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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung betrifft allgemein eine Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug und insbesondere das Steuern einer Drehmomentwandlerkupplung eines Automatikgetriebes.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Fahrzeug, das mit einer Brennkraftmaschine und einem Automatikgetriebe ausgestattet ist, das einem Antriebsstrang Antriebsmoment liefert, verwendet typischerweise eine Drehmomentwandlervorrichtung mit einer als Drehmomentwandlerkupplung (,TCC', kurz vom engl. Torque Converter Clutch) bezeichneten Überbrückungsvorrichtung. Die typische Drehmomentwandlerkupplung umfasst eine fluidbetriebene Reibungsvorrichtung, die bei voller Betätigung ein Antriebspumpenrad und eine Abtriebsturbine eines Drehmomentwandlers mechanisch koppelt, um eine Übertragung von Drehmoment dazwischen zu ermöglichen. Das Antriebspumpenrad ist typischerweise an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mechanisch angebracht, und die Abtriebsturbine ist typischerweise an einer Antriebswelle des Getriebes mechanisch angebracht.
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Wenn die Drehmomentwandlerkupplung voll betätigt ist, können Drehmomentstörungen direkt auf den Fahrzeugendantrieb und somit auf das Fahrzeug weitergeleitet werden. Fahrzeugkalibratoren erzeugen typischerweise als Kennfelder bezeichnete Anlege-/Löse-Kalibrierungen der Drehmomentwandlerkupplung, die Antriebsstrangstörungen minimieren, die als NVH (vom engl. ,Noise, Vibration and Harshness' = Geräusch, Vibration und Rauheit) bezeichnet werden. Kennfelder für Einrücken/Lösen der TCC werden typischerweise mit Hilfe von Fahrereingabe entweder der Gaspedalstellung oder der Drosselstellung (,TPS', kurz vom engl. Throttle Position) und der Fahrzeuggeschwindigkeit kalibriert. Bei Verwenden von TPS und Fahrzeuggeschwindigkeit als Kalibrierungseingaben werden typischerweise die Möglichkeiten zum Einrücken der Drehmomentwandlerkupplung nicht maximiert, da einige TPS-Werte abhängig von Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine sowohl zu zulässigen als auch unzulässigen NVH-Werten führen. Wenn die TPS und die Fahrzeuggeschwindigkeit als Kalibrierungseingaben verwendet werden, verhindert eine einzige unzulässige NVH-Bedingung bei einer vorgegebenen TPS und Fahrzeuggeschwindigkeit effektiv das Einrücken der Drehmomentwandlerkupplung bei dem spezifischen TPS-/Fahrzeuggeschwindigkeitspunkt bei allen Lastbedingungen.
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Manche Fahrzeugsysteme setzen Hybrid-Antriebsstrangsysteme ein, die ein Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine liefern und gespeicherte elektrische Energie zur Unterstützung des Fahrzeugbetriebs einsetzen können, um Vorteile in Bezug auf verringerten Kraftstoffverbrauch und verringerte Abgasemissionen zu erzielen. Ein solches System ist ein Brennkraftmaschinen-Stopp-Start-System (ESS, kurz vom engl. Engine Stop-Start), das viele herkömmliche Antriebsstrangkomponenten und -subsysteme verwendet und während des Auftretens von Schiebebetrieben und Fahrzeugabstellen Schubabschaltvorgänge der Brennkraftmaschine und Abstellvorgänge der Brennkraftmaschine ausführt. Anschließend wird die Brennkraftmaschine neu gestartet, wenn der Fahrer des Fahrzeugs dies befiehlt. Ein beispielhaftes ESS-System nutzt ein Hochspannungsbatteriesystem, einen Wechselrichter und einen Motor-Generator zum Vorsehen von ESS-Funktionalität.
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Hybridfahrzeugsysteme, die das ESS-System aufweisen, müssen ständig den elektrische Energie speichernden Vorrichtungen des Fahrzeugs, die typischerweise Hochspannungsbatteriesysteme oder andere elektrische Energie speichernde Vorrichtungen umfassen, erneut Energie zuführen. Das erneute Zuführen von Energie zu den elektrische Energie speichernden Vorrichtungen kann die Form von Regenerierungsvorgängen, wobei die elektrische Energie aus kinetischer Energie des Fahrzeugs gewonnen wird, und Ladevorgängen, bei denen elektrische Energie aus der Brennkraftmaschinenleistung des Fahrzeugs gewonnen wird, annehmen. Energie zum Laden stammt typischerweise von Drehmoment, das durch Umdrehung der Brennkraftmaschine erzeugt wird, die eine elektrische Maschine, d.h. einen Generator, antreibt, der zum Erzeugen elektrischer Energie zur Speicherung in der elektrische Energie speichernden Vorrichtung dient. Energie zur Regenerierung stammt typischerweise aus rekuperativer Bremsung, wobei die kinetische Energie des Fahrzeugs gewonnen wird, indem der Endantrieb zum Übertragen von Drehmoment durch den Antriebsstrang zur elektrischen Maschine veranlasst wird.
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Während der rekuperativen Bremsung gewonnene elektrische Energie ist auf das Drehmoment beschränkt, das durch den gesamten Antriebsstrang zur elektrischen Maschine übertragen werden kann, was einen Betriebsbereich bedeutet, in dem die Drehmomentwandlerkupplung sich in einem Überbrückungsmodus oder einem Modus gesteuerten Schlupfs befindet. Unter Bezug nun auf 2 zeigt Linie A einen typischen Schaltpunkt vom zweiten auf den dritten Gang eines Viergang-Automatikgetriebes, der auf Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselstellung beruht. Linie B stellt eine typische Betriebslinie für eine Drehmomentwandlerkupplungsbetätigung dar, die auf Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselstellung für einen dritten Gang beruht. In dem Betriebsbereich rechts der Linie B wird die Drehmomentwandlerkupplung eingerückt. In dem Betriebsbereich links der Linie B ist die Drehmomentwandlerkupplung offen oder nicht überbrückt und rekuperative Bremsung ist deaktiviert. Wie ersichtlich ist, ist zwischen den Linien A und B ein beträchtlicher Betriebsbereich vorhanden, in dem das Fahrzeug betrieben werden kann, in dem aber eine rekuperative Bremsung aufgrund von Beschränkungen in Verbindung mit NVH und anderer Probleme nicht erfolgen kann.
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Es besteht ein Bedarf, den Betriebsbereich einer Drehmomentwandlerkupplung bei einem Fahrzeug, das rekuperative Bremsung einsetzt, zu vergrößern, um dessen Vorteile zu erzielen, ohne Fahrzeug-NVH und andere Fahrverhaltensaspekte zu beeinträchtigen.
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Die Druckschrift
US 7 059 435 B2 beschreibt ein Verfahren zum Regenerieren einer elektrische Energie speichernden Vorrichtung unter Verwendung kinetischer Energie eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, die mit einer elektrischen Maschine und mit einem mit einer Getriebevorrichtung wirkverbundenen Drehmomentwandler wirkverbunden ist. Die kinetische Energie des Fahrzeugs ist auf die elektrische Maschine übertragbar ist, die mit der elektrische Energie speichernden Vorrichtung elektrisch verbunden ist.
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Die Druckschrift
US 5 484 353 A beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, die mit einem Getriebe und einem Drehmomentwandler wirkverbunden ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es werden ein Verfahren und ein System angeboten, die die oben genannten Probleme angehen und es dem Fahrzeug ermöglichen, Vorteile umfassender zu nutzen, die mit einem breiteren Betriebsbereich für das Einrücken der Drehmomentwandlerkupplung erreichbar sind. Die Erfindung umfasst ein Verfahren und ein System zum Ermitteln von Überbrücken und Überbrückungsfreigabe der Drehmomentwandlerkupplung beruhend auf Fahrereingabe, typischerweise Drosselstellung oder Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Brennmaschinenlast, was ein umfassenderes Gewinnen von Energie während rekuperativer Bremsung ermöglicht, während Endantriebsstörungen bewältigt werden.
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Um die Aufgabe dieser Erfindung zu verwirklichen, werden ein Verfahren und ein Herstellungsartikel vorgesehen, die zum elektrischen Regenerieren einer elektrische Energie speichernden Vorrichtung unter Verwendung von kinetischer Energie eines Fahrzeugs dienen. Das beispielhafte Fahrzeug weist eine Brennkraftmaschine auf, die mit einer elektrischen Maschine und einem mit einer Getriebevorrichtung wirkverbundenen Drehmomentwandler wirkverbunden ist. Die kinetische Energie des Fahrzeugs ist auf die elektrische Maschine übertragbar, die mit der elektrische Energie speichernden Vorrichtung elektrisch verbunden ist. Das Verfahren umfasst das Überwachen einer Forderung des Fahrers nach Leistung, der Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Brennkraftmaschinenlast. Eine Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler wird beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast betätigt.
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Erfindungsgemäß wird die Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler betätigt, wenn die Brennkraftmaschinenlast unter einer ersten kalibrierten Brennkraftmaschinenlast liegt, wobei die erste kalibrierte Brennkraftmaschinenlast beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung und der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß wird die betätigte Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler deaktiviert, wenn die Brennkraftmaschinenlast größer als eine zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast ist, wobei die zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung und der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit ermittelt wird.
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Des Weiteren wird die betätigte Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler erfindungsgemäß bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit deaktiviert, die kleiner als eine kalibrierte Getriebeschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wenn die Forderung des Fahrers nach Leistung unter einem vorgegebenen Leistungsgrenzwert liegt und die Brennkraftmaschinenlast unter der zweiten kalibrierten Brennkraftmaschinenlast liegt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung umfasst, dass die erste kalibrierte Brennkraftmaschinenlast bei jeder überwachten Forderung des Fahrers nach Leistung und bei jeder überwachten Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit größer als die zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast ist.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler, so dass Kupplungsschlupf im Wesentlichen null ist, und das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler, so dass ein gesteuerter Kupplungsschlupf unter einem vorgegebenen Schlupfbetrag vorliegt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung, der Brennkraftmaschinenbetriebsdrehzahl, der Brennkraftmaschinenlast und dem Atmosphärendruck sowie dem Betrieb eines Tempomats.
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Diese und andere Ausgestaltungen der Erfindung werden für den Fachmann bei Lesen und Verstehen der folgenden näheren Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich.
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Figurenliste
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Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen eine physikalische Form annehmen, deren bevorzugte Ausführungsform in den Begleitzeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, näher beschrieben und veranschaulicht wird, und wobei:
- 1 ein schematisches Diagramm eines Brennkraftmaschinen- und Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 ein beispielhaftes Datendiagramm gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
- 3 beispielhafte Datendiagramme gemäß der vorliegenden und 4 Erfindung sind.
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Eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Unter Bezug nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte lediglich dem Zweck der Veranschaulichung der Erfindung und nicht dem Zweck der Einschränkung derselben dient, zeigt 1 eine schematische Zeichnung eines ein beispielhaftes Brennkraftmaschinen- und Steuersystem umfassenden Fahrzeugantriebssystems, das nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgelegt wurde. Das beispielhafte System, das als riemengetriebenes Generator/ Starter-System (,BAS', kurz vom engl. Belt-Driven Alternator/Starter) beschrieben wird, umfasst ein Antriebsstrangsystem mit Brennkraftmaschine 20, einem Getriebe 24 mit Drehmomentwandler 22, einer Motor-Generator-Einrichtung 34 und einer Leistungselektronikbox (,PEB', kurz vom engl. Power Electronics Box) 36, die jeweils mittels eines Busses 6 eines lokalen Netzes (LAN) mit einem verteilten Steuersystem signal- und/oder wirkverbunden sind. Das verteilte Steuersystem umfasst u.a. ein Brennkraftmaschinensteuermodul (ECM, kurz vom engl. Engine Control Module) 10, ein Getriebesteuermodul (TCM, kurz vom engl. Transmission Control Module) 12, ein Bremsensteuermodul (BCM, kurz vom engl. Brake Control Module) 14, ein Energiespeicherungssteuermodul (ESCM, kurz vom engl. Energy Storage Control Module) 18 und ein Steuergerät für Heizung, Lüftung und Klimaanlage (HVAC, kurz vom engl. Heating-Ventilation-Air Conditioning Controller) 16.
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Das Antriebsstrangsystem umfasst die Brennkraftmaschine 20, die zum Liefern von Zugleistung zum Antreiben von Rädern 28 unter Verwendung bekannter Leistungsübertragungsvorrichtungen dient, welche umfassen: den Drehmomentwandler 22, der eine Drehmomentwandlerkupplung oder TCC (nicht dargestellt) umfasst, das Getriebe 24 und einen Fahrzeugendantrieb 26, der typischerweise eine Getriebe/Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb oder alternativ eine Hinterachsdifferentialeinheit für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb oder andere bekannte Vorrichtungen zum Übertragen von Leistung auf die Fahrzeugräder umfasst. Alternativ ist das Fahrzeug so betreibbar, dass kinetische Energieeingabe des Fahrzeugs als Drehmoment durch die angetriebenen Räder 28 des Fahrzeugs, durch den Fahrzeugantriebsstrang 26 zum Getriebe 24, den Drehmomentwandler 22 und die Brennkraftmaschine 20 zu einem bidirektionalen Hilfsaggregatriemenantriebssystem 32 und einer Motor-Generator-Einrichtung 34 übertragen wird.
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Die Motor-Generator-Einrichtung (,MGU', kurz vom engl. Motor-Generator Unit) 34 umfasst eine elektrische Maschine, die betreibbar ist, um als Drehmoment erzeugende Vorrichtung und als elektrisch-generative Vorrichtung, bevorzugt abhängig von Fahrzeugbetrieb und einem Steuersignal von dem Steuergerät 10 zu der Leistungselektronikbox (,PEB') 36 und anderen Steuersignalen, zu dienen. Die PEB 36 umfasst die Funktionen eines Leistungsumrichtermoduls (PIM, kurz vom engl. Power Inverter Module) und eines Hilfssleistungsmoduls (APM, kurz vom engl. Auxiliary Power Module) und ist mit der MGU 34 und einer Hochspannungsbatterie (,HV', kurz vom engl. High Voltage) 40, die bevorzugt bei 36/42 VDC arbeitet, und einer herkömmlichen Zwölfvoltbatterie 38 elektrisch verbunden, um dazwischen elektrische Energie selektiv zu übertragen. Die PEB dient zum Steuern des Betriebs einer elektrisch betriebenen Hilfsölpumpe 30, die an einem Hydraulikkreislauf des Getriebes 24 fluidisch angebracht ist, um während bestimmter Betriebsbedingungen, einschließlich Abschalten der Brennkraftmaschine und Abschalten des Fahrzeugs, in dem Hydraulikkreislauf druckbeaufschlagtes Fluid vorzusehen. Es versteht sich, dass die Hochspannungsbatterie 40 und die herkömmliche Zwölfvoltbatterie 38 eine beliebige von verschiedenen Vorrichtungen umfassen können, die zum Bereitstellen einer elektrischen Energie speichernden Kapazität am Fahrzeug dienen.
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Die Brennkraftmaschine 20 ist mit dem bidirektionalen Hilfsaggregatriemenantriebssystem 32 wirkverbunden, bevorzugt an einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Das bidirektionale Hilfsaggregatriemenantriebssystem 32 arbeitet in einem ersten Betriebszustand, der einen elektrisch Energie erzeugenden Modus umfasst, und in einem zweiten Betriebszustand, der einen Drehmoment erzeugenden Modus umfasst. In dem ersten, dem elektrische Energie erzeugenden Modus liefert die Brennkraftmaschine 20 Drehmoment zu dem Hilfsaggregatriemenantriebssystem 32, wobei Leistung und Energie zu der Motor-Generator-Einrichtung 34 (,MGU') und anderen Hilfsaggregaten übertragen werden. In dem ersten Modus fungiert die MGU 34 als elektrische Energie erzeugende Vorrichtung zum Auffüllen oder Laden des elektrisch Energie speichernden Systems, das die Hochspannungsbatterie (,HV) 40 und die Zwölfvoltbatterie 38 umfasst, mit Hilfe des von der Brennkraftmaschine 20 erzeugten Drehmoments und/oder kinetischer Energie von dem Fahrzeug. In dem zweiten, dem Drehmoment erzeugenden Modus fungiert die MGU 34 als elektrischer Motor zum Erzeugen von Drehmoment, das mittels des Hilfsaggregatriemenantriebssystems 32 zu der Brennkraftmaschine 20 übertragen wird, um den Brennkraftmaschinenbetrieb zu starten, wobei in dem elektrische Energie speichernden System gespeicherte elektrische Energie genutzt wird. Die MGU 34 kann weiterhin als der elektrische Motor zum Erzeugen von Drehmoment fungieren, das zu der Brennkraftmaschine 20 übertragen wird, um Brennkraftmaschinenbetrieb zu stabilisieren und ein Drehmomentdämpfen für den Fahrzeugendantrieb vorzusehen.
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Das verteilte Steuersystem umfasst ein integriertes Fahrzeugsteuersystem, wobei die Steuergeräte, einschließlich ECM 10, TCM 12, BCM 14, HVAC 16, mittels LAN 6 signalverbunden sind, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Jeder der vorstehend erwähnten Steuerprozessoren ist bevorzugt ein digitaler Universalrechner, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder einen Hauptprozessor, ROM, RAM und I/O, einschließlich A/D und D/A, umfasst. Jeder Steuerprozessor umfasst einen Satz von Steueralgorithmen, der residente Programmbefehle und Kalibrierungen umfasst, die im ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen vorzusehen. Eine Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Steuerprozessoren wird bevorzugt mittels des vorstehend erwähnten LAN verwirklicht.
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Das verteilte Fahrzeugsteuersystem ist mit mehreren Erfassungsvorrichtungen signalverbunden und mit mehreren Ausgangsvorrichtungen wirkverbunden, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 20, des Getriebes 24 und der MGU 34 und der PEB 36 ständig zu überwachen und zu steuern. Dies umfasst das Überwachen von Bedingungen der HV-Batterie 40 und das Ermitteln des Ladezustands der HV-Batterie 40. Die gesteuerten Ausgangsvorrichtungen umfassen bevorzugt Subsysteme für das ordnungsgemäße Steuern und Arbeiten der Brennkraftmaschine 20, einschließlich zum Beispiel ein Luftansaugsystem mit einem Drosselsteuersystem, eine Kraftstoffeinspritzanlage, eine Fremdzündungsanlage (bei Verwenden einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung), einer Abgasrückführungsanlage und ein Verdampfungssteuersystem. Die (nicht dargestellten) Erfassungsvorrichtungen umfassen Vorrichtungen, die zum Überwachen des Brennkraftmaschinenbetriebs dienen, einschließlich Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine (U/MIN) und Brennkraftmaschinenlast, was Krümmerdruck (,MAP', kurz vom engl. Manifold Pressure) und/oder Luftdurchsatz (,MAF', kurz vom engl. Manifold Airflow) umfasst. Das ECM 10 dient bevorzugt zum regelmäßigen Ermitteln eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine beruhend auf dem überwachten Betrieb der Brennkraftmaschine. Andere Sensoren umfassen solche, die zum Überwachen von Außenbedingungen und von Fahrerforderung dienen, und sind typischerweise mittels Kabelbäumen mit dem Systemsteuergerät 10 signalverbunden. Fahrereingaben umfassen eine Fahrerforderung nach Leistung, was durch eine Stellung des Gaspedals 4 oder einen (nicht dargestellten) Drosselstellungssensor ermittelt wird, sowie eine Fahrereingabe zu einem Bremspedal (Forderung nach negativer Beschleunigung des Fahrzeugs oder Bremsen) und Fahrereingabe zu einem Tempomat (Forderung nach gleich bleibender Fahrzeuggeschwindigkeit).
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Steueralgorithmen in jedem der Steuerprozessoren werden typischerweise während vorgegebenen Wiederholungszyklen ausgeführt, so dass jeder Steueralgorithmus mindestens einmal pro Wiederholungszyklus ausgeführt wird. In den nicht flüchtigen Speichervorrichtungen gespeicherte Algorithmen werden durch den jeweiligen Hauptprozessor ausgeführt und dienen zum Überwachen von Eingängen der Erfassungsvorrichtungen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuerung des Betriebs der jeweiligen Vorrichtung, wobei vorgegebene Kalibrierungen verwendet werden. Wiederholungszyklen werden typischerweise während des Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden ausgeführt. Alternativ können Steueralgorithmen als Reaktion auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Ein zyklisches Ereignis, z.B. das Berechnen von Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine, kann pro Brennkraftmaschinenzyklus ausgeführt werden. Eine Maßnahme zum Starten der Brennkraftmaschine 20 nach ihrem Abschalten wird bevorzugt als Reaktion auf ein Ereignis ausgeführt, z.B. eine Forderung des Fahrers nach Beschleunigung, was durch Überwachen der Fahrereingabe zu dem Gaspedal 4 detektiert wird. Alternativ kann die Maßnahme zum Starten der Brennkraftmaschine 20 nach ihrem Abschalten ein quasizyklisches Ereignis sein, wobei das Antriebsstrang-Steuergerät 10 Fahrzeugbedingungen wie Umgebungslufttemperatur zyklisch überwacht und ein Brennkraftmaschinenstartereignis bei einem folgenden Wiederholungszyklus implementiert, um zusätzliche Funktionalität vorzusehen.
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Das integrierte Fahrzeugsteuersystem ist mit den vorstehend erwähnten Sensoren und anderen Erfassungsvorrichtungen signalverbunden und ist mit Ausgangsvorrichtungen zum Überwachen und Steuern von Brennkraftmaschinen- und Fahrzeugbetrieb wirkverbunden. Die Ausgangsvorrichtungen umfassen bevorzugt Subsysteme, die ein ordnungsgemäßes Steuern und Betreiben des Fahrzeugs, einschließlich der Brennkraftmaschine, des Getriebes und der Bremsen, vorsehen. Die Erfassungsvorrichtungen, die dem Fahrzeug eine Signaleingabe liefern, umfassen Vorrichtungen, die zum Überwachen von Fahrzeugbetrieb, von externen Bedingungen und Umgebungsbedingungen und von Fahrerbefehlen dienen.
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Im Gesamtbetrieb sendet das ECM 10 abhängig von der erwünschten Hybridfunktion Steuerbefehle zu der PEB 36 in Form von Drehmoment-, Geschwindigkeits- oder Spannungssteuerbefehlen. Die PEB sendet wichtige Steuerparameter wie Brennkraftmaschinendrehzahl, geliefertes Drehmoment, Temperatur und Diagnose. Das ESCM 18 überwacht wichtige Eingaben zum Unterstützen der Zustandsoptimierung der Hybridbatterie (d.h. HV-Batterie 40) zusätzlich zum Unterstützen der automatischen Gebläse- und Abschaltsteuerung. Das ECM und das TCM wirken zusammen, um den Gangschalt- und TCC-Betrieb zu koordinieren, um Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren und Fahrverhalten zu optimieren. Jede dieser Steuermaßnahmen wird bevorzugt ausgeführt, während der Betrieb des BCM und des HVAC integriert werden. Das Arbeiten des Hybrid-Antriebstrangs des beispielhaften Systems umfasst bevorzugt Starten/Abschalten der Brennkraftmaschine; Schubabschalten während negativer Beschleunigung des Fahrzeugs unter Verwendung der elektrischen Maschine 34, um ein Glätten des Endantriebsdrehmoments vorzusehen; Steuerung des Ladens/Entladens der Batterie; rekuperative Bremsung; elektrische Servounterstützung und elektromotorisches Kriechen
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Die Brennkraftmaschine 20 umfasst eine beliebige einer Reihe bekannter Brennkraftmaschinenkonfigurationen, einschließlich zum Beispiel einer Vierzylinder-Viertakt-Fremdzündungsbrennkraftmaschine. Ihr Betrieb wird vorrangig durch das ECM 10 gesteuert.
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Das beispielhafte Getriebe umfasst bevorzugt eine bekannte automatische Doppelkupplungs-Viergang-Getriebevorrichtung, die zum Übertragen von Drehmoment zwischen der Brennkraftmaschine und dem Drehmomentwandler und dem Antriebsstrang dient. Das Getriebe 24 weist mehrere Übersetzungsstufen auf, die typischerweise Getriebe-Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnisse vorsehen, die von etwa 3,0/1 bis zu 0,74/1 reichen. Sein Betrieb wird vorrangig durch das TCM 12 gesteuert.
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Der Drehmomentwandler 22 umfasst eine (nicht dargestellte) bekannte Drehmomentwandlerkupplung, die überbrücken kann. Die Drehmomentwandlerkupplung ist zu einer offenen Stellung, einer überbrückten Stellung und einem Zustand gesteuerten Schlupfs steuerbar. Wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung in der überbrückten Stellung befindet, ist die Antriebsdrehzahl zum Getriebe 24 gleich der Brennkraftmaschinendrehzahl, die typischerweise als Drehzahl der Brennkraftmaschinenkurbelwelle in Umdrehungen pro Minute oder ,U/MIN' gemessen wird. Wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung in dem Zustand gesteuerten Schlupfs befindet, liegt die Antriebsdrehzahl zu dem Getriebe 24 innerhalb einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschinendrehzahl, typischerweise eine Differenz von etwa zwanzig U/MIN. Wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung in der offenen Stellung befindet, gibt es keine feste Beziehung zwischen der Antriebsdrehzahl zum Getriebe 24 und der Brennkraftmaschinendrehzahl. Die Drehmomentwandlerkupplung wird typischerweise durch einen solenoid-artigen Aktor gesteuert, der von dem TCM 12 gesteuert wird.
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Das TCM 12 umfasst bevorzugt Steueralgorithmen und vorgegebene Kalibrierungen, die zum Steuern des laufenden Betriebs des Getriebes 24 und der Drehmomentwandlerkupplung 22, bevorzugt koordiniert mit anderen Steuerprozessoren, verwendbar sind. Die Getriebekalibrierung umfasst bevorzugt ein vorgegebenes Gangschaltmuster, das das Gangschalten in dem Getriebe beruhend auf Fahrerdrehmomentforderungen steuert, die Eingaben zum Gaspedal, Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine und Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen. In einem mit elektronischer Drosselsteuerung ausgestatteten System, bei dem das Gaspedal 4 enthalten ist, das ein elektrisches Signal zum Betreiben eines Drosselmotors sendet, ist die Gaspedalstellung (APS, kurz vom engl. Accelerator Pedal Position) von der Stellung der Drossel (TPS, kurz vom engl. Throttle Position) effektiv abgekoppelt. Es können zum Beispiel abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und vorübergehender Maßnahmen des Fahrers ein niedriger Wert für APS und ein großer Wert für TPS und die Brennkraftmaschinenlast (MAP) vorliegen. Ferner können während eines Gasgebe-Vorgangs ein kleiner Wert für APS und ein großer Wert für TPS und MAP vorliegen, wogegen unter quasistatischem Betrieb ein niedriger Wert für APS vorliegen kann, da der Fahrer das Gas langsam (aber nicht auf APS = 0) wegnimmt, was mit einem niedrigen Wert für MAP verbunden ist.
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Unter erneutem Bezug auf 1 und ferner unter Bezug auf 2-4 wird nun eine Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben, bei der das zuvor beschriebene Fahrzeugantriebssystem wie hierin näher beschrieben arbeitet. Das verteilte Fahrzeugsteuersystem umfasst ein darin codiertes Computerprogramm zum Ausführen eines Verfahrens zum Regenerieren der elektrische Energie speichernden Vorrichtung unter Verwendung kinetischer Energie des Fahrzeugs. Wie hierin beschrieben unterscheidet sich das Regenerieren der elektrische Energie speichernden Vorrichtung unter Verwendung kinetischer Energie des Fahrzeugs von dem Laden der elektrische Energie speichernden Vorrichtung darin, dass die Energie zum Regenerieren aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs gewonnen wird, wogegen Energie zum Laden der elektrische Energie speichernden Vorrichtung aus Leistung gewonnen wird, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Das Computerprogramm umfasst das Überwachen einer Forderung des Fahrers nach Leistung, bevorzugt unter Verwendung einer Eingabe zu dem Gaspedal 4, und Fahrzeuggeschwindigkeit. Weiterhin wird die Brennkraftmaschinenlast ermittelt, bevorzugt durch Überwachen des Ansaugunterdrucks der Brennkraftmaschine (in kPA) unter Verwendung des vorstehend erwähnten MAP-Sensors. Die Drehmomentwandlerkupplung oder TCC wird beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung, der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit und der Brennkraftmaschinenlast betätigt. Das Betätigen der TCC umfasst das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler, wenn die Brennkraftmaschinenlast unter einer ersten kalibrierten Brennkraftmaschinenlast liegt, was beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung und der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit ermittelbar ist. Die TCC-Betätigung wird nun unter Bezug auf 2 und 3 gezeigt, die charakteristische Datendiagramme mit beispielhaften Kalibrierungen für das Betätigen der Drehmomentwandlerkupplung in dem dritten Gang des vorstehend beschriebenen beispielhaften Fahrzeugsystems umfassen. 2 zeigt eine Kalibrierung für das Betätigen der TCC, wenn die Forderung des Fahrer nach Leistung oder Drehmoment, APS, kleiner als ein vorgegebener Wert für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Linie C zeigt die Kalibrierungswerte für die Forderung des Fahrers nach Leistung und Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine endgültige Entscheidung des Fahrzeugsteuersystems, die TCC zu betätigen, beruht weiterhin auf Brennkraftmaschinenlast, wie in 3 gezeigt wird, die die TCC-Überbrückung (d.h. betätigt), einen gesteuerten Schlupf und TCC offen (d.h. deaktiviert) für einen Betrieb bei drittem Gang über einem Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten demonstriert. Die betätigte TCC wird anschließend bei einem Betriebspunkt deaktiviert, der ermittelt wird, wenn die Brennkraftmaschinenlast größer als eine ermittelbare zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast ist, wobei die zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung und der Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit ermittelt wird. Die erste kalibrierte Brennkraftmaschinenlast ist bei jeder überwachten Forderung des Fahrers nach Leistung und bei jeder überwachten Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeit bevorzugt größer als die zweite kalibrierte Brennkraftmaschinenlast. Wenngleich diese Betätigungs-/Deaktivierungshysterese beschrieben wurde, wird sie graphisch nicht dargestellt. Ein spezifisches Merkmal des beschriebenen Steuersystems wird unter Bezug auf 2 gezeigt, wobei die TCC bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer kalibrierten Getriebeschalt-Fahrzeuggeschwindigkeit (Linie A) betätigt bleiben kann (Linie C), wenn die Forderung des Fahrers nach Leistung unter einem vorgegebenen Leistungsgrenzwert liegt und die Brennkraftmaschinenlast unter der zweiten kalibrierten Brennkraftmaschinenlast liegt. Nun wird der Betrieb des Systems unter Bezug auf 2 und 3 erläutert, wobei der Betrieb des beispielhaften Systems in weiterem Detail beschrieben wird.
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3 und 4 umfassen charakteristische Datendiagramme mit beispielhaften Kalibrierungen zum Steuern des Überbrückens der Drehmomentwandlerkupplung. 3 zeigt die Kalibrierung für den Betrieb des beispielhaften Getriebes 24 im dritten Gang. 4 zeigt die Kalibrierung für den Betrieb des beispielhaften Getriebes 24 im vierten Gang. Die Kalibrierung steuert das Überbrücken der Drehmomentwandlerkupplung in einer überbrückten Stellung, einem Zustand gesteuerten Schlupfs und steuert auch das Öffnen der TCC, wie in beiden 3 und 4 gezeigt wird. Wenn die TCC überbrückt ist, wird der Betrieb der Drehmomentwandlerkupplung beruhend auf Fahrzeuggeschwindigkeit (kph) und Brennkraftmaschinenlast (MAP) ermittelt. Wenn die Brennkraftmaschinenlast unter oder über der TCC-Überbrückungskalibrierungslinie liegt, wird die Drehmomentwandlerkupplung betätigt, was eine rekuperative Bremsung ermöglicht. Wenn die Brennkraftmaschinenlast größer als die Kalibrierungslinie für die offene TCC ist, d.h. unter der Kalibrierungslinie der TCC-Überbrückung, aber über der Kalibrierungslinie für die offene TCC, wird die Drehmomentwandlerkupplung in einem gesteuerten Schlupfbetrieb betätigt, und die rekuperative Bremsung kann weiter erfolgen. Wenn die Brennkraftmaschinenlast größer als die Kalibrierungslinie für die offene TCC ist, ist die TCC offen und es erfolgt keine rekuperative Bremsung.
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Unter erneutem Bezug auf 2 umfasst Linie A eine beispielhafte herkömmliche Kalibrierungslinie zum Schalten zwischen dem zweiten und dritten Gang beruhend auf Fahrzeuggeschwindigkeit (Kilometer pro Stunde oder kph) und die Drehmomentforderung des Fahrers, die die zuvor erwähnte APS ist. Linie B umfasst eine beispielhafte herkömmliche Kalibrierungslinie des Stands der Technik zum Anlegen der Drehmomentwandlerkupplung für den Betrieb im dritten Gang als Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit (in kph) und Drehmomentforderung des Fahrers, APS. Linie C zeigt die Kalibrierungslinie zum Anlegen der Drehmomentwandlerkupplung, die durch Addieren der Größe der Brennkraftmaschinenlast oder MAP gemäß der Erfindung angepasst wurde. Die Linie C der Drehmomentwandlerkupplungskalibrierung demonstriert einen erweiterten Betriebsbereich für die TCC, insbesondere bei niedrigen Werten von Drehmomentforderungen des Fahrers. Dies umfasst eine Fähigkeit, die TCC über dem 2-3-Schaltpunkt (unter Bezug auf Linie A gezeigt) betätigen oder aktivieren zu lassen, wenn die Drehmomentforderung des Fahrers niedrig ist. Dies vergrößert den möglichen Betriebsbereich der TCC, was dem Fahrzeug eine größere Möglichkeit zum Einsatz der rekuperativen Bremsung bietet.
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Ein beispielhafter erfindungsgemäßer Betriebspunkt wird bei Punkt E gezeigt, wobei das Getriebe im dritten Gang bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 48 kph und einer Drosselstellung oder APS von etwa 15 Prozent arbeitet. In dieser Situation beruht, wie unter Bezug auf die Kalibrierung in 3 gezeigt, der Betrieb der Drehmomentwandlerkupplung auf der Motorlast (MAP). Bei einem herkömmlichen Steuersystem des Stands der Technik, das unter Bezug auf Linie B von 2 gezeigt wird, würde die TCC nicht betätigt werden. Bei einer unter Bezug auf 2 und 3 gezeigten lastbasierten TCC-Überbrückungskalibrierung kann die TCC betätigt werden. In dieser Situation würde unter Bezug spezifisch auf 3 das Betätigen der TCC auf Brennkraftmaschinenlast beruhen. Wenn die Brennkraftmaschinenlast 50 kPa oder weniger beträgt, würde die TCC überbrückt werden. Wenn die Brennkraftmaschinenlast zwischen 50 kPa und etwa 90 kPa liegt, würde ein Zustand gesteuerten Schlupfs eintreten. Jeder der vorstehend erwähnten Zustände würde ein gewisses Maß an rekuperativer Bremsung ermöglichen. Nur wenn die Brennkraftmaschinenlast größer als etwa 90 kPa ist, würde die TCC offen sein, was keine Form von rekuperativer Bremsung eintreten lassen würde.
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Somit werden die Fahrereingabe in Form von Drosselstellung oder Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und Brennkraftmaschinenlast jeweils zum Ermitteln genutzt, ob die Drehmomentwandlerkupplung zu betätigen ist. Nach Betätigung wird die Drehmomentwandlerkupplung deaktiviert, wenn eines von: Fahrerforderung nach Leistung, Fahrzeuggeschwindigkeit oder Brennkraftmaschinenlast außerhalb der kalibrierten Werte fällt.
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Bei einer weiteren Verbesserung der Erfindung wird Hysterese in das System eingeführt, wobei das Steuersystem so kalibriert wird, dass die Fahrereingabe, die Grenzwerte für Fahrzeuggeschwindigkeit und Brennkraftmaschinenlast, die zum anfänglichen Überbrücken der Drehmomentwandlerkupplung erforderlich sind, größer als die Grenzwerte sind, die zum Aufheben der Überbrückung der überbrückenden Drehmomentwandlerkupplung erforderlich sind. Diese Hysterese wird bevorzugt auf die Fahrereingabe anwendet, d.h. die Forderung des Fahrers nach Leistung, wenngleich sie auch auf Fahrzeuggeschwindigkeit, Brennkraftmaschinenlast und Fahrereingabe angewendet werden kann.
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Bevorzugt umfasst das Betätigen der Drehmomentwandlerkupplung das Betätigen der Überbrückungskupplung bei einem Fahrzeug-/ Brennkraftmaschinen-Betriebspunkt, bei dem der Kupplungsschlupf im Wesentlichen null ist, d.h. dort liegt keine Drehzahldifferenz zwischen dem Ausgang der Brennkraftmaschinenkurbelwelle und dem Eingang zum Getriebe vor. Das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler kann auch das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler umfassen, so dass ein gesteuerter Kupplungsschlupf kleiner als ein vorgegebener Betrag an Schlupf für eine Zeitdauer vorliegt, mit einer Differenz in dem Bereich von zwanzig Umdrehungen pro Minute (20 U/MIN) zwischen der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und der Drehzahl der Eingangswelle zum Getriebe.
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Das System umfasst weiterhin das Betätigen der Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler beruhend auf der Forderung des Fahrers nach Leistung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Brennkraftmaschinenlast und dem Atmosphärendruck und dem Betrieb des Tempomats. Dieser Betrieb umfasst bevorzugt das Anwenden eines Faktors für Atmosphärendruck, welcher durch das ECM unter Verwendung des MAP-Sensors ermittelbar ist, und eines Ausgleichs für das Betreiben des Tempomats an den MAP- oder Last-Grenzwerten. In einem beispielhaften System wird für die Drosselreaktion bei großen Höhen der MAP-Grenzwert, bei dem die TCC zum Schlupf gebracht oder geöffnet wird, bevorzugt beruhend auf Atmosphärendruck um einen vorgegebenen Wert gesenkt. Analog wird der MAP-Grenzwert bevorzugt um einen vorgegebenen Wert gesenkt, wenn die Geschwindigkeitsregelung aktiviert ist, um die Steuerbarkeit der Geschwindigkeit auf einem unregelmäßigen Straßenbelag zu verbessern.
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Detaillierte Ausgestaltungen der vorstehend erwähnten Komponenten der beispielhaften Ausführungsform sind einem erfahrenen Techniker bekannt, wenngleich sich versteht, dass andere Ausführungsformen unter Verwendung neuartiger Komponenten in den Schutzumfang der hierin beschriebenen Erfindung fallen können. Wenngleich diese Beschreibung im Zusammenhang mit einem Fahrzeug mit einem BAS-Hybridsystem erfolgte, versteht sich, dass andere Ausführungsformen dieser Erfindung andere Fahrzeugsysteme mit Hybrid- und Nichthybridkonfigurationen mit Getrieben mit fester Übersetzung und Überbrückungsdrehmomentwandlern umfassen können. Dies umfasst Fahrzeugsysteme, die zum Umwandeln kinetischer Fahrzeugenergie in elektrisches Energiepotential dienen.
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Diese Erfindung wurde unter speziellem Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen und Abwandlungen derselben beschrieben. Weitere Abwandlungen und Änderungen können anderen bei Lesen und Verstehen der Schrift in den Sinn kommen. Sie soll alle diese Abwandlungen und Änderungen umfassen, sofern sie in den Schutzumfang der Erfindung fallen.