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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuggetriebeeingangsdrehmoments.
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HINTERGRUND
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In einem Nichthybridfahrzeug wird ein Trägheitsmoment während Getriebeschaltungen auf den Triebstrang übertragen. Dies führt zu einer Verstärkung des Getriebeausgangsdrehmoments, was sich auf die Fahrzeugleistung auswirken und Triebstrangstörungen verursachen kann. In einem Hybridelektrofahrzeug kann aufgrund des Hinzufügens des Elektromotors und der Trennkupplung das auf den Triebstrang übertragene Trägheitsmoment größer sein als das eines Nichthybridfahrzeugs. Drehmomentmodulation, eine Form von Getriebeeingangsdrehmomentreduzierung, kann eingesetzt werden, um Trägheitsmoment auszugleichen, und kann durch Verwendung von Zündverstellung nach spät der Kraftmaschine oder der elektrischen Maschine eingesetzt werden. Zündverstellung nach spät kann einen möglichen Kraftmaschinenaussetzer verursachen. Die elektrische Maschine weist möglicherweise bei höheren Drehzahlen kein ausreichendes Drehmoment auf, um Drehmomentmodulation effektiv bereitzustellen.
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KURZFASSUNG
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung von Getriebeeingangsdrehmoment bereitgestellt. Das Verfahren kann als Reaktion auf einen Getriebehochschaltbefehl, eine Getriebeelementdrehzahl, die größer ist als eine Schwellendrehzahl, und ein Getriebeeingangsdrehmoment, das größer ist als ein Drehmomentschwellenwert, Reduzieren einer Kraftmaschinenlufteinlassrate vor anfänglichem Einrücken eines lastannehmenden Schaltelements oder während dessen umfassen. Die Kraftmaschinenlufteinlassrate kann mindestens bis Erreichen einer Sollgangübersetzung zum Reduzieren eines Getriebeeingangsdrehmoments reduziert werden, so dass mit dem Hochschalten in Verbindung stehende Triebstrangstörungen reduziert werden.
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird eine Steuerung für ein Hybridelektrofahrzeug bereitgestellt. Die Steuerung kann Eingangskommunikationskanäle enthalten, die zum Empfang eines Hochschaltbefehls, eines Fahrerpedalstellungssignals, einer Getriebeelementdrehzahl und eines Drucksignals der lastannehmenden Kupplung konfiguriert sind. Ferner kann die Steuerung Ausgangskommunikationskanäle enthalten, die zur Bereitstellung eines Getriebeeingangsdrehmomentmodulationsbefehls konfiguriert sind. Ferner kann die Steuerung eine Steuerlogik enthalten, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf den Hochschaltbefehl, darauf, dass die Fahrpedalstellung größer ist als eine Schwellenstellung, dass die Getriebeelementdrehzahl größer ist als eine Schwellendrehzahl und dass das Getriebeeingangsdrehmoment größer ist als ein Schwellendrehmoment, eine Reduzierung einer Kraftmaschinenlufteinlassrate nahe dem Einrücken einer lastannehmenden Kupplung zu befehlen, um ein Getriebeeingangsdrehmoment um einen ersten Betrag zu reduzieren.
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug kann eine mit einem Getriebe gekoppelte elektrische Maschine, eine mit der elektrischen Maschine selektiv gekoppelte Kraftmaschine und mindestens eine Steuerung enthalten. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, als Reaktion auf eine Getriebehochschaltanforderung, darauf, dass das Getriebeeingangsdrehmoment größer ist als ein Schwellenwert und dass eine Getriebeelementdrehzahl größer ist als ein Schwellenwert, eine Reduzierung einer Kraftmaschinenlufteinlassrate zu befehlen, um ein Getriebeeingangsdrehmoment basierend auf einem Getriebeelementdrehmoment und einer Getriebeelementdrehzahl vor einer Änderung eines Übersetzungsverhältnisses während einer ersten Zeitdauer um einen ersten Betrag zu reduzieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs.
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2A–2D sind entsprechende Zeitdiagramme, die eine beispielhafte Systemreaktion zeigen.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Steuerung eines Getriebeeingangsdrehmoments.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen.
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Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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Auf 1 Bezug nehmend, wird ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs kann variieren. Obgleich insbesondere der Antriebsstrang von 1 beschrieben wird, können die Strategien gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für andere Antriebsstrangkonfigurationen gelten. Das HEV 10 enthält einen Antriebsstrang 12 mit einer Kraftmaschine 14, die mit einem Getriebe 16 wirkverbunden ist. Das Getriebe 16 kann eine Trennkupplung 18, eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 20, eine zugehörige Traktionsbatterie 22, eine Eingangswelle 24, eine Anfahrkupplung oder einen Drehmomentwandler 26 und ein Zahnradgetriebe 28 enthalten.
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Die Kraftmaschine 14 kann über die Trennkupplung 18 selektiv mit dem Motor/Generator 20 gekoppelt sein. Die Kraftmaschine 14 und der Motor/Generator 20 können beide als Antriebsquellen für das HEV 10 durch Bereitstellung von Drehmoment für das Zahnradgetriebe 28 wirken. Der Motor/Generator 20 kann durch irgendeine mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der Motor/Generator 20 ein permanent erregter Synchronelektromotor sein.
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Das Getriebe 16 kann als ein mehrere Reibelemente für das Schalten von Übersetzungsverhältnissen verwendendes Stufengetriebe konfiguriert sein. Das Getriebe 16 kann zum Erzeugen mehrerer Vorwärts- und Rückwärtsgänge über mehrere Zahnradelemente in dem Zahnradgetriebe 28 konfiguriert sein.
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Ein Wechsel des Übersetzungsverhältnisses aus einem niedrigeren Gang oder einer niedrigeren Gangübersetzung in einen höheren Gang oder eine höhere Gangübersetzung kann in einem synchronen Hochschaltvorgang von Kupplung zu Kupplung, wenn ein Reibelement eingerückt wird und ein zweites Reibelement ausgerückt wird, erfolgen. Dieses Hochschalten kann Getriebedrehmomentverstärkung reduzieren und die Betriebsdrehzahl der Kraftmaschine 14 reduzieren. Ein Reibelement oder Schaltelement kann als eine lastabgebende Kupplung bezeichnet werden. Die lastabgebende Kupplung kann freigegeben werden, während ein zweites Reibelement oder ein zweites Schaltelement, das als eine lastannehmende Kupplung bezeichnet werden kann, einrückt, um ein Hochschalten des Getriebes zu erzeugen. Das Hochschaltereignis kann in eine Vorbereitungsphase, eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase unterteilt werden. Während der Vorbereitungsphase wird der Aktuator der lastannehmenden Kupplung zur Vorbereitung auf ihr Einrücken hubverstellt, während das Drehmomenthaltevermögen der lastabgebenden Kupplung zur Vorbereitung auf ihre Freigabe reduziert wird. Während der Drehmomentphase wird das Drehmoment der lastannehmenden Kupplung auf kontrollierte Weise erhöht, während die lastabgebende Kupplung aktuell eingerückt ist oder mit einer kontrollierten Schlupfrate rutschen gelassen wird.
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Das gleichzeitige Einrücken der lastannehmenden Kupplung und die Freigabe der lastabgebenden Kupplung während eines Getriebehochschaltvorgangs können vor oder zu Beginn der Trägheitsphase erfolgen. Das gleichzeitige Einrücken und Freigeben kann zu einer momentanen Aktivierung von zwei Drehmomentflusspfaden durch die Verzahnung des Zahnradgetriebes 28 führen. Während der Drehmomentphase wird die niedrigere Gangübersetzung vom Getriebeeingang zum Getriebeausgang aufrechterhalten. Während die lastannehmende Kupplung Drehmomentkapazität gewinnt und die lastabgebende Kupplung Drehmomentkapazität verliert, kann ein größerer Teil des Eingangsdrehmoments jedoch durch den Pfad des höheren Gangs geleitet werden, bis die lastabgebende Kupplung keine Drehmomentkapazität mehr hat. Dann kann das Drehmoment durch den Pfad des höheren Gangs geleitet werden, der ein niedrigeres Drehmomentverhältnis aufweist.
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Somit geht während der kleinen Zeitspanne der Drehmomentübertragung das Eingangsdrehmoment von Verstärkung um einen höheren Betrag zu einem geringeren Betrag, bevor die Trägheit des anschließenden Gangwechsels das Ausgangsdrehmoment wieder erhöht. Dieses momentane Abfallen und anschließende Ansteigen des Ausgangsdrehmoments ist als ”Drehmomentloch” oder ”Trägheitsmoment” bekannt. Dies kann von einem Fahrzeuginsassen als ein(e) unangenehme(r) Schaltschock oder Triebstrangstörung, der bzw. die mit dem Hochschalten des Getriebes in Verbindung steht, wahrgenommen werden.
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Eine Steuerung 30 kann mit der Kraftmaschine 14, dem Antriebsstrang 12 und dem Fahrpedal 32 kommunizieren. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, das HEV 10 oder den Antriebsstrang 12 in einem ladungsverringernden Modus zu betreiben, in dem die Kraftmaschine 14 durch die Trennkupplung 18 von dem Rest des Antriebsstrangs 12 isoliert sein kann, so dass der Motor/Generator 20 als die alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 unter Verwendung der Traktionsbatterie als Antriebsaggregat wirken kann. Die Steuerung 30 kann auch dazu konfiguriert sein, das HEV 10 oder den Antriebsstrang 12 in einem Ladungserhaltungsmodus zu betreiben, in dem die Kraftmaschine 14 mit dem Rest des Antriebsstrangs 12 wirkverbunden ist, so dass sowohl die Kraftmaschine 14 als auch der Motor/Generator 20 als Antriebsquellen für das HEV 10 wirken können.
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Des Weiteren kann die Steuerung 30 mit einem Steueralgorithmus zum Ausgleich des während Getriebeschaltereignissen erfahrenen Trägheitsmoments versehen sein. Die Steuerung 30 kann dazu konfiguriert sein, ein Getriebeeingangsdrehmoment vorübergehend zu reduzieren oder zu modulieren. Das Modulieren des Getriebeeingangsdrehmoments kann unter Verwendung von Schnellpfadmodulation oder Langsampfadmodulation erreicht werden.
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Schnellpfadmodulation kann eine fast sofortige (0–30 ms Reaktionszeit) Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments bereitstellen. Schnellpfadmodulation kann versuchen, diese Reduzierung durch Verzögern der Kraftmaschinenzündung, Beeinflussen des Zündzeitpunkts oder Einstellen des Motor/Generator-Drehmoments zum Reduzieren eines einem Getriebelaufrad zugeführten Getriebeeingangsdrehmoments zu erreichen.
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Leider kann das Nachspätverstellen der Kraftmaschinenzündung oder des Zündzeitpunkts zu einer unvollständigen Verbrennung in einer Kraftmaschinenbrennkammer führen. Die unvollständige Verbrennung kann zu einem Kraftmaschinenaussetzer führen. Der Fahrer des HEV 10 kann einen scharfen Ruck oder einen Erschütterungsvorgang spüren, wenn ein solches Verbrennungsereignis erfolgt.
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Ein anderes Verfahren der Schnellpfadmodulation kann zusätzlich oder als Alternative zu den oben genannten Verfahren unter Verwendung der elektrischen Maschine (Motor/Generator) 20 eingesetzt werden. Während die Kraftmaschine 14 den Motor/Generator 20 zumindest in einem Ladungserhaltungsmodus antreibt, kann der Motor/Generator 20 ein negatives Drehmoment bereitstellen. Das durch den Motor/Generator 20 bereitgestellte negative Drehmoment kann das durch die Eingangswelle 24 auf ein Getriebeelement während des Hochschaltereignisses übertragene Nettodrehmoment reduzieren. Das Getriebeelement kann der Drehmomentwandler 26 oder ein (nicht gezeigtes) Getriebelaufrad sein.
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Jegliches durch die Kraftmaschine 14 während des Hochschaltereignisses erzeugte überschüssige Drehmoment kann zurückgewonnen und in elektrische Energie umgewandelt werden, die von der Traktionsbatterie 22 gespeichert werden kann, während die angeforderte Eingangsdrehmomentmodulation erreicht und verbesserte Schaltqualität bereitgestellt wird. Dem Motor/Generator 20 kann es an ausreichendem Drehmoment zum Modulieren des Getriebeeingangsdrehmoments bei höheren Drehzahlen fehlen, und es kann Langsampfadmodulation eingesetzt werden, um zusätzliche Getriebeeingangsdrehmomentmodulation bereitzustellen.
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Langsampfadmodulation kann, wie der Name nahelegt, eine langsamere (80–130 ms Reaktionszeit) Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments bereitstellen. Langsampfadmodulation kann versuchen, eine Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments durch Beeinflussen der der Kraftmaschine 14 zugeführten Luft zu erreichen. Die Steuerung 30 kann die Rate der der Kraftmaschine oder der Kraftmaschinenbrennkammer zugeführten Einlassluft beeinflussen, indem sie das Drosselventil/die Drosselklappe einstellt, den Turbolader verwaltet und die variable Ventilsteuerung einstellt. Die Implementierung/Zeitsteuerung und das Gesamtausmaß der Drehmomentreduzierung der Langsampfadmodulation können flexibel sein und direkt mit der Getriebedrehmomentstrategie verbunden sein.
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Es müssen bestimmte Aktivierungsgrundlagen vor Implementierung von Getriebeeingangsdrehmomentmodulation erfüllt werden. Die Aktivierungsgrundlagen können umfassen, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit, dass ein Getriebeeingangsdrehmoment größer ist als ein Schwelleneingangsdrehmoment, dass eine Kraftmaschinendrehzahl größer ist als eine Schwellenkraftmaschinendrehzahl (zum Beispiel 3000 RPM) und dass eine Fahrpedalstellung größer ist als eine Schwellenpedalstellung (zum Beispiel 60%). Ein(e) Getriebehochschaltbefehl oder -anforderung kann als Reaktion darauf, dass entweder die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Kraftmaschinendrehzahl größer als ihr jeweiliger Schwellenwert ist und eine Fahrpedalstellung größer als ein Schwellenwert ist, ausgegeben werden. Diese Aktivierungsgrundlagen können ein unter Leistung erfolgendes Hochschalten des Getriebes anzeigen. Bei Detektion der Aktivierungsgrundlagen kann die Steuerung 30 auf der Grundlage der Kupplungsdrücke der lastabgebenden und lastannehmenden Kupplung antizipieren oder vorhersagen, wann die Drehmomentmodulation anzuwenden ist.
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Die Steuerung 30 kann dazu konfiguriert sein, das Implementieren der Langsampfadmodulation und der Schnellpfadmodulation zu koordinieren. Ein vollständiges Hochschalten des Getriebes kann durchschnittlich 800–1000 ms dauern, und die zwischen Schnellpfad und Langsampfad koordinierte Drehmomentmodulation kann durchschnittlich 300–500 ms dauern. Deshalb kann die Zeitsteuerung der Drehmomentmodulation die gesamte Schaltzeitsteuerung des Getriebes beeinflussen.
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Obgleich sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die Steuerung 30 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten HEV 10 gesteuert werden, wie eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller). Daher versteht sich, dass die Steuerung 30 und eine oder mehrere andere Steuerungen zusammen als eine ”Steuerung” bezeichnet werden können, die verschiedene Aktuatoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen wie das Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, das Betreiben des Motor/Generators 20 zum Bereitstellen eines Raddrehmoments oder zum Laden der Traktionsbatterie 24, das Auswählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw. zu steuern.
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Die Steuerung 30 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Prozessoreinheit (CPU – Central Processing Unit) in Verbindung mit verschiedenen Typen von computerlesbaren Speichereinrichtungen oder -medien umfassen. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher zum Beispiel in Nur-Lese-Speicher (ROM – Read-Only Memory, Direktzugriffsspeicher (RAM – Random-Access Memory) und Erhaltungsspeicher (KAM – Keep-Alive Memory) enthalten. KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien können unter Verwendung jeglicher von mehreren bekannten Speichergeräten wie z. B. PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher – Programmable Read-Only Memory), EPROMs (elektrisch programmierbarer PROM – Electrically PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM – Electrically Erasable PROM), Flash-Speicher oder jeglicher anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder Kombinationsspeichergeräte umgesetzt werden, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung zum Steuern der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die Steuerung 30 kann mit verschiedenen Kraftmaschinen/Fahrzeugsensoren und -aktuatoren über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O-Schnittstelle), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle implementiert werden kann, welche eine verschiedenartige Rohdaten- oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umsetzung, einen Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt, kommunizieren. Alternativ dazu können ein oder mehrere zweckgebundene Hardware- oder Firmwarechips verwendet werden, um spezielle Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden. Wie in dem repräsentativen Ausführungsbeispiel von 1 allgemein dargestellt, kann die Steuerung 30 Signale zu und/oder von der Kraftmaschine 14, dem Antriebsstrang 12 und dem Fahrpedal 32 kommunizieren. Obgleich nicht explizit dargestellt, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene von der Steuerung 30 steuerbare Funktionen oder Komponenten in jedem der oben identifizierten Untersysteme erkennen.
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Zu repräsentativen Beispielen für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die direkt oder indirekt durch von der Steuerung ausgeführte Steuerlogik betätigt werden können, zählen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, -rate und -dauer, Drosselklappenstellung, Zündkerzenzündzeitpunkt (bei Fremdzündungskraftmaschinen), Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten und -dauer, Vorbaunebenaggregatantrieb(FEAD – Front-End Accessory Drive)-Komponenten, wie z. B. eine Lichtmaschine, ein Klimakompressor, Batterieladung, regeneratives Bremsen, Betrieb der elektrischen Maschine, Kupplungsdrücke und das Getriebe und dergleichen. Sensoren, die eine Eingabe durch die I/O-Schnittstelle übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise Turboladeraufladedruck, Kurbelwellenstellung (PIP), Kraftmaschinendrehzahl (RPM), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Einlasskrümmerdruck (MAP), Fahrpedalstellung (PPS), Zündschalterstellung (IGN), Drosselventilstellung (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoffgehalt (EGO) oder eine andere Abgaskomponentenkonzentration oder -anwesenheit, Einlassluftstrom (MAF), Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebeturbinendrehzahl (TS) und Abbrems- oder Schaltmodus (MDE) anzugeben.
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In einem repräsentativen Beispiel kann die Steuerung 30 zum Empfang mehrerer Signale über Eingangskommunikationskanäle konfiguriert sein. Die Signale können eine Fahrpedalstellung, eine Kraftmaschinendrehzahl, ein(e) Getriebeelementdrehzahl oder -drehmoment, die (das) Eingangswellendrehzahl oder -drehmoment, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment der elektrischen Maschine und verschiedene Getriebesignale anzeigen. Die Getriebesignale können Drücke der lastabgebenden Kupplung und der lastannehmenden Kupplung, Schaltanzeigen oder -befehle, Schaltelementdrehmoment oder -drehzahl und Übersetzungsverhältnisse oder Gangübersetzungen umfassen.
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Die Steuerung 30 kann das Fahrerpedalstellungssignal während eines Getriebeschaltereignisses empfangen und interpretieren und es in drei Bereiche aufteilen: leichten Pedaldruck, mittleren Pedaldruck oder starken Pedaldruck. Die Fahrpedalstellung kann mit einer Fahrerdrehmomentanforderung oder einem Drehmomentbefehl korrelieren. Der Bereich leichter Pedaldruck kann einer Fahrpedalstellung entsprechen, die unter einem Schwellenwert liegt, während der Antriebsstrang 12 in einem Hybridelektromodus betrieben wird, wobei sowohl die Kraftmaschine 14 als auch der Motor/Generator 20 als Antriebsquellen für das HEV 10 wirken können.
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Der Bereich mittlerer Pedaldruck kann einer Fahrpedalstellung entsprechen, die über dem Schwellenwert für den Bereich leichter Pedaldruck liegt, während der Antriebsstrang in einem Hybridelektromodus betrieben wird. Der Bereich mittlerer Pedaldruck kann auch einer Fahrpedalstellung entsprechen, die gleich oder etwas größer als der Schwellenwert für den Bereich leichter Pedaldruck ist, wenn der Ladezustand der Traktionsbatterie 22 oder die Ladeleistung des Motor/Generators 20 unter einem Ladezustands- oder Ladeleistungsschwellenwert liegt. Der Bereich starker Pedaldruck kann einer Fahrpedalstellung entsprechen, die sowohl größer als der Schwellenwert für den Bereich leichter Pedaldruck als auch den Bereich mittlerer Pedaldruck ist, während der Antriebsstrang 12 im Hybridelektromodus betrieben wird.
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Weiterhin kann die Steuerung 30 zur Ausgabe von Befehlen zu verschiedenen Fahrzeugkomponenten zum Modulieren von Getriebeeingangsdrehmomenten über Ausgangskommunikationskanäle konfiguriert sein. Das Modulieren von Getriebeeingangsdrehmoment kann als eine Reduzierung des dem Getriebe zugeführten Eingangsdrehmoments, woran sich eine Erhöhung des dem Getriebe zugeführten Eingangsdrehmoments zum Erfüllen einer Fahreranforderung entsprechend einer aktuellen Fahrpedalstellung anschließt, charakterisiert werden.
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Die Steuerung 30 kann mit einer Steuerlogik versehen sein, die dazu konfiguriert ist, ein Triebstrangträgheitsmoment und ein vorhergesagtes Ausmaß an Triebstrangträgheitsmoment, das über Schnellpfad- und/oder Langsampfaddrehmomentmodulation vom Triebstrang entfernt werden soll, zu berechnen oder zu schätzen. Das Ausmaß des entfernten Triebstrangmoments kann auf verschiedenen Komponentendrehzahlen und -drehmomenten, wie zum Beispiel des Getriebelaufrads oder der Getriebeeingangswelle, basieren.
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Die Steuerung 30 kann auch mit einer Steuerlogik versehen sein, die dazu konfiguriert ist, zu bestimmen oder vorherzusagen, wann Trägheitsmoment entfernt werden soll. Die Steuerung 30 kann zwischen Schnellpfad- und Langsampfaddrehmomentmodulation zum Entfernen von Trägheitsmoment und Verbessern von Schalt- und Fahrqualität koordinieren.
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Die Steuerung 30 kann einen Getriebehochschaltbefehl empfangen und bestimmen, wann eine Getriebeeingangsdrehmomentmodulation implementiert werden soll. Die Steuerung kann Kupplungsdrücke des (der) lastannehmenden Schaltelements oder Kupplung und des (der) lastabgebenden Schaltelements oder Kupplung überwachen. Während eines Getriebeschaltereignisses können eine Erhöhung des Fluiddrucks eines lastannehmenden Schaltelements und eine Verringerung des Fluiddrucks eines lastabgebenden Schaltelements erfolgen. Die jeweilige Erhöhung und Verringerung der Fluiddrücke der Schaltelemente kann ein bevorstehendes Hochschalten des Getriebes anzeigen.
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Wenn sich die Fahrpedalstellung in dem Bereich mittlerer bis starker Pedaldruck (Fahrpedalstellung über Schwellenwert) befindet, kann die Steuerung die Zunahmerate oder Ramprate des Drucks der lastannehmenden Kupplung analysieren. Der Druck oder die Ramprate des lastabgebenden oder lastannehmenden Schaltelements kann der Steuerung ermöglichen, den Start der Getriebeeingangsdrehmomentmodulation zu bestimmen. Die Dauer der Getriebeeingangsdrehmomentmodulation kann auch durch Schaltelementdrücke oder -rampraten bestimmt werden. Zum Beispiel kann gelten, je höher die Ramprate, desto früher kann die Getriebeeingangsdrehmomentmodulation während des Getriebehochschaltereignisses implementiert werden. Je niedriger die Ramprate, desto später kann die Getriebeeingangsdrehmomentmodulation während des Getriebehochschaltereignisses implementiert werden.
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Die Dauer der Getriebeeingangsdrehmomentmodulation kann auf den Kupplungsdrücken der lastannehmenden oder lastabgebenden Schaltelemente basieren. Die Steuerung 30 kann mit einer Steuerlogik versehen sein, die eine Istgetriebegangübersetzung und eine Sollgetriebegangübersetzung, die infolge des Hochschaltens erreicht werden soll, anzeigen. Basierend auf der Istgetriebegangübersetzung im Vergleich zu der Sollgetriebegangübersetzung und der Änderungsrate der Getriebegangübersetzung kann die Steuerung 30 die bis zum Ende des Hochschaltens erforderliche Zeit, wenn die Sollgetriebegangübersetzung erreicht ist, schätzen. Anhand dieser Zeit kann die Steuerung 30 dann die Dauer der Getriebeeingangsdrehmomentmodulation schätzen, um die Gesamtgetriebehochschaltzeitsteuerung nicht negativ zu beeinflussen.
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Die Steuerung 30 kann die Höhe des zu entfernenden Getriebeeingangsdrehmoments basierend auf dem Trägheitsmoment der Triebstrangkomponenten bestimmen. Das Trägheitsmoment der Triebstrangkomponenten kann basierend auf der Getriebelaufraddrehzahl oder Getriebeeingangswellendrehzahl geschätzt werden. Sollte das geschätzte Trägheitsmoment einen Schwellenwert übersteigen, kann Getriebeeingangsdrehmomentmodulation implementiert werden, um das Getriebeeingangsdrehmoment zu reduzieren.
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2A bis 2D zeigen entsprechende Zeitdiagramme des Übersetzungsverhältnisses, der Schnellpfaddrehmomentmodulation, der Langsampfaddrehmomentmodulation bzw. des Getriebeeingangsdrehmoments. Die Diagramme können sich zeitlich entsprechen und ein Ausführungsbeispiel einer Getriebeeingangsdrehmomentmodulation darstellen.
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2A ist ein Diagramm des Übersetzungsverhältnisses 50 während eines Hochschaltens des Getriebes. Zum Zeitpunkt t0 kann die Steuerung den Beginn eines Hochschaltens des Getriebes basierend auf den Momentankupplungsdrücken oder auf der Ramprate der Kupplungsdrücke antizipieren. Die Höhe der erforderlichen Drehmomentmodulation kann gleichzeitig basierend auf der Getriebelaufraddrehzahl oder dem geschätzten Getriebelaufraddrehmoment bestimmt werden. Als Alternative dazu kann die erforderliche Höhe der Drehmomentmodulation basierend auf der Drehzahl oder dem Drehmoment verschiedener Getriebeelemente bestimmt werden.
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2B ist ein Diagramm der Langsampfaddrehmomentmodulation 52 während eines Hochschaltens des Getriebes. Die Steuerung 30 kann Langsampfadmodulation zum Zeitpunkt t1 anfordern. Die Langsampfadmodulationsanforderung kann gesendet werden, wenn die Kupplungsdrücke der lastabgebenden Kupplung und der lastannehmenden Kupplung vorbereitet werden, um die Steuerung des Hochschaltens des Getriebes zu beginnen. Das Langsampfaddrehmoment kann beginnen, vor dem anfänglichen Einrücken der lastannehmenden Kupplung bei t2 das Getriebeeingangsdrehmoment um einen ersten Betrag herunterzurampen. Die Langsampfaddrehmomentmodulation kann die Kraftmaschinenlufteinlassrate durch Reduzieren der Kraftmaschinenlufteinlassrate in die Brennkammer der Kraftmaschine reduzieren.
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2C ist ein Diagramm der Schnellpfaddrehmomentmodulation 54 während eines Hochschaltens des Getriebes. Die Steuerung 30 kann Anwendung von Schnellpfaddrehmomentmodulation verzögern oder verweigern, wenn die Langsampfaddrehmomentmodulation in der Lage ist, ausreichend Triebstrangdrehmoment zu entfernen.
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2D ist ein Diagramm des Getriebeeingangsdrehmoments 56 während eines Hochschaltens des Getriebes. Die Steuerung 30 kann den Wechsel des Übersetzungsverhältnisses weiter überwachen. Als Reaktion auf einen Wechsel des Übersetzungsverhältnisses nahe dem Zeitpunkt t3 kann die Langsampfaddrehmomentmodulation ein weiteres Herunterrampen des Getriebeeingangsdrehmoments um einen zweiten Betrag anfordern. Die tatsächliche Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments beginnt möglicherweise erst zum Zeitpunkt t3R mit dem Reduzieren oder Modulieren.
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Schnellpfaddrehmomentmodulation, wie in 2C dargestellt, kann bei t4 als Reaktion auf eine funktionale Änderung des Übersetzungsverhältnisses, die anzeigt, dass ein Prozentanteil der Durchführung des Hochschaltens unter einem Schwellenprozentanteil der Durchführung liegt, ausgelöst werden. Die Schnellpfaddrehmomentmodulation kann ein Herunterrampen des Getriebeeingangsdrehmoments um einen dritten Betrag vor dem anfänglichen Einrücken der lastannehmenden Kupplung zum Zeitpunkt t4 anfordern. Die Schnellpfaddrehmomentmodulation kann die Getriebeeingangsdrehmomentrate durch Einstellen des Zündzeitpunkts der Kraftmaschine und/oder des Motor/Generator-Drehmoments reduzieren. Die weitere Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments um den dritten Betrag kann fast sofort erfolgen, und die vollständige Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments kann zum Zeitpunkt t5 vollständig bereitgestellt werden.
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Der erste, der zweite und der dritte Betrag der Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments können verschiedene Werte aufweisen. Es kommt auch in Betracht, dass basierend auf dem erforderlichen Betrag der Getriebeeingangsdrehmomentmodulation die Steuerung 30 die Schnellpfad- oder die Langsampfaddrehmomentmodulation anfordern kann.
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Als Reaktion darauf, dass die prozentuale Durchführung des Hochschaltens größer als ein Schwellenwert ist, kann die Steuerung 30 damit beginnen, zwischen der Langsampfad- und der Schnellpfaddrehmomentmodulation zu koordinieren, so dass das Eingangsgetriebedrehmoment das vom Fahrer angeforderte Drehmoment erfüllen kann. Der Prozentanteil der Durchführung des Hochschaltens kann darauf basieren, wie nahe sich die Istgetriebegangübersetzung an der bei Beendigung des Hochschaltens zu erreichenden Endgetriebegangübersetzung befindet. Das vom Fahrer angeforderte Ausgangsdrehmoment kann der tatsächlichen Fahrpedalstellung entsprechen. Aufgrund der langsameren Reaktionszeit des Langsampfads im Vergleich zu dem Schnellpfad kann die Langsampfaddrehmomentmodulation eine Erhöhung der Kraftmaschinenlufteinlassrate zum Zeitpunkt t6 anfordern, bevor die Schnellpfadmodulation eine Einstellung des Kraftmaschinenzündzeitpunkts oder des Motor/Generator-Drehmoments zum Zeitpunkt t7 befiehlt.
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Wenn sich das Übersetzungsverhältnis, wie in 2A gezeigt, dem gewünschten oder Sollübersetzungsverhältnis annähert, kann die Schnellpfaddrehmomentmodulation eine Einstellung des Kraftmaschinenzündzeitpunkts oder des Motor/Generator-Drehmoments (Drehmoments der elektrischen Maschine) zum Zeitpunkt t7 befehlen. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann, wie in 2D dargestellt, mit Beginn zum Zeitpunkt t7 zunehmen und weiter zunehmen, während die Langsampfaddrehmomentmodulation, wie in 2B dargestellt, weiter eine Zunahme der Kraftmaschinenlufteinlassrate nahe der Beendigung des Hochschaltens des Getriebes zum Zeitpunkt t8 anfordert.
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Wenn das Übersetzungsverhältnis, wie in 2A dargestellt, anzeigt, dass das Sollübersetzungsverhältnis erreicht worden ist, kann die Schnellpfadmodulation eine weitere Einstellung des Kraftmaschinenzündzeitpunkts oder des Motor/Generator-Drehmoments zum Zeitpunkt t9 anfordern. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann, wie in 2D dargestellt, weiter ansteigen, um das vom Fahrer angeforderte Drehmoment als Reaktion auf die Wiederherstellung des Langsampfaddrehmoments und Schnellpfaddrehmoments zu erfüllen. Das Getriebeeingangsdrehmoment kann das vom Fahrer angeforderte Drehmoment nahe dem Zeitpunkt t10 erfüllen.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung des HEV 10 gezeigt. Das Verfahren kann durch die Steuerung 30 ausgeführt werden und kann als ein geschlossenes Regelsystem implementiert werden. Der Kürze halber wird das Verfahren im Zusammenhang mit einer einzigen Verfahrensiteration unten beschrieben.
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Die Steuerlogik kann eine Fahrpedalstellung, eine Kraftmaschinendrehzahl und eine Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingaben empfangen. Bei Block 100 kann das Verfahren bestimmen, ob ein Getriebehochschaltbefehl erhalten worden ist. Ist kein Getriebehochschaltbefehl erhalten worden, kann das Verfahren bei Block 102 enden. Sollte ein Getriebehochschaltbefehl empfangen werden, kann das Verfahren zu Block 104 übergehen.
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Bei Block 104 kann das Verfahren das Getriebeelementdrehmoment mit einem Getriebeelementdrehmoment-Schwellenwert vergleichen. Das Getriebeelementdrehmoment kann basierend auf einer empfangenen Getriebeelementdrehzahl berechnet werden. Falls das Getriebeelementdrehmoment geringer als der Schwellenwert ist, kann das Verfahren bei Block 102 enden. Sollte das Getriebeelementdrehmoment größer als der Schwellenwert sein, kann das Verfahren zu Block 106 übergehen.
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Bei Block 106 kann das Verfahren eine Langsampfadmodulation des Getriebeeingangsdrehmoment während des Hochschaltens des Getriebes anfordern. Beim Anwenden der Langsampfadmodulation kann das Verfahren eine Reduktion des Anteils des Verbrennungsmaschinen-Lufteintritts befehlen, um das Getriebeeingangsdrehmoment zu reduzieren. Der Betrag der Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments kann basierend auf der Drehzahl oder dem Drehmoment des Getriebeelements berechnet werden.
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Die Langsampfadmodulation kann vor dem Einrücken des lastannehmenden Schaltelements und mindestens vor Beendigung des Hochschaltens des Getriebes während einer ersten Zeitdauer beginnen. Die Dauer der Langsampfadmodulation kann mindestens auf dem Anteil der Erhöhung des Drucks des lastannehmenden Schaltelements basieren.
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Das Verfahren kann dazu übergehen, die Trägheit des Antriebsdrehmoments bei Block 108 zu überwachen. Wenn eine ausreichende Trägheit des Antriebsdrehmoments nicht beseitigt wurde durch die aktuelle Implementierung der Langsampfadmodulation zur Minimierung von Antriebsstörungen, die mit dem Hochschalten des Getriebes verbunden sind, kann das Verfahren bei Block 110 enden. Sollte eine ausreichende Trägheit des Antriebsdrehmoments nicht beseitigt worden sein, kann das Verfahren bei Block 112 fortfahren.
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Das Verfahren kann bei Block 112 eine weitere Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments anfordern. Das Verfahren kann eine Schnellpfadmodulation des Getriebeeingangsdrehmoments anfordern oder weiter Langsampfadmodulation anfordern. Eine weitere Reduzierung kann in Reaktion auf ein Eingreifen des lastannehmenden Schaltelements angefordert werden.
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Bei Anwendung der Schnellpfadmodulation kann das Verfahren ein Anpassen des Zündzeitpunktes der Verbrennungsmaschine oder des Motor/Generator Drehmoments zum Reduzieren des Getriebeeingangsdrehmoments befehlen. Die Schnellpfadmodulation kann vor Beendigung des Hochschaltens des Getriebes und zumindest bis zur Beendigung des Hochschaltens des Getriebes während einer zweiten Zeitdauer beginnen. Das Ausmaß der Schnellpfadmodulation kann auf der Drehzahl oder dem Drehmoment eines Getriebeelements basieren. Die Dauer der zweiten Zeitdauer kann auf dem Kupplungsdrücken oder dem allgemeinen Timing der Getriebehochschaltstrategie basieren.
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Bei Block 112 kann das Verfahren alternativ unter Verwendung der Langsampfadmodulation eine weitere Reduzierung des Getriebeeingangsdrehmoments anfordern. Das Verfahren kann sowohl die Langsampfadmodulation als auch die Schnellpfadmodulation anwenden, während es die Überwachung des Übersetzungsverhältnisses fortsetzt.
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Wenn bei Block 114 ein Ziel-Übersetzungsverhältnis und alternativ ein Ziel-Getriebedrehzahlverhältnis nicht erreicht wird, fährt das Verfahren fort entweder Langsampfadmodulation oder Schnellpfadmodulation oder eine Kombination der beiden anzuwenden. Sollte das Ziel-Dreahzahlverhältnis erreicht werden, kann das Verfahren zu Block 116 übergehen und versuchen die zu der aktuellen Fahrpedalposition korrespondierende Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen.
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Bei Block 116 kann das Verfahren versuchen die Wiederherstellung des Langsampfad-Drehmoments und des Schnellpfaddrehmoments aufeinander abzustimmen um die zu der aktuellen Fahrpedalposition korrespondierende Drehmomentanforderung des Fahrers zu befriedigen. Das Verfahren kann eine Erhöhung oder Wiederherstellung der Kraftmaschinenlufteinlassrate befehlen um das vom Fahrer angeforderte Drehmoment nahe dem Ende der ersten Zeitdauer zu erfüllen, um die Langsampfadmodulation wiederherzustellen. Das Verfahren kann zudem eine Wiederherstellung oder Einstellung des Zündzeitpunktes der Verbrennungsmaschine und/oder des Drehmoments der Elektromaschine nahe dem Ende der zweiten Zeitdauer befehlen um das Schnellpfaddrehmoment wiederherzustellen. Die erste Zeitdauer kann größer als die zweite Zeitdauer sein und die erste Zeitdauer überlappen.
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Die Wiederherstellung des Langsampfad- und des Schnellpfaddrehmoments kann bei dem Versuch die Fahrerdrehmomentanforderung zu erfüllen zu einer Zunahme des Getriebeeingangsdrehmoments führen. Dies kann letztendlich ein Hochschalten des Getriebes bei minimierten, vom Fahrer während des Hochschaltens erfahrenen Triebstrangstörungen erzielen.
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Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Darstellung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.