DE102020121790A1

DE102020121790A1 - System und verfahren zum ändern von gangbereichen eines fahrzeugs mit vierradantrieb

Info

Publication number: DE102020121790A1
Application number: DE102020121790.0A
Authority: DE
Inventors: Weitian Chen; Zhengyu Dai; Hong Jiang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2021-02-25
Also published as: US20210053549A1; US11364892B2; CN112428980A

Abstract

Die Offenbarung stellt ein System und Verfahren zum Ändern von Gangbereichen eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb bereit. Es sind Verfahren und ein System zum Ändern eines Kraftübertragungsgangbereichs von einem höheren Gangbereich zu einem niedrigeren Gangbereich beschrieben. Die Kraftübertragung kann zwei elektrische Maschinen und vier Kupplungen in einer Vierradantriebskonfiguration beinhalten. Die Verfahren und Systeme ermöglichen, dass eine Kraftübertragung von einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich geändert wird, ohne dass ein Fahrzeug angehalten wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Schalten von Gangbereichen von Achsen eines Elektrofahrzeugs mit Vierradantrieb. Das Elektrofahrzeug kann elektrische Maschinen beinhalten, die Leistung an einer Vorderachse und einer Hinterachse bereitstellen können.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug kann zwei Antriebsquellen beinhalten. Eine Antriebsquelle kann einer Vorderachse selektiv Leistung zuführen und die andere Antriebsquelle kann einer Hinterachse selektiv Leistung zuführen. Jede Achse kann einen Getriebekasten beinhalten und der Getriebekasten kann ein Zahnrad eines hohen Bereichs und ein Zahnrad eines niedrigen Bereichs beinhalten. Das Zahnrad eines hohen Bereichs kann selektiv eingerückt werden, um das Fahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten zu betreiben, und das Zahnrad eines niedrigen Bereichs kann selektiv eingerückt werden, um das Fahrzeug bei niedrigeren Geschwindigkeiten zu betreiben. Des Weiteren kann das Zahnrad eines niedrigeren Bereichs ausgewählt werden, wenn es wünschenswert sein kann, größere Beträge an Raddrehmoment zuzuführen. Beispielsweise kann das Zahnrad eines niedrigen Bereichs eingerückt werden, wenn das Fahrzeug steilere Hügel hinauffährt oder wenn sich das Fahrzeug durch tieferen Schnee oder Schlamm bewegt.
Der Getriebekasten kann aus einem hohen Gangbereich in den niedrigen Gangbereich geschaltet werden, indem das Fahrzeug vollständig angehalten wird und der niedrige Gangbereich manuell ausgewählt wird, wenn das Fahrzeug vollständig angehalten hat. Jedoch können menschliche Fahrer feststellen, dass es unpraktisch ist, das Fahrzeug anzuhalten, um aus einem hohen Achsgetriebebereich in einen niedrigen Achsgetriebebereich zu schalten. Ferner können menschliche Fahrer feststellen, dass es sich bei Anhalten des Fahrzeugs und Neustarten des Fahrzeugs in einem anderen Achsgetriebebereich um eine zeitaufwendige Aktivität handelt, die sie möglicherweise nicht in Anspruch nehmen möchten, da dies unter Umständen einen gewissen zusätzlichen Aufwand erforderlich macht. Nichtsdestotrotz kann das Fahrzeug, wenn das Fahrzeug während einiger Bedingungen nicht im unteren Bereich in Eingriff genommen wird, eine verringerte Traktion und eine verringerte Steigfähigkeit an den Tag legen.
KURZDARSTELLUNG
Die Erfinder der vorliegenden Schrift haben die vorangehend genannten Problematiken erkannt und haben ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs entwickelt, das Folgendes umfasst: Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, ein größeres Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken und ein kleineres Zahnrad auf der ersten Achse einzurücken.
Durch Verringern der Leistung der ersten elektrischen Maschine, die an die erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen der Leistung der zweiten elektrischen Maschine, die an die zweite Achse gekoppelt ist, kann es möglich sein, eine Kraftübertragung von einem hohen Gangbereich zu einem niedrigeren Gangbereich zu ändern, ohne das Fahrzeug anzuhalten. Ferner kann die Kraftübertragung von dem hohen Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich wechseln, wenn der Fahrer des Fahrzeugs ein Gaspedal betätigt. Das Verringern der Leistung der ersten elektrischen Maschine ermöglicht, dass eine erste Kupplung auf der ersten Achse ausgerückt wird, ohne eine große Kraftübertragungsdrehmomentstörung zu erzeugen. Ferner kann durch das Erhöhen der Leistung der zweiten elektrischen Maschine, wenn die Leistung der ersten elektrischen Maschine verringert wird, eine Wahrscheinlichkeit einer Raddrehmomentverringerung oder eines „Drehmomentlochs“ verringert werden, die/das unter Umständen für Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere ermöglicht der Ansatz, dass eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich geschaltet wird, ohne dass das Fahrzeug angehalten werden muss. Des Weiteren ermöglicht der Ansatz, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit während des Schaltens aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich beibehalten wird. Durch diesen Ansatz wird außerdem der Kupplungsschlupf gesteuert, sodass die Möglichkeit einer Kupplungsabnutzung verringert werden kann.
Es sollte sich verstehen, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorangehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkraftübertragung;
2 und 3 zeigen zwei verschiedene Kraftübertragungsbetriebssequenzen; und
4 und 5 zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftübertragung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben einer Kraftübertragung oder eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb. Das Fahrzeug mit Vierradantrieb kann als Elektrofahrzeug konfiguriert sein oder alternativ kann das Fahrzeug als Hybridfahrzeug konfiguriert sein. Ein beispielhaftes Fahrzeug und eine beispielhafte Kraftübertragung oder ein beispielhafter Antriebsstrang sind in 1 gezeigt. 2 und 3 zeigen beispielhafte Kraftübertragungsbetriebssequenzen gemäß dem Verfahren aus 4 und 5. Es ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb und Schalten einer Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich gezeigt. Das Verfahren aus 4 und 5 ermöglicht, dass die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich geschaltet wird, während sich das Fahrzeug bewegt und während der Fahrer des Fahrzeugs über ein Gaspedal oder eine andere Antriebsstrangeingabe ein positives Drehmoment anfordert.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100 für ein Fahrzeug 121. Ein vorderer Abschnitt des Fahrzeugs 121 ist bei 110 angegeben und ein hinterer Abschnitt des Fahrzeugs 121 ist bei 111 angegeben. Das Fahrzeugantriebssystem 100 beinhaltet zumindest zwei Antriebsquellen, einschließlich einer vorderen elektrischen Maschine 125 und einer hinteren elektrischen Maschine 126. Die elektrischen Maschinen 125 und 126 können abhängig von ihrem Betriebsmodus elektrische Leistung verbrauchen oder erzeugen. In der Beschreibung von 1 sind mechanische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten als durchgezogene Linien veranschaulicht, während elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten als gestrichelte Linien veranschaulicht sind.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 weist eine Vorderachse 133 und eine Hinterachse 122 auf. In einigen Beispielen kann die Hinterachse zwei Halbwellen umfassen, zum Beispiel eine erste Halbwelle 122a und eine zweite Halbwelle 122b. Gleichermaßen kann die Vorderachse 133 eine erste Halbwelle 133a und eine zweite Halbwelle 133b umfassen. Das Fahrzeugantriebssystem 100 weist ferner Vorderräder 130 und Hinterräder 131 auf. In diesem Beispiel können die Vorderräder 130 selektiv durch die elektrische Maschine 125 angetrieben werden. Die Hinterräder 131 können durch die elektrische Maschine 126 angetrieben werden.
Die Hinterachse 122 ist an die elektrische Maschine 126 gekoppelt. Eine Heckantriebseinheit 136 kann Leistung von der elektrischen Maschine 126 auf die Achse 122 übertragen, was zu einer Drehung der Antriebsräder 131 führt. Die Heckantriebseinheit 136 kann einen kleinen Zahnradsatz 175 und ein großes Zahnrad 177 beinhalten, die über eine Ausgangswelle 126a der hinteren elektrischen Maschine 126 an die elektrische Maschine 126 gekoppelt sind. Das kleine Zahnrad 175 kann durch vollständiges Schließen einer Kupplung 176 eines niedrigen Gangs eingerückt werden. Das große Zahnrad 177 kann durch vollständiges Schließen einer Kupplung 178 eines hohen Gangs eingerückt werden. Die Kupplung 177 eines hohen Gangs und die Kupplung 178 eines niedrigen Gangs können über Befehle geöffnet und geschlossen werden, die von der Heckantriebseinheit 136 über ein CAN 299 empfangen werden. Alternativ können die Kupplung 177 eines hohen Gangs und die Kupplung 178 eines niedrigen Gangs über digitale Ausgaben oder Impulsbreiten, die über das Steuersystem 14 bereitgestellt werden, geöffnet und geschlossen werden. Die Heckantriebseinheit 136 kann ein Differential 128 beinhalten, sodass Drehmoment an der Achse 122a und an der Achse 122b bereitgestellt werden kann. In einigen Beispielen kann eine elektrisch gesteuerte Differentialkupplung (nicht gezeigt) in der Heckantriebseinheit 136 eingeschlossen sein.
Die Vorderachse 133 ist an die elektrische Maschine 125 gekoppelt. Eine Frontantriebseinheit 137 kann Leistung von der elektrischen Maschine 125 auf die Achse 133 übertragen, was zu einer Drehung der Antriebsräder 130 führt. Die Frontantriebseinheit 137 kann einen kleinen Zahnradsatz 170 und ein großes Zahnrad 173 beinhalten, die über eine Ausgangswelle 125a der vorderen elektrischen Maschine 125 an die elektrische Maschine 125 gekoppelt sind. Das kleine Zahnrad 170 kann durch vollständiges Schließen einer Kupplung 171 eines niedrigen Gangs eingerückt werden. Das große Zahnrad 173 kann durch vollständiges Schließen einer Kupplung 174 eines hohen Gangs eingerückt werden. Die Kupplung 174 eines hohen Gangs und die Kupplung 171 eines niedrigen Gangs können über Befehle geöffnet und geschlossen werden, die von der Frontantriebseinheit 137 über eine CAN 299 empfangen werden. Alternativ können die Kupplung 174 eines hohen Gangs und die Kupplung 171 eines niedrigen Gangs über digitale Ausgaben oder Impulsbreiten, die über das Steuersystem 14 bereitgestellt werden, geöffnet und geschlossen werden. Die Frontantriebseinheit 137 kann ein Differential 127 beinhalten, sodass Drehmoment an der Achse 133a und an der Achse 133b bereitgestellt werden kann. In einigen Beispielen kann eine elektrisch gesteuerte Differentialkupplung (nicht gezeigt) in der Heckantriebseinheit 137 eingeschlossen sein.
Die elektrischen Maschinen 125 und 126 können elektrische Leistung aus der bordeigenen Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie aufnehmen. Ferner können die elektrischen Maschinen 125 und 126 eine Generatorfunktion bereitstellen, um die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zur späteren Verwendung durch die elektrische Maschine 125 und/oder die elektrische Maschine 126 in der Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie gespeichert werden kann. Eine erste Wechselrichtersystemsteuerung (first inverter system controller - ISC1) 134 kann durch die hintere elektrische Maschine 126 erzeugten Wechselstrom zum Speichern in der Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie in Gleichstrom umwandeln und umgekehrt. Eine zweite Wechselrichtersystemsteuerung (second inverter system controller - ISC2) 147 kann durch die vordere elektrische Maschine 125 erzeugten Wechselstrom zur Speicherung in der Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie in Gleichstrom umwandeln und umgekehrt. Bei der Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie kann es sich um eine Batterie, einen Kondensator, einen Induktor oder eine andere Speichervorrichtung für elektrische Energie handeln.
In einigen Beispielen kann die Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie konfiguriert sein, um elektrische Energie zu speichern, die anderen elektrischen Verbrauchern zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden (außer dem Elektromotor), einschließlich der Innenraumheizung und der Klimaanlage, dem Anlassen des Motors, den Scheinwerfern, Innenraumaudio- und -videosystemen usw.
Ein Steuersystem 14 kann mit einer oder mehreren von der elektrischen Maschine 125, der elektrischen Maschine 126, der Energiespeichervorrichtung 132 usw. kommunizieren. Das Steuersystem 14 kann sensorische Rückkopplungsinformationen von einer oder mehreren von der elektrischen Maschine 125, der elektrischen Maschine 126, der Energiespeichervorrichtung 132 usw. empfangen. Ferner kann das Steuersystem 14 als Reaktion auf diese sensorische Rückkopplung Steuersignale an eine oder mehrere von der elektrischen Maschine 125, der elektrischen Maschine 126, der Energiespeichervorrichtung 132 usw. senden. Das Steuersystem 14 kann eine Angabe bezüglich einer durch einen Fahrzeugführer angeforderten Ausgabe des Fahrzeugantriebssystems von einem menschlichen Fahrzeugführer 102 oder einer autonomen Steuerung empfangen. Beispielsweise kann das Steuersystem 14 eine sensorische Rückkopplung von einem Pedalpositionsensor 194 empfangen, der mit einem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Gaspedal beziehen. Gleichermaßen kann das Steuersystem 14 über einen menschlichen Fahrzeugführer 102 oder eine autonome Steuerung eine Angabe bezüglich einer durch den Fahrzeugführer angeforderten Fahrzeugbremsung empfangen. Beispielsweise kann das Steuersystem 14 eine sensorische Rückkopplung von dem Pedalpositionssensor 157 empfangen, der mit dem Bremspedal 156 kommuniziert.
Die Energiespeichervorrichtung 132 kann in regelmäßigen Abständen elektrische Energie aus einer Leistungsquelle, wie etwa einem stationären Stromnetz (nicht gezeigt) aufnehmen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. nicht Teil des Fahrzeugs ist). Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als Plugin-Elektrofahrzeug (electric vehicle - EV) konfiguriert sein, wodurch der Energiespeichervorrichtung 132 elektrische Energie über das Stromnetz (nicht gezeigt) zugeführt werden kann.
Die Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie beinhaltet eine Steuerung 139 der Speichervorrichtung für elektrische Energie und ein Leistungsverteilungsmodul 138. Die Steuerung 139 der Speichervorrichtung für elektrische Energie kann einen Ladungsausgleich zwischen einem Energiespeicherelement (z. B. Batteriezellen) und eine Kommunikation mit anderen Fahrzeugsteuerungen (z. B. einer Steuerung 12) bereitstellen. Das Leistungsverteilungsmodul 138 steuert den Leistungsfluss in die und aus der Speichervorrichtung 132 für elektrische Energie.
Ein oder mehrere Raddrehzahlsensoren (wheel speed sensors - WSS) 195 können an ein Rad oder mehrere Räder des Fahrzeugantriebssystems 100 gekoppelt sein. Die Raddrehzahlsensoren können die Drehzahl jedes Rads erfassen. Ein solches Beispiel für einen WSS kann einen Dauermagnetsensor einschließen.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann ferner eine Elektromotorelektronikkühlmittelpumpe (motor electronics coolant pump - MECP) 146 beinhalten. Die MECP 146 kann verwendet werden, um Kühlmittel zu zirkulieren, um zumindest die durch die elektrische Maschine 120 des Fahrzeugantriebssystem 100 und das Elektroniksystem erzeugte Wärme abzuleiten. Die MECP kann elektrische Leistung zum Beispiel aus der bordeigenen Energiespeichervorrichtung 132 aufnehmen.
Die Steuerung 12 kann einen Abschnitt eines Steuersystems 14 umfassen. In einigen Beispielen kann die Steuerung 12 eine einzige Steuerung des Fahrzeugs sein. Der Darstellung nach empfängt das Steuersystem 14 Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben werden) und sendet Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 81 (für die in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben werden). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 (einen) Raddrucksensor(en) (nicht gezeigt), (einen) Raddrehzahlsensor(en) 195 usw. einschließen. In einigen Beispielen können der elektrischen Maschine 125, der elektrischen Maschine 126, dem Raddrehzahlsensor 195 usw. zugeordnete Sensoren Informationen bezüglich verschiedener Betriebszustände der elektrischen Maschinen an die Steuerung 12 kommunizieren. Die Steuerung 12 beinhaltet einen nicht flüchtigen (z. B. Festwertspeicher 165, einen Direktzugriffsspeicher 166, digitale Eingänge/Ausgänge 168 und einen Mikrocontroller 167.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann außerdem ein bordeigenes Navigationssystem 17 (z. B. ein globales Positionsbestimmungssystem) an einem Armaturenbrett 19 beinhalten, mit dem ein Fahrzeugführer interagieren kann. Das Navigationssystem 17 kann einen oder mehrere Standortsensoren zum Unterstützen beim Schätzen eines Standorts (z. B. von geografischen Koordinaten) des Fahrzeugs beinhalten. Beispielsweise kann das bordeigene Navigationssystem 17 Signale von GPS-Satelliten (nicht gezeigt) empfangen und anhand des Signals den geografischen Standort des Fahrzeugs feststellen. In einigen Beispielen können die geografischen Standortkoordinaten an die Steuerung 12 kommuniziert werden.
Das Armaturenbrett 19 kann ferner ein Anzeigesystem 18 beinhalten, das konfiguriert ist, um dem Fahrzeugführer Informationen anzuzeigen. Das Anzeigesystem 18 kann als ein nicht einschränkendes Beispiel einen Touchscreen oder eine Mensch-Maschine-Schnittstellen-(human machine interface - HMI-)Anzeige, umfassen, die es dem Fahrzeugführer ermöglicht, grafische Informationen einzusehen sowie Befehle einzugeben. In einigen Beispielen kann das Anzeigesystem 18 über eine Steuerung (z. B. 12) drahtlos mit dem Internet (nicht gezeigt) verbunden sein. Somit kann der Fahrzeugführer in einigen Beispielen über das Anzeigesystem 18 mit einer Internetseite oder einer Softwareanwendung (App) kommunizieren.
Das Armaturenbrett 19 kann ferner eine Bedienerschnittstelle 15 beinhalten, über die der Fahrzeugführer den Betriebszustand des Fahrzeugs einstellen kann. Insbesondere kann die Bedienerschnittstelle 15 konfiguriert sein, um den Betrieb der Fahrzeugkraftübertragung (z. B. der elektrischen Maschine 125 und der elektrischen Maschine 126) auf Grundlage einer Bedienereingabe einzuleiten und/oder zu beenden. Zu verschiedenen Beispielen für die Bedienerzündschnittstelle 15 können Schnittstellen zählen, für die eine physikalische Einrichtung erforderlich ist, wie etwa ein aktiver Schlüssel, der in die Bedienerzündschnittstelle 15 eingeführt werden kann, um die elektrischen Maschinen 125 und 126 zu starten und das Fahrzeug einzuschalten, oder entfernt werden kann, um die elektrischen Maschinen 125 und 126 abzuschalten und das Fahrzeug auszuschalten. Zu weiteren Beispielen kann ein passiver Schlüssel zählen, der kommunikativ an die Bedienerschnittstelle 15 gekoppelt ist. Der passive Schlüssel kann als elektronischer Schlüsselanhänger oder Smartkey konfiguriert sein, der nicht in die Schnittstelle 15 eingeführt oder aus dieser entfernt werden muss, um die elektrischen Maschinen 125 und 126 des Fahrzeugs zu betreiben. Stattdessen kann es erforderlich sein, dass sich der passive Schlüssel im Inneren oder in der Nähe des Fahrzeugs befindet (z. B. innerhalb einer Schwellenentfernung von dem Fahrzeug). Bei noch weiteren Beispielen kann zusätzlich oder optional ein Start-/Stopp-Knopf verwendet werden, der manuell durch den Fahrzeugführer gedrückt wird, um die elektrischen Maschinen 125 und 126 zu starten oder abzuschalten und das Fahrzeug ein- oder auszuschalten. In weiteren Beispielen kann ein Fernstart der elektrischen Maschine über eine Remote-Rechenvorrichtung (nicht gezeigt) eingeleitet werden, zum Beispiel ein Mobiltelefon oder ein smartphonebasiertes System, bei der das Mobiltelefon eines Benutzers Daten an einen Server sendet und der Server mit der Fahrzeugsteuerung 12 kommuniziert, um die elektrische Maschine zu starten.
Das System aus 1 stellt ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: eine erste elektrische Maschine, die an eine Vorderachse gekoppelt ist; eine zweite elektrische Maschine, die an eine Hinterachse gekoppelt ist; eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, als Reaktion auf eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu erhöhen, beinhaltet, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, als Reaktion auf die Anforderung, eine Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu erhöhen. Das System beinhaltet, dass die Leistung der zweiten elektrischen Maschine verringert wird, nachdem die Leistung der zweiten elektrischen Maschine erhöht wurde. Das System umfasst ferner eine erste Kupplung auf der Vorderachse und eine zweite Kupplung auf der Vorderachse. Das System umfasst ferner zusätzliche Anweisungen, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, die erste Kupplung zu öffnen und die zweite Kupplung zu schließen.
Nun unter Bezugnahme auf 2 ist eine prognostizierte Fahrzeugbetriebssequenz gemäß dem Verfahren aus 4 und 5 gezeigt. Die in 2 gezeigte Fahrzeugbetriebssequenz kann durch das Verfahren aus 4 und 5 zusammen mit dem in 1 gezeigten System bereitgestellt werden. Die in 2 gezeigten Abläufe erfolgen gleichzeitig und sind zeitlich ausgerichtet. Die vertikalen Linien bei t0-t5 stellen interessierende Zeitpunkte während der Sequenz dar. Die Sequenz aus 2 erfolgt, wenn ein Gaspedal von einem Fahrer derart betätigt wird, dass die Raddrehmomentanforderung nicht null ist, während sich das Fahrzeug auf einer Straße bewegt.
Der erste Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Drehmoments der elektrischen Maschine im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine dar, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zunimmt. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 204 stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine auf der Hinterachse dar. Die Kurve 202 stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine auf der Vorderachse dar.
Der zweite Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Gesamtraddrehmoments (z. B. der Summe aus dem Vorderraddrehmoment und dem Hinterraddrehmoment) im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt das Gesamtraddrehmoment an den Rädern des Fahrzeugs dar und der Betrag des Gesamtraddrehmoments nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Linie 206 stellt das Gesamtraddrehmoment (z. B. das Drehmoment aller vier Räder) dar.
Der dritte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs dar und der Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 208 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 208 stellt den Zustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs dar.
Der vierte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs dar und der Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 210 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 210 stellt den Zustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs dar.
Der fünfte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar und der Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 212 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 212 stellt den Zustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar.
Der sechste Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar und der Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 214 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 214 stellt den Zustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar.
Zu einem Zeitpunkt t0 sind das Drehmoment der vorderen elektrischen Maschine und das Drehmoment der hinteren elektrischen Maschine ungleich null und basieren auf einer Gaspedalposition ungleich null oder einer betätigten Gaspedalposition (nicht gezeigt). Das Gesamtraddrehmoment liegt auf einem mittleren Niveau und die Vorderachsenkupplung und Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs sind vollständig geschlossen. Die Vorderachsen- und Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs sind vollständig geöffnet. Somit befindet sich die Kraftübertragung in einem hohen Gangbereich, der zum Antreiben des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten geeignet ist.
Zu einem Zeitpunkt t1 erfolgt eine Anforderung zum Ändern der Kraftübertragung von dem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich (nicht gezeigt). Die gezeigte Sequenz beginnt mit Ändern des Übersetzungsverhältnisses der Vorderachse, gefolgt von Ändern des Übersetzungsverhältnisses der Hinterachse. Das Ausgangsdrehmoment der vorderen elektrischen Maschine fängt an, verringert zu werden, und die Leistung der hinteren elektrischen Maschine fängt an, erhöht zu werden. Dies ermöglicht, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechterhalten wird, und hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Erzeugens eines „Drehmomentlochs“ (z. B. einer Verringerung des Kraftübertragungsdrehmoments, durch das die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden kann und das für Fahrzeuginsassen wahrnehmbar sein kann) bei der Kraftübertragungsdrehmomentausgabe verringert. Somit kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert werden. Das Gesamtraddrehmoment bleibt konstant, während sich das Drehmoment der vorderen und hinteren elektrischen Maschine ändert. Die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs und die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs sind vollständig geschlossen. Somit werden große Zahnräder auf der Vorder- und Hinterachse eingerückt, um es den elektrischen Maschinen zu ermöglichen, über die großen Zahnräder der Vorder- und Hinterachse Drehmoment an den Rädern bereitzustellen. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs und die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs sind vollständig geöffnet, sodass das Drehmoment der elektrischen Maschine nicht durch das kleine Zahnrad auf der Vorderachse und das kleine Zahnrad auf der Hinterachse übertragen wird.
Zu einem Zeitpunkt t2 erreicht das Ausgangsdrehmoment der vorderen elektrischen Maschine null und wird die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der vorderen elektrischen Maschine null beträgt, vollständig geöffnet. Die Drehmomentausgabe der hinteren elektrischen Maschine hat sich stabilisiert und das Gesamtraddrehmoment ist konstant geblieben. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug ausschließlich über die hintere elektrische Maschine angetrieben wird. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse erhöht, bis die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich einer Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Vorderachse ist. Die Drehzahl des kleineres Zahnrads auf der Vorderachse ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse wird verringert, nachdem die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich der Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Vorderachse geworden ist. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zu dem Zeitpunkt t3 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse auf null verringert und wird die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse null beträgt, eingelegt. Dies ermöglicht eine Drehmomentübertragung von der vorderen elektrischen Maschine über das Zahnrad auf der Achse eines niedrigen Gangs auf die Vorderräder. Die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen und die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse erhöht und wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse verringert, um das Schalten der Gänge auf der Hinterachse vorzubereiten. Die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen. Die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen und die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet. Somit führt die vordere elektrische Maschine der Vorderachse über das kleine Zahnrad auf der Vorderachse Drehmoment zu und führt die hintere elektrische Maschine der Hinterachse über das große Zahnrad auf der Hinterachse Drehmoment zu.
Zu dem Zeitpunkt t4 erreicht das Ausgangsdrehmoment der hinteren elektrischen Maschine null und wird die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der hinteren elektrischen Maschine null beträgt, vollständig geöffnet. Die Drehmomentausgabe der vorderen elektrischen Maschine hat sich stabilisiert und das Gesamtraddrehmoment ist konstant geblieben. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug ausschließlich über die vordere elektrische Maschine angetrieben wird. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs ist vollständig geöffnet.
Zwischen dem Zeitpunkt t4 und einem Zeitpunkt t5 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse erhöht, bis die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich einer Drehzahl der kleineren Zahnrads auf der Hinterachse ist. Die Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Hinterachse ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse wird verringert, nachdem die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich der Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Hinterachse geworden ist. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen. Die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zu dem Zeitpunkt t5 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse auf null verringert und wird die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse null beträgt, eingelegt. Dies ermöglicht eine Drehmomentübertragung von der hinteren elektrischen Maschine über das Zahnrad auf der Achse eines niedrigen Gangs auf die Hinterräder. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen und die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Auf diese Weise kann das Raddrehmoment eines Fahrzeugs im Wesentlichen konstant bleiben (z. B. eine Änderung von weniger als 5 % des Drehmoments), während eine Kraftübertragung von einem hohen Gangbereich in einen niedrigen Gangbereich geändert wird. Ferner können Drehzahlen der elektrischen Maschinen mit geschlossenem Regelkreis gesteuert werden, sodass Drehmomentstörungen in der Kraftübertragung gering sein können.
Nun unter Bezugnahme auf 3 ist eine zweite Fahrzeugbetriebssequenz gemäß dem Verfahren aus 4 und 5 gezeigt. Die in 2 gezeigte Fahrzeugbetriebssequenz kann durch das Verfahren aus 4 und 5 zusammen mit dem in 1 gezeigten System bereitgestellt werden. Die in 2 gezeigten Abläufe erfolgen gleichzeitig und sind zeitlich ausgerichtet. Die vertikalen Linien bei t10-t14 stellen interessierende Zeitpunkte während der Sequenz dar. Die Sequenz aus 3 erfolgt, wenn ein Gaspedal von einem Fahrer nicht betätigt wird, sodass die Raddrehmomentanforderung null ist, während sich das Fahrzeug auf einer Straße bewegt.
Der erste Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Drehmoments der elektrischen Maschine im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine dar, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zunimmt. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 304 stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine auf der Hinterachse dar. Die Kurve 302 stellt das Drehmoment der elektrischen Maschine auf der Vorderachse dar.
Der zweite Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Gesamtraddrehmoments (z. B. der Summe aus dem Vorderraddrehmoment und dem Hinterraddrehmoment) im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt das Gesamtraddrehmoment an den Rädern des Fahrzeugs dar und der Betrag des Gesamtraddrehmoments nimmt in der Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Linie 306 stellt das Gesamtraddrehmoment (z. B. das Drehmoment aller vier Räder) dar.
Der dritte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs dar und der Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 308 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 308 stellt den Zustand der Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs dar.
Der vierte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs dar und der Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 310 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 310 stellt den Zustand der Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs dar.
Der fünfte Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar und der Betriebszustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 312 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 312 stellt den Zustand der Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar.
Der sechste Verlauf von oben in 3 ist ein Verlauf des Betriebszustands der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs im Zeitverlauf. Die vertikale Achse stellt den Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar und der Betriebszustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs ist geschlossen, wenn sich eine Kurve 314 auf einem höheren Niveau nahe dem Pfeil der vertikalen Achse befindet. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, wobei die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zunimmt. Die Kurve 314 stellt den Zustand der Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs dar.
Zu einem Zeitpunkt t10 sind das Drehmoment der vorderen elektrischen Maschine und das Drehmoment der hinteren elektrischen Maschine null und basieren auf einer Gaspedalposition (nicht gezeigt), die null ist. Das Gesamtraddrehmoment beträgt ebenfalls null und die Hinterachsenkupplungen eines hohen Gangs sind vollständig geschlossen. Die Vorderachsen- und Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs sind vollständig geöffnet. Somit befindet sich die Kraftübertragung in einem hohen Gangbereich, der zum Antreiben des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten geeignet ist.
Zu einem Zeitpunkt t11 erfolgt eine Anforderung zum Ändern der Kraftübertragung von dem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich (nicht gezeigt). Die gezeigte Sequenz beginnt mit Ändern des Übersetzungsverhältnisses der Vorderachse, gefolgt von Ändern des Übersetzungsverhältnisses der Hinterachse. Das Ausgangsdrehmoment der vorderen elektrischen Maschine bleibt auf null und die Leistung der hinteren elektrischen Maschine bleibt auf null. Das Gesamtraddrehmoment bleibt null. Die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs ist vollständig geöffnet und die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs ist vollständig geschlossen. Somit wird das große Zahnrad der Vorderachse ausgerückt, um die Vorderachsenschaltung zu beginnen, und bleibt die Hinterachse eingerückt, für den Fall, dass eine Erhöhung des angeforderten Raddrehmoments vorliegt, sodass die Kraftübertragung durch Erhöhen der Leistung der hinteren elektrischen Maschine reagieren kann. Die Vorderachsen- und Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs sind vollständig geöffnet.
Zwischen dem Zeitpunkt t11 und einem Zeitpunkt t12 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse erhöht, bis die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich einer Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Vorderachse ist. Die Drehzahl des kleineres Zahnrads auf der Vorderachse ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse wird verringert, nachdem die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich der Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Vorderachse geworden ist. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zu dem Zeitpunkt t12 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse auf null verringert und wird die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse null beträgt, eingelegt. Die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geschlossen und die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zu dem Zeitpunkt t13 wird die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Schalten der Gangs auf der Vorderachse abgeschlossen ist, vollständig geöffnet. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen, für den Fall, dass ein Fahrerdrehmomentbedarf erhöht ist.
Zwischen dem Zeitpunkt t13 und einem Zeitpunkt t14 wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse erhöht, bis die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich einer Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Hinterachse ist. Die Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Hinterachse ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse wird verringert, nachdem die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich der Drehzahl des kleineren Zahnrads auf der Hinterachse geworden ist. Die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geöffnet und die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen. Die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Zu dem Zeitpunkt t15 wird die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse null beträgt, eingelegt. Die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs bleibt vollständig geschlossen und die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs bleibt vollständig geöffnet.
Auf diese Weise kann das Raddrehmoment eines Fahrzeugs im Wesentlichen konstant bleiben (z. B. eine Änderung von weniger als 5 % des Drehmoments), während eine Kraftübertragung von einem hohen Gangbereich in einen niedrigen Gangbereich geändert wird. Ferner können Drehzahlen der elektrischen Maschinen mit geschlossenem Regelkreis gesteuert werden, sodass Drehmomentstörungen in der Kraftübertragung gering sein können.
Nun unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs gezeigt, das eine erste elektrische Maschine, die an eine Vorder- oder erste Achse gekoppelt ist, und eine zweite elektrische Maschine beinhaltet, die an eine Hinter- oder zweite Achse gekoppelt ist. Das Verfahren aus 4 und 5 kann in das System aus 1 eingeschlossen sein und mit diesem zusammenwirken. Ferner können zumindest Teile des Verfahrens aus 4 und 5 als auf nicht flüchtigem Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen eingeschlossen sein, während andere Teile des Verfahrens über eine Steuerung, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt verändert, durchgeführt werden können.
Bei 402 bestimmt das Verfahren 400 Fahrzeugbetriebsbedingungen. Fahrzeugbetriebsbedingungen können unter anderem Fahrzeuggeschwindigkeit, Gaspedalposition, Betriebszustände von Achskupplungen, gegenwärtiges Raddrehmoment und Bremspedalposition einschließen. Das Verfahren 400 geht zu 404 über.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit liegt, das Gaspedal unter einem Schwellenbetätigungsbetrag liegt und eine Kraftübertragungsschaltung aus hohen Übersetzungsverhältnisse von eingerückten Achsen in niedrigere Übersetzungsverhältnisse der eingerückten Achsen angefordert wird. In einem Beispiel kann die Schwellengeschwindigkeit eine Geschwindigkeit sein, die geringer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit (z. B. 60 Kilometer/Stunde) ist, und ist der Schwellengaspedalbetätigungsbetrag ein vorbestimmter Betrag (z. B. weniger als 50 % der vollständig eingedrückten Gaspedalposition). Eine Anforderung zum Schalten einer Kraftübertragung aus hohen Achsübersetzungsverhältnissen in niedrige Achsübersetzungsverhältnissen kann über einen Fahrzeugführer und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erfolgen. Alternativ kann eine Anforderung eines Schaltens der Kraftübertragung aus den hohen Achsübersetzungsverhältnissen in die niedrigen Achsübersetzungsverhältnisse automatisch als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen erfolgen. Beispielsweise kann eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus hohen Achsübersetzungsverhältnissen in niedrige Achsübersetzungsverhältnisse zu schalten, erfolgen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit liegt oder wenn der Radschlupf einen Schwellenwert überschreitet. Falls das Verfahren 400 beurteilt, dass eine Anforderung zum Schalten einer Kraftübertragung aus hohen Achsübersetzungsverhältnissen in niedrige Achsübersetzungsverhältnisse vorliegt, lautet die Antwort Ja und geht das Verfahren 400 zu 406 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und geht das Verfahren 400 zu 450 über.
Bei 450 fährt das Verfahren 400 fort, die Kraftübertragung mit Zahnrädern von Achsen zu betreiben, die in ihrer gegenwärtigen Konfiguration eingerückt sind. Wenn das Verfahren 400 zum Beispiel beurteilt, dass die Kraftübertragung mit hohen Übersetzungsverhältnissen von eingerückten Achsen betrieben wird, wird die Kraftübertragung weiterhin mit hohen Übersetzungsverhältnissen der eingerückten Achsen betrieben. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 406 beurteilt das Verfahren 400, ob erwünscht wird, dass die Vorderachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet wird, bevor die Hinterachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet wird. Das Verfahren 400 kann auf Grundlage von Straßenbedingungen, Radschlupf oder anderen Bedingungen beurteilen, dass die Vorderachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet werden soll, bevor die Hinterachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet wird. Wenn das Verfahren 400 zum Beispiel beurteilt, dass ein Radschlupf der Hinterräder des Fahrzeugs vorhanden ist, während kein Radschlupf der Vorderräder vorhanden ist, kann das Verfahren 400 beurteilen, dass die Vorderachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet werden soll, bevor die Hinterachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet wird, sodass ein hohes Maß an Traktion an der Vorderachse beibehalten werden kann. Wenn das Verfahren 400 beurteilt, dass die Vorderachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet werden soll, bevor die Hinterachse aus ihrem höheren Übersetzungsverhältnis in ihr niedrigeres Übersetzungsverhältnis geschaltet wird, lautet die Antwort Ja und geht das Verfahren 400 zu 408 über. Andernfalls lautet die Antwort Nein und geht das Verfahren 400 zu 430 über.
Bei 408 verringert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse auf null und erhöht die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beibehalten des Raddrehmoments auf einem Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, das unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung von einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis vorhanden war. Ein Befehl zu einem solchen Vorgang kann gegeben werden, wenn das Gaspedal betätigt wird und das Raddrehmoment ungleich null ist. Jedoch ändert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Vorderachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Ferner ändert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Hinterachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Hinterachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Das Verfahren 400 geht zu 410 über.
Bei 410 löst das Verfahren 400 die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse null ist. Wenn jedoch das Raddrehmoment unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich null ist, kann das Verfahren 400 die Kupplung mit hohem Übersetzungsverhältnis als Reaktion auf die Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich lösen. Das Verfahren 400 geht zu 412 über.
Bei 412 stellt das Verfahren 400 den Schlupf der Vorderachsenkupplung eines niedrigeren Gangs ein. Anders ausgedrückt stellt das Verfahren 400 eine Drehzahldifferenz über die Vorderachsenkupplung eines niedrigeren Gangs auf null ein. In einem Beispiel betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine der Vorderachse in einem Drehzahlsteuermodus (z. B. wird das Drehmoment der elektrischen Maschine so eingestellt, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine der Vorderachse einer angeforderten oder gewünschten Drehzahl entspricht). Das Verfahren 400 kann eine Drehzahl einer Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse erhöhen, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich einer Drehzahl eines kleinen Zahnrads auf der Vorderachse ist. Sobald die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich oder beinahe gleich der Drehzahl des kleinen Zahnrads der Vorderachse geworden ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse verringert.
In einem Beispiel kann die elektrische Maschine der Vorderachse in einem Drehzahlsteuermodus mit geschlossenem Regelkreis betrieben werden, der eine Proportional-/Integralsteuerung nutzt und sich auf eine Drehzahlrückkopplung des kleineren Zahnrads stützt, um einen Drehzahlfehler zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine der Vorderachse und der Drehzahl des kleineren Zahnrads der Vorderachse auf null zu verringern.
Das Verfahren 400 stellt zudem die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Hinterachse ein, um das Fahrerbedarfsdrehmoment (z. B. Drehmoment, das über einen menschlichen Fahrer durch Betätigen eines Gaspedals angefordert wird) zu erfüllen. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment erhöht ist, erhöht das Verfahren 400 das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse, sodass die Kraftübertragung auf das Fahrerbedarfsdrehmoment reagiert. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment nicht zunimmt, hält das Verfahren 400 das Gesamtraddrehmoment (z. B. die Summe aus den Drehmomenten, die an allen Fahrzeugräder aufgebracht werden) auf dem Betrag, den das Gesamtraddrehmoment betrug, unmittelbar bevor das Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich angefordert wurde. Das Verfahren 400 geht zu 414 über.
Bei 414 schließt das Verfahren 400 die Kupplung eines niedrigen Gangs der Vorderachse vollständig, um das kleine Zahnrad der Vorderachse einzurücken. Das Verfahren 400 kann die Kupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Ausgangsdrehmoment der vorderen elektrischen Maschine null ist, nachdem die Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse auf die Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Vorderachse beschleunigt wurde, vollständig einlegen. Das Verfahren 400 geht zu 416 über.
Bei 416 verringert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse auf null und erhöht die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beibehalten des Gesamtraddrehmoments auf einem Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, das unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung von einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis vorhanden war. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse kann als Reaktion auf das vollständige Schließen der Kupplung eines niedrigen Gangs der Vorderachse auf null verringert werden. Das Verfahren 400 ändert jedoch die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Hinterachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Ferner ändert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Vorderachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Vorderachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Das Verfahren 400 geht zu 418 über.
Bei 418 löst das Verfahren 400 die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse null beträgt. Wenn jedoch das Raddrehmoment unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich null ist, kann das Verfahren 400 die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass die Vorderachsenkupplung eines niedrigen Gangs vollständig geschlossen ist, lösen. Das Verfahren 400 geht zu 420 über.
Bei 420 stellt das Verfahren 400 den Schlupf der Hinterachsenkupplung eines niedrigeren Gangs ein. Anders ausgedrückt stellt das Verfahren 400 eine Drehzahldifferenz über die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs auf null ein. In einem Beispiel betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine der Hinterachse in einem Drehzahlsteuermodus (z. B. wird das Drehmoment der elektrischen Maschine so eingestellt, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine einer angeforderten oder gewünschten Drehzahl entspricht). Das Verfahren 400 kann eine Drehzahl einer Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse verringern, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich einer Drehzahl des kleinen Zahnrads der Hinterachse ist. Sobald die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich oder beinahe gleich der Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Hinterachse geworden ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse verringert.
In einem Beispiel kann die elektrische Maschine der Hinterachse in einem Drehzahlsteuermodus mit geschlossenem Regelkreis betrieben werden, der eine Proportional-/Integralsteuerung nutzt und sich auf eine Drehzahlrückkopplung des kleineren Zahnrads stützt, um einen Drehzahlfehler zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine der Hinterachse und der Drehzahl des kleineren Zahnrads der Hinterachse auf null zu verringern.
Das Verfahren 400 stellt zudem die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Vorderachse ein, um das Fahrerbedarfsdrehmoment (z. B. Drehmoment, das über einen menschlichen Fahrer durch Betätigen eines Gaspedals angefordert wird) zu erfüllen. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment erhöht ist, erhöht das Verfahren 400 das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse, sodass die Kraftübertragung auf das Fahrerbedarfsdrehmoment reagiert. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment nicht zunimmt, hält das Verfahren 400 das Gesamtraddrehmoment (z. B. die Summe aus den Drehmomenten, die an allen Fahrzeugräder aufgebracht werden) auf dem Betrag, den das Gesamtraddrehmoment betrug, unmittelbar bevor das Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich angefordert wurde. Das Verfahren 400 geht zu 422 über.
Bei 422 schließt das Verfahren 400 die Kupplung eines niedrigen Gangs der Hinterachse vollständig, um das kleinere Zahnrad auf der Hinterachse einzurücken. Das Verfahren 400 kann die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Ausgangsdrehmoment der hinteren elektrischen Maschine null ist, nachdem die Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse auf die Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Vorderachse beschleunigt wurde, vollständig einlegen. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Bei 430 verringert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse auf null und erhöht die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beibehalten des Raddrehmoments auf einem Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, das unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung von einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis vorhanden war. Ein Befehl zu einem solchen Vorgang kann gegeben werden, wenn das Gaspedal betätigt wird und das Raddrehmoment ungleich null ist. Das Verfahren 400 ändert jedoch die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Hinterachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Ferner ändert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Vorderachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Vorderachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Das Verfahren 400 geht zu 432 über.
Bei 432 löst das Verfahren 400 die Hinterachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse null beträgt. Wenn jedoch das Raddrehmoment unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich null ist, kann das Verfahren 400 die Kupplung mit hohem Übersetzungsverhältnis der Hinterachse als Reaktion auf die Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich lösen. Das Verfahren 400 geht zu 434 über.
Bei 434 stellt das Verfahren 400 den Schlupf der Hinterachsenkupplung eines niedrigeren Gangs ein. Anders ausgedrückt stellt das Verfahren 400 eine Drehzahldifferenz über die Kupplung eines niedrigeren Gangs auf null ein. In einem Beispiel betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine der Hinterachse in einem Drehzahlsteuermodus (z. B. wird das Drehmoment der elektrischen Maschine so eingestellt, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine einer angeforderten oder gewünschten Drehzahl entspricht). Das Verfahren 400 kann eine Drehzahl einer Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse erhöhen, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich einer Drehzahl des kleinen Zahnrads der Hinterachse ist. Sobald die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Hinterachse gleich oder beinahe gleich der Drehzahl des kleinen Zahnrads der Hinterachse geworden ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse verringert.
In einem Beispiel kann die elektrische Maschine der Hinterachse in einem Drehzahlsteuermodus mit geschlossenem Regelkreis betrieben werden, der eine Proportional-/Integralsteuerung nutzt und sich auf eine Drehzahlrückkopplung des kleineren Zahnrads stützt, um einen Drehzahlfehler zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine der Hinterachse und der Drehzahl des kleineren Zahnrads der Hinterachse auf null zu verringern.
Das Verfahren 400 stellt zudem die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Vorderachse ein, um das Fahrerbedarfsdrehmoment (z. B. Drehmoment, das über einen menschlichen Fahrer durch Betätigen eines Gaspedals angefordert wird) zu erfüllen. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment erhöht ist, erhöht das Verfahren 400 das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse, sodass die Kraftübertragung auf das Fahrerbedarfsdrehmoment reagiert. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment nicht zunimmt, hält das Verfahren 400 das Gesamtraddrehmoment (z. B. die Summe aus den Drehmomenten, die an allen Fahrzeugräder aufgebracht werden) auf dem Betrag, den das Gesamtraddrehmoment betrug, unmittelbar bevor das Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich angefordert wurde. Das Verfahren 400 geht zu 436 über.
Bei 436 schließt das Verfahren 400 die Kupplung eines niedrigen Gangs der Hinterachse vollständig, um das kleinere Zahnrad der Hinterachse einzurücken. Das Verfahren 400 kann die Kupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass das Ausgangsdrehmoment der hinteren elektrischen Maschine null ist, nachdem die Ausgangswelle der hinteren elektrischen Maschine auf die Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Hinterachse beschleunigt wurde, vollständig einlegen. Das Verfahren 400 geht zu 438 über.
Bei 438 verringert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse auf null und erhöht die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Hinterachse, um die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beibehalten des Gesamtraddrehmoments auf einem Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, das unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung von einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis vorhanden war. Das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse kann als Reaktion auf das vollständige Schließen der Kupplung eines niedrigen Gangs der Hinterachse auf null verringert werden. Das Verfahren 400 ändert jedoch die Drehmomentausgabe einer elektrischen Maschine der Vorderachse unter Umständen nicht, wenn die Ausgabe der elektrischen Maschine der Hinterachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Ferner ändert das Verfahren 400 die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Hinterachse unter Umständen nicht, wenn die Leistung der elektrischen Maschine der Hinterachse unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus einem höheren Übersetzungsverhältnis in ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis null ist. Das Verfahren 400 geht zu 440 über.
Bei 440 löst das Verfahren 400 die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass das Drehmoment der elektrischen Maschine der Vorderachse null ist. Wenn jedoch das Raddrehmoment unmittelbar vor der Anforderung zum Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich null ist, kann das Verfahren 400 die Vorderachsenkupplung eines hohen Gangs als Reaktion darauf, dass die Hinterachsenkupplung eines niedrigen Gangs vollständig geschlossen ist, lösen. Das Verfahren 400 geht zu 442 über.
Bei 442 stellt das Verfahren 400 den Schlupf der Vorderachsenkupplung eines niedrigeren Gangs ein. Anders ausgedrückt stellt das Verfahren 400 eine Drehzahldifferenz über die Vorderachsenkupplung eines niedrigeren Gangs auf null ein. In einem Beispiel betreibt das Verfahren 400 die elektrische Maschine der Vorderachse in einem Drehzahlsteuermodus (z. B. wird das Drehmoment der elektrischen Maschine so eingestellt, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine einer angeforderten oder gewünschten Drehzahl entspricht). Das Verfahren 400 kann eine Drehzahl einer Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse erhöhen, sodass die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich einer Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Vorderachse ist. Sobald die Drehzahl der Ausgangswelle der elektrischen Maschine der Vorderachse gleich oder beinahe gleich der Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Vorderachse geworden ist, wird das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse verringert.
In einem Beispiel kann die elektrische Maschine der Vorderachse in einem Drehzahlsteuermodus mit geschlossenem Regelkreis betrieben werden, der eine Proportional-/Integralsteuerung nutzt und sich auf eine Drehzahlrückkopplung des kleineren Zahnrads stützt, um einen Drehzahlfehler zwischen der Drehzahl der elektrischen Maschine der Vorderachse und der Drehzahl des kleineren Zahnrads der Vorderachse auf null zu verringern.
Das Verfahren 400 stellt zudem die Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine der Hinterachse ein, um das Fahrerbedarfsdrehmoment (z. B. Drehmoment, das über einen menschlichen Fahrer durch Betätigen eines Gaspedals angefordert wird) zu erfüllen. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment erhöht ist, erhöht das Verfahren 400 das Drehmoment der elektrischen Maschine der Hinterachse, sodass die Kraftübertragung auf das Fahrerbedarfsdrehmoment reagiert. Wenn das Fahrerbedarfsdrehmoment nicht zunimmt, hält das Verfahren 400 das Gesamtraddrehmoment (z. B. die Summe aus den Drehmomenten, die an allen Fahrzeugräder aufgebracht werden) auf dem Betrag, den das Gesamtraddrehmoment betrug, unmittelbar bevor das Schalten der Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich angefordert wurde. Das Verfahren 400 geht zu 444 über.
Bei 444 schließt das Verfahren 400 die Kupplung eines niedrigen Gangs der Vorderachse vollständig, um das kleine Zahnrad auf der Vorderachse einzurücken. Das Verfahren 400 kann die Kupplung eines niedrigen Gangs der Vorderachse als Reaktion darauf, dass das Ausgangsdrehmoment der vorderen elektrischen Maschine null ist, nachdem die Ausgangswelle der vorderen elektrischen Maschine auf die Drehzahl des kleinen Zahnrads auf der Vorderachse beschleunigt wurde, vollständig einlegen. Das Verfahren 400 geht zum Ende über.
Somit kann das Verfahren aus 4 und 5 den höheren Gang der Vorderachse in einen niedrigeren Gang der Vorderachse schalten, bevor der höhere Gang der Hinterachse in den niedrigeren Gang der Hinterachse geschaltet wird. Alternativ kann das Verfahren aus 4 und 5 den höheren Gang der Hinterachse in einen niedrigeren Gang der Hinterachse schalten, bevor der höhere Gang der Vorderachse in den niedrigeren Gang der Vorderachse geschaltet wird. Ferner kann das Verfahren aus 4 und 5 durchgeführt werden, wenn der Fahrerbedarf ungleich null ist und während sich das Fahrzeug bewegt. Fahrzeugführer können feststellen, dass ein solcher Gangwechsel in der Kraftübertragung effizient und zeitsparend ist.
Das Verfahren aus 4 und 5 stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereit, das Folgendes umfasst: Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, ein größeres Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken und ein kleineres Zahnrad auf der ersten Achse einzurücken. Das Verfahren umfasst ferner Öffnen einer ersten Kupplung, die an ein größeres Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken. Das Verfahren umfasst ferner Schließen einer zweiten Kupplung, die an das kleinere Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken, wobei die zweite Kupplung in der ersten Achse eingeschlossen ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die erste Achse eine Vorderachse ist und wobei die zweite Achse eine Hinterachse ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die erste Achse eine Hinterachse ist und wobei die zweite Achse eine Vorderachse ist. Das Verfahren umfasst ferner Einstellen einer Leistung der ersten elektrischen Maschine, um einen Schlupf der zweiten Kupplung nach dem Öffnen der ersten Kupplung zu verringern. Das Verfahren beinhaltet, dass das Einstellen der Leistung der ersten elektrischen Maschine Erhöhen einer Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung vollständig geöffnet sind.
Das Verfahren aus 4 und 5 stellt außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereit, das Folgendes umfasst: Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich zu schalten; und Verringern der Leistung der zweiten elektrischen Maschine und Erhöhen der Leistung einer ersten elektrischen Maschine als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten. Das Verfahren beinhaltet, dass der höhere Gangbereich durch Ausrücken eines größeren Zahnrads auf der ersten Achse und Einrücken eines kleineren Zahnrads auf der ersten Achse in den niedrigeren Gangbereich geschaltet wird. Das Verfahren beinhaltet, dass der höhere Gangbereich durch Ausrücken eines größeren Zahnrads auf einer zweiten Achse und Einrücken eines kleineren Zahnrads auf der zweiten Achse in den niedrigeren Gangbereich geschaltet wird. Das Verfahren beinhaltet, dass die erste Achse eine Vorderachse ist und die zweite Achse eine Hinterachse ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die erste Achse eine Hinterachse ist und die zweite Achse eine Vorderachse ist.
Das Verfahren aus 4 und 5 kann ferner Öffnen einer ersten Kupplung, das an ein größeres Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, umfassen. Das Verfahren umfasst ferner Einstellen einer Leistung der ersten elektrischen Maschine, um einen Schlupf einer zweiten Kupplung zu verringern, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten. Das Verfahren beinhaltet, dass das Einstellen der Leistung der ersten elektrischen Maschine Erhöhen einer Drehmomentausgabe der ersten elektrischen Maschine, um eine Geschwindigkeit der ersten elektrischen Maschine auf eine Geschwindigkeit eines Zahnrads zu erhöhen, beinhaltet.
In einer weiteren Darstellung stellt das Verfahren aus 4 und 5 Folgendes bereit: als Reaktion auf eine Anforderung, eine größeres Zahnrad auf einer ersten Achse auszurücken und ein kleineres Zahnrad auf der ersten Achse einzurücken, Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist; und Betreiben der ersten elektrischen Maschine in einem Drehzahlsteuermodus nach dem Öffnen einer Kupplung eines hohen Gangs der ersten Achse, wobei eine Drehzahl der ersten elektrischen Maschine auf eine Drehzahl eines kleineren Zahnrads der ersten Achse gesteuert wird, während die erste elektrische Maschine in dem Drehzahlsteuermodus betrieben wird. Das Verfahren umfasst ferner Schließen einer Kupplung eines niedrigen Gangs als Reaktion darauf, dass die erste elektrische Maschine eine Drehzahl des kleineren Zahnrads der ersten Achse erreicht.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Ferner können Teile der Verfahren physische Handlungen sein, die in der Realität vorgenommen werden, um einen Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die konkreten in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern ist vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden. Einer oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch weggelassen werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorangehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere in dieser Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, ein größeres Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken und ein kleineres Zahnrad auf der ersten Achse einzurücken.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Öffnen einer ersten Kupplung, das an das größere Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Schließen einer zweiten Kupplung, die an das kleinere Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken, wobei die zweite Kupplung in der ersten Achse eingeschlossen ist.
In einem Aspekt der Erfindung ist die erste Achse eine Vorderachse und wobei die zweite Achse eine Hinterachse ist.
In einem Aspekt der Erfindung ist die erste Achse eine Hinterachse und wobei die zweite Achse eine Vorderachse ist.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Einstellen einer Leistung der ersten elektrischen Maschine, um einen Schlupf der zweiten Kupplung nach dem Öffnen der ersten Kupplung zu verringern.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Einstellen der Leistung der ersten elektrischen Maschine Erhöhen einer Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine, wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung vollständig geöffnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich zu schalten, und Verringern der Leistung der zweiten elektrischen Maschine und Erhöhen der Leistung der ersten elektrischen Maschine als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten.
In einem Aspekt der Erfindung wird der höhere Gangbereich durch Ausrücken eines größeren Zahnrads auf der ersten Achse und Einrücken eines kleineres Zahnrads auf der ersten Achse in den niedrigeren Gangbereich geschaltet.
In einem Aspekt der Erfindung wird der höhere Gangbereich durch Ausrücken eines größeren Zahnrads auf der zweiten Achse und Einrücken eines kleineres Zahnrads auf der zweiten Achse in den niedrigeren Gangbereich geschaltet.
In einem Aspekt der Erfindung ist die erste Achse eine Vorderachse und wobei die zweite Achse eine Hinterachse ist.
In einem Aspekt der Erfindung ist die erste Achse eine Hinterachse und wobei die zweite Achse eine Vorderachse ist.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Öffnen einer ersten Kupplung, das an ein größeres Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Einstellen einer Leistung der ersten elektrischen Maschine, um einen Schlupf einer zweiten Kupplung zu verringern, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Einstellen der Leistung der ersten elektrischen Maschine Erhöhen einer Drehmomentausgabe der ersten elektrischen Maschine, um eine Geschwindigkeit der ersten elektrischen Maschine auf eine Geschwindigkeit eines Zahnrads zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine erste elektrische Maschine, die an eine Vorderachse gekoppelt ist, eine zweite elektrische Maschine, die an eine Hinterachse gekoppelt ist, und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, als Reaktion auf eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu erhöhen, beinhaltet, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen gekennzeichnet, als Reaktion auf die Anforderung, eine Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Leistung der zweiten elektrischen Maschine verringert, nachdem die Leistung der zweiten elektrischen Maschine erhöht wurde.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine erste Kupplung auf der Vorderachse und eine zweite Kupplung auf der Vorderachse gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch zusätzliche Anweisungen gekennzeichnet, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, die erste Kupplung zu öffnen und die zweite Kupplung zu schließen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend: Verringern einer Leistung einer ersten elektrischen Maschine, die an eine erste Achse gekoppelt ist, und Erhöhen einer Leistung einer zweiten elektrischen Maschine, die an eine zweite Achse gekoppelt ist, als Reaktion auf eine Anforderung, ein größeres Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken und ein kleineres Zahnrad auf der ersten Achse einzurücken.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Öffnen einer ersten Kupplung, das an das größere Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Schließen einer zweiten Kupplung, die an das niedrigeren Zahnrad gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung, das größere Zahnrad auf der ersten Achse auszurücken, wobei die zweite Kupplung in der ersten Achse eingeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Achse eine Vorderachse ist und wobei die zweite Achse eine Hinterachse ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Achse eine Hinterachse ist und wobei die zweite Achse eine Vorderachse ist.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend Einstellen einer Leistung der ersten elektrischen Maschine, um einen Schlupf der zweiten Kupplung nach dem Öffnen der ersten Kupplung zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Einstellen der Leistung der ersten elektrischen Maschine Erhöhen einer Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine beinhaltet, wenn die erste Kupplung und die zweite Kupplung vollständig geöffnet sind.
Fahrzeugsystem, umfassend: eine erste elektrische Maschine, die an eine Vorderachse gekoppelt ist; eine zweite elektrische Maschine, die an eine Hinterachse gekoppelt ist; eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen, als Reaktion auf eine Anforderung, eine Kraftübertragung aus einem höheren Gangbereich in einen niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu erhöhen, beinhaltet, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, als Reaktion auf die Anforderung, eine Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, eine Leistung der zweiten elektrischen Maschine zu verringern und eine Leistung der ersten elektrischen Maschine zu erhöhen.
System nach Anspruch 9, wobei die Leistung der zweiten elektrischen Maschine verringert wird, nachdem die Leistung der zweiten elektrischen Maschine erhöht wurde.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend eine erste Kupplung auf der Vorderachse und eine zweite Kupplung auf der Vorderachse.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen, als Reaktion auf die Anforderung, die Kraftübertragung aus dem höheren Gangbereich in den niedrigeren Gangbereich zu schalten, die erste Kupplung zu öffnen und die zweite Kupplung zu schließen.