DE102014220451A1

DE102014220451A1 - Hybridfahrzeug-Steuerung für das Fahen an einer Steigung

Info

Publication number: DE102014220451A1
Application number: DE201410220451
Authority: DE
Inventors: Robert Wright; Jeffrey Allen Doering
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2015-04-16
Also published as: US20150105949A1; CN104554247B; CN104554247A; US9227622B2

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, beinhaltet das automatische Stoppen des Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugleistungsbedarf unter die aktuell verfügbare elektrische Leistung fällt und, als Reaktion auf das Aufnehmen eines Signals, das eine positive Steigung angibt, das automatische Starten des Verbrennungsmotors, wenn der Fahrzeugleistungsbedarf bei einem ersten Offset unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt, um eine Zeitverzögerung zum Starten des Verbrennungsmotors zu reduzieren und eine aktuell verfügbare Fahrzeugleistung zu erhöhen, um das Fahrzeug eine Steigung hinauf zu bewegen. Ein Hybridfahrzeug enthält einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und einen Controller. Der Controller ist dazu ausgelegt, Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine erste Fahrerabforderung zu steuern, wenn er ein Signal aufnimmt, das angibt, dass ein Fahrbahnsteigungswinkel einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, und andernfalls als Reaktion auf eine zweite Fahrerabforderung.

Description

Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf ein Hybridfahrzeug und das Steuern des Fahrzeugs, während das Fahrzeug an einer Steigung fährt.
Hybridfahrzeuge weisen möglicherweise erste und zweite Antriebsmaschinen auf, wie zum Beispiel eine Maschine mit innerer Verbrennung und eine Elektromaschine. Das Fahrzeug wird möglicherweise unter Verwendung einer der beiden Antriebsmaschinen betrieben oder unter Verwendung beider zur gleichen Zeit. Das Fahrzeug wird möglicherweise elektrisch betrieben, abhängig von der Menge an verfügbarer elektrischer Leistung und den Fahrzeugbelastungen, einschließlich Fahrerabforderung und anderer Fahrzeugzubehörbelastungen. Wenn der Batterieladezustand einen niedrigeren Grenzwert erreicht, wird möglicherweise der Verbrennungsmotor gestartet, um zusätzliche Leistung für das Fahrzeug bereitzustellen. Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise auch gestartet, wenn die Leistungs- oder Drehmomentanforderung des Fahrzeugs das überschreiten wird, was von der Elektromaschine verfügbar ist.
Wenn eine zusätzliche externe Belastung am Fahrzeug vorhanden ist, wie zum Beispiel, dass das Fahrzeug an einer Steigung fährt, überschreitet die am Fahrzeug zugefügte Belastung möglicherweise das elektrische Leistungsvermögen der Elektromaschine und erfordert möglicherweise, dass der Verbrennungsmotor betrieben wird. Eine mit dem Starten oder Neustarten des Verbrennungsmotors verknüpfte Verzögerung oder das Hochfahren des Verbrennungsmotors während des Fahrzeugbetriebs verursachen möglicherweise Antriebsstrangstörungen oder erfüllen nicht die Erwartungen an das Fahrverhalten des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor aufweist, bereitgestellt. Der Verbrennungsmotor wird automatisch als Reaktion darauf gestoppt, dass der Fahrzeugleistungsbedarf unter die aktuell verfügbare elektrische Leistung fällt. Als Reaktion auf das Aufnehmen eines Signals, das eine positive Steigung angibt, wird der Verbrennungsmotor automatisch gestartet, wenn der Fahrzeugleistungsbedarf bei einem ersten Offset unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt, um eine Zeitverzögerung zum Starten des Verbrennungsmotors zu reduzieren und eine aktuell verfügbare Fahrzeugleistung zu erhöhen, um das Fahrzeug eine Steigung hinauf zu bewegen. Der erste Offset ist größer als ein zweiter Offset für ein Fahrzeug auf ebenem Boden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine und einem Controller bereitgestellt. Der Controller ist dazu ausgelegt, Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine erste Fahrerabforderung zu steuern, wenn er ein Signal aufnimmt, das angibt, dass ein Fahrbahnsteigungswinkel einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, und andernfalls als Reaktion auf eine zweite Fahrerabforderung.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs an einer Steigung bereitgestellt. Ein Neigungssignal wird aufgenommen. Als Reaktion darauf, dass ein Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs innerhalb eines ersten vorbestimmten Offsets unter einer Zuordnung für das Hochfahren des Verbrennungsmotordrehmoments für ein Fahrzeug in ebenem Gelände liegt, wird das Starten des Verbrennungsmotors angewiesen, um eine Zeitverzögerung beim Starten des Verbrennungsmotors zu reduzieren und das Fahrzeugdrehmoment zu erhöhen, um das Fahrzeug zu bewegen, wenn die Neigung positiv ist. Als Reaktion darauf, dass das Drehmoment zum Beschleunigen des Fahrzeugs innerhalb eines zweiten vorbestimmten Offsets über einer Zuordnung für das Herunterfahren des Verbrennungsmotordrehmoments liegt, die auf einem maximal verfügbaren Elektromaschinendrehmoment für ein Fahrzeug in ebenem Gelände basiert, wird das Herunterfahren des Verbrennungsmotors angewiesen, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen, wenn die Neigung negativ ist.
Verschiedene Ausführungsformen weisen verknüpfte, nicht einschränkende Vorteile auf. Um zum Beispiel den Kraftstoffwirkungsgrad zu erhöhen und die Nutzererwartung an ein Hybridfahrzeug zu verbessern, wird das Fahrzeug möglicherweise in einem reinen Elektromodus betrieben, wobei die Elektromaschine das Fahrzeug antreibt und der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist. Wenn das Fahrzeug eine Steigung hinauf oder aufwärts fährt, weist die Elektromaschine möglicherweise aufgrund davon, dass ein Teil des Fahrzeuggewichts direkt gegen die Antriebskraft wirkt, eine reduzierte Fähigkeit auf, das Fahrzeug zu beschleunigen und anzutreiben. Die vorliegende Offenbarung ermöglicht es, das Fahrzeug abhängig vom Fahrzeugbedarf und der Steigung elektrisch zu betreiben. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Fahrzeug bereit, bei dem der Verbrennungsmotor möglicherweise heruntergefahren wird, während das Fahrzeug in Betrieb ist und der Fahrzeugbedarf elektrisch erfüllt werden soll, um Kraftstoff zu sparen und Erwartungen des Nutzers zu erfüllen. Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise in Erwartung einer typischen Zuordnung für das Hochfahren des Fahrzeugs hochgefahren, um Nutzerabforderung und Fahrzeugbedarf an der Steigung vorwegzunehmen und sie zu erfüllen. Zusätzlich wird möglicherweise elektrisches Kriechen deaktiviert, wenn das Fahrzeug an einer Steigung fährt oder an ihr gestoppt wird, so dass der Verbrennungsmotor zum Antreiben des Fahrzeugs verfügbar ist, wenn dies angewiesen wird, und mit einem Hochfahren des Verbrennungsmotors verknüpfte Verzögerungen reduziert werden.
1 ist ein Schema eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
3 ist ein Zeitdiagramm, das ein Hochfahren des Verbrennungsmotors für das Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
4 ist ein anderes Zeitdiagramm, das das Hochfahren des Verbrennungsmotors für das Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; und
5 ist noch ein anderes Zeitdiagramm, das Herunterfahren des Verbrennungsmotors für das Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
Wie erforderlich, werden hierin verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart; allerdings sollte verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und möglicherweise in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale sind möglicherweise vergrößert oder verkleinert, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine typische Grundlage, um einen Fachmann von verschiedenen Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu unterrichten.
1 veranschaulicht ein Schema eines Hybridfahrzeugs 30 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 30 enthält einen Verbrennungsmotor 32 (ICE, internal combustion engine) und eine Elektromaschine, die in der in 2 gezeigten Ausführungsform ein Motor/Generator (M/G) 34 ist und alternativ möglicherweise ein Traktionsmotor ist. Der M/G 34 ist dazu ausgelegt, Drehmoment zum Verbrennungsmotor 32 oder zu den Fahrzeugrädern 36 zu übertragen.
Der M/G 34 ist mit dem Verbrennungsmotor 32 unter Verwendung einer ersten Kupplung 38 verbunden, die auch als eine Trennkupplung oder die vorgeschaltete Kupplung bekannt ist. Eine zweite Kupplung 40, die auch als eine Anfahrkupplung oder die nachgeschaltete Kupplung bekannt ist, verbindet den M/G 34 mit einem Getriebe 42, und das gesamte Eingangsdrehmoment zum Getriebe 42 läuft durch die Anfahrkupplung 40. Obwohl die Kupplungen 38, 40 als hydraulische Kupplungen beschrieben und veranschaulicht werden, werden möglicherweise andere Kupplungstypen, wie zum Beispiel elektromechanische Kupplungen, verwendet. Alternativ wird die Kupplung 40 möglicherweise durch einen Drehmomentwandler ersetzt, der eine Bypass-Kupplung aufweist, wie nachstehend weiter beschrieben wird. In anderen Ausführungsformen bezieht sich die nachgeschaltete Kupplung 40 auf verschiedene Kupplungseinrichtungen für das Fahrzeug 30, einschließlich einer herkömmlichen Kupplung und eines Drehmomentwandlers, der eine Bypass-(Sperr-)Kupplung aufweist. Diese Konfiguration verwendet möglicherweise ein anderweitig konventionelles, Automatik-Stufengetriebe mit einem Drehmomentwandler und wird manchmal als eine modulare Hybrid-Getriebekonfiguration bezeichnet.
Die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 32 ist mit der Trennkupplung 38 verbunden, die wiederum mit der Eingangswelle für den M/G 34 verbunden ist. Die Abtriebswelle des M/G 34 ist mit der Anfahrkupplung 40 verbunden, die wiederum mit dem Getriebe 42 verbunden ist. Die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 30 sind sequentiell in Reihe zueinander positioniert. Die Anfahrkupplung 40 verbindet die Antriebsmaschinen des Fahrzeugs mit dem Antriebsstrang 44, der das Getriebe 42, das Differential 46 und die Fahrzeugräder 36 und ihre verbindenden Komponenten enthält.
In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs 30 ist die nachgeschaltete Kupplung 40 eine Bypass-Kupplung mit einem Drehmomentwandler. Der Eingang vom M/G 34 ist die Laufradseite des Drehmomentwandlers, und der Ausgang vom Drehmomentwandler zum Getriebe 42 ist die Turbinenseite. Der Drehmomentwandler 40 überträgt Drehmoment unter Verwendung seiner hydraulischen Kupplung, und Drehmomentvervielfachung tritt möglicherweise abhängig von der Größe des Schlupfes zwischen der Laufrad- und der Turbinenseite auf. Die Bypass- oder Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler ist möglicherweise selektiv verkuppelt, um für direkte Drehmomentübertragung eine mechanische oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Laufradseite und der Turbinenseite zu erzeugen. Die Bypass-Kupplung wird in Schlupf versetzt und/oder geöffnet, um die durch den Drehmomentwandler übertragene Drehmomentmenge zu steuern. Der Drehmomentwandler enthält möglicherweise auch eine mechanische Überbrückungskupplung.
In der veranschaulichten typischen Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 32 ein Direkteinspritzungs-Verbrennungsmotor. Alternativ ist der Verbrennungsmotor 32 möglicherweise ein anderer Verbrennungsmotortyp oder Antriebsmaschine, wie zum Beispiel ein Verbrennungsmotor mit Einlasskanaleinspritzung oder eine Brennstoffzelle, oder er verwendet möglicherweise verschiedene Kraftstoffquellen, wie zum Beispiel Diesel, Biokraftstoff, Naturgas, Wasserstoff oder Ähnliches. In einigen Ausführungsformen enthält das Fahrzeug 30 auch einen Startermotor 48, der mit dem Verbrennungsmotor 32 funktionsfähig verbunden ist, zum Beispiel durch einen Riemen- oder Zahnradantrieb. Der Startermotor 48 wird möglicherweise verwendet, um Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors 32 ohne das Hinzufügen von Drehmoment vom M/G 34 bereitzustellen, wie zum Beispiel für einen Kaltstart, manche Hochgeschwindigkeits-Startereignisse oder Verbrennungsmotorstarts unter Zugbelastung.
Der M/G 34 steht in Kommunikation mit einer Batterie 50. Die Batterie 50 kann eine Hochspannungsbatterie sein. Der M/G 34 ist möglicherweise dazu ausgelegt, in einer Generatorbetriebsart die Batterie 50 aufzuladen, zum Beispiel, wenn die Fahrzeugleistungsausgabe die Fahrerabforderung überschreitet, durch Bremsenergierückgewinnung oder Ähnliches. Der M/G 34 ist möglicherweise auch in einer Generatorkonfiguration platziert, um die vom Verbrennungsmotor 32 für den Antriebsstrang 44 bereitgestellte Drehmomentmenge zu abzumildern. In einem Beispiel ist die Batterie 50 dazu ausgelegt, mit einem externen Stromversorgungsnetz verbunden zu werden, wie zum Beispiel für ein Plug-in Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV), das in der Lage ist, die Batterie aus einem elektrischen Stromversorgungsnetz, das einem elektrischen Austritt an einer Ladestation Energie zuführt, wieder aufzuladen. Eine Niederspannungsbatterie ist möglicherweise auch vorhanden, um für den Startermotor oder andere Fahrzeugkomponenten Leistung bereitzustellen, oder Niederspannungsleistung wird möglicherweise durch einen mit der Batterie 50 verbundenen Gleichspannungswandler bereitgestellt.
In einigen Ausführungsformen ist das Getriebe 42 ein Automatikgetriebe und mit den Antriebsrädern 36 auf konventionelle Art und Weise verbunden und enthält möglicherweise ein Differential 46. Das Getriebe 42 ist möglicherweise ein Stufengetriebe. In anderen Ausführungsformen weist das Fahrzeug möglicherweise andere Getriebe auf, einschließlich stufenloser Getriebe, Schaltgetriebe und Ähnlichem. Das Fahrzeug 30 wird auch mit einem Paar nicht angetriebener Räder bereitgestellt, allerdings können in alternativen Ausführungsformen ein Verteilergetriebe und ein zweites Differential genutzt werden, um alle Fahrzeugräder vorwärts anzutreiben.
Der M/G 34 und die Kupplungen 38, 40 liegen möglicherweise innerhalb eines Motor/Generator-Gehäuses 52, das möglicherweise im Gehäuse des Getriebes 42 integriert ist oder das alternativ ein separates Gehäuse innerhalb des Fahrzeugs 30 ist. Das Getriebe 42 weist einen Getriebekasten auf, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse für das Fahrzeug 30 bereitzustellen. Der Getriebekasten des Getriebes 42 enthält möglicherweise Kupplungen und Planetenradsätze oder andere Kupplungsanordnungen und Zahnradsätze, wie sie in der Technik bekannt sind. In alternativen Ausführungsformen ist das Getriebe 42 ein stufenloses Getriebe oder ein automatisches mechanisches Getriebe. Das Getriebe 42 ist möglicherweise ein Sechsgang-Automatikgetriebe, ein Automatikgetriebe mit anderer Gangzahl oder einem anderen Getriebekasten, wie in der Technik bekannt ist.
Das Getriebe 42 wird unter Verwendung einer Getriebesteuereinheit (TCU, transmission control unit) 54 oder Ähnlichem gesteuert, um nach einer Schaltzuordnung betrieben zu werden, wie zum Beispiel einer Produktionsschaltzuordnung, die Elemente innerhalb des Getriebekastens verbindet und trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Getriebeausgang und dem Getriebeeingang zu steuern. Die TCU 54 fungiert auch zum Steuern des M/G 34, der Kupplungen 38, 40 und irgendwelcher anderer Komponenten innerhalb des Motor/Generator-Gehäuses 52.
Eine Motorsteuereinheit (ECU, electronic control unit) 56 ist dazu ausgelegt, den Betrieb des Verbrennungsmotors 32 zu steuern. Ein Fahrzeugsystem-Controller (VSC, vehicle system controller) 58 überträgt Daten zwischen der TCU 54 und der ECU 56 und steht auch in Kommunikation mit verschiedenen Fahrzeugsensoren. Das Steuerungssystem 60 für das Fahrzeug 30 enthält möglicherweise irgendeine Anzahl von Controllern und ist möglicherweise in einem einzelnen Controller integriert oder weist verschiedene Module auf. Einige oder alle der Controller sind möglicherweise über ein Controller Area Network (CAN) oder andere Systeme verbunden. Das Steuerungssystem 60 ist möglicherweise dazu ausgelegt, den Betrieb der verschiedenen Komponenten des Getriebes 43, der Motor/Generator-Baugruppe 52, des Startermotors 48 und des Verbrennungsmotors 32 unter irgendeiner der verschiedensten Bedingungen zu steuern, einschließlich einer Weise, die eine Verzögerung bei der Leistung minimiert, die vom Fahrzeug als Reaktion auf eine Nutzeranforderung geliefert wird, wenn das Fahrzeug wegen einer Zeit zieht, die mit einer Hochfahrsequenz des Verbrennungsmotor verknüpft ist.
Es wird anerkannt, dass jede hierin offenbarte Schaltung oder andere elektrische Einrichtung möglicherweise irgendeine Anzahl von Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichereinrichtungen (z. B. FLASH, Direktzugriffspeicher (RAM), Nur-Lese Speicher (ROM), löschbarer PROM (EPROM), elektrisch löschbarer PROM (EEPROM) oder andere geeignete Varianten davon) und Software enthält, die miteinander zusammenwirken, um die Operation(en) auszuführen, die hierin offenbart wird bzw. werden. Zusätzlich ist möglicherweise irgendeine oder mehrere der elektrischen Einrichtungen, wie sie hierin offenbart werden, dazu ausgelegt, ein Computer-Programm auszuführen, das in einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium verkörpert ist, das dazu programmiert ist, irgendeine Anzahl der Funktionen, die sie hierin offenbart werden, auszuführen.
Unter normalen Antriebsstrangbedingungen (keine Subsysteme/Komponenten sind fehlerhaft) interpretiert die VSC 58 die Abforderungen des Fahrers (z. B. PRND und Beschleunigungs- oder Bremsabforderung) und bestimmt dann die Radmomentanweisung auf Basis der Fahrerabforderung und der Antriebsstranggrenzwerte. Zusätzlich bestimmt die VSC 58, wann und wieviel Leistung oder Drehmoment jede Leistungsquelle bereitstellen muss, um die Fahrerabforderung und/oder den Fahrzeugbedarf zu erfüllen und die Arbeitspunkte (Drehmoment und Drehzahl) des Verbrennungsmotors 32 und des M/G 34 zu erreichen.
Der VSC 58 wählt den Leistungs- und Drehmomentausgabemodus auf Basis der Fahrzeugbetriebsbedingungen und einer vordefinierten Strategie aus. Dazu nimmt der VSC 58 ein Signal von einem Getriebewahlschalter (PRND), einem Gaspedal-Stellungssensorausgang (APPS, accelerator pedal position sensor) und einem Bremspedal-Stellungssensorausgang (BPPS, brake pedal position sensor) auf. Der VSC nimmt auch ein Signal von einer Fahrbahnzustandsüberwachung (RCM, road condition monitor) oder einem anderen Onboard-Controller auf, der einen oder mehrere Beschleunigungssensoren aufweist. Der Beschleunigungssensor misst möglicherweise Beschleunigung in der Längs-, Seiten- und/oder Vertikalrichtung des Fahrzeugs und misst möglicherweise auch Beschleunigungen in andere Richtungen. Der Beschleunigungssensor misst möglicherweise Beschleunigung entlang irgendeiner Anzahl von Achsen, einschließlich einer, zwei, drei und sechs Achsen.
In alternativen Ausführungsformen wird die Kupplung 40 möglicherweise durch eine Drehmomentwandlereinheit ersetzt, die einen Drehmomentwandler und eine Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung enthält. Wenn gewisse Rotationsgeschwindigkeitsdifferentiale über dem Drehmomentwandler vorhanden sind, weist der Drehmomentwandler Drehmomentvervielfachungswirkungen auf. Während der Drehmomentvervielfachung ist das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers aufgrund der Drehmomentvervielfachung über dem Drehmomentwandler größer als das Eingangsdrehmoment. Drehmomentvervielfachung ist zum Beispiel vorhanden, wenn das Fahrzeug 30 aus einer Ruhezeit heraus gestartet wird und die Eingangswelle des Drehmomentwandlers sich zu drehen beginnt und die Abtriebswelle vom Drehmomentwandler noch im Ruhezustand ist oder gerade angefangen hat, sich zu drehen.
Die Überbrückungskupplung oder Bypass-Kupplung wird verwendet, um den Drehmomentwandler zu sperren, so dass das Eingangs- und das Ausgangsdrehmoment für die nachgeschaltete Drehmomentübertragungseinrichtung 40 einander gleich sind und die Eingangs- und die Ausgangs-Rotationsgeschwindigkeit der Einrichtung 40 einander gleich sind. Eine arretierte Kupplung beseitigt Schlupf und Antriebsstrangineffizienz über dem Drehmomentwandler, zum Beispiel, wenn das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis über dem Drehmomentwandler größer als ungefähr 0,8 ist, und erhöht möglicherweise den Kraftstoffwirkungsgrad für das Fahrzeug 30.
In anderen Ausführungsformen wird das hierin beschriebene Verfahren möglicherweise auf Hybridfahrzeuge angewendet, die andere Systemarchitekturen aufweisen. In einem Beispiel wird möglicherweise eine Power Split Fahrzeugarchitektur verwendet. Ein Beispiel für ein Power Split Hybridfahrzeug wird im US-Patent 6994360 , veröffentlicht am 7. Februar 2006, beschrieben, dessen Inhalte hierin durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen werden.
Beim Fahrzeug 30 wird der Verbrennungsmotor 32 möglicherweise aus einer Reihe von Gründen hochgefahren oder gestartet. Der Verbrennungsmotor 32 wird möglicherweise gestartet, wenn sich der Fahrzeugleistungsbedarf der verfügbaren elektrischen Leistung, die zu dem Zeitpunkt von der Elektromaschine und der Batterie möglicherweise bereitgestellt wird, nähert oder diese überschreitet. Zum Beispiel variiert möglicherweise die Menge an elektrischer Energie und Leistung, die verfügbar ist, auf Basis eines Batterieladezustands, einer maximalen Entladerate der Batterie, der Leistungs-, Drehzahl- und Drehmomentgrenzwerte der Elektromaschine und Ähnlichem.
Zum Fahrzeugleistungsbedarf zählen möglicherweise Fahrerabforderung, wie zum Beispiel eine Tip-In-Anforderung, und andere Fahrzeugzubehörbelastungen, einschließlich Innenraumklimasysteme, Außenlicht und Ähnliches.
Der Verbrennungsmotor 32 wird möglicherweise gestartet, wenn sich der Fahrzeugdrehmomentbedarf dem verfügbaren elektrischen Drehmoment, das zu dem Zeitpunkt von der Elektromaschine und der Batterie möglicherweise bereitgestellt wird, nähert oder dieses überschreitet. Das verfügbare elektrische Drehmoment hängt möglicherweise vom Batteriezustand und vom Drehmomentgrenzwert der Elektromaschine ab.
Zu anderen Gründe für eine Anforderung des Hochfahrens des Verbrennungsmotors zählen, dass der Batterieladezustand einen Minimum-Schwellenwert erreicht, ein geplanter Katalysatornachbehandlungs-Regenerierungsprozess und Ähnliches.
2 veranschaulicht ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 100 zur Verwendung beim Steuern eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform beschreibt. In anderen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 möglicherweise eine höhere oder geringere Anzahl von Schritten, und verschiedene Schritte werden möglicherweise sequentiell oder parallel zueinander ausgeführt. Die Schritte des Verfahrens werden in anderen Ausführungsformen möglicherweise auch in einer anderen Reihenfolge als im veranschaulichten Verfahren angeordnet.
Der Controller beginnt das Verfahren 100 mit 102 und fährt mit Block 104 fort, wo er ein Signal aufnimmt, das die Fahrzeugbeschleunigungen angibt. Die Fahrzeugbeschleunigungen werden möglicherweise von einem Beschleunigungssensor gemessen und in einer Ausführungsform unter Verwendung von Signalen vom RCM bestimmt, könnten alternativ aber vom Bremssystem mit ABS oder anderen Modulen kommen.
Im Block 106 wandelt der Controller die Beschleunigungssignale in eine Traktionskraftmessung oder einen Steigungswiderstand für das Fahrzeug um. Der Controller verwendet möglicherweise verschiedene Algorithmen oder Verfahren, um die Traktionskraft unter Verwendung des Steigungswiderstands zu bestimmen. Ein nicht
einschränkendes Beispiel wird im US-Patent 6714851 , veröffentlicht am 30. März 2004, gegeben, das durch Bezugnahme hier in seiner Gänze aufgenommen wird. Ein anderes, nicht einschränkendes Beispiel wird in der US-Anmeldung 12888546 , veröffentlicht am 14. April 2011 als 20110087398, gegeben und hier durch Bezugnahme in seiner Gänze aufgenommen.
Der Controller nimmt die Ist-Steigung möglicherweise auf Basis der Beschleunigung des Fahrzeugs von einem Fahrbahnzustandsüberwachungs-(RCM-)Beschleunigungssensor oder Ähnlichem auf. Der Controller berechnet den Steigungswinkel unter Verwendung der steigungsbasierten Beschleunigung als das Gewicht des Fahrzeugs dividiert durch die Tangente des Steigungswinkels. Das Beschleunigungssensorsignal ist ein Eingang für den VSC, der wiederum die Fahrbahnsteigung oder den Fahrbahngradienten schätzt. Mit einem Steigungswinkel bestimmt der Controller dann möglicherweise die Traktionskraft, die gegen das Fahrzeug aufgrund dieser Steigung wirkt (Traktionskraft = Fahrzeuggewicht·Sinus(Steigungswinkel)). Der Controller verwendet dann zusätzlich möglicherweise bekannte oder bestimmte Werte, wie zum Beispiel Übersetzungsverhältnisse, Radradius, Achsgetriebeverhältnisse, Drehmomentwandlerzustand usw., um ein Verbrennungsmotordrehmoment oder -leistung zu bestimmen, das erforderlich ist, um die Gravitationstraktionskraft zu kompensieren oder auszugleichen.
Der Algorithmus 100 fährt dann im Block 108 fort, wo er bestimmt, ob der Steigungswiderstand über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert basiert möglicherweise auf den elektrischen Grenzwerten des Fahrzeugs und auf anderen maßgeblichen Faktoren. Bei einer Aufwärtssteigung ist der Steigungswiderstand größer als ein verknüpfter Schwellenwert. Bei einem Gefälle ist ein Betrag des Steigungswiderstands größer als ein verknüpfter Schwellenwert.
Falls der Steigungswiderstand in 108 nicht den Schwellenwert überschreitet, kehrt das Verfahren 100 zum Block 102 zurück, und der Controller betreibt das Fahrzeug normal, oder er betreibt das Fahrzeug, als ob keine Steigung vorliegen würde.
Falls der Steigungswiderstand in 108 über dem Schwellenwert liegt, fährt der Controller mit Block 110 fort. In 110 veranlasst der Controller, dass das Fahrzeug in einer Steigungsbetriebsart betrieben wird. Die Steigungsbetriebsart ist möglicherweise für unterschiedliche Steigungswiderstände über dem Schwellenwert und für unterschiedliche Fahrzeug-Hybridarchitekturen unterschiedlich eingestellt. Die Steigungsbetriebsart unterscheidet sich möglicherweise, falls die Steigung ein Aufwärts- oder ein Abwärtsteilstück ist.
In einer Ausführungsform weist der Controller den Verbrennungsmotor an zu stoppen, als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugleistungsbedarf geringer als eine aktuell verfügbare elektrische Leistung ist. In Erwartung eines Fahrzeugleistungs- oder -drehmomentbedarfs, den die Elektromaschine möglicherweise nicht erfüllen kann, weist der Controller, wenn er sich in der Steigungsbetriebsart befindet, den Verbrennungsmotor auch dazu an, zu starten (oder er verhindert ein Herunterfahren), während der Fahrzeugbedarf geringer als die aktuell verfügbare elektrische Leistung ist, um eine Zeitverzögerung zum Starten des Verbrennungsmotors zu reduzieren und eine aktuell verfügbare Fahrzeugleistung zum Bewegen des Fahrzeugs an einer Aufwärtssteigung zu erhöhen.
In der Steigungsbetriebsart wird der Verbrennungsmotor möglicherweise gestartet, bevor ein Gaspedal betätigt wird. Falls das Fahrzeug sich zum Beispiel einem Haltepunkt nähert, wie zum Beispiel einer Ampel, oder falls im Fahrzeug ein Park-Gang eingelegt wird, wird möglicherweise der Verbrennungsmotor gestoppt, um Kraftstoff zu sparen, falls der Fahrzeugbedarf für Zubehörbelastungen möglicherweise elektronisch erfüllt wird. Der Controller erwartet möglicherweise einen Fahrzeugstopp oder eine niedrigen Fahrzeugbedarf auf Basis eine Reihe von Eingängen, einschließlich der Betätigung des Bremspedals, des Fahrzeugfreilaufs und Ähnlichem. In Erwartung, dass der Nutzer das Gaspedal mit einer Tip-In-Anforderung betätigen wird, wird der Verbrennungsmotor möglicherweise als Reaktion auf ein Freigeben eines Bremspedals oder das Schalten des Fahrzeugs aus der Parkstellung neu gestartet, wenn der Steigungswiderstand über dem Schwellenwert liegt, wobei das Freigeben unter Verwendung des BPPS oder des Schalthebels bestimmt wird. Dies deaktiviert im Wesentlichen elektrisches Kriechen für das Fahrzeug, weil der Verbrennungsmotor gestartet wird, sobald das Bremspedal freigegeben wird, und er demzufolge in der Lage ist, zum Fahrzeugkriechen beizutragen. Auf Basis der Steigung überschreitet die Tip-In-Anforderung möglicherweise das Leistungsvermögen der Elektromaschine, das Fahrzeug zu beschleunigen, und somit wird der Verbrennungsmotor im Vorfeld hochgefahren, um eine potentielle Nutzeranforderung zu erfüllen.
Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise gestoppt, wenn der Controller eine Bremsanforderung vom BPPS aufnimmt, die angeben würde, dass die Fahrerabforderung unter dem Fahrwiderstand für das Fahrzeug liegt und/oder dass der Steigungswiderstand kleiner als der Schwellenwert ist. Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise in Erwartung einer Tip-In-Anforderung am Gaspedal hochgefahren oder neu gestartet, falls die Fahrbahnsteigung den Steigungswiderstand so ändern würde, dass er über einem Schwellenwert liegt.
Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise durch den Controller angewiesen, zu starten, wenn der Fahrzeugleistungsbedarf bei einem ersten Offset unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt und der Steigungswiderstand über dem Schwellenwert liegt. Zum Fahrzeugleistungsbedarf zählen möglicherweise mehrere Leistungsbedarfe im Fahrzeug, einschließlich vom Nutzer angeforderte Leistung aus einer Tip-In-Anforderung und Leistungsbedarfe von Fahrzeugzubehörbelastungen. Die aktuell verfügbare elektrische Leistung ist die maximale Leistungsausgabe aus der Elektromaschine zu dem Zeitpunkt, und sie variiert möglicherweise auf Basis des Batteriezustands und des Elektromaschinenbetriebszustands.
Der Verbrennungsmotor wird bei einem Fahrzeug möglicherweise aus anderen Gründen hochgefahren, wenn der Fahrzeugbedarf bei einem zweiten Offset unter der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung liegt und wenn der Steigungswiderstand unter dem Schwellenwert liegt. Der zweite Offset ist kleiner als der erste Offset, so dass ein größeres Leistungs-Delta zwischen einem geplanten Hochfahren des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug in der Steigungsbetriebsart und für ein Fahrzeug, das nicht in der Steigungsbetriebsart ist, besteht. Mit anderen Worten: der Verbrennungsmotor wird, auf Basis der gleichen aktuell verfügbaren elektrischen Leistung, früher hochgefahren, wenn sich das Fahrzeug an einer Steigung befindet. Der Verbrennungsmotor wird früher hochgefahren, weil die aktuell verfügbare elektrische Leistung möglicherweise nicht in der Lage ist, den gleichen Fahrzeugbedarf zu erfüllen und das Fahrzeug zu beschleunigen, abhängig vom Grad oder der Steilheit der Steigung. Der Verbrennungsmotor wird auch früher hochgefahren, um Nutzererwartungen zu erfüllen, so dass, wenn der Nutzer einen Tip-In abfordert, der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, um Leistung zum Beschleunigen des Fahrzeugs bereitzustellen. Der Verbrennungsmotor wird nicht betrieben, wenn das Fahrzeug an einer Steigung fährt und der Bedarf unter dem ersten Offset liegt, so dass der Fahrzeugbedarf durch die Elektromaschine erfüllt wird und Erwartungen des Nutzers hinsichtlich eines rein elektrischen Betriebs für ein Hybridfahrzeug möglicherweise erfüllt werden und um Kraftstoff zu sparen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu erhöhen.
Der zweite Offset wird möglicherweise als eine Modifikation des ersten Offset umgesetzt. Der zweite Offset wird möglicherweise auf Basis der Steigung, falls diese bekannt ist, berechnet oder bestimmt. Der erste und/oder der zweite Offset oder die Schwellenwerte werden möglicherweise vorbestimmt und dem Fahrzeug-Controller als eine Kalibriertabelle bereitgestellt, oder sie werden möglicherweise in Echtzeit berechnet, wenn das Fahrzeug im Betrieb ist.
In einer anderen Ausführungsform weist der Fahrzeug-Controller in 110 den Verbrennungsmotor an, bei einem Drehmoment-Offset unter einer Zuordnung für das Hochfahren des Verbrennungsmotordrehmoments bei einem unbeladenen Fahrzeug zu starten. Der Controller weist möglicherweise auf Basis der Zuordnung für das Hochfahren des Verbrennungsmotordrehmoments für ein unbeladenes Fahrzeug den Verbrennungsmotor an, zu starten, wenn die Drehmomentanforderung für den Verbrennungsmotor einen spezifizierten Wert in der Zuordnung erreicht. Die Zuordnung für das Hochfahren des Verbrennungsmotordrehmoments ist möglicherweise eine Kalibriertabelle, auf die der Controller Bezug nimmt. Der Drehmoment-Offset basiert möglicherweise auf dem Gewicht des Fahrzeugs und der zugrunde liegenden Steigung, so dass für einen größeren Steigungswiderstand ein höherer Drehmoment-Offset vorhanden ist. In anderen Ausführungsformen ist der Drehmoment-Offset möglicherweise ein fester Wert, zum Beispiel basiert der Offset möglicherweise auf einer für das Fahrzeug maximalen oder vorausgewählten Steigung.
Der Controller weist möglicherweise den Verbrennungsmotor an, zu stoppen, wenn die Drehmomentanforderung unter dem Drehmoment-Offset der Zuordnung für das Hochfahren des Verbrennungsmotordrehmoments liegt, wodurch Kraftstoff gespart wird.
Für die Stopp- und -Startanweisungen für den Verbrennungsmotor wird möglicherweise ein Filter zusammen mit den Zuordnungen für das Hochfahren des Verbrennungsmotors verwendet, um Hysterese und das Ausführen von Verbrennungsmotorschaltspielen zu reduzieren, die darauf basieren, dass ein Drehmoment- oder Leistungsbedarf in der Nähe des Offset-Wertes zum Hochfahren schwankt.
Allerdings stehen Drehmoment, Leistung und Drehzahl in Beziehung zueinander. Falls zwei der drei Werte bekannt sind, wird der dritte möglicherweise berechnet. Drehmoment ist das Produkt aus Leistung mal Rotationsgeschwindigkeit. Demzufolge ist das Verbrennungsmotordrehmoment die Verbrennungsmotorleistung mal der Abtriebswellendrehzahl des Verbrennungsmotors. Das Elektromaschinendrehmoment ist die Elektromaschinenleistungsausgabe mal der Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle der Elektromaschine. Die Leistung an den Fahrzeugrädern ist das Drehmoment an den Rädern dividiert durch die Rotationsgeschwindigkeit der Räder. Drehmoment und Leistung, wie sie hierin als Beispiele verwendet werden, werden möglicherweise unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeit mit der einfachen Umformung zwischen den beiden ausgetauscht.
In 110 weist der Fahrzeug-Controller möglicherweise auch an, dass eine nachgeschaltete Kupplung 40 (oder ein Drehmomentwandler) beim Fahrzeuganfahren Schlupf aufweist. Dadurch, dass die nachgeschaltete Kupplung 40 Schlupf aufweist, wird möglicherweise die Fahrzeugleistungsproduktion erhöht, weil sich die Verbrennungsmotordrehzahl erhöhen darf. Alternativ wird möglicherweise die Fahrzeugbeschleunigung erhöht, indem die nachgeschaltete Kupplung 40 in Schlupf gebracht wird.
Für ein Fahrzeug 30 deaktiviert der Controller möglicherweise einen gesperrten Drehmomentwandler 40 für ein Anfahren des Fahrzeugs. Durch den Schlupf des Drehmomentwandlers 40 führt die resultierende Drehmomentvervielfachung über dem Drehmomentwandler zu einem größeren Drehmoment an den Rädern, um das Fahrzeug und den Anhänger zu beschleunigen und anzutreiben.
In einer anderen Ausführungsform in der Steigungsbetriebsart in 110 bestimmt der Controller, dass sich das Fahrzeug an einem Gefälle befindet. Wenn der Betrag des Steigungswinkels oder der Neigung über einem Schwellenwert liegt, fährt der Controller den Verbrennungsmotor auf Basis der Addition des Steigungswiderstands am Fahrzeug möglicherweise früher herunter, um Energie zu sparen.
3 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Hybridfahrzeug befindet sich an einer Aufwärtssteigung, so dass der Controller bewirkt hat, dass das Fahrzeug auf Basis davon, dass der Steigungswiderstand über einem Schwellenwert liegt, in die Steigungsbetriebsart kommt. Im Bereich 150 ist das Fahrzeug im Ruhezustand. Der Nutzer tritt das Bremspedal, wie durch den Bremspedaleingang 152 gezeigt wird. Die Elektromaschine befindet sich im Ruhezustand, wie durch die Elektromaschinendrehzahl 154 gezeigt wird. Der Verbrennungsmotor befindet sich ebenfalls im Ruhezustand, wie durch die Verbrennungsmotordrehzahl 156 gezeigt wird. Zum Zeitpunkt 158 gibt der Nutzer das Bremspedal 152 frei. Der Controller fordert dann ein Hochfahren des Verbrennungsmotors an, wie durch die Verbrennungsmotoranweisung 160 gezeigt wird.
Im Bereich 162 erhöht sich die Verbrennungsmotordrehzahl 156, weil der Verbrennungsmotor hochgefahren wird. Zum Zeitpunkt 164 wird der Verbrennungsmotor bei Leerlaufdrehzahl betrieben, die Elektromaschine ist im Betrieb oder nicht, und das Bremspedal und das Gaspedal sind nicht eingerückt. Zu diesem Zeitpunkt kriecht das Fahrzeug möglicherweise.
Zum Zeitpunkt 166 stellt der Nutzer eine Tip-In-Anforderung 168 an das Gaspedal bereit. Die Verbrennungsmotordrehzahl und die Elektromaschinendrehzahl (und Drehmoment und Leistung) erhöhen sich, um die Nutzerabforderung und den Fahrzeugbedarf zu erfüllen. Indem der Verbrennungsmotor gestartet wird, wenn das Bremspedal freigegeben wird, ist das Fahrzeug betriebsbereit, bevor das Gaspedal eingerückt wird, und es gibt keine Verzögerung bei Fahrzeugbeschleunigung und -antwort wegen einer Verbrennungsmotorstartsequenz. Für Fahrzeugbetrieb, wenn sich das Fahrzeug nicht in der Steigungsbetriebsart befindet, sei angemerkt, dass der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine möglicherweise bis zur Tip-In-Anforderung zum Zeitpunkt 166 nicht betriebsbereit sind, wodurch eine Leistungs- oder Drehmomentverzögerung bewirkt wird, weil die Elektromaschine und der Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt 166 mit dem Betrieb beginnen würden und der Verbrennungsmotor Zeit benötigt, um eine synchronisierte Drehzahl oder eine angewiesene Drehzahl zu erreichen.
4 veranschaulicht ein Diagramm für das Hochfahren des Verbrennungsmotors auf Basis des Fahrzeugdrehmoments für ein Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform. Das angeforderte oder abgeforderte Fahrzeugdrehmoment wird in 180 gezeigt. Das maximal verfügbare elektrische Drehmoment wird in 182 veranschaulicht. Das maximal verfügbare elektrische Drehmoment wird möglicherweise unter Verwendung des Batterieladezustands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Betriebszustands der Elektromaschine und anderer Fahrzeugeingänge bestimmt. Mehrere Diagramme oder Tabellen stellen möglicherweise ein maximales elektrisches Drehmoment bei variierenden Steigungen und Steigungswiderständen bereit.
Dem Verbrennungsmotor ist möglicherweise zugeordnet, in 184 hochgefahren zu werden, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 186 erreicht, der einem Hochfahren des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug entspricht, das an einer Nullsteigung oder bei einem Steigungswiderstand unter dem Schwellenwert betrieben wird. Der Schwellenwert 186 liegt bei einem Offset 188 unter dem maximal verfügbaren elektrischen Drehmoment 182, um einen Reserve- oder Pufferbereich für ein Standardhochfahren des Verbrennungsmotors bereitzustellen.
Wenn das Hybridfahrzeug an einer positiven Steigung fährt (aufwärts), bewirkt der Controller möglicherweise, dass das Fahrzeug auf Basis des Steigungswiderstands in die Steigungsbetriebsart kommt. In der Steigungsbetriebsart weist der Controller in 190 ein Hochfahren des Verbrennungsmotors an, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 192 erreicht, der einem Hochfahren des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug entspricht, das eine Steigung hinauf fährt, die möglicherweise ein Steigungswiderstand über dem Steigungsschwellenwert ist. Der Schwellenwert 192 liegt bei einem Offset 194 unter dem Schwellenwert 186, um einen zusätzliche Reserve- oder Pufferbereich bereitzustellen, so dass der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wenn eine Fahrzeugdrehmomentbedarf aufgenommen wird, um das angeforderte Drehmoment bereitzustellen. Der Offset 194 variiert möglicherweise auf Basis des Grads oder der Steilheit der Steigung, und sein Wert erhöht sich möglicherweise, wenn sich die Steigung erhöht.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das maximal verfügbare elektrische Drehmoment ungeachtet der Steigung das gleiche ist – möglicherweise ein größerer Teil des elektrischen Drehmoments bei einem Fahrzeug an einer positiven Steigung verwendet wird, um den gleichen Fahrzeugbedarf zu erfüllen. Auf Basis des Fahrzeugzustands und des maximal verfügbaren elektrischen Drehmoments ist ein Fahrzeug in ebenem Gelände zum Beispiel möglicherweise in der Lage, elektrisch mit bis zu 75% weit geöffneter Drosselklappe betrieben zu werden (auf Basis der Gaspedalstellung und nicht der Verbrennungsmotordrosselklappe). Das gleiche Fahrzeug, das die gleichen Fahrzeugzustände aufweist, jedoch bei positiver Steigung oder beim Aufwärtsfahren, ist möglicherweise lediglich in der Lage, mit bis zu 60% weit geöffneter Drosselklappe betrieben zu werden.
Ein ähnliches Schema wie in 4 wird möglicherweise bereitgestellt, wobei Leistung Drehmoment ersetzt, und weist einen Offset der Leistung zum Hochfahren des Verbrennungsmotors, wenn das Fahrzeug in der Steigungsbetriebsart ist, im Vergleich zum Standardbetrieb auf. Der Offset für ein Fahrzeug, das sich nicht in der Steigungsbetriebsart befindet, ist kleiner als der Offset für ein Fahrzeug in der Betriebsart positive Steigung. Der Offset zwischen den Hochfahr-Leistungsschwellenwerten basiert möglicherweise auf dem Wert der Steigung, so dass der Offset sich erhöht, wenn sich die Steigung erhöht.
5 veranschaulicht ein Diagramm für das Herunterfahren des Verbrennungsmotors während der Steigungsbetriebsart, wenn das Fahrzeug sich an einem Gefälle befindet, und zeigt das Drehmoment über der Zeit. Das maximal von der Elektromaschine verfügbare Drehmoment wird durch Linie 200 veranschaulicht. Das maximal verfügbare elektrische Drehmoment wird möglicherweise unter Verwendung des Batterieladezustands, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Betriebszustands der Elektromaschine und anderer Fahrzeugeingänge bestimmt. Mehrere Diagramme oder Tabellen stellen möglicherweise ein maximales elektrisches Drehmoment bei variierenden Steigungen und Steigungswiderständen bereit.
Das vom Fahrzeug abgeforderte Drehmoment, zum Beispiel Fahrerdrehmomentabforderung, wird durch Linie 202 gezeigt. Dem Verbrennungsmotor ist möglicherweise zugeordnet, in 204 heruntergefahren zu werden, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 206 erreicht, der einem Herunterfahren des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug entspricht, das an einer Nullsteigung oder bei einem Steigungswiderstand unter dem Schwellenwert betrieben wird. Der Schwellenwert 206 liegt bei einem Offset 208 unter dem maximal verfügbaren elektrischen Drehmoment 200, um einen Reserve- oder Pufferbereich für ein Standardherunterfahren des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Der Offset 208 beinhaltet ausreichend Elektromaschinen-Reservedrehmoment, so dass der Verbrennungsmotor möglicherweise auf Basis von sich ändernden Bedingungen mit ausreichend Zeit zum Erfüllen des Fahrzeugbedarfs neu gestartet wird.
Wie in 5 zu erkennen ist, verringert sich die Fahrerabforderung mit der Zeit, was möglicherweise auf ein Gefälle oder andere Faktoren zurückzuführen ist. In 5 ist der Controller in die Steigungsbetriebsart gelangt, weil sich das Fahrzeug an einem Gefälle befindet und der Betrag des Steigungswinkels größer als ein Schwellenwert ist. In der Steigungsbetriebsart weist der Controller in 210 möglicherweise ein Herunterfahren des Verbrennungsmotors an, wenn der Fahrzeugbedarf einen Schwellenwert 212 erreicht, der einem Herunterfahren des Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug entspricht, das ein Gefälle herab fährt, was möglicherweise bedeutet, dass ein Betrag eines Steigungswiderstands über dem Steigungsschwellenwert liegt. Der Schwellenwert 212 liegt bei einem Offset 214 unter dem maximal verfügbaren elektrischen Drehmoment 200, weil auf Basis der Steigung und des Steigungswiderstands am Fahrzeug eine kleinere Reserve oder Puffer benötigt wird. Der Offset 212 variiert möglicherweise auf Basis des Grads oder der Steilheit der Steigung und verringert seinen Wert möglicherweise, wenn die Steigung sich erhöht, so dass der Verbrennungsmotor möglicherweise heruntergefahren wird, wenn der Fahrzeugbedarf 202 näher am Elektromaschinen-Drehmomentschwellenwert 200 liegt.
Von daher sorgen verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung für einen erhöhten Kraftstoffwirkungsgrad und verbesserte Nutzererwartungen an ein Hybridfahrzeug, während es an einer Steigung fährt, einschließlich aufwärts oder abwärts. Das Fahrzeug wird möglicherweise in einer rein elektrischen Betriebsart betrieben, wobei die Elektromaschine das Fahrzeug antreibt und der Verbrennungsmotor sogar ausgeschaltet ist, wenn das Fahrzeug aufwärts fährt. Wenn sich das Fahrzeug an einer positiven Steigung befindet, weist die Elektromaschine möglicherweise aufgrund der zusätzlichen Kräfte, die auf das Fahrzeug wegen der Steigung wirken, eine reduzierte Fähigkeit auf, das Fahrzeug zu beschleunigen und anzutreiben. Anstatt eine rein elektrische Betriebsart zu deaktivieren, wie dies nach dem Stand der Technik geschehen ist, ermöglicht es die vorliegende Offenbarung, das Fahrzeug abhängig vom Fahrzeugbedarf elektrisch zu betreiben. Die vorliegende Offenbarung sorgt für ein Fahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor möglicherweise heruntergefahren wird, während das Fahrzeug in Betrieb ist und der Fahrzeugbedarf möglicherweise elektrisch erfüllt wird, um Kraftstoff zu sparen und Erwartungen des Nutzers zu erfüllen. Der Verbrennungsmotor wird möglicherweise in Erwartung einer typischen Zuordnung für das Hochfahren des Fahrzeugs hochgefahren, um Abforderungen des Nutzers und den Fahrzeugbedarf bei der zusätzlichen Steigungsbelastung vorwegzunehmen und diese zu erfüllen. Bei einem Gefälle wird der Verbrennungsmotor möglicherweise früher heruntergefahren, weil die Elektromaschine in der Lage ist, einen höheren Fahrzeugbedarf auf Basis des Steigungswiderstands zu erfüllen.
Während oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Spezifikation verwendeten Begriffe eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich werden möglicherweise die Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6994360 [0029]
US 6714851 [0037]
US 12888546 [0037]

Claims

Hybridfahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor; eine Elektromaschine; und einen Controller, der dazu ausgelegt ist, Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf eine erste Fahrerabforderung zu steuern, wenn ein Signal aufgenommen wird, das angibt, dass ein Fahrbahnsteigungswinkel einen entsprechenden Schwellenwert überschreitet, und andernfalls als Reaktion auf eine zweite Fahrerabforderung.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuern von Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors das Starten des Verbrennungsmotors umfasst, wenn das Signal aufgenommen wird, das angibt, dass ein positiver Fahrbahnsteigungswinkel den entsprechenden Schwellenwert überschreitet, und andernfalls als Reaktion auf die zweite Fahrerabforderung, wobei die zweite Fahrerabforderung größer als die erste Fahrerabforderung ist.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuern von Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors das Stoppen des Verbrennungsmotors umfasst, wenn das Signal aufgenommen wird, das angibt, dass ein negativer Fahrbahnsteigungswinkel den entsprechenden Schwellenwert überschreitet, und andernfalls als Reaktion auf die zweite Fahrerabforderung, wobei die zweite Fahrerabforderung kleiner als die erste Fahrerabforderung ist.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin eine Fahrbahnzustandsüberwachung umfasst, die wenigstens einen Beschleunigungssensor aufweist; wobei der Controller dazu ausgelegt ist, das Signal, das einen Fahrbahnsteigungswinkel angibt, von dem wenigstens einen Beschleunigungssensor aufzunehmen.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, das weiterhin einen Getriebekasten umfasst, der mit der Elektromaschine durch eine nachgeschaltete Kupplung verbunden ist; wobei der Verbrennungsmotor mit der Elektromaschine durch eine vorgeschaltete Kupplung verbunden ist.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 5, das weiterhin einen Drehmomentwandler umfasst, wobei die nachgeschaltete Kupplung eine Sperrkupplung für den Drehmomentwandler ist; wobei der Controller weiterhin dazu ausgelegt ist, die nachgeschaltete Kupplung bei einer Fahrzeuganfahrbedingung in Schlupf zu bringen.