DE102021110491A1

DE102021110491A1 - Optimiertes regeneratives bremsen für die antriebsstrangkonfiguration von hybrid-elektrofahrzeugen (hev)

Info

Publication number: DE102021110491A1
Application number: DE102021110491.2A
Authority: DE
Inventors: David S. Tokarz; Stefan M. Frick; Joshua F. Pacheco
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-03-31
Also published as: US11230288B1; CN114274943A

Abstract

Vorgestellt werden Antriebsstränge von Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV) und Steuerlogik für optimiertes regeneratives Bremsen (regen), Verfahren zur Herstellung/Anwendung solcher Systeme und HEVs mit erhöhter regen durch reduzierte Motor- und Getriebereibung. Ein Verfahren zum Betreiben eines HEVs beinhaltet das Bestimmen, ob ein HEV-Betriebszustand oder ein Fehler das Einschalten eines Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert, und, falls nicht, das reaktive Bestimmen, ob eine Drehmomentanforderung für den Antriebsstrang des HEVs geringer ist als eine Straßenbelastung des HEVs. Der Regenerationssteuerungsbetrieb wird in Erwiderung darauf ausgeführt, dass die Drehmomentanforderung geringer ist als die Straßenlast. Der Regenerationssteuerungsbetrieb beinhaltet, dass die Kraftübertragung den Motor antriebsmäßig von den Straßenrädern trennt und der Motor mit einer Zielmotordrehzahl arbeitet. Ein negatives Drehmoment-Offset, um eine Fahrzeugverzögerungsrate nach dem Trennen des Motors von den Straßenrädern aufrechtzuerhalten, wird berechnet; der Traktionsmotor gibt ein negatives Drehmoment basierend auf diesem negativen Drehmoment-Offset aus.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf hybrid-elektrische Kraftfahrzeuge. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zur Optimierung von regenerativen Bremsvorgängen in P3/P4-Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen.
Aktuelle Serienfahrzeuge, wie z. B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs versorgt. Bei Automobilen beispielsweise besteht der Antriebsstrang in der Regel aus einer Antriebsmaschine, die das Antriebsdrehmoment über ein automatisches oder manuell geschaltetes Getriebe an das Antriebssystem des Fahrzeugs (z. B. Differential, Achswellen, Räder usw.) überträgt. Kraftfahrzeuge wurden in der Vergangenheit durch einen Hubkolben-Verbrennungsmotor (ICE) angetrieben, da dieser leicht verfügbar und relativ kostengünstig ist, ein geringes Gewicht hat und eine hohe Effizienz aufweist. Zu solchen Motoren gehören Dieselmotoren mit Selbstzündung (CI), Ottomotoren mit Fremdzündung (SI), Zwei-, Vier- und Sechstakt-Architekturen und Rotationsmotoren, um nur einige Beispiele zu nennen. Hybridelektrische und vollelektrische („elektrisch angetriebene“) Fahrzeuge hingegen nutzen alternative Energiequellen für den Antrieb des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren so die Abhängigkeit von einem auf fossilen Brennstoffen basierenden Motor für die Zugkraft.
Ein vollelektrisches Fahrzeug (FEV) - umgangssprachlich auch als „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Fahrzeugkonfiguration mit Elektroantrieb, bei der der Verbrennungsmotor und die zugehörigen peripheren Komponenten des Antriebsstrangs vollständig entfallen und ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) und ein Traktionsmotor für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Die Motorbaugruppe, das Kraftstoffversorgungssystem und das Abgassystem eines verbrennungsmotorbasierten Fahrzeugs werden in einem batteriebasierten FEV durch einen oder mehrere Traktionsmotoren, ein Traktionsbatteriepaket und die Batteriekühlungs- und Ladehardware ersetzt. Hybrid-Elektrofahrzeug-Antriebsstränge (HEV) hingegen nutzen mehrere Zugkraftquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei in der Regel ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen Traktionsmotor betrieben wird. Da Hybridfahrzeuge mit Elektroantrieb ihre Leistung aus anderen Quellen als dem Motor beziehen können, können HEV-Motoren ganz oder teilweise abgeschaltet werden, während das Fahrzeug durch den/die Elektromotor(en) angetrieben wird.
Während unzählige Optionen für den Antrieb eines HEV zur Verfügung stehen, gibt es drei Haupttypen von Hybrid-Antriebsstrang-Architekturen, die in modernen Fahrzeugen verwendet werden: Parallel-Hybrid, Serien-Hybrid und Serien-Parallel-Hybrid-Konfigurationen („Power-Split“). Serienhybrid-Architekturen - oft auch als Range-Extended Electric Vehicle (REEV) bezeichnet - beziehen die gesamte Zugkraft von Elektromotoren und eliminieren somit jegliche antriebsmechanische Verbindung zwischen Motor und Endantrieb. In diesem Fall fungiert der Motor ausschließlich als regenerative Energiequelle, die einen elektrischen Generator antreibt, der die fahrzeugeigene Traktionsbatterie lädt. Im Gegensatz dazu haben bei Parallel-Hybrid-Architekturen die Motor- und Motor-Generator-Einheiten jeweils eine antriebsmechanische Verbindung zur Kraftübertragung und damit zu den Rädern des Fahrzeugs. Wie der Name schon sagt, vereinen seriellparallele Hybrid-Architekturen Merkmale sowohl von parallelen als auch von seriellen Hybrid-Antriebssträngen. In den Betriebsarten rein gasbetrieben, rein elektrisch und mit Motorunterstützung arbeiten Motor und Verbrennungsmotor unabhängig voneinander oder gemeinsam - parallel oder in Reihe - in Abhängigkeit von der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Gesamtleistungsbedarf des Fahrzeugs und dem Ladezustand (SOC) der Batterie.
BESCHREIBUNG
Vorgestellt werden hier elektrifizierte Antriebsstrangsysteme mit zugehöriger Steuerlogik für optimiertes regeneratives Bremsen, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betrieb solcher Systeme und elektrische Hybridfahrzeuge mit verstärktem regenerativem Bremsen durch reduzierte Motor- und Getriebereibung. Als Beispiel erhöhen die offenbarten Systeme und Verfahren die regenerative Bremsproduktion durch koordinierten Betrieb eines Elektromotors und eines Verbrennungsmotors in P3/P4-Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen. In diesem Beispiel verwenden P3/P4-HEV-Architekturen ein Automatikgetriebe, um den Motor von den Rädern zu trennen und gleichzeitig die Nutzung des Elektromotors/der Elektromotoren während der Verzögerungsvorgänge zu erhöhen, um das regenerative Bremsen zu verbessern. Die verringerten motor- und getriebebedingten Reibungsverluste werden über den Traktionsmotor umgewandelt und in der elektrischen Fahrzeugbatterie (EVB) gespeichert; diese zurückgewonnene Energie steht für die zukünftige Nutzung zur Verfügung, um den verbrauchten Kraftstoff auszugleichen, während die gewünschten Verzögerungsraten beibehalten werden.
Bei P3/P4-Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen, bei denen das regenerative Bremsen unabhängig von Motor und Getriebe arbeiten kann, kann der Algorithmus zur Regenerationsoptimierung den Motor veranlassen, die Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung (DFCO) zu deaktivieren und das Getriebe in den Leerlauf zu schalten, z. B. ohne einen vom Fahrer befohlenen PRNDL-Schalter. In diesem Zustand erzeugen der Motor und das Getriebe weniger negatives Auslaufmoment, was dazu führen kann, dass ein Insasse eine Verringerung der Verzögerungsrate als Beschleunigung oder andere Störung wahrnimmt. Um diese Verringerung des Motor-/Getriebe-Auslaufdrehmoments auszugleichen, kann der Traktionsmotor diese Verluste ergänzen, indem er ein zusätzliches negatives Achsdrehmoment abgibt, um eine gewünschte Fahrzeugverzögerungsrate beizubehalten. Während der Entkopplung von den Rädern wird der Motor mit Kraftstoff versorgt, um eine Leerlaufdrehzahlregelung beizubehalten. Die zusätzliche elektrische Energie, die auf diese Weise gewonnen wird, ist größer als die Kraftstoffenergie, die zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl des Motors verwendet wird, einschließlich der elektrischen Verluste bei der Hin- und Rückfahrt, und gleicht somit alle damit verbundenen Kraftstoffnachteile aus.
Zu den Vorteilen zumindest einiger der vorgestellten Konzepte gehören HEVs, die regeneratives Bremsen zur Rückgewinnung von Reibungsbremsenergie nutzen, indem sie die interne Reibungsenergie von Motor und Getriebe in zusätzliche elektrische Energie umwandeln. Erste Testanwendungen zeigen deutliche Verbesserungen der Bremsleistung für einen wählbaren Allradantrieb (AWD) HEV-Antriebsstrang mit einer Motorbaugruppe und einem mehrgängigen Automatikgetriebe an der Primärachse und einer Motor-Generator-Inverter-Einheit (MGIU) an der Sekundärachse (z.B. ca. 7% bis 12% Kraftstoffverbrauchsreduzierung mit einem EPA City Cycle Kraftstoffverbrauchsvorteil von 10% oder mehr). Während die realisierten Verbesserungen in Bezug auf die oben genannte HEV-Architektur getestet wurden, sind die offenbarten Merkmale auf jedes elektrisch angetriebene Fahrzeug mit einer ICE/Automatikgetriebe-Kombination und einem Elektromotor, der mechanisch am Getriebeausgang (P3) oder an einer Sekundärachse (P4) gekoppelt ist, skalierbar. Neben der Erhöhung des regenerativen Bremsdurchsatzes tragen die vorgestellten Konzepte dazu bei, die Reichweite, den Kraftstoffverbrauch und die Leistung des Fahrzeugs zu erhöhen.
Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf eine Steuerlogik für einen elektrifizierten Antriebsstrang, Rückkopplungs-Regeltechniken mit geschlossenem Regelkreis und computerlesbare Medien (CRM) mit optimierter regenerativer Bremssteuerung für Hybridantriebsstränge. In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Betrieb eines HEV vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit einer der oben und unten offenbarten Optionen und Merkmale: Bestimmen, über eine Fahrzeugsteuerung, ob ein Betriebszustand oder ein Fehler des HEV das Einschalten eines regenerativen BremsSteuerungsvorgangs verhindert; Bestimmen, über die Fahrzeugsteuerung in Erwiderung auf den Betriebszustand/Fehler, der das Einschalten des Regenerations-Steuerungsvorgangs nicht verhindert, ob eine Drehmomentanforderung für den Antriebsstrang des HEV geringer ist als eine Straßenlast auf dem HEV; und Ausführen des Regenerations-Steuerungsvorgangs in Erwiderung auf die Drehmomentanforderung, die geringer ist als die Straßenlast. In diesem Fall umfasst der Regenerationssteuerungsbetrieb: Steuern des HEV-Antriebsgetriebes, um den HEV-Motor antriebsmäßig von seinen Straßenrädern zu trennen; Steuern des Motors, um bei einer vordefinierten Soll-Motordrehzahl zu arbeiten, während er von den Straßenrädern getrennt ist; Berechnen eines negativen Drehmoment-Offsets, um eine vorbestimmte Fahrzeugverzögerungsrate nach dem Trennen des Motors von den Straßenrädern aufrechtzuerhalten; und Steuern des HEV-Traktionsmotors oder der HEV-Motoren, um ein negatives Motordrehmoment basierend auf dem berechneten negativen Drehmoment-Offset auszugeben.
Weitere Aspekte dieser Offenbarung sind auf elektrifizierte Antriebsstrangsysteme und HEVs mit optimiertem regenerativem Bremsen durch minimierte Motor- und Getriebereibung gerichtet. Wie hier verwendet, können die Begriffe „Fahrzeug“ und „Kraftfahrzeug“ austauschbar und synonym verwendet werden, um jede relevante Fahrzeugplattform, wie z. B. Personenkraftwagen (HEV, Brennstoffzelle, voll- und teilautonome, etc.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Kettenfahrzeuge, Off-Road-und All-Terrain-Fahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Züge, etc. Die vorgestellten Merkmale können am effektivsten für P3- und P4-Hybrid-Elektroarchitekturen sein, sind aber keineswegs darauf beschränkt (P3 = E-Maschine auf der Getriebeausgangsseite; P4 = E-Maschine direkt mit dem Achsantrieb verbunden). In einem Beispiel umfasst ein Fahrzeug mit Elektroantrieb eine Fahrzeugkarosserie mit einem Fahrgastraum, eine erste (Hinter-)Achse, die einen entsprechenden Satz von Straßenrädern trägt, eine zweite (Vorder-)Achse, die einen entsprechenden Satz von Straßenrädern trägt, und eine weitere serienmäßige Erstausrüstung. Der Antriebsstrang des HEV umfasst eine Verbrennungsmotor-Baugruppe, die ein Drehmoment an einen Satz von Straßenrädern abgibt, um das HEV anzutreiben, und einen oder mehrere Traktionsmotoren, die ein Drehmoment an einen Satz von Straßenrädern abgeben, um das HEV anzutreiben. Der HEV-Antriebsstrang umfasst auch ein mehrgängiges Leistungsgetriebe, das so betrieben werden kann, dass es die ICE-Baugruppe selektiv antriebsmäßig mit den Straßenrädern verbindet bzw. von ihnen trennt.
Um mit der Diskussion des obigen Beispiels fortzufahren, enthält das Fahrzeug auch ein residentes oder entferntes Fahrzeugsteuergerät, das betriebsmäßig mit dem HEV-Antriebsstrang gekoppelt und so programmiert ist, dass es feststellt, ob ein Betriebszustand oder ein Fehler des HEV das Einschalten eines regenerativen Bremssteuerungsvorgangs verhindert, und, falls nicht, feststellt, ob eine Drehmomentanforderung für den HEV-Antriebsstrang geringer ist als eine Straßenlast auf dem HEV. In Erwiderung darauf, dass die Drehmomentanforderung geringer als die Straßenlast ist, führt die Fahrzeugsteuerung den Regenerationssteuerungsbetrieb aus, einschließlich der Steuerung der Kraftübertragung, um den Motor antriebsmäßig von den Straßenrädern abzukoppeln, der Steuerung des Motors, um bei einer vordefinierten Soll-Motordrehzahl zu arbeiten, während er von den Straßenrädern abgekoppelt ist, der Berechnung eines negativen Drehmoment-Offsets, um eine voreingestellte Fahrzeugverzögerungsrate nach dem Abkoppeln des Motors von den Straßenrädern aufrechtzuerhalten; und der Steuerung des Traktionsmotors, um ein negatives Motordrehmoment basierend auf dem berechneten negativen Drehmoment-Offset auszugeben.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann das Kraftstoffsystem des HEV so betrieben werden, dass es den Motor mit Kraftstoff versorgt und selektiv eine Verzögerungs-Kraftstoffabschaltung (DFCO) ausführt, um den Kraftstofffluss zum Motor während der Vorwärtsfahrt des HEV vorübergehend zu unterbrechen. In diesem Fall kann die DFCO-Funktion deaktiviert werden, bevor der Motor während der Fahrt von den Rädern abgekoppelt wird. Als weitere Option kann die Fahrzeugsteuerung feststellen, ob der Traktionsmotor in der Lage ist, den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen, bevor der Motor abgekoppelt wird; wenn dies der Fall ist, betreibt die Fahrzeugsteuerung den Traktionsmotor, um das negative Motordrehmoment auszugeben.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann die Fahrzeugsteuerung auf eine Feststellung, dass der Traktionsmotor nicht in der Lage ist, zumindest den berechneten negativen Drehmomentausgleich zu erzeugen, reagieren, indem sie: Bestimmen eines Kraftstoff-Energieabzugs für den Betrieb des Motors bei der vordefinierten Ziel-Motordrehzahl für den Regenerations-Steuerbetrieb; Bestimmen eines maximalen negativen Motordrehmoments, das kleiner ist als der berechnete negative Drehmoment-Offset, das der Traktionsmotor erzeugen kann; Schätzen einer gesamten elektrischen Energie, die durch den Regenerations-Steuerbetrieb mit dem ausgegebenen negativen Motordrehmoment erfasst wird, basierend auf dem maximalen negativen Motordrehmoment; Bestimmen, ob die gesamte elektrische Energie größer ist als der Kraftstoff-Energieabzug; und Ausführen des Regenerations-Steuerbetriebs mit dem Traktionsmotor, der so gesteuert wird, dass er das negative Motordrehmoment basierend auf dem maximalen negativen Motordrehmoment ausgibt, in Erwiderung darauf, dass die geschätzte gesamte elektrische Energie größer ist als der Kraftstoff-Energieabzug.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann die Fahrzeugsteuerung auf eine Bestimmung reagieren, dass der Traktionsmotor in der Lage ist, den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen, indem sie: eine Kraftstoff-Energie-Strafe für den Betrieb des Motors bei der vordefinierten Ziel-Motordrehzahl für den Regenerations-Steuerungsbetrieb bestimmt; eine gesamte elektrische Energie schätzt, die durch den Regenerations-Steuerungsbetrieb erfasst wird; und bestimmt, ob die geschätzte gesamte elektrische Energie, die durch den Regenerations-Steuerungsbetrieb erfasst wird, größer als die Kraftstoff-Energie-Strafe ist, wobei die Ausführung des Regenerations-Steuerungsbetriebs ferner in Reaktion darauf erfolgt, dass die geschätzte gesamte elektrische Energie größer als die Kraftstoff-Energie-Strafe ist. Die Steuerung kann darauf reagieren, dass die geschätzte elektrische Gesamtenergie nicht größer ist als der Kraftstoff-Energieabzug, indem sie einen Standard-Regensteuerungsvorgang ausführt, ohne den Motor antriebsmäßig von den Straßenrädern abzukoppeln und ohne den Motor mit der vordefinierten Soll-Motordrehzahl zu betreiben.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann die Fahrzeugsteuerung ferner programmiert sein, um: eine gesamte negative Drehmomentanforderung zu bestimmen, die mit einem Verzögerungsereignis für den HEV-Antriebsstrang verbunden ist, um die vorbestimmte Fahrzeugverzögerungsrate aufrechtzuerhalten; und einen zusätzlichen negativen Drehmoment-Offset für den Traktionsmotor zu berechnen, um die vorbestimmte Fahrzeugverzögerungsrate auf der Grundlage der gesamten negativen Drehmomentanforderung aufrechtzuerhalten, wobei die negative Motordrehmomentausgabe durch den Traktionsmotor ferner auf dem berechneten zusätzlichen negativen Drehmoment-Offset basiert.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge umfasst das Bestimmen, ob der Betriebszustand oder der Fehler das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert, eines oder mehrere oder alle der folgenden Elemente: Empfangen eines vom Fahrer gewählten Betriebsmodus für das HEV, der den Regenerationssteuerungsbetrieb ausschaltet; Empfangen eines Motorfehlersignals, das einen Motorfehler des Traktionsmotors anzeigt, der das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert; Empfangen eines Systemfehlersignals, das einen Systemfehler in einem elektrischen Hochspannungssystem (HV) des HEV anzeigt, der das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert; und/oder Empfangen eines Antriebsstrangfehlersignals, das einen Antriebsstrangsystemfehler anzeigt, der verhindert, dass der Motor mit der vordefinierten Zielmotordrehzahl arbeitet und/oder von den Straßenrädern abgekoppelt wird.
Die obige Zusammenfassung stellt nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt dieser Offenbarung dar. Vielmehr werden die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung aus der folgenden detaillierten Beschreibung von anschaulichen Beispielen und Ausführungsformen zur Durchführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden. Darüber hinaus umfasst diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen Kraftfahrzeugs mit Elektroantrieb und einem P4-Hybrid-Antriebsstrang, der ein verbessertes regeneratives Bremsen durch minimierte Motor- und Getriebereibungsverluste gemäß den Aspekten der offenbarten Konzepte ermöglicht.
2 ist ein Diagramm des Achsendrehmoments (Nm) in Abhängigkeit von der Zeit (s) für einen repräsentativen P4 HEV-Antriebsstrang, das die erhöhte regenerative Bremsproduktion durch die Implementierung eines regenerativen Bremsprotokolls in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein repräsentatives regeneratives Bremssteuerungsprotokoll für ein Hybrid-Elektrofahrzeug zeigt, das gespeicherten Anweisungen entsprechen kann, die von einem Bord- oder Fernsteuergerät, einer Steuerlogikschaltung, einer programmierbaren Steuereinheit oder einer anderen integrierten Schaltung (IC) oder einem Netzwerk von Geräten in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden.

Repräsentative Ausführungsformen dieser Offenbarung sind als nicht einschränkende Beispiele in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden zusätzlich beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgezählten Zeichnungen dargestellt sind. Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen umfassen, die in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie beispielsweise von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Beispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden hier im Detail beschrieben, wobei diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien dienen und nicht als Einschränkungen der allgemeinen Aspekte der Offenbarung. Zu diesem Zweck sollten Elemente und Beschränkungen, die beispielsweise in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einleitung“, „Zusammenfassung“, „Beschreibung der Figuren“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht explizit in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht in die Ansprüche aufgenommen werden, weder einzeln noch insgesamt, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung oder auf andere Weise. Darüber hinaus sind die hier besprochenen Zeichnungen möglicherweise nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zu Lehrzwecken. Daher sind die in den Figuren gezeigten spezifischen und relativen Abmessungen nicht als einschränkend zu verstehen.
Für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv; die Wörter „jeder“ und „alle“ bedeuten beide „jeder und alle“; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „mit“ und Permutationen davon bedeuten jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung, wie z. B. „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ und dergleichen hier jeweils im Sinne von „bei, in der Nähe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen“ oder jeder logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können richtungsbezogene Adjektive und Adverbien, wie z. B. vorwärts, achtern, innenbords, außenbords, steuerbords, backbords, vertikal, horizontal, aufwärts, abwärts, vorne, hinten, links, rechts usw., in Bezug auf ein Kraftfahrzeug verwendet werden, wie z. B. eine Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug operativ auf einer horizontalen Fahrfläche ausgerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 eine schematische Darstellung eines repräsentativen Automobils gezeigt, das allgemein mit 10 bezeichnet und hier zu Diskussionszwecken als wählbarer Allradantrieb (AWD) für Personenkraftwagen mit einem P4-Hybrid-Elektro-Antriebsstrang abgebildet ist. Das dargestellte Automobil 10 - hier auch als „Kraftfahrzeug“ oder kurz „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neuartige Aspekte dieser Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Implementierung der vorliegenden Konzepte in eine P4-Hybrid-Antriebsstrang-Architektur ebenfalls als eine beispielhafte Anwendung der hier offenbarten neuartigen Konzepte verstanden werden. Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Antriebsstrangkonfigurationen angewendet und für jeden logisch relevanten Kraftfahrzeugtyp genutzt werden können. Schließlich sind nur ausgewählte Komponenten eines HEV gezeigt worden und werden hier in weiteren Details beschrieben. Dennoch können die Fahrzeuge und Antriebsstränge, die unten diskutiert werden, zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale und andere verfügbare periphere Komponenten, z.B. zur Durchführung der verschiedenen Verfahren und Funktionen dieser Offenbarung, enthalten.
Der AWD P4 HEV-Antriebsstrang des Fahrzeugs 10 ist mit einer Split-Branch-Architektur dargestellt: einem hinteren (ersten oder primären) Antriebsstrang PTR und einem vorderen (zweiten und zusätzlichen) Antriebsstrang PTF. Der hintere Antriebsstrang PTR wird hier durch einen startfähigen Verbrennungsmotor 12 dargestellt, der über ein mehrgängiges Automatikgetriebe 18 mit einem hinteren Achsantriebssystem 20 antriebsmäßig verbunden ist. Der Motor 12 überträgt Leistung, vorzugsweise in Form eines Drehmoments über eine Motorkurbelwelle 13 („Motorabtriebselement“), auf eine Eingangsseite des Getriebes 18. Das Getriebe 18 wiederum ist so ausgelegt, dass es die Zugkraft des Motors 12 aufnimmt, selektiv manipuliert und an das Achsantriebssystem 20 des Fahrzeugs verteilt und dadurch das Fahrzeug 10 antreibt. Das hintere Achsantriebssystem 20 von 1 besteht im Allgemeinen aus einer Antriebswelle 22, die das Leistungsgetriebe 18 antriebsmäßig mit einem hinteren Sperrdifferential 24 verbindet; ein Paar Hinterachswellen (Hinterachse) 26 verbindet das Differential 24 antriebsmäßig mit einem Satz hinterer Straßenräder 16R.
Die ICE-Baugruppe 12 treibt das Fahrzeug 10 unabhängig von einer elektrischen Antriebseinheit (EDU-Baugruppe) 14 an, z. B. in einem „Nur-Motor“-Betriebsmodus, oder in Zusammenarbeit mit der EDU-Baugruppe 14, z. B. in einem „Motor-Boost“-Betriebsmodus. In dem in 1 dargestellten Beispiel kann die ICE-Baugruppe 12 ein beliebiger verfügbarer oder später entwickelter Motor sein, wie z. B. ein selbstgezündeter Dieselmotor oder ein fremdgezündeter Benzin- oder Flex-Fuel-Motor, der leicht angepasst ist, um seine verfügbare Leistungsabgabe typischerweise bei einer Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) bereitzustellen. Obwohl in 1 nicht explizit dargestellt, sollte man sich bewusst sein, dass das Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs jede verfügbare Konfiguration annehmen kann, einschließlich Layouts mit Vorderradantrieb (FWD), Hinterradantrieb (RWD), Vierradantrieb (4WD), 6X4 usw.
Die Kraftübertragung 18 kann ein Differentialgetriebe 19 verwenden, um selektiv variable Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen der Eingangswelle 15 („Getriebeeingangselement“) und der Ausgangswelle 17 („Getriebeausgangselement“) des Getriebes zu erreichen, z. B. indem die gesamte oder ein Teil der Leistung durch die variablen Elemente geleitet wird. Eine Form des Differentialgetriebes ist das Planetenradgetriebe. Planetengetriebe bieten den Vorteil der Kompaktheit und der unterschiedlichen Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen allen Gliedern des Planetengetriebe-Teilsatzes. Traditionell werden hydraulisch betätigte Vorrichtungen zum Aufbau des Drehmoments, wie Kupplungen und Bremsen (der Begriff „Kupplung“ bezieht sich sowohl auf Kupplungen als auch auf Bremsen), selektiv in Eingriff gebracht, um die oben genannten Getriebeelemente zu aktivieren und die gewünschten Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes herzustellen. Obwohl als 8-Gang-Automatikgetriebe vorgesehen, kann das Leistungsgetriebe 18 optional andere geeignete Konfigurationen annehmen, einschließlich stufenloser Getriebearchitekturen (CVT), automatisiert-manueller Getriebe usw.
Der vordere Antriebsstrang PTF von 1 wird hier durch eine elektrische Antriebseinheit 14 mit einer integrierten Leistungselektronikeinheit (IPE) 30 dargestellt, die einen Satz von vorderen Straßenrädern 16F über ein entsprechendes Paar von Vorderachswellen (Vorderachse) 32 antreibt. Die EDU-Baugruppe 14 kann im Allgemeinen durch einen einzelnen elektrischen Traktionsmotor 36 mit einem einstufigen Untersetzungsgetriebe 38, z. B. mit zwei Untersetzungen, und einem quergeteilten Kegelraddifferential 40 charakterisiert werden. Die Modulation der EDU-Baugruppe 14 wird von einer fahrzeuginternen elektronischen Steuereinheit (ECU) 34 gesteuert, um die Antriebskraft an die bodenberührenden Räder 16F zu übertragen.
In Übereinstimmung mit der Antriebsstrangarchitektur von 1 liefert der vordere Antriebsstrang PTF Antriebskraft an die vorderen Straßenräder 16F, während der hintere Antriebsstrang PTR Antriebskraft an die Hinterräder 16R liefert. Alternative Antriebsstrang-Anordnungen können jedoch die EDU-Baugruppe 14 zum Antrieb der Hinterräder 16R einsetzen, die EDU-Baugruppe 14 zum Antrieb der Vorder- und/oder Hinterräder 16F, 16R einsetzen, während die ICE-Baugruppe 12 insgesamt eliminiert wird, oder die ICE-Baugruppe 12 und die EDU-Baugruppe 14 zum gemeinsamen Antrieb der Vorderräder 16F, der Hinterräder 16R oder beider einsetzen.
Mit weiterem Bezug auf 1 kann der elektrische Traktionsmotor 36 jede Motorkonfiguration geeigneter Größe und Leistung annehmen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, einschließlich einer mehrphasigen Permanentmagnet (PM)-Synchronmotor/Generator-Einheit. Die elektrische Energieversorgung des Traktionsmotors 36 erfolgt über elektrische Leiter oder Kabel, die in geeigneten Dichtungs- und Isolierdurchführungen (nicht dargestellt) durch ein Schutzgehäuse geführt werden. Umgekehrt kann die elektrische Energie vom Traktionsmotor 36 zu einem fahrzeugseitigen Traktionsbatteriepaket 42 geleitet werden, z. B. durch regeneratives Bremsen.
Wie oben erwähnt, ist das Steuergerät 34 so konstruiert und programmiert, dass es unter anderem den Betrieb des Motors 12, der Antriebseinheit 14, des Getriebes 18 und des Traktionsbatteriepakets 42 steuert. Steuermodul, Modul, Steuergerät, Steuereinheit, elektronische Steuereinheit, Prozessor und beliebige Permutationen davon können austauschbar und synonym verwendet werden, um eine oder verschiedene Kombinationen einer oder mehrerer Logikschaltungen, kombinatorischer Logikschaltungen, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), elektronischer Schaltungen, zentraler Verarbeitungseinheiten (z. B. Mikroprozessoren), Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -vorrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen und anderer Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität usw. zu bezeichnen. Zugehörige Speicher (z. B. Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk, materieller Speicher usw.), ob resident, entfernt oder eine Kombination aus beidem, speichern prozessorausführbare Software- und/oder Firmware-Programme oder -Routinen.
Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe können austauschbar und synonym verwendet werden, um beliebige prozessorausführbare Befehlssätze zu bezeichnen, einschließlich Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das Steuergerät 34 kann mit einem Satz von Steuerroutinen ausgestattet sein, die ausgeführt werden, um gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Steuerroutinen werden z. B. von einer Zentraleinheit ausgeführt und können Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuermodulen überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen ausführen, um den Betrieb von Geräten und Aktuatoren zu steuern. Solche Eingaben können Fahrzeuggeschwindigkeits- und -beschleunigungsdaten, Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten, Ampelstatus- und -standortdaten, Straßenneigungsdaten, Stoppschildstandortdaten, Verkehrsflussdaten, Geodaten, Straßen- und Fahrspurdaten, Fahrzeugdynamikdaten, Sensordaten usw. umfassen. Routinen können in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden usw., während der Fahrzeugnutzung ausgeführt werden. Alternativ können Routinen in Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
Das HEV 10 von 1 kann verschiedene regenerative Energierückgewinnungstechniken nutzen, um die kinetische Energie des fahrenden Fahrzeugs zurückzugewinnen, die sonst durch Reibung verloren ginge. Neben der Rückgewinnung von Translationsimpulsen, die beim Bremsen durch Reibung als Wärme verloren gehen würden, wandeln die offenbarten regenerativen Bremssteuerungsvorgänge auch Rotationsenergie des Motors und des Getriebes, die normalerweise als innere Reibung verloren geht, in überschüssige elektrische Energie um. Die HEV-Antriebsstrangarchitektur von 1 ermöglicht den Betrieb der regenerativen Bremsung unabhängig vom Motor; als solche können die offenbarten Algorithmen zur Regenerationsoptimierung den Motor abschalten und gleichzeitig den Motor mit einem gewünschten Zielgeschwindigkeits-/Drehzahlprofil betreiben. Dies kann eine vorübergehende Deaktivierung des DFCO erforderlich machen, trotz eines damit verbundenen Kraftstoffnachteils. Gleichzeitig kann der Traktionsmotor arbeiten, um das negative Bremsmoment zu ergänzen, das durch den nun abgeschalteten Motor verloren geht, indem er ein zusätzliches negatives Achsmoment erzeugt, um eine entsprechende Verzögerungsrate für das zugehörige Brems-/Rücklaufereignis aufrechtzuerhalten. Die zusätzliche Energie, die durch diese Bremssteuerung gewonnen wird, ist größer als die Energie, die benötigt wird, um den oben erwähnten Kraftstoffnachteil auszugleichen, z. B. wenn der Verbrennungsmotor während des Hochlastbetriebs nahe an seinem bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchsminimum (BSFC) ist.
Bei der Ausführung offenbarter Verfahren zur Regenerationssteuerung kann ein residentes Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) eine Befehlsaufforderung an das Getriebe ausgeben, den Motor von den Fahrzeugrädern zu trennen und gleichzeitig in einen nicht vom Fahrer befohlenen Leerlaufzustand zu gehen. Ein Motorsteuermodul (ECM) fährt fort, den Motor mit Kraftstoff zu versorgen, um die Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, z. B. im oder nahe dem Leerlauf. Ein Wechselrichtermodul (PIM) sorgt im Zusammenspiel mit dem PCM und einem Batteriesteuermodul (BCM) dafür, dass der Traktionsmotor mit den Rädern in Eingriff bleibt, z. B. zum regenerativen Bremsen und zur selektiven Abgabe eines erforderlichen zusätzlichen Bremsmoments. Wenn das vom Motor erzeugte Bremsmoment allein nicht ausreicht, weist das gemischte Bremssystem des HEV - die generatorisch betriebene MGU in Kombination mit dem Reibungsbremssystem - dieses negative Drehmoment-Delta den Reibungsbremsen zu, z. B. über das verfügbare elektronische Bremskontrollmodul (EBCM) in Verbindung mit der BCM-PIM-Steuerung und der CAN-Kommunikation. Durch die vorgenannten Techniken umfasst die gesamte zurückgewonnene Energie sowohl die zurückgewonnene Energie, die sonst durch Bremsreibung verloren geht, als auch die zurückgewonnene Energie, die sonst durch Motor-/Getriebe-Reibung verloren geht. Während die beschriebenen Funktionen den Motor während Verzögerungsvorgängen mit Kraftstoff versorgen können, was zu einem Kraftstoffnachteil führt, erhöht die zusätzliche zurückgewonnene elektrische Energie die Kraftstoffeinsparungen und verbessert das Fahrverhalten des HEV, was nachweislich den Kraftstoffverbrauch im Fahrzyklus reduziert (z. B. um mindestens 10-12 %).
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, die die offenbarten Protokolle zur Regenerationssteuerung verwenden, können der ICE-Baugruppe befehlen, mit einer statischen oder einer dynamischen Motordrehzahl zu arbeiten. Bei statischem Motorbetrieb arbeitet die ICE-Baugruppe bei oder nahe der Leerlaufdrehzahl, d. h. der Motordrehzahl, auf die die ICE-Baugruppe nach einem vom Fahrer befohlenen Schalten des Getriebes in den Leerlauf standardmäßig eingestellt ist. Die ICE-Baugruppe bleibt mit Kraftstoff versorgt, um die Leerlaufdrehzahl zu erreichen, während sie von den Rädern des Fahrzeugs getrennt ist; diese Option führt zu einer besseren Kraftstoffeffizienz durch einen geringeren Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum dynamischen Motordrehzahlbetrieb. Beim dynamischen Motorbetrieb folgt die ICE-Baugruppe einem sich aktiv ändernden Geschwindigkeitsprofil, z. B. durch Anpassung an eine vordefinierte Motordrehzahlkurve oder durch Implementierung einer Motorturbinen-Nachführung. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist die Möglichkeit, die Motordrehzahl in Echtzeit an die Raddrehzahl des HEV anzupassen und so eine sofortige Übertragung des Motordrehmoments auf die Räder zu ermöglichen, wenn der Fahrer den Befehl zum Einkuppeln gibt. Der dynamische Motorbetrieb ermöglicht es dem Fahrer auch, die Motordrehzahl an das vom Insassen erwartete Drehzahlprofil beim Abbremsen des Motors anzupassen, wodurch dieser Ansatz für den Fahrer nahtloser wird.
Wie oben erwähnt, kann das mehrgängige Getriebe angewiesen werden, während des Regenerationsbetriebs in einen neutralen Zustand zu gehen. Dieser Neutral-Zustand kann der gleiche oder ein anderer Neutral-Betriebsmodus sein, als der, der implementiert wird, wenn der Fahrer den Neutral-Zustand durch einen PRNDL (Park-Reverse-Neutral-Drive-Low) Neutral-Schaltbefehl anfordert. Zumindest für einige bevorzugte Anwendungen ist es wünschenswert, dass dieser Neutralzustand ohne Fahrereingabe aktiviert wird, um sicherzustellen, dass das regenerative Bremsen nahtlos für die Fahrzeuginsassen funktioniert. Bei HEV-Antriebsstrangkonfigurationen mit einem Motor, der mit einer Hybridgetriebe-/Antriebseinheit gekoppelt ist (z. B. die EDU-Baugruppe 14 in 1), können die MGU(s) und Kupplungen gemeinsam in einer Weise betätigt werden, die es ermöglicht, dass die Motorleistung von den Rädern abgekoppelt wird, um in einen nicht vom Fahrer befohlenen Neutralzustand einzutreten. In elektrifizierten Antriebsstranganwendungen, die ein Schaltgetriebe mit einer elektronisch betätigten Kupplung verwenden, wird die Kupplung gesteuert, um die ICE-Baugruppe von den Rädern über eine nicht vom Fahrer befohlene Anforderung zu trennen. Es sollte gewürdigt werden, dass die offenbarten Merkmale nicht per se auf einen bestimmten Motor- oder Getriebetyp beschränkt sind; vielmehr können die offenbarten Regenerationssteuerungsvorgänge durch jede logisch relevante Art von Antriebsstrangkonfiguration implementiert werden, sowohl im Automobil- als auch im Nicht-Automobilbereich.
Fahrerbefehle, wie z. B. Fahrpedal- und Bremspedaleingaben, können mit den offenbarten Regenerationsfunktionen kombiniert werden, z. B. wenn das HEV verzögert oder ein gewünschtes Antriebsstrangdrehmoment unter der Straßenlast liegt. Die Begriffe „Verzögerung“ oder „Bremsen“, wie sie hier verwendet werden, können so definiert werden, dass sie jedes anwendbare Fahrereignis umfassen, bei dem ein vom Fahrer oder von der Steuerung gewünschtes Antriebsstrangdrehmoment unter der Straßenlast liegt, z. B. Ausrollen ohne Gas, Bremsen, Bergabfahren oder Auskippen usw. Als nicht einschränkendes Beispiel können die beschriebenen Techniken implementiert werden, wenn der Ein-Pedal-Fahrmodus (OPD) aktiviert ist und eine Kurve der Drehmomentanforderung des Fahrers gegenüber der Pedaleingabe verwendet wird, die sich unterscheidet, wenn der OPD deaktiviert ist. Offenbarte Regenerationstechniken können auch mit autonomen Fahrfunktionen und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADASs) verwendet werden, wie z. B. adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), Super Cruise oder „reines“ autonomes Fahren.
2 zeigt grafisch eine Achsendrehmomentkurve mit dem Achsendrehmoment (Nm) auf der y-Achse gegenüber der Zeit (Sekunden) auf der x-Achse für einen repräsentativen P4 HEV-Antriebsstrang, der eine erhöhte regenerative Bremsproduktion durch die Implementierung eines offenbarten Regenerationssteuerungsbetriebs zeigt. In diesem Diagramm ist das vom Fahrer angeforderte Gesamtdrehmoment bei 101 zusammen mit dem primären Achsdrehmoment (Regenerationsfunktion ein) bei 103, dem sekundären Achsdrehmoment (Regenerationsfunktion ein) bei 105, dem primären Achsdrehmoment (Regenerationsfunktion aus) bei 107 und dem sekundären Achsdrehmoment (Regenerationsfunktion aus) bei 109 dargestellt. Die Freigabe des Gaspedals durch den Fahrer („Tip-out“) beginnt zu einem ersten Zeitpunkt (t(1)) 111, während die Regenerationserfassung (Regenerationsfunktion EIN) zu einem späteren zweiten Zeitpunkt (t(2)) 113 beginnt, die Regenerationserfassung (Regenerationsfunktion AUS) beginnt und der Motor DFCO zu einem dritten Zeitpunkt (t(3)) 115 aktiviert, MGU entlädt sich und/oder der Motor startet (Regenerationsfunktion AUS) zu einem vierten Zeitpunkt (t(4)) 117, und MGU entlädt sich und/oder der Motor fügt zusätzliches Drehmoment hinzu (Regenerationsfunktion EIN) zu einem fünften Zeitpunkt (t(5)) 119. Das Diagramm in 2 zeigt außerdem eine Darstellung des Auslaufdrehmoments des Antriebsstrangs 121, eine Darstellung des minimalen Motordrehmoments (AUS mit DFCO) 123 und eine Darstellung der Drehmomentverluste des Getriebes (Leerlauf) 125.
Aus den in 2 dargestellten Daten lassen sich verschiedene Vorteile zumindest einiger der offenbarten Regenerationstechniken ablesen. Zum Beispiel ist die zusätzliche elektrische Energie, die durch die Umsetzung der offenbarten Regenerationssteuerungsvorgänge erzeugt werden kann, im Bereich 129 von 2 hervorgehoben, während der reduzierte Hochspannungsenergie- und/oder Kraftstoffverbrauch zur Erfüllung des Ausrollmoments im Bereich 127 hervorgehoben ist. Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass die Sekundärachse des HEVs bei aktiver Regenerationssteuerung früher eingeschaltet wird. Dies kann durch Deaktivieren von DFCO und Abbremsen des Fahrzeugs mit dem von der MGU erzeugten Bremsmoment an der Sekundärachse erreicht werden. Im Vergleich dazu muss der Antriebsstrang normalerweise warten, bis die Drehmomentanforderung des Fahrers unter dem DFCO-Drehmoment des Motors liegt, wenn die Regenerationssteuerungsfunktion deaktiviert ist. Indem die Darstellung des vom Fahrer angeforderten Gesamtdrehmoments 101 nach dem Tip-Out des Fahrers 111 die „Kriech-Koordinaten-Kurve“ abwärts durchläuft und die Regenerationserfassung bei t(2) 113 beginnt, wo die Darstellung 101 die Linie der Getriebeneutralitätsverluste 125 kreuzt, anstatt bei t(3) 115, wo sie die Linie des DFCO-Drehmoments 123 kreuzt, kann der HEV-Antriebsstrang zusätzliche Energie für eine längere Zeitspanne (z. B. Region 129) erfassen. Darüber hinaus muss der HEV-Antriebsstrang ohne aktivierte Regenerationssteuerung normalerweise entweder den RESS entladen, um das Antriebsdrehmoment bereitzustellen, oder das Motordrehmoment nutzen; weitere Energieeinsparungen werden durch die Implementierung der Regenerationssteuerung realisiert (z. B. Bereich 127).
Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 3 wird bei 200 allgemein ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Steuerstrategie zum Betreiben eines elektrifizierten Antriebsstrangsystems, wie z. B. des P4 HEV-Antriebsstrangs von 1, für eine erhöhte regenerative Bremsleistung in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Einige oder alle der in 3 dargestellten und nachstehend näher beschriebenen Vorgänge können einen Algorithmus darstellen, der prozessorausführbaren Anweisungen entspricht, die beispielsweise in einem Haupt- oder Zusatz- oder Fernspeicher gespeichert und beispielsweise von einem elektronischen Steuergerät, einer Verarbeitungseinheit, einer Steuerlogikschaltung oder einem anderen Modul oder Gerät oder einem Netzwerk von Modulen/Geräten ausgeführt werden können, um eine oder alle der oben und unten beschriebenen Funktionen auszuführen, die mit den offenbarten Konzepten verbunden sind. Es sollte anerkannt werden, dass die Reihenfolge der Ausführung der dargestellten Operationsblöcke geändert werden kann, zusätzliche Operationsblöcke hinzugefügt werden können und einige der beschriebenen Operationen modifiziert, kombiniert oder eliminiert werden können.
Das Verfahren 200 von 3 beginnt am Anschlussblock 201 mit im Speicher abgelegten, prozessorausführbaren Anweisungen für ein programmierbares Steuergerät oder Steuermodul oder einen ähnlich geeigneten Prozessor zum Aufruf einer Initialisierungsprozedur für ein zusätzliches Energieerfassungsprotokoll. Diese Routine kann in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch, reaktionsschnell und/oder in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 100 Millisekunden während des normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs 10, ausgeführt werden. Als eine weitere Option kann der Klemmenblock 201 in Erwiderung auf eine Benutzerbefehlsaufforderung, eine Befehlsaufforderung des residenten Controllers oder ein Broadcast-Prompt-Signal initialisiert werden, das von einem zentralisierten Host-System oder einem Cloud-Computing-Dienst „außerhalb des Fahrzeugs“ empfangen wird. Nach Abschluss der in 3 dargestellten Steuervorgänge kann das Verfahren 200 zum Klemmenblock 231 weitergehen und vorübergehend beendet werden, oder es kann zum Klemmenblock 201 zurückkehren und in einer Dauerschleife laufen.
Beim Übergang vom Anschlussblock 201 zum Entscheidungsblock 203 stellt das Verfahren 200 fest, ob ein aktueller Betriebsmodus des Fahrzeugs die Aktivierung des Protokolls für die zusätzliche Energieerfassung verhindert oder nicht. Einige nicht einschränkende Beispiele für Fahrzeugbetriebsmodi, die so vorprogrammiert sein können, dass sie das Protokoll blockieren, umfassen vom Fahrer auswählbare Leistungsmodi, wie Touring, Sport usw. Andere repräsentative Beispiele sind plattformspezifische Betriebsmodi und vom System gewählte Modi, einschließlich bei aktivierter elektronischer Stabilitätskontrolle (ESC) oder erweiterter Kollisionsvermeidung (ACA). Wenn das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll im aktuellen Fahrzeugbetriebsmodus nicht zulässig ist (Block 203=NO), geht das Verfahren 200 zum Prozessblock 205 über und ändert den Fahrzeugbetrieb nicht. In diesem Fall kann das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll deaktiviert werden und optional kann ein standardmäßiger regenerativer Bremsbetrieb aktiviert werden. Das Verfahren 200 rückt danach zum Anschlussblock 231 vor und beendet sich vorläufig.
Nachdem festgestellt wurde, dass der aktuelle Betriebsmodus des Fahrzeugs die Aktivierung des zusätzlichen Energieerfassungsprotokolls nicht verhindert (Block 203=JA), führt das Verfahren 200 den Entscheidungsblock 207 aus, um zu beurteilen, ob eine vom Fahrer gewählte oder von der Steuerung befohlene Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs geringer ist als die aktuelle Straßenlast des HEVs oder nicht. Wie oben erwähnt, kann die Drehmomentanforderung des Antriebsstrangs während eines Bremsvorgangs, eines Kippvorgangs, einer Bergabfahrt usw. geringer sein als die Straßenlast. Wenn die Drehmomentanforderung bei oder über der Straßenlast liegt (Block 207=NO), fährt das Verfahren 200 mit den Prozessblöcken 205 und 231 von 3 wie oben beschrieben fort.
In Erwiderung auf die Feststellung, dass die Drehmomentanforderung unter der Straßenlast liegt (Block 207=JA), führt das Verfahren 200 prozessorausführbare Anweisungen aus, um festzustellen: (1) gibt es irgendwelche Motorfehler, die das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll ausschließen (Entscheidungsblock 209); (2) gibt es irgendwelche HV-Systemfehler, die das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll verhindern (Entscheidungsblock 211); und (3) gibt es irgendwelche Antriebsstrangfehler, die das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll verhindern (Entscheidungsblock 213). Der Entscheidungsblock 209 kann ein positives Ergebnis ausgeben, wenn ein Motorfehlersignal empfangen wird, das einen Motorfehler anzeigt, der den Betrieb des Traktionsmotors verhindert, um eine der nachfolgenden Motorfunktionen in 3 auszuführen. Ebenso kann der Entscheidungsblock 211 ein positives Ergebnis ausgeben, wenn ein Systemfehlersignal empfangen wird, das einen Fehler im HV-System anzeigt, der den Betrieb des Traktionsmotors oder des Batteriepacks zur Ausführung einer der entsprechenden Funktionen in 3 verhindert. Nicht einschränkende Beispiele für anwendbare Motor- und HV-Systemfehler sind Motor- und TPIM-Fehler, wie z. B. ein CAN-Kommunikationsfehler, ein Ausfall der Leistungselektronik, ein Ausfall des Motorpositionssensors, ein Rotor-/Statortemperaturfehler usw. Weitere Beispiele sind RESS-Fehler, wie z. B. ein RESS-CAN-Kommunikationsfehler, ein Fehler beim Öffnen/Schließen des Schützes, ein Zell-/Modul-/Pack-Spannungs- und/oder Sensorfehler, usw. Wenn entweder ein Motorfehler oder ein Fehler im elektrischen HV-System vorliegt (Block 209=JA und/oder Block 211=JA), fährt das Verfahren 200 mit den Blöcken 205 und 231 fort, wie oben beschrieben.
Gleichzeitig mit der Verifizierung, dass keine zusammenhängenden Motor- und keine zusammenhängenden HV-Systemfehler vorliegen (Block 209=NEIN && Block 211=NEIN), versucht das Verfahren 200 zu bestätigen, dass der Motor in der Lage ist, sich antriebsmäßig von den Straßenrädern des Fahrzeugs zu lösen und in die Zieldrehzahlregelung in Entscheidungsblock 213 einzutreten. Entscheidungsblock 213 kann ein positives Ergebnis zurückgeben, wenn ein Antriebsstrang-Fehlersignal empfangen wird, das auf einen Fehler im Antriebsstrangsystem hinweist, der verhindert, dass der Motor mit der vordefinierten Zielmotordrehzahl betrieben und/oder von den Straßenrädern abgekoppelt wird. Nicht einschränkende Beispiele für anwendbare Antriebsstrangsystemfehler umfassen einen PCM-CAN-Kommunikationsfehler, einen aufdringlichen Diagnosefehler (z. B. Katalysatorleuchte aus, Leistungsdiagnose der Sauerstoffsonde nach dem Katalysator (POPD), Entlüftung, Spülung usw.), einen Fehler mit reduzierter Motorleistung, einen Fehler mit zu niedriger/zu hoher Kühlmittel-/Öltemperatur usw. Diese Beispielfehler können den Motor daran hindern, wie in 3A und 3B dargestellt zu funktionieren; die Durchführung zugehöriger Diagnosetests zur Überwachung möglicher Fehler kann ebenfalls eine oder mehrere der beschriebenen Funktionen verhindern. Wenn der Motor nicht auskuppeln und/oder nicht in die Zieldrehzahlregelung eintreten kann (Block 213=NEIN), fährt das Verfahren 200 wie oben beschrieben mit den Blöcken 205 und 231 fort.
Nachdem das System bestätigt hat, dass es keine Abweichungen oder Hindernisse im Traktionsmotor, im elektrischen Hochspannungssystem oder im Antriebsstrang gibt, geht das Verfahren 200 zum Entscheidungsblock 215 weiter, um zu bestimmen, ob der Traktionsmotor eine Gesamtbremsmomentanforderung erfüllen kann, die für das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll erwartet wird oder nicht. Um diese Analyse durchzuführen, kann das Steuergerät 34 von 1 z. B. aus einem Cache-Speicher oder einer Nachschlagetabelle ein für die ICE-Baugruppe 12 spezifisches, motorisch kalibriertes Schleppmoment abrufen. Dieser Drehmomentwert wird arithmetisch mit einer Regenerationsdrehmomentanforderung summiert, die vom elektronischen Bremsensteuermodul des HEV ausgegeben wird; der Gesamtwert wird dann mit einer Echtzeit- oder geschätzten Motordrehmomentgrenze des Traktionsmotors 36 bei den aktuellen Fahrzeugbetriebsbedingungen verglichen. Eine „Auslauf-Regeneration“-Drehmomentanforderung (ohne Gas und ohne Bremsverzögerung) und eine „Brems-Regeneration“-Drehmomentanforderung (mit Bremsverzögerung) können vordefiniert und in der vorhandenen Logik gespeichert sein. Geschätzte Motordrehmomentgrenzen und Motorschleppmomente können für jede Antriebsmaschine unter kontrollierten Testbedingungen kalibriert und in entsprechenden Nachschlagetabellen gespeichert werden, die von der ECU abgerufen werden können.
Eine Feststellung, dass der Traktionsmotor die Gesamtbremsmomentanforderung für die Durchführung des zusätzlichen Energieerfassungsprotokolls nicht erfüllen kann (Block 215=NEIN), kann das Verfahren 200 veranlassen, automatisch eine im Speicher abgelegte Logik im Prozessblock 217 auszuführen, um eine vorhergesagte Gesamtenergie zu berechnen, die bei reduzierten Drehmomentniveaus erfasst werden kann. Um mit der Diskussion über das HEV 10 von 1 als nicht einschränkendes Beispiel fortzufahren, kann das Steuergerät 34 so programmiert werden, dass es schätzt, wie viel Regenerationsenergie der P4-Antriebsstrang bei der in Block 215 abgeleiteten Motordrehmomentgrenze zurückgewinnen kann. Diese Schätzung kann durchgeführt werden, indem zunächst eine geschätzte Motorleistung für eine vorhergesagte Motordrehzahl berechnet wird, die mit den reduzierten Drehmomentstufen verbunden ist, und anschließend geschätzt wird, wie viel von dieser geschätzten Motorleistung über ein definiertes Zeitfenster in das Traktionsbatteriepaket 42 zurückgewonnen werden kann.
Mit weiterem Bezug auf 3 fährt das Verfahren 200 von Prozessblock 217 zu Entscheidungsblock 219 fort, um zu bewerten, ob das HEV-Antriebsstrangsystem in der Lage ist, während der zukünftigen Nutzung des Fahrzeugs mehr Kraftstoffverbrauch zu kompensieren als den Kraftstoff, der zur Aufrechterhaltung der Motorleerlaufdrehzahl für das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll verwendet wird oder nicht. Unter Verwendung der im vorangegangenen Schritt ermittelten prognostizierten Gesamtenergie kann das Steuergerät 34 so programmiert werden, dass es abschätzt, wie viel von dieser Energie zu einem späteren Zeitpunkt vom Traktionsmotor 36 nutzbar ist, z. B. unter Berücksichtigung der erwarteten Verluste zur Rückgewinnung der Energie und der erwarteten Verluste zur Nutzung der Energie, um positive Leistung vom Motor zum Ausgleich des Motorkraftstoffs bereitzustellen. Dieser endgültige Gesamtwert der erfassten Energie wird dann unter Verwendung eines vordefinierten Äquivalenzfaktors in einen Kraftstoff-Energieausgleichswert umgerechnet. Als Teil der Abfrage des Entscheidungsblocks 219 kann die ECU 34 vergleichen, wie viel Kraftstoff verbraucht wird, wenn der Motor eingeschaltet bleibt, während er von den Rädern des Fahrzeugs getrennt ist, im Vergleich zu einem Standard-Regenerationsprotokoll, das den Motor mit den Rädern verbunden lässt und DFCO während eines Verzögerungsereignisses aktiviert. Diese Analyse kann „offline“ durchgeführt werden, z. B. durch voreingestellte Kalibrierungen, die bestimmte Eingaben verwenden, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremseingabe und Sensorsignale, oder sie kann „online“ durchgeführt werden, z. B. durch einen residenten Prozessor, der einen im Speicher abgelegten Algorithmus ausführt, der den Kraftstoffverbrauch speziell für ein bestimmtes Betriebsszenario des Fahrzeugs berechnet. Wenn die durch das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll erfasste Energie den für das Protokoll verwendeten Motorkraftstoff nicht ausgleicht (Block 219=NEIN), fährt das Verfahren 200 mit Block 205 und dann mit Block 231 fort, wie oben beschrieben.
In Erwiderung auf die Feststellung, dass das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll bei der zukünftigen Nutzung des Motors tatsächlich mehr Kraftstoff kompensiert als der Kraftstoff, der zur Aufrechterhaltung der Leerlauf-/Zielmotordrehzahl verbraucht wird (Block 219 = JA), deaktiviert das Verfahren 200 DFCO im Prozessblock 221 und fordert nach der Deaktivierung, dass der Motor von den Straßenrädern abgekoppelt und bei einer Zielmotordrehzahl im Prozessblock 223 gehalten wird. Wie oben erwähnt, kann die Zielmotordrehzahl eine statische „Leerlauf“-Drehzahl oder eine sich aktiv ändernde „dynamische“ Motordrehzahl sein. Die Zielmotordrehzahl kann durch den Abgleich einer Echtzeit-Motordrehzahl während der Regeneration mit einer vom PCM empfangenen Echtzeit-Getriebeausgangsdrehzahl definiert werden. Bei einer solchen dynamischen Motordrehzahl kann die Motordrehzahl einem sägezahnförmigen Motordrehzahlprofil folgen, das während eines normalen Verzögerungsvorgangs auftritt, wenn das Getriebe sequentiell herunterschaltet. Alternativ kann die Motordrehzahl auf eine Ziel-Leerlaufdrehzahl eingestellt werden, die über das Motorsteuermodul aus dem Speicher abgerufen werden kann. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die Motordrehzahl auf eine vordefinierte (nicht-leerlaufende) Motordrehzahl einzustellen, die spezifisch für das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll ist und vom ECM berechnet wird. Es ist vorgesehen, dass die Zielmotordrehzahl eine Kombination der oben beschriebenen Ansätze, ein Offset von einem oder mehreren der oben beschriebenen Ansätze oder ein anderes eindeutig berechnetes Drehzahlziel sein kann.
Das Verfahren 200 von 3 fährt mit dem Prozessblock 225 fort und berechnet ein zusätzliches negatives Drehmoment, das der Drehmomentanforderung des Traktionsmotors im offenen Regelkreis hinzugefügt wird. Während eines Verzögerungsereignisses wird eine negative Drehmomentanforderung an den Traktionsmotor gesendet, wie z. B. eine „Auslauf-Regeneration“-Drehmomentanforderung oder eine „Brems-Regeneration“-Drehmomentanforderung, sowohl für das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll als auch für das Standard-Regen-Protokoll. Bei der Implementierung des zusätzlichen Energieerfassungsprotokolls erhöht das Verfahren 200 jedoch das vom Traktionsmotor ausgegebene Bremsdrehmoment, d. h. durch Hinzufügen eines zusätzlichen negativen Drehmoments zu der bestehenden Auslauf-/Bremsregenerationsdrehmomentanforderung, um das Motorschleppdrehmoment auszugleichen, das durch das antriebsmäßige Trennen des Motors von den Fahrzeugrädern verloren geht. Dieses zusätzliche negative Motordrehmoment kann abgeleitet werden, indem ein geschätztes Motorschleppmoment bei den aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs in einen Motordrehmoment-Offsetwert umgerechnet wird. Dies kann alle erforderlichen Getriebeschaltungen zusätzlich zu den internen Motorreibungsverlusten beinhalten.
Im weiteren Verlauf des Prozessblocks 225 bis zum Prozessblock 227 sättigt das Verfahren 200 die Motordrehmomentanforderung und fordert, falls erforderlich, um eine gewünschte Fahrzeugverzögerung zu gewährleisten, die Bereitstellung eines zusätzlichen Bremsmoments durch das Bremssystem des Fahrzeugs an. Der Prozessblock 227 kann beinhalten, dass die ECU 34 den Traktionsmotor 36 mit einer maximalen negativen Drehmomentkapazität betreibt. Wenn diese maximale negative Drehmomentkapazität als unzureichend erachtet wird, um die gewünschten Verzögerungsraten zu erreichen, setzt das Fahrzeug bei Bedarf eine Reibungsbremsung ein, um die Gesamtverzögerungsrate des Fahrzeugs zu erhöhen.
Um auf die Diskussion von Entscheidungsblock 215 zurückzukommen, kann das Verfahren 200 auf die Feststellung, dass der Traktionsmotor tatsächlich das gesamte angeforderte Bremsmoment für die Durchführung des zusätzlichen Energieerfassungsprotokolls erfüllen kann (Block 215 = JA), reagieren, indem es feststellt, ob das HEV-Antriebsstrangsystem in der Lage ist, während der zukünftigen Nutzung des Fahrzeugs mehr Kraftstoffverbrauch zu kompensieren als den Kraftstoff, der zur Aufrechterhaltung der Motorleerlaufdrehzahl für das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll verwendet wird, wie in Entscheidungsblock 229 angegeben. Die Entscheidungsblöcke 219 und 229 sind analoge Abfragen, wobei letzterer auf die im Prozessblock 217 durchgeführte Berechnung verzichtet und stattdessen eine vorhergesagte Gesamtenergie verwendet, die bei gewünschten Motordrehmomentwerten erfasst werden kann. Wenn die durch das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll erfasste Energie den für das Protokoll verwendeten Motorkraftstoff nicht ausgleicht (Block 229=NEIN), fährt das Verfahren 200 wie oben beschrieben mit Block 205 und dann mit Block 231 fort.
In Erwiderung auf die Feststellung, dass das zusätzliche Energieerfassungsprotokoll bei der zukünftigen Nutzung des Motors tatsächlich mehr Kraftstoff kompensiert als der Kraftstoff, der zur Aufrechterhaltung der Leerlauf-/Soll-Motordrehzahl verbraucht wird (Block 229 = JA), deaktiviert das Verfahren 200 die Kraftstoffabschaltung im Prozessblock 233 und koppelt gleichzeitig den Motor von den Straßenrädern ab, während die Motordrehzahl zur Aufrechterhaltung einer Soll-Motordrehzahl im Prozessblock 235 befohlen wird. Die Methode 200 fährt mit Prozessblock 237 fort und berechnet ein zusätzliches negatives Drehmoment, das zu der Drehmomentanforderung des Traktionsmotors im offenen Regelkreis hinzugefügt wird, ähnlich wie bei Prozessblock 225. Im Prozessblock 239 wird eine modifizierte Motordrehmomentanforderung an den Traktionsmotor ausgegeben.
Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Programm von Anweisungen, wie z. B. Programmmodule, implementiert werden, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden und von einer beliebigen Steuerung oder den hier beschriebenen Steuerungsvarianten ausgeführt werden. Software kann, in nicht einschränkenden Beispielen, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen umfassen, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, die es einem Computer ermöglicht, entsprechend einer Eingabequelle zu reagieren. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um eine Vielzahl von Aufgaben in Erwiderung auf empfangene Daten in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten zu initiieren. Die Software kann auf einer Vielzahl von Speichermedien gespeichert sein, wie CD-ROM, Magnetplatte und Halbleiterspeicher (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM).
Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzwerkkonfigurationen praktiziert werden, einschließlich Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Minicomputern, Großrechnern und dergleichen. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in verteilten Computerumgebungen angewendet werden, in denen Aufgaben von residenten und ferngesteuerten Geräten ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. In einer Umgebung mit verteilter Datenverarbeitung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch in entfernten Computerspeichermedien, einschließlich Speichergeräten, befinden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert werden.
Jedes der hier beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch: (a) einem Prozessor, (b) einer Steuerung und/oder (c) jeder anderen geeigneten Verarbeitungsvorrichtung. Jeder hier offenbarte Algorithmus, jede Software, Steuerlogik, jedes Protokoll oder Verfahren kann als Software verkörpert sein, die auf einem greifbaren Medium gespeichert ist, wie z. B. einem Flash-Speicher, einem Festkörperspeicher, einer Festplatte, einer CD-ROM, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder anderen Speichergeräten. Der gesamte Algorithmus, die Steuerlogik, das Protokoll oder das Verfahren und/oder Teile davon können alternativ von einem anderen Gerät als einem Steuergerät ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in einer verfügbaren Art und Weise verkörpert sein (z. B. implementiert durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikeinheit (PLD), eine feldprogrammierbare Logikeinheit (FPLD), diskrete Logik usw.). Obwohl spezifische Algorithmen mit Bezug auf die hier dargestellten Flussdiagramme beschrieben werden, können alternativ auch viele andere Verfahren zur Implementierung der beispielhaften maschinenlesbaren Befehle verwendet werden.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden detailliert unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben; der Fachmann wird jedoch erkennen, dass viele Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die genaue Konstruktion und die hierin offenbarten Zusammensetzungen beschränkt; alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, die aus den vorstehenden Beschreibungen ersichtlich sind, liegen im Rahmen der Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus schließen die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale ein.

Claims

Ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridelektrofahrzeugs, HEV, wobei das HEV eine Fahrzeugkarosserie, mehrere Straßenräder und einen HEV-Antriebsstrang mit einem Traktionsmotor und einem Motor, der zum Antreiben der Straßenräder betreibbar ist, um dadurch das HEV anzutreiben, und eine Kraftübertragung, die den Motor selektiv antriebsmäßig mit einem oder mehreren der Straßenräder verbindet, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln, über eine Fahrzeugsteuerung, ob ein Betriebszustand oder ein Fehler des HEV das Einschalten eines Steuerbetriebs für regeneratives Bremsen verhindert; Bestimmen, über die Fahrzeugsteuerung in Erwiderung auf den Betriebszustand oder den Fehler, der das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs nicht verhindert, ob eine Drehmomentanforderung für den HEV-Antriebsstrang geringer ist als eine Straßenlast auf dem HEV; und Ausführen des Regenerationssteuerungsbetriebs in Erwiderung darauf, dass die Drehmomentanforderung geringer ist als die Straßenlast, wobei der Regenerationssteuerungsbetrieb Folgendes umfasst: Steuern der Kraftübertragung, um den Motor treibend von den Straßenrädern zu trennen; den Motor so zu steuern, dass er mit einer vordefinierten Zielmotordrehzahl arbeitet, während er von den Straßenrädern abgekoppelt ist; Berechnen eines negativen Drehmoment-Offsets zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Fahrzeugverzögerungsrate nach dem Abkoppeln des Motors von den Laufrädern; und Steuern des Traktionsmotors, um ein negatives Motordrehmoment basierend auf dem berechneten negativen Drehmoment-Offset auszugeben.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Kraftstoffsystem des HEV betreibbar ist, um den Motor mit Kraftstoff zu versorgen und ein Verzögerungs-Kraftstoffabschalt-, DFCO-, Merkmal, auszuführen, das den Kraftstofffluss zum Motor während des Vorwärtsfahrens des HEV vorübergehend unterbricht, wobei das Verfahren ferner das Deaktivieren des DFCO-Merkmals vor dem antriebsmäßigen Abkoppeln des Motors von den Straßenrädern umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen, ob der Traktionsmotor in der Lage ist, zumindest den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen, wobei der Traktionsmotor so gesteuert wird, dass er das negative Motordrehmoment in Erwiderung auf das Bestimmen, dass der Traktionsmotor in der Lage ist, zumindest den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen, ausgibt.
Das Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, in Erwiderung auf die Feststellung, dass der Traktionsmotor nicht in der Lage ist, mindestens den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen: Bestimmen eines Kraftstoff-Energieabzugs für den Betrieb des Motors bei der vordefinierten Zielmotordrehzahl für den Regenerationssteuerungsbetrieb; Bestimmen eines maximalen negativen Motordrehmoments, kleiner als der berechnete negative Drehmoment-Offset, das der Traktionsmotor erzeugen kann; Schätzen einer gesamten elektrischen Energie, die durch den Regenerationssteuerungsbetrieb mit dem ausgegebenen negativen Motordrehmoment erfasst wird, basierend auf dem maximalen negativen Motordrehmoment; Bestimmen, ob die gesamte elektrische Energie größer ist als der Brennstoff-Energieabzug; und Ausführen, in Erwiderung darauf, dass die geschätzte elektrische Gesamtenergie größer ist als der Brennstoffenergiestrafbetrag, des Regenerationssteuerungsbetriebs mit dem Traktionsmotor, der so gesteuert wird, dass er das negative Motordrehmoment basierend auf dem maximalen negativen Motordrehmoment ausgibt.
Das Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, in Erwiderung darauf, dass die geschätzte elektrische Gesamtenergie nicht größer ist als der Kraftstoff-Energieabzug, Ausführen eines Standard-Regenerationssteuerungsbetriebs, ohne dass der Motor antriebsmäßig von den Straßenrädern abgekoppelt wird und ohne dass der Motor mit der vordefinierten Soll-Motordrehzahl betrieben wird.
Das Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, in Erwiderung auf die Feststellung, dass der Traktionsmotor in der Lage ist, zumindest den berechneten negativen Drehmoment-Offset zu erzeugen: Bestimmen eines Kraftstoff-Energieabzugs für den Betrieb des Motors bei der vordefinierten Zielmotordrehzahl für den Regenerationssteuerungsbetrieb; Schätzen einer gesamten elektrischen Energie, die durch den Regenerationssteuerungsbetrieb erfasst wird, und Bestimmen, ob die geschätzte elektrische Gesamtenergie, die durch den Regenerationssteuerungsbetrieb erfasst wird, größer ist als der Brennstoffenergieabzug, wobei das Ausführen des Regenerationssteuerungsbetriebs ferner in Erwiderung darauf erfolgt, dass die geschätzte elektrische Gesamtenergie größer ist als der Brennstoffenergieabzug.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass in Reaktion darauf, dass die elektrische Gesamtenergie nicht größer ist als der Kraftstoff-Energieabzug, ein Standard-Regenerationssteuerungsbetrieb ausgeführt wird, ohne dass der Motor antriebsmäßig von den Straßenrädern abgekoppelt wird und ohne dass der Motor mit der vordefinierten Ziel-Motordrehzahl betrieben wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer gesamten negativen Drehmomentanforderung, die mit einem Verzögerungsereignis für den HEV-Antriebsstrang verbunden ist, um die vorbestimmte Fahrzeugverzögerungsrate beizubehalten; und Berechnen eines zusätzlichen negativen Drehmoment-Offsets für den Traktionsmotor, um die vorbestimmte Fahrzeugverzögerungsrate basierend auf der gesamten negativen Drehmomentanforderung aufrechtzuerhalten, wobei das vom Traktionsmotor abgegebene negative Motordrehmoment weiterhin auf dem berechneten zusätzlichen negativen Drehmoment-Offset basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, ob der Betriebszustand oder der Fehler das Einrücken des Bremsregelungsvorgangs verhindert, das Empfangen eines vom Fahrer gewählten Betriebsmodus für das HEV umfasst, der den Bremsregelungsvorgang außer Kraft setzt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, ob der Betriebszustand oder der Fehler das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert, das Empfangen eines Motorfehlersignals einschließt, das einen Motorfehler des Traktionsmotors anzeigt, der das Einschalten des Regenerationssteuerungsbetriebs verhindert.