DE102015206061A1

DE102015206061A1 - Stufengetriebesteuerung für ein hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102015206061A1
Application number: DE102015206061.6A
Authority: DE
Inventors: Xiaozong Wang; Wei Liang; Ming Lang Kuang; Rajit Johri; Daniel Scott Colvin; Mark Steven Yamazaki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US10150468B2; US20150283996A1; US9637114B2; CN104972891A; CN104972891B; US20170225675A1

Abstract

Eine Stufenautomatikgetriebeschaltroutine für ein Parallel-Hybridelektrofahrzeug versucht, zu bewirken, dass sich eine Drehzahl eines Motors einer Sollmotordrehzahl annähert, um die Kraftstoffökonomie für eine gekoppelte Kraftmaschine im Hybridmodus zu erhöhen. Eine Steuerung schaltet das Getriebe gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung, der aktuellen Läufer- oder Laufraddrehzahl und aufgrund dessen, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Automatikgetriebe-Gangstufenmanagement für ein herkömmliches Parallel-Hybridfahrzeug unter Verwendung beider Antriebsquellen und insbesondere das Management einer Kraftmaschinendrehzahl zum Bewegen auf eine Solldrehzahl basierend auf einer Motordrehzahl für Energieeffizienz ohne Beeinträchtigung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs.
Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge mit zwei oder mehr Antriebsquellen in einem Triebstrang, wobei der gebräuchlichste Kraftfahrzeughybrid ein benzinelektrischer Hybrid mit einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Motor/Generator ist. In der Regel verwenden Hybride sowohl eine Kraftmaschine als auch einen Motor zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, von Emissionen und der Leistung durch Schalten zwischen den beiden zum optimalen Zeitpunkt, wenn entweder die Kraftmaschine oder der Motor möglicherweise effizienter als die (der) jeweils andere ist, oder als Kombination der beiden, wenn dies effizienter als die Verwendung von nur einer (einem) ist, in Abhängigkeit von dem Hybridsystem und dem Fahrzeugmodus.
Hybridfahrzeuge werden im Allgemeinen durch die Aufteilung von Leistung zwischen Quellen klassifiziert; beide Quellen können parallel arbeiten, um gleichzeitig Beschleunigung bereitzustellen, oder sie können der Reihe nach arbeiten, wobei eine Quelle ausschließlich die Beschleunigung bereitstellt und die zweite zur Erhöhung der Leistungsreserve der ersten verwendet wird.
Serien-Hybride, die auch als Elektrofahrzeuge mit erweiterter Reichweite oder reichweitenerweiterte Elektrofahrzeuge bezeichnet werden, sind dazu ausgeführt, größtenteils von einem Motor betrieben zu werden, sie haben jedoch einen Benzin- oder Dieselgenerator zum Wiederaufladen der Batterie. In einem Serienhybrid-System treibt die Kraftmaschine einen elektrischen Generator an, statt die Räder direkt anzutreiben. Der Generator liefert Leistung für die Antriebsmotoren. Kurz gesagt, ein Serienhybrid wird nur von dem Motor angetrieben.
Parallel-Hybride können herkömmlicher Art sein, bei der eine Kraftmaschine und ein Motor an einer Achse parallel gekoppelt sind, so dass die Drehzahlen an dieser Achse identisch sind oder durch Untersetzungs- oder Versatzgetriebe direkt proportional zueinander sind, so dass die zugeführten Drehmomente auf der gleichen Ausgangswelle addiert werden. Wenn nur eine der beiden Quellen verwendet wird, muss sich die andere im Leerlauf drehen oder durch eine Kupplung getrennt werden. Die beiden Quellen können direkt an die gleiche Welle angelegt werden, und somit sind die Drehzahlen bei dieser Konfiguration gleich und Drehmomente beim Eintritt in das Getriebe kumulativ. Der Motor addiert oder subtrahiert Drehmoment zu dem System in Abhängigkeit davon, ob er Strom verbraucht (das Fahrzeug antreibt) oder Strom erzeugt (eine Batterie auflädt).
Parallel-Hybride können auch leistungsverzweigter Art sein, manchmal auch als Serien-Parallel-Hybrid bezeichnet. Der leistungsverzweigte Hybrid gestattet, dass eine der beiden Quellen sämtliche Leistung getrennt bereitstellt oder dass die Quellen verschiedene Leistungsmengen gleichzeitig bereitstellen, um an den Rädern die erforderliche Leistung bereitzustellen. Dieses System hat in der Regel zwei Generatoren, einer ähnlich dem in einem Serien-System mit der Kraftmaschine verbundenen Generator, wobei der andere der eines in einem Parallel-System vorhandenen Traktionsmotors/Generators ist. Die Ausgangswellen von der Kraftmaschine und dem Traktionsmotor können durch eine Reihe von Zahnrädern kombiniert werden, wofür keine Trennkupplung erforderlich ist.
Hybridfahrzeuge können auch ein Automatikgetriebe in dem Triebstrang zwischen einer oder mehreren der Quellen und den Antriebsrädern enthalten. Ein Automatikgetriebe, auch als automatisches Zahnradgetriebe bezeichnet, können automatisch zu verschiedenen Gangübersetzungen schalten, wenn das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen, wodurch der Fahrer keine Gänge mehr manuell schalten muss. Die meisten Automatikgetriebe haben einen definierten Satz von Gangbereichen und werden als Stufenautomatikgetriebe bezeichnet. Eine grundlegend andere Art von Automatikgetriebe ist das stufenlose Getriebe oder CVT, das seine Gangübersetzung sanft und stufenlos durch Ändern des Durchmessers eines Paars von durch Riemen oder Ketten verbundenen Riemenscheiben, Rädern oder Kegeln ändern kann. Stufenautomatikgetriebe haben vordefinierte Schaltroutinen, die herkömmlicherweise durch Verwendung von Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrerdrehmomentanforderung oder Drosselklappenstellung abgebildet werden. Die Schaltroutinen sind dazu ausgelegt, den Betrieb einer Kraftmaschine in einem Bereich optimaler Kraftmaschinendrehzahlen zu gestatten, während die Sollfahrzeuggeschwindigkeit und die Enddrehmomentabgabe bereitgestellt werden.
Bei herkömmlichen Parallel-Hybriden, zum Beispiel mit zwischen der Kraftmaschine und einem Getriebe angeordnetem Motor, ist die Kraftmaschine in der Regel durch eine eingerückte Trennkupplung während des Hybridantriebs mit dem Triebstrang verbunden. Dann wird die Kraftmaschinendrehzahl durch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und den aktuellen Gang des Getriebes bestimmt, wenn die Kraftmaschine eingerückt wird. Der aktuelle Gang wird durch die Schaltroutine gewählt, die für Parallelantriebsstrangkonfigurationen, insbesondere hinsichtlich dessen, wenn sich der Motor in einem Traktionsmodus befindet und Strom von einer Batterie verbraucht oder sich in einem Lademodus befindet, wenn der Batterie Strom zugeführt wird, nicht optimiert ist. Im Hinblick auf Energiemanagement sind die Kraftmaschinendrehzahl und die Motordrehzahl kritische Faktoren zur Bestimmung des Gesamtsystemwirkungsgrads. Somit ist es wünschenswert, die Freiheit zu haben, die Kraftmaschinendrehzahl dahingehend bewegen zu können, dass das System am effizientesten arbeitet.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf einen Parallel-Hybrid-Antriebsstrang. Der Antriebsstrang weist ein Automatikgetriebe, eine mit dem Getriebe gekoppelte Kraftmaschine und einen mit der Kraftmaschine gekoppelten Motor auf. Der Motor weist einen Läufer auf. Der Antriebsstrang weist eine Steuerung auf, die dazu programmiert ist, das Getriebe zu schalten, um zu bewirken, dass sich eine Drehzahl des Läufers einer gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung und in Abhängigkeit davon, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, gewählten Sollläuferdrehzahl annähert, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
Der Antriebsstrang kann eine Batterie mit Stromflussgrenzen aufweisen. Dann weist der Motor ein aktuelles Motordrehmoment zu einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt auf (wobei die Höhe des Motordrehmoments vom Triebstrang addiert oder subtrahiert wird) sowie einen zur Verfügung stehenden Motordrehmomentbereich, der den aktuellen Batteriestromflussgrenzen zugeordnet ist. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Getriebe zu schalten und das Motordrehmoment innerhalb des Motordrehmomentbereichs zu halten.
Ferner kann die Steuerung dazu programmiert sein, als Reaktion auf eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung oder als Reaktion auf eine Änderung dessen, dass der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, das Getriebe schalten. Das Getriebe kann ein Stufengetriebe sein, und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Getriebe durch Schalten von einer ausrückenden Gangübersetzung in eine einrückende Gangübersetzung zu schalten. Ferner kann die Steuerung dazu programmiert sein, vor Schalten des Getriebes zu verifizieren, dass die einrückende Gangübersetzung die Fahrerdrehmomentanforderung bereitstellen kann.
Die Sollläuferdrehzahl ist eine Funktion der aktuellen Rotordrehzahl, wobei das Kraftmaschinendrehmoment dem Antriebsstrang zugeführt wird, wobei das Motordrehmoment dem Antriebsstrang zugeführt wird und eine Effizienzfunktion darauf basiert, ob die Batterie geladen oder entladen wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Energiemanagementverfahren für einen Parallel-Hybrid-Antriebsstrang offenbart, der einen Hybridmodus mit einer Motordrehzahl aufweist, die direkt proportional zu einer Kraftmaschinendrehzahl ist. Das Verfahren umfasst Senden eines Signals zum Schalten eines Getriebes, um zu bewirken, dass sich eine Motordrehzahl einer Sollmotordrehzahl annähert, die auf einer Fahrerdrehmomentanforderung, einer Motordrehmomentverfügbarkeit, einer Motordrehzahl und einem Batterieladezustand basiert, um Kraftstoffökonomie zu erhöhen. Die Motordrehzahl kann die Laufraddrehzahl des Motors sein.
Ferner kann das Verfahren Wählen einer Getriebegangstufe, die die Fahrerdrehmomentanforderung liefern kann, Halten des Motordrehmoments in der Motordrehmomentverfügbarkeit, Aufrechterhalten des Batterieladezustands und Bereitstellen einer Motordrehzahl, die sich der Sollmotordrehzahl annähert, umfassen.
Das Senden des Signals kann dadurch, dass sich die Motordrehzahl außerhalb eines Sollmotordrehzahlbereichs befindet, durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung oder eine Änderung des Batterieladezustands ausgelöst werden. Ferner kann das Verfahren Schalten des Getriebes umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Modifizieren einer Schaltroutine eines Getriebes in einem Parallel-Hybrid-Antriebsstrang offenbart. Dieses Verfahren umfasst Senden einer ersten Routine zu einem Getriebe als Reaktion darauf, dass ein Motor Strom erzeugt, durch eine Steuerung, so dass das Getriebe gemäß der ersten Schaltroutine geschaltet wird. Dieses Verfahren umfasst ferner Senden einer zweiten Schaltroutine zu dem Getriebe als Reaktion darauf, dass der Motor Strom verbraucht, durch die Steuerung, so dass das Getriebe gemäß der zweiten Schaltroutine geschaltet wird.
Die Schritte des Sendens der ersten oder zweiten Schaltroutine können dadurch ausgelöst werden, dass sich eine Laufraddrehzahl außerhalb einer Solllaufraddrehzahl befindet, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen. Die Schritte des Sendens einer ersten oder zweiten Schaltroutine können durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung ausgelöst werden. Die Schritte des Sendens der ersten oder zweiten Schaltroutine können durch eine Änderung des Lade-/oder Entladezustands des Motors ausgelöst werden.
Ferner kann das Verfahren Senden eines Signals zum Abweichen von der ersten oder zweiten Schaltroutine zum Schalten des Getriebes zum Bewirken, dass sich eine Drehzahl eines Laufrads einer Solllaufraddrehzahl annähert, die gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung, Motordrehmomentverfügbarkeit und aufgrund dessen, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, gewählt ist, umfassen, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
Die obigen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sowie weitere Aspekte werden unten unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Parallel-Hybridfahrzeugs.
2 ist ein Blockdiagramm, das Energiemanagement eines Antriebsstrangs in einem Parallel-Hybridfahrzeug darstellt.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus für die Auswahl eines Sollkraftmaschinen- und -motordrehmoments darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus für die Auswahl einer Sollmotordrehzahl darstellt.
Die dargestellten Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die offenbarten Konzepte auszuüben sind.
1 zeigt ein Schemadiagramm eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV – hybrid electric vehicle) 10 und stellt repräsentative Beziehungen zwischen einigen der Komponenten des Fahrzeugs 10 dar. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 10 kann variieren. Das Fahrzeug 10 ist in der Darstellung ein herkömmlicher Parallel-Hybrid-Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 enthält eine Kraftmaschine 14, die ein Getriebesystem 16 antreibt, das auch als modulares Hybridgetriebe (MHT – modular hybrid transmission) 16 bezeichnet werden kann. Das Getriebesystem 16 enthält eine elektrische Maschine, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor/Generator (M/G) 18, im Folgenden einfach als Motor 18 bezeichnet, der mit einer zugehörigen Traktionsbatterie 20, einem Drehmomentwandler 22 und einem Automatikgetriebe 24 gekoppelt ist. Eine Trennkupplung 26 kann auch Teil des Getriebesystems 16 sein, wie hier gezeigt, oder kann außerhalb des Getriebesystems 16 untergebracht sein.
Die Kraftmaschine 14 und der Motor 18 sind beide Antriebsquellen für das Fahrzeug 10. Die Kraftmaschine 14 stellt allgemein ein Antriebsaggregat dar, das eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einen Benzin-, Diesel- oder Erdgasmotor enthalten kann. Die Kraftmaschine 14 erzeugt eine Kraftmaschinenleistung und ein entsprechendes Kraftmaschinendrehmoment teng, das dem Getriebesystem 16 zugeführt wird, wenn die Trennkupplung 26 zwischen der Kraftmaschine 14 und dem Motor 18 zumindest teilweise eingerückt ist. Des Weiteren weist die Kraftmaschine 14 eine Kraftmaschinendrehzahl ωeng auf, wenn sie in Betrieb ist. Die Kraftmaschine 14 kann eine Kurbelwelle 28 oder Kraftmaschinenausgangswelle 28 aufweisen, die das Kraftmaschinendrehmoment teng liefert, und weist eine Kraftmaschinendrehzahl ωeng auf.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, ist Leistungsfluss von der Kraftmaschine 14 zu dem Motor 18 oder von dem Motor 18 zu der Kraftmaschine 14 möglich. Zum Beispiel kann die Trennkupplung 26 eingerückt werden und der Motor 18 als Generator arbeiten, um von der Kraftmaschinenausgangswelle 28 und einer Motoreingangswelle 29 zugeführte Drehenergie 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 Motor 18 als einzige Antriebsquelle für das Fahrzeug 10 dienen kann. Die Motoreingangswelle 29 kann sich durch den Motor 18 zu einer Motorausgangswelle 30 erstrecken. Die Motoreingangswelle 29 und die Motorausgangswelle 30 können eine einzige einteilige Motorwelle 30 sein. Bei dieser Konfiguration ist der Motor 18 mit der Welle 30 kontinuierlich antriebsverbunden, während die Kraftmaschine 14 nur, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingerückt ist, mit der Welle 30 antriebsverbunden ist.
Der Motor 18 kann durch eine beliebige mehrerer Arten von elektrischen Maschinen implementiert werden. Zum Beispiel kann der Motor 18 ein permanent erregter Synchronmotor sein. Der Motor 18 kann einen mit der Motorwelle 30 verbundenen Anker oder Läufer 31 aufweisen. Der Motor 18 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment tmtr, das dem Getriebesystem 16 zugeführt wird, wenn der Motor 18 durch die Batterie 20 bereitgestellten Strom verbraucht. Der Motor 18 weist eine Drehzahl ωmtr auf, die als Drehzahl ωmtr des Läufers 31 oder als Drehzahl ωmtr der Motorwelle 30 bezeichnet werden kann. Die Drehzahl der Kraftmaschine 14 ωeng und die Drehzahl des Motors ωmtr werden gleich sein, wenn die Trennkupplung 26 vollständig eingerückt ist, und können als Kraftmaschinen-/Motordrehzahl ω bezeichnet werden.
Der Motor 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 Laufrad 31, das an der Motorwelle 30 befestigt ist, und eine Turbine 32, die an einer Getriebeeingangswelle 33 befestigt ist. Der Drehmomentwandler 22 stellt eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 33 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Laufrad 31 zur Turbine 32, wenn sich das Laufrad 31 schneller als die Turbine 32 dreht. Die Höhe des Turbinendrehmoments hängt allgemein von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Laufraddrehzahl zur Turbinendrehzahl ausreichend groß ist, ist das Turbinendrehmoment ein Vielfaches des Laufraddrehmoments. Der Ausgang des Drehmomentwandlers 22 ist die Getriebeeingangswelle 33, die das Getriebeeingangsdrehmoment tin überträgt und eine Getriebeeingangsdrehzahl ωin aufweist. Der Drehmomentwandler 22 kann auch in dem Getriebe 24 enthalten sein, und die Getriebeeingangswelle 33 kann eine innere Getriebewelle 24 sein. Das Laufrad 31, das mit der Motorausgangswelle 30 verbunden ist, weist die gleiche Drehzahl wie der Motor ωmtr auf.
Es kann auch eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34, manchmal auch als Wandlerkupplung bezeichnet, vorgesehen sein, die, wenn sie eingerückt ist, das Laufrad 31 und eine Turbine 32 des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch koppelt, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung gestattet wird. Die Überbrückungskupplung 34 des Drehmomentwandlers kann als eine Anfahrkupplung zum Bereitstellen eines sanften Fahrzeuganfahrens betrieben werden. Alternativ dazu oder damit kombiniert kann bei Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 enthalten, eine der Trennkupplung 26 ähnliche Anfahrkupplung zwischen dem Motor 18 und dem Zahnradgetriebe 24 vorgesehen sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 allgemein als eine vorgeschaltete Kupplung bezeichnet, und eine Anfahrkupplung (die eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 sein kann), wird allgemein als eine nachgeschaltete Kupplung bezeichnet.
Das Getriebe 24 kann ein Stufengetriebe 24 sein, das diskrete Zahnradsätze (nicht gezeigt) enthält, die durch selektives Einrücken von Reibungselementen, wie zum Beispiel Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) selektiv in verschiedenen Gangübersetzungen platziert werden können, um die gewünschten mehreren diskreten oder Stufenübersetzungsverhältnisse herzustellen. 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 33 zu steuern. Das Getriebe 24 kann auch ein stufenloses Getriebe CVT 24 sein, und das 'Schalten' des CVT 24 würde ein Ändern von Eingangs- zu Ausgangsübersetzungsverhältnissen mit sich bringen. Ein CVT 24 kann auch dazu programmiert sein, ein Stufengetriebe 24 zu imitieren, und die hier verwendete Methodologie könnte das CVT 24 von einer simulierten Gangübersetzung in eine andere simulierte Gangübersetzung 'schalten'. Dann stellt das Getriebe 24 Antriebsstrangausgangsdrehmoment tout und -drehzahl ωout für die Getriebeausgangswelle 36 bereit.
Die Ausgangswelle 36 ist in der Darstellung 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 kann ungefähr ein gleiches Drehmoment tfinal und eine gleiche Drehzahl ωfinal auf jedes Rad 42 übertragen, wenn das Fahrzeug 10 in gerader Spur läuft. Das Differenzial 40 gestattet Drehmoment- und Drehzahldifferenzen zwischen den Rädern 42, wie zum Beispiel, wenn das Fahrzeug um eine Ecke 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 dem bestimmten Betriebsmodus oder der bestimmten Betriebsbedingung variieren. Obgleich das Differenzial 40, die Räder 42 und die Achsen 44 denen einer Hinterradantriebskonfiguration mit Starrachse ähneln, dient die Figur lediglich der Veranschaulichung, die Räder 42 können unabhängig aufgehängt sein, die Achsen 44 können Halbwellen mit Gleichlaufgelenken sein, und die Räder 42 können von einer Vorderradantriebskonfiguration oder von einer Vierradantriebskonfiguration stammen.
Der Antriebsstrang 12 enthält ferner eine zugeordnete Antriebsstrangsteuereinheit (PCU – Powertrain Control Unit) 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. unter anderem eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC – Vehicle System Controller), eine HEV-Energiemanagementsteuerung und eine Übersetzungsverhältnismanagementsteuerung, gesteuert werden. Es sollte daher auf der Hand liegen, dass die PCU 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine Steuerung 50 bezeichnet werden können, die als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren zur Steuerung von Funktionen verschiedene Aktuatoren steuert, wie z. B. Starten/Stoppen der Kraftmaschine 14, Betreiben des Motors 18 zum Verbrauchen von Strom und Bereitstellen von Raddrehmoment oder Erzeugen von Strom zum Laden der Batterie 20, Wählen oder Planen von Getriebeschaltvorgängen usw.
Die Steuerung 50 kann über eine Eingangs-/Ausgangs(I/O)-Schnittstelle, die als eine einzige integrierte Schnittstelle implementiert sein kann, welche verschiedene Rohdaten, Informationen oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen breitstellt, mit verschiedenen Kraftmaschinen-/Fahrzeugsensoren und Aktuatoren kommunizieren. Als Alternative dazu können ein oder mehrere eigens vorgesehene Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie der CPU zugeführt werden.
Die Steuerung 50 kann Signale senden zu und empfangen von unter anderem der Kraftmaschine 14 über die Kommunikationsleitung 52, der Trennkupplung 26 über die Kommunikationsleitung 54, dem Motor 18 über die Kommunikationsleitung 56, der Anfahrkupplung 34 und/oder dem Drehmomentwandler 22 über die Kommunikationsleitung 58, dem Getriebe 24 über die Kommunikationsleitung 60, den Antriebsrädern 42 über die Kommunikationsleitung 62 und anderer Leistungselektronik 64 über die Kommunikationsleitung 66. Kommunikation zwischen der Steuerung 50 und den Komponenten kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Kommunikation erfolgt möglicherweise nicht direkt und kann durch andere Systeme führen. Zum Beispiel kann die Steuerung Kraftmaschinendrehmoment teng und Kraftmaschinendrehzahl ωeng direkt von einem (nicht gezeigten) Kurbelwellenstellungs- oder -drehzahlsensor oder einem (nicht gezeigten) Kraftmaschinendrehmomentwandler über drahtgebundene Kommunikationsleitungen 52 oder von einem Fahrzeugkommunikationssystem, wie zum Beispiel einem (nicht gezeigten) CAN-Bus, empfangen. Ebenso kann der Antriebsstrang 12 Drehzahlsensoren oder Drehmomentsensoren aufweisen, die an jeder der oben erwähnten Komponenten positioniert sind, wie zum Beispiel einen (nicht gezeigten) Motorläuferdrehzahlsensor, einen (nicht gezeigten) Drehmomentwandler-Laufraddrehzahlsensor und (nicht gezeigte) Raddrehzahlsensoren.
Obgleich nicht explizit dargestellt, können durch die Steuerung 50 auch verschiedene zusätzliche Funktionen oder Komponenten gesteuert werden, wie zum Beispiel 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, Motorbetrieb, Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und eine Schaltroutine für das Getriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die eine Eingabe durch die I/O-Schnittstelle übertragen, können verwendet werden, um beispielsweise Turboladeraufladedruck, Kurbelwellenstellung (PIP), Kraftmaschinendrehzahl (RPM), Raddrehzahlen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Kühlmitteltemperatur, Einlasskrümmerdruck (MAP), Fahrpedalstellung, Zündschalterstellung, Drosselventilstellung, Lufttemperatur, Abgassauerstoffgehalt oder eine andere Abgaskomponentenkonzentration oder -anwesenheit, Einlassluftstrom, Getriebegang, -übersetzung oder -modus, Getriebeöltemperatur, Drehmomentwandlerturbinendrehzahl, Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34, Abbrems- oder Schaltmodus und Motordrehzahl anzugeben.
Es wird von dem Fahrer des Fahrzeugs 10 ein Fahrpedal 70 verwendet, um eine Fahrerdrehmomentanforderung tdd oder einen Antriebsbefehl zum Antrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen erzeugt das Niederdrücken und Freigeben des Pedals 70 ein Fahrerpedalstellungssignal, das durch die Steuerung 50 als eine Anforderung nach erhöhter Leistung (oder erhöhtem Drehmoment) bzw. verringerter Leistung (oder verringertem Drehmoment) interpretiert werden kann. Mindestens basierend auf der Eingabe von dem Pedal 70 fordert die Steuerung 50 Drehmoment von der Kraftmaschine 14 teng und/oder dem Motor 18 tmtr an. Des Weiteren steuert die Steuerung 50 die zeitliche Koordinierung der Gangschaltungen im Getriebe 24 sowie das Einrücken oder Ausrücken der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen eingerückter und ausgerückter Stellung moduliert werden. Dies erzeugt einen variablen Schlupf in dem Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Laufrad 31 und der Turbine 32 erzeugten variablen Schlupf. Als Alternative dazu kann die Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 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 Motor 18 und dann von dem Motor 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Getriebe 24 zu übertragen. Der Motor 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 Motor 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 einzusparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt gespeicherte elektrische Energie durch eine Verkabelung 72 zur Leistungselektronik 64, die beispielsweise einen Wechselrichter enthalten kann. Die Leistungselektronik 64 kann zur Umwandlung von DC-Spannung von der Batterie 20 in von dem Motor 18 zu verwendende AC-Spannung verwendet werden. Die Steuerung 50 kann die Leistungselektronik 64 dahingehend ansteuern, Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, mit der der Motor 18 versorgt wird, um der Welle 30 positives oder negatives Drehmoment zuzuführen. Dieser Betriebsmodus kann als ein "reiner Elektrobetriebsmodus" bezeichnet werden.
Der Motor 18 kann in jedem Betriebsmodus dem Antriebsstrang 12 ein Antriebsmoment oder ein Bremsmoment zuführen. Der Motor 18 kann als Generator wirken und kinetische Energie von dem Antriebsstrang 12 in in der Batterie 20 zu speichernde elektrische Energie umwandeln. Der Motor 18 kann zum Beispiel als Generator wirken, während die Kraftmaschine 14 für das Fahrzeug 10 Antriebsleistung bereitstellt. Der Motor 18 kann zusätzlich dazu während Zeiten von Rekuperationsbremsung, in denen Drehenergie von den sich drehenden Rädern 42 durch das Getriebe 24 zurück befördert und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt wird, als Generator wirken.
Die Kraftmaschine 14 und der Motor 18 des Fahrzeugs 10 sind im Hybridmodus dazu konfiguriert, die Fahrerdrehmomentanforderung bereitzustellen, so dass die Fahrerdrehmomentanforderung gleich der Summe des Kraftmaschinendrehmoments und des Motordrehmoments (tdd = teng + tmtr) ist, wobei berücksichtigt wird, dass das Motordrehmoment in einem Lademodus negativ sein kann. Die Kraftmaschinendrehzahl und die Motordrehzahl entsprechen einander im Wesentlichen im Hybridmodus (ω = ωeng = ωmtr).
Wie oben erwähnt, richtet sich ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf eine Steuerung 50, die dazu programmiert ist, das Getriebe 24 zu schalten, um zu bewirken, dass sich die Drehzahl ωmtr des Motorlaufrads 31 einer Solllaufraddrehzahl ωtarget annähert, um die Kraftstoffökonomie im Parallel-Hybrid-Antriebsstrang 12 zu erhöhen. Gemäß diesem Aspekt ist bei dem Antriebsstrang 12 die Kraftmaschine 14 mit dem Getriebe 24 gekoppelt, der Läufer 31 des Motors 18 mit der Kraftmaschine 14 gekoppelt und schaltet die Steuerung 50 das Getriebe gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung tdd und gemäß dessen, ob der Motor 18 Strom verbraucht oder erzeugt.
Die Sollläuferdrehzahl ωtarget kann einen Sollläuferdrehzahlbereich enthalten, und die Steuerung 50 kann dazu programmiert sein, das Getriebe 24 als Reaktion darauf, dass die Läuferdrehzahl ωmtr außerhalb des Sollläuferdrehzahlbereichs liegt, zu schalten. Eine Laufraddrehzahl, eine Solllaufraddrehzahl und ein Solllaufraddrehzahlbereich können die Läuferdrehzahlen ersetzen. Die Steuerung 50 kann auch dazu programmiert sein, das Getriebe 24 als Reaktion auf eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung tdd zu schalten. Ferner kann die Steuerung 50 dazu programmiert sein, das Getriebe 24 als Reaktion auf eine Änderung dessen, dass der Motor 18 Strom verbraucht oder erzeugt, zu schalten. Ein Beispiel dafür, dass der Motor 18 Strom verbraucht, besteht, wenn der Motor 18 Leistung von der Batterie 20 für den Antrieb des Fahrzeugs und zur Bereitstellung von positivem Drehmoment tmtr für den Antriebsstrang 12 verwendet. Ein Beispiel dafür, dass der Motor 18 Strom erzeugt besteht, wenn der Motor 18 für die Batterie 20 Leistung zum Wiederaufladen der Batterie 20 und zur Bereitstellung von negativem Drehmoment tmtr für den Antriebsstrang 12 (Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung vom Kraftmaschinendrehmoment) bereitstellt.
Die Steuerung 50 kann dazu programmiert sein, das Getriebe 24 durch Schalten von einer ausrückenden Gangübersetzung in eine einrückende Gangübersetzung zu schalten, und die Steuerung 50 kann ferner dazu programmiert sein, vor Schalten des Getriebes 24 zu verifizieren, dass die einrückende Gangübersetzung die Fahrerdrehmomentanforderung tdd bereitstellen kann. Ferner kann die Steuerung 50 dazu programmiert sein, als Reaktion auf das Empfangen einer Laufraddrehzahl ωmtr und einer Gangübersetzung zu verifizieren, dass die Gangübersetzung eine stärkste Annäherung der empfangenen Laufraddrehzahl ωmtr mit der Solllaufraddrehzahl ωtarget bereitstellt.
Die Sollläufer- oder -laufraddrehzahl ωtarget kann aufgrund von Kraftstoffökonomieüberlegungen als eine Funktion der Motordrehzahl ωmtr, des dem Antriebsstrang 12 zugeführten Kraftmaschinendrehmoments teng, des dem Antriebsstrang 12 zugeführten Motordrehmoments tmtr und einer Effizienzfunktion basierend darauf, ob die Batterie 20 geladen oder entladen ist (siehe 3), gewählt werden.
2 zeigt einen potenziellen Energiemanagementfluss 100 für ein Hybridfahrzeug, wie zum Beispiel das in 1 gezeigte. Eine Steuerung 102 kann eine HEV-Energiemanagementunterkomponente 104 und eine Übersetzungsverhältnismanagementunterkomponente 106 enthalten. Der Energiemanagementfluss 100 gilt für einen Parallel-Hybrid-Antriebsstrang mit einem Hybridmodus, in dem eine Kraftmaschine und ein Motor beide gleichzeitig dem Antriebsstrang Drehmoment zuführen und die Motordrehzahl direkt proportional zu der Kraftmaschinendrehzahl ist. Die Steuerung 102 empfängt in keiner besonderen Reihenfolge eine Fahrerdrehmomentanforderung tdd, wie durch Block 108 gezeigt, einen Batterieladezustand, wie durch Block 110 gezeigt, und eine Motordrehzahl ωmtr, wie durch Block 112 gezeigt. Die Motordrehzahl ωmtr kann durch einen die Laufraddrehzahl, die Motorausgangswellendrehzahl oder die Laufraddrehzahl messenden Sensor bereitgestellt werden. Da die Motordrehzahl ωmtr direkt proportional zu der Kraftmaschinendrehzahl ωeng ist, wenn die Trennkupplung vollständig eingerückt ist, kann die Motordrehzahl weiterhin auch durch eine Kraftmaschinendrehzahlmessung bereitgestellt werden. Beispielsweise können Sensoren zum Messen von Kurbelwellendrehzahl oder Kraftmaschinenausgangswellendrehzahl die Kraftmaschinendrehzahl ωeng bereitstellen. Motor- und Kraftmaschinendrehzahlen können auch durch andere Mittel bestimmt werden, wie zum Beispiel unter anderem durch Stromfluss und Kraftmaschinensteuerung. Ein Kraftmaschinendrehzahlsensor könnte jedoch nicht die Motordrehzahl ωmtr bereitstellen, wenn die Trennkupplung nicht vollständig eingerückt ist, und somit muss die Motordrehzahl, wenn sich der Antriebsstrang in einem reinen Elektromodus befindet und zu einem Hybridmodus schaltet, zur Bestimmung dessen verwendet werden, was die Kraftmaschinendrehzahl sein wird, um die verbrauchsgünstigste Gangübersetzung bereitzustellen, wenn die Kraftmaschine zugeschaltet wird.
Die Steuerung 102 steuert den Motor zur Bereitstellung der erforderlichen Motordrehmomentabgabekomponente, wie bei Block 114 gezeigt, und Kraftmaschinendrehmomentabgabekomponente, wie bei Block 116 gezeigt, so dass alle beide zusammen die Fahrerdrehmomentanforderung bei Block 108 erfüllen. Diese Drehmomente fließen zusammen in das Getriebe 118. Die Steuerung 102 wählt eine Sollkraftmaschinendrehzahl für Kraftstoffökonomie basierend auf den obigen Eingaben aus, wie bei Block 120 gezeigt. Die Steuerung 102 sendet ein Signal zum Schalten eines Getriebes 118, wie durch den Gangwahlblock 122 gezeigt, um zu bewirken, dass sich die Motordrehzahl ωmtr einer Sollmotordrehzahl annähert, um Kraftstoffökonomie zu erhöhen. Das Endziel des Energiemanagementflusses 100 besteht darin, ein Fahrzeugausgangsdrehmoment bereitzustellen, wie bei Block 124 gezeigt, das die Erwartung des Fahrers erfüllt und gleichzeitig die beste Schaltroutine für die Kraftmaschine und den Motor bereitstellt, um die Fahrzeugdrehmomentabgabe bereitzustellen. Die Steuerung kann auch Fahrzeuggeschwindigkeit überwachen, wie bei Block 126 gezeigt, wenn eine Gangübersetzung gewählt wird.
Die Steuerung 102 kann in die HEV-Energiemanagementunterkomponente 104 zum Empfang der Fahrerdrehmomentanforderung 108, des Batterieladezustands 110 und der Motordrehzahl 112 und zur Ausgabe des Steuerungsmotor- und -kraftmaschinendrehmoments an das Getriebe und einer Sollmotordrehzahl an die Übersetzungsverhältnismanagementunterkomponente 106 aufgeteilt sein. Dann stellt die Übersetzungsverhältnismanagementunterkomponente 106 die Gangübersetzungsauswahl bereit und steuert das Getriebe 188.
In der Praxis ist dieser Managementfluss 100 am besten zu sehen, wenn das Hybridfahrzeug im reinen Elektromodus betrieben wird und Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangübersetzung bereits erstellt sind. Wenn das Erfordernis des Umschaltens in den Hybridmodus auftritt, in dem die Kraftmaschine zugeschaltet wird und aufgenommen wird, um das erforderliche Drehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen, muss die Kraftmaschine der Motordrehzahl entsprechen, wenn die Trennkupplung vollständig einrückt ist. Diese Methodologie würde die aktuelle Motordrehzahl und die Fahrerdrehmomentanforderung mit einbeziehen, dann überprüfen, ob der Motor dem Antriebsstrang Drehmoment hinzufügt (Strom von einer geladenen Batterie verbraucht) oder Drehmoment von dem Antriebsstrang abzieht (die Batterie lädt), um das erforderliche Kraftmaschinendrehmoment zum Entsprechen der Fahreranforderung zu bestimmen. Nach Kenntnis des erforderlichen Kraftmaschinendrehmoments zum Entsprechen der Fahreranforderung wählt die Methodologie die verbrauchsgünstigste Gangübersetzung für die Kraftmaschine, um die Fahrerdrehmomentanforderung mit der Drehzahl der höchsten Kraftstoffökonomie bereitzustellen. Mit anderen Worten, die Methodologie wählt die Gangübersetzung aus, die die Kraftmaschinendrehzahl bereitstellt, die der Solldrehzahl am nächsten liegt.
Diese Methodologie endet mit dem Schalten des Getriebes in eine neue Gangübersetzung basierend auf diesen Eingaben.
Der Managementfluss 100 kann vor dem Schritt des Sendens eines Signals zum Schalten des Getriebes 122 Wählen einer Getriebegangübersetzung, die die Fahrerdrehmomentanforderung erfüllen kann, Aufrechterhalten des Batterieladezustands und Bereitstellen einer Motordrehzahl, die sich der Sollmotordrehzahl annähert, umfassen.
Da es sich bei dem Getriebe 118 um ein Stufenwechselgetriebe handelt, ist eine genaue Solldrehzahl möglicherweise nicht erreichbar, wodurch die Steuerung somit eine Gangübersetzung wählen kann, die sich der Solldrehzahl annähert oder innerhalb eines Drehzahlbereichs fällt. Somit kann die Sollmotordrehzahl ein Sollmotordrehzahlbereich sein, und der Managementfluss 100 kann Senden des Signals zum Schalten eines Getriebes 122 bei Auslösung dadurch, dass die Motordrehzahl 112 außerhalb des Sollmotordrehzahlbereichs liegt, umfassen. Der Managementfluss 100 kann weiterhin Senden des Signals zum Schalten eines Getriebes 122 bei Auslösung durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung 108 umfassen. Der Managementfluss 100 kann Senden des Signals zum Schalten eines Getriebes 122 bei Auslösung durch eine Änderung des Batterieladezustands 110 oder irgendeiner Kombination des obigen umfassen.
Der Managementfluss 100 von 2 unterstützt auch ein Verfahren zum Modifizieren einer Schaltroutine eines Stufengetriebes in einem Parallel-Hybrid-Antriebsstrang. Bei Empfang von Motorladungs-/-entladungsinformationen 110 umfasst das Verfahren Senden einer ersten Schaltroutine zu einem Getriebe 122 als Reaktion auf eine Motorladung 110 und Senden einer zweiten Schaltroutine zu einem Getriebe 122 als Reaktion auf eine Motorentladung 110.
Die Schritte des Sendens einer ersten oder zweiten Schaltroutine zu einem Getriebe 122 können dadurch ausgelöst werden, dass eine Laufrad- oder Läuferdrehzahl außerhalb des Solllaufrad- oder -läuferdrehzahlbereichs für erhöhte Kraftstoffökonomie 112 liegt. Die Schritte des Sendens einer ersten oder zweiten Schaltroutine zu einem Getriebe 122 können auch durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung 108 ausgelöst werden. Als Alternative dazu können die Schritte des Sendens einer ersten oder zweiten Schaltroutine an das Getriebe 122 durch eine Änderung der Motorladung/-entladung 110 oder irgendeiner Kombination des Obigen ausgelöst werden.
Dieses Verfahren kann auch bei Empfang einer Laufrad- oder Läuferdrehzahl 112 und einer Fahrerdrehmomentanforderung 108 Senden eines Signals 122 zum Abweichen von der ersten oder zweiten Schaltroutine zum Schalten des Getriebes 118 umfassen, um zu bewirken, dass sich eine Drehzahl eines Laufrads einer Solllaufraddrehzahl annähert, die gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung und aufgrund dessen, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, ausgewählt ist, um Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
3 ist ein Flussdiagramm 150, das einen Algorithmus zum Wählen eines Sollkraftmaschinen- und Motordrehmoments teng, tmtr darstellt. Bei dem Parallel-Hybrid-Antriebsstrang im Hybridmodus sind die Kraftmaschine und der Motor zusammengekoppelt, so dass die beiden zusammen die gleiche Drehzahl aufweisen und ihre jeweiligen Ausgangsdrehmomente kumulativ sind. Das Fahreranforderungsdrehmoment tdd kann durch einen Bediener bereitgestellt werden, wie in dem Aktivitätskasten 152 dargestellt. Die aktuelle Kraftmaschinen- und Motordrehzahl ω kann auch am Aktivitätskasten 152 erhalten werden.
Der Motor kann in Abhängigkeit von dem Ladezustand einen Bereich von Drehmomentverfügbarkeit haben. Lädt der Motor zum Beispiel die Batterie, kann der Motor in Abhängigkeit vom Bedarf verschiedene Batterieladeraten bereitstellen; die größere Batterieladerate kann eine höhere Drehmomentlast erfordern, während eine geringere Batterieladerate bei einer niedrigeren Drehmomentlast erreicht werden kann. Entlädt der Motor die Batterie, kann der Motor analog dazu die Batterie schneller entladen und ein höheres Motordrehmoment in den Antriebsstrang speisen, oder der Motor kann die Batterie langsamer entladen und einen geringeren Motordrehmomentbeitrag in den Antriebsstrang speisen. Der Bereich von Motordrehmomentverfügbarkeit kann dem Ladezustand, den Batterielade- und -entladeratengrenzen und der Höhe der in der Batterie zur Verfügung stehenden Ladung unterworfen sein. Der Bereich von Motordrehmomentverfügbarkeit wird dem Algorithmus an Aktivitätskasten 154 zugeführt.
Der Algorithmus divergiert an der Entscheidungsraute 156 und folgt entweder einem Entlade- oder einem Ladeweg. Entlädt sich die Batterie (wenn Strom zu dem Motor fließt und der Motor dem Antriebsstrang positives Drehmoment hinzufügt), dann wird der Effizienzgleichung in Aktivitätskasten 158 gefolgt. Lädt sich die Batterie (wenn der Motor Drehmoment vom Antriebsstrang abzieht, um der Batterie Strom zuzuführen), dann wird der Effizienzgleichung in Aktivitätskasten 160 gefolgt. Das Verfolgen beider Wege führt das Flussdiagramm 150 zum Aktivitätskasten 162 zurück, in dem die optimale Motordrehmomentgleichung (Argument des Maximums der unterschiedlichen Effizienzgleichungen) implementiert wird.
Der Aktivitätskasten 162 stellt das Sollmotordrehmoment basierend auf der bei 158 und 160 bereitgestellten Ladungs- oder Entladungseffizienzgleichung bereit, das durch das bei 154 bereitgestellte verfügbare Motordrehmoment begrenzt wird. Dann wird das optimale Kraftmaschinendrehmoment teng als die Differenz zwischen dem Fahreranforderungsdrehmoment und dem Motordrehmoment bei Aktivitätskasten 164 bereitgestellt. Unter Verwendung des Algorithmus 150 kann die Steuerung das Motor- und Kraftmaschinendrehmoment modulieren, um die höchste kombinierte Effizienz zum Antrieb des Antriebsstrangs bei irgendeiner gegebenen Geschwindigkeit bereitzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Motordrehzahl und die Kraftmaschinendrehzahl, seien sie gleich, und das Motordrehmoment und das Kraftmaschinendrehmoment, seien sie kumulativ, um das Fahreranforderungsdrehmoment zu erfüllen, beide in den Effizienzgleichungen berücksichtigt werden. Wenn ein neues Fahreranforderungsdrehmoment ausgewählt wird, kann der Algorithmus 150 betrieben werden, um die optimale Kombination aus Kraftmaschinen- und Motordrehmoment in Abhängigkeit von dem Ladezustand und der Drehzahl zu bestimmen, und somit kann eine Änderung des Fahreranforderungsdrehmoments den Algorithmus auslösen. Ebenso kann eine Änderung der Drehzahl den Algorithmus auslösen, zu der es kommen kann, wenn das Getriebe schaltet, und somit kann eine Getriebeschaltung den Algorithmus auslösen. Wenn sich der Batterieladezustand bis zu einem Punkt ändert, an dem sich der Laderatenbereich und somit das verfügbare Motordrehmoment ändern kann, kann der Algorithmus auch ausgelöst werden.
4 ist ein Flussdiagramm 200, das einen Algorithmus zum Wählen eines Sollmotordrehmoments ω für das effizienteste System darstellt. Bei dem Parallel-Hybrid-Antriebsstrang im Hybridmodus sind die Kraftmaschine und der Motor zusammengekoppelt, so dass die beiden zusammen die gleiche Drehzahl aufweisen und ihre jeweiligen Ausgangsdrehmomente kumulativ sind. Das Fahreranforderungsdrehmoment tdd kann durch einen Bediener bereitgestellt werden, wie in dem Aktivitätskasten 202 dargestellt. Der Bereich von Motordrehmomentverfügbarkeit wird dem Algorithmus bei Aktivitätskasten 204 bereitgestellt.
Der Algorithmus 200 divergiert an der Entscheidungsraute 206 und folgt entweder einem Entlade- oder einem Ladeweg. Entlädt sich die Batterie (wenn Strom zu dem Motor fließt und der Motor dem Antriebsstrang positives Drehmoment hinzufügt), dann wird der Effizienzgleichung in Aktivitätskasten 208 gefolgt. Lädt sich die Batterie (wenn der Motor Drehmoment vom Antriebsstrang abzieht, um der Batterie Strom zuzuführen), dann wird der Effizienzgleichung in Aktivitätskasten 210 gefolgt. Das Verfolgen beider Wege führt das Flussdiagramm 150 zum Aktivitätskasten 212 zurück, in dem die optimale Motordrehzahlgleichung (Argument des Maximums der unterschiedlichen Effizienzgleichungen) implementiert wird.
Dann kann die Steuerung die optimale Motordrehzahl ω an einen Übersetzungsverhältnismanager senden. Der Übersetzungsverhältnismanager kann dann beurteilen, ob die Fahrerdrehmomentanforderung tdd bei der optimalen Motordrehzahl ω erreicht werden kann und welcher Gang diese Drehzahl bereitstellen kann. Ähnlich wie oben können eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung, des Ladezustands, der Kraftmaschinen-/Motordrehzahl, eine Getriebeschaltung und verfügbares Motordrehmoment jeweils die Ausführung des Algorithmus 200 auslösen.
Das Ergebnis aus dem Algorithmus 200 liefert eine optimale Motordrehzahl für eine gegebene Fahrerdrehmomentanforderung, was zu einer Empfehlung an den Übersetzungsverhältnismanager führt, den Gang zu schalten, um die Drehzahl zu erreichen, und die Ergebnisse aus dem Algorithmus 150 liefern optimale Kraftmaschinen- und Motordrehmomente für eine gegebene Motordrehzahl und eine Fahrerdrehmomentanforderung. Die Steuerung kann beide Algorithmen 150 und 200 parallel oder nacheinander verwenden, um den Gesamtwirkungsgrad des Hybridantriebsstrangs zu verwalten.
Es wurden oben zwar Ausführungsbeispiele beschrieben, jedoch sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke der Beschreibung und nicht der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der beanspruchten Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der offenbarten Konzepte zu bilden.

Claims

Parallel-Hybrid-Antriebsstrang, umfassend: ein Automatikgetriebe; eine mit dem Getriebe gekoppelte Kraftmaschine; einen Motor, der einen mit der Kraftmaschine gekoppelten Läufer aufweist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Getriebe zu schalten, um zu bewirken, dass sich eine Drehzahl des Läufers einer gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung und in Abhängigkeit davon, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, gewählten Sollläuferdrehzahl annähert, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Batterie mit Stromflussgrenzen, wobei der Motor ein Motordrehmoment und einen zur Verfügung stehenden Motordrehmomentbereich, der den aktuellen Batteriestromflussgrenzen zugeordnet ist, aufweist und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Getriebe zu schalten und das Motordrehmoment innerhalb des Motordrehmomentbereichs zu halten.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung das Getriebe zu schalten.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf eine Änderung dessen, dass der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, das Getriebe schalten.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Getriebe ein Stufengetriebe ist und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Getriebe durch Schalten von einer ausrückenden Gangübersetzung in eine einrückende Gangübersetzung zu schalten und vor Schalten des Getriebes zu verifizieren, dass die einrückende Gangübersetzung die Fahrerdrehmomentanforderung bereitstellen kann.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Sollläuferdrehzahl eine Funktion der Läuferdrehzahl ist, wobei das Kraftmaschinendrehmoment dem Antriebsstrang zugeführt wird, wobei das Motordrehmoment dem Antriebsstrang zugeführt wird und eine Effizienzfunktion darauf basiert, ob die Batterie geladen oder entladen wird.
Energiemanagementverfahren für einen Hybridantriebsstrang mit einem Hybridmodus, wobei eine Motordrehzahl direkt proportional zu einer Kraftmaschinendrehzahl ist, umfassend: Schalten eines Getriebes, um zu bewirken, dass sich die Motordrehzahl einer Sollmotordrehzahl annähert, die auf einer Fahrerdrehmomentanforderung, einer Motordrehmomentverfügbarkeit, einer Motordrehzahl und einem Batterieladezustand basiert, um Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Motordrehzahl eine Laufraddrehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Wählen einer Getriebegangstufe, die die Fahrerdrehmomentanforderung liefern kann, Halten des Motordrehmoments in der Motordrehmomentverfügbarkeit, Aufrechterhalten des Batterieladezustands und Bereitstellen einer Motordrehzahl, die sich der Sollmotordrehzahl annähert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Senden dadurch, dass sich die Motordrehzahl außerhalb eines Sollmotordrehzahlbereichs befindet, ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Senden durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Senden durch eine Änderung des Batterieladezustands ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Schalten des Getriebes.
Verfahren zum Modifizieren einer Schaltroutine eines Getriebes in einem Hybrid-Antriebsstrang, umfassend: durch eine Steuerung Senden einer ersten Schaltroutine zu einem Getriebe als Reaktion darauf, dass ein Motor Strom erzeugt, so dass das Getriebe gemäß der ersten Schaltroutine geschaltet wird; und durch die Steuerung Senden einer zweiten Schaltroutine zu dem Getriebe als Reaktion darauf, dass der Motor Strom verbraucht, so dass das Getriebe gemäß der zweiten Schaltroutine geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Schritte des Sendens der ersten oder zweiten Schaltroutine dadurch ausgelöst werden, dass sich eine Laufraddrehzahl außerhalb eines Solllaufraddrehzahlbereichs befindet, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Schritte des Sendens der ersten oder zweiten Schaltroutine durch eine Änderung der Fahrerdrehmomentanforderung ausgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Schritte des Sendens der ersten oder zweiten Schaltroutine durch eine Änderung dessen, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, ausgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Senden eines Signals zum Abweichen von der ersten oder zweiten Schaltroutine zum Schalten des Getriebes zum Bewirken, dass sich eine Drehzahl eines Laufrads einer Solllaufraddrehzahl annähert, die gemäß einer Höhe einer Fahrerdrehmomentanforderung, Motordrehmomentverfügbarkeit und aufgrund dessen, ob der Motor Strom verbraucht oder erzeugt, gewählt ist, um die Kraftstoffökonomie zu erhöhen.