DE102013207912A1

DE102013207912A1 - System zur Handhabung des Drehmomentstoßes beim Neustart des Verbrennungsmotors für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102013207912A1
Application number: DE102013207912A
Authority: DE
Inventors: Felix Nedorezov; Hong Jiang; Alexander O'Connor Gibson; Matthew John Shelton; Zhengyu Dai; Roger Lyle Huffmaster; Charles Chunlin Liu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-11-07
Also published as: CN103386963A; US20130296111A1; CN103386963B; US8690725B2

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs, das einen Traktionsmotor zwischen einem Verbrennungsmotor und einem gestuften Automatikgetriebe umfasst, während eines Startvorgangs des Hybridfahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet die Durchführung mindestens eines der Verfahrensschritte Verstellen einer Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein System zur Handhabung des Drehmomentstoßes beim Neustart des Verbrennungsmotors für ein Hybridfahrzeug.
HINTERGRUND
Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs beinhaltet einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Das vom Verbrennungsmotor und/oder Elektromotor erzeugte Drehmoment kann über ein Getriebe an die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen werden. Eine am Elektromotor angeschlossene Traktionsbatterie liefert Energie an den Elektromotor, damit dieser ein Elektromotordrehmoment erzeugt. Der Elektromotor kann ein negatives Elektromotordrehmoment an das Getriebe übertragen (beispielsweise beim regenerativen Bremsen). Unter solchen Bedingungen wirkt der Elektromotor als Generator für die Batterie.
Ein Hybridfahrzeug kann eine parallele Konfiguration, eine Reihenkonfiguration oder eine Kombination von beidem aufweisen. In einer parallelen Konfiguration (d. h. in der Konfiguration eines modularen Hybridgetriebes ”MHT” (Modular Hybrid Transmission)) ist der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung mit dem Elektromotor koppelbar und ist der Elektromotor mit dem Getriebe verbunden. Der Elektromotor kann mit dem Getriebe über einen Drehmomentwandler, der eine Drehmomentwandlerkupplung aufweist, verbunden sein. Der Verbrennungsmotor, die Trennkupplung, der Elektromotor, der Drehmomentwandler und das Getriebe sind sequentiell in Reihe verbunden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich auf einen Controller und eine Steuerungsstrategie für ein Hybridelektrofahrzeug, das einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, einen Drehmomentwandler mit einer Drehmomentwandlerkupplung und ein Getriebe aufweist. Der Controller und die Steuerungsstrategie handhaben einen beim Verbrennungsmotorneustart auftretenden Drehmomentstoß während des Startvorgangs durch Verstellen einer Getriebeverspannkraft (Tie-up) und/oder Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad eines den Startvorgang bewirkenden Aktuators. Der Durchführungsschritt kann ferner auf Grundlage von zeitlichem Verhalten und Betätigungsgrad einer Trennkupplung koordiniert und zeitlich eingestellt werden.
Vorteilhafterweise können der Controller und die Steuerungsstrategie als Mechanismus zur Abschwächung des bei Neustart des Verbrennungsmotors auftretenden Drehmomentstoßes genutzt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Startvorgang sich auf den Startvorgang des Verbrennungsmotors oder auf den Startvorgang des Elektromotors beziehen kann. Unter bestimmten Bedingungen kann ein automatischer Start oder Stopp eines Fahrzeugs wünschenswert sein. Durch Stoppen des Verbrennungsmotors kann der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden, insbesondere wenn das Fahrzeug für längere Zeitabschnitte angehalten wird, beispielsweise bei Stop-and-Go-Verkehr. Infolge der Drehmomentverwaltung innerhalb eines Getriebes kann es jedoch schwierig sein, dem Fahrzeugführer kurz nach dem Neustart ein Raddrehmoment im gewünschten Maß bereitzustellen. Wenn Getriebekupplungen sich während des Startvorgangs in einem geöffneten Zustand befinden, kann beispielsweise der Fahrer eine Ansprechverzögerung des Raddrehmoments bemerken. Wenn der Verbrennungsmotor aufgrund mittelstarker bis starker Gaspedalbetätigung neu startet, wird schnellstmöglich auch eine Trennkupplung betätigt. Unter solchen Bedingungen wird bei Neustart des Verbrennungsmotors ein Drehmomentstoß erzeugt, da im Sammelrohr atmosphärischer Druck vorherrscht und ein Drehzahlstoß des Verbrennungsmotors durch den Drehmomentwandler und das Getriebeübersetzungsverhältnis vervielfacht wird.
In einem typischen Szenario, im Falle eines starken Lastwechsels (Tip-In) wie das starke Betätigen des Fahrpedals, wird die Trennkupplung schnell eingerückt, um so sanft wie möglich ein maximales Drehmoment bereitzustellen. Das schnelle Einkuppeln der Trennkupplung verursacht jedoch Störungen im Antriebsstrang, da es bei einem Neustart des Verbrennungsmotors zu Drehmomentstößen des Verbrennungsmotors kommt und die Drehzahl des Elektromotors eventuell nicht der Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht, insbesondere wenn die elektrische Maschine für den Start des Verbrennungsmotors verwendet wird. Zur Reduzierung von Störungen kann eine allmähliche Anwendung (ramping) der Trennkupplung erfolgen, bis die Drehzahl des Verbrennungsmotors im Wesentlichen der Drehzahl des Elektromotors entspricht, dann gefolgt von einem schnellen Verriegeln der Kupplung (Lock-up).
Es wurden Lösungsansätze zur Abschwächung dieses Drehmomentstoßes vorgeschlagen. Wie oben beschrieben, wird die Betätigung der Trennkupplung verzögert oder verlangsamt. Unter diesen Bedingungen kann es jedoch zu einem verzögerten und/oder nicht ganz gleichförmigen Starten kommen. Als zweiter Lösungsansatz kann eine Getriebeverspannkraft (Tie-up) verstellt werden, wobei eine höhere Gangkombination in Kombination mit einer schnellen Verriegelung der Trennkupplung (Lock-up) verwendet wird. Dieses Verfahren ist im Dokument US 2012/0010045 offenbart, das hierin vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Im Gegensatz zum typischen Betrieb, der wie oben angegeben erfolgt, koordinieren ein Controller und die Steuerungsstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Getriebeverspannkraftereignis (Tie-up) und ein Abwärtsschaltereignis (Downshift) mit dem Trenngetriebe-Verriegelungsereignis (Lock-up), um zu erlauben, dass sich die Drehmomentkapazität der Trennkupplung erhöht, und so ein sanftes Losfahrereignis sicherzustellen. Ist die Eingabe ein leichter Pedaldruck, wird die Trennkupplung mit langsamer Rampe angewendet. Im Ergebnis fällt die Getriebeverspannkraft schnell ab, da der Drehmomentstoß durch die Trennkupplung abgeschwächt wird. Ist die Eingabe ein mittlerer bis starker Pedaldruck, wird die Trennkupplung mit einer schnellen Rampe angewendet. Im Ergebnis wird das Anlegen der Getriebeverspannkraft verzögert, um den anfänglichen Drehmomentstoß abzufangen und einen monotonen Drehmomentanstieg zu realisieren. Diese Steuerungsstrategie kann vorteilhaft dazu eingesetzt werden, den Drehmomentstoß des Verbrennungsmotors bei relativ hohen Neustartdrehzahlen des Verbrennungsmotors zu minimieren, wie bei einem Neustart infolge des Ladezustands der Batterie, wenn der Fahrzeugführer nicht erwartet, dass ein Drehmoment an die Räder bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Stoppen eines Fahrzeugs und während eines Fahrzeugstarts das Durchführen mindestens einer der Handlungen Einstellen einer Getriebeverspannkraft und/oder Abwärtsschalten eines Getriebes als Reaktion auf einen Grad der Betätigung eines den Fahrzeugstart bewirkenden Aktuators.
In einer Ausführungsform wird ein System bereitgestellt. Das System beinhaltet einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er ein Fahrzeug stoppt und während eines Fahrzeugstarts mindestens eine der folgenden Handlungen durchführt: Einstellen einer Getriebeverspannkraft und/oder Abwärtsschalten eines Getriebes als Reaktion auf einen Grad der Betätigung eines den Fahrzeugstart bewirkenden Aktuators.
In einer Ausführungsform wird ein Hybridelektrofahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, einen Drehmomentwandler mit einer Bypasskupplung, ein Getriebe und einen Controller. Der Controller ist so konfiguriert, dass er ein Fahrzeug stoppt und während eines Fahrzeugstarts mindestens eine der folgenden Handlungen durchführt: Einstellen einer Getriebeverspannkraft und/oder Abwärtsschalten eines Getriebes als Reaktion auf einen Grad der Betätigung eines den Fahrzeugstart bewirkenden Aktuators.
Zusätzliche Ziele, Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher ersichtlich, wenn im Zusammenhang mit den Zeichnungen betrachtet, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf entsprechende Teile beziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaubild eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Fließdiagramm und beschreibt die Durchführung einer Steuerungsstrategie für die Steuerung des Motors zur Handhabung des bei Neustart eines Verbrennungsmotors auftretenden Drehmomentstoßes mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hier werden detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; dabei sind jedoch die offenbarten Ausführungsformen bloß Ausführungsbeispiele der Erfindung, die sich in verschiedenen und alternativen Formen ausführen lässt. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgerecht; bestimmte Merkmale können übertrieben oder untertrieben dargestellt sein, um Einzelheiten besonderer Komponente zu zeigen. Deshalb sind hier offenbarte spezielle strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einem Fachmann die verschiedene Nutzung der vorliegenden Erfindung vor Augen zu führen.
Es wird nunmehr auf 1 Bezug genommen, wo ein Blockschaubild eines beispielhaften Antriebsstrangsystems 100 für ein Hybridelektrofahrzeug gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen dargestellt ist. Das Antriebsstrangsystem 100 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 102, eine elektrische Maschine wie einen elektrischen Motor und Generator 104 (im Weiteren als ”Elektromotor” bezeichnet), eine Traktionsbatterie 106, eine Trennkupplung 108, einen Drehmomentwandler 110 und ein Automatikgetriebe 112 mit mehreren Übersetzungsverhältnissen.
Verbrennungsmotor 102 und Elektromotor 104 sind Antriebsquellen für das Fahrzeug. Der Verbrennungsmotor 102 ist mit dem Elektromotor 104 über eine Trennkupplung 108 koppelbar, wodurch Verbrennungsmotor 102 und Elektromotor 104 in Reihe gekoppelt sind. Elektromotor 104 ist mit Drehmomentwandler 110 gekoppelt. Drehmomentwandler 110 ist über Elektromotor 104 mit Verbrennungsmotor 102 gekoppelt, wenn Verbrennungsmotor 102 über Trennkupplung 108 mit Elektromotor 104 gekoppelt ist. Die Trennkupplung 108 ist über Trennkupplungsventil 109 ansteuerbar, das mit der Antriebsstrang-Steuerungseinheit 142 verbunden ist. Getriebe 112 ist mit den Antriebsrädern 114 des Fahrzeugs gekoppelt. Die vom Verbrennungsmotor 102 und/oder Elektromotor 104 angelegte Antriebskraft wird über Drehmomentwandler 110 und Getriebe 112 an die Antriebsräder 114 übertragen und treibt so das Fahrzeug voran.
Drehmomentwandler 110 beinhaltet ein Impellerrad, das an der Abtriebswelle 116 von Elektromotor 104 befestigt ist, und ein Turbinenrad, das an der Eingangswelle 118 von Getriebe 112 befestigt ist. Die Turbine von Drehmomentwandler 110 kann hydrodynamisch durch den Impeller von Drehmomentwandler 110 angetrieben werden. Somit kann Drehmomentwandler 110 zwischen Abtriebswelle 116 von Elektromotor 104 und Eingangswelle 118 von Getriebe 112 eine ”hydraulische Verbindung” bereitstellen.
Drehmomentwandler 110 beinhaltet ferner eine Drehmomentwandlerkupplung (z. B. eine Bypasskupplung). Die Drehmomentwandlerkupplung ist über einen Bereich zwischen einer eingerückten Stellung (z. B. einer verriegelten Stellung, einer betätigten Stellung usw.) und einer ausgerückten Stellung (z. B. einer entriegelten Stellung usw.) ansteuerbar. In der eingerückten Stellung stellt die Wandlerkupplung eine mechanische Verbindung zwischen dem Impeller und der Turbine von Drehmomentwandler 110 her und hebt dadurch die hydraulische Verbindung zwischen diesen Bauteilen auf. In der ausgerückten Stellung lässt die Wandlerkupplung die hydraulische Verbindung zwischen dem Impeller und der Turbine von Drehmomentwandler 110 zu.
Bei ausgerückter Drehmomentwandlerkupplung werden unzulässige Schwingungen und andere Störungen im Antriebsstrang durch die hydraulische Verbindung zwischen Impeller und Turbine des Drehmomentwandlers 110 aufgenommen und abgeschwächt. Eine Ursache solcher Störungen ist auch das vom Verbrennungsmotor 102 angelegte Drehmoment für den Vortrieb des Fahrzeugs. Allerdings wird bei ausgerückter Wandlerkupplung die Sparsamkeit des Kraftstoffverbrauchs vermindert. Deshalb ist gewünscht, dass die Wandlerkupplung möglichst eingerückt ist.
Die Drehmomentwandlerkupplung kann durch Betrieb eines Kupplungsventils 120 angesteuert werden. Als Reaktion auf ein Steuersignal wird die Wandlerkupplung zur Einrückung bzw. Ausrückung vom Kupplungsventil 120 druckbeaufschlagt bzw. entlüftet. Die Funktion des Drehmomentwandlers 110 kann so angesteuert werden, dass die Wandlerkupplung weder voll eingerückt noch voll ausgerückt ist und stattdessen moduliert wird, um im Drehmomentwandler 110 einen Schlupf variabler Größe zu erzeugen. Der Schlupf von Drehmomentwandler 110 entspricht der Drehzahldifferenz zwischen Impeller und Turbine von Drehmomentwandler 110. Der Schlupf von Drehmomentwandler 110 geht auf null, je mehr sich die Wandlerkupplung der voll eingerückten Stellung nähert. Andersherum erhöht sich der Schlupf von Drehmomentwandler 110 mit Annäherung der Wandlerkupplung an die ausgerückte Stellung.
Wenn die Betriebsweise auf die Erzeugung eines größenvariablen Schlupfs ausgelegt ist, kann der Drehmomentwandler 110 zur Schwingungsaufnahme verwendet werden (beispielsweise, wenn Getriebeübersetzungsverhältnisse geändert werden, bei Druckwegnahme vom Gaspedal durch den Fahrer usw.), indem der Schlupf erhöht wird, was dazu führt, dass ein größerer Teil des Verbrennungsmotordrehmoments hydrodynamisch vom Impeller an die Turbine von Drehmomentwandler 110 übertragen wird. Wenn keine abträglichen Schwingungen und Störungen zu erwarten sind, kann die Wandlerkupplung weiter eingerückt werden, so dass die Sparsamkeit des Kraftstoffverbrauchs verbessert wird. Wie oben angemerkt, besteht jedoch wieder der Wunsch, dass die Wandlerkupplung eingerückt ist, da bei Einrückung der Wandlerkupplung das Fahrzeug weniger Kraftstoff verbraucht.
Wie oben angegeben, ist Verbrennungsmotor 102 über Trennkupplung 108 mit dem Elektromotor 104 koppelbar. Verbrennungsmotor 102 weist insbesondere eine Motorwelle 122 auf, die über Trennkupplung 108 mit einer Eingangswelle 124 von Elektromotor 104 koppelbar ist. Wie oben auch angegeben, ist Abtriebswelle 116 von Elektromotor 104 mit dem Impeller von Drehmomentwandler 110 gekoppelt. Die Turbine von Drehmomentwandler 110 ist mit der Eingangswelle von Getriebe 112 gekoppelt.
Getriebe 112 beinhaltet Mehrgangkupplungen, die nach Bedarf eingerückt werden können, um mehrere feste Übersetzungsverhältnisse (Getriebestufen) zu aktivieren. Getriebe 112 beinhaltet eine Abtriebswelle 126, die mit einem Differential 128 gekoppelt ist. Antriebsräder 114 sind über entsprechende Achsen 130 mit dem Differential 128 gekoppelt. Mit dieser Anordnung überträgt Getriebe 112 ein Antriebsstrang-Abtriebsdrehmoment 132 an Antriebsräder 114. Das Getriebe 112 ist über eines oder mehrere Magnetventile 115 ansteuerbar, die mit der Antriebsstrang-Steuerungseinheit 142 verbunden sind.
Verbrennungsmotor 102 ist eine primäre Energiequelle für das Antriebsstrangsystem 100. Verbrennungsmotor 102 ist eine interne Brennkraftmaschine wie ein benzin-, diesel- oder erdgasbetriebener Motor. Verbrennungsmotor 102 erzeugt ein Verbrennungsmotordrehmoment 134, das an einen Elektromotor 104 übergeben wird, wenn Verbrennungsmotor 102 und Elektromotor 104 über Trennkupplung 108 miteinander gekoppelt sind. Für das Antreiben des Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor 102 geht mindestens ein Teil des Verbrennungsmotordrehmoments 134 vom Verbrennungsmotor 102 über Trennkupplung 108 auf Elektromotor 104 und anschließend vom Elektromotor 104 über Drehmomentwandler 110 auf Getriebe 112 über.
Traktionsbatterie 106 ist eine sekundäre Energiequelle für das Antriebsstrangsystem 100. Elektromotor 104 ist über Verdrahtung 136 mit der Batterie 106 verbunden. Abhängig von der speziellen Betriebsweise des Fahrzeugs, erfolgt durch Elektromotor 124 entweder die Umwandlung von in Batterie 106 gespeicherter elektrischer Energie in ein Elektromotordrehmoment 138 oder über Verdrahtung 136 eine Energieweiterleitung an Batterie 106. Für den Antrieb des Fahrzeugs mit Elektromotor 104 wird über Drehmomentwandler 110 auch ein Elektromotordrehmoment 138 an Getriebe 112 geleitet. Bei der Erzeugung elektrischer Energie für die Speicherung in Batterie 106 erhält Elektromotor 104 die Energie entweder vom Verbrennungsmotor 102 in Antriebsfahrweise oder von der Trägheit im Fahrzeug, wenn Elektromotor 104 bei der als regeneratives Bremsen bezeichneten Betriebsweise als Bremse arbeitet.
Wie beschrieben, lassen sich Verbrennungsmotor 102, Trennkupplung 108, Elektromotor 104, Drehzahlwandler 110 und Getriebe 112 gemäß 1 sequentiell in Reihe schalten. Das Antriebsstrangsystem 100 als solches stellt eine parallele oder modulare Hybridgetriebe-Konfiguration (”MHT”) dar, in der Verbrennungsmotor 102 über Trennkupplung 108 mit Elektromotor 104 gekoppelt ist, wobei Elektromotor 104 über Drehmomentwandler 110 mit Getriebe 112 gekoppelt ist.
Welche Eingangsdrehmomente 134 und 138 an Getriebe 112 übertragen werden, hängt davon ab, ob Trennkupplung 108 eingerückt oder ausgerückt ist. Ist Trennkupplung 108 beispielsweise ausgerückt, wird nur das Elektromotordrehmoment 138 an Getriebe 112 übertragen. Bei eingerückter Trennkupplung werden sowohl das Verbrennungsmotordrehmoment 134 als auch das Elektromotordrehmoment 138 an Getriebe 112 geliefert. Wenn ausschließlich das Verbrennungsmotordrehmoment 134 für Getriebe 112 gewünscht ist, ist Trennkupplung 108 natürlich eingerückt, aber Elektromotor 104 ist nicht zugeschaltet, so dass nur das Verbrennungsmotordrehmoment 134 an Getriebe 112 geliefert wird.
Getriebe 112 beinhaltet Planetenradsätze (nicht dargestellt), die durch selektiven Eingriff von Reibschlusselementen (nicht dargestellt) selektiv in verschiedene Übersetzungsverhältnisse platziert werden, um die gewünschten mehrgängigen Antriebsverhältnisse zu erzielen. Die Reibschlusselemente lassen sich über einen Schaltplan ansteuern, der bestimmte Elemente der Planetenradsätze einkuppelt und auskuppelt, um so das Verhältnis zwischen Getriebeausgang und Getriebeeingang zu steuern. Getriebe 112 wird entsprechend den Bedürfnissen des Fahrzeugs automatisch von einem Übersetzungsverhältnis ins andere geschaltet. Getriebe 112 liefert dann das Antriebsstrang-Abtriebsdrehmoment 140 an Abtriebswelle 126, was letztlich Antriebsräder 114 antreibt. Die kinetischen Details von Getriebe 112 lassen sich durch eine breite Palette von Getriebeanordnungen herstellen. Getriebe 112 ist ein Beispiel einer Getriebeanordnung für die Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Mehrganggetriebe, das Eingangsdrehmoment(e) von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor aufnimmt und anschließend ein Drehmoment bei den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen an eine Abtriebswelle abgibt, ist für die Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geeignet.
Um Getriebefluid in das Getriebe 112 zu pumpen, kann eine mechanische Pumpe (nicht dargestellt) oder eine elektrische Pumpe 113 eingesetzt werden. Bei Betätigung der Drehmomentwandlerkupplung wird die elektrische Pumpe 113 für die Bereitstellung von Getriebefluid genutzt, da sich die Eingangswelle nicht drehen würde und deshalb die mechanische Pumpe gegebenenfalls nicht betriebsbereit ist.
Antriebsstrangsystem 100 umfasst ferner eine Antriebsstrang-Steuerungseinheit 142. Steuerungseinheit 142 stellt einen Fahrzeugsystem-Controller dar. Wenn der Fahrer das Fahrzeug in Bewegung versetzen möchte, gibt er einen totalen Fahrbefehl über die Änderung der Stellung eines Gaspedals. Je weiter der Fahrer das Pedal durchtritt, desto mehr Antriebsbefehl wird angefordert. Andersherum: je weniger der Fahrer das Pedal nach unten tritt, desto weniger Antriebsbefehl wird angefordert. Wenn der Fahrer das Pedal loslässt, beginnt das Fahrzeug im Freilauf zu rollen.
Steuerungseinheit 142 teilt den Gesamtantriebsbefehl auf ein Verbrennungsmotordrehmoment-Signal (entspricht dem vom Verbrennungsmotor 102 ans Getriebe 112 abzugebenden Verbrennungsmotordrehmoment 134) und ein Elektromotordrehmoment-Signal 146 (entspricht dem vom Elektromotor 104 ans Getriebe 112 abzugebenden Elektromotordrehmoment 138) auf. Der Verbrennungsmotor 102 wiederum erzeugt das Verbrennungsmotordrehmoment 134 und der Elektromotor erzeugt das Elektromotordrehmoment 138 für Antrieb 112, um das Fahrzeug voranzutreiben. Dieses Verbrennungsmotordrehmoment 134 und Elektromotordrehmoment 138 für den Vortrieb des Fahrzeugs sind ”positive” Drehmomente. Verbrennungsmotor 102 wie auch Elektromotor 104 können jedoch ”negative” Drehmomente für Antrieb 112 erzeugen, um das Fahrzeug zu bremsen.
Steuerungseinheit 142 ist ferner so konfiguriert, dass sie Kupplungsventil 120 ansteuert, um den Betrieb der Drehmomentwandlerkupplung von Drehmomentwandler 110 zu steuern. Steuerungseinheit 142 steuert den Betrieb von Drehmomentwandler 110 so, dass die Wandlerkupplung über einen Bereich zwischen der eingerückten Stellung und ausgerückten Stellung moduliert wird, um im Drehmomentwandler 110 einen Schlupf variabler Größe zu erzeugen. Wieder entspricht der Schlupf von Drehmomentwandler 110 der Differenz zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl von Drehmomentwandler 110. Mit Annäherung der Wandlerkupplung an die eingerückte Stellung gleicht sich die Ausgangsdrehzahl an die Eingangsdrehzahl an, so dass der Schlupf den Wert Null annimmt, wenn die Wandlerkupplung sich in ihrer voll eingerückten Stellung befindet. Umgekehrt ergibt sich mit Annäherung der Wandlerkupplung an die ausgerückte Stellung ein Nacheilen der Ausgangsdrehzahl gegenüber der Eingangsdrehzahl, wodurch der Schlupf größenmäßig zunimmt. Ein Rotationssensor ist so konfiguriert, dass er den Schlupf von Drehzahlwandler 110 aufnimmt und die Steuerungseinheit 142 mit den Schlupf angebenden Informationen versorgt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 wird nunmehr auf 2 verwiesen, wo ein Fließdiagramm 200 dargestellt ist, das den Ablauf einer Steuerungsstrategie beschreibt, die die Minderung des bei Verbrennungsmotorneustart auftretenden Drehmomentstoßes während des Neustarts des Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezweckt.
In Block 202 werden die Betriebsbedingungen bestimmt. Nichtausschließliche Beispiele von Betriebsbedingungen sind Verbrennungsmotorbedingungen, Umgebungsbedingungen, Eingangsdrehzahl des Drehmomentwandlers, Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers, Bremsdruck des Fahrzeugs, Temperatur und Druck des Getriebeöls sowie Art des Kraftstoffs. Nach Block 202 setzt sich das Fließdiagramm mit Block 204 fort.
In Block 204 bestimmt das Fließdiagramm, ob nach einem Fahrzeugstopp eine Startanforderung erfolgte. Ein Start kann ein Neustart des Verbrennungsmotors oder ein Neustart des Elektromotors sein. Ein Verbrennungsmotorstart kann durch eine Fahrerhandlung angefordert werden. Nichtausschließliche Beispiele einer Fahrerhandlung sind Positionsänderungen eines Aktuators wie eines Bremspedals oder Gaspedals. Die Startan-forderung kann auch durch einen Controller erfolgen, der einen Verbrennungsmotorstart als Reaktion auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs automatisch anfordert.
In Block 206 wird ein Pedalzustand nachverfolgt. Der Pedalzustand kann die Betätigung eines Aktuators wie eines Brems- oder Gaspedals und den Grad dieser Betätigung beschreiben. Nichtausschließliche Beispiele von Pedalzuständen sind leichter Pedaldruck, mittlerer Pedaldruck und starker Pedaldruck. Der Betätigungsgrad des Pedals steigt von leicht bis mittel bis stark. Nach der Überwachung des Pedalzustands setzt das Fließdiagramm 200 mit Block 208 fort.
In Block 208 erfolgt eine Einstellung einer an das Getriebe angelegten Verspannkraft und/oder ein Abwärtsschaltereignis. Eine oder beide Aktionen erfolgen als Reaktion auf den Betätigungsgrad des Aktuators für den Startvorgang. Um die an das Getriebe angelegte Verspannkraft einzustellen (z. B. zu reduzieren), kann ein Getriebeaktuator wie eine Getriebekupplung oder ein Getriebedrucksteuerventil betätigt werden. Beispielsweise kann die Getriebeverspannkraft vermindert werden, indem die von einer Zahnradkupplung angelegte Kraft vermindert wird. Durch Verminderung der Getriebeverspannkraft kann das am Getriebe eingehende Drehmoment zu einem Teil an den Getriebeausgang und die Fahrzeugräder geleitet werden. In einer oder mehr Ausführungsformen bleibt das Getriebe verspannt, während die Kraft, die an Getriebeverspannkupplungen angelegt wird, reduziert wird. In Bezug auf das Abwärtsschaltereignis kann eine nichtsynchrone Abwärtsschaltung mit einer Einzelkupplung als Steuerungseinheit erfolgen, wie 3 zu 1 oder 4 zu 1 in einem 6-Gang-Getriebe. Dies ermöglicht eine Absenkung des Drehmomentstoßes durch das Übersetzungsverhältnis. Beispielsweise ist 3 zu 1 ein Faktor von 2.
Wie oben beschrieben, koordinieren ein Controller und die Steuerungsstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Getriebeverspannkraftereignis und ein Abwärtsschaltereignis mit dem Trenngetriebe-Verriegelungsereignis, um die Drehmomentkapazität der Trennkupplung zu erhöhen und so ein sanftes Wegfahrereignis sicherzustellen. Ist die Eingabe ein leichter Pedaldruck, wird die Trennkupplung mit langsamer Rampe angewendet. Im Ergebnis fällt die Getriebeverspannkraft schnell ab, da der Drehmomentstoß durch die Trennkupplung abgeschwächt wird. Ist die Eingabe ein mittlerer bis starker Pedaldruck, wird die Trennkupplung mit einer schnellen Rampe angewendet. Im Ergebnis wird das Anlegen der Getriebeverspannkraft verzögert, um den anfänglichen Drehmomentstoß abzufangen und einen monotonen Drehmomentanstieg zu realisieren.
Je nach Anwendungsfall kann ein unterschiedliches Schema der Drehmomentabminderung verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Neustart des Verbrennungsmotors durch eine Systemanforderung wie einen geringen Ladezustand der Traktionsbatterie erzeugt wird und der Fahrzeugführer kein Drehmoment erwartet, kann die Getriebeverspannung eingesetzt werden, um einen Ruck abzufangen, wenn der Verbrennungsmotor startet und die Trennkupplung eingerückt ist. Wird der Neustart durch einen leichten Pedaldruck veranlasst, erfolgt keine Drehmomentminderung im Getriebe, sondern es wird eine langsame Rampe der Trennkupplung genutzt, da der Fahrer ein langsames Anfahren erwartet. Wird der Neustart durch ein starkes Antippen veranlasst, erfolgt eine Abwärtsschaltung mit Verspannung unter Schlupf, wie weiter oben beschrieben. Wenn der Neustart mit weit offenem Pedal erfolgt, wird mit einer Abwärtsschaltung gearbeitet, so dass ein Teil des Drehmoments an die Antriebsräder übergeben und das Fahrzeug sofort in Bewegung gesetzt wird, aber das Anlegen der Trennkupplung von dem anfänglich niedrigeren Übersetzungsverhältnis verdeckt wird.
Oben werden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei nicht beabsichtigt ist, dass diese Ausführungsbeispiele alle möglichen Formen der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die in dieser Schrift verwendeten Wörter sind keine einschränkenden, sondern vielmehr beschreibende Wörter, wobei davon ausgegangen wird, dass verschiedene Änderungen vorgenommenen werden können, ohne dass vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen zu weiteren Realisierungsformen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden.
Allgemein werden beschrieben:

A. Verfahren zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs, das einen Traktionsmotor zwischen einem Verbrennungsmotor und einem gestuften Automatikgetriebe umfasst, während eines Startvorgangs des Hybridfahrzeugs, umfassend: Durchführung mindestens eines der Verfahrensschritte (1) Einstellen einer Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder (2) Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung.
B. Verfahren nach A, wobei: der Fahrzeugstart ein Verbrennungsmotorstart oder Elektromotorstart ist und der Fahrzeugstart vom Nutzer oder System initiiert wird.
C. Verfahren nach B, wobei: der Durchführungsschritt das Einstellen der Kupplung oder des Öldrucks zur Änderung der Getriebeverspannkraft auf der Basis des vom System initiierten Fahrzeugstarts beinhaltet.
D. Verfahren nach A, ferner umfassend: Anwenden einer Trennkupplung als Reaktion auf den Betätigungsgrad.
E. Verfahren nach D, ferner umfassend: Koordinierung des Durchführungsschrittes und des Anwendungsschrittes zur Reduzierung eines Drehmomentstoßes während des Fahrzeugstartvorgangs.
F. Verfahren nach A, wobei: der Einstellschritt von einem Aktuator ausgeführt wird.
G. Verfahren nach F, wobei: der Aktuator eine Kupplung ist.
H. Verfahren nach G, wobei: die Kupplung eine Drehmomentwandlerverriegelungskupplung ist.
I. Verfahren nach Anspruch 1, wobei gilt: der Abwärtsschaltschritt beinhaltet ein nichtsynchrones Abwärtsschaltereignis.
J. Verfahren nach A, wobei: der Durchführungsschritt sowohl die Kupplung oder den Öldruck zur Änderung der Getriebeverspannkraft als auch das Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf den Betätigungsgrad beinhaltet.
K. System zur Steuerung eines Hybridelektrofahrzeugs, das einen zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordneten Traktionsmotor aufweist, umfassend: einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er mindestens eine der Aktionen (1) Einstellen einer Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder (2) Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung während eines Startvorgangs ausführt.
L. System nach K, wobei gilt: der Fahrzeugstart ist ein Verbrennungsmotorstart oder Elektromotorstart und der Fahrzeugstart wird vom Nutzer oder System initiiert.
M. System nach K, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Kupplung oder den Öldruck einstellt, um die Getriebeverspannkraft auf der Basis des vom System initiierten Fahrzeugstarts zu ändern.
N. System nach K, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Trennkupplung als Reaktion auf den Betätigungsgrad anwendet.
O. System nach N, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er den Durchführungsschritt und den Anwendungsschritt koordiniert, um einen Drehmomentstoß während des Starts des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
P. Hybridelektrofahrzeug umfassend: einen Verbrennungsmotor; einen elektrischen Traktionsmotor, der über eine Kupplung mit dem Verbrennungsmotor selektiv gekoppelt ist; einen Drehmomentwandler; ein Getriebe; und einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er mindestens eine der Aktionen (1) Einstellen der Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder (2) Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung während eines Startvorgangs ausführt.
Q. System nach P, wobei: der Fahrzeugstart ein Verbrennungsmotorstart oder Elektromotorstart ist und der Fahrzeugstart vom Nutzer oder System initiiert wird.
R. System nach P, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Kupplung oder den Öldruck einstellt, um die Getriebeverspannkraft auf der Basis des vom System initiierten Fahrzeugstarts zu ändern.
S. System nach P, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Trennkupplung als Reaktion auf den Betätigungsgrad anwendet.
T. System nach S, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er den Durchführungsschritt und den Anwendungsschritt koordiniert, um einen Drehmomentstoß während des Starts des Verbrennungsmotors zu reduzieren.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0010045 [0007]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs, das einen Traktionsmotor zwischen einem Verbrennungsmotor und einem gestuften Automatikgetriebe umfasst, während eines Startvorgangs des Hybridfahrzeugs, umfassend: Durchführung mindestens eines der Verfahrensschritte (1) Einstellen einer Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder (2) Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Fahrzeugstart ein Verbrennungsmotorstart oder Elektromotorstart ist und der Fahrzeugstart vom Nutzer oder System initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei: der Durchführungsschritt das Einstellen der Kupplung oder des Öldrucks zur Änderung der Getriebeverspannkraft auf der Basis des vom System initiierten Fahrzeugstarts beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Anwenden einer Trennkupplung als Reaktion auf den Betätigungsgrad.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Koordinierung des Durchführungsschrittes und des Anwendungsschrittes zur Reduzierung eines Drehmomentstoßes während des Fahrzeugstartvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Einstellschritt von einem Aktuator ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei: der Aktuator eine Kupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: die Kupplung eine Drehmomentwandlerverriegelungskupplung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei gilt: der Abwärtsschaltschritt beinhaltet ein nichtsynchrones Abwärtsschaltereignis.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Durchführungsschritt sowohl die Kupplung oder den Öldruck zur Änderung der Getriebeverspannkraft als auch das Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf den Betätigungsgrad beinhaltet.
System zur Steuerung eines Hybridelektrofahrzeugs, das einen zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordneten Traktionsmotor aufweist, umfassend: einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er mindestens eine der Aktionen (1) Einstellen einer Kupplung oder eines Öldrucks zur Änderung einer Getriebeverspannkraft oder (2) Abwärtsschalten des Getriebes als Reaktion auf einen Betätigungsgrad einer Fahrzeugführeranforderung während eines Startvorgangs ausführt.
System nach Anspruch 11, wobei gilt: der Fahrzeugstart ist ein Verbrennungsmotorstart oder Elektromotorstart und der Fahrzeugstart wird vom Nutzer oder System initiiert.
System nach Anspruch 11, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Kupplung oder den Öldruck einstellt, um die Getriebeverspannkraft auf der Basis des vom System initiierten Fahrzeugstarts zu ändern.
System nach Anspruch 11, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er die Trennkupplung als Reaktion auf den Betätigungsgrad anwendet.
System nach Anspruch 14, wobei: der Controller ferner so konfiguriert ist, dass er den Durchführungsschritt und den Anwendungsschritt koordiniert, um einen Drehmomentstoß während des Starts des Verbrennungsmotors zu reduzieren.