Maschine 118 ist durchgehend antriebsfähig mit der Welle 130 verbunden, wohingegen der Motor 114 nur dann antriebsfähig mit der Welle 130 verbunden ist, wenn die Ausrückkupplung 126 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Wenn die Ausrückkupplung 126 eingekuppelt ist, besteht eine feste Drehzahlbeziehung zwischen der Drehzahl des Motors 114 und der Drehzahl der elektrischen Maschine 118.
Die elektrische Maschine 118 ist über die Welle 130 mit dem Drehmomentwandler 122 verbunden. Daher ist der Drehmomentwandler 122 mit dem Motor 114 verbunden, wenn die Ausrückkupplung 126 mindestens teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 122 beinhaltet ein Pumpenrad, das an der Welle 130 der elektrischen Maschine befestigt ist, und ein Turbinenrad, das an einer Getriebeeingangswelle 132 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 122 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 130 und der Getriebeeingangswelle 132 bereit. Der Drehmomentwandler 122 überträgt Leistung von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als das Turbinenrad. Der Betrag des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zu der Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, beträgt das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134 kann ebenfalls bereitgestellt sein, die nach dem Einkuppeln das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 122 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch ein wirksamerer Leistungstransfer ermöglicht wird. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134 kann als eine Anfahrkupplung (auch als nachgeschaltete Kupplung oder zweite Kupplung bezeichnet) zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeugstarts betrieben werden. Eine Anfahrkupplung, die der Ausrückkupplung 126 gleicht, kann alternativ oder in Kombination zwischen der elektrischen Maschine 118 und dem Schaltgetriebe 124 für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 122 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134 beinhalten, bereitgestellt sein. In einigen Anwendungen wird die Ausrückkupplung 126 allgemein als vorgeschaltete Kupplung bezeichnet und wird die Anfahrkupplung 134 (die eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung sein kann) allgemein als nachgeschaltete Kupplung bezeichnet, wie vorstehend beschrieben.
Das Schaltgetriebe 124 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektiven Eingriff von Reibungselementen, wie etwa Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), selektiv in unterschiedliche Getriebeübersetzungen gebracht werden, um die gewünschten mehreren diskreten oder stufenweisen Übersetzungen zwischen dem Eingang und Ausgang des Schaltgetriebes 124 zu etablieren. Die Reibungselemente sind durch einen Schaltzeitplan steuerbar, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze miteinander verbindet und voneinander trennt, um die Übersetzung zwischen einer Ausgangswelle 136 und einer Eingangswelle 132 zu steuern. Das Schaltgetriebe 124 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU) 150, automatisch von einer Übersetzung zu einer anderen geschaltet. Das Schaltgetriebe 124 stellt dann der Ausgangswelle 136 das Antriebsstrang-Ausgangsdrehmoment bereit. Das Schaltgetriebe 124 kann so verstanden werden, dass es eine auswählbare feste Drehzahlbeziehung zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine 118 und der Drehzahl der Fahrzeugantriebsräder 142 bereitstellt.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform in 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 136 mit einem Differential 140 verbunden. Das Differential 140 treibt ein Paar Räder 142 über zugehörige Achsen 144 an, die mit dem Differential 140 verbunden sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment an jedes Rad 142, während es geringfügige Drehzahldifferenzen zulässt, wie etwa, wenn das Fahrzeug 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 vom konkreten Betriebsmodus oder der konkreten Betriebsbedingung variieren.
Der Antriebsstrang 112 beinhaltet ferner eine zugehörige Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 150. Obschon als eine Steuerung veranschaulicht, kann die PCU 150 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere Steuerungen innerhalb des Fahrzeugs 110 gesteuert werden, wie etwa durch eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC). Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 150 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen wie beispielsweise Anlassen/Abschalten des Motors 114, Steuern des Stroms zum Betreiben der elektrischen Maschine 118, um Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 120 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. zu steuern. Die Steuerung 150 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (central processing unit - CPU) beinhalten, der bzw. die mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel flüchtigen und nicht flüchtigen oder dauerhaften Speicher in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Ein KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern verschiedener Betriebsvariablen, während die CPU heruntergefahren ist, verwendet werden kann. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen von einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt werden, wie etwa PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrischer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebiger anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die dazu in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Anweisungen, Parameter, Werte, Schwellenwerte usw. darstellen, die durch die Steuerung zum Steuern des Motors 114, der elektrischen Maschine 118, des Schaltgetriebes 124, der Kupplungen 126, 134 oder verschiedener anderer Fahrzeugsysteme und -komponenten verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Sensoren und Aktoren des Motors/Fahrzeugs über eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A-Schnittstelle), die als eine einzige integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die Konditionierung, Verarbeitung und/oder Umwandlung von verschiedenen Rohdaten oder Signalen, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ dazu können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale zu konditionieren und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie allgemein in der repräsentativen Ausführungsform in 1 veranschaulicht, kann die PCU 150 Signale an den Motor 114, die Ausrückkupplung 126, die elektrische Maschine 118, die Anfahrkupplung 134, das Schaltgetriebe 124, den DC/DC-Wandler 170, die Hochspannungsbatterie 120, den HS-A/C-Kompressor 172, den bordeigenen Generatorwechselrichter 174 usw. und/oder von diesen kommunizieren. Wenngleich dies nicht ausdrücklich veranschaulicht ist, erkennt der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten, die durch die PCU 150 innerhalb jedes der vorstehend identifizierten Teilsysteme gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik, Code oder Softwarealgorithmen, ausgeführt durch die Steuerung, direkt oder indirekt betätigt werden können, um eine Änderungsrate des Drehmoment der elektrischen Maschine zu begrenzen, beinhalten Zeitpunkt, Rate und Dauer der Kraftstoffeinspritzung, Drosselventilposition (zum Steuern von Vakuum oder Krümmerluftstrom für Benzinmotoranwendungen), Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Motoren), Zeitpunkt und Dauer für Einlass-/Auslassventile, Komponenten für Frontend-Nebenaggregatantriebe (front-end accessory drive - FEAD), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimaanlagenkompressor, eine Batterieladevorrichtung, Nutzbremsung, Leistungselektronik, Betrieb der elektrischen Maschine, Kupplungsdrücke für die Ausrückkupplung 126, die Anfahrkupplung 134 und das Schaltgetriebe 124 und dergleichen. Sensoren, die Eingaben durch die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Folgendes anzugeben: Turboladerladedruck, Kurbelwellenposition, Motordrehzahl (RPM), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Motorkühlmitteltemperatur (ECT), Ansaugkrümmerdruck (MAP), Gaspedalposition (PPS) eines Gaspedals 160, Bremspedalposition (BPS) eines Bremspedals 164, Zündschalterposition (IGN), Drosselventilposition (TP), Lufttemperatur (TMP), Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder Konzentration oder Vorhandensein anderer Abgaskomponenten, Ansaugluftstrom (MAF), Getriebegangauswahl (PRNDL), -übersetzungsverhältnis oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Turbinenraddrehzahl (TS) des Getriebes, Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), Verlangsamungs- oder Schaltmodus (MDE), Strom oder Drehmoment der elektrischen Maschine, Temperatur der elektrischen Maschine, Nebenverbraucherlast oder Ladezustand der Traktionsbatterie.
Die Steuerlogik oder -funktionen, die durch die PCU 150 durchgeführt werden, können durch Flussdiagrammen oder ähnliche Schaubilder in einer oder mehreren Figuren dargestellt sein, wie etwa dem Schaubild der 1 oder den Flussdiagrammen der 2-3. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien, Steueralgorithmen und/oder eine Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt werden können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Sequenz parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkret eingesetzten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden kann/können. 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 eine Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die PCU 150, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen 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, die einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder 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 Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
Ein Gaspedal 160 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein vom Fahrer gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Allgemein erzeugt das Betätigen und Freigeben des Gaspedals 152 ein Gaspedalpositionssignal, das durch die Steuerung 150 als ein Bedarf an einer jeweils höheren bzw. niedrigeren Leistung interpretiert werden kann. Die Gaspedalposition kann auch Nutzbremsung oder das Verlassen eines Leerlaufgang-Leerlauf-Modus auslösen, wie hierin beschrieben. Einige Fahrzeuganwendungen und/oder Betriebsmodi können das vom Fahrer angeforderte Drehmoment unter Verwendung anderer Eingaben als dem Pedal 152 bestimmen, wie etwa zum Beispiel beim Betrieb in einer Geschwindigkeitsregelung, einem Einpedalantrieb oder bei Verwendung in einer autonomen Fahrzeuganwendung. Die Steuerung 150 befiehlt Drehmoment von dem Motor 114 und/oder der elektrischen Maschine 118, um das Fahrerbedarfsdrehmoment bereitzustellen. Die Steuerung 150 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln im Schaltgetriebe 124, einschließlich des Schaltens in einen Leerlaufgang oder von einem Leerlaufgang in einen Fahrgang (vorwärts/rückwärts) sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Ausrückkupplung 126 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134. Wie die Ausrückkupplung 126 kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134 in einem Bereich zwischen der eingekuppelten und der ausgekuppelten Position moduliert werden. Hierdurch wird ein variabler Schlupf in dem Drehmomentwandler 122 zusätzlich zu dem variablen Schlupf hergestellt, der durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad hergestellt wird. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 134 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als gesperrt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Um das Fahrzeug mit dem Motor 114 anzutreiben, ist die Ausrückkupplung 126 mindestens teilweise eingekuppelt, um mindestens einen Teil des Motordrehmoments durch die Ausrückkupplung 126 auf die elektrische Maschine 118 und anschließend von der elektrischen Maschine 118 durch den Drehmomentwandler 122 und das Schaltgetriebe 124 zu übertragen. Die elektrische Maschine 118 kann durch den Motor 114 erzeugtes Drehmoment ergänzen oder absorbieren, sodass der Motor 114 bei oder nahe einem ausgewählten Motordrehzahl-/Drehmomentbetriebspunkt betrieben werden kann.
Um das Fahrzeug mit der elektrischen Maschine 118 als einzige Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Ausrückkupplung 126 den Motor 114 vom übrigen Antriebsstrang 112 isoliert. Die Verbrennung im Motor 114 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUS sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 120 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch den Bus 180 an den DC/DC-Wandler 170, die HS-Komponenten 172 und einen oder mehrere Wechselrichter 174.
In einem beliebigen Betriebsmodus kann die elektrische Maschine 118 als Elektromotor fungieren und dem Antriebsstrang 112 eine Antriebskraft bereitstellen. Alternativ kann die elektrische Maschine 118 als Generator fungieren und kinetische Energie von dem Antriebsstang 112 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 120 gespeichert werden soll. Die elektrische Maschine 118 kann beispielsweise als Generator fungieren, während der Motor 114 Antriebsleistung für das Fahrzeug 110 bereitstellt. Die elektrische Maschine 118 kann zusätzlich in Zeiten des Nutzbremsens, in denen Drehenergie von sich drehenden Rädern 142 durch das Schaltgetriebe 124 zurückübertragen und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 120 umgewandelt wird, als Generator fungieren.
Das Schaltgetriebe 124 ist ein Stufengetriebe mit einer endlichen Anzahl von auswählbaren diskreten Getriebeübersetzungen, die mindestens ein Rückwärts- und mehrere Vorwärtsübersetzungen beinhalten. Die zwei in dieser Offenbarung bereitgestellten Zustandsunterschiede des Primärzahnrads beinhalten einen Antrieb (im Vorwärts-/Rückwärtsgang) und einen Leerlaufgang. Der Antriebszustand (im eingelegten Gang) bezieht sich auf den Zustand, in dem das Drehmomentwandlerturbinerad (Eingangswelle) zum Schaltgetriebe mit dem Ausgang 136 des Schaltgetriebes 124 mit einem gegebenen Drehmoment- und Drehzahlverhältnis (Getriebeübersetzung) verbunden ist. Der Leerlaufzustand bezieht sich auf eine Bedingung, bei der der Eingang 132 des Getriebes nicht zur Drehung mit dem Ausgang 136 der Getriebe mit einer definierten Getriebeübersetzung gesichert ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann sich die elektrische Maschine 118 ein gemeinsames Kühlfluid oder -öl mit dem Drehmomentwandler 122 und dem Schaltgetriebe 124 teilen. Die elektrische Maschine 118, der Drehmomentwandler 122, das Schaltgetriebe 124 und die vorgeschaltete Kupplung 126 können innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses positioniert sein. Das HEV 110 kann ein Kühlsystem beinhalten, das einen oder mehrere Kühlkreisläufe, die ein Wärmeaustauschfluid zirkulieren, und zugehörige Wärmetauscher oder Kühler beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet das HEV 110 Kühlkreisläufe für den Motor 114, die elektrische Maschine 118, den Getriebedrehmomentwandler 122 und das Schaltgetriebe 124, die Hochspannungsbatterie 120 und den/die Wechselrichter 174. Kühlmittel kann durch eine zugehörige Kühlmittelfluidpumpe durch die entsprechenden Kühlmittelschleifen zirkuliert werden. Getriebekühlmittel kann über einen Motorkühlmittel-Getriebekühlmittelfluid-Wärmetauscher gekühlt werden. Das Getriebesystem kann auch einen optionalen äußeren Getriebekühler mit Kühlmittelleitungen aufweisen, die das Getriebeöl durch einen externen Kühler zirkulieren lassen.
Es versteht sich, dass das in 1 veranschaulichte Schema lediglich repräsentativ ist und nicht einschränkend gedacht ist. Es werden auch andere Konfigurationen in Betracht gezogen, welche ein selektives Verbinden sowohl eines Motors als auch eines Elektromotors für die Übertragung von Drehmoment durch das Getriebe verwenden. Die elektrische Maschine 118 kann zum Beispiel gegenüber der Kurbelwelle 128 versetzt sein, ein zusätzlicher Motor kann bereitgestellt sein, um den Motor 114 zu starten und/oder die elektrische Maschine kann zwischen dem Drehmomentwandler 122 und dem Schaltgetriebe 124 bereitgestellt sein. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Wie allgemein in 1 veranschaulicht und nachstehend genauer erläutert, beinhaltet das Fahrzeug 110 in einer oder mehreren Ausführungsformen einen Motor 114, eine elektrische Maschine 118, die durch eine erste Kupplung 126 selektiv an den Motor 114 gekoppelt ist, ein Stufengetriebe 124, das durch eine zweite Kupplung 134 selektiv an die elektrische Maschine 118 gekoppelt ist, und eine Steuerung 150, die dazu programmiert ist, das Stufengetriebe 124 in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor 114 im Leerlauf ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt und eine Temperatur der elektrischen Maschine 118 einen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet und/oder eine Temperatur des Kühlfluids einen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 150 dazu programmiert, das Schaltgetriebe 124 in den Leerlaufgang zu schalten, wenn das Bremspedal 164 über einen Schwellenwert hinaus heruntergedrückt wird und/oder das Gaspedal 160 vollständig freigegeben wird, was Motorleerlaufbedingungen angeben kann. Die Steuerung 150 kann ferner dazu programmiert sein, das Stufenschaltgetriebe 124 als Reaktion auf das Freigeben des Bremspedals 164 und/oder das Herunterdrücken des Gaspedals 160 in den Fahrgang zu schalten.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist eine Steuerlogik 200 zum Steuern des Schaltgetriebes 124 zum Bereitstellen eines Leerlaufgang-Leerlauf-Betriebsmodus oder einer Strategie zum Verhindern einer Temperaturdrosselung der elektrischen Maschine 118 gezeigt.
Potenzielle Drosselungsbedingungen für die elektrische Maschine werden überwacht, wie bei 210 dargestellt. Repräsentative Bedingungen oder Parameter werden unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht und ausführlicher beschrieben. Wenn die überwachten Bedingungen oder Parameter die entsprechenden Kriterien nicht erfüllen, um ein entsprechendes Flag zu setzen oder die Leerlaufgang-Leerlauf-Strategie auszulösen, endet die Logik, wie bei 260 angegeben. Wenn die Kriterien erfüllt sind, wie bei 210 angegeben, dann bestimmt Block 220, ob Fahrzeuggeschwindigkeits- und Bremsschwellenwerte erfüllt wurden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert kann erfüllt sein, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Schwellenwert liegt oder angehalten wird, abhängig von der konkreten Ausführungsform. Der Bremsschwellenwert kann eine konkrete Position des Bremspedals 164 sein, die ein Ausmaß oder Niveau der angeforderten Bremsung angibt, eine Herunterdrückrate oder ein Schalter, der das Herunterdrücken des Bremspedals angibt. Alternativ kann der Bremsdruck verwendet werden. Verschiedene Ausführungsformen können den einen oder den anderen Schwellenwert oder andere Schwellenwerte als die veranschaulichten verwenden.
Wenn die Kriterien von Block 220 nicht erfüllt sind, endet die Strategie, wie bei 260 angegeben. Andernfalls aktiviert die Strategie oder Logik den Leerlaufgang-Leerlauf-Zustand oder die Leerlaufgang-Leerlauf-Bedingung, wie bei 230 angegeben. Wenn der Leerlaufgang-Leerlauf-Zustand bei 230 aktiviert ist, steuert die Steuerung 150 das Schaltgetriebe 124, um in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor 114 im Leerlauf ist, um die Wärmeerzeugung des Getriebedrehmomentwandlers 122 aufgrund von Fluidscherung bei Blockierbedingungen zu reduzieren oder zu beseitigen, wie vorstehend beschrieben. Block 240 bestimmt, ob Austrittsbedingungen des Leerlaufgang-Leerlauf-Zustands erfüllt wurden, wie zum Beispiel, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert überschreitet, das Bremspedal freigegeben wird oder das Gaspedal heruntergedrückt wird. Verschiedene Fehlerbedingungen, die dem Schaltgetriebe 124, dem Bremspedal 164 oder verschiedenen anderen Fahrzeugkomponenten zugeordnet sind, können ebenfalls die Austrittsbedingungen bei Block 240 erfüllen. Wenn die Austrittsbedingungen bei 240 erfüllt sind, wird bei 250 in den Leerlaufgang-Leerlauf-Austrittszustand eingetreten und die Steuerung 150 steuert das Schaltgetriebe 124, um aus dem Leerlaufgang in den Fahrgang zu schalten. Die Strategie endet dann, wie bei 260 angegeben.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das Bedingungen veranschaulicht, die die Steuerung eines Hybridfahrzeug-Automatikgetriebes auslösen können, um das Wärmemanagement der elektrischen Maschine bereitzustellen und eine Drosselung der elektrischen Maschine zu verhindern. Die repräsentative Logik und die Parameter 300, die in der Ausführungsform der 3 veranschaulicht sind, können in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung und Umsetzung variieren, einschließlich der konkreten Anzahl und Anordnung von Kühlkreisläufen, Wärmetauschern und zugehörigen Fahrzeugkomponenten, die Wärme erzeugen, die das Wärmemanagement der elektrischen Maschine beeinflussen kann. Zusätzlich können verschiedene Bedingungen oder Anforderungen, die in Kombination oder als Abfolge veranschaulicht sind, allein oder in Kombination mit anderen Bedingungen oder Anforderungen verwendet werden, um eine Leerlaufgang-Leerlauf-Strategie gemäß der Offenbarung auszulösen. Wie der Durchschnittsfachmann angesichts der Lehren dieser Offenbarung erkennt, können die veranschaulichten repräsentativen Parameter und Bedingungen zu einer erhöhten Wärmebelastung verschiedener Komponenten führen, die das Wärmemanagement der elektrischen Maschine beeinträchtigen können, insbesondere wenn die elektrische Maschine Wärmeverwaltungsmerkmale teilt, wie etwa ein gemeinsames mit einer oder mehreren anderen Fahrzeugkomponenten, wie etwa einem Getriebedrehmomentwandler und/oder einem Schaltgetriebe, geteiltes Kühlfluid. Temperaturen oder elektrische Verbraucher können durch einen dedizierten Sensor erfasst oder gemessen werden oder können durch einen zugehörigen Sensor für die konkrete Komponente oder zugehörige Komponenten geschätzt oder anderweitig bestimmt werden. Schwellenwerte können durch Vergleichen eines gemessenen oder geschätzten Werts mit einem entsprechenden Wert bereitgestellt werden, der in einem Speicher oder einem anderen computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist, oder können durch elektrische oder elektronische Schalter oder Vorrichtungen, wie etwa einen Thermoschalter, Transistor, Komparator usw., bereitgestellt werden.
Die Logik oder Strategie 300, die durch einen oder mehrere Prozessoren oder Steuerungen und zugehörige Hardware umgesetzt wird, bestimmt bei 310, ob die Hochspannungsbatterietemperatur über einem entsprechenden Schwellenwert liegt, bestimmt bei 312, ob die Getriebeöltemperatur über einem entsprechenden Schwellenwert liegt, und bestimmt bei 314, ob die Hochspannungsnebenverbraucherlast über einem entsprechenden Schwellenwert (Spannung, Strom oder Leistung) liegt. Wenn alle Bedingungen bei 310, 312, 314 erfüllt sind, wird ein entsprechendes Flag gesetzt, wie bei 320 angegeben. Andernfalls, wenn eine der Bedingungen bei 310, 312, 314 nicht erfüllt ist, endet die Bestimmung bei 330.
Wenn die Hochspannungsnebenverbraucherlast bei 340 über einem entsprechenden Schwellenwert liegt, die Getriebeöltemperatur bei 342 über einem entsprechenden Schwellenwert liegt und die Temperatur der elektrischen Maschine bei 344 über einem entsprechenden Schwellenwert liegt, dann wird gleichermaßen ein entsprechendes Flag, das potentielle Drosselungsbedingungen der elektrischen Maschine angibt, bei 320 gesetzt. Andernfalls, wenn eine der Bedingungen 340, 342, 344 nicht erfüllt ist, endet die Bestimmung bei 330, ohne das Flag für die Drosselungsbedingungen zu setzen.
Wenn die Last des bordeigenen Generators (exportierbare Leistungswechselrichterlast) bei 350 über einem entsprechenden Schwellenwert (Spannung, Strom oder Leistung) liegt, die Getriebeöltemperatur bei 352 über einem entsprechenden Schwellenwert liegt und die Temperatur der elektrischen Maschine bei 354 über einem entsprechenden Schwellenwert liegt, dann wird das Flag für eine potentielle Drosselungsbedingung der elektrischen Maschine bei 320 gesetzt. Andernfalls, wenn eines der Kriterien oder eine der Bedingungen 350, 352, 354 nicht erfüllt ist, endet die Bestimmung bei 330, ohne das Flag für die Drosselungsbedingungen zu setzen.
Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausgeführt werden können, in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa ROM-Vorrichtungen, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa RAM-Vorrichtungen, Flash-Vorrichtungen und/oder anderen Festkörperspeichervorrichtungen, gespeichert sein. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem mit Software ausführbaren Objekt oder Code umgesetzt sein. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Firmware- und Softwarekomponenten.
Wenngleich vorstehend repräsentative Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstandes zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verbauung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Soweit beliebige Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor; eine elektrische Maschine, die durch eine erste Kupplung selektiv an den Motor gekoppelt ist; ein Stufengetriebe, das durch eine zweite Kupplung selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei das Stufengetriebe und die elektrische Maschine dazu konfiguriert sind, sich ein gemeinsames Kühlfluid zu teilen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Stufengetriebe in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor im Leerlauf ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt und eine Temperatur der elektrischen Maschine einen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet und/oder eine Temperatur des Kühlfluids einen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Stufengetriebe einen Drehmomentwandler und umfasst die zweite Kupplung eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals in den Fahrgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform sind die elektrische Maschine und das Stufengetriebe innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses positioniert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast des Fahrzeugs einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Temperaturschwellenwert niedriger als ein Temperaturschwellenwert für eine Drehmomentdrosselung der elektrischen Maschine.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Hochspannungsbatterie gekennzeichnet, die elektrisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Temperatur der Hochspannungsbatterie einen entsprechenden Batterietemperaturschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, die durch eine vorgeschaltete Kupplung selektiv an einen Motor gekoppelt ist und selektiv durch eine Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, um das Fahrzeug anzutreiben; ein automatisches Stufengetriebe, das eine Vielzahl von auswählbaren diskreten Getriebeübersetzungen und einen Drehmomentwandler aufweist, wobei das Getriebe selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegt, wenn der Motor im Leerlauf ist, während Temperaturen von mindestens zwei von der Traktionsbatterie, der elektrischen Maschine und dem Getriebe über den zugehörigen Schwellenwerten liegen, in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs oder ein Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs in den Fahrgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform werden die elektrische Maschine sowie das automatische Stufengetriebe durch ein gemeinsam genutztes Volumen von Getriebeöl gekühlt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals des Fahrzeugs in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug angehalten wird, in den Leerlaufgang zu schalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Motor, eine elektrische Maschine, die an eine Traktionsbatterie gekoppelt ist, und ein Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine gekoppelt ist, aufweist, Folgendes: über eine Fahrzeugsteuerung Schalten des Stufengetriebes in den Leerlaufgang, während die Temperaturen von mindestens zwei von der elektrischen Maschine, der Traktionsbatterie und dem Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug bei Leerlauf des Motors anhält, zugehörige Temperaturschwellenwerte überschreiten, und Schalten des Stufengetriebes aus dem Leerlaufgang in den Fahrgang als Reaktion auf mindestens eines von Folgenden: Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs; und Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs, während das Fahrzeug angehalten ist und sich der Motor im Leerlauf befindet.
Gemäß einer Ausführungsform teilen sich die elektrische Maschine und das Stufengetriebe ein gemeinsames Kühlfluid.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Fahrzeugsteuerung das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen zugehörigen Geschwindigkeitsschwellenwert sinkt, in den Leerlaufgang.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die Fahrzeugsteuerung auf Grundlage dessen, dass das Gaspedal des Fahrzeugs vollständig freigegeben ist, dass sich der Motor im Leerlauf befindet.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Fahrzeugsteuerung das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Hochspannungsnebenverbraucherlast des Fahrzeugs einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Fahrzeugsteuerung das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken des Bremspedals in den Leerlaufgang.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor; eine elektrische Maschine, die durch eine erste Kupplung selektiv an den Motor gekoppelt ist; ein Stufengetriebe, das durch eine zweite Kupplung selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei das Stufengetriebe und die elektrische Maschine dazu konfiguriert sind, sich ein gemeinsames Kühlfluid zu teilen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Stufengetriebe in den Leerlaufgang zu schalten, wenn der Motor im Leerlauf ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt und eine Temperatur der elektrischen Maschine einen ersten Temperaturschwellenwert überschreitet und/oder eine Temperatur des Kühlfluids einen zweiten Temperaturschwellenwert überschreitet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Stufengetriebe einen Drehmomentwandler umfasst und die zweite Kupplung eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals in den Fahrgang zu schalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine und das Stufengetriebe innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses positioniert sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Last eines Hochspannungsnebenverbrauchers des Fahrzeugs einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals in den Leerlaufgang zu schalten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der erste Temperaturschwellenwert niedriger als ein Temperaturschwellenwert für eine Drehmomentdrosselung der elektrischen Maschine ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Hochspannungsbatterie, die elektrisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass die Temperatur der Hochspannungsbatterie einen entsprechenden Batterietemperaturschwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
System, das Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine, die durch eine vorgeschaltete Kupplung selektiv an einen Motor gekoppelt ist und selektiv durch eine Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird, um das Fahrzeug anzutreiben; ein automatisches Stufengetriebe, das eine Vielzahl von auswählbaren diskreten Getriebeübersetzungen und einen Drehmomentwandler aufweist, wobei das Getriebe selektiv an die elektrische Maschine gekoppelt ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Schalten des automatischen Stufengetriebes in den Leerlaufgang als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Leerlauf des Motors unter einem Schwellenwert liegt, während eine Temperatur von mindestens zwei von der Traktionsbatterie, der elektrischen Maschine und dem Getriebe über dem zugehörigen Schwellenwert liegt.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs oder ein Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs in den Fahrgang zu schalten.
System nach Anspruch 10, wobei die elektrische Maschine sowie das automatische Stufengetriebe durch ein gemeinsam genutztes Volumen von Getriebeöl gekühlt werden.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass eine Last eines Hochspannungsnebenverbrauchers einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, in den Leerlaufgang zu schalten.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion auf ein Herunterdrücken eines Bremspedals des Fahrzeugs in den Leerlaufgang zu schalten.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, das automatische Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug angehalten wird, in den Leerlaufgang zu schalten.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Motor, eine elektrische Maschine, die an eine Traktionsbatterie gekoppelt ist, und ein Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler, der an die elektrische Maschine gekoppelt ist, aufweist, wobei das Verfahren über eine Fahrzeugsteuerung Folgendes umfasst: Schalten des Stufengetriebes in den Leerlaufgang, während eine Temperatur von mindestens zwei von der elektrischen Maschine, der Traktionsbatterie und dem Stufengetriebe als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug bei Leerlauf des Motors anhält, einen zugehörigen Temperaturschwellenwert überschreitet; und Schalten des Stufengetriebes aus dem Leerlaufgang in den Fahrgang als Reaktion auf mindestens eines von Folgenden: Freigeben eines Bremspedals des Fahrzeugs; und Herunterdrücken eines Gaspedals des Fahrzeugs, während das Fahrzeug angehalten ist und sich der Motor im Leerlauf befindet.