СИСТЕМА И КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕДЛЕННОГО ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ С РУЧНОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ
SYSTEM AND CONTROLLER FOR SLOW MOVEMENT ON ELECTRIC TRACTION IN VEHICLE WITH MANUAL GEARBOX

Это изобретение относится к улучшениям в или относящимся к обеспечению и управлению крутящим моментом для медленного передвижения и, в частности, к обеспечению крутящего момента для медленного передвижения в транспортном средстве с ручной коробкой передач.
Одно из существенных преимуществ автоматической коробки передач представляет собой способность медленно двигаться вперед в плотном транспортном потоке, просто отпуская педаль тормоза. Наоборот, транспортное средство с ручной коробкой передач должно аккуратно перемещаться вперед под управлением педалей акселератора, тормоза и сцепления, что быстро становится утомительным для водителя и неэффективно с точки зрения экономии топлива.
Проблема экономии топлива в таких условиях была решена введением технологии запуска-остановки двигателя, которая обычно требует нахождения двигателя в нейтральном положении для остановки двигателя. В результате в транспортном средстве с ручной коробкой передач с технологией запуска-остановки пользователь не только должен управлять движением вперед с помощью педалей акселератора, тормоза и сцепления, но также должен переключаться на нейтральную передачу при остановке транспортного средства. Многократное переключение передач с нейтральной на первую передачу, многократная остановка и запуск двигателя, а также необходимость управления акселератором, тормозом и сцеплением в совокупности создают неудовлетворительное восприятие езды водителем.
В дополнение гибридные электрические транспортные средства (HEV) обычно имеют несколько источников энергии, т.е. двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Роль электродвигателя отличается в зависимости от типа гибридного транспортного средства.
Исходя из этих предпосылок, возникло настоящее изобретение.
Согласно настоящему изобретению обеспечена система для обеспечения медленного передвижения на электрической тяге в транспортном средстве с ручной коробкой передач, содержащем педаль акселератора и педаль тормоза, причем транспортное средство также обеспечено двигателем внутреннего сгорания, который представляет собой единственный источник энергии при нормальной работе, причем система содержит: электродвигатель для обеспечения движущей силы на низкой скорости для транспортного средства, контроллер, выполненный с возможностью выключения двигателя внутреннего сгорания при активации функции медленного передвижения на электрической тяге; в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью изменения скорости транспортного средства только на основании степени нажатия педали тормоза; и в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью отмены функции медленного передвижения на электрической тяге при активации педали акселератора или педали сцепления.
Система может дополнительно содержать кнопку управления, выполненную с возможностью запуска медленного передвижения на электрической тяге. В транспортном средстве с ручной коробкой передач, в котором выбор передач управляется рычагом переключения передач, кнопка управления медленным передвижением на электрической тяге может быть обеспечена на рычаге переключения передач.
Обеспечение простой специализированной кнопки для запуска медленного передвижения на электрической тяге обеспечивает, что водитель в любое время может управлять способом передвижения. Таким образом, медленное передвижение на электрической тяге не может быть запущено автоматически. Обеспечение кнопки на рычаге переключения передач является интуитивно понятным для водителя, поскольку в условиях плотного транспортного потока с остановкой/запуском двигателя, в которых будет использоваться функциональная возможность медленного передвижения на электрической тяге, будет требоваться переключение передач, и в связи с этим рука водителя в любом случае будет обязательно находиться на рычаге переключения передач.
Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью отмены функции медленного передвижения на электрической тяге на основании дополнительного действия пользователя, которое может содержать одно или более из нижеследующих действий отдельно или в сочетании: отстегивание ремня безопасности водителя; открытие двери водителя и нажатие специализированной кнопки на рычаге переключения передач.
Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью отмены функции медленного передвижения на электрической тяге, если уровень заряда аккумулятора достигает заданного порогового уровня, т.е. уровень заряда аккумулятора является достаточно низким таким, что продолжение использования функции медленного передвижения на электрической тяге может привести к тому, что электрическая машина, потенциально включающая в себя стартерный двигатель, станет неработоспособной.
В некоторых случаях водителю неудобно отменять медленное передвижение на электрической тяге путем нажатия педали акселератора или сцепления. Например, если водителю нужно покинуть транспортное средство или уделить внимание пассажирам на задних сиденьях, важно, чтобы транспортное средство случайно не продолжило медленное передвижение только потому, что педаль тормоза не нажата. Для содействия безопасному режиму работы функция медленного передвижения на электрической тяге может быть выполнена с возможностью отмены на основании других ключевых индикаторов, которые указывают отсутствие водителя на сиденье водителя.
Электродвигатель может быть выполнен с возможностью обеспечения движущей силы на низкой скорости в направлениях вперед и назад. Кнопка управления может быть выполнена с возможностью позволять водителю выбирать медленное передвижение вперед или назад. Эта дополнительная функциональная возможность позволяет использование медленного передвижения на электрической тяге при парковке транспортного средства.
Электродвигатель может быть соединен с выходным валом коробки передач.
Кроме того, согласно настоящему изобретению обеспечен контроллер для обеспечения медленного передвижения на электрической тяге в гибридном транспортном средстве с ручной коробкой передач, содержащем двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель/генератор и выполненном с возможностью управления педалями акселератора, тормоза и сцепления, причем контроллер выполнен с возможностью: выключения двигателя внутреннего сгорания при активации функции медленного передвижения на электрической тяге; изменения скорости транспортного средства только на основании степени нажатия педали тормоза; отмены функции медленного передвижения при активации педали акселератора; и отмены функции медленного передвижения на основании одного или более дополнительных действий.
Дополнительные действия могут представлять собой нажатие педали сцепления; отстегивание ремня безопасности водителя; открытие двери водителя или активация специализированной кнопки.
Обеспечение медленного передвижения на электрической тяге на транспортном средстве с ручной коробкой передач предназначено для обеспечения транспортного средства, которое имеет преимущества автоматического транспортного средства без сопутствующего уменьшения экономии топлива и увеличения стоимости. Обеспечение движения транспортного средства на низкой скорости, регулируемой простым изменением положения педали тормоза, для дорожных условий с запуском-остановкой двигателя является одним из основных преимуществ автоматической коробки передач.
Медленное передвижение на электрической тяге обеспечивает средство движения на электрической тяге с низкой скоростью для транспортного средства, и оно может быть активировано, когда коробка передач находится в нейтральном положении, и двигатель автоматически остановлен. Передвижение транспортного средства управляется только изменением положения педали тормоза.
Функция медленного передвижения на электрической тяге может быть запущена путем нажатия кнопки управления, расположенной на рычаге переключения передач. Это является практически удобным местоположением для такой кнопки, поскольку транспортное средство будет находиться в нейтральном положении для активации функции медленного передвижения на электрической тяге, и в связи с этим рука водителя обязательно будет находиться на рычаге переключения передач, и в связи с этим легко может нажимать кнопку.
Нажатие педалей акселератора или сцепления будет отменять функцию медленного передвижения на электрической тяге, и перезапускать двигатель в соответствии с системой запуска-остановки на борту транспортного средства, и в связи с этим позволять традиционное приведение в движение транспортного средства.
При определенных обстоятельствах педаль акселератора или сцепления не будет нажиматься, несмотря на необходимость выхода из режима медленного передвижения на электрической тяге. Это может возникать, если водителю необходимо покинуть транспортное средство или по меньшей мере покинуть сиденье водителя. В результате функция медленного передвижения на электрической тяге может быть обеспечена дополнительными способами отмены, включая дополнительное нажатие кнопки медленного передвижения на электрической тяге на рычаге переключения передач, отстегивание ремня безопасности водителя или открытие двери водителя.
В дополнение, электродвигатель, обеспечивающий медленное передвижение на электрической тяге, может быть выполнен с возможностью обеспечения перемещения транспортного средства вперед или назад. Это означает, что в дополнение к основному использованию системы в плотном транспортном потоке, когда транспортное средство должно совершать множество небольших перемещений на низкой скорости, чтобы не отставать от медленно движущегося вперед дорожного потока, система также может быть использована для помощи при парковке транспортного средства. Обеспечение движения вперед и назад будет позволять парковку транспортного средства только с использованием энергии электродвигателя без какой-либо помощи двигателя транспортного средства. Это, в частности, предпочтительно, когда транспортное средство паркуется в здании, например, в гараже, таким образом, выхлопные газы двигателя не проникают в здание.
Для облегчения выбора движения вперед или назад кнопка на рычаге переключения передач может иметь функцию качания или скольжения, чтобы позволять пользователю выбирать между движением вперед и назад. Этот переключатель должен быть по умолчанию установлен на движение вперед, поскольку это является преимущественным использованием системы.
Электрическая машина или электродвигатель, используемый для обеспечения медленного передвижения на электрической тяге, будет иметь номинальную мощность около 10 кВт и будет соединен с выходным валом коробки передач. Электрическая машина может представлять собой часть «мягкого» гибридного устройства, также обеспечивая рекуперацию энергии, перенос нагрузки и помощь при запуске.
Далее изобретение будет дополнительно и более конкретно описано исключительно путем примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фигура 1 схематически показывает составные части примера настоящего изобретения;
Фигура 2 показывает входные условия медленного передвижения на электрической тяге;
Фигура 3 показывает выходные условия медленного передвижения на электрической тяге; и
Фигуры 4А-4F схематически показывают шесть различных конфигураций ручной коробки передач, к которым может быть применено настоящее изобретение.
Фигура 1 показывает составляющие, которые образуют часть системы 10 настоящего изобретения. Система 10 осуществлена в модуле 40 управления силовым агрегатом. Модуль 40 управления силовым агрегатом выполнен с возможностью приема данных от множества датчиков, расположенных в различных местах вокруг транспортного средства. Данные, принимаемые от некоторых датчиков, могут использоваться модулем 40 управления силовым агрегатом для выполнения функциональной возможности медленного передвижения на электрической тяге.
Датчик 21 положения педали акселератора, датчик 22 положения педали тормоза и датчик 23 положения педали сцепления или положения сцепления обеспечивают данные, указывающие степень нажатия соответственной педали. Хотя данные, обеспечиваемые датчиком, будут включать в себя данные, указывающие степень нажатия соответственной педали, система 10 медленного передвижение на электрической тяге требует только часть этих данных, показывающую имеется ли какое-либо нажатие педали или нет.
Датчик 24 положения коробки передач обеспечивает данные о положении рычага переключения передач, в частности, находится ли рычаг переключения передач в нейтральном положении или нет.
Обеспечен переключатель 25 управления медленным передвижением на электрической тяге (eCreep) для водителя. Он может представлять собой двухпозиционный переключатель с положениями «включено» и «выключено». Альтернативно он может представлять собой кулисный переключатель с положениями «вперед», «назад» и «выключено».
Дополнительные датчики 26 собирают данные, указывающие возможное покидание водителем транспортного средства. Они могут включать в себя датчик, отслеживающий зацепление ремня безопасности водителя, и датчик, отслеживающий открытие двери водителя.
Следует понимать, что датчики 21, 22, 23 педалей акселератора, тормоза и сцепления выполнены с возможностью обеспечения данных модулю 40 управления силовым агрегатом для нормальной работы этого модуля. Кроме того, датчик 26 зацепления ремня безопасности обычно обеспечен для того, чтобы обеспечивать предупреждение о попытке водителя привести в движение автомобиль без закрепления ремня безопасности. Дополнительные датчики не требуются в этих местах для использования системы медленного передвижения на электрической тяге. Однако модуль 40 управления силовым агрегатом должен быть выполнен с возможностью надлежащего приема и интерпретации данных для использования функциональной возможности медленного передвижения на электрической тяге.
Использование функциональной возможности медленного передвижения на электрической тяге достигается посредством электродвигателя 60, который встроен в движительную систему транспортного средства.
Модуль 40 управления силовым агрегатом дополнительно обеспечивает данные на интерфейс 62 медленного передвижения на электрической тяге (eCreep) для водителя. Этот интерфейс 62 может быть выполнен в виде лампочки, сигнального устройства или сообщения на приборной панели.
В дополнение, модуль 40 управления силовым агрегатом обеспечивает данные модулю 64, выполненному с возможностью управления фонарем заднего хода. Это обеспечивает, что при использовании системы медленного передвижения на электрической тяге в направлении назад, фонари заднего хода транспортного средства используются также, как если бы транспортное средство двигалось задним ходом на энергии от двигателя внутреннего сгорания.
Фигура 2 представляет входные условия для системы 10 медленного передвижения на электрической тяге. Рычаг 34 переключения передач должен находиться в нейтральном положении; педаль 31 акселератора и педаль 33 сцепления должны быть полностью отпущены, т.е. совсем не нажаты. Эта конфигурация приводит к запуску функции 39 автоматической остановки. Когда двигатель внутреннего сгорания автоматически остановлен, если педаль 32 тормоза нажата, и переключатель 25 управления медленным передвижением на электрической тяге активирован, то транспортное средство перейдет в режим медленного передвижения на электрической тяге. В этом режиме крутящий момент для медленного передвижения на электрической тяге управляется только изменением положения педали тормоза. Если переключатель 25 управления медленным передвижением включает в себя опции перемещения вперед и назад, то крутящий момент для медленного передвижения будет перемещать транспортное средство либо вперед, либо назад в зависимости от положения переключателя 25.
Фигура 3 представляет выходные условия для системы 10 медленного передвижения на электрической тяге. Система 10 будет отключена при соответствии одному из следующих условий: перемещение рычага 34 переключения передач из нейтрального положения; нажатие педали 31 акселератора или педали 33 сцепления; или нажатие переключателя 25 управления медленным передвижением. Если переключатель 25 управления представляет собой ползунок или кнопку без блокировки с тремя положениями: «вперед», «назад» и «выключено», то система 10 отключается при перемещении кнопки или ползунка в положение «выключено».
Фигуры 4А-4F показывают шесть различных конфигураций ручной коробки передач, к которым может быть применена система 10 настоящего изобретения. На каждой из этих иллюстраций двигатель внутреннего сгорания изображен в виде последовательности четырех кругов, эффективно обеспечивая вид сверху блока цилиндров с поршнями. Другие составляющие представляют собой электрическую машину E/M, аккумулятор B, дифференциальную или главную передачу D, коробку T передач и стартерный двигатель S.
Фигура 4А показывает конфигурацию с двойным сцеплением с электрической машиной E/M, отделенной и от коробки передач, и от двигателя внутреннего сгорания сцеплением. Фигура 4B показывает конфигурацию с одним сцеплением с отдельным стартерным двигателем и электрической машиной E/M.
Фигура 4C показывает конфигурацию с одним сцеплением с небольшой электрической машиной E/M. Эта конфигурация оптимизирована с помощью электрической машины, частично встроенной в коробку передач.
Фигура 4D показывает конфигурацию со второй коробкой передач в форме планетарной передачи или системы прямого привода. В обеих этих системах электрическая машина E/M выполнена так, что не требуется отдельный стартерный двигатель.
Фигура 4E показывает конфигурацию с ременным встроенным стартером-генератором, а Фигура 4F показывает встроенный стартер-генератор на коленчатом вале.
Специалисту в области техники будет понятно, что хотя изобретение описано путем примера со ссылкой на один или более вариантов выполнения, оно не ограничивается раскрытыми вариантами выполнения, и что альтернативные варианты выполнения могут быть осуществлены без отклонения от объема охраны изобретения, который определен приложенной формулой изобретения.