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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 10 2006 046 093 A1 bekannt ist.
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HINTERGRUND
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Hybride Fahrzeuge können eine Energieregenerierungsvorrichtung zum Umwandeln kinetischer Energie aus drehenden Rädern des Fahrzeugs in eine andere Form von Energie nutzen. Hybridfahrzeuge, die eine elektrische Vorrichtung nutzen, um eine Vorschubkraft zu einer Achse zu befördern, weisen normalerweise zum Beispiel einen Energiespeicher auf, beispielsweise eine Batterie oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Der Energiespeicher muss geladen werden, was im Folgenden als Regeneration bezeichnet wird. Die Regeneration des Energiespeichers kann auf mehreren verschiedenen Wegen erreicht werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug die elektrische Vorrichtung als Regenerierungsvorrichtung zur Regeneration des Energiespeichers durch eine Nutzbremsung verwenden, bei der die Energie zum Verzögern des Fahrzeugs von der elektrischen Vorrichtung in elektrische Energie umgewandelt wird, die im Energiespeicher gespeichert wird. Alternativ kann die kinetische Energie von den Rädern in eine andere Form von Energie als elektrische Energie umgewandelt werden. Die Energieregenerierungsvorrichtung kann beispielsweise ein gewichtetes Schwungrad beinhalten, wodurch die kinetische Energie aus den Rädern in kinetische Energie im Schwungrad umgewandelt wird.
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KURZDARSTELLUNG
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs vorgestellt, das sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das Verfahren beinhaltet die Berechnung einer von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung, basierend auf einem Input zur angeforderten Verzögerung und der Erhöhung der von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung, basierend auf der verfügbaren zusätzlichen Regenerationskapazität des Fahrzeugs und der Fähigkeit jedwedes potenziell durch die Erhöhung herbeigeführte Gieren abzuschwächen. Die von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung wird auf ein Niveau erhöht, das das Regenerationsniveau ohne Veränderungen des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs bei jedwedem dynamischen Zustand des Fahrzeugs maximiert. Der erhöhte von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderungswert ist definiert ist als eine modifizierte Achsregenerationsdrehmomentanforderung. Ein Motorsteuergerät sendet dann mindestens ein Steuersignal an mindestens eine Vorrichtung des Fahrzeugs zur Steuerung der Vorrichtung zur Erzielung der modifizierten Achsregenerationsdrehmomentanforderung.
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Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst eine Achse, die an eine Energieregenerierungsvorrichtung gekoppelt ist. Das Verfahren beinhaltet die Berechnung einer von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung, basierend auf einem Fahrerinput zur angeforderten Verzögerung. Eine Fahrzeugsteuerung bestimmt, ob die aktuellen dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen sich innerhalb eines Leistungsbereichs befinden, der eine Erhöhung der von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung erlaubt, oder ob die aktuellen dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen sich nicht innerhalb eines Leistungsbereichs befinden, der eine Erhöhung der von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung erlaubt. Wenn sich die dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen innerhalb eines Leistungsbereichs befinden, der eine Erhöhung der von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung liegt, wird aus der Differenz zwischen der gesamten verfügbaren Regenerationsdrehmomentkapazität der Energieregenerierungsvorrichtung und der von der gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung ein gesamter Regenerationsdrehmomentwert berechnet. Die von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung kann erhöht werden, basierend auf dem Gesamtregenerationsdrehmoment, um eine modifizierte Achsregenerationsdrehmomentanforderung zu definieren. Modifizierte Drehmomentwerte für jedes Rad des Fahrzeugs, und eine modifizierte Drehmomentanforderung für einen Verbrennungsmotor (ICE) werden definiert. Der modifizierte Drehmomentwert für jedes Rad ist der Bremsreibungsmoment, der auf jedes Rad des Fahrzeugs angewendet werden muss, um die modifizierte Achsregenerationsdrehmomentanforderung unter den aktuellen dynamischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs an der Energieregenerierungsvorrichtung zu ermöglichen. Eine geschätzte Gierrate des Fahrzeugs wird berechnet, basierend auf der modifizierten Achsregenerationsdrehmomentanforderung der Vorderachse und des modifizierten Drehmomentwerts für jedes Rad des Fahrzeugs. Ein zulässiger Regenerationsgierratenwert wird mit der geschätzten Gierrate verglichen um zu bestimmen, ob der zulässige Regenerationsgierratenwert größer ist als die geschätzte Gierrate, oder ob der zulässige Regenerationsgierratenwert kleiner oder gleich ist als die geschätzte Gierrate. Wenn der zulässige Regenerationsgierratenwert größer ist als die geschätzte Gierrate, werden die definierten modifizierten Achsregenerationsdrehmomentanforderungswerte und die modifizierten Drehmomentwerte für jedes Rad des Fahrzeugs aufrecht erhalten. Wenn der zulässige Regenerationsgierratenwert nicht größer ist als die geschätzte Gierrate, werden die modifizierte Achsregenerationsdrehmomentanforderung und die modifizierten Drehmomentwerte für jedes Rad des Fahrzeuges auf Werte neu definiert, die die geschätzte Gierrate so weit begrenzen, dass sie niedriger als der zulässige Regenerationsgierratenwert liegt. Ein Steuersignal wird an eine Fahrzeugsteuereinrichtung übermittelt, um eine Reibungsbremseinrichtung an jedem Rad des Fahrzeugs zu steuern und damit die modifizierten Werte für das jeweilige Rad des Fahrzeugs bereitzustellen, um die modifizierte Achsregenerationsdrehmomentanforderung für die Energieregenerierungsvorrichtung zu erreichen und zur Erzielung der modifizierten Motordrehmomentanforderung.
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Dementsprechend kann der Betrag des Drehmoments, den das Fahrzeug normalerweise Regenerationsaktivitäten für die aktuellen dynamischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs widmen würde, erhöht werden, um die Regeneration zu optimieren, wenn die Energieregenerierungsvorrichtung zusätzliche Kapazitäten zur Regenerierung hat und der modifizierte Regenerationsdrehmoment nicht dazu führen würde, dass die Gierrate des Fahrzeugs die Zielgierrate übersteigt.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren ergeben sich leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsarten der Lehren, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs.
- 2 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugs.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „oben“, „unten“, „nach oben“, „unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware, Software- bzw. Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen.
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In den Figuren, in denen die jeweiligen Bauteile in verschiedenen Ansichten gleich nummeriert dargestellt sind, wird im Allgemeinen ein Fahrzeug 20 beschrieben, das ein Hybridfahrzeug ist. Das Fahrzeug 20 kann jeder Art bzw. jedem Stil eines Fahrzeugs entsprechen, bei dem eine Achse mit einem Energiespeicher 38 verbunden ist, das in der Lage ist, kinetische Energie des Fahrzeugs 20 in eine andere Form oder in eine andere Vorrichtung zu übertragen oder umzuwandeln.
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Ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 20 findet sich in 1. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 20 anders konfiguriert sein kann als in 1, und dass das Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 20 in 1 lediglich das Verständnis der vorliegenden Erfindung unterstützen soll. Wie in 1 gezeigt und hierin beschrieben, definiert das Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs eine Energieregenerierungsvorrichtung und bezieht sich im Folgenden darauf als elektrische Vorrichtung 32. Jedoch sollte klar sein, dass andere Ausführungsformen des Fahrzeugs die Energieregenerierungsvorrichtung als eine andere Vorrichtung definieren, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein System mit einem gewichteten Schwungrad.
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Bezugnehmend auf 1, beinhaltet das Fahrzeug 20 einen Verbrennungsmotor 22, der mit einer ersten Achse 24 verbunden ist, und betreibbar ist, um die erste Achse 24 mit einer Vorschubkraft oder Drehmoment zu versorgen. Der Verbrennungsmotor 22 kann jede geeignete Art von Motor, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, einen Dieselmotor, einen Ottomotor, einen Erdgasmotor, usw. enthalten. Weiterhin kann der Verbrennungsmotor 22 auf geeignete Art und Weise angeordnet sein, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, eine Reihenkonfiguration, eine V-Konfiguration, eine drehbare Konfiguration, usw. Der Verbrennungsmotor 22 kann mit der ersten Achse 24 in jeder geeigneten Weise verbunden sein, unter Verwendung jedweder geeigneten Komponenten, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein Schaltgetriebe oder ein anderes Getriebe 26, Differential, Antriebswelle usw. Der Verbrennungsmotor 22 arbeitet so, wie in der Technik bekannt ist. Als solche werden die spezifischen Details und der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 hier nicht detailliert beschrieben. Zusätzlich ist die spezifische Art der Verbindung des Verbrennungsmotors 22 und der Übertragung des Drehmoments an die erste Achse 24 nicht relevant für die Lehren dieser Erfindung, und wird daher hier nicht detailliert beschrieben.
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Die erste Achse 24 kann auf jede passende Weise ausgeführt sein, die zur Übertragung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor 22 auf wenigstens ein Rad 28 an der ersten Achse 24 dient. Die erste Achse 24 beinhaltet eine Reibungsbremseinrichtung 30, die sich an jedem Rad 28 der ersten Achse 24 befindet. Die Reibungsbremseinrichtungen 30 der ersten Achse 24 nutzen Reibung, um die Drehung des zugeordneten Rades 28 zu verlangsamen, um das Fahrzeug 20 zu verzögern, wie in der Technik bekannt ist. Die spezifische Konfiguration und der Betrieb der ersten Achse 24 und der Reibungsbremseinrichtungen 30 der ersten Achse 24 sind nicht relevant für die Lehren dieser Erfindung, und werden daher hier nicht detailliert beschrieben.
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Das Fahrzeug 20 enthält ferner die elektrische Vorrichtung 32, die mit einer zweiten Achse 34 verbunden ist, und nutzbar ist, um die zweite Achse 34 mit Vorschubkraft oder Drehmoment zu versorgen. Die elektrische Vorrichtung 32 kann ein Elektromotor oder ein Elektromotor/ Generator sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Jedoch sollte klar sein, dass die elektrische Vorrichtung 32 eine andere Vorrichtung enthalten kann, die in der Lage ist, elektrische Energie in Drehmoment umzuwandeln, und dieses Drehmoment der zweiten Achse 34 zuzuführen. Die elektrische Vorrichtung 32 kann auf jede geeignete Weise mit der zweiten Achse 34 verbunden sein, unter Verwendung jedweder geeigneten Komponenten, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein Schaltgetriebe bzw Getriebe 26, Differential, Antriebswelle usw. Die spezifische Konfiguration und der Betrieb der elektrischen Vorrichtung 32, und die Weise, auf die die elektrische Vorrichtung 32 mit der zweiten Achse 34 verbunden ist und ein Drehmoment an dieselbe überträgt sind nicht relevant für die Lehren dieser Erfindung, und werden daher hier nicht detailliert beschrieben.
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Die zweite Achse 34 kann auf jede passende Weise ausgeführt sein, die zur Übertragung des Drehmoments von der elektrischen Vorrichtung 32 an wenigstens ein Rad 28 an der zweiten Achse 34 dient. Die zweite Achse 34 beinhaltet eine Reibungsbremseinrichtung 30, die sich an jedem Rad 28 der zweiten Achse 34 befindet. Die Reibungsbremseinrichtungen 30 der zweiten Achse 34 nutzen Reibung, um die Drehung des zugeordneten Rades 28 zu verlangsamen, um das Fahrzeug 20 zu verzögern, wie in der Technik bekannt ist. Die spezifische Konfiguration und der Betrieb der zweiten Achse 34 und der Reibungsbremseinrichtungen 30 der zweiten Achse 34 sind nicht relevant für die Lehren dieser Erfindung, und werden daher hier nicht detailliert beschrieben.
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Wie im Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt wird, können der Verbrennungsmotor 22 und die elektrische Vorrichtung 32 als entkoppelt betrachtet werden. Wie hier verwendet, ist der Begriff entkoppelt als nicht mechanisch verbunden definiert, als mechanisch voneinander unabhängig, und ohne physikalische Übertragung von Drehmoment zwischen ihnen. Dementsprechend sind der Verbrennungsmotor 22 und die elektrische Vorrichtung 32 nicht mechanisch miteinander verbunden, und tauschen untereinander physikalisch kein Drehmoment aus. Als solcher arbeitet der Verbrennungsmotor 22, um Drehmoment an die erste Achse 24 zu liefern oder nicht, und die erste Achse 24 arbeitet, um Bremskraft für das Fahrzeug 20 bereitzustellen oder nicht, beides unabhängig von der elektrischen Vorrichtung 32 und der zweiten Achse 34. Desgleichen arbeitet die elektrische Vorrichtung 32, um ein Drehmoment für die zweite Achse 34 bereitzustellen oder nicht, und die zweite Achse 34 arbeitet oder nicht, um Bremskraft für das Fahrzeug 20 bereitzustellen, unabhängig vom Verbrennungsmotor 22 und der ersten Achse 24. Jedoch können andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 20 gekoppelte Systeme enthalten, bei denen die Räder 28 der ersten Achse 24 und die Räder 28 der zweiten Achse 34 mechanisch miteinander verbunden sind. Weiterhin können andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 20 nur Räder 28 einer Achse enthalten, die dem Vortrieb des Fahrzeugs 20 dienen. Das Fahrzeug 20 kann beispielsweise eine elektrische Vorrichtung 32 an nur einer einzige Achse enthalten, so dass nur die Räder 28 dieser einzelnen Achse für den Vortrieb des Fahrzeugs 20 verwendet werden, und die restlichen Räder 28 des Fahrzeugs 20 nicht für den Antrieb verwendet werden.
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Neben der Fähigkeit, Drehmoment zu der zweiten Achse 34 zu leiten, ist die elektrische Vorrichtung 32 auch in der Lage elektrischen Strom zu erzeugen, der dazu verwendet werden kann, einen Energiespeicher 38 zu laden oder zu regenerieren. Der Energiespeicher 38 kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf, eine Batterie oder eine andere ähnliche Vorrichtung, die eine elektrische Ladung speichern kann und die gespeicherte elektrische Ladung an die elektrische Vorrichtung 32 zur Herstellung von Drehmoment abgeben kann. In anderen Ausführungsformen des Fahrzeugs 20 kann der Energiespeicher ein gewichtetes Schwungrad umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die elektrische Vorrichtung 32 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass die Räder 28 an der zweiten Achse 34 wiederum die elektrische Vorrichtung 32 zum Drehen bringen zur Erzeugung einer Ladung, die im Energiespeicher 38 gespeichert wird. Dabei verlangsamt das Drehmoment oder der Widerstand, den die elektrische Vorrichtung 32 gegen die Drehung der Räder 28 ausübt, die Räder 28 und kann das Fahrzeug 20 verzögern. Die Menge an Drehmoment oder Widerstand gegen die Drehung der Räder 28, die mit der zweiten Achse 34 verbunden sind, kann variiert werden, um die Bremskraft, die die elektrische Vorrichtung 32 ausübt zu steuern, auch wenn diese noch zur Stromerzeugung genutzt wird, um den Energiespeicher 38 zu laden.
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Wie in 1 und wie hier beschrieben, befindet sich die erste Achse 24 am hinteren Ende des Fahrzeugs 20, und kann als Hinterachse bezeichnet werden, während die zweite Achse 34 sich am vorderen Ende des Fahrzeuges 20 befindet und als Vorderachse bezeichnet werden kann. Jedoch können die relativen Positionen der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 34 umgekehrt werden, mit der ersten Achse 24 am vorderen Ende des Fahrzeuges 20 als Vorderachse, und der zweiten Achse 34 am hinteren Ende des Fahrzeugs 20 als Hinterachse.
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Das Fahrzeug 20 beinhaltet ferner eine Fahrzeugsteuereinrichtung 36 zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 und der elektrischen Vorrichtung 32, sowie der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 34, einschließlich der Reibungsbremseinrichtungen 30 der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 34. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann einfach als Steuerung bezeichnet werden, wie ein Steuermodul, wie beispielsweise aber nicht beschränkt auf ein Motorsteuergerät, eine Steuereinheit, wie beispielsweise aber nicht beschränkt auf eine Motorsteuereinheit, ein Computer, usw. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann einen Computer bzw. Prozessor enthalten, und alle Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren, usw. enthalten, die zur Verwaltung und Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs 20, sowie des Verbrennungsmotors 22 und der elektrischen Vorrichtung 32 nötig sind. Als solches kann ein Verfahren, das nachfolgend beschrieben wird und allgemein in 2 dargestellt ist, als ein auf der Fahrzeugsteuereinrichtung 36 implementiertes Programm ausgeführt werden. Es versteht sich, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 jedwede Vorrichtung beinhalten kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren oder anderen Geräten zu analysieren, Daten zu vergleichen, die erforderlichen Entscheidungen zu treffen, die zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs 20, und die zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs 20 erforderlichen Aufgaben auszuführen.
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Die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann durch einen oder mehrere Digital- oder Host-Rechner verkörpert werden, der jeweils über einen oder mehrere Prozessoren, Nur-Lese-Speicher (ROM), Schreib-Lesespeiche mit wahlfreiem Zugriff (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), optische Laufwerke, Magnetlaufwerke, usw., einen Hochgeschwindigkeitstakt, Analog/Digital(A/D)-Schaltungen, Digital/Analog(D/A)-Schaltungen und alle erforderlichen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Schaltungen, Ein-/Ausgabegeräte und Kommunikationsschnittstellen sowie Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen verfügt.
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Der computerlesbare Speicher kann jedes beliebige konkrete, nichttransitorische Medium beinhalten, das zur Bereitstellung von Daten oder computerlesbaren Anweisungen dienen kann. Speicher kann nicht-flüchtig oder flüchtig sein. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) beinhalten, der einen Hauptspeicher bildet. Zu weiteren Beispielen von Ausführungsformen von Speicher gehören eine Diskette, eine flexible Disk oder eine Festplatte, ein Magnetband oder andere magnetische Medien, eine CD-ROM, DVD bzw. andere optische Medien sowie andere mögliche Speicherelemente, wie Flash-Speicher.
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Die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 beinhaltet einen greifbaren, nichtvorübergehenden Speicher, in dem von Computern ausführbare Anweisungen aufgezeichnet sind, einschließlich eines Algorithmus zur Bestimmung von erhöhter Regeneration. Der Prozessor der Fahrzeugsteuereinrichtung 36 ist zum Ausführen des Algorithmus zur Bestimmung von erhöhter Regeneration konfiguriert. Der Algorithmus zur Bestimmung von erhöhter Regeneration implementiert ein Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugs 20, einschließlich der Steuerung des Verbrennungsmotors 22 und der elektrischen Vorrichtung 32, der ersten Achse 24, und/oder der zweiten Achse 34, einschließlich der Reibungsbremseinrichtungen 30 an der ersten Achse 24 und der zweiten Achse 34, zur Optimierung der Regeneration des Energiespeichers 38 für die aktuellen dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen.
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Bezugnehmend auf 2, beinhaltet das Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugs 20 die Fahrzeugsteuereinrichtung 36, die mit unterschiedlichen Eingangsquellen von verschiedenen Sensoren und/oder Systemsteuerungsgeräten des Fahrzeugs 20 kommuniziert und/oder Daten erhält, im Allgemeinen durch den Kasten 50 veranschaulicht. Die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann beispielsweise Daten beinhalten bezüglich einer vom Fahrer gewünschten Verzögerung, einem tatsächlichen Drehmoment vom Verbrennungsmotor 22 (nachfolgend als das tatsächliche Motordrehmoment bezeichnet), einer von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung, einem Vortriebsmoment an der ersten Achse 24, einem Vortriebsmoment an der zweiten Achse 34, einem vom Ladestatus des Energiespeichersystems (SOC) abhängigen Bereich (im Folgenden bezeichnet als batterieladestatusabhängiger Bereich), einem linksseitigen Bremsmoment der Reibungsbremse an der zweiten Achse 34 (im Folgenden bezeichnet als LF Reibungsbremsmoment), einem rechtsseitigen Bremsmoment der Reibungsbremse an der zweiten Achse 34 (im Folgenden bezeichnet als RF Reibungsbremsmoment), einem linksseitigen Bremsmoment der Reibungsbremse an der ersten Achse 24 (im Folgenden bezeichnet als LR Reibungsbremsmoment), und eine, rechtsseitiges Bremsmoment der Reibungsbremse an der ersten Achse 24 (im Folgenden bezeichnet als RR Reibungsbremsmoment).
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Die oben genannten aktuellen Inputs zum dynamischen Fahrzustand können direkt durch einen oder mehrere Sensoren des Fahrzeugs 20 erfasst werden, und diese Daten bezüglich des jeweiligen Inputs an die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 gemeldet werden. Alternativ kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 mit anderen Systemsteuergeräten des Fahrzeugs 20 kommunizieren, um Daten bezüglich der jeweiligen Inputs anzufordern oder zu erhalten. Weiterhin sollte klar sein, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die zur Ausführung der optimierten Regenerationssteuerungsstrategie nötigen Daten auf eine andere, hier nicht spezifisch erwähnte oder beschriebene Art und Weise erhalten kann. Die unterschiedlichen Inputs, die die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 verwendet, um die optimierte Regenerationssteuerungsstrategie auszuführen, sind bekannt und werden häufig von verschiedenen unterschiedlichen Fahrzeug-Steuersystemen für verschiedene Fahrzeug-Vorgänge verwendet. Dementsprechend sind die spezifischen Erfassungsmethoden und/oder der Prozess zur Bestimmung oder Berechnung der einzelnen oben erwähnten Inputs der Fahrzeugsteuereinrichtung 36 dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt und werden hier deshalb nicht detailliert beschrieben. Wie hier verwendet, werden die folgenden Inputs wie folgt definiert.
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Die „vom Fahrer gewünschte Verzögerung“ ist eine Menge oder Rate von Verzögerung, das heißt, negativer Beschleunigung, die vom Fahrer angefordert wird, wie durch das Niederdrücken eines Bremspedals.
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Der „tatsächliche Motordrehmoment“ ist der tatsächliche Drehmomentwert der vom Verbrennungsmotor 22 erzeugt wird.
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Die „von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung“ ist ein angeforderter Drehmomentbetrag, der zur Regeneration oder zum Laden des Energiespeichers 38 verwendet werden soll, und wird berechnet durch die Reduktion eines maximalen Regenerationsdrehmomentlimits, das die elektrische Vorrichtung 32 zu erreichen in der Lage ist, basierend auf den aktuellen dynamischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20, einschließlich des vom Fahrer angeforderten Verzögerungswert. Dementsprechend ist die von der gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung gleich dem maximalen Regenerationsdrehmomentlimit der elektrischen Vorrichtung 32 abzüglich eines Betrags, der auf der Verzögerung des Fahrzeugs 20 beruht.
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Das „Vortriebsdrehmoment der ersten Achse 24“ ist der Drehmomentwert, den die erste Achse 24 an die Räder 28 an der ersten Achse 24 zum Vorantreiben des Fahrzeugs 20 abgibt.
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Das „Vortriebsdrehmoment der zweiten Achse 34“ ist der Drehmomentwert, den die zweite Achse 34 an die Räder 28 an der zweiten Achse 34 zum Vorantreiben des Fahrzeugs 20 abgibt.
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Der „batterieladezustandabhängige Bereich“ ist einer von einer Vielzahl definierter Bereiche oder Modi, die eine Regeneration des Energiespeichers 38 für unterschiedliche dynamische Fahrzeugbetriebsbedingungen ermöglichen. Insbesondere kann der batterieladezustandabhängige Bereich definiert werden als ein erster Bereich (Bereich 1), ein zweiter Bereich (Bereich 2), ein dritter Bereich (Bereich 3) oder ein vierter Bereich (Bereich 4). Der erste Bereich wird allgemein als Bereich für den normalen Straßenbetrieb definiert, wobei die dynamischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20 auf beispielsweise 20 bis 30 % der maximal möglichen Verzögerung und Querbeschleunigung des Fahrzeugs 20 beschränkt sind. Die Bereiche zwei bis vier sind im Allgemeinen definiert als Bereiche für progressiv aggressivere Fahrstile, bei denen die dynamischen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20 weniger als im ersten Bereich beschränkt sind. Der zweite Bereich kann zum Beispiel auf beispielsweise 50 bis 70 % der maximal möglichen Verzögerung und Querbeschleunigung des Fahrzeugs 20 begrenzt sein, während der dritte Bereich bis zu 100 % der maximal möglichen Verzögerung und Querbeschleunigung abdecken kann. Der vierte Bereich kann definiert werden als ein Bereich mit vorwärtsgerichteter Beschleunigung, Verzögerung und der Querbeschleunigung, die im dritten Bereich enthalten ist.
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Das „LF Reibungsbremsmoment“ ist die von den Reibungsbremsen aktuell auf der linken Seite der zweiten Achse 34 ausgeübte Bremskraft (Vorderachse im Ausführungsbeispiel in 1).
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Das „RF Reibungsbremsmoment“ ist die von den Reibungsbremsen aktuell auf der rechten Seite der zweiten Achse 34 ausgeübte Bremskraft (Vorderachse im Ausführungsbeispiel in 1).
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Ein „Vorderachsenbremsmoment“ ist die kumulative Menge der Reibungsverzögerung die sowohl auf der rechten als auch der linken Seite der zweiten Achse 34 wirkt.
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Das „LR Reibungsbremsmoment“ ist die von den Reibungsbremsen aktuell auf der linken Seite der ersten Achse 24 ausgeübte Bremskraft (Hinterachse im Ausführungsbeispiel in 1).
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Das „RR Reibungsbremsmoment“ ist die von den Reibungsbremsen aktuell auf der rechten Seite der ersten Achse 24 ausgeübte Bremskraft (Hinterachse im Ausführungsbeispiel in 1).
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Ein „Hinterachsenbremsmoment“ ist die kumulative Menge der Reibungsverzögerung die sowohl auf der rechten als auch der linken Seite der ersten Achse 24 wirkt.
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Sobald die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 alle Daten empfangen hat, die mit allen notwendigen Inputs zum dynamischen Fahrzeugbetriebszustand zu tun haben, wie zum Beispiel die oben beschriebenen, folgt die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 einem Verfahren zur Bestimmung, ob die von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung erhöht werden kann, und wenn ja, wie sehr sie erhöht werden kann, ohne übermäßig die Gierrate des Fahrzeugs 20 zu beeinflussen.
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Das Verfahren beginnt damit, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, ob der batterieladezustandabhängige Bereich mit dem Bereich 1 übereinstimmt oder als solcher definiert ist, oder ob der batterieladezustandabhängige Bereich mit dem Bereich 2 oder 3 übereinstimmt oder als solcher definiert ist, wie im Allgemeinen durch Kasten 52 gezeigt wird. Bereich 4 ist nur anwendbar bei dynamischen Betriebszuständen, bei denen das Fahrzeug 20 beschleunigt, und ist daher nicht anwendbar oder stellt keinen möglichen batterieladezustandabhängigen Bereich für dieses Verfahren dar, das auf aktuelle dynamische Fahrzeugbetriebszustände begrenzt ist, bei denen das Fahrzeug 20 aktuell verzögert.
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Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, dass der batterieladezustandabhängige Bereich Bereich 1 entspricht oder als solcher definiert ist, wie im Allgemeinen in Kasten 54 veranschaulicht, dann ist eine Erhöhung der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung nicht zugelassen, und der Wert der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung bleibt konstant und wird nicht modifiziert, wie im Allgemeinen im Kasten 56 veranschaulicht.
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Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, dass der batterieladezustandabhängige Bereich Bereich 2 oder 3 entspricht, oder als solcher definiert ist, wie im Allgemeinen in Kasten 58 veranschaulicht, dann ist eine Erhöhung der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung berechtigt, und das Verfahren wird fortgesetzt. Um zu bestimmen, um wie viel die von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung erhöht werden kann, berechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 einen Gesamtwert für das Regenerationsdrehmoment, wie im Allgemeinen durch Kasten 60 veranschaulicht. Der Gesamtwert für das Regenerationsdrehmoment wird berechnet durch Subtrahieren der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung vom maximalen Regenerationsdrehmomentlimit, das die elektrische Vorrichtung 32 zu erzeugen in der Lage ist. Das Gesamtregenerationsdrehmoment stellt die verfügbare Drehmomentkapazität zur Regenerierung dar, die über die von der vom Fahrer gewünschte Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung hinausgeht.
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Nachdem das Fahrzeug 20 das Gesamtregenerationsdrehmoment berechnet hat, bestimmt die Fahrzeugsteuereinrichtung 36, ob das Gesamtregenerationsdrehmoment kleiner ist als die numerische Summation des Hinterachsenbremsmoments und des tatsächlichen Drehmoments[(Hinterachsenbremsmoment)+(aktuelles Motordrehmoment)], wie im Allgemeinen in Kasten 62 veranschaulicht. Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, dass das Gesamtregenerationsdrehmoment kleiner ist als die numerische Summation des Hinterachsenbremsmoments und des aktuellen Motordrehmoments, wie im Allgemeinen durch Kasten 64 veranschaulicht, dann berechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 eine modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung durch die Summe der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmomentanforderung und des Gesamtregenerationsdrehmoments, wodurch die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung definiert wird, um dem maximalen Regenerationsdrehmomentlimit zu entsprechen, das die elektrische Vorrichtung 32 zu erzeugen in der Lage ist, wie im Allgemeinen durch Kasten 66 veranschaulicht. Zusätzlich, wie ebenfalls im Kasten 66 veranschaulicht, wird die kombinierte Summe des Hinterachsenbremsmoments und des aktuellen Motordrehmoments durch das Gesamtregenerationsdrehmoment vermindert, um die gesamte Verzögerung des Fahrzeugs 20, die ursprünglich vom Fahrer angefordert wurde, zu erhalten.
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Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, dass das Gesamtregenerationsdrehmoment nicht geringer ist als die numerische Summation des Hinterachsenbremsmoments und des aktuellen Motordrehmoments, wie im Allgemeinen im Kasten 68 veranschaulicht, dann berechnet oder definiert die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung als die numerische Summation des Hinterachsenbremsmoments, des aktuellen Motordrehmoments und der von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzte Regenerationsdrehmomentanforderung, wie im Allgemeinen in Kasten 70 veranschaulicht. Dementsprechend ist in dieser Situation die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung gleich der Summe des Hinterachsenbremsmoments, des aktuellen Motordrehmoments, und dem von der vom Fahrer gewünschten Verzögerung begrenzten Regenerationsdrehmoment. Zusätzlich, wie ebenfalls im Kasten 70 angegeben, wird die kombinierte Summe des Hinterachsenbremsmoments und des aktuellen Motordrehmoments durch die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung vermindert, um die ursprünglich vom Fahrer angeforderte Gesamtverzögerung des Fahrzeugs 20 zu erhalten.
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Als Teil der Berechnung und/oder Definition der modifizierten Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, wie entweder in Kasten 66 oder Kasten 70 veranschaulicht, definiert die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 auch einen modifizierten Drehmomentwert für jede Reibungsbremseinrichtung 30 für alle jeweiligen Räder 28 des Fahrzeugs 20. Dementsprechend, definiert die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 einen modifizierten LF-Momentwert, einen modifizierten RF-Momentwert, einen modifizierten LR-Momentwert, und einen modifizierten RR-Momentwert. Die Summe des modifizierten LF-Momentwerts und des modifizierten RF-Momentwerts ist im Allgemeinen gleich der modifizierten Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, und die Summe des modifizierten LR-Momentwerts und des modifizierten RR-Momentwerts ist im Allgemeinen gleich der modifizierten Hinterachsendrehmomentanforderung. Die modifizierten Momentwerte für die Reibungsbremseinrichtungen 30 des jeweiligen Rades 28 werden berechnet, um die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung zu erhalten.
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Sobald die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert berechnet und/oder definiert hat, berechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 eine geschätzte Gierrate des Fahrzeugs 20, wie im Allgemeinen in Kasten 72 veranschaulicht. Die geschätzte Gierrate basiert auf den Werten der modifizierten Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, dem modifizierten LF-Momentwert, dem modifizierten RF-Momentwert, dem modifizierten LR-Momentwert und dem modifizierten RR-Momentwert. Die geschätzte Gierrate ist hier als eine geschätzte Änderung der Gierrate des Fahrzeugs 20 definiert, wenn die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, der modifizierte LF-Momentwert, der modifizierte RF-Momentwert, der modifizierte LR-Momentwert und der modifizierte RR-Momentwert wie berechnet angewendet werden. Wie hier verwendet, ist das „Gieren“ des Fahrzeugs 20 definiert als ein Winkel, rechts oder links, bestimmt durch die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 20 bezüglich einer Längssymmetrieebene des Fahrzeugs 20. Die „Gierrate“ ist hier definiert als die Änderung des Gierens über die Zeit. Dementsprechend ist die geschätzte Gierrate eine Schätzung, wie viel sich die Gierrate des Fahrzeugs 20 verändern wird, wenn die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, der modifizierte LF-Momentwert, der modifizierte RF-Momentwert, der modifizierte LR-Momentwert und der modifizierte RR-Momentwert angewendet werden.
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Sobald die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die geschätzte Gierrate berechnet hat, bestimmt die Fahrzeugsteuereinrichtung 36, ob ein zulässiges Regenerationsgierratenziel größer ist als die geschätzte Gierrate, oder ob das zulässige Regenerationsgierratenziel nicht größer ist als die geschätzte Gierrate, wie im Allgemeinen in Kasten 74 veranschaulicht. Das zulässige Regenerationsgierratenziel ist ein vom Benutzer festgelegter oder modellbasierter Grenzwert in der Änderung der Gierrate für die aktuellen dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen. Dementsprechend berechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 das zulässige Regenerationsgierratenlimit für die aktuellen dynamischen Fahrzeugbetriebsbedingungen.
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Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 bestimmt, dass das zulässige Regenerationsgierratenziel größer ist als die geschätzte Gierrate, d. h. die Implementierung der modifizierten Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, des modifizierten LF-Momentwerts, des modifizierten RF-Momentwerts, des modifizierten LR-Momentwerts und des modifizierten RR-Momentwerts keine Änderung der Gierrate des Fahrzeuges 20 über das zulässige Limit hinaus herbeiführt, wie im Allgemeinen im Kasten 76 veranschaulicht, dann kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 ein Steuersignal an die jeweiligen Komponenten des Fahrzeugs 20 senden oder übertragen, wie im Allgemeinen im Kasten 78 veranschaulicht, um die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert zu implementieren. Dementsprechend kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die Reibungsbremskraft an den Rädern 28 für eines oder beide der an der ersten Achse 24 und/oder an der zweiten Achse 34 befestigten modifizieren, die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann eine Erhöhung oder Verringerung der Drehmomentabgabe aus dem Verbrennungsmotor 22 und/oder der elektrischen Vorrichtung 32 herbeiführen, und die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 kann die elektrische Vorrichtung 32 kontrollieren, um einen Zielwert der Regeneration für die Laden des Energiespeichers 38 bereitzustellen.
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Wenn die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 jedoch bestimmt, dass das zulässige Regenerationsgierratenlimit nicht größer ist als die geschätzte Gierrate, d. h. die Implementierung der modifizierten Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, des modifizierten LF-Momentwerts, des modifizierten RF-Momentwerts, des modifizierten LR-Momentwerts und des modifizierten RR-Momentwerts ändert die Gierrate des Fahrzeugs 20, im Allgemeinen bei 80 veranschaulicht, dann implementiert die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert nicht, wie derzeit festgelegt. In dieser Situation, wie in Kasten 82 veranschaulicht, rechnet die Fahrzeugsteuereinrichtung 36 Werte für die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert zurück, bis das zulässige Regenerationsgierratenlimit größer ist als die geschätzte Gierrate. Die Rückrechnung der Werte für die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert kann beispielsweise einen inkrementalen oder iterativen Prozess enthalten, der schrittweise die Werte für die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert verringert, berechnet die geschätzte Gierrate für diese überarbeiteten Werte erneut, und vergleicht dann die neu geschätzte Gierrate erneut mit dem zulässigen Regenerationsgierratenlimit. Dieser iterative Prozess kann fortgesetzt werden, bis die veränderten Werte für die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert eine geschätzte Gierrate ergeben, die kleiner ist als das zulässige Regenerationsgierratenlimit. Diese veränderten Werte für die modifizierte Vorderachsenregenerationsdrehmomentanforderung, den modifizierten LF-Momentwert, den modifizierten RF-Momentwert, den modifizierten LR-Momentwert und den modifizierten RR-Momentwert sind die Werte, die dann an die jeweiligen Komponenten kommuniziert werden, wie im Allgemeinen im Kasten 78 veranschaulicht.
