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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und -verfahren für Fahrzeuge, die einen Hybridantriebsstrang wie etwa eine modulare Hybridgetriebekonfiguration mit einem Fahrmotor zwischen einer Kraftmaschine und einem Getriebe mit einem Drehmomentwandler nutzen.
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HINTERGRUND
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Herkömmliche Automatikfahrzeuge können ein Getriebe mit einem Drehmomentwandler enthalten, um eine hydrodynamische Kopplung mit Drehmomentvervielfachung bereitzustellen. Die hydrodynamische Kopplung ermöglicht, dass die Kraftmaschine weiterläuft, während sie mit dem Getriebe verbunden ist, wenn das Fahrzeug steht. Außerdem stellt der Drehmomentwandler eine Drehmomentvervielfachung bereit, um beim Fahrzeuganfahren zu helfen, und stellt eine Dämpfung von Triebstrangdrehmomentstörungen bereit. Die Drehmomentvervielfachung oder das Drehmomentverhältnis variiert mit der Drehzahldifferenz oder mit dem Schlupf zwischen dem Drehmomentwandlereingangselement (Impeller) und dem Drehmomentwandlerausgangselement (Turbinenrad). Es kann eine Drehmomentwandlerkupplung oder -überbrückungskupplung bereitgestellt sein, um den Impeller und das Turbinenrad mechanisch oder durch Reibung zu koppeln, um den Schlupf und die zugeordneten Verluste zu beseitigen, um die Effizienz zu verbessern. Allerdings werden dann Triebstrangdrehmomentstörungen leichter auf den Fahrzeuginnenraum übertragen und können zu Geräusch, Schwingung und Rauheit (NVH – Noise, Vibration, Harshness) führen und das Fahrzeugfahrverhalten verschlechtern. Somit ist die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung üblicherweise, wenn die Fahrzeugbetriebsbedingungen wahrscheinlich Triebstrangdrehmomentstörungen erzeugen, ausgerückt oder gelöst.
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Es sind verschiedene Hybridfahrzeugkonfigurationen entwickelt worden, die sowohl eine Kraftmaschine als auch einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs über ein Getriebe nutzen, das durch verschiedene Typen von Getrieben, die je nach der besonderen Anwendung einen oder keinen Drehmomentwandler enthalten können, implementiert sein kann. Zum Beispiel kann ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT – Continuously Variable Transmission) oder ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT – Automated Manual Transmission) keinen Drehmomentwandler enthalten, während ein Stufenautomatikgetriebe mit einem Drehmomentwandler verwendet werden kann, um ähnliche Vorteile wie in einem herkömmlichen Antriebsstrang bereitzustellen, wie zuvor beschrieben.
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Hybridfahrzeuge enthalten allgemein eine Elektroantriebsbetriebsart, bei der der Motor verwendet wird, um das Fahrzeug mit Leistung zu versorgen, und bei der die Kraftmaschine ausgeschaltet ist. Anwendungen mit einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung können die Überbrückungskupplung in der Elektroantriebsbetriebsart einrücken oder verriegeln, um die Effizienz zu verbessern. Eine weitere Hybridfahrzeugbetriebsart verwendet sowohl die Kraftmaschine als auch den Motor für die Leistungsversorgung des Fahrzeugs. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann ein rollender Kraftmaschinenstart verwendet werden, um von der Elektroantriebsbetriebsart zu der Hybridantriebsbetriebsart überzugehen. Während des Motorstarts wird die Überbrückungskupplung üblicherweise ausgerückt, um zugeordnete Triebstrangdrehmomentstörungen zu mildern. Allerdings verringert dies wie zuvor beschrieben die Effizienz. Der herkömmliche Steueransatz behandelt nicht die Komplexität des Leistungsübergangs und seine Auswirkung auf das Fahrverhalten, während ein rollendes Kraftmaschinenstartereignis geschieht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung enthalten Systeme und Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Fahrmotor, der zwischen einer Kraftmaschine und einem Getriebe, das einen Drehmomentwandler mit einem Impeller und einem Turbinenrad aufweist, angeordnet ist. In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs das Steuern der Schlupfdrehzahl zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers, um das Turbinenraddrehmoment während des Startens der Kraftmaschine im Wesentlichen konstant zu halten.
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In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einer Kraftmaschine, die durch eine Trennkupplung wahlweise mit einem Fahrmotor gekoppelt ist, der mit einem Automatikgetriebe gekoppelt ist, das einen Drehmomentwandler mit einem Impeller, einem Turbinenrad und einer Drehmomentwandlerkupplung aufweist, das Betreiben des Fahrzeugs zum Bereitstellen eines vom Fahrer angeforderten Drehmoments in einer Elektroantriebsbetriebsart nur unter Verwendung des Fahrmotors, wobei die Trennkupplung ausgerückt ist und die Drehmomentwandlerkupplung verriegelt ist, wobei die Schlupfdrehzahl zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad null ist; das Einrücken der Trennkupplung zum Starten der Kraftmaschine unter Verwendung von Fahrmotordrehmoment; das Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Steuern der Schlupfdrehzahl und zum Bereitstellen eines zugeordneten Wandlerdrehmomentverhältnisses, das ein im Wesentlichen konstantes Turbinenraddrehmoment aufrechterhält, um das während des Startens der Kraftmaschine verwendete Fahrmotordrehmoment zu kompensieren; das Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Steuern der Schlupfdrehzahl und zum Bereitstellen eines zugeordneten Wandlerdrehmomentverhältnisses auf der Grundlage eines kombinierten Kraftmaschinendrehmoments und Fahrmotordrehmoments, um nach dem Starten der Kraftmaschine das vom Fahrer angeforderte Drehmoment bereitzustellen; und das Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Verriegeln der Drehmomentwandlerkupplung und zum Verringern der Schlupfdrehzahl auf null nach dem Starten der Kraftmaschine.
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Ausführungsformen können außerdem ein Hybridelektrofahrzeug enthalten, das eine Kraftmaschine, ein Automatikgetriebe, das einen Drehmomentwandler mit einem Impeller, einem Turbinenrad und einer Überbrückungskupplung enthält, einen Fahrmotor, der mit dem Impeller gekoppelt ist und durch eine Trennkupplung wahlweise mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, und einen Controller, der zum Steuern der Überbrückungskupplung zum Ändern einer Drehzahldifferenz zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad, um das Turbinenraddrehmoment während des Startens der Kraftmaschine unter Verwendung von Fahrmotordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten, konfiguriert ist, aufweist. In einer Ausführungsform ist der Controller zum Steuern der Überbrückungskupplung, um auf der Grundlage der Drehzahldifferenz ein gewünschtes Wandlerdrehmomentverhältnis bereitzustellen, wobei das gewünschte Wandlerdrehmomentverhältnis auf einem vom Fahrer angeforderten Drehmoment, auf dem gegenwärtigen Getriebeübersetzungsverhältnis, auf Getriebeverlusten und auf dem zum Starten der Kraftmaschine verwendeten Fahrmotordrehmoment beruht, konfiguriert. In einer Ausführungsform ist der Controller zum Modulieren des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung, um die Drehzahldifferenz zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad zu steuern, konfiguriert. Der Controller kann ebenfalls zum Verriegeln der Überbrückungskupplung, um die Drehzahldifferenz nach Starten der Kraftmaschine auf null zu verringern, konfiguriert sein. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Controller zum Erhöhen der Drehzahldifferenz während des Startens der Kraftmaschine durch Verringern des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung konfiguriert.
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Die vorliegende Erfindung löst durch Schaffung einer modularen Hybridgetriebekonfiguration (MHT-Konfiguration – Modular Hybrid Transmission) und eines Steuersystems in einem Produktionshybridfahrzeug verschiedene Herausforderungen im Zusammenhang mit früheren Kraftmaschinenstartstrategien. Die modulare Hybridgetriebekonfiguration enthält ein Automatikgetriebe mit einem Drehmomentwandler, der eine Eingabe von einer oder von beiden Antriebsquellen in Form einer Kraftmaschine und eines Motors wie durch einen Antriebsstrangcontroller bestimmt an das Getriebe koppelt.
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In einem modularen Hybridgetriebefahrzeug, das sowohl auf die Kraftstoffwirtschaftlichkeit als auch auf das Fahrverhalten Wert legt, betreiben die Steuersysteme die Kraftmaschine, den Motor und die Kupplungen einschließlich der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung in der Weise, dass der Fahrer das Gefühl hat, dass das Fahrzeug in Ansprechen auf Fahreranforderungen gleichmäßig und effizient arbeitet, und um Geräusch, Schwingung und Rauheit (NVH), die mechanisch verbundene Triebstrangteile häufig begleiten, zu verringern.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Getriebeausgang mit einem hinteren Triebstrang gekoppelt sein, der ein Zahnraddifferential enthält. Solche Systeme können eine höhere Drehmomentbehandlungskapazität als zuvor bekannte Frontantriebshybridfahrzeuge erfordern. Der Antriebsstrangcontroller enthält eine computergestützte Verarbeitung von Daten, das Analysieren erfasster Signale und das Bereitstellen von Aktuatorsignalen. Wenn durch den Antriebsstrangcontroller die Kraftstoffwirtschaftlichkeit betont wird, wird der Drehmomentwandler unter den meisten Bedingungen verriegelt, während er aber bei Bedarf auf eine Betriebsart mit gesteuertem Schlupf entriegelt wird und in Übereinstimmung mit einem Steueralgorithmus zum Dämpfen von Triebstrangdrehmomentstörungen während des Kraftmaschinenstarts gesteuert wird, während die Energieeffizienz verbessert wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung kann deutlicher mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren verstanden werden, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in den Ansichten auf gleiche Teile beziehen und in denen:
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1 eine schematische Ansicht eines Hybridfahrzeugtriebstrangs mit einem modularen Hybridgetriebe, das einen Steuersystembetrieb in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung enthält, ist; und
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2 ein Ablaufplan des Steueralgorithmus, der eine Triebstrangsteuerung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betreibt, ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Wie gefordert sind hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; allerdings sind die offenbarten Ausführungsformen selbstverständlich lediglich Beispiele für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht; einige Merkmale können überhöht oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Somit sind hier offenbarte spezifische Struktur- und Funktionseinzelheiten nicht als Beschränkung, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann auf dem Gebiet zu lehren, wie die vorliegende Erfindung unterschiedlich zu nutzen ist, zu interpretieren.
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Zunächst ist in 1 ein Fahrzeug 10 gezeigt, das einen Hybridtriebstrang 12 mit einer ersten Leistungsquelle in Form einer Brennkraftmaschine 14 und mit einer zweiten Leistungsquelle in Form einer Batterie 16, die einen Fahrmotor 18 mit Leistung versorgt, umfasst. Mittels einer Trennkupplung 20 können eine oder mehrere der Leistungsquellen in dem Triebstrang miteinander gekoppelt und voneinander getrennt werden. Die Trennkupplung 20 kann ebenfalls verwendet werden, um die Eingangswelle des Motors 18 durch die Kupplung 20 in der Weise zu drehen, dass der Betrieb der Kraftmaschine 14 zum Laden der Batterie 16 dient, während der Motor 18 als ein Generator wirkt.
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In der vorliegenden Ausführungsform trennt die Trennkupplung 20 den Motor 18 und die Kraftmaschine 14 in der Elektroantriebsbetriebsart, wodurch nur der Motor 18 zur Leistungsversorgung des Triebstrangs verfügbar ist. In der Hybridantriebsbetriebsart koppelt die Trennkupplung 20 die Kraftmaschine 14 mit dem Motor 18, wenn von dem Antriebsstrangcontroller 40 ein Befehl für einen rollenden Kraftmaschinenstart erzeugt wird. Der Antriebsstrangcontroller 40 erzeugt ein Ansprechen, wenn die Notwendigkeit für mehr Antriebsanforderung oder die Systemanforderung erfasst wird. Zum Beispiel kann die Tatsache, dass ein Fahrer den Aktuator 42 manipuliert, oder die Erfassung einer Systemanforderung wie etwa einer ungenügenden Motorunterstützung für eine Anforderung wegen des Status der Batterie 16 (der den Batterieladezustand oder SOC enthalten kann) ein solches Ansprechen erzeugen.
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Die Kraftmaschine 14 und der Motor 18 weisen einen Ausgang auf, der über den Drehmomentwandler 26 mit einem Getriebemechanismus 24 gekoppelt ist. In der bevorzugten Ausführungsform enthält ein modulares Hybridgetriebe (MHT) 22 mechanische und hydraulische Steuerungen für ein System mehrerer abgestufter Übersetzungsverhältnisse, die für mehrere Vorwärtsgänge, einen Rückwärtsgang und eine Leerlaufstellung angeordnet sind. Außerdem enthält das MHT 22 einen Drehmomentwandler 26. Der Drehmomentwandler 26 enthält einen Impeller und ein Turbinenrad, das sich in Ansprechen auf eine Fluidströmung von dem Impeller zu dem Turbinenrad dreht. Eine Überbrückungskupplung 27 erzeugt eine Reibungskopplung zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers 26 und wird durch den Antriebsstrangcontroller 40 gesteuert.
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Die Überbrückungskupplung 27 managt den Fluiddruck zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers, um drei Überbrückungskupplungsbetriebsarten bereitzustellen, wobei in Abhängigkeit von dem Betrag des Schlupfs zwischen der Impeller- und der Turbinenradseite eine Drehmomentvervielfachung stattfinden kann. In der offenen Betriebsart wird eine maximale Fluidmenge durch das Drehmomentwandlergehäuse getragen, den Impeller von dem Turbinenrad trennend. In einer verriegelten Betriebsart wird in dem Drehmomentwandler der minimale Fluiddruck getragen, so dass der Druck den Impeller nicht von dem Turbinenrad trennt und sie reibungstechnisch oder mechanisch miteinander verriegelt sind, um den Schlupf und zugeordnete Verluste zu beseitigen, um die Energieeffizienz zu verbessern. In einer Schlupfbetriebsart kann ein Sollschlupfbetrag zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad genutzt werden, wobei das Fluid außer der NVH-Dämpfung das Solldrehmomentverhältnis für die Drehmomentvervielfachung bereitstellen kann, wobei die Kraftstoffwirtschaftlichkeit aber wegen der im Ergebnis eines Schlupfs erzeugten Wärme verringert ist.
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In dem hinteren Abschnitt des Triebstrangs ist ein Antriebswellenausgang 28 auf gut bekannte Weise für durch eine Kraftmaschine angetriebene Produktionsfahrzeugsysteme mit einem Differential 30 verknüpft und treibt wiederum die beiden Hinterräder 32 an.
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In Übereinstimmung mit einem Steuersystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Antriebsstrangcontroller 40 einen verteilten oder vereinigten Satz von betreibenden Systemen enthalten, etwa ein Motorsteuermodul (ECM – Engine Control Modul), ein Getriebesteuermodul (TCM – Transmission Control Modul) und einen Fahrzeugsystemcontroller (VSC – Vehicle Systems Controller), zum Beispiel. In der dargestellten repräsentativen Ausführungsform ist ein Eingabeanforderungsaktuator 42 wie etwa ein Fahrpedal entweder elektronisch oder mechanisch oder durch andere Systeme mit dem Antriebsstrangcontroller 40 verknüpft. Insbesondere ermöglicht der Aktuator 42, dass der Fahrer die Antriebsstrangleistung zu dem Fahrzeug steuert und das Verhalten des Fahrzeugs bestimmt. Die vorliegende Erfindung verbessert das Fahrverhalten, die Ansprechfähigkeit des Triebstrangs, mit verringertem Geräusch, verringerter Schwingung oder verringerter Rauheit (NVH), die von dem Fahrer wahrgenommen werden und die das Empfinden des Fahrers bezüglich der vollständigen und genauen Steuerung der zahlreichen Operationen, die über den gesamten Triebstrang 12 einschließlich eines modularen Hybridgetriebes mit Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, beeinflussen können.
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In einer typischen Elektroantriebsbetriebsart ist eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 27 in einer höheren ausgewählten Stufenübersetzungsverhältnis-Getriebegangzahl (oder in einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis) normalerweise vollständig verriegelt, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Im Ergebnis können Triebstrangdrehmomentstörungen, die zu Geräusch, Schwingung und Rauheit führen, gefühlt werden, während die Kraftmaschine 14 in einem rollenden Start startet, während der Antriebsstrangcontroller 40 auf die Antriebsanforderung oder auf die Systemanforderung anspricht und anweist, dass die Leistung vom Motor 18 nur auf die Kraftmaschine 14 oder auf eine Kombination sowohl des Motors 18 als auch der Kraftmaschine 14 übergeht. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Überbrückungskupplung 27 dafür gesteuert, den Drehmomentwandler 26 während des rollenden Kraftmaschinenstartereignisses in eine Betriebsart mit gesteuertem Schlupf um einen Sollschlupf einzustellen. Dieser Sollschlupf wird eine Drehzahldifferenz zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad erzeugen, um ein entsprechendes Sollwandlerdrehmomentverhältnis für die Drehmomentvervielfachung bereitzustellen, um das gelieferte Drehmoment in Richtung eines gewünschten Drehmoments einzustellen, das sich aus dem bei der Getriebeausgangswelle angeforderten Drehmoment ergibt, und den Verlust des Elektromotordrehmoments wegen des Betrags an Drehmoment, der zur Hilfe bei dem schnellen rollenden Kraftmaschinenstart verwendet wird, kompensiert (58, 2). In der Betriebsart mit gesteuertem Schlupf stellt der Drehmomentwandler 26 eine Dämpfung von Drehmomentstörungen bereit, um beliebiges Geräusch, Schwingung Rauheit von dem Kraftmaschinenstart und von dem Leistungsübergang zu verringern oder zu beseitigen. Außerdem verbessert der Betrieb mit gesteuertem Schlupf die Energieeffizienz (die Effizienz von Batterie und Kraftstoff) relativ zu dem vollständigen Ausrücken der Überbrückungskupplung 27.
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Wegen des Wesens der zwei Leistungsquellen einer herkömmlichen Brennkraftmaschine 16 und einer Batterie 18, die den Elektromotor 20 mit Leistung versorgt, in dem Fahrzeug 10 ist das Fahrverhalten eine Sorge, die dem Übergang von einer Leistungsquelle zu der anderen Leistungsquelle zugeordnet ist. In einer typischen Elektroantriebsbetriebsart bewegt sich das Fahrzeug mit einer bestimmten Drehmomentanforderung, die nur durch den durch die Batterie 18 mit Leistung versorgten Elektromotor 20 geliefert wird, wobei der Drehmomentwandler 26 in der verriegelten Betriebsart ist, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Wenn es eine Notwendigkeit für Kraftmaschinenleistung gibt, muss die Kraftmaschine 14 schnell starten und zu einer Leistungsquelle werden. Während dieses rollenden Kraftmaschinenstartereignisses muss der Triebstrang 12 im Wesentlichen dasselbe Raddrehmoment aufrechterhalten, während er in der Zwischenzeit die Kraftmaschine 14 robust und schnell startet und den Leistungsübergang über den Triebstrang von einer zu der anderen Leistungsquelle oder zur Kombination beider Leistungsquellen nahtlos abschließt. Um das Fahrverhalten zu verbessern, ist die Verbesserung, dass die Schlupfdrehzahl des Drehmomentwandlers 26 und das zugeordnete Sollübersetzungsverhältnis durch den Betrieb der Überbrückungskupplung 27 in der Schlupfbetriebsart in der Weise gesteuert werden, dass der Drehmomentwandler 26 des MHT 22 verwendet wird, um das Raddrehmoment (und das zugeordnete Turbinenraddrehmoment) im Wesentlichen konstant zu halten, während Geräusch, Schwingung und Rauheit während des Leistungsübergangs gedämpft werden.
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Im Gegensatz zu verschiedenen Steuerstrategien des Standes der Technik, die die Kraftmaschine starten, wobei die Überbrückungskupplung verriegelt oder vollständig eingerückt ist, wenn von der Elektrobetriebsart zur Hybridbetriebsart übergegangen wird, schaffen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Betriebsart mit gesteuertem Schlupf, um Triebstrangdrehmomentstörungen zu verringern, während die Effizienz verbessert wird. Der Drehmomentwandler 26 wird dadurch gesteuert, dass die Überbrückungskupplung 27 im Schlupfmodus gesteuert wird, wobei das Solldrehmomentverhältnis wie im Folgenden diskutiert berechnet wird. Das Wandlerdrehmomentverhältnis wird dadurch gesteuert, dass der Überbrückungskupplungs-Einrückdruck so gesteuert wird, dass das gelieferte Drehmoment auf das gewünschte Drehmoment eingestellt wird, das auf der wie durch das Fahrpedal angegebenen Fahreranforderung beruhen kann, oder in Ansprechen auf eine Systemanforderung wie etwa, wenn der Motor wegen des Status der Batterie nicht genügend Leistung erzeugen kann. Das Steuern oder Managen des Solldrehmomentverhältnisses des Drehmomentwandlers 26 kompensiert den Verlust des Elektromotordrehmoments infolgedessen, dass der Motor bei dem schnellen rollenden Kraftmaschinenschnellstartereignis hilft. Während der Drehmomentwandler 26 in der Schlupfbetriebsart ist, dämpft er Geräusch, Schwingung und Rauheit von dem Kraftmaschinenstart und von dem Leistungsübergang.
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Der Prozess des Steuerns in Übereinstimmung mit einer repräsentativen Ausführungsform ist deutlicher in
2 dargestellt. Im Folgenden sind die Terminologien und Gleichungen zum Berechnen eines gewünschten Hybriddrehmomentverhältnisses und der zugeordneten Schlupfdrehzahl für ein repräsentatives Betriebsszenarium beschrieben. Zum Beispiel analysiert der Antriebsstrangcontroller
40 die Antriebsanforderung und kann er, wie bei
54 dargestellt ist, einen rollenden Kraftmaschinenstart anfordern, wenn von dem bei
50 gezeigten stationären Zustand der Elektroantriebsbetriebsart mit dem verriegelten Drehmomentwandler bei
52 durch einen Fahrer der Aktuator
42 niedergedrückt wird, wenn mehr Fahrzeugdrehmoment angefordert wird (siehe Schritt
54). Daraufhin berechnet der Antriebsstrangcontroller in Reaktion auf die Antriebsanforderung das angeforderte Turbinenraddrehmoment, wobei er wie in der folgenden Gleichung angegeben auf die Getriebeineffizienzverluste einstellt:
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Daraufhin wird der Drehmomentwandler wie bei 56 gezeigt in der Schlupfbetriebsart betrieben, um durch Steuern des Einrückdrucks der Umgehungskupplung im Wesentlichen ein konstantes Turbinenraddrehmoment aufrechtzuerhalten, um den Schlupf, das Drehzahlverhältnis und das Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers wie in den folgenden Gleichungen dargestellt zu steuern. Durch den Hydraulikentwurf ist das Drehmomentwandler-Drehmomentverhältnis mit dem Drehzahlverhältnis verknüpft und werden das Drehzahlverhältnis oder die Schlupfdrehzahl durch Modulation des Überbrückungskupplungs-Einrückdrucks gesteuert. Somit kann das Drehmomentwandler-Drehmomentverhältnis durch Steuern des Drehmomentwandler-Sollschlupfs in der Weise eingestellt werden, dass ein im Wesentlichen konstantes Turbinenraddrehmoment aufrechterhalten wird, während das Motordrehmoment dafür verwendet wird, die Maschine starten zu helfen.
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In einer Ausführungsform werden eine Sollschlupfdrehzahl, ein Solldrehzahlverhältnis und ein Solldrehmomentverhältnis in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen bestimmt:
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Wie durch die folgende Gleichung gezeigt ist, hängt das gewünschte Impellerdrehmoment außer mit Getriebepumpineffienzverlusten direkt mit dem angeforderten Turbinenraddrehmoment und mit dem Drehmomentwandler-Drehmomentverhältnis zusammen: Tq_Impeller Desired = Tq_TurbineRequested ÷ Converter_TargetTqRatio + Tq_TransPumpLoss. (3)
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Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, ist das gelieferte Impellerdrehmoment während des rollenden Kraftmaschinenstarts, wie durch die folgende Gleichung dargestellt ist, das gelieferte Motordrehmoment, das um den Betrag des Drehmoments, das dafür verwendet wird, beim Maschinenstart zu helfen, ausgeglichen ist: Tq_ImpellerDelivered = Tq_MotorDelivered – Tq_EngineStart_Assist. (4)
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Nach dem Abschluss des rollenden Kraftmaschinenstarts ist das gelieferte Impellerdrehmoment, wie durch die folgende Gleichung dargestellt ist, die Summe des gelieferten Kraftmaschinendrehmoments und des gelieferten Motordrehmoments: Tq_ImpellerDelivered = Tq_EngineDelivered + Tq_MotorDelivered. (5)
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Durch Steuern der Überbrückungskupplung und der Schlupfdrehzahl, um den Drehmomentwandler zum Erzeugen des Solldrehmomentverhältnisses zu bringen, sollte das gelieferte Impellerdrehmoment das gewünschte Turbinenraddrehmoment auf der Grundlage des Drehmomentverhältnisses des Wandlers vor, während und nach dem rollenden Kraftmaschinenstart erzeugen, wie durch die folgenden Gleichungen dargestellt: Tq_ImpellerDelivered = Tq_Impeller Desired; somit
Converter_TargetTqRatio = Tq_TurbineRequested
÷ Tq_ImpellerDelivered – Tq_TransPumpLoss). (6)
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Wenn der Kraftmaschinenstart abgeschlossen ist, kann die Trennkupplung 20 vollständig eingerückt oder verriegelt werden, um die Kraftmaschine 14 durch Reibung oder mechanisch mit dem Motor 18 zu verbinden, wobei das Fahrzeug in der Hybridantriebsbetriebsart, die das Kraftmaschinen- und das Motordrehmoment kombiniert, angetrieben wird.
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Somit steuern verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Überbrückungskupplung 27 in der Weise, dass der Drehmomentwandler 26 in einer Betriebsart mit gesteuertem Schlupf betrieben wird (56). Eine geeignete Steuerung der Überbrückungskupplung zum Steuern des Schlupfs auf einen Sollschlupf (Sollschlupfverhältnis) reguliert das zugeordnete Wandlerdrehmomentverhältnis, das dafür verwendet werden kann, das gelieferte Drehmoment auf das gewünschte Drehmoment bei dem Impeller und bei dem Turbinenrad einzustellen. Gleichzeitig ist der Drehmomentwandler 26 mit Schlupf eine sehr gute Dämpfungsvorrichtung, um Schwingung und Rauheit von dem Kraftmaschinenstart und Leistungsübergang zu verringern. Nach dem rollenden Kraftmaschinenstart kann die Leistungsquelle bei Bedarf zu der Kraftmaschine 14 oder zu der Kombination sowohl der Kraftmaschine als auch des Elektromotors wechseln. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, wird der Controller den Drehmomentwandler (68, 2) verriegeln, wenn die Anforderung erfüllt ist, da durch Einstellen des Kraftmaschinendrehmoment- und des Motordrehmomentbeitrags zu dem Gesamtantriebsstrangdrehmoment eine weitere Wirtschaftlichkeit verwirklicht werden kann.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind vielmehr eher Begriffe der Beschreibung als der Beschränkung, wobei selbstverständlich verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
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Es werden allgemein beschrieben:
- A. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einem Fahrmotor, der zwischen einer Kraftmaschine und einem Getriebe, das einen Drehmomentwandler, der einen Impeller und ein Turbinenrad enthält, aufweist, angeordnet ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Steuern der Schlupfdrehzahl zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad, um das Turbinenraddrehmoment während des Startens der Kraftmaschine im Wesentlichen konstant zu halten.
- B. Verfahren nach A, wobei der Drehmomentwandler eine Überbrückungskupplung enthält und wobei das Steuern das Steuern des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung zum Steuern der Schlupfdrehzahl umfasst.
- C. Verfahren nach B, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Steuern der Schlupfdrehzahl zum Bereitstellen eines gewünschten Wandlerdrehmomentverhältnisses umfasst.
- D. Verfahren nach A, wobei das Hybridfahrzeug eine Trennkupplung zwischen der Kraftmaschine und dem Fahrmotor enthält, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Einrücken der Trennkupplung zum Starten der Kraftmaschine unter Verwendung des Fahrmotors; und Erhöhen der Schlupfdrehzahl zum Kompensieren des zum Starten der Kraftmaschine verwendeten Motordrehmoments.
- E. Verfahren nach D, wobei das Erhöhen der Schlupfdrehzahl das Verringern des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung umfasst.
- F. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Steuern des Turbinenraddrehmoments als Reaktion auf eine Drehmomentanforderung bei einem Getriebeausgang und das Einstellen für Getriebeverluste umfasst.
- G. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Aufrechterhalten einer von null verschiedenen Schlupfdrehzahl umfasst.
- H. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Steuern der Schlupfdrehzahl auf eine Sollschlupfdrehzahl auf der Grundlage eines gewünschten Wandlerdrehmomentverhältnisses umfasst.
- I. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Steuern der Schlupfdrehzahl zum Bereitstellen eines Drehmomentwandler-Drehmomentverhältnisses umfasst, das den Verlust des Fahrmotordrehmoments, das für den Impeller bereitgestellt wird, da er bei dem Kraftmaschinenstart hilft, ausgleicht.
- J. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl das Steuern der Schlupfdrehzahl zum Bereitstellen eines zugeordneten Wandlerdrehmomentverhältnisses in der Weise umfasst, dass das durch den Fahrmotor vor dem Kraftmaschinenstarten gelieferte Impellerdrehmoment im Wesentlichen gleich einer Summe des nach Abschluss des Kraftmaschinenstartens an den Impeller gelieferten Kraftmaschinendrehmoments und Fahrmotordrehmoments ist.
- K. Verfahren nach A, das ferner das Einrücken der Überbrückungskupplung zum Verringern der Schlupfdrehzahl auf null nach Abschluss des Kraftmaschinenstartens umfasst.
- L. Verfahren nach A, wobei das Steuern der Schlupfdrehzahl Folgendes umfasst: Steuern der Schlupfdrehzahl auf der Grundlage eines gewünschten Wandlerdrehmomentverhältnisses, das auf der Grundlage einer gewünschten Fahreranforderung, des gegenwärtigen Getriebeübersetzungsverhältnisses, von Getriebeverlusten und des zum Starten der Kraftmaschine bereitgestellten Motordrehmoments bestimmt wird.
- M. Hybridelektrofahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; ein Automatikgetriebe, das einen Drehmomentwandler mit einem Impeller, einem Turbinenrad und einer Überbrückungskupplung aufweist; einen Fahrmotor, der mit dem Impeller gekoppelt ist und durch eine Trennkupplung selektiv mit der Kraftmaschine gekoppelt ist; einen Controller, der zum Steuern der Überbrückungskupplung zum Ändern einer Drehzahldifferenz zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad, um das Turbinenraddrehmoment während des Startens der Kraftmaschine unter Verwendung von Fahrmotordrehmoment im Wesentlichen konstant zu halten, konfiguriert ist.
- N. Fahrzeug nach M, wobei der Controller zum Steuern der Überbrückungskupplung, um auf der Grundlage der Drehzahldifferenz ein gewünschtes Wandlerdrehmomentverhältnis bereitzustellen, konfiguriert ist, wobei das gewünschte Wandlerdrehmomentverhältnis auf einem vom Fahrer angeforderten Drehmoment, auf dem gegenwärtigen Getriebeübersetzungsverhältnis, auf Getriebeverlusten und auf dem zum Starten der Kraftmaschine verwendeten Fahrmotordrehmoment beruht.
- O. Fahrzeug nach M, wobei der Controller zum Modulieren des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung, um die Drehzahldifferenz zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad zu steuern, konfiguriert ist.
- P. Fahrzeug nach M, wobei der Controller zum Verriegeln der Überbrückungskupplung, um die Drehzahldifferenz nach Starten der Kraftmaschine auf null zu verringern, konfiguriert ist.
- Q. Fahrzeug nach M, wobei der Controller zum Erhöhen der Drehzahldifferenz während des Startens der Kraftmaschine durch Verringern des Einrückdrucks der Überbrückungskupplung konfiguriert ist.
- R. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs mit einer Kraftmaschine, die durch eine Trennkupplung selektiv mit einem Fahrmotor gekoppelt ist, der mit einem Automatikgetriebe gekoppelt ist, das einen Drehmomentwandler mit einem Impeller, einem Turbinenrad und einer Drehmomentwandlerkupplung aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben des Fahrzeugs zum Bereitstellen eines vom Fahrer angeforderten Drehmoments in einer Elektroantriebsbetriebsart nur unter Verwendung des Fahrmotors, wobei die Trennkupplung ausgerückt ist und die Drehmomentwandlerkupplung mit der Schlupfdrehzahl null zwischen dem Impeller und dem Turbinenrad verriegelt ist; Einrücken der Trennkupplung zum Starten der Kraftmaschine unter Verwendung von Fahrmotordrehmoment; Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Steuern der Schlupfdrehzahl und zum Bereitstellen eines zugeordneten Wandlerdrehmomentverhältnisses, das ein im Wesentlichen konstantes Turbinenraddrehmoment aufrechterhält, um das während des Startens der Kraftmaschine verwendete Fahrmotordrehmoment zu kompensieren; Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Steuern der Schlupfdrehzahl und zum Bereitstellen eines zugeordneten Wandlerdrehmomentverhältnisses auf der Grundlage eines kombinierten Kraftmaschinendrehmoments und Fahrmotordrehmoments, um nach dem Starten der Kraftmaschine das vom Fahrer angeforderte Drehmoment bereitzustellen; und Steuern des Drehmomentwandlerkupplungs-Einrückdrucks zum Verriegeln der Drehmomentwandlerkupplung und zum Verringern der Schlupfdrehzahl auf null nach dem Starten der Kraftmaschine.
- S. Verfahren nach R, wobei die Schlupfdrehzahl auf der Grundlage des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, eines gegenwärtigen Getriebeübersetzungsverhältnisses, von Getriebeverlusten und des zum Starten der Kraftmaschine verwendeten Fahrmotordrehmoments gesteuert wird.
- T. Verfahren nach R, wobei die Kraftmaschine als Reaktion darauf, dass das vom Fahrer angeforderte Drehmoment das verfügbare Fahrmotordrehmoment übersteigt, gestartet wird.
