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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Antriebssysteme für Fahrzeuge und zugehörige Steuerungen.
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HINTERGRUND
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Bekannte Fahrzeugantriebssysteme umfassen Verbrennungsmotoren und Elektromotoren/-generatoren, die mit Getrieben gekoppelt sind, um Drehmoment zwecks Traktionsdrehmoment auf einen Antriebsstrang zu übertragen. Bekannte Elektromotoren/-generatoren werden mit elektrischem Strom von Hochspannungs-Energiespeichersystemen versorgt. Antriebssysteme können regenerative Steuersysteme verwenden, um elektrischen Strom zum Laden des Hochspannungs-Energiespeichersystems als Reaktion auf Bedienerbefehle zu verwenden, die Bremsen und/oder Leerlauf umfassen.
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KURZDARSTELLUNG
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Es wird ein Antriebssystem beschrieben, das einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe und eine Elektromaschine umfasst, und die Elektromaschine umfasst, die drehbar mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Das Getriebe ist mit einem Antriebsstrang gekoppelt, um Traktionsdrehmoment und Bremsdrehmoment darauf zu übertragen. Ein Verfahren zum Steuern der Elektromaschine umfasst das Bestimmen einer Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität, einer Langzeit-Achsdrehmomentkapazität und einer maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität und Bestimmen einer Bedieneranfrage nach Bremsen. Eine bevorzugte regenerative Bremskapazität wird basierend auf der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität, der regenerativen Langzeit-Bremskapazität, der regenerativen Motorstillstands-Bremskapazität und Bestimmen der Bedieneranfrage nach Bremsen bestimmt. Drehmomentausgabe von der Elektromaschine wird basierend auf der bevorzugten regenerativen Bremskapazität gesteuert.
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Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 schematisch ein Fahrzeug veranschaulicht, das ein Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor umfasst, der eine Kurbelwelle aufweist, die über einen Drehmomentwandler mit einem Getriebe verbunden ist, und mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine verbunden ist, wobei das Getriebe ein Stufengetriebe ist, das in Übereinstimmung mit der Offenbarung mit einem Antriebsstrang verbunden ist;
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2 bis 7 schematisch Flussdiagramme darstellen, die eine regenerative Bremsdrehmomentkapazitäts-Steuerroutine zum Steuern einer Ausführungsform des Antriebssystems genauer darstellen, um Traktionsdrehmoment und Bremsdrehmoment in Übereinstimmung mit der Offenbarung auf den Antriebsstrang zu übertragen; und
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8 grafisch den Betrieb von Abschnitten der regenerativen Bremsdrehmomentkapazitäts-Steuerroutine in einer Ausführungsform des Fahrzeugs mit dem hierin beschriebenen Antriebssystem Übereinstimmung mit der Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin die Darstellungen nur dem Zweck der Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen dienen, und nicht zum Zwecke der Beschränkung davon, veranschaulicht 1 schematisch ein Fahrzeug 100, das ein Antriebssystem 20 umfasst, das ein Stufengetriebe 50 aufweist, das mit einem Antriebsstrang 60 gekoppelt, und durch ein Steuersystem 10 gesteuert ist. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich über die gesamte Beschreibung auf gleiche Elemente.
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Das Antriebssystem 20 umfasst einen Verbrennungsmotor 40, der eine Kurbelwelle 36 aufweist, die über einen Drehmomentwandler 44 mechanisch mit dem Getriebe 50 gekoppelt ist. Die Kurbelwelle 36 ist mechanisch drehbar über einen Laufrollenmechanismus 38 oder einen anderen geeigneten Mechanismus mit einer elektrisch angetriebenen Drehmomentmaschine 35 gekoppelt. Die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 und der Verbrennungsmotor 40 sind drehmomenterzeugende Vorrichtungen. Die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 umfasst ein Ausgabebauteil, das mechanisch drehbar mit der Kurbelwelle 36 des Motors 40 über den Laufrollenmechanismus 38 verbunden ist, das einen mechanischen Kraftweg dazwischen bereitstellt. Der Laufrollenmechanismus 38 ist ausgebildet, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Motor 40 und der Drehmomentmaschine 35 zu bewirken, zu der unter anderem auch die Übertragung von Drehmoment von der Drehmomentmaschine 35 auf den Motor 40 für den Autostart- und Autostoppvorgang des Motors, die Traktionsdrehmomentunterstützung und das regenerative Bremsen, und die Drehmomentübertragung vom Motor 40 auf die Drehmomentmaschine 35 für die elektrische Ladung unter Hochspannung gehören. In einer Ausführungsform umfasst der Laufrollenmechanismus 38 einen Serpentinenriemen, der zwischen der ersten Laufrolle, die an der Kurbelwelle 36 des Motors 40 angebracht ist, und einer anderen Laufrolle, die an die mit einem Rotor der Drehmaschine 35 gekoppelten rotierenden Welle geführt wird, die als Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System (BAS) bezeichnet wird. Alternativ dazu kann der Laufrollenmechanismus 38 einen Zahnradmechanismus mit Verdrängung umfassen. Das Getriebe 50 enthält ein Ausgabebauteil 62, das mit dem Antriebsstrang 60 verbunden ist. In einer Ausführungsform kann der Motor 40 kann einen elektromagnetbetätigten elektrischen Niederspannungsstarter 39 zum Starten des Motors als Reaktion auf das mit einem Schlüssel durchgeführte Anlassereignis in einer Ausführungsform umfassen.
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Der Motor 40 ist bevorzugt ein mehrzylindriger Verbrennungsmotor, der Kraftstoff über einen thermodynamischen Verbrennungsprozess in mechanische Leistung umwandelt. Der Motor 40 ist mit einer Vielzahl an Stellgliedern und Sensorvorrichtungen zur Überwachung des Betriebs und der Abgabe von Kraftstoff ausgestattet, um eine Verbrennungsladung auszubilden, um Drehmoment zu erzeugen, das auf eine Abtriebsdrehmomentanfrage reagiert. Die Sensorvorrichtungen enthalten einen Kurbelwellenstellungssensor 41, bei dem es sich um jedes geeignete Drehpositionssensorsystem handeln kann, das vorzugsweise direkt über einen Kabelbaum 13 mit dem Steuermodul 12 kommuniziert, und über einen Kommunikationsbus 18 mit dem Wechselrichterregler 11 kommuniziert. Alternativ kommuniziert der Kurbelwellenstellungssensor 41 direkt über den Kabelbaum 13 mit dem Steuermodul 12, und kommuniziert direkt über einen Kabelbaum 13’ mit dem Wechselrichterregler 11.
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Die Drehmomentmaschine 35 ist bevorzugt ein mehrphasiger Hochspannungselektromotor/-generator, der ausgebildet ist, um gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzuwandeln und die mechanische Leistung in elektrische Energie umzuwandeln, die innerhalb einer Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden kann. Die Drehmomentmaschine 35 umfasst einen Rotor und einen Stator sowie einen zugehörigen Stellungssensor 37, der in einer Ausführungsform ein Koordinatenwandler ist. Der Stellungssensor 37 kommuniziert direkt mit dem Wechselrichterregler 11 über den Kabelbaum 33 und wird verwendet, um die Drehposition des Rotors der Drehmomentmaschine 35 zu überwachen. Die Drehposition des Rotors der Drehmomentmaschine 35 wird vom Wechselrichterregler 11 zum Steuern des Betriebs eines Wechselrichtermoduls 32 verwendet, das die Drehmomentmaschine 35 steuert. Der Wechselrichterregler 11 ist vorzugsweise ebenfalls in dem Wechselrichtermodul 32 (wie dargestellt) angeordnet, oder kann entfernt angeordnet sein, z. B. innerhalb des Steuermoduls 12.
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Die Hochspannungsbatterie 25 wird mit dem Wechselrichtermodul 32 über einen Hochspannungs-DC-Bus 29 elektrisch verbunden, um elektrische Hochspannungsgleichstromenergie auf die Drehmomentmaschine 35 als Reaktion auf aus dem Steuersystem 10 stammende Steuerungssignale zu übertragen. Das Wechselrichtermodul 32 ist über einen Mehrphasen-Motorsteuerungs-Leistungsbus 31 elektrisch mit der Drehmomentmaschine 35 verbunden. Das Wechselrichtermodul 32 ist mit geeigneten Steuerschaltungen konfiguriert, zu denen unter anderem Leistungstransistoren, wie z. B. IGBTs zum Umwandeln elektrischer Hochspannungsgleichstromenergie in elektrische Hochspannungswechselstromenergie, und zum Umwandeln elektrischer Hochspannungswechselstromenergie in elektrische Hochspannungsgleichstromenergie gehören. Das Wechselrichtermodul 32 setzt bevorzugt eine Impulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung ein, um gespeicherte elektrische Gleichstromenergie, die aus der Hochspannungsbatterie 25 stammt, in elektrische Wechselstromenergie umzuwandeln, um die elektrische Maschine 35 anzutreiben, um Drehmoment zu erzeugen. Auf ähnliche Weise wandelt das Wechselrichtermodul 32 mechanische Leistung, die zur Drehmomentmaschine 35 übertragen wird, in elektrische Gleichstromenergie um, um elektrische Energie zu erzeugen, die unter anderem als Teil einer regenerativen Steuerstrategie in der Hochspannungsbatterie 25 speicherbar ist. Es ist zu beachten, dass das Wechselrichtermodul 32 konfiguriert ist, um Motorsteuerungsbefehle zu erhalten und Wechselrichterzustände zu steuern, um den Motorantrieb und die Regenerationsfunktionalität bereitzustellen.
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In einer Ausführungsform ist ein elektrischer DC/DC-Stromwandler 34 elektrisch mit einem Niederspannungsbus 28 und einer Niederspannungsbatterie 27 verbunden, und ist elektrisch mit dem Hochspannungsbus 29 verbunden. Derartige elektrische Stromanschlüsse sind bekannt und werden nicht näher erläutert. In einer Ausführungsform kann die Niederspannungsbatterie 27 elektrisch mit einem zusätzlichen Netzsystem 45 verbunden sein, um elektrischen Strom niedriger Spannung für Niederspannungssysteme des Fahrzeugs bereitzustellen, z. B. elektrische Fenster, HLK-Lüfter, Sitze und der elektromagnetbetätigte elektrische Niederspannungsstarter 39. Alternativ kann der elektrische Stromwandler 34 Niederspannungssystemen des Fahrzeugs einen elektrischen Strom niedriger Spannung bereitstellen, wodurch er das zusätzliche Netzsystem 45 ersetzt.
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Der Drehmomentwandler 44 ist eine Drehmomentkupplungsvorrichtung, die zwischen dem Motor 40 und dem Getriebe 50 angeordnet ist. Der Drehmomentwandler 44 umfasst vorzugsweise Fluiddrehmomentkupplung über eine interne Pumpe und Schaufeln, und mechanische Drehmomentkupplung über einen steuerbaren, selektiv aktivierbaren Kupplungsmechanismus.
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Das Getriebe 50 ist vorzugsweise in einer Stufengetriebekonfiguration angeordnet, und kann einen oder mehrere Differenzialgetriebesätze und aktivierbare Kupplungen umfassen, die konfiguriert sind, um Drehmomentübertragung über einen von einer Vielzahl von Stufengetriebezuständen über eine Bandbreite von Drehzahlverhältnissen zwischen dem Motor 40 und dem Abtriebselement 62 zu übertragen. Das Getriebe 50 umfasst jede beliebige geeignete Konfiguration und ist vorzugsweise als ein Automatikgetriebe konfiguriert, um automatisch zwischen den unterschiedlichen Stufengetriebezuständen zu schalten, um in einem Getriebeübersetzungsverhältnis zu arbeiten, das eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen einer Abtriebsdrehmomentanfrage und einem Motorbetriebspunkt erreicht. Das Getriebe 50 führt automatisch Hochschaltungen aus, um in einen Übersetzungszustand zu schalten, der über ein niedrigeres numerisches Multiplikationsverhältnis (Getriebeübersetzungsverhältnis) verfügt und führt Herunterschalten aus, um in einen Gangzustand zu schalten, der über ein höheres numerisches Multiplikationsverhältnis verfügt. Ein Hochschalten des Getriebes erfordert eine Verringerung der Motordrehzahl, sodass die Motordrehzahl bei einem mit dem Soll-Getriebezustand in Verbindung stehenden Getriebeübersetzungsverhältnis mit der mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multiplizierten Getriebeausgangsdrehzahl übereinstimmt. Ein Herunterschalten des Getriebes erfordert eine Erhöhung der Motordrehzahl, sodass die Motordrehzahl bei einem mit dem Soll-Getriebezustand in Verbindung stehenden Getriebeübersetzungsverhältnis mit der mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multiplizierten Getriebeausgangsdrehzahl übereinstimmt. Der Antriebsstrang 60 kann eine Differenzialgetriebevorrichtung 65 umfassen, die mechanisch mit einer Achse 64, einem Achsgetriebe oder einer Halbwelle gekoppelt ist, die wiederum mechanisch mit einem Rad 66 in einer Ausführungsform gekoppelt ist. Der Antriebsstrang 60 überträgt Traktionsleistung zwischen dem Getriebe 50 und einer Straßenoberfläche. Das Antriebssystem 20 ist veranschaulichend, und die hierin beschriebenen Konzepte sind auf andere Antriebssysteme anwendbar, die ähnlich konfiguriert sind.
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Das Steuersystem 10 umfasst ein Steuermodul 12, das mit einer Bedienerschnittstelle 14 kommuniziert. Das Steuermodul 12 kommuniziert vorzugsweise mit individuellen Elementen des Antriebssystems 20 entweder direkt oder über den Kommunikationsbus 18. Das Steuermodul 12 kommuniziert mit den Sensorvorrichtungen von jedem der Hochspannungsbatterie 25, dem Wechselrichtermodul 32, der Drehmomentmaschine 35, dem Motor 40 und dem Getriebe 50, um den Betrieb davon zu überwachen und die parametrischen Zustände davon zu bestimmen. Die Bedienerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 umfasst eine Mehrzahl von Mensch-/Maschinenschnittstellenvorrichtungen, durch die der Fahrzeugbediener den Betrieb des Fahrzeugs 100 steuert, einschließlich z. B. einem Zündschalter, um einen Bediener in die Lage zu versetzen, den Motor 40 anzulassen und zu starten, einem Gaspedal 15, einem Bremspedal 16, einer Getriebebereichsauswahleinrichtung (PRNDL), einem Lenkrad und einem Scheinwerferschalter. Das Fahrpedal 15 stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Gaspedalstellung umfasst, die eine Bedieneranfrage zur Fahrzeugbeschleunigung angibt, und das Bremspedal 16 stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Bremspedalstellung angibt, die eine Bedieneranfrage zur Fahrzeugabbremsung angibt. Die Getriebebereichsauswahleinrichtung stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Richtung der vom Bediener beabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs angibt, die eine diskrete Anzahl an vom Bediener auswählbaren Stellungen umfasst, die die bevorzugte Drehrichtung des Abtriebsbauteils 62 in entweder einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung angeben.
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Das Antriebssystem 20 umfasst ein Kommunikationsschema einschließlich dem Kommunikationsbus 18, um Kommunikationen in Form von Sensorsignalen und Stellgliedbefehlssignalen zwischen dem Steuersystem 10 und Elementen des Antriebssystems 20 zu bewirken. Das Kommunikationsschema bewirkt Informationsübertragung zu und vom Steuersystem 10 unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssysteme und -vorrichtungen, einschließlich z. B. dem Kommunikationsbus 18, einer direkten Verbindung, einem LAN-Bus, einem Serial Peripheral Interface Bus und drahtlosen Kommunikationen.
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Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung(en) (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), wie z. B. Mikroprozessor(en) und mit diesen verbundene nicht-transitorische Speicherkomponenten in Form von Speicher- und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nicht-transitorische Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Anweisungen in der Form von einem oder mehreren Software- oder Firmware-Programmen oder -Routinen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. (Eine) Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und Vorrichtungen umfassen Analog-/Digitalwandler und damit in Zusammenhang stehende Geräte, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei derartige Eingaben bei einer vorgegebenen Abtastfrequenz oder als Reaktion auf ein Auslöseereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Lookup-Tabellen. Jede Steuerung führt für die gewünschten Funktionen Steuerroutine(n) aus, wie z. B. die Überwachung der Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuerungen und die Ausführung von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern der Betätigung von Stellgliedern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, wie z. B. alle 100 Mikrosekunden oder alle 3,125; 6,25; 12,5; 25 und 100 Millisekunden während des laufenden Betriebs. Alternativ können Routinen als Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Reglern und zwischen Reglern, Stellgliedern und/oder Sensoren kann anhand einer Direktverkabelung, einer vernetzten Kommunikationsbus-Verbindung, einer drahtlosen Verbindung oder jeder anderen geeigneten Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Kommunikation umfasst den Austausch von Datensignalen in jeder geeigneten Form, einschließlich, beispielsweise elektrische Signale, die über ein leitendes Medium, elektromagnetische Signale über die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen weitergeleitet werden. Datensignale können Signale, die Eingänge von Sensoren darstellen, Signale, die Stellgliedbefehle darstellen und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen enthalten. Der Begriff „Modell” bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen mittels des Prozessors ausführbaren Code und zugehörige Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch” Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.
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2 bis 7 stellen schematisch Flussdiagramme dar, die eine regenerative Bremsdrehmomentkapazitäts-Steuerroutine (Steuerroutine) 200 zum Steuern einer Ausführungsform des Antriebssystems 20 genauer darstellen, um Traktionsdrehmoment und Bremsdrehmoment in Übereinstimmung mit der Offenbarung auf den Antriebsstrang 60 zu übertragen, der unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Insgesamt führt die Steuerroutine 200 als Reaktion auf Bedienereingaben, einschließlich Bedienereingaben über das Gaspedal 15 und das Bremspedal 16 aus, einschließlich dann, wenn die Bedienereingabe über das Gaspedal 15 weniger als einen Mindestschwellenwert beträgt, der Leerlauf oder Bremsen angibt. Die Steuerroutine 200 vermittelt zwischen einer Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, einer Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 und einer maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605, um eine bevorzugte regenerative Bremskapazität 205 basierend auf einer Bedieneranfrage nach Bremsen 106, einem aktuellen Getriebeübersetzungszustand 104 und einem vorweggenommenen oder vorhergesagten zukünftigen Getriebeübersetzungszustand 105 auszuwählen. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff „kurzfristig” jeden Vorgang, der innerhalb einer Iteration einer Steuerroutine angewandt oder implementiert wird. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff „langfristig” jeden Vorgang, der über mehrere Iterationen einer Steuerroutine angewandt oder implementiert wird. Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff „Kapazität” eine Maximal- oder Mindestgrößenordnung eines gesteuerten Vorgangs, z. B. Bremsen, den das relevante System abschließen kann, wobei mechanische, elektrische und andere Faktoren berücksichtigt werden können.
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Drehmomentleistung vom Elektromotor/-generator 35, die zu dem Antriebsstrang 60 übertragen wird, um Fahrzeugbremsen zu bewirken, gesteuert, um regeneratives Bremsen als Reaktion auf die bevorzugte regenerative Bremskapazität 205 aufzubringen, wobei Faktoren in Zusammenhang mit Fähigkeiten zum Erzeugen und Übertragen von Drehmoment und Leistungen zwischen dem Motor 40, dem Laufrollenmechanismus 38, der Elektromaschine 35, der Batterie 25, dem Drehmomentwandler 44, dem Getriebe 50 und dem Antriebsstrang 60 zu den Fahrzeugrädern 66 berücksichtigt werden. Dies umfasst eine Kurzzeit-Achskapazitätsberechnungsroutine 400, die die Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405 bestimmt, eine Langzeit-Achskapazitätsberechnungsroutine 500, die die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 bestimmt und eine Motorstillstandsvorbeugungsroutine 600, die die maximale regenerative Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605 bestimmt. Eine bevorzugte regenerative Netto-Bremskapazitätsvermittlungsroutine 700 bestimmt die bevorzugte regenerative Bremskapazität 205 basierend auf der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 und der maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605. Das durch das Antriebssystem 100 aufgebrachte regenerative Bremsen kann sich von der bevorzugten regenerativen Bremskapazität 205 aufgrund von Betriebsfaktoren unterscheiden, die mit der Batteriekapazität und dem Betrieb des Antriebssystems in Zusammenhang stehen.
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Die Kurzzeit-Achskapazitätsberechnungsroutine 400 bestimmt die Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405 basierend auf Eingaben einschließlich einer Kurzzeit(ST)-Kurbelwellendrehmomentkapazität 102 und einem aktuellen Getriebezustand 104, und ob sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in einem verriegelten oder entriegelten Zustand befindet, und ob das Getriebe 50 Gangschalten durchläuft. Der aktuelle Getriebezustand 104 gibt das Stufengetriebe an, in dem das Getriebe 50 aktuell arbeitet. Dieser Vorgang ist am Besten unter Bezugnahme auf 4 dargestellt.
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Routine 410 betrifft das Bestimmen der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem verriegelten Zustand befindet. Die Kurzzeit(ST)-Kurbelwellendrehmomentkapazität 102 wird mit dem aktuellen Getriebeübersetzungsverhältnis in Zusammenhang mit dem aktuellen Getriebezustand 104 des Getriebes in Routine 420 multipliziert, um einen Kurzzeit-Antriebssystemabtriebsdrehmomentgrenzwert 425 zu bestimmen, der mit Routine 430 kombiniert ist, z. B. geteilt durch das Achsverhältnis 112 des Antriebsstrangs 60 zum Bestimmen der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem verriegelten Zustand befindet.
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Routine 440 betrifft das Bestimmen der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand befindet. Die Kurzzeit(ST)-Kurbelwellendrehmomentkapazität 102 und das mit dem aktuellen Getriebezustand 104 in Zusammenhang stehende aktuelle Getriebeübersetzungsverhältnis werden durch eine Drehmomentwandler-Umwandlungsroutine 450 zum Bestimmen eines Kurzzeit-Antriebssystemabtriebsdrehmomentgrenzwerts 455 basierend auf der Drehmomentumwandlung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand, und einem mit dem aktuellen Getriebezustand 104 in Zusammenhang stehenden aktuellen Getriebeübersetzungsverhältnis verwendet. Die Drehmomentumwandlung des Drehmomentwandlers 44 in den entriegelten Zustand kann unter Verwendung eines K-Faktors bestimmt werden, der spezifisch für eine Ausführungsform des Drehmomentwandlers 44 ist, der Drehzahl und Drehmoment korreliert, wenn er mit einer Stillstandsdrehzahl arbeitet. Der Kurzzeit-Antriebssystemabtriebsdrehmomentgrenzwert 455 wird mit Routine 460 kombiniert, z. B. geteilt durch das Achsverhältnis 112 des Antriebsstrangs 60 zum Bestimmen der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand befindet.
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Routine 470 betrifft das Bestimmen der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, wenn das Getriebe 50 Gangschalten durchläuft. Unter einigen Bedingungen in Zusammenhang mit der Kupplungssteuerung in dem Getriebe 50 kann negatives oder Bremsdrehmoment durch das Getriebe 50 während des Gangschaltens übertragen werden, was regenerativen Bremsbetrieb durch das Schalten zulässt, wobei eine Größenordnung von regenerativem Bremsen gesteuert wird, um akzeptable Schaltqualität aufrechtzuerhalten und bereitzustellen, wie sie vom Fahrzeugbediener wahrgenommen wird. Dies umfasst Einrasten (480) eines Triggers 474 am Anfang eines Schaltvorgangs 472, wenn regeneratives Bremsen angewandt wird, womit eine Größenordnung von regenerativem Bremsen zu Beginn des Schaltvorgangs 485 aufgenommen wird. Die Größenordnung des regenerativen Bremsens zu Beginn des Schaltvorgangs 485 wird mit einem oberen regenerativen Bremsgrenzwert für ein Hochschalten 484 verglichen, und ein Minimum der zwei Werte wird als eine regenerative Bremsgrößenordnung 487 ausgewählt (486). Die regenerative Bremsgrößenordnung 487 wird als die Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405 aufgebracht, solange sie einen negativen Wert zwischen 0 und –9999 (490) aufweist.
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In 8 ist der Betrieb von Abschnitten der Steuerroutine 200 grafisch in einer Ausführungsform des Fahrzeugs 100 mit dem Antriebssystem 20 dargestellt, einschließlich aufgebrachtem regenerativem Bremsen 814 in Nm und der regenerativen Bremskapazität 812 in Nm im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit 818 in km/h, ausgewähltem Getriebegangzustand 816, Bedieneranfrage nach Bremsen 820 in % und Auftreten von Getriebeschalten 822 in Wahr (1) und Falsch (0), alles im Verhältnis zur Zeit 840, dargestellt auf der Horizontalachse. Größenordnungen der regenerativen Bremszeiten 804 sind durch die linke Vertikalachse angegeben, und Größenordnungen der Fahrzeuggeschwindigkeit 806 und des Bremsens 808 sind durch die rechte Vertikalachse angegeben. Anfangs beträgt die regenerative Bremskapazität 812 –200 Nm bis zu Zeitpunkt 841, wenn Bremsen aufgebracht wird, wie durch die Bedieneranfrage nach Bremsen 820 angegeben. Bei Zeitpunkt 841 wird Schalten befohlen 822(1), und die regenerative Bremskapazität 812 wird aktuell auf 0 Nm geregelt, bis das Schalten bei Zeitpunkt 842 abgeschlossen ist. An diesem Punkt wird die regenerative Bremskapazität 812 aufgrund der Fahranfrage auf –150 Nm eingestellt, die während des Schaltens initiiert wurde, und das aufgebrachte regenerative Bremsen 814 wird allmählich erhöht.
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Bei dem nachfolgenden Hochschalten bei Zeitpunkt 843 wird regeneratives Bremsen auf –150 Nm unter den regenerativen Bremsschwellenwert geregelt. Bei dem nachfolgenden Hochschalten, das zwischen den Zeitpunkten 843 und 844 erfolgt, wird regeneratives Bremsen 814 sowie auch die regenerative Bremskapazität 812 konstant gehalten. Nach dem Abschließen des Schaltvorgangs wird zugelassen, dass sich das aufgebrachte regenerative Bremsen 814 wieder erhöht. Wenn sich das Fahrzeug verlangsamt, was durch die Fahrzeuggeschwindigkeit 818 nach Zeitpunkt 843 angegeben wird, dann tritt Herunterschalten ein, wie an den Zeitpunkten 846 und 847 angegeben. Das aufgebrachte regenerative Bremsen 814 und die regenerative Bremskapazität 812 folgen dem normalen Weg der Steuerung, d. h. einer normalen allmählichen Verringerung des regenerativen Bremsens, das auf die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 205 folgt, die in der unter Bezugnahme auf 2–7 beschriebenen Steuerroutine 200 bestimmt werden kann.
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Die Langzeit-Achskapazitätsberechnungsroutine 500 bestimmt die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 basierend auf Eingaben einschließlich des vorhergesagten Getriebezustands 105 und einer vorhergesagten Kurbelwellendrehmomentkapazität oder eines -grenzwerts 305, und ob sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in einem verriegelten oder entriegelten Zustand befindet, und ob das Getriebe 50 Gangschalten durchläuft. Dieser Vorgang ist am Besten unter Bezugnahme auf 5 dargestellt. Die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentkapazität oder der -grenzwert 305 wird am Besten unter Bezugnahme auf 3 dargestellt angesehen. Der vorhergesagte Getriebegangzustand 105 ist ein Getriebegangzustand, von dem die Steuerroutine 200 vorwegnimmt, dass das Getriebe 50 in diesen als Reaktion auf Änderungen bei den Bedienereingaben zu dem Gaspedal 15 und dem Bremspedal 16 schalten wird, einschließlich derjenigen, die zu regenerativem Bremsen führen könnten. Das Getriebe 50 kann beispielsweise kalibriert werden, um als Reaktion auf eine Bedienereingabe zu dem Gaspedal 15, die Leerlauf angibt, zu einem nächstniedrigeren Getriebegang herunterzuschalten.
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In 3 ist schematisch eine Routine 300 zum Bestimmen der vorhergesagten Kurbelwellendrehmomentkapazität 305 dargestellt. Eingaben umfassen ein maximales Riemenschlupfdrehmoment 125 und zugehörige Riemenschlupfzeiten 127, die kombiniert (315) werden, um ein maximales Riemendrehmoment 318 zu definieren, das zwischen der Kurbelwelle 36 des Verbrennungsmotors 40 und einer rotierenden Welle des Motors/Generators 35 über den Laufrollenmechanismus 38 übertragen werden kann. Das maximale Riemendrehmoment 318 wird in ein Motordrehmoment 325 (320) umgewandelt, und das Motordrehmoment 325 wird mit einem Motordrehmomentgrenzwert verglichen, das basierend auf Batteriestrom 123 bestimmt wird. Ein maximales Motordrehmoment 335 des Motordrehmoments 325 und der Motordrehmomentgrenzwert, basierend auf dem Batteriestrom 123, werden ausgewählt (330), und das maximale Motordrehmoment 335 wird mit einem Motordrehmomentgrenzwert 121 (340) verglichen, worin der Motordrehmomentgrenzwert 121 auf den mechanischen und elektrischen Kapazitäten des Motors/Generators 32 basiert. Ein zweites maximales Motordrehmoment 345 wird in ein Kurbelwellendrehmoment (350) umgewandelt und mit Kurbelwellendrehmomentgrenzwerten 129 (360) kombiniert, um die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentkapazität 305 zu bestimmen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 5 betrifft Routine 510 das Bestimmen der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem verriegelten Zustand befindet. Die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentkapazität 305 wird mit dem vorhergesagten Getriebeübersetzungsverhältnis 105 des Getriebes zum Bestimmen eines Langzeit-Antriebssytemausgangsdrehmomentgrenzwerts 525 multipliziert (520), der mit (530) kombiniert ist, z. B. geteilt durch das Achsverhältnis 112 des Antriebsstrangs 60 zum Bestimmen der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem verriegelten Zustand befindet.
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Routine 540 betrifft das Bestimmen der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand befindet. Die vorhergesagte Kurbelwellendrehmomentkapazität 305 und das mit dem aktuellen Getriebezustand 104 in Zusammenhang stehende aktuelle Getriebeübersetzungsverhältnis werden durch die Drehmomentwandler-Umwandlungsroutine 450 zum Bestimmen eines Langzeit-Antriebssystemabtriebsdrehmomentgrenzwerts 555 basierend auf der Drehmomentumwandlung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand, und dem mit dem aktuellen Getriebezustand 104 in Zusammenhang stehenden aktuellen Getriebeübersetzungsverhältnis verwendet. Die Drehmomentumwandlung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand kann unter Verwendung des K-Faktors bestimmt werden, der spezifisch für den Drehmomentwandler 44 ist. Der Langzeit-Antriebssystemabtriebsdrehmomentgrenzwert 555 wird mit (560) kombiniert, z. B. geteilt durch das Achsverhältnis 112 des Antriebsstrangs 60 zum Bestimmen der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung des Drehmomentwandlers 44 in dem entriegelten Zustand befindet.
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Routine 570 betrifft das Bestimmen der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505, wenn das Getriebe 50 Gangschalten durchläuft. Wenn das Getriebe 50 Gangschalten durchläuft, wie durch eine Signaleingabe 575 vom Getriebe 50 angezeigt wird, dann wird die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 gleich Null gesetzt, um alle Schaltungen (580) zuzulassen.
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In 6 ist schematisch eine Ausführungsform der Motorstillstandsvorbeugungsroutine 600 zum Bestimmen der maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605 dargestellt, die zum Vorbeugen von Motorstillstand bestimmt ist, der bei niedrigen Motordrehzahlen durch regeneratives Bremsen verursacht werden kann. Die Motorstillstandsvorbeugungsroutine 600 überwacht das aktuelle Getriebeübersetzungsverhältnis in Zusammenhang mit dem aktuellen Getriebezustand 104, der einer Bereichszustandsvermittlung (610) unterzogen wird, um entweder das aktuelle Getriebeübersetzungsverhältnis in Zusammenhang mit dem aktuellen Getriebezustand 104 oder den vorhergesagten Getriebezustand als den vermittelten Getriebezustand 615 auszuwählen, der mit der Getriebetemperatur 114 und Fahrzeuggeschwindigkeit 110 (620) gekoppelt ist, um ein minimales Achsdrehmoment für Motorstillstand 625 zu bestimmen, worin Motorstillstand eintritt, wenn die Motordrehzahl unter eine Mindestmotordrehzahl fällt, wie z. B. 400 U/min. Das minimale Achsdrehmoment für Motorstillstand 625 wird mit der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 verglichen, und ein Maximalwert 635 wird ausgewählt (630). Der ausgewählte Maximalwert 635 des minimalen Achsdrehmoments für Motorstillstand 625 und die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 werden zum Berechnen einer effektiven regenerativen Netto-Bremszeit (640) verwendet, die die maximale regenerative Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605 ist. Somit kann das Getriebe 50 im Falle eines Fehlers im Zusammenhang mit einem Befehl zum Freigeben der Drehmomentwandlerkupplung die Drehmomentwandlerkupplung freigeben, um Hardware zu schützen, wodurch verursacht werden kann, dass regeneratives Bremsen bei langsamen Geschwindigkeitsbedingungen aufgebracht, und somit die Fahrqualität beeinflusst werden kann. Stattdessen wird verringert die Motorstillstandsvorbeugungsroutine 600 allmählich das regenerative Bremsen unter Verwendung von Getriebetemperatur, Getriebezustand und Fahrzeuggeschwindigkeit zum Verbessern der Fahrqualität. Ein solcher Vorgang ermöglicht die Vermittlung des Getriebebereichszustands, um auszuschließen, dass der Zustand der Drehmomentwandlerkupplung das Achsdrehmoment pro Gang begrenzt, und somit die regenerative Bremskapazität in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit (und indirekt Motordrehzahl) begrenzt, um übermäßiges regeneratives Bremsen während einer plötzlichen Drehmomentwandlerkupplungsfreigabe zu vermeiden, und begrenzt die maximale regenerative Bremskapazität basierend auf der Getriebetemperatur.
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In 7 ist schematisch eine Ausführungsform der regenerativen Netto-Bremskapazitätsvermittlungsroutine 700 zum Bestimmen der bevorzugten regenerativen Bremskapazität 205 basierend auf der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405, der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 und der maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605 dargestellt. Die Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 wird mit einer regenerativen Netto-Bremskapazität 206 von einer unmittelbar vorherigen Iteration der Steuerroutine 200 (702) zum Bestimmen einer differenziellen regenerativen Bremskapazität 705 verglichen, die zum Bestimmen einer regenerativen Zeitraten-Bremsrampenrate 715 (710) verwendet wird. Die regenerative Zeitraten-Bremsrampenrate 715 wird mit der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 und der vorherigen regenerativen Netto-Bremskapazität 206 unter Verwendung einer Gradientenbegrenzerroutine (720) kombiniert, die eine aktualisierte Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 725 erzeugt, die Steuerroutinen zum Ramping in Richtung von weniger Langzeit-Drehmomentkapazität umfasst und unmittelbar zu einem größeren Betrag von Langzeit-Drehmomentkapazität wechselt.
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Ein Schleichleerlaufdrehmoment 726 kann basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, und durch die Bedieneranfrage nach Bremsen 106 (722) reduziert werden, um ein vom Bediener angefragtes Bremsdrehmoment 723 zu bestimmen, das mit der aktualisierten Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 725 verglichen wird. Das eine vom Bediener angefragte Bremsdrehmoment 723 und die aktualisierte Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 725, die weniger regeneratives Bremsdrehmoment bietet, ist als Eingabe 735 ausgewählt (730), was mit der Langzeit-Achsdrehmomentkapazität 505 (740) verglichen wird, wovon ein Minimum (mehr regeneratives Bremsdrehmoment) als ein resultierendes Langzeitdrehmoment 745 ausgewählt wird. Das resultierende Langzeitdrehmoment 745 wird mit der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405 und der maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605 (750) verglichen. Das eine vom resultierenden Langzeitdrehmoment 745, der Kurzzeit-Achsdrehmomentkapazität 405 und der maximalen regenerativen Bremsstillstandsdrehmomentkapazität 605, die eine minimale Größenordnung von regenerativem Bremsdrehmoment erreicht, wird als die bevorzugte regenerative Bremskapazität 205 ausgewählt.
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Als solche verringert die Steuerroutine 200 allmählich das regenerative Bremsen vor dem Hochschalten des Getriebes, um die Schaltqualität zu verbessern, oder hält das regenerative Bremsen durch Schalten konstant, um ein ordnungsgemäßes Achsdrehmoment aufzuweisen, wenn die Steuerung am Ende des Schaltens zurückgeführt wird. Dies umfasst das Zulassen von regenerativem Bremsen während einigen Hochschaltvorgängen basierend auf der Fähigkeit des Getriebes zum Tragen von regenerativem Drehmoment, einschließlich Verwenden der Getriebekupplungssteuerung zum Vorhersagen der Drehmomenttragfähigkeit, und Manipulieren der Kurzzeitkapazität zum Ausstieg aus dem regenerativen Bremsen während dem Schalten, wenn notwendig. Dies umfasst das Verwenden von Hybridmotorgrenzwerten, aktuellen und vorhergesagten Getriebebereichszuständen, Getriebebetriebsparametern und Drehmomentwandlerkupplungsfreigabepunkten zum Aufbringen von zusätzlichem regenerativem Bremsen.
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Die hierin beschriebene Steuerroutine 200 erleichtert das Bestimmen von Langzeit-Kurbelwellenkapazität unter Verwendung des vorhergesagten Getriebezustands, und Verwenden von Getriebeparametern zum Konvertieren von Kurzzeit- und Langzeit-Kurbelwellenkapazitäten in regenerative Achsdomänen-Bremskapazitäten. Dies umfasst das Verwenden des aktuellen Getriebezustands in einer regenerativen Kurzzeit-Achsdomänenkapazitätsberechnung und Verwenden des vorhergesagten Getriebezustands in einer Langzeit-Achsdomänenkapazitätsberechnung. Die Vermittlung ermöglicht das Kombinieren der regenerativen Bremskapazität in eine einzelne effektive Achsdrehmomentkapazität hinein.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den angehängten Ansprüchen definierten Lehren.
