SE1250698A1 - Förfarande för att bromsa ett fordon - Google Patents

Description

10 av kopplingsmekanismens lameller, vilket resulterar i en ökad bränsleförbrukning och ett slitage av kopplingslamellerna. Vid start av fordonet resulterar då även betydande förluster. En kon- ventionell kopplingsmekanism är dessutom relativt tung och kost- sam. Den upptar även ett relativt stort utrymme i fordonet. Frik- tionsförluster uppstår även vid användning av en hydraulisk con- verter/momentomvandlare vanligen använd i automatlådor. Ge- nom att se till att fordonet har ett drivsystem i vilket förbrän- ningsmotorns utgående axel, den elektriska maskinens rotor och växellådans ingående axel år sammankopplade med en planet- växel kan den konventionella kopplingsmekanismen och nämnda nackdelar med denna undvikas. Ett fordon med ett drivsystem av denna typ är känt genom EP 1 319 546.

Det finns naturligtvis en ständig strävan att förbättra sättet att driva ett fordon med ett sådant drivsystem på vad gäller energi- effektivitet och vid bromsning av fordonet regenerera så mycket som möjligt av bromsenergin.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande av inledningsvis definierat slag som är i linje med ovannämnda strä- van. Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att tillhanda- hålla ett förfarande enligt bifogade patentkrav 1.

Genom att hos ett fordon med ett nämnt drivsystem enligt uppfin- ningen utnyttja möjligheten att lägga i en backväxel vid färd framåt kan en ur energiregenereringssynpunkt mycket fördelaktig bromsning genomföras. För att uppnå målet att vid bromsning av ett fordon av denna typ regenerera maximal bromsenergi är strä- van att växla så få gånger som möjligt under bromsningen och bromsa med den elektriska maskinen med fullt elmaskinsmoment för det rådande varvtalet hos den elektriska maskinens rotor.

Med det uppfinningsenliga förfarandet blir det möjligt att bromsa med den elektriska maskinen under hela bromsningsproceduren tills fordonet står stilla, om förfarandet fortsättes tills detta upp- nås, med fullt elmaskinsmoment för det rådande varvtalet hos den elektriska maskinens rotor och utan genomförande av någon ytterligare växling än från nämnda framåtväxel till nämnda back- växel. Om istället en framåtväxel hade valts under bromsningen så skulle förbränningsmotorn spinna upp i varv när ett högt bromsande moment åstadkommes med elmaskinen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utförs förfarandet på ett fordon med ett drivsystem med solhjulet som nämnda första komponent och ringhjulet som nämnda tredje komponent, och ett sådant drivsystem finns beskrivet i den ännu ej offentliggjorda SE 1051384-4 och uppvisar en rad fördelar i jämförelse med drivsystemet enligt ovannämnda EP 1 319 546, hos vilket ring- hjulet är den första komponenten och solhjulet den tredje kom- ponenten. Genom att förbinda den elektriska maskinen med ring- hjulet och förbränningsmotorns utgående axel med solhjulet upp- nås en kompakt konstruktion som är lätt att passa in i redan exi- sterande utrymmen för drivlinor (drivsystem) med kopplingsme- kanismer istället för planetväxlar. Därmed kan en hybridiserad växellåda göras storleks- och viktkompatibel med en standard- växellåda och standardiserade gränssnitt kan bibehållas. Detta innebär att den viktsökning som en hybridisering normalt innebär kan reduceras avsevärt. En annan fördel är att ett förbindande av den elektriska maskinen med ringhjulet ger ett högre möjligt bromsmoment via denna än om den istället vore förbunden med solhjulet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs förfarandet för ett fordon med ett drivsystem som innefattar en rangeväxel, och enligt en annan utföringsform av uppfinningen som är en vi- dareutveckling av den föregående tillses före genomförande av nämnda steg att en högrangeväxel är ilagd. Utnyttjandet av den hos fordon av detta slag normalt inte använda växelkombinatio- nen av backväxel och högrangeväxel möjliggör startande av det uppfinningsenliga förfarandet för bromsning av ett fordon vid en betydligt högre hastighet än skulle istället lågrangeväxeln vara ilagd. Det påpekas dock att det är fullt möjligt att genomföra det uppfinningsenliga förfarandet med lågrangeväxeln ilagd i det fall hastigheten hos fordonet är tillräckligt låg när önskemål upp- kommer om att bromsa fordonet mot stopp.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs steg g) upp- repat eller kontinuerligt under utförande av steg h), och så länge nämnda kontroll visar att bromsmoment efterfrågas styrs varvta- let hos förbränningsmotorns utgående axel mot ett förutbestämt varvtal hos förbränningsmotorn. Därvid styrs förbränningsmo- torns utgående axel med fördel mot ett förutbestämt varvtal i form av ett lågt varvtal, såsom ett s.k. tomgångsvarvtal, hos för- bränningsmotorn. Härigenom hålls bränsleförbrukningen hos för- bränningsmotorn på en låg nivå under genomförande av broms- ningsförfarandet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs steg g) upp- repat eller kontinuerligt under utförande av steg h), och så länge nämnda kontroll visar att bromsmoment efterfrågas styrs förbrän- ningsmotorn att ge ett varvtal hos sin utgående axel som är i ett sådant beroende av varvtalet hos den elektriska maskinens rotor att den elektriska maskinen är i steg h) styrbar att bromsa väx- ellådans ingående axel under genererande av maximal elektrisk regenerativ effekt. Genom sådan styrning av förbränningsmotorn kan det säkerställas att den elektriska maskinens rotor under hela bromsningsförfarandet roterar med ett tillräckligt högt varv- tal för att maximal elektrisk regenerativ effekt ska kunna alstras i den elektriska maskinen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen stoppas under ge- nomförande av steg h) bränsleinsprutningen i förbränningsmotorn och när förbränningsmotorns utgående axel väsentligen stannat låses denna axel mot rotation, och steg h) fortsättes med för- bränningsmotorn avstängd. Låsningen av förbränningsmotorns utgående axel mot rotation kan ske med en reglerbar broms som kan momentstyras, en fjäderbelastad broms med fast bromsmo- ment eller någon typ av låssprint som kan låsa fast motorns svänghjul. Bromsen kan verka på förbränningsmotorns svänghjul, på axeln till planetväxeln eller på planetväxelns solhjul. Därefter övergås det följaktligen till rent elektrisk körning. Detta innebär ett gynnsamt läge hos drivsystemet för en ivägkörning eller en kortvarig acceleration som då kan göras med fullt moment hos den elektriska maskinen uppväxlat genom planetväxeln.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs kontrollen i steg g) upprepat eller kontinuerligt under genomförande av steg h), och vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett accelerationsmoment hos drivsystemet efter- frågas och accelerationsmomentet är mindre än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbrännings- motorn och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen att kasta om riktning hos momentet applicerat på växellådans ingående axel via den tredje kompo- nenten för att applicera nämnda efterfrågade accelerationsmo- ment på denna axel. När ett sådant litet accelerationsmoment helt plötsligt efterfrågas under genomförande av det uppfinnings- enliga bromsningsförfarandet kan detta enkelt tillgodoses genom nämnd styrning av den elektriska maskinen. Detta kan exempel- vis vara aktuellt i det fall en buss bromsar för att stanna vid en busshållplats men föraren strax innan bussen stannar bedömer att det vore bra att köra bussen lite längre fram än tidigare var meningen, t ex p g a att en annan buss helt plötsligt kört iväg. I ett sådant fall krävs således inte någon ur effektförbruknings/-re- genereringssynpunkt negativ växling för att uppnå detta.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs kontrollen i steg g) upprepat eller kontinuerligt under genomförande av steg h), och vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett accelerationsmoment hos drivsystemet efter- frågas och accelerationsmomentet är mindre än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbrännings- motorn och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen eller den elektriska maskinen och förbränningsmotorn så att den/de via växellådans ingående axel ger ett momentlöst tillstånd i växellådan, varpå backväxeln läggs ur, den elektriska maskinen och/eller förbränningsmotorn styrs så att varvtalet hos den tredje komponenten tillsammans med varv- talet hos förbränningsmotorns utgående axel ger växellådans in- gående axel ett varvtal som för rådande hastighet hos fordonet är synkroniserat med axelvarvtalet för en framåtväxel hos växel- lådan och därpå iläggs nämnda framåtväxel hos växellådan.

Denna väg kan väljas när det uppstår önskemål om en fortsatt acceleration av fordonet.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs kontrollen i steg g) upprepat eller kontinuerligt under genomförande av steg h), och vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett accelerationsmoment hos drivsystemet efter- frågas och accelerationsmomentet är större än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbrännings- motorn och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen eller den elektriska maskinen och förbränningsmotorn så att den/de via växellådans ingående axel ger ett momentlöst tillstånd i växellådan, varpå backväxeln läggs ur, den elektriska maskinen och/eller förbränningsmotorn styrs så att varvtalet hos den tredje komponenten tillsammans med varv- talet hos förbränningsmotorns utgående axel ger växellådans in- gående axel ett varvtal som för rådande hastighet hos fordonet är synkroniserat med varvtalet hos en framåtväxel hos växellå- dan och därpå iläggs nämnda framåtväxel hos växellådan.

På detta sätt kan det uppfinningsenliga förfarandet avslutas och sedan lämnas, varpå om så önskas nämnda låsmedel kan överfö- ras i låsläget om först den elektriska maskinen och förbrän- ningsmotorn styrs så att den första och tredje komponenten er- håller samma varvtal som växellådans ingående axel.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar steg a) en beräkning av det varvtal som växellådans ingående axel ska drivas med för momentlöst tillstånd mellan de av låsmedlet hop- låsta komponenterna för rådande hastighet hos fordonet och ilagd växel i växellådan samt beräkning av de för uppnående av detta erforderliga varvtalen hos förbränningsmotorns utgående axel och den elektriska maskinens rotor.

Hos en annan utföringsform innefattar steg c) en beräkning av det varvtal som växellådans ingående axel ska drivas med för momentlöst tillstånd i växellådan för rådande hastighet hos for- donet och ilagd växel i växellådan samt beräkning av de för upp- nående av detta erforderliga varvtalen hos förbränningsmotorns utgående axel och den elektriska maskinens rotor.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar steg e) beräkning av det varvtal som för rådande hastighet hos fordonet växellådans ingående axel skulle få om nämnda backväxel hos växellådan skulle läggas i samt beräkning av varvtal hos ring- hjulet och varvtal hos förbränningsmotorns utgående axel som tillsammans skulle ge växellådans ingående axel nämnda för ilagd backväxel beräknade varvtal.

Enligt en vidareutveckling av ovannämnda utföringsform avse- ende nämnda beroende av varvtalet hos förbränningsmotorns ut- gående axel av varvtalet hos den elektriska maskinens rotor in- nefattar steg h) en beräkning av det varvtal som förbrännings- motorns utgående axel ska ha för att ge den elektriska maskinen ett varvtal som ger den möjlighet att bromsa under genererande av maximal regenerativ effekt.

Uppfinningen avser även ett datorprogram uppvisande de i pa- tentkrav 16 uppräknade särdragen, en datorprogramprodukt upp- visande de i patentkrav 17 uppräknade särdragen, en elektronisk styrenhet uppvisande de i patentkrav 18 uppräknade särdragen och ett fordon enligt patentkrav 19.

Andra fördelaktiga särdrag hos samt fördelar med uppfinningen framgår av den nedan följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Här nedan beskrivs en såsom exempel anförd utföringsform av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 Fig 2 Fig 3 Fig 4 Fig 5 Fig 6 är en mycket förenklad vy av en drivlina hos ett fordon på vilket ett förfarande enligt uppfinningen är genom- förbart, är en mera detaljerad, men ändock förenklad vy av en del av ett nämnt drivsystem, är en principskiss över en elektronisk styrenhet för im- plementering av ett förfarande enligt uppfinningen, visar hur varvtalet för de till planetväxeln hos drivsy- stemet enligt Fig 2 anslutna delarna (förbrän- ningsmotoraxel, rotor hos elektrisk maskin och ingå- ende axel till växellådan) samt fordonshastighet och moment hos den elektriska maskinen varierar över ti- den vid genomförande av ett förfarande enligt en utfö- ringsform av uppfinningen för att under körning framåt mot stopp bromsa fordonet, är ett flödesdiagram illustrerande ett förfarande enligt en första utföringsform av uppfinningen, och är ett flödesdiagram illustrerande ett förfarande enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig 1 visar en drivlina för ett tungt fordon 1. Drivlinan innefattar en förbränningsmotor 2, en växellåda 3, ett antal drivaxlar 4 och drivhjul 5. Mellan förbränningsmotorn 2 och växellådan 3 inne- fattar drivlinan ett mellanliggande parti 6. Fig 2 visar komponen- terna i det mellanliggande partiet 6 mer i detalj. Förbrännings- motorn 2 är försedd med en utgående axel 2a och växellådan 3 med en ingående axel 3a i det mellanliggande partiet 6. Förbrän- ningsmotorns utgående axel 2a är koaxiellt anordnad i förhål- lande till växellådans ingående axel 3a. Förbränningsmotorns ut- gående axel 2a och växellådans ingående axel 3a är roterbart anordnade runt en gemensam rotationsaxel 7. Det mellanlig- gande partiet 6 innefattar ett hus 8 som innesluter en elektrisk maskin 9 och en planetväxel. Den elektriska maskinen 9 inne- fattar på sedvanligt sätt en stator 9a och en rotor 9b. Statorn 9a innefattar en statorkärna som är fäst på lämpligt sätt på husets 8 insida. Statorkärnan innefattar statorns lindningar. Den elektriska maskinen 9 är anpassad att under vissa driftstillfällen utnyttja lagrad elektrisk energi för att tillföra drivkraft till växellådans in- gående axel 3a och under andra driftstillfällen utnyttja rörelse- energin hos växellådans ingående axel 3 för att utvinna och lagra elektrisk energi.

Planetväxeln är anordnad väsentligen radiellt invändigt om den elektriska maskinens stator 9a och rotor 9b. Planetväxeln inne- fattar på sedvanligt sätt ett solhjul 10, ett ringhjul 11 och en pla- nethjulhållare 12. Planethjulhållaren 12 bär upp ett antal kugghjul 13 som är roterbart anordnade i ett radiellt utrymme mellan sol- hjulets 10 och ringhjulets 11 kuggar. Solhjulet 10 är fäst på en perifer yta hos förbränningsmotorns utgående axel 2a. Solhjulet och förbränningsmotorns utgående axel 2a roterar som en en- het med ett första varvtal n1. Planethjulhållaren 12 innefattar ett fästparti 12a som är fäst på en perifer yta hos växellådans ingå- ende axel 3a med hjälp av ett splines-förband 14. Med hjälp av detta förband kan planethjulhållaren 12 och växellådans ingå- ende axel 3a rotera som en enhet med ett andra varvtal n2. Ring- hjulet 11 innefattar en utvändig perifer yta på vilken rotorn 9b är fast monterad. Rotorn 9b och ringhjulet 11 utgör en roterbar en- het som roterar med ett tredje varvtal n3.

Drivsystemet innefattar ett låsmedel genom att förbränningsmo- torns utgående axel 2a är försedd med ett förskjutbart kopplings- organ 15. Kopplingsorganet 15 är fäst på förbränningsmotorns utgående axel 2a med hjälp av ett splines-förband 16. Kopp- lingsorganet 15 är i detta fall vridfast anordnat på förbrännings- motorns utgående axel 2a och förskjutbart anordnat i en axiell riktning på förbränningsmotorns utgående axel 2a. Kopplingsor- ganet 15 innefattar ett kopplingsparti 15a som är förbindbart med ett kopplingsparti 12b hos planethjulhållaren 12. Ett schematiskt visat förskjutningsorgan 17 är anpassat att förskjuta kopplingsor- ganet 15 mellan ett första läge då kopplingspartierna 15a, 12b inte är i ingrepp med varandra motsvarande ett frigöringsläge hos låsmedlet och ett andra läge då kopplingspartierna 15a, 12b är i ingrepp med varandra motsvarande ett låsläge hos låsmed- let. I detta låsläge kommer förbränningsmotorns utgående axel 2a och växellådans ingående axel 3a att vara hoplåsta och där- med dessa samt den elektriska maskinens rotor att rotera med samma varvtal. Detta tillstånd kan benämnas låst planet. Låsme- kanismen kan även innefatta en med första splines försedd hylsa som i frigöringsläget griper in med andra splines på en första komponent hos planetväxeln och i Iåsläget griper in med tredje splines på en andra komponent hos planetväxeln. Den första komponenten är i detta fall företrädesvis planethjulshållaren och den andra komponenten solhjulet. Låsmekanismen kan då vara utformad som en ringformad hylsa som väsentligen koncentriskt omsluter planethjulshållaren.

En elektrisk styrenhet 18 är utformad att styra förskjutningsorga- net 17. Styrenheten 18 är även utformad att avgöra vid vilka till- fällen som den elektriska maskinen ska arbeta som motor och vid vilka tillfällen som den ska arbeta som generator. För att avgöra detta kan styrenheten 18 mottaga aktuell information om lämpliga driftsparametrar. Styrenheten 18 kan vara en dator med pro- gramvara för detta ändamål. Styrenheten 18 styr en schematiskt visad regleringsutrustning 19 som reglerar flödet av elektrisk energi mellan ett hybridbatteri 20 och den elektriska maskinens statorlindningar 9a. Vid tillfällen som den elektriska maskinen 9 arbetar som motor tillförs lagrad elektrisk energi från hybridbatte- riet 20 till statorn 9a. Vid tillfällen som den elektriska maskinen arbetar som generator tillförs elektrisk energi från statorn 9a till hybridbatteriet 20. Hybridbatteriet 20 levererar och lagrar elekt- 11 risk energi med en spänning som är av storleksordningen 200- 800 Volt. Då det mellanliggande partiet 6 mellan förbrännings- motorn 2 och växellådan 3 i ett fordon är begränsat erfordras att den elektriska maskinen 9 och planetväxeln utgör en kompakt enhet. Planetväxelns komponenter 10, 11, 12 anordnas här vä- sentligen radiellt invändigt om den elektriska maskinens stator 9a. Rotorn 9b hos den elektriska maskinen, ringhjulet 11 hos planetväxeln, förbränningsmotorns utgående axel 2a och växel- lådans ingående axel 3a är här roterbart anordnade runt en gemensam rotationsaxel 5. Med ett sådant utförande upptar den elektriska maskinen 9 och planetväxeln ett relativt litet utrymme.

Fordonet 1 är utrustat med en motorstyrningsfunktion 21 med vil- ken förbränningsmotorns 2 varvtal n1 kan regleras. Styrenheten 18 har därmed möjlighet att aktivera motorstyrningsfunktionen 21 och skapa ett momentlöst tillstånd i växellådan 3 vid i- och ur- läggning av växlar i växellådan 3. Naturligtvis kan drivsystemet istället för att styras av en enda styrenhet 18 styras av flera olika styrenheter.

I Fig 5 visas ett flödesdiagram som illustrerar ett förfarande en- ligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning för att un- der körning framåt mot stopp bromsa ett fordon med ett drivsy- stem av den typ som finns visad i Fig 2. Det hänvisas samtidigt till Fig 4, där utvecklingen av varvtalen hos förbränningsmotorns utgående axel, växellådans ingående axel och den elektriska maskinens rotor n1, n2 respektive n3, fordonets hastighet v och den elektriska maskinens bromsmoment l\/l är uppritade över ti- den för genomförande av detta förfarande.

När förfarandet startas körs fordonet framåt med låsmedlet i lås- läget och en framåtväxel samt högrangeväxeln ilagd hos en icke visad rangeväxel hos fordonet. Detta betyder att alla tre kompo- nenterna hos planetväxeln roterar med samma varvtal. Därpå de- tekteras ett behov av att bromsa fordonet mot stopp, t ex för att stanna fordonet, vilket vi här antar vara en buss, vid en buss- hållplats. 12 Då begynnes förfarandet genom att styrenheten 21 styr förbrän- ningsmotorn 2 så att ett momentlöst tillstånd uppnås mellan för- bränningsmotorns utgående axel 2a och växellådans ingående axel 3a, d v s de hoplåsta komponenterna, solhjul och planet- hjulshållare, hos planetväxeln. Därpå överförs låsmedlet till frigö- ringsläget genom förskjutning av kopplingsorganet 15.

Förfarandet fortsättes genom att via styrenheterna 18 och 21 sty- ra den elektriska maskinen 9 respektive förbränningsmotorn 2 så att de via växellådans ingående axel 3a ger ett momentlöst till- stånd i växellådan 3. Detta kan exempelvis uppnås genom att en av den elektriska maskinen och förbränningsmotorn styrs till att överföra ett nollmoment på växellådans ingående axel och den andra varvtalstyrs eller båda styrs till ett nämnt nollmoment. När det momentlösa tillståndet uppnåtts i växellådan läggs i väx- ellådan rådande växel ur, d v s växellådan överförs till neutral- läge.

Därpå styrs via styrenheterna 18 och 21 den elektriska maskinen 9 respektive förbrånningsmotorn 2 så att varvtalet n3 hos ring- hjulet tillsammans med varvtalet n1 hos förbränningsmotorns ut- gående axel ger växellådans ingående axel ett varvtal n2 som för rådande hastighet v hos fordonet är synkroniserat med axel- varvtalet för en backväxel hos växellådan med högrangeväxeln ilagd. Genom att ha högrangeväxeln ilagd kan backväxeln läggas i vid en hastighet som vid ett normal rangeväxelförhållande är cirka fyra gånger så hög som om istället lågrangeväxeln varit ilagd. Nu läggs nämnda backväxel hos växellådan i. Vi har kom- mit fram till tidpunkten t1 i Fig 4 och förfarandet har exempelvis hittills tagit 1-2 sekunder. Nu kontrolleras hur stort det efterfrå- gade bromsmomentet hos drivsystemet är och den elektriska ma- skinen styrs via styrenheten 18 att applicera efterfrågat broms- moment via ringhjulet 11 på växellådans ingående axel. Samti- digt styrs förbränningsmotorns utgående axel mot ett förutbe- stämt varvtal i form av ett lågt varvtal, såsom ett s.k. tom- gångsvarvtal. Genom att en backväxel är ilagd kan det bromsas med den elektriska maskinen hela vägen tills fordonet står still 13 med fullt elmaskinsmoment l\/l. Om istället en framåtväxel hade valts så skulle förbränningsmotorn spinna upp högt i varv när ett högt bromsande moment skulle läggas på via den elektriska ma- skinen.

Vid tidpunkten t2 upptäcker föraren av bussen att bussen borde stannas längre fram än föraren dittills hade tänkt, och då ger nämnda kontroll av efterfrågat bromsmoment hos drivsystemet helt plötsligt resultatet att istället för ett bromsmoment efterfrå- gas ett accelerationsmoment hos drivsystemet, och detta accele- rationsmoment är mindre än produkten av å ena sidan det mo- ment lVlf som går åt för att driva runt förbränningsmotorn och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande Up. Planetväx- elns utväxlingsförhållande är antalet tänder hos den tredje kom- ponenten/(antalet tänder hos den tredje komponenten + antalet tänder hos den första komponenten). Enligt det uppfinningsenliga förfarandet styr nu styrenheten 18 den elektriska maskinen 9 att kasta om riktningen hos momentet applicerat på växellådans in- gående axel via ringhjulet för att applicera nämnda efterfrågade accelerationsmoment på denna axel.

Vid tidpunkten t3 ger kontrollen av efterfrågat bromsmoment åter- igen resultatet att ett bromsande moment efterfrågas, och styr- enheten 18 styr den elektriska maskinen att ånyo kasta om rikt- ningen hos momentet M. Därpå bromsas fordonet tills det står stilla vid tidpunkten t4 och förfarandet är avslutat. Det framgår att nu förbränningsmotorns utgående axel roterar med tom- gångsvarvtalet medan den elektriska maskinens rotor roterar åt motsatt håll.

När väl backväxeln lagts i vid tidpunkten t1 har således å ena si- dan hela bromsningsförfarandet fram till stopp, inklusive den mellanliggande accelerationen, kunnat genomföras utan någon växling, och å andra sidan har tack vare den ilagda backväxeln fordonet kunnat bromsas med fullt moment hos den elektriska maskinen för det rådande varvtalet hos rotorn. Båda dessa om- ständigheter har haft en gynnsam inverkan på strävan att rege- 14 nerera så mycket som möjligt av den rörelseenergi fordonet förlo- rar under bromsningen för lagrande av denna i den till den elekt- riska maskinen anslutna batteriet 20.

I Fig 6 illustreras ett förfarande enligt en andra utföringsform av uppfinningen, vilket skiljer sig från det i Fig 5 illustrerade endast genom vad som sker efter iläggande av en backväxel, varför en- dast de förfarandestegen finns visade där och nu kommer att be- skrivas. Hos detta förfarande styrs förbränningsmotorn att ge ett varvtal n1 hos sin utgående axel som är i ett sådant beroende av varvtalet n3 hos den elektriska maskinens rotor att den elektriska maskinen är styrbar att bromsa växellådans ingående axel under genererande av maximal elektrisk regenerativ effekt. Detta max- imerar den effekt som den elektriska maskinen kan bromsa med genom att varvtalet hos den elektriska maskinen även i slutet av bromsningsproceduren kan hållas tillräckligt högt.

En tredje möjlighet vad gäller styrningen av förbränningsmotorn under bromsningen är att stoppa bränsleinsprutning i förbrän- ningsmotorn och när förbränningsmotorns utgående axel väsent- ligen stannas låsa denna axel mot rotation. Denna låsning kan såsom nämnts exempelvis ske genom att en broms ansättes vid förbränningsmotorns svänghjul, vid solhjulet eller mot annan del som är vridfast förbunden med förbränningsmotorns utgående axel. I detta fall övergås således till rent elektrisk körning av for- donet. Detta innebär då ett gynnsamt läge på drivlinan för en ivägkörning eller kortvarig acceleration som då kan göras med fullt moment hos den elektriska maskinen uppväxlat genom pla- netväxeln.

I Fig 5 och 6 illustreras även hur det uppfinningsenliga förfaran- det kan avbrytas, vilket görs i det fall nämnda kontroll visar att ett accelerationsmoment efterfrågas hos drivsystemet och detta moment är större än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbränningsmotorn och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande. I detta fall styrs den elekt- riska maskinen eller den elektriska maskinen och förbrännings- motorn så att den/de via växellådans ingående axel ger ett mo- mentlöst tillstånd i växellådan, varpå backväxeln läggs ur, den elektriska maskinen och/eller förbränningsmotorn styrs så att varvtalet hos ringhjulet tillsammans med varvtalet hos förbrän- ningsmotorns utgående axel ger växellådans ingående axel ett varvtal som för rådande hastighet hos fordonet är synkroniserat med axelvarvtalet för en framåtväxel hos växellådan, och därpå iläggs nämnda framåtväxel hos växellådan. Förfarandet är där- med avslutat.

Datorprogramkod för implementering av ett förfarande enligt upp- finningen är lämpligen inkluderad i ett datorprogram som är in- läsningsbart till internminnet hos en dator, såsom internminnet hos en elektronisk styrenhet hos ett motorfordon. Ett sådant da- torprogram är lämpligen tillhandahållet via en datorprogrampro- dukt innefattande ett av en elektronisk styrenhet läsbart datalag- ringsmedium, vilket datalagringsmedium har datorprogrammet lagrat därpå. Nämnda datalagringsmedium är exempelvis ett op- tiskt datalagringsmedium i form av en CD-ROM-skiva, en DVD- skiva etc, ett magnetiskt datalagringsmedium i form av en hård- disk, en diskett, ett kassettband etc, eller ett Flashminne eller ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM.

Fig 3 illustrerar mycket schematiskt en elektronisk styrenhet 40 innefattande ett exekveringsmedel 41, såsom en central proces- sorenhet (CPU), för exekvering av datorprogramvara. Exekve- ringsmedlet 41 kommunicerar med ett minne 42, exempelvis av typen RAM, via en databuss 43. Styrenheten 40 innefattar även datalagringsmedium 44, exempelvis i form av ett Flashminne el- ler ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM. Exe- kveringsmedlet 41 kommunicerar med datalagringsmediet 44 via databussen 43. Ett datorprogram innefattande datorprogramkod för implementering av ett förfarande enligt uppfinningen, ex- empelvis i enlighet med någon av de i Fig 5 och 6 illustrerade ut- föringsformerna, är lagrat på datalagringsmediet 44. 16 Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till mo- difikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på områ- det utan att denne för den skull avviker från uppfinningens ram sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Förfarandet kan appliceras på ett fordon utan rangeväxel, såsom är vanligt hos en mindre lastbil.

Låsmedlet kan vara utformat att låsa ihop vilka två som helst av nämnda tre komponenter.

En transmission skulle kunna vara anordnad mellan rotorn och ringhjulet och även mellan förbränningsmotorns utgående axel och solhjulet, såsom uppströms om den axel som i figurerna är visad förbunden med solhjulet. Den senare transmissionen skulle även kunna utgöras av en variabel växel.

Det vore även tänkbart att förfarandet utförs på ett fordon med ringhjulet som den första komponenten och solhjulet som den tredje komponenten, även om det motsatta ofta torde vara att fö- redra genom ovannämnda fördelar med detta.

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 17 Patentkrav Förfarande för att under körning framåt mot stopp bromsa ett fordon med ett drivsystem innefattande en förbränningsmotor (2) med en utgående axel (2a), en växellåda (3) med en in- gående axel (3a), en elektrisk maskin (9) som innefattar en stator (9a) och en rotor (9b), och en planetväxel som inne- fattar tre komponenter i form av ett solhjul (10), ett ringhjul (11) och en planethjulshållare (12), varvid förbränningsmo- torns utgående axel (2a) är förbunden med en första av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av denna axel leder till en rotation av denna komponent, varvid växellådans ingående axel (3a) är förbunden med en andra av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av denna axel leder till en rotation av denna komponent och den elektriska maskinens rotor (9b) är förbunden med en tredje av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av rotorn leder till en rotation av denna komponent, samt varvid drivsystemet dessutom innefattar låsmedel över- förbara mellan ett låsläge i vilket två av nämnda kompo- nenter är ihoplåsta så att de tre komponenterna (10-12) rote- rar med samma varvtal och ett frigöringsläge i vilket kompo- nenterna tillåts rotera med olika varvtal, kännetecknat därav, att förfarandet innefattar följande steg: a) styrning av den elektriska maskinen (9) och/eller för- bränningsmotorn (2) så att ett momentlöst tillstånd upp- nås mellan de av låsmedlet ihoplåsta komponenterna (10, 11), b) överföring av nämnda låsmedel till frigöringsläget, c) styrning av den elektriska maskinen (9) och/eller för- bränningsmotorn (2) så att de via växellådans ingående axel (3a) ger ett momentlöst tillstånd i växellådan (3), d) urläggning av i växellådan rådande växel, e) styrning av den elektriska maskinen (9) och/eller för- bränningsmotorn (2) så att varvtalet hos den tredje komponenten (11) tillsammans med varvtalet hos för- bränningsmotorns utgående axel (2a) ger växellådans 10 15 20 25 30 35 18 ingående axel (3a) ett varvtal som för rådande hastighet hos fordonet är synkroniserat med axelvarvtalet för en backväxel hos växellådan, f) iläggning av nämnd backväxel hos växellådan (3), g) kontroll av efterfrågat bromsmoment hos drivsystemet, och h) styrning av den elektriska maskinen (9) att applicera ef- terfrågat bromsmoment via den tredje komponenten (11) på växellådans ingående axel (3a), varvid steg a) och b) utgår i det fall nämnda låsmedel är i frigöringsläget vid start av förfarandet. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att det är ett fordon med ett nämnt drivsystem med solhjulet (10) som nämnda första komponent och ringhjulet (11) som nämnda tredje komponent som bromsas. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat därav, att det utförs för ett fordon med ett drivsystem som innefattar en rangeväxeL Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att före ge- nomförande av nämnda steg tillses att en högrangeväxel är ilagd. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att steg g) utförs upprepat eller kontinuerligt under ut- förande av steg h), och att så länge nämnda kontroll visar att bromsmoment efterfrågas styrs varvtalet (n1) hos för- bränningsmotorns utgående axel (2a) mot ett förutbestämt varvtal hos förbränningsmotorn. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att förbrän- ningsmotorns utgående axel (2a) styrs mot ett förutbestämt varvtal (n1) i form av ett lågt varvtal, såsom ett så kallat tom- gångsvarvtal, hos förbränningsmotorn. 10 15 20 25 30 35 10. 19 Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att steg g) utförs upprepat eller kontinuerligt under utförande av steg h), och att så länge nämnda kontroll visar att broms- moment efterfrågas styrs förbränningsmotorn (2) att ge ett varvtal hos sin utgående axel (2a) som är i ett sådant be- roende av varvtalet (n3) hos den elektriska maskinens rotor (9b) att den elektriska maskinen är i steg h) styrbar att bromsa växellådans ingående axel (3a) under genererande av maximal elektrisk regenerativ effekt. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat därav, att under genomförande av steg h) stoppas bränsleinsprut- ningen i förbränningsmotorn (2) och när förbränningsmotorns utgående axel (2a) väsentligen stannat låses denna axel mot rotation, och att steg h) fortsättes med förbränningsmotorn avstängd. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att kontrollen i steg g) utförs upprepat eller kontinuer- ligt under genomförande av steg h), och att vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett ac- celerationsmoment hos drivsystemet efterfrågas och accele- rationsmomentet är mindre än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbränningsmotorn (2) och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen (9) att kasta om riktning hos mo- mentet applicerat på växellådans ingående axel (3a) via den tredje komponenten (11) för att applicera nämnda efterfrå- gade accelerationsmoment på denna axel. Förfarande enligt något av kraven 1-8, kännetecknat därav, att kontrollen i steg g) utförs upprepat eller kontinuerligt un- der genomförande av steg h), och att vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett accele- rationsmoment hos drivsystemet efterfrågas och accelera- tionsmomentet är mindre än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbränningsmotorn (2) 10 15 20 25 30 35 11. 12. 20 och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen (9) eller den elektriska maskinen och förbränningsmotorn (2) så att den/de via växellådans in- gående axel (3a) ger ett momentlöst tillstånd i växellådan (3), varpå backväxeln läggs ur, den elektriska maskinen och/eller förbränningsmotorn styrs så att varvtalet hos den tredje komponenten (11) tillsammans med varvtalet hos för- bränningsmotorns utgående axel (2a) ger växellådans ingå- ende axel (3a) ett varvtal som för rådande hastighet hos for- donet är synkroniserat med axelvarvtalet för en framåtväxel hos växellådan (3) och därpå iläggs nämnda framåtväxel hos växeHådan. Förfarande enligt något av kraven 1-8, kännetecknat därav, att kontrollen i steg g) utförs upprepat eller kontinuerligt un- der genomförande av steg h), och att vid ett resultat av nämnda kontroll att istället för ett bromsmoment ett accele- rationsmoment hos drivsystemet efterfrågas och accelera- tionsmomentet är större än produkten av å ena sidan det moment som går åt för att driva runt förbränningsmotorn (2) och å andra sidan planetväxelns utväxlingsförhållande styrs den elektriska maskinen (9) eller den elektriska maskinen och förbränningsmotorn (2) så att den/de via växellådans in- gående axel (3a) ger ett momentlöst tillstånd i växellådan (3), varpå backväxeln läggs ur, den elektriska maskinen och/eller förbränningsmotorn styrs så att varvtalet hos den tredje komponenten (11) tillsammans med varvtalet hos för- bränningsmotorns utgående axel (2a) ger växellådans ingå- ende axel (3a) ett varvtal som för rådande hastighet hos for- donet är synkroniserat med axelvarvtalet för en framåtväxel hos växellådan (3) och därpå iläggs nämnda framåtväxel hos växeHådan. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att steg a) innefattar en beräkning av det varvtal (ng) som växellådans ingående axel (3a) skall drivas med för momentlöst tillstånd mellan de av låsmedlet hoplåsta kom- 10 15 20 25 30 35 13. 14. 15. 16. 17. 21 ponenterna (10, 12) för rådande hastighet hos fordonet och ilagd växel i växellådan samt beräkning av de för uppnäende av detta erforderliga varvtalen (n1, ng) hos förbränningsmo- torns utgående axel (2a) och den elektriska maskinens rotor (9b). Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att steg c) innefattar en beräkning av det varvtal (ng) som växellådans ingående axel (3a) skall drivas med för momentlöst tillstånd i växellådan (3) för rådande hastighet hos fordonet och ilagd växel i växellådan samt beräkning av de för uppnående av detta erforderliga varvtalen (n1, ns) hos förbränningsmotorns utgående axel (2a) och den elektriska maskinens rotor (9b). Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att steg e) innefattar beräkning av det varvtal (n2) som för rådande hastighet hos fordonet växellådans ingående axel (3a) skulle få om nämnda backväxel hos växellådan (3) skulle läggas i samt beräkning av varvtal (ns) hos ringhjulet (11) och varvtal (n1) hos förbränningsmotorns utgående axel (2a) som tillsammans skulle ge växellådans ingående axel nämnda för ilagd backväxel beräknade varvtal. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat därav, att steg h) innefattar en beräkning av det varvtal (n1) som förbrän- ningsmotorns utgående axel (2a) skall ha för att ge den elektriska maskinen (9) ett varvtal (ng) som ger den möjlighet att bromsa under genererande av maximal regenerativ ef- fekt. Datorprogram innefattande datorprogramkod för att bringa en dator att implementera ett förfarande enligt något av kra- ven 1-15 när datorprogramkoden exekveras i datorn. Datorprogramprodukt innefattande ett datalagringsmedium som är läsbart av en dator, varvid datorprogramkoden hos 22 ett datorprogram enligt krav 16 är lagrad pä datalagringsme- diet. 18. Elektronisk styrenhet hos ett motorfordon innefattande ett 5 exekveringsmedel, ett till exekveringsmedlet (41) anslutet minne (42) och ett till exekveringsmedlet anslutet datalag- ringsmedium (44), varvid datorprogramkoden hos ett dator- program enligt krav 16 är lagrat på nämnda datalagringsme- dium (44). 10 19. Fordon innefattande en elektronisk styrenhet enligt krav 18.