DE112020001386T5

DE112020001386T5 - Ein steuermodul für einen fahrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE112020001386T5
Application number: DE112020001386.3T
Authority: DE
Inventors: Matt Sullivan; Olivier Roques; William Harrison; Harry Sadler
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-12-02
Also published as: US20220153254A1; GB2582551B; GB201903750D0; US11724688B2; WO2020187782A1; GB2582551A

Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Steuermodul (15) für einen Fahrzeugantriebsstrang. Der Antriebsstrang umfasst ein Getriebe (14), einen Motor (12) und eine elektrische Maschine (16). Das Steuermodul (15) ist so konfiguriert, dass es ein Eingangssignal empfängt, das einen angeforderten Hochschaltvorgang anzeigt, und als Reaktion auf das empfangene Signal erhöht das Steuermodul (15) die Drehmomentausgabe des Motors (12) vor dem Beginn der Drehmomentphase (20). Wenn die Drehmomentabgabe des Motors (12) zunimmt, verringert das Steuermodul (15) die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine (16), so dass während der Drehmomentphase (20) des Hochschaltens ein konstantes Raddrehmoment auf die Räder (18) aufgebracht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul für einen Fahrzeugantriebsstrang. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Steuermodul, ein Verfahren, einen Antriebsstrang und ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Die Hersteller moderner Fahrzeuge sind ständig bestrebt, die Emissionen und damit die Auswirkungen der Fahrzeuge auf die Umwelt zu reduzieren. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist der Einsatz eines Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe kann automatisch einen geeigneten Gang wählen, damit die Antriebsmaschine, in der Regel ein Verbrennungsmotor, mit der effizientesten Geschwindigkeit und Last betrieben wird. Die Hersteller können die Auswirkungen des Fahrzeugs auf die Umwelt weiter reduzieren, indem sie einen Hybridmodus einführen, bei dem sowohl der Verbrennungsmotor als auch eine elektrische Maschine das Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs übertragen.
Es ist bekannt, dass ein Hybridfahrzeug mit einem Automatikgetriebe ausgestattet ist. Aufgrund des zunehmenden Komforts von Fahrzeugen besteht jedoch ein Bedarf an komplexeren Automatikgetrieben, die ohne unnötige Unterbrechungen des an die Räder des Fahrzeugs gelieferten Antriebsmoments schalten können. Unterbrechungen des an die Räder abgegebenen Antriebsdrehmoments sind unerwünscht, da sie den Fahrkomfort für den Fahrzeugbenutzer beeinträchtigen können.
Es ist daher wünschenswert, ein konstantes Raddrehmoment während eines Gangwechsels aufrechtzuerhalten, um den Gesamtkomfort und die Qualität eines Gangwechsels in einem Hybridfahrzeug mit einem Automatikgetriebe zu verbessern.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen oder mehrere der mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Steuermodul für einen Fahrzeug-Antriebsstrang, ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, einen Fahrzeug-Antriebsstrang und ein Fahrzeug gemäß den beigefügten Ansprüchen bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuermodul für einen Fahrzeugantriebsstrang bereitgestellt, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Steuermodul umfasst: einen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er ein Eingangssignal empfängt, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt; und einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er (i) einen Motordrehmomentanstieg von einem ersten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf einen zweiten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, zu bestimmen; und (ii) einen Steuerausgang zu erzeugen, um den Motordrehmomentanstieg anzuwenden und einen Drehmomentausgang der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird; wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen das gleiche ist, wenn: das kombinierte Getriebeeingangsdrehmoment den ersten Motordrehmomentausgang umfasst und sich das Getriebe im ersten Gang befindet, und das kombinierte Getriebeeingangsdrehmoment den zweiten Motordrehmomentausgang umfasst und sich das Getriebe im zweiten Gang befindet.
Wenn der Antriebsstrang in einem Fahrzeug eingesetzt wird, wird das Ausgangsdrehmoment des Getriebes, z. B. das an einer Ausgangswelle des Getriebes anliegende Drehmoment, über eine oder mehrere Komponenten des Antriebsstrangs, z. B. eine oder mehrere Antriebswellen und ein Differential, an die Räder des Fahrzeugs übertragen. Es versteht sich, dass die eine oder die mehreren Komponenten des Antriebsstrangs vorgesehen sind, um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes an die Räder des Fahrzeugs zu übertragen, ohne das Drehmoment zu multiplizieren. Das Ausgangsdrehmoment des Getriebes ist daher im Wesentlichen dasselbe wie das auf die Räder des Fahrzeugs wirkende Drehmoment. Das auf die Räder des Fahrzeugs wirkende Drehmoment wird hier als „Raddrehmoment“ bezeichnet.
Das Steuermodul steuert den Motor an, um das Ausgangsdrehmoment des Motors vor der Drehmomentphase zu erhöhen, während gleichzeitig die elektrische Maschine betrieben wird, um das Raddrehmoment konstant zu halten. Dies ist vorteilhaft, da es ein konstantes Raddrehmoment fördert, das während des Schaltvorgangs an die Räder abgegeben wird. Die Erhöhung des Motordrehmoments, wie sie beim Hochschalten erforderlich ist, ist mit einer inhärenten Verzögerung verbunden, so dass das Steuermodul einen frühen Anstieg des Motordrehmoments anfordert. Dies sorgt für ein sanfteres und komfortableres Fahrerlebnis für den Benutzer des Fahrzeugs.
Darüber hinaus wird durch die Erhöhung des Motordrehmoments während der Drehmomentphase, so dass das Ziel- oder zweite Drehmoment vor dem Ende der Drehmomentphase erreicht wird, auch sichergestellt, dass der Luftmassenstrom durch den Motor während des Übergangs von der Drehmomentphase zur Trägheitsphase und während der gesamten Trägheitsphase stabil ist. Dies ist vorteilhaft, da es dem Steuermodul einen stabilen Bezugspunkt für die Vorhersage der erforderlichen Drehmomentreduzierung zu Beginn der Trägheitsphase bietet, um die Motordrehzahl auf die Drehzahl nach der Schaltsynchronisation zu reduzieren, die oft als Drehmomentintervention oder Drehmomentloch bezeichnet wird, da der Luftmassenstrom durch den Motor stabil ist. Dies ist sowohl für die Motor- als auch für die Getriebesteuerung von Vorteil. Dadurch kann auch das Ausmaß des Drehmomenteingriffs verringert werden, was die Laufruhe und die wahrgenommene Fahrqualität während des Hochschaltens verbessert.
In einer Ausführungsform kann das Steuermodul so konfiguriert sein, dass es ein negatives Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase steuert, um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes bzw. das „Raddrehmoment“ während der Drehmomentphase konstant zu halten. Wenn das Motordrehmoment während der Drehmomentphase zunimmt und das Übersetzungsverhältnis abnimmt, verringert sich vorteilhafterweise auch die Anforderung an die elektrische Maschine, das zusätzliche Motordrehmoment zu absorbieren oder ihm entgegenzuwirken. Daher kann das Steuermodul die negative Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase verringern. Das Steuermodul kann die elektrische Maschine in Abhängigkeit von einem vom Benutzer des Fahrzeugs angeforderten Raddrehmoment steuern.
In einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine als Generator betrieben werden. Der Betrieb der elektrischen Maschine als Generator hat den Vorteil, dass sie sowohl das vom Motor abgegebene überschüssige Drehmoment aufnimmt als auch Strom erzeugt, der in einer Batterie gespeichert werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann die elektrische Maschine ein integrierter Startergenerator sein.
In einer Ausführungsform ist das Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs niedriger als das des ersten Gangs. Da das Übersetzungsverhältnis beim Hochschalten abnimmt, muss das Motordrehmoment erhöht werden, um ein konstantes Raddrehmoment während des Hochschaltens aufrechtzuerhalten. Beim Hochschalten steigt also das Motordrehmoment von einem ersten auf ein zweites Motordrehmoment an.
In einer anderen Ausführungsform kann die elektrische Maschine ein Elektromotor sein. Der Elektromotor kann so konfiguriert sein, dass er ein Drehmoment an die Räder des Fahrzeugs liefert, so dass das Fahrzeug in einem EV-Modus gefahren werden kann. Die elektrische Maschine kann auch in der Lage sein, ein kombiniertes Raddrehmoment an die Räder des Fahrzeugs zu liefern, wenn das Fahrzeug in einem Hybridantriebsmodus betrieben wird. Das Steuermodul kann in der Lage sein, die negative Drehmomentabgabe des Elektromotors zu erhöhen, so dass der Elektromotor als Generator betrieben wird.
In einer Ausführungsform kann das Getriebe ein Automatikgetriebe sein. Das Steuermodul eignet sich gut für den Einsatz mit einem Automatikgetriebe, da es vorteilhafterweise ein sanfteres Hochschalten fördert und die Unterbrechung des Drehmoments zu den Rädern des Fahrzeugs reduziert.
In einer Ausführungsform kann das Steuermodul so konfiguriert sein, dass es eine Eingabe empfängt, die ein angefordertes Raddrehmoment angibt, und der Steuerausgang kann so konfiguriert sein, dass er die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine steuert, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen. Dies ist von Vorteil, wenn der Benutzer des Fahrzeugs während eines Hochschaltens eine Änderung des Raddrehmoments verlangt. Das Steuermodul kann die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine variieren, um das gewünschte Raddrehmoment während eines Hochschaltens zu erreichen. In diesem Sinne kann die elektrische Maschine während eines Hochschaltens in einem drehmomentfüllenden Modus betrieben werden, um das vom Fahrzeugbenutzer angeforderte Raddrehmoment zu erfüllen.
In einer anderen Ausführungsform kann der Steuerausgang so konfiguriert sein, dass er eine Erhöhung des Motordrehmoments von der ersten Motordrehmomentleistung auf die zweite Motordrehmomentleistung anfordert, bevor er eine Erhöhung der negativen Drehmomentleistung der elektrischen Maschine anfordert. Dies ist vorteilhaft, da der Motor länger braucht, um zu reagieren als die elektrische Maschine, so dass das Anfordern der Drehmomenterhöhung vom Motor vor dem Anfordern der Erhöhung des negativen Drehmoments der elektrischen Maschine sicherstellt, dass ein konstantes kombiniertes Raddrehmoment erreicht wird.
In einer Ausführungsform kann der Steuerausgang so konfiguriert sein, dass er die Rate der Erhöhung des Motordrehmoments in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs und des zweiten Gangs variiert. Dies ist vorteilhaft, da die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen den einzelnen Gängen möglicherweise nicht in einem konstanten Schritt erfolgt und somit der Anstieg des Motordrehmoments, der während der Drehmomentphase erforderlich ist, um ein konstantes Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, in Abhängigkeit von der Änderung des Übersetzungsverhältnisses variieren kann. Daher kann das Steuermodul so konfiguriert sein, dass es die Rate, mit der das Motordrehmoment erhöht wird, variiert, um sicherzustellen, dass das zweite oder angestrebte Motordrehmoment vor dem Ende der Drehmomentphase erreicht wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugantriebsstrangs bereitgestellt, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Eingangssignals, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt; Bestimmen eines Motordrehmomentanstiegs von einem ersten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe in dem ersten Gang befindet, auf einen zweiten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe in dem zweiten Gang befindet; Erzeugen eines Steuerausgangs, um den Motordrehmomentanstieg anzuwenden und einen Drehmomentausgang der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird; wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen das gleiche ist, wenn: das Getriebeeingangsdrehmoment die erste Motordrehmomentabgabe umfasst und das Getriebe sich im ersten Gang befindet, und das Getriebeeingangsdrehmoment die zweite Motordrehmomentabgabe umfasst und das Getriebe sich im zweiten Gang befindet.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren die Steuerung eines negativen Ausgangsdrehmoments der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase umfassen, um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes oder das „Raddrehmoment“ während der Drehmomentphase konstant zu halten.
In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren darin bestehen, die elektrische Maschine als Generator zu betreiben.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren den Empfang einer Eingabe umfassen, die ein angefordertes Raddrehmoment angibt, und wobei das Verfahren die Steuerung der Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine umfassen kann, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebsstrang bereitgestellt, der ein Getriebe, einen Motor, eine elektrische Maschine und ein Steuermodul gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das das Steuermodul gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und/oder den Antriebsstrang gemäß dem vorangehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei der Eingang zum Empfangen eines oder mehrerer Signale, die das angeforderte Hochschalten vom ersten Gang in den zweiten Gang anzeigen, einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen des einen oder der mehreren Signale, die jeweils ein angefordertes Hochschalten anzeigen, und eine elektronische Speichervorrichtung umfasst, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Befehle gespeichert sind, wobei der elektronische Prozessor so konfiguriert ist, dass er die in der Speichervorrichtung gespeicherten Befehle ausführt, um den Prozessor zu veranlassen,: einen Motordrehmomentanstieg von einem ersten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf einen zweiten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, zu bestimmen, wobei der zweite Drehmomentausgang so konfiguriert ist, dass er im Wesentlichen das gleiche kombinierte Raddrehmoment liefert, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, wie der erste Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet und eine Steuerausgabe zu erzeugen, um die Motordrehmomenterhöhung so anzuwenden, dass die zweite Motordrehmomentausgabe vor dem Ende der Drehmomentphase erreicht wird, und um eine negative Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine vor der Drehmomentphase zu erhöhen, so dass das kombinierte Raddrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination verwendet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, auch wenn er ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen:

1 ist ein Fahrzeug mit einem Getriebe, einem Drehmomentgenerator und einem Steuersystem;
2 ist eine schematische Ansicht des Steuersystems, des Getriebes und des Drehmomentgenerators von 1;
3 ist ein Diagramm, das den eingelegten Gang im Getriebe in Abhängigkeit von der Zeit während eines Hochschaltens zeigt;
4 ist ein Diagramm, das die Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit während des Hochschaltens gemäß 3 zeigt;
5 ist ein Diagramm, das das Übersetzungsverhältnis des Getriebes in Abhängigkeit von der Zeit während des Hochschaltens gemäß den 3 und 4 zeigt;
6 ist ein Diagramm, das die Drehmomentabgabe des Drehmomentgenerators in Abhängigkeit von der Zeit während des Hochschaltens gemäß den 3 bis 5 zeigt; und
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Allgemeinen beziehen sich die Ausführungsformen der Erfindung auf ein Steuermodul für einen Fahrzeugantriebsstrang. Der Fahrzeugantriebsstrang umfasst ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine. Wenn das Fahrzeug beschleunigt und die Drehzahl des Motors ansteigt, ist das Getriebe so konfiguriert, dass es einen Gang hochschaltet. Während des Hochschaltens ist das angeforderte Drehmoment, das an die Räder abgegeben werden soll, konstant, so dass es wünschenswert ist, einen konstanten Drehmomentfluss zu den Rädern des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
Beim Hochschalten verringert sich das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, so dass das vom Motor abgegebene Drehmoment ansteigen muss, um ein im Wesentlichen konstantes Ausgangsdrehmoment des Getriebes bzw. ein „Raddrehmoment“ zu erhalten. Die Erhöhung der Drehmomentabgabe eines Verbrennungsmotors erfolgt jedoch relativ langsam, und es gibt eine Verzögerung zwischen der Anforderung einer Erhöhung der Drehmomentabgabe und der Bereitstellung des erhöhten Drehmoments. Daher kann es vorkommen, dass der Benutzer des Fahrzeugs nach dem Hochschalten aufgrund der Verzögerung bei der Erhöhung des Motordrehmoments einen Rückgang des Raddrehmoments erlebt.
Um dieses Problem zu lösen, ist das Steuermodul so konfiguriert, dass es eine Erhöhung des Motordrehmoments anfordert, bevor die Übersetzung im Getriebe abnimmt, und die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine reduziert wird, um die Erhöhung des Motordrehmoments auszugleichen. Wenn das Motordrehmoment ansteigt, erhöht das Steuermodul das negative Drehmoment der elektrischen Maschine, so dass das Raddrehmoment während des Hochschaltens im Wesentlichen konstant ist.
Um die Ausführungsformen der Erfindung in einen geeigneten Zusammenhang zu stellen, wird zunächst auf 1 verwiesen. 1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem Automatikgetriebe 14 und einem Drehmomentgenerator 17. Der Drehmomentgenerator 17 und das Getriebe 14 sind mechanisch so gekoppelt, dass das vom Drehmomentgenerator 17 abgegebene Drehmoment auf das Getriebe 14 übertragen wird, bevor es an die Räder 18 des Fahrzeugs 10 abgegeben wird. Der Drehmomentgenerator 17 und das Getriebe 14 werden durch das Steuersystem 15 gesteuert.
Die Höhe des vom Drehmomentgenerator 17 an die Räder 18 abgegebenen Drehmoments wird durch das Steuersystem 15 gesteuert. Das Steuersystem 15 empfängt ein Eingangssignal, das die Stellung des Gaspedals (nicht dargestellt) angibt, die für ein vom Benutzer des Fahrzeugs 10 gewünschtes Raddrehmoment repräsentativ ist. Das Steuersystem 15 liefert ein Ausgangssignal, das das angeforderte Raddrehmoment angibt, an den Drehmomentgenerator 17 und das Getriebe 14, so dass das vom Benutzer des Fahrzeugs 10 angeforderte Raddrehmoment durch den Drehmomentgenerator 17 an die Räder 18 abgegeben wird. Der Drehmomentgenerator 17 kann aus einem Motor und einer elektrischen Maschine bestehen, die zusammen betrieben werden können, um ein kombiniertes Eingangsdrehmoment an das Getriebe abzugeben.
In 2 sind der Drehmomentgenerator 17, das Steuersystem 15 und das Getriebe 14 im Detail dargestellt. Das Steuersystem 15 umfasst zwei Steuermodule, nämlich ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) 11 und ein Getriebesteuermodul (TCM) 13. Das PCM 11 ist für die Steuerung des Drehmomentgenerators 17 oder des Antriebsstrangs und das TCM 13 für die Steuerung des Automatikgetriebes 14 konfiguriert. Das TCM 13 ist mit dem Getriebe 14 verbunden und so konfiguriert, dass es mit dem Getriebe 14 Informationen über den aktuellen Gang, einen Zielgang und Informationen über das aktuelle und das Zielübersetzungsverhältnis austauscht. Darüber hinaus kann das TCM 13 ein Steuersignal an das Getriebe 14 ausgeben, um das Getriebe 14 zu veranlassen, einen höheren oder niedrigeren Gang einzulegen.
In ähnlicher Weise empfängt das PCM 11 Informationen vom Benutzer des Fahrzeugs 10, die ein Soll-Raddrehmoment angeben, das an die Räder 18 des Fahrzeugs 10 abgegeben werden soll. Das PCM 11 empfängt eine Eingabe (nicht dargestellt), die das gewünschte Raddrehmoment angibt, und steuert den Drehmomentgenerator 17, um das gewünschte Drehmoment an die Räder 18 zu liefern. Die Eingabe ist in der Regel ein Hinweis auf die Stellung des Gaspedals (nicht dargestellt) im Fahrzeug 10. Wie in 2 dargestellt, umfasst der Drehmomentgenerator 17 einen Motor 12 und eine elektrische Maschine 16. Der Motor 12 und die elektrische Maschine 16 können unabhängig voneinander oder in Kombination ein Drehmoment an die Räder 18 abgeben, wenn sie in einem Hybridmodus betrieben werden. Die elektrische Maschine 16 kann z. B. ein Elektromotor oder ein integrierter Startergenerator sein. Die elektrische Maschine 16 kann sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden. Wie in 2 dargestellt, ist das TCM 13 mit dem PCM 11 verbunden. Das TCM 13 kann ein Ausgangssignal an das PCM 11 liefern, das einen beabsichtigten Hoch- oder Rückschaltvorgang anzeigt.
Der Betrieb des Automatikgetriebes 14 wird durch das TCM 13 gesteuert. Das Automatikgetriebe 14 umfasst mehrere Gangstufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Das Übersetzungsverhältnis der Gänge im Getriebe 14 nimmt mit zunehmender Gangstufe ab. Das TCM 13 steuert das Automatikgetriebe 14 auf der Grundlage eines Schaltplans, um den Gang, in dem sich das Automatikgetriebe 14 befindet, zumindest teilweise in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 12 zu verändern.
Bei dem Automatikgetriebe 14 handelt es sich um ein Doppelkupplungs-Automatikgetriebe, d. h. bei einem Gangwechsel gibt es eine einrückende Kupplung, die den neuen Gang oder den zweiten Gang einlegt, und eine ausrückende Kupplung, die den alten Gang oder den ersten Gang auskuppelt. Während des Hochschaltens ist die Drehzahl der Ausgangswelle des Getriebes 14 bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen konstant, da die Ausgangswelle mit den Rädern 18 und damit mit der großen Trägheit des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Der Fachmann wird verstehen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 während eines Hochschaltens variieren kann, was dazu führen würde, dass die Drehzahl der Ausgangswelle entsprechend variiert, jedoch ist die Drehzahl der Ausgangswelle von der Drehzahl der Eingangswelle während eines Hochschaltens unbeeinflusst.
Die Eingangswelle des Getriebes 14 ist mit dem Motor 12 verbunden, der eine wesentlich geringere Trägheit aufweist als das Fahrzeug 10 und damit die Ausgangswelle. Da sich das Übersetzungsverhältnis beim Hochschalten verringert, muss auch die Drehzahl der Eingangswelle beim Hochschalten abnehmen, um mit der Drehzahl der Ausgangswelle im neuen Gang übereinzustimmen. Die Drehzahl der Eingangswelle nach dem Hochschalten wird als Nachsynchronisationsdrehzahl bezeichnet und ist die Drehzahl der Eingangswelle, die der Drehzahl der Ausgangswelle im neuen Gang entspricht.
Ein Schaltvorgang in einem Doppelkupplungs-Automatikgetriebe 14 besteht in der Regel aus zwei Hauptphasen, nämlich einer Drehmomentphase 20 und einer Trägheitsphase 30. Die Drehmomentphase 20 ist definiert als die Phase, in der der auf die abgehende Kupplung ausgeübte Druck zu sinken beginnt, die abgehende Kupplung aber ohne Schlupf eingerückt bleibt. Während der Druck auf die abgehende Kupplung abnimmt, wird der Druck auf die ankommende Kupplung erhöht, so dass die ankommende Kupplung das Getriebe 14 mit Schlupf einkuppelt. Dies kann auch als Übergabe der Kupplungen bezeichnet werden. Diese Phase des Gangwechsels wird als Drehmomentphase 20 bezeichnet, da es keine plötzliche Änderung der Drehzahl des Motors 12 oder der Antriebswelle gibt.
Die zweite Phase des Gangwechsels wird als Trägheitsphase 30 bezeichnet. Während der Trägheitsphase 30 wird die ausfahrende Kupplung im Schlupf gehalten und der Druck auf die einfahrende Kupplung erhöht, bis die einfahrende Kupplung vollständig eingerückt ist. Die Drehzahl der Eingangswelle wird in der Trägheitsphase 30 auf die Synchronisationsdrehzahl nach dem Schaltvorgang reduziert. Zu Beginn der Trägheitsphase 30 fordert das TCM 13 eine Verringerung des vom Motor 12 abgegebenen Drehmoments an, wie durch den in 6 dargestellten Drehmomenteingriff 55 gezeigt wird, um die Drehzahl des Motors 12 zu verringern. Die Höhe der Drehmomentreduzierung wird vom TCM 13 so bestimmt, dass die Drehzahl des Motors 12 und damit der Eingangswelle auf die Drehzahl nach der Schaltsynchronisation reduziert wird. Das TCM 13 bestimmt die Verringerung des vom Motor 12 abgegebenen Drehmoments auf der Grundlage der Trägheit des Motors 12, so dass die Drehzahl des Motors 12 genau vorhergesagt und gesteuert werden kann, um die Nachschaltsynchronisationsdrehzahl zu erreichen. Die Verringerung des vom Motor 12 abgegebenen Drehmoments, die den Drehmomenteingriff 55 verursacht, ist erforderlich, um die Drehzahl des Motors 12 oder der Eingangswelle zu verringern, damit sie mit der Drehzahl der Ausgangswelle im neuen Gang übereinstimmt.
Die Gesamtzeit, die das Automatikgetriebe 14 für den Gangwechsel von Anfang bis Ende benötigt, beträgt in der Regel etwa 1 Sekunde. Darin enthalten sind etwa 0,15 Sekunden zwischen der Anforderung des Hochschaltens und dem Beginn der Drehmomentphase. Die Drehmomentphase dauert dann in der Regel zwischen etwa 0,15 Sekunden und 0,5 Sekunden, je nach Gangwechsel, und die Trägheitsphase dauert in der Regel ähnlich lang, zwischen etwa 0,15 Sekunden und 0,5 Sekunden.
In den 3 bis 6 ist grafisch dargestellt, wie sich verschiedene Parameter im Laufe eines Hochschaltens zeitlich verändern, wobei diese durch das Steuersystem 15 oder das in 7 dargestellte Verfahren gesteuert werden können. Der in den 3 bis 6 dargestellte Hochschaltvorgang ist typisch für einen Hochschaltvorgang, bei dem das Fahrzeug 10 beschleunigt und somit die Drehzahl des Motors 12 erhöht wird. In diesem Fall wird das Raddrehmoment während des Schaltvorgangs nicht unterbrochen, und das angeforderte Raddrehmoment bleibt während des gesamten Vorgangs im Wesentlichen konstant. Zur Verdeutlichung stellen die gestrichelten Linien in den 3 bis 6 die entsprechenden Zeitpunkte des Hochschaltens dar.
Wenn die Drehzahl des Motors 12 ansteigt, gibt das TCM 13 des Steuersystems 15 ein Steuersignal an das Getriebe 14 aus, um den Zielgang zu erhöhen, wie durch die Linie 22 in 3 dargestellt. Nachdem das TCM 13 das Steuersignal am Einleitungspunkt 26 an das Getriebe 14 ausgegeben hat, beginnt das Getriebe 14 mit dem Hochschaltvorgang. In dem gezeigten Beispiel umfasst der Hochschaltvorgang das Schalten des Getriebes von einem ersten in einen zweiten Gang. Der Hochschaltvorgang durchläuft die Drehmomentphase 20 und die Trägheitsphase 30, bevor der Gangwechsel schließlich an einem Abschlusspunkt 28 beendet wird, der zu einem Zeitpunkt nach der Trägheitsphase 30 liegt, an dem der zweite Gang vollständig in das Getriebe 14 eingelegt ist. Die Zeile 24 zeigt den Gang, in dem sich das Getriebe 14 während des Hochschaltens befindet.
4 zeigt, wie die Drehzahl 40 des Motors 12 während des Hochschaltens schwankt. Vor dem Einschaltpunkt 26 steigt die Drehzahl 40 des Motors 12 linear an. Das PCM 11 überwacht die Drehzahl des Motors 12 und übermittelt die Informationen an das TCM 13 im Steuersystem 15. Wenn die Drehzahl des Motors 12 einen Schwellenwert erreicht, der durch ein Schaltkennfeld bestimmt wird, erhöht das TCM 13 den Zielgang am Einleitungspunkt 26, wie in 3 dargestellt. Die Drehzahl des Motors 12 steigt weiter an bis zum Beginn der Trägheitsphase 30, wenn die Gegenkupplung den neuen Gang einlegt. Zu diesem Zeitpunkt fordert das TCM 13 eine Verringerung des Motordrehmoments an, was durch den Drehmomenteingriff 55 angezeigt wird, so dass die Motordrehzahl 40 auf die Synchronisationsdrehzahl nach dem Schaltvorgang am Ende der Trägheitsphase 30 sinkt, bevor sie wieder linear ansteigt, wenn die Gegenkupplung und damit der neue Gang vollständig eingelegt ist.
5 zeigt, wie sich das Übersetzungsverhältnis 42 während des Hochschaltens zeitlich verändert. Wie in 5 dargestellt, nimmt das Übersetzungsverhältnis 42 während der Drehmomentphase 20 linear ab, wenn die abgehende Kupplung den ersten Gang auskuppelt und die aufsteigende Kupplung beginnt, den zweiten Gang einzulegen. Das Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs ist kleiner als das des ersten Gangs, so dass das Motordrehmoment ansteigen muss, um ein konstantes Raddrehmoment aufrechtzuerhalten, wenn sich das Getriebe 14 im zweiten Gang befindet, verglichen mit dem Drehmoment, das im ersten Gang abgegeben wird.
In 6 ist die Drehmomentabgabe des Motors 12 und der elektrischen Maschine 16 während des Hochschaltens in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Das Steuersystem 15, insbesondere das PCM 11, steuert die Drehmomentabgabe sowohl des Motors 12 als auch der elektrischen Maschine 16 während des Hochschaltens, um ein konstantes Drehmoment an den Rädern 18 des Fahrzeugs 10 zu erhalten. Zeile 54 zeigt die kombinierte Drehmomentabgabe des Motors 12 und der elektrischen Maschine 16. Zeile 50 zeigt das von der elektrischen Maschine 16 allein abgegebene Drehmoment, während Zeile 58 das vom Motor 12 abgegebene Drehmoment zeigt. Zusammen liefern der Motor 12 und die elektrische Maschine 16 ein Drehmoment an die Räder 18.
Zur Verdeutlichung: In dem in 6 gezeigten Beispiel erzeugt die elektrische Maschine 16 vor dem Auslösepunkt 26 kein Drehmoment, und daher ist die kombinierte Drehmomentabgabe, wie in Zeile 54 dargestellt, gleich der Drehmomentabgabe des Motors 12, wie in Zeile 58 gezeigt, so dass Zeile 58 vor dem Auslösepunkt 26 in dem gezeigten Beispiel gleich der Zeile 54 ist. Der geübte Leser wird jedoch verstehen, dass die elektrische Maschine 16 in einem anderen Beispiel beim Hochschalten ein positives oder negatives Ausgangsdrehmoment erzeugen kann, was dazu führen würde, dass das Raddrehmoment vor dem Einleitungspunkt 26 vom Motordrehmoment 58 abweicht.
Wie in 3 dargestellt, fordert das TCM 13 am Einleitungspunkt 26 einen Hochschaltvorgang von einem ersten in einen zweiten Gang an. Wenn das TCM 13 ein Hochschalten anfordert, wird vom TCM 13 ein Steuersignal an das Getriebe 14 und das PCM 11 übermittelt. Das PCM 11 empfängt Informationen, die die angeforderte Gangerhöhung anzeigen und das Übersetzungsverhältnis des Ziel- oder zweiten Gangs enthalten. Das PCM 11 bestimmt ein erforderliches Motordrehmoment, das erforderlich ist, um ein konstantes Raddrehmoment an den Rädern 18 aufrechtzuerhalten, wenn sich das Getriebe 14 im zweiten Gang befindet, wie in Zeile 52 von 6 dargestellt.
Das PCM 11 ist so konfiguriert, dass es die Motordrehmomentabgabe 58 während des Hochschaltens so steuert, dass die zweite Drehmomentabgabe 52 vor dem Ende der Drehmomentphase 30 erreicht wird. Es gibt jedoch eine inhärente Verzögerung, die mit der Erhöhung der Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors 12 verbunden ist. Um der Verzögerung bei der Erhöhung der Drehmomentabgabe des Motors 12 entgegenzuwirken, fordert das PCM 11 eine Erhöhung des Motordrehmoments vor dem Beginn der Drehmomentphase 20 an, wie in Zeile 56 dargestellt.
Die Anforderung einer Erhöhung des Motordrehmoments vor der Drehmomentphase 20 hat den Vorteil, dass das Motordrehmoment vor dem Ende der Drehmomentphase 20 auf das Zieldrehmoment 52 erhöht werden kann. Wenn die entgegenkommende Kupplung in der Trägheitsphase 30 vollständig eingerückt ist, liegt das Ausgangsdrehmoment 58 des Motors bereits auf dem Zielwert 52. Die Zeile 58 zeigt die tatsächliche Drehmomentabgabe des Motors 12. Wie in 6 zu sehen ist, bleibt die tatsächliche Drehmomentabgabe 58 hinter der geforderten Erhöhung der Motordrehmomentabgabe 56 zurück.
Umgekehrt ist die Änderung der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 16 viel schneller als die Änderung der Drehmomentabgabe des Motors 12. So kann die negative Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 16 vor der Drehmomentphase 20 erhöht werden, während die positive Drehmomentabgabe des Motors 12 erhöht wird, so dass das an die Räder 18 abgegebene Drehmoment während der Drehmomentphase 20 konstant bleibt. Wie in 6 durch die Linie 54 dargestellt, bleibt die kombinierte Drehmomentabgabe des Motors 12 und der elektrischen Maschine 16 zu Beginn der Drehmomentphase 20 trotz der Erhöhung des Motordrehmoments 58 konstant. Die elektrische Maschine 16 wird so gesteuert, dass die kombinierte Drehmomentabgabe 54 während der Drehmomentphase linear 53 ansteigt, bis die kombinierte Drehmomentabgabe 54 am Ende der Drehmomentphase 20 das Solldrehmoment erreicht.
Das PCM 11 überwacht die Drehmomentabgabe des Motors 12, nachdem das Steuersignal an den Motor 12 gesendet wurde, um die Drehmomentabgabe auf den Zielwert 52 zu erhöhen. Wenn die Drehmomentabgabe des Motors 12 zu steigen beginnt, wie in Zeile 58 dargestellt, steuert das PCM 11 die elektrische Maschine 16, um die negative Drehmomentabgabe zu erhöhen, um ein konstantes Raddrehmoment 18 aufrechtzuerhalten.
Vor der Drehmomentphase 20 wird das negative Ausgangsdrehmoment von einem stationären Zustand in einen Hochschaltzustand erhöht. Im gezeigten Beispiel ist der stationäre Zustand im Wesentlichen Null und der Hochschaltzustand ist ein negatives Ausgangsdrehmoment, das dem Anstieg des Ausgangsdrehmoments des Motors 12 entgegengesetzt ist. In dieser Situation arbeitet die elektrische Maschine 16 wie ein Generator.
Zu Beginn der Drehmomentphase 20 wird die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 16 konstant gehalten. Dies liegt daran, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes während der Drehmomentphase 20 linear abnimmt, wie in 5 dargestellt, und gleichzeitig die Drehmomentabgabe des Motors 12 während der Drehmomentphase 20 linear ansteigt. Somit ist das an die Räder 18 abgegebene Drehmoment aufgrund des steigenden Motordrehmoments und der sinkenden Getriebeübersetzung konstant.
Zu einem Zeitpunkt vor dem Ende der Drehmomentphase ist das Übersetzungsverhältnis, wie in 5 dargestellt, gleich dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs, und im Wesentlichen gleichzeitig ist die Motordrehmomentleistung 58 gleich der Soll-Drehmomentleistung 52. Zu diesem Zeitpunkt steuert das PCM 11 die elektrische Maschine, um die negative Drehmomentabgabe so zu verringern, dass das an die Räder 18 abgegebene Drehmoment konstant bleibt.
Wie oben beschrieben, fordert das TCM 13 zu Beginn der Trägheitsphase 30 eine Verringerung des Motordrehmoments an, so dass die Motordrehzahl auf die Drehzahl nach der Schaltsynchronisation sinkt. Indem sichergestellt wird, dass die Motordrehmomentleistung vor dem Ende der Drehmomentphase 20 gleich der Soll-Drehmomentleistung 52 ist, ist der Luftmassenstrom durch den Motor 12 während des Übergangs von der Drehmomentphase 20 zur Trägheitsphase 30 und während der gesamten Trägheitsphase 30 im Wesentlichen konstant. Dies ist vorteilhaft, da der stabile Luftmassenstrom es dem TCM 13 ermöglicht, die Drehmomentreduzierung genau zu berechnen, die erforderlich ist, um die Motordrehzahl auf die Drehzahl nach der Schaltsynchronisation zu reduzieren. Außerdem verringert sich dadurch die Größe der Drehmomentreduzierung, die für den Drehmomenteingriff 55 erforderlich ist, was die Laufruhe und die allgemeine Fahrqualität während des Hochschaltens verbessert.
Die Geschwindigkeit, mit der die Drehmomentabgabe des Motors 12 während der Drehmomentphase 20 erhöht wird, kann in Abhängigkeit von der durch den Hochschaltvorgang verursachten Änderung des Übersetzungsverhältnisses variiert werden. So bewirkt beispielsweise ein Hochschalten von Gang 1 auf Gang 2 eine große Änderung des Übersetzungsverhältnisses, z. B. von etwa 19 auf 11, was einen großen Anstieg des Motordrehmoments während der Drehmomentphase 20 erfordert, um ein konstantes Raddrehmoment aufrechtzuerhalten. Daher ist die Rate, mit der das Motordrehmoment während der Drehmomentphase 20 in diesem Szenario erhöht wird, relativ hoch.
In einem anderen Beispiel kann von Gang 7 auf Gang 8 hochgeschaltet werden. In diesem Beispiel kann die Änderung des Übersetzungsverhältnisses von etwa 3 auf etwa 2,5 betragen, so dass der erforderliche Anstieg des Motordrehmoments während der Drehmomentphase 20 relativ gering ist. Daher kann die Rate, mit der das Motordrehmoment während der Drehmomentphase 20 erhöht wird, relativ niedrig sein.
Das Variieren der Rate, mit der das Motordrehmoment in der Drehmomentphase 20 erhöht wird, ist von Vorteil, da es die Genauigkeit der Drehmomentausgabe des Motors 12 am Ende der Drehmomentphase 20 verbessert. Die Steuerung der Rate, mit der das Motordrehmoment in der Drehmomentphase 20 erhöht wird, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Drehmomentabgabe des Motors 12 über oder unter dem Zielwert für die Drehmomentabgabe 52 liegt.
Bei dem in den 3 bis 6 dargestellten Beispiel für das Hochschalten wird davon ausgegangen, dass ein Benutzer des Fahrzeugs 10 ein im Wesentlichen konstantes Raddrehmoment während der gesamten Dauer des Hochschaltens verlangt. In Situationen, in denen der Benutzer des Fahrzeugs 10 jedoch entweder eine Erhöhung oder eine Verringerung des an die Räder 18 abzugebenden Raddrehmoments wünscht, kann das PCM 11 die elektrische Maschine 16 so steuern, dass die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 16 entweder erhöht oder verringert wird, um das gewünschte Raddrehmoment schneller zu erreichen. In diesem Sinne kann die elektrische Maschine 16 in einem drehmomentfüllenden Modus betrieben werden oder die elektrische Maschine 16 kann das Antriebsdrehmoment direkt an die Räder 18 des Fahrzeugs 10 abgeben. Darüber hinaus kann das PCM 11 die Soll-Drehmomentleistung 52 des Motors 12 variieren, um die vom Benutzer des Fahrzeugs 10 angeforderte Drehmomentleistung während eines Hochschaltens zu erreichen.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess des Hochschaltens von einem ersten Gang in einen zweiten Gang darstellt. Definitionsgemäß ist das zweite Übersetzungsverhältnis kleiner als das erste Übersetzungsverhältnis, wenn ein Hochschalten in Betracht gezogen wird. Schritt 100 beschreibt den ersten Schritt des Prozesses, bei dem das PCM 11 eine Eingabe vom TCM 13 erhält, die einen angeforderten Hochschaltvorgang anzeigt. Das TCM 13 bestimmt, dass das Getriebe 14 hochgeschaltet werden soll, wenn die Motordrehzahl einen Schwellenwert erreicht, der durch ein Schaltkennfeld bestimmt wird.
Sobald das PCM 11 eine Eingabe erhält, die den angeforderten Hochschaltvorgang anzeigt, bestimmt das PCM 11 in Schritt 110 einen erforderlichen Drehmomentanstieg des Motors 12, wenn sich das Getriebe 14 im zweiten Gang befindet. Der Anstieg des Motordrehmoments von einem ersten Motordrehmoment, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf das zweite Motordrehmoment, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, liefert im Wesentlichen das gleiche Drehmoment an die Räder 18 des Fahrzeugs 10. Der Anstieg des Motordrehmoments wird in Abhängigkeit von der Übersetzung des zweiten Gangs bestimmt.
In Schritt 120 erzeugt das PCM 11 eine Steuerausgabe an den Drehmomentgenerator 17. Die Steuerausgabe bewirkt, dass das Motordrehmoment so erhöht wird, dass das zweite Motordrehmoment vor dem Ende der Drehmomentphase erreicht wird. Die Aufforderung zur Erhöhung des Motordrehmoments wird vor Beginn der Drehmomentphase 20 an den Motor 12 gesendet. In der Regel beginnt das Motordrehmoment vor Beginn der Drehmomentphase 20 zu steigen. In Schritt 130 bewirkt die Steuerausgabe eine Erhöhung des negativen Ausgangsdrehmoments der elektrischen Maschine 16. Der Anstieg des von der elektrischen Maschine 16 abgegebenen negativen Drehmoments gleicht den Anstieg des vom Motor 12 erzeugten positiven Drehmoments aus, so dass das an die Räder 18 abgegebene Drehmoment während der gesamten Drehmomentphase konstant ist.
Das in 7 dargestellte Verfahren kann von dem Steuersystem 15 ausgeführt werden, wobei das Steuersystem 15 einen oder mehrere elektronische Prozessoren umfasst, die mindestens einen elektrischen Eingang zum Empfang eines elektrischen Eingangssignals aufweisen, das einen angeforderten Hochschaltvorgang anzeigt. Das Steuersystem 15 umfasst mindestens eine Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor verbunden ist. Die Speichervorrichtung speichert Anweisungen, die das Steuersystem 15 veranlassen können, zumindest das in 7 beschriebene Verfahren durchzuführen. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er auf die Speichervorrichtung zugreift und die darin gespeicherten Anweisungen ausführt, so dass der Prozessor in der Lage ist, ein Eingangssignal am Eingang zu erfassen. Der Prozessor umfasst ferner einen Ausgang, der so konfiguriert ist, dass er ein Steuerausgangssignal zumindest an den Drehmomentgenerator 17 liefert.
Es wird deutlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung zu verlassen.
Die Erfindung kann gemäß den folgenden nummerierten Klauseln definiert werden:

1. Steuermodul für einen Fahrzeugantriebsstrang, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Steuermodul umfasst:
- einen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er ein Eingangssignal empfängt, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt; und
- einen Prozessor, der so konfiguriert ist, um:
  1. (i) einen Motordrehmomentanstieg von einem ersten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf einen zweiten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, zu bestimmen; und
  2. (ii) eine Steuerausgabe zu erzeugen, um die Motordrehmomenterhöhung anzuwenden und eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird;
  wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen gleich ist, wenn: das Getriebeeingangsdrehmoment die erste Motordrehmomentausgabe umfasst und sich das Getriebe im ersten Gang befindet, und das Getriebeeingangsdrehmoment die zweite Motordrehmomentausgabe umfasst und sich das Getriebe im zweiten Gang befindet.
2. Ein Steuermodul wie in Klausel 1 definiert, das so konfiguriert ist, dass es ein negatives Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase steuert, um ein konstantes Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase aufrechtzuerhalten.
3. Ein Steuermodul nach Klausel 1 oder Klausel 2, wobei die elektrische Maschine als Generator betrieben wird.
4. Steuermodul nach einem der vorhergehenden Klauseln, wobei das Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs kleiner ist als das Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs.
5. Steuermodul nach einem der vorangehenden Klauseln, wobei die elektrische Maschine ein integrierter Startergenerator ist.
6. Steuermodul gemäß einem der Klauseini bis 4, wobei es sich bei der elektrischen Maschine um einen Elektromotor handelt.
7. Ein Steuermodul gemäß einem der vorhergehenden Klauseln, wobei das Getriebe ein Automatikgetriebe ist.
8. Steuermodul gemäß einem der vorhergehenden Klauseln, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, dass es einen Eingang empfängt, der ein angefordertes Raddrehmoment angibt, und wobei der Steuerausgang so konfiguriert ist, dass er den Drehmomentausgang der elektrischen Maschine steuert, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen.
9. Steuermodul, wie in einem der vorhergehenden Klauseln definiert, wobei der Steuerausgang so konfiguriert ist, dass er eine Erhöhung des Motordrehmoments von der ersten Motordrehmomentausgabe auf die zweite Motordrehmomentausgabe anfordert, bevor er eine Erhöhung einer negativen Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine anfordert.
10. Steuermodul, wie in einem der vorhergehenden Klauseln definiert, wobei der Steuerausgang so konfiguriert ist, dass er die Rate des Motordrehmomentanstiegs in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs und des zweiten Gangs variiert.
11. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Verfahren umfasst:
- Empfangen eines Eingangssignals, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt;
- Bestimmen eines Motordrehmomentanstiegs von einer ersten Motordrehmomentausgabe, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf eine zweite Motordrehmomentausgabe, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet; und
- Erzeugen einer Steuerausgabe, um die Motordrehmomenterhöhung anzuwenden und eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird; wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen dasselbe ist, wenn: das Getriebeeingangsdrehmoment die erste Motordrehmomentausgabe umfasst und das Getriebe im ersten Gang ist, und das Getriebeeingangsdrehmoment die zweite Motordrehmomentausgabe umfasst und das Getriebe im zweiten Gang ist.
12. Verfahren nach Klausel 11, wobei das Verfahren das Steuern einer negativen Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase umfasst, um ein konstantes Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase aufrechtzuerhalten.
13. Verfahren gemäß Klausel 11 oder Klausel 12, wobei das Verfahren den Betrieb der elektrischen Maschine als Generator umfasst.
14. Verfahren nach einer der Klauseln11 bis 13, wobei das Verfahren das Empfangen einer Eingabe umfasst, die ein angefordertes Raddrehmoment angibt, und wobei das Verfahren das Steuern der Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine umfasst, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen.
15. Antriebsstrang mit einem Getriebe, einem Motor, einer elektrischen Maschine und einem Steuermodul nach einer der Klauseini bis 10.
16. Fahrzeug mit dem Steuermodul nach einer der Klauseini bis 10 oder mit dem Antriebsstrang nach Klausel 15.

Claims

Steuermodul für einen Fahrzeugantriebsstrang, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Steuermodul Folgendes umfasst: einen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er ein Eingangssignal empfängt, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt; und einen Prozessor, der so konfiguriert ist, um: (i) einen Motordrehmomentanstieg von einem ersten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf einen zweiten Motordrehmomentausgang, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet, zu bestimmen; und (ii) eine Steuerausgabe zu erzeugen, um die Motordrehmomenterhöhung anzuwenden und eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird; wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen gleich ist, wenn: das Getriebeeingangsdrehmoment die erste Motordrehmomentausgabe umfasst und sich das Getriebe im ersten Gang befindet, und das Getriebeeingangsdrehmoment die zweite Motordrehmomentausgabe umfasst und sich das Getriebe im zweiten Gang befindet.
Steuermodul nach Anspruch 1, das so konfiguriert ist, dass es ein negatives Ausgangsdrehmoment der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase steuert, um das Ausgangsdrehmoment des Getriebes während der Drehmomentphase konstant zu halten, und wobei die elektrische Maschine optional als Generator betrieben wird.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übersetzungsverhältnis des zweiten Ganges kleiner ist als das Übersetzungsverhältnis des ersten Ganges.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine ein integrierter Startergenerator ist.
Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrische Maschine ein Elektromotor ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe ein Automatikgetriebe ist.
Steuermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuermodul so konfiguriert ist, dass es eine Eingabe empfängt, die ein angefordertes Raddrehmoment angibt, und wobei der Steuerausgang so konfiguriert ist, dass er den Drehmomentausgang der elektrischen Maschine steuert, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen, und wobei der Steuerausgang optional so konfiguriert ist, dass er eine Erhöhung des Motordrehmoments vom ersten Motordrehmomentausgang auf den zweiten Motordrehmomentausgang anfordert, bevor er eine Erhöhung eines negativen Drehmomentausgangs der elektrischen Maschine anfordert, und wobei der Steuerausgang ferner optional so konfiguriert ist, dass er die Rate des Motordrehmomentanstiegs in Abhängigkeit von dem Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs und des zweiten Gangs variiert.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebsstrangs, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe, einen Motor und eine elektrische Maschine umfasst, wobei der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeeingangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe, der Motor und die elektrische Maschine zusammen ein Getriebeausgangsdrehmoment liefern, wenn sowohl der Motor als auch die elektrische Maschine in Betrieb sind, wobei das Getriebe so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf einen Anstieg der Motordrehzahl ein Hochschalten von einem ersten Gang in einen zweiten Gang bewirkt, wobei das Hochschalten eine Drehmomentphase und eine auf die Drehmomentphase folgende Trägheitsphase umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Eingangssignals, das ein angefordertes Hochschalten von dem ersten Gang in den zweiten Gang anzeigt; Bestimmen eines Motordrehmomentanstiegs von einer ersten Motordrehmomentausgabe, wenn sich das Getriebe im ersten Gang befindet, auf eine zweite Motordrehmomentausgabe, wenn sich das Getriebe im zweiten Gang befindet; und Erzeugen einer Steuerausgabe, um die Motordrehmomenterhöhung anzuwenden und eine Drehmomentausgabe der elektrischen Maschine zu steuern, so dass das Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase im Wesentlichen konstant gehalten wird; wobei das Getriebeausgangsdrehmoment im Wesentlichen das gleiche ist, wenn: das Getriebeeingangsdrehmoment die erste Motordrehmomentausgabe umfasst und das Getriebe im ersten Gang ist, und das Getriebeeingangsdrehmoment die zweite Motordrehmomentausgabe umfasst und das Getriebe im zweiten Gang ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren das Steuern eines negativen Drehmomentausgangs der elektrischen Maschine während der Drehmomentphase umfasst, um ein konstantes Getriebeausgangsdrehmoment während der Drehmomentphase aufrechtzuerhalten, und wobei das Verfahren optional das Betreiben der elektrischen Maschine als Generator umfasst, und wobei das Verfahren ferner optional das Empfangen einer Eingabe umfasst, die ein angefordertes Raddrehmoment anzeigt, und wobei das Verfahren das Steuern des Drehmomentausgangs der elektrischen Maschine umfasst, um das angeforderte Raddrehmoment während der Drehmomentphase zu erfüllen.
Antriebsstrang, umfassend ein Getriebe, einen Motor, eine elektrische Maschine und ein Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug mit dem Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder mit dem Antriebsstrang nach Anspruch 10.