DE102015122962A1

DE102015122962A1 - Drehmomentwandlerkupplungskapazität basierend auf Rekuperationsbremsanforderung

Info

Publication number: DE102015122962A1
Application number: DE102015122962.5A
Authority: DE
Inventors: Bernard D. Nefcy; Francis Thomas Connolly; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-07-07
Also published as: US20160194008A1; US9475495B2; CN105752074B; CN105752074A

Abstract

Ein Fahrzeug enthält eine Kraftmaschine, ein Getriebe und eine elektrische Maschine, die zur Bereitstellung von Antriebsdrehmoment und Rekuperationsbremsmoment konfiguriert ist. Die elektrische Maschine ist über eine Kupplung selektiv mit der Kraftmaschine gekuppelt. Darüber hinaus enthält das Fahrzeug einen Drehmomentwandler mit einer zugehörigen Überbrückungskupplung, die die elektrische Maschine und das Getriebe kuppelt. Die Überbrückungskupplung weist eine zugehörige Drehmomentkapazität auf. Ferner enthält das Fahrzeug eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Bremsanforderung, die eine antizipierte Rekuperationsbremsanforderung anzeigt, die Drehmomentkapazität vor dem Rekuperationsbremsereignis um einen Betrag zu erhöhen, der einem dem antizipierten Rekuperationsbremsereignis zugeordneten antizipierten Rekuperationsbremsmoment entspricht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuersysteme und -verfahren für ein Fahrzeug, das einen Hybridantriebsstrang mit einem Drehmomentwandler enthält, der eine zugehörige zwischen einem Fahrmotor und einem Getriebe angeordnete Überbrückungskupplung aufweist.
HINTERGRUND
Herkömmliche Automatikgetriebefahrzeuge können ein Getriebe mit einem Drehmomentwandler zur Bereitstellung einer hydrodynamischen Kupplung mit Drehmomentverstärkung enthalten. Die hydrodynamische Kupplung gestattet einen kontinuierlichen Betrieb des Motors, während er mit dem Getriebe verbunden ist, wenn das Fahrzeug stationär ist. Darüber hinaus stellt der Drehmomentwandler Drehmomentverstärkung bereit, um das Anfahren des Fahrzeugs zu unterstützen, und stellt eine Dämpfung von Triebstrangdrehmomentstörungen bereit. Die Drehmomentverstärkung oder das Drehmomentverhältnis ändert sich mit der Drehzahldifferenz oder dem Schlupf zwischen dem Drehmomentwandlereingangselement (Pumpenrad) und -ausgangselement (Turbinenrad). Es kann eine Drehmomentwandlerkupplung oder Überbrückungskupplung vorgesehen sein, um eine mechanische oder Reibkupplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad bereitzustellen und so den Schlupf und zugehörige Verluste zur Verbesserung des Wirkungsgrads zu beseitigen. Die Überbrückungskupplung weist eine zugehörige Kupplungskapazität auf, die ein maximales ohne Schlupf durch den Drehmomentwandler übertragbares Drehmoment beschreibt.
Ebenso können Hybridfahrzeugantriebsstränge ein Getriebe oder Zahnradgetriebe mit einem stromabwärts einer elektrischen Maschine, das heißt zwischen der elektrischen Maschine und den Fahrzeugrädern, angeordneten Drehmomentwandler enthalten. Die elektrische Maschine kann dazu konfiguriert sein, entweder Antriebsdrehmoment, das herkömmlicherweise als positives Drehmoment bezeichnet werden kann, oder Rekuperationsbremsmoment, das als negatives Drehmoment bezeichnet werden kann, bereitzustellen.
KURZFASSUNG
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Kraftmaschine, ein Getriebe und eine elektrische Maschine, die zur Bereitstellung von Antriebsdrehmoment und Rekuperationsbremsmoment konfiguriert ist. Die elektrische Maschine ist über eine Kupplung selektiv mit der Kraftmaschine gekuppelt. Darüber hinaus enthält das Fahrzeug einen Drehmomentwandler mit einer zugehörigen Überbrückungskupplung, die die elektrische Maschine und das Getriebe kuppelt. Die Überbrückungskupplung weist eine zugehörige Drehmomentkapazität auf. Ferner enthält das Fahrzeug eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Bremsanforderung, die eine antizipierte Rekuperationsbremsanforderung anzeigt, die Drehmomentkapazität vor dem Rekuperationsbremsereignis um einen Betrag zu erhöhen, der einem dem antizipierten Rekuperationsbremsereignis zugeordneten Rekuperationsbremsmoment entspricht.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Bremsanforderung durch eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer und/oder eine Freigabe eines Fahrpedals durch einen Fahrer eingeleitet werden. Bei einigen Ausführungsformen ist die Steuerung dazu konfiguriert, die Drehmomentkapazität mit einer Rate basierend auf einer Kapazitätserhöhungsantwortrate der Überbrückungskupplung zu erhöhen.
Ebenfalls Teil der Offenbarung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Dabei umfasst das Fahrzeug eine Kraftmaschine, einen Fahrmotor, eine Kupplung, die zum selektiven Kuppeln der Kraftmaschine und des Fahrmotors konfiguriert ist, und einen Drehmomentwandler, der den Motor an ein Zahnradgetriebe kuppelt. Das Verfahren umfasst Erhöhen einer Drehmomentkapazität einer dem Drehmomentwandler zugeordneten Überbrückungskupplung. Die Drehmomentkapazität wird als Reaktion auf ein antizipiertes Anlegen eines einer Bremsanforderung zugeordneten Rekuperationsbremsmoments erhöht. Die Drehmomentkapazität wird um einen Betrag erhöht, der dem antizipierten Rekuperationsbremsmoment entspricht. Darüber hinaus umfasst das Verfahren als Reaktion auf die Bremsanforderung Ansteuern des Fahrmotors zur Bereitstellung von Rekuperationsbremsmoment nach Erhöhung der Drehmomentkapazität.
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält Antriebsräder, eine elektrische Maschine, die zur Bereitstellung von Rekuperationsbremsmoment für die Antriebsräder konfiguriert ist, eine Kupplung, die zum selektiven Wirkkuppeln der elektrischen Maschine und der Antriebsräder konfiguriert ist, und mindestens eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine antizipierte Vergrößerung der Höhe eines Eingangsdrehmoments zur Kupplung basierend auf einer Bremsanforderung eine der Kupplung zugeordnete Drehmomentkapazität vor der Vergrößerung der Höhe des Eingangsdrehmoments zur Kupplung zu erhöhen.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten mehrere Vorteile. Zum Beispiel stellen hierin offenbarte Ausführungsformen ein System und ein Verfahren zur Steuerung einer Kupplung stromabwärts einer elektrischen Maschine zur Gewährleistung einer adäquaten Kupplungskapazität vor Einleitung eines Rekuperationsbremsereignisses bereit. Des Weiteren können Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung die Verwendung von Fahrzeugreibungsbremsen reduzieren, wodurch die Nutzlebensdauer verschiedener Bremskomponenten verlängert wird.
Die obigen und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Ausführungsform eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung in schematischer Form dar; und
2 stellt ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung in Flussdiagrammform dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden hierin Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details der besonderen Komponenten zu zeigen. Deshalb sollen die hier offenbarten speziellen strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die Ausführungsformen auf verschiedene Weise einzusetzen sind. Wie für den Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene unter Bezugnahme auf irgendwelche der Figuren dargestellten und beschriebenen Merkmale mit in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellten Merkmalen kombiniert werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren dieser Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 zeigt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten im Fahrzeug kann variieren. Das HEV 10 enthält einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 enthält eine Kraftmaschine 14, die ein Getriebe 16 antreibt, was als ein modulares Hybridgetriebe (MHT – Modular Hybrid Transmission) bezeichnet werden kann. Wie unten ausführlicher beschrieben werden wird, enthält das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Fahrbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein Mehrstufenautomatikgetriebe oder -zahnradgetriebe 24.
Die Kraftmaschine 14 und der M/G 18 sind beide Antriebsquellen für das HEV 10. Die Kraftmaschine 14 stellt allgemein ein Antriebsaggregat dar, das eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor, oder eine Brennstoffzelle enthalten kann. Die Kraftmaschine 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Ausgangsdrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der M/G 18 ein permanenterregter Synchronmotor sein. Leistungselektronik 56 bereitet die von der Batterie 20 bereitgestellte Gleichstromleistung (DC-Leistung) für die Anforderungen des M/G 18 auf, wie weiter unten beschrieben werden wird. Die Leistungselektronik 56 kann für den M/G 18 zum Beispiel einen Dreiphasenwechselstrom (Dreiphasen-AC) bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist ein Leistungsfluss von der Kraftmaschine 14 zum M/G 18 oder von dem M/G 18 zur Kraftmaschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt sein und der M/G 18 kann als Generator arbeiten, um Rotationsenergie, die von einer Kurbelwelle 28 und einer M/G-Welle 30 bereitgestellt wird, in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umzuwandeln. Die Trennkupplung 26 kann auch ausgerückt werden, um die Kraftmaschine 14 von dem Rest des Antriebsstrangs 12 zu trennen, so dass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist mit der Welle 30 kontinuierlich antriebsverbunden, während die Kraftmaschine 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit der Kraftmaschine 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist. Der Drehmomentwandler 22 enthält ein Pumpenrad, das an der M/G-Welle 30 befestigt ist, und ein Turbinenrad, das an der Getriebeeingangswelle 32 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 22 stellt auf diese Weise eine hydraulische Kupplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad zum Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller als das Turbinenrad dreht. Die Höhe des Turbinendrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend groß ist, ist das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Des Weiteren kann eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 vorgesehen sein, die, wenn sie eingerückt ist, das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch kuppelt, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung gestattet wird. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als eine Anfahrkupplung zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeuganfahrens betrieben werden. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung bezeichnet, und die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (bei der es sich um eine Anfahrkupplung handeln kann) wird allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 weist eine zugehörige Kupplungskapazität auf. Die Kupplungskapazität kann durch Erhöhen oder Verringern einer Anpresskraft der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34, zum Beispiel durch Erhöhen oder Verringern eines hydraulischen Drucks in der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34, als Reaktion auf ein Signal von einer zugehörigen Steuerung, wie zum Beispiel einer Antriebsstrangsteuerung (PCU – Powertrain Control Unit) 50, eingestellt werden.
Das Zahnradgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) enthalten, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt), zur Herstellung der gewünschten mehreren diskreten oder Stufenübersetzungsverhältnisse selektiv in verschiedenen Übersetzungsverhältnissen platziert werden. Die Reibungselemente sind über eine Schaltroutine steuerbar, die gewisse Elemente der Zahnradsätze verbindet oder trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Zahnradgetriebe 24 wird basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie zum Beispiel eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50, automatisch aus einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes geschaltet. Dann stellt das Zahnradgetriebe 24 Antriebsstrangausgangsdrehmoment für die Ausgangswelle 36 bereit.
Es sollte auf der Hand liegen, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Zahnradgetriebe 24 nur ein Beispiel für eine Zahnradgetriebe- oder Getriebeanordnung ist; jegliches mehrstufige Getriebe, das ein oder mehrere Eingangsdrehmomente von einer Kraftmaschine und/oder einem Motor annimmt und dann für eine Ausgangswelle Drehmoment bei den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen bereitstellt, ist zur Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung akzeptabel. Zum Beispiel kann das Zahnradgetriebe 24 durch ein mechanisches Automatikgetriebe (AMT – Automated Mechanical (oder Manual) Transmission), das einen oder mehrere Servomotoren zum Verschieben/Drehen von Schaltgabeln entlang einer Schaltschiene zum Auswählen einer gewünschten Gangstufe enthält, implementiert werden. Zum Beispiel kann, wie für einen Durchschnittsfachmann allgemein auf der Hand liegt, ein AMT in Anwendungen mit höheren Drehmomentanforderungen verwendet werden.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differenzial 40 verbunden. Das Differenzial 40 treibt über jeweilige Achsen 44, die mit dem Differenzial 40 verbunden sind, ein Paar Räder 42 an. Das Differenzial überträgt ungefähr ein gleiches Drehmoment auf jedes Rad 42 und gestattet dabei geringfügige Drehzahlunterschiede, z. B. wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Verschiedene Arten von Differenzialen oder ähnliche Vorrichtungen können zur Verteilung von Drehmoment vom Antriebsstrang auf ein oder mehrere Räder verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung in Abhängigkeit von beispielsweise dem bestimmten Betriebsmodus oder der bestimmten Betriebsbedingung variieren.
Der Antriebsstrang 12 enthält ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit (PCU) 50. Obwohl sie als eine Steuerung dargestellt ist, kann die PCU 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und kann durch verschiedene andere über das Fahrzeug 10 hinweg verteilte Steuerungen, wie z. B. eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller) gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine "Steuerung" bezeichnet werden können, die als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren verschiedene Aktuatoren zur Steuerung von Funktionen, wie z. B. Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, Betreiben des M/G 18 zur Bereitstellung von Raddrehmoment oder zum Laden der Batterie 20, Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw., steuert. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU – Central Processing Unit) enthalten, der bzw. die mit verschiedenen Arten von rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien in Verbindung steht. Zu rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in zum Beispiel Nurlesespeichern (ROM – Read-Only Memory), Direktzugriffsspeichern (RAM – Random-Access Memory) und Keep-Alive-Speichern (KAM – Keep Alive Memory) gehören. Der KAM ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern von verschiedenen Betriebsvariablen, während die CPU abgeschaltet ist, verwendet werden kann. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl von bekannten Speichervorrichtungen implementiert werden, wie zum Beispiel PROM (programmierbare Nurlesespeicher), EPROM (elektrische PROM), EEPROM (elektrisch löschbare PROM), Flash-Speicher oder irgendwelche anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von der Steuerung beim Steuern der Kraftmaschine oder des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert 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. 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 Ausführungsbeispiel von 1 allgemein dargestellt, kann die PCU 50 Signale zu und/oder von der Kraftmaschine 14, der Trennkupplung 26, dem M/G 18, der Anfahrkupplung 34, dem Zahnradgetriebe 24 des Getriebes 16 und der Leistungselektronik 56 kommunizieren. Der Durchschnittsfachmann wird verschiedene von der PCU 50 steuerbare Funktionen oder Komponenten in jedem der oben identifizierten Untersysteme erkennen, obwohl diese nicht explizit dargestellt sind. Zu repräsentativen Beispielen von Parametern, Systemen 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 oder -entladung, Rekuperationsbremsung, M/G-Betrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Zahnradgetriebe 24 des Getriebes 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), Getriebeturbinenraddrehzahl (TS), Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), Abbrems- oder Schaltmodus (MDE) anzugeben.
Durch die PCU 50 durchgeführte Steuerlogik oder Funktionen kann/können durch Flussdiagramme oder ähnliche Diagramme in einer oder mehreren Figuren dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, Interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, implementiert werden kann/können. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obgleich dies nicht immer explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass eine(r) oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. Auf ähnliche Weise ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung angegeben. Die Steuerlogik kann in erster Linie in einer Software implementiert werden, die durch eine Steuerung eines Fahrzeugs, einer Kraftmaschine und/oder eines Antriebsstrangs auf Mikroprozessorbasis, wie zum Beispiel die PCU 50, durchgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik in Software, Hardware oder einer Kombination von Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert wird, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien mit gespeicherten Daten vorgesehen werden, die einen Code oder Befehle darstellen, die von einem Rechner ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Untersysteme zu steuern. Die rechnerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Anzahl von bekannten physischen Vorrichtungen enthalten, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher verwenden, um ausführbare Befehle und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu halten.
Ein Fahrpedal 52 wird vom Fahrer des Fahrzeugs dazu verwendet, einen Drehmomentanforderungs-, Leistungsanforderungs- oder Fahrbefehl zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt Herunterdrücken und Freigeben des Pedals 52 ein Fahrpedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als eine Anforderung nach mehr bzw. weniger Leistung interpretiert werden kann. Die Steuerung 50 fordert basierend auf zumindest einer Eingabe vom Pedal Drehmoment von der Kraftmaschine 14 und/oder dem M/G 18 an. Die Steuerung 50 steuert auch die zeitliche Koordinierung von Gangwechseln im Zahnradgetriebe 24 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und ausgerückten Stellung moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf im Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugten variablen Schlupf. Als Alternative dazu kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 ohne Verwendung eines modulierten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung als gesperrt oder geöffnet betrieben werden.
Zum Antrieb des Fahrzeugs mit der Kraftmaschine 14 wird die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt, um mindestens einen Teil des Kraftmaschinendrehmoments durch die Trennkupplung 26 zu dem M/G 18 und dann von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Zahnradgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann die Kraftmaschine 14 durch Bereitstellung zusätzlicher Energie zur Drehung der Welle 30 unterstützen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "Hybridmodus" oder ein "Modus mit Elektromotorunterstützung" bezeichnet werden.
Zum Antrieb des Fahrzeugs mit dem M/G 18 als der einzigen Antriebsquelle bleibt der Leistungsfluss, abgesehen davon, dass die Trennkupplung 26 die Kraftmaschine 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 trennt, derselbe. Die Verbrennung in der Kraftmaschine 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig abgestellt sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Fahrbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch eine Verkabelung 54 zur Leistungselektronik 56, die beispielsweise einen Wechselrichter enthalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in von dem M/G 18 zu verwendende AC-Spannung um. Die PCU 50 steuert die Leistungselektronik 56 dahingehend an, Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die für den M/G 18 bereitgestellt wird, um der Welle 30 positives oder negatives Drehmoment zuzuführen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "reiner Elektrobetriebsmodus" bezeichnet werden.
Der M/G 18 kann in jedem Betriebsmodus als Motor wirken und dem Antriebsstrang 12 eine Antriebskraft zuführen. Als Alternative dazu kann der M/G 18 als Generator wirken und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umwandeln. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator wirken, während die Kraftmaschine 14 für das Fahrzeug 10 Antriebskraft bereitstellt.
Ein Bremspedal 53 wird von dem Fahrer des Fahrzeugs dazu verwendet, eine Anforderung nach Bremsen oder negativem Drehmoment zum Verlangsamen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 53 ein Bremspedalstellungssignal, das von der Steuerung 50 als eine Anforderung nach erhöhtem Bremsen bzw. verringertem Bremsen interpretiert werden kann. Basierend auf mindestens einer Eingabe von dem Pedal steuert die Steuerung 50 Bremsmoment von den (nicht dargestellten) Fahrzeugbremsen an. Die Fahrzeugbremsen enthalten allgemein Reibungsbremsen. Der M/G 18 kann darüber hinaus als Generator wirken, um Rekuperationsbremsung bereitzustellen, wobei Drehenergie von den sich drehenden Rädern 42 durch das Zahnradgetriebe 24 zurück übertragen und in elektrische Energie zur Speicherung in der Batterie 20 umgewandelt wird.
Es versteht sich, dass die in 1 veranschaulichte schematische Darstellung rein beispielhaft und in keiner Weise als einschränkend aufzufassen ist. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, die selektiven Einsatz sowohl von einer Kraftmaschine als auch einem Motor zur Übertragung durch das Getriebe verwenden. Beispielsweise kann der M/G 18 von der Kurbelwelle 28 versetzt sein und/oder ein zusätzlicher Motor kann zum Starten der Kraftmaschine 14 vorgesehen sein. Es kommen auch andere Konfigurationen in Betracht, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bekannte Verfahren zur Steuerung des Drehmomentwandlers 22 umfassen Einstellen der Kupplungskapazität der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 als Reaktion auf eine Änderung des Eingangsdrehmoments zum Pumpenrad des Drehmomentwandlers 22. Das Eingangsdrehmoment kann eine Summe eines Kraftmaschinendrehmoments, eines Drehmoments einer elektrischen Maschine und/oder anderer Triebstrangdrehmomente sein. Als Reaktion auf eine Erhöhung des Eingangsdrehmoments wird die Kupplungskapazität erhöht, und als Reaktion auf eine Verringerung des Eingangsdrehmoments wird die Kupplungskapazität verringert. Bei herkömmlichen (das heißt Nicht-Hybrid-)Antriebssträngen ist diese Steuerung von Vorteil, da große Änderungen des Eingangsdrehmoments zu Kupplungsschlupf führen, während die Kupplungskapazität eingestellt wird, was zur Filterung von instationären Änderungen im Triebstrang dient.
Bei einem Hybridantriebsstrang mit einem stromabwärts einer elektrischen Maschine angeordneten Drehmomentwandler, wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform, kann es jedoch unter einigen Umständen unerwünscht sein, die Kupplungskapazität nur nach einer Änderung des Eingangsdrehmoments zu modifizieren. Während eines Rekuperationsbremsereignisses legt der M/G 18 negatives Drehmoment an den Eingang des Getriebes an. Während solch eines Ereignisses kann Schlupf in der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 zu einer Verringerung der Eingangsdrehzahl des Drehmomentwandlers 22 führen. Als Reaktion auf solch eine Drehzahlverringerung verringert sich auch die Drehzahl der Getriebepumpe, was zu einem zusätzlichen Öffnen oder Schlupfen der Kupplung im Getriebe führen kann. Weißt die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung keine adäquate Kupplungskapazität auf, können darüber hinaus die Reibungsbremsen betätigt werden, um Bremsmoment zum Erfüllen der Bremsanforderung bereitzustellen, während die Kapazität der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung erhöht wird.
Unter Bezugnahme auf 2 wird in Flussdiagrammform ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Der Algorithmus beginnt bei Block 60. Es wird eine Bestimmung vorgenommen, ob eine Bremsanforderung vorliegt, wie bei Operation 62 dargestellt. Die Bremsanforderung kann zum Beispiel als Reaktion auf eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer oder eine Freigabe eines Fahrpedals durch den Fahrer ("Abheb-Pedalbremsung") erfolgen, wie bei Block 63 dargestellt. Wenn ja, dann wird eine Rekuperationsbremsanforderung als ein Bremsmoment berechnet, wie bei Block 64 dargestellt. Wenn nein, wird die Rekuperationsbremsanforderung auf 0 gesetzt, wie bei Block 66 dargestellt.
In beiden Fällen wird eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungsdrehmomentkapazität berechnet, wie bei Block 68 dargestellt. Anschließend wird eine Drehmomentkapazitätsspanne zu der berechneten Anforderung hinzuaddiert, wie bei Block 70 dargestellt. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Spanne von ca. 20% der berechneten Drehmomentanforderung bereitgestellt werden. Anschließend wird eine erste Ratengrenze angelegt, wie bei Block 72 dargestellt, was zu einer ratenbegrenzten Drehmomentanforderung basierend auf der Rekuperationsbremsanforderung führt. Diese Ratengrenze basiert auf einer Kapazitätserhöhungsansprechrate der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Die erste Ratengrenze wird dazu implementiert, zu gewährleisten, dass sich die angesteuerte Kupplungskapazität nicht schneller ändert, als eine physische Kapazitätserhöhung der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 möglich ist. Anschließend wird die sich ergebende ratenbegrenzte Drehmomentanforderung basierend auf der Rekuperationsbremsanforderung zu der herkömmlichen Kupplungskapazitätsberechnung addiert, um eine kombinierte Drehmomentanforderung zu erhalten, wie bei Block 74 dargestellt.
Dann wird die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 dahingehend angesteuert, ihre Kapazität auf die kombinierte Drehmomentanforderung zu erhöhen, wie bei Block 76 dargestellt. Da die in den Blöcken 68–74 dargestellen Drehmomentkapazitätsberechnungen als Reaktion auf die Rekuperationsbremsanforderung selbst durchgeführt werden, kann die Kapazitätserhöhung vor dem tatsächlichen Anlegen des Rekuperationsbremsmoments eingeleitet werden. Wenn die elektrische Maschine dahingehend angesteuert wird, Rekuperationsbremsmoment bereitzustellen, kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungskapazität somit bereits entsprechend erhöht sein.
Dann wird die tatsächliche Drehmomentwandlerkapazität geschätzt, wie bei Block 78 dargestellt. Dann wird eine zweite Ratengrenze angelegt, wie bei Block 80 dargestellt. Die zweite Ratengrenze basiert auf dem Vermögen des Antriebsstrangs und des Rekuperationsbremssystems. Anschließend kehrt der Algorithmus zu Operation 62 zurück.
Es sind natürlich Variationen des obigen Systems und Verfahrens möglich. Beispielsweise kann das Verfahren nicht nur in Verbindung mit einer Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 verwendet werden, sondern auch mit anderen Vorrichtungen, die zwischen einer elektrischen Maschine und Antriebsrädern schlupfen können.
Es ist ersichtlich, dass das obige System und Verfahren verschiedene Vorteile bieten. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungskapazität wird erhöht, um eine adäquate Kapazität für ein Rekuperationsbremsereignis bereitzustellen, bevor das Bremsereignis eingeleitet wird. Somit können potenziell schädliche Reduzierungen der Eingangsdrehzahl zum Drehmomentwandler 22 vermieden werden. Da die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 vor Aktivierung der Rekuperationsbremsen eine adäquate Kapazität aufweist, ist es ferner möglicherweise nicht nötig, Reibungsbremsen zu Beginn des Bremsereignisses einzurücken, wie bei Systemen nach dem Stand der Technik, wodurch Verschleiß an den Reibungsbremsen reduziert wird.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können für eine Verarbeitungseinrichtung, eine Steuerung oder einen Computer, wozu eine beliebige vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, bereitstellbar sein bzw. durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen mit umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften beschrieben worden sein, jedoch können, wie für den Durchschnittsfachmann offensichtlich ist, bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. gehören. Somit liegen Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Kraftmaschine; ein Getriebe; eine elektrische Maschine, die zur Bereitstellung von Antriebsdrehmoment und Rekuperationsbremsmoment konfiguriert ist, wobei die elektrische Maschine über eine Kupplung selektiv mit der Kraftmaschine gekuppelt wird; einen Drehmomentwandler und eine zugehörige Überbrückungskupplung, die die elektrische Maschine und das Getriebe kuppelt, wobei die Überbrückungskupplung eine zugehörige Drehmomentkapazität aufweist; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Bremsanforderung, die eine antizipierte Rekuperationsbremsanforderung anzeigt, die Drehmomentkapazität vor dem Rekuperationsbremsereignis um einen Betrag zu erhöhen, der einem dem antizipierten Rekuperationsbremsereignis zugeordneten antizipierten Rekuperationsbremsmoment entspricht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Bremsanforderung durch eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bremsanforderung durch eine Freigabe eines Fahrpedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, die Drehmomentkapazität mit einer Rate basierend auf einer Kapazitätserhöhungsantwortrate der Überbrückungskupplung zu erhöhen.
Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, das eine Kraftmaschine, einen Fahrmotor, eine Kupplung, die zum selektiven Kuppeln der Kraftmaschine und des Fahrmotors konfiguriert ist, und einen Drehmomentwandler mit zugehöriger Überbrückungskupplung, die den Motor an ein Zahnradgetriebe kuppelt, aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: als Reaktion auf ein antizipiertes Anlegen eines einer Bremsanforderung zugeordneten Rekuperationsbremsmoments Erhöhen einer Drehmomentkapazität der Überbrückungskupplung um einen Betrag, der dem antizipierten Rekuperationsbremsmoment entspricht; und als Reaktion auf die Bremsanforderung Steuern des Fahrmotors zur Bereitstellung von Rekuperationsbremsmoment nach Erhöhung der Drehmomentkapazität.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Bremsanforderung durch eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Bremsanforderung durch eine Freigabe eines Fahrpedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 5 bis 7, wobei die Drehmomentkapazität mit einer Rate basierend auf einer Kapazitätserhöhungsantwortrate der Überbrückungskupplung erhöht wird.
Fahrzeug, umfassend Antriebsräder; eine elektrische Maschine, die zur Bereitstellung von Rekuperationsbremsmoment für die Antriebsräder konfiguriert ist; eine Kupplung, die zum selektiven Wirkkuppeln der elektrischen Maschine und der Antriebsräder konfiguriert ist; und mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine antizipierte Vergrößerung der Höhe eines Eingangsdrehmoments zur Kupplung basierend auf einer Bremsanforderung eine der Kupplung zugeordnete Drehmomentkapazität vor der Vergrößerung der Höhe zu erhöhen.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Bremsanforderung durch eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Bremsanforderung durch eine Freigabe eines Fahrpedals durch einen Fahrer eingeleitet wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, die Drehmomentkapazität mit einer Rate basierend auf einer Kapazitätserhöhungsantwortrate der Kupplung zu erhöhen.