DE102008015567A1

DE102008015567A1 - Verfahren zum Steuern der Maschinendrehzahl bei einem hybridelektrischen Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008015567A1
Application number: DE102008015567A
Authority: DE
Inventors: Steven C. Noblesville Huseman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: CN101274628B; CN101274628A; DE102008015567B4; US7987934B2; US20080236921A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, wobei der Hybrid-Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine, eine Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie, einen Elektromotor und ein elektromechanisches Getriebe umfasst. Die Maschine und der Elektromotor sowie das Getriebe sind betreibbar, um zwischen ihnen ein Drehmoment zu übertragen, um eine Leistungsabgabe zu erzeugen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit sowie einer Bediener-Drehmomentanforderung. Auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinenfähigkeit und der Zustände der Parameter der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie wird ein Grenzwert für die Maschinenfähigkeit bestimmt. Es werden Leistungsgrenzwerte bestimmt. Der Grenzwert für die Maschinenfähigkeit wird anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung abgeglichen. Der Maschinenbetrieb wird auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Steuersysteme für Hybrid-Antriebsstrangsteuersysteme einschließlich jener, die elektromechanische Getriebe verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hybridfahrzeuge (hybrid vehicles, HEVs) besitzen Vortriebssysteme, die aus wenigstens einem Elektromotor ("electric motor" oder "electric machine") in Kombination mit wenigstens einer weiteren Leistungsquelle bestehen. Typischerweise ist die weitere Leistungsquelle eine Benzin- oder Dieselmaschine. Es gibt verschiedene Typen von HEVs, die davon abhängen, wie der (die) Elektromotor(en) und die weitere(n) Leistungsquelle(n) miteinander kombiniert sind, um den Antrieb für das Fahrzeug zu schaffen, einschließlich Serien-, Parallel- und Misch-HEVs.
Antriebsstrangarchitekturen für HEVs managen das Eingangs- und das Ausgangsdrehmoment verschiedener Antriebsmaschinen, zumeist Brennkraftmaschinen und Elektromotoren. Reihenhybridarchitekturen zeichnen sich allgemein durch eine Brennkraftmaschine aus, die einen Elektrogenerator antreibt, der seinerseits einen elektrischen Triebstrang und ein Energiespeichersystem, das eine Batteriegruppe umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt. Bei einem Reihen-HEV ist die Brennkraftmaschine nicht direkt mechanisch mit dem Triebstrang gekoppelt. Der Elektrogene rator kann außerdem in einer Motorbetriebsart arbeiten, um eine Startfunktion für die Brennkraftmaschine bereitzustellen. Außerdem kann der elektrische Triebstrang Bremsenergie des Fahrzeugs wiedergewinnen, indem sie in einer Generatorbetriebsart arbeitet, um die Batteriegruppe wieder aufzuladen. Parallel-HEV-Architekturen zeichnen sich allgemein durch eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor aus, die beide eine direkte mechanische Kopplung zu dem Triebstrang besitzen. Herkömmlicherweise umfasst der Triebstrang ein Schaltgetriebe, das die für einen Weitbereichsbetrieb erforderlichen Übersetzungen bereitstellt.
Es sind elektrisch variable Getriebe (electrically variable transmissions, EVT) bekannt, die durch Kombination der Merkmale sowohl von Reihenals auch von Parallel-HEV-Antriebsstrangarchitekturen stufenlos veränderliche Übersetzungsverhältnisse bereitstellen. EVTs sind mit einem direkten mechanischen Pfad zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Achsantriebseinheit betreibbar und ermöglichen somit einen hohen Getriebewirkungsgrad und die Anwendung preiswerterer und weniger massiver Motoranlagen. EVTs sind außerdem mit einem Maschinenbetrieb, der von dem Achsantrieb mechanisch unabhängig ist, oder bei verschiedenen mechanischen/elektrischen Leistungsverzweigungsbeiträgen (d. h. in eingangsseitig leistungsverzweigten, ausgangsseitig leistungsverzweigten und kombiniert leistungsverzweigten Konfigurationen) betreibbar und ermöglichen somit stufenlos veränderliche Übersetzungsverhältnisse bei hohem Drehmoment, durch elektrische Energie dominierte Starts, das regenerative Bremsen, einen Leerlauf bei abgeschalteter Maschine und einen bimodalen Betrieb.
Wie angemerkt verwenden solche komplexen EVT-HEVs einen oder mehrere Elektromotoren und erfordern fortgeschrittene Energieübertragungs-, -umsetzungs- und -speicherungssysteme, um diesen Motoren elektrische Energie zuzuführen und von ihnen elektrische Energie zu empfangen und zu speichern, wobei sie im Allgemeinen beispielsweise wenigstens einen Elektromotor, ein Wechselrichtermodul, einen Leistungsbus, eine Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie wie etwa eine Batterie sowie eine verschiedenartige Steuerelektronik, Steueralgorithmen und weitere zugeordnete Elemente umfassen. Das Energiespeichersystem (energy storage system, ESS) kann irgendein geeignetes Energiespeichersystem, das zur Energiespeicherung mit hoher Dichte geeignet ist, einschließlich einer Batterie, eines Ultrakondensators oder einer anderen Energiespeichervorrichtung mit hoher Dichte umfassen. Wie hier verwendet umfasst die Bezugnahme auf eine Batterie nicht nur eine einzelne Batterie, sondern jede Kombination von einzelnen oder mehreren Batterien oder Zellen davon in einem Batteriesatz oder einer Batteriegruppe oder mehrere Batteriesätze oder Batteriegruppen. Der Begriff "Batterie", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf irgendeine sekundäre oder wieder aufladbare Batterie.
Große Aufmerksamkeit ist auf das Aufrechterhalten der Betriebsleistung von Batterien, die bei HEV-Anwendungen verwendet werden, einschließlich des Aufrechterhaltens des Ladezustands (state of charge, SOC) der Batteriegruppe gerichtet worden. Der SOC ist allgemein als Verhältnis der Restladung in einer Batterie zu ihrer vollen Ladekapazität definiert. Es sind verschiedene Hardware- und Software-Steuerstrategien zum Ermitteln und Aufrechterhalten des SOC der Batterie angepasst worden.
Von Fahrzeugen, die HEVs umfassen, wird erwartet, dass sie in Ansprechen auf Bediener-Drehmomentanforderungen beschleunigen, was das Erreichen verschiedener Startcharakteristika, z. B. einer Gesamtzeit zum Erreichen einer Geschwindigkeit, umfasst. Ein Fahrzeugstart wird im Allgemeinen dem Starten der Fortbewegung des Fahrzeugs aus dem Stand zugeordnet, das typischerweise durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wie etwa von null km/h auf dreißig km/h und eine erforderliche Drehmomentabgabe ausgezeichnet ist. Start- bzw. Hochstartbedingungen sind auch während anderer Perioden des Fahrzeugbetriebs wie etwa einer Beschleunigung aus einem Niedrigdrehzahlintervall heraus oder des Versuchs der Beibehaltung oder Erhöhung der Geschwindigkeit während des Überwindens einer Steigung gegeben.
Eine Hybridsystemanwendung kann das Energiespeichersystem aufgrund mehrerer Faktoren, die die Größe und die Leistungsfähigkeit der primären Leistungsquelle, d. h. der Brennkraftmaschine, sowie den spezifischen Drehzahl/Last-Arbeitszyklus des Fahrzeugs umfassen, nicht vollständig nutzen. In wenigstens einem spezifischen Fall hat sich gezeigt, dass der Energiespeicher maximal etwa zur Hälfte des zulässigen Nutzungsgrenzwertes genutzt wird. Bei einem Hybridsystem sollte das Energiespeichersystem bei Übergangsbetriebsbedingungen, d. h. der Beschleunigung und der Verzögerung, vollständig genutzt werden, um die Verwendung von Kraftstoff zu reduzieren.
Gegenwärtige Betriebssysteme optimieren im Allgemeinen den Kraftstoffverbrauch, indem sie die Leistungsverluste, die dem Betrieb bei einem spezifischen Ausgangsdrehmoment und einer spezifischen Ausgangsdrehzahl (und somit einer spezifischen Leistung) zugeordnet sind, minimieren. Dies wird durch Lösen von Gleichungen an quasistetigen Betriebspunkten, um Leistungsflüsse von der primären Leistungsquelle oder der sekundären Leistungsquelle zu lenken, vollzogen.
Der laufende Systembetrieb kann bezüglich einer Bediener-Drehmomentanforderung To_req in Form eines Manövers, bei dem Gas gegeben/Gas zurückgenommen wird, beschrieben werden. Die Bediener-Drehmomentanforderung (To_req) wird typischerweise über die Drosselklappe in das System eingegeben, um einen Ausgangsdrehmomentbefehl (To_cmd) in dem Hybrid-Steuersystem zu erzeugen. Das Hybrid-Steuersystem überwacht beim Beschleunigen des Fahrzeugs den Systembetrieb an jedem Betriebspunkt und bestimmt für jeden Punkt einen Leistungsfluss von dem Elektromotor und der Maschine über das EVT, indem es typischerweise die Maschinendrehzahl und das Maschinendrehmoment als zwei Schlüsselkriterien zum Bestimmen des Leistungsflusses von der primären Leistungsquelle und des Hybrid-Getriebesystems verwendet. Das Bestimmen dieser Punkte zusammen mit der Bediener-Drehmomentanforderung löst die dynamischen Systemgleichungen und bestimmt den Leistungsfluss von dem Energiespeichersystem. Bei diesem Manöver ändert sich die Maschinendrehzahl so, dass dem optimalen, quasistetigen Betriebspunkt gefolgt wird. Es kann aus dem Leerlauf auf eine hohe Maschinendrehzahl beschleunigt werden und abgebrochen werden, wenn die Drosselklappeneingabe wieder auf null reduziert wird, wobei durch Energieübertragung zu dem Elektromotor und dem EVT ein zusätzliches Drehmoment erzeugt wird. Im Fall eines Gasgebens hin zu einem stetigen Punkt erreicht die Maschine ihre optimale Betriebsdrehzahl, indem der Trajektorie für optimale Maschinendrehzahl, wie sie durch die gegenwärtige Steuersystemlogik definiert wird, gefolgt wird. Bei diesem System gibt es feste Anstiegsraten für Maschinendrehzahländerungen. Die festen Anstiegsraten sind im Allgemeinen als maximale Steuergrenzwerte festgelegt und passen sich Übergangsmanövern nicht an. Das Lösen der Gleichungen in dieser Weise, um die Bediener-Drehmomentanforderung zu erfüllen, optimiert das System nicht für den Übergangsbetrieb.
Was benötigt wird, ist ein Optimierungsschema für ein Hybrid-Antriebsstrangsystem, das die Kombination der Leistungsquellen über einen Bereich von Betriebspunkten, die während eines Übergangsereignisses, z. B. eines Fahrzeugbeschleunigungsereignisses, das sich aus einer Bediener- Drehmomentanforderung ergibt, eintreten, anstrebt. Es sollte ein Optimierungsschema für den Fahrzeugbetrieb entwickelt werden, das zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung das System für den Übergangsbetrieb optimiert und die Fähigkeit des Systems zur Speicherung elektrischer Energie vollständiger ausnutzt und dabei das Management und den Schutz des ESS unter Startbedingungen gewährleistet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung kann allgemein als Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybrid-Antriebsstrangs beschrieben werden, wobei der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine, eine Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie, einen Elektromotor und ein elektromechanisches Getriebe umfasst. Das Energiespeichersystem und der Elektromotor sind für den Leistungsfluss zwischen ihnen elektrisch wirksam gekoppelt. Die Maschine, der Elektromotor und das elektromechanische Getriebe sind mechanisch wirksam gekoppelt, um zwischen ihnen Leistung zu übertragen, um einen Leistungsfluss zu einem Ausgang zu erzeugen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln des optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit sowie einer Bediener-Drehmomentanforderung. Es werden die Zustände von Parametern der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie überwacht. Auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinenfähigkeit und der Zustände der Parameter der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie wird ein Grenzwert für die Maschinenfähigkeit bestimmt. Anhand der Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung werden Leistungsgrenzwerte der Energie speichervorrichtung bestimmt. Der Grenzwert für die Maschinenfähigkeit wird anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung abgeglichen. Der Maschinenbetrieb wird auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert. Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden Fachleuten mit dem Lesen und Verstehen der folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann Gestalt annehmen in bestimmten Teilen und einer bestimmten Anordnung von Teilen, wobei eine Ausführungsform von ihr ausführlich beschrieben wird und in den begleitenden Zeichnungen, die Teil hiervon sind, gezeigt ist; in den Zeichnungen sind:
1 und 2 schematische Darstellungen einer beispielhaften Architektur für ein Steuersystem und einen Antriebsstrang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3 ein Datengraph in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
4 ein algorithmischer Ablaufplan in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
5 und 6 Datengraphen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, deren Abbildungen nur zur Veranschaulichung der Erfindung dienen und nicht bezwecken, dieselbe einzuschränken, zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Hybrid-Antriebsstrangs mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe und einem begleitenden Steuermodul 5, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert worden ist.
Die hier beschriebene Erfindung kann als Steueralgorithmus für den Betrieb eines Hybrid-Antriebsstrangsystems jenes Typs verwendet werden, der in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5,931,757 mit dem Titel TWO-MODE COMPOUND SPLIT ELECTRO-MECHANICAL VEHICLE TRANSMISSION, das hier in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschrieben ist. Der dort offenbarte Hybrid-Antriebsstrang umfasst ein kombiniert leistungsverzweigtes, elektrisch variables Getriebe für ein hybridelektrisches Fahrzeug, das Charakteristika sowohl einer Reihen- als auch einer Parallelvorrichtung besitzt, die im Allgemeinen wenigstens eine Antriebsmaschine wie etwa eine Brennkraftmaschine, wenigstens einen Elektromotor, der geeignet ist, sowohl dem Fahrzeug einen Vortrieb zu verschaffen als auch elektrische Leistung zur Speicherung an dem Fahrzeug zu erzeugen, und das ESS, das typischerweise eine wieder aufladbare oder sekundäre Batterie umfasst, umfasst, wie hier beschrieben wird.
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird nun ein Fahrzeugantriebsstrangsystem 10, das eine Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie umfasst, die Energie zu Elektromotoren und einem elektromechanischen Getriebe übertragen können, ausführlich beschrieben. Die Maschine und die Elektromotoren sowie das elektromechanische Getriebe sind wahlweise betreibbar, um zwischen ihnen ein Drehmoment zu übertragen und eine Leistungsabgabe, im Allgemeinen an einen Endantrieb, zu erzeugen, die durch ein Drehmoment und eine Drehzahl ausgezeichnet ist. Die Elektromotoren und das elektromechanische Getriebe umfassen eine repräsentative Form eines multimodalen, kombiniert leistungsverzweigten, elektrisch variablen Getriebes (EVT), das zum Implementieren der Steuerungen der vorliegenden Erfindung besonders geeignet und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das EVT 10 besitzt ein Eingangselement 12, das vorzugsweise eine Welle umfasst, die von der Maschine 14 direkt angetrieben wird, oder es kann, wie in 2 gezeigt ist, ein Übergangsdrehmomentdämpfer 16 zwischen das Ausgangselement der Maschine 14 und das Eingangselement des EVT 10 eingebaut sein. Der Übergangsdrehmomentdämpfer 16 kann eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (nicht gezeigt) enthalten oder in Verbindung mit einer solchen verwendet werden, um einen wahlweisen Eingriff der Maschine 14 mit dem EVT 10 zu ermöglichen, jedoch wird wohlgemerkt eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung nicht dazu verwendet, die Betriebsart, in der das EVT 10 arbeitet, zu wechseln oder zu steuern.
Bei der gezeigten Ausführungsform kann die Maschine 14 eine Maschine für fossilen Kraftstoff wie etwa eine Dieselmaschine sein, die ohne weiteres geeignet ist, ihre verfügbare Leistungsabgabe über die Welle 12 bereitzustellen. Die Maschine 14 arbeitet vorzugsweise nach dem Starten und während des größten Teils ihrer Eingabe bei einer konstanten Drehzahl oder bei verschiedenen konstanten Drehzahlen entsprechend einem gewünschten Betriebspunkt, der anhand von Bedienereingaben und Fahrbedingungen bestimmt werden kann.
Das EVT 10 verwendet drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28. Das erste Teil-Planetengetriebe 24 besitzt ein allgemein als Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 30, das ein allgemein als Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 32 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 34 sind drehbar an einem Träger 36 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 34 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 30 als auch mit dem inneren Zahnradelement 32 kämmend in Eingriff steht.
Das zweite Teil-Planetengetriebe 26 besitzt ein allgemein als Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 38, das ein allgemein als Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 40 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 42 sind drehbar an einem Träger 44 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 42 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 38 als auch mit dem inneren Zahnradelement 40 kämmend in Eingriff steht.
Das dritte Teil-Planetengetriebe 28 besitzt ein allgemein als Hohlrad bezeichnetes äußeres Zahnradelement 46, das ein allgemein als Sonnenrad bezeichnetes inneres Zahnradelement 48 umschreibt. Mehrere Planetengetriebeelemente 50 sind drehbar an einem Träger 52 angebracht, so dass jedes Planetengetriebeelement 50 sowohl mit dem äußeren Zahnradelement 46 als auch mit dem inneren Zahnradelement 48 kämmend in Eingriff steht.
Obgleich alle drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 selbst "einfache" Teil-Planetengetriebe sind, sind das erste und das zweite Teil-Planetengetriebe 24 und 26 dadurch zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 über ein Kupplungsnabenrad 54 mit dem äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist. Das innere Zahnradelement 32 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 und das äußere Zahnradelement 38 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26, die miteinander verbunden sind, sind durch eine Hohlwelle 58 ständig mit einem ersten Motor/Generator 56 verbunden, der hier gelegentlich auch als Motor A oder MA bezeichnet wird.
Die Teil-Planetengetriebe 24 und 26 sind insofern, dass der Träger 36 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 über eine Welle 60 mit dem Träger 44 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden ist, weiter zusammengesetzt. Somit sind die Träger 36 und 44 des ersten Teil-Planetengetriebes 24 bzw. des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 verbunden. Außerdem ist die Welle 60 über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 62, die, wie im Folgenden umfassender erläutert wird, verwendet wird, um die Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu unterstützen, wahlweise mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Gelegentlich wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung 62 hier auch als Kupplung, Kupplung zwei oder C2 bezeichnet.
Der Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist direkt mit dem Getriebeausgangselement 64 verbunden. Wenn das EVT 10 in einem Landwirtschaftfahrzeug verwendet wird, kann das Ausgangselement 64 mit den (nicht gezeigten) Fahrzeugachsen verbunden sein, die wiederum in den (ebenfalls nicht gezeigten) Antriebselementen enden, um daran ein Durchzugsmoment zu erzeugen. Die Antriebselemente können entweder Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeugs, an dem sie verwendet werden, oder das Antriebszahnrad eines Kettenfahrzeugs sein.
Das innere Zahnradelement 40 des zweiten Teil-Planetengetriebes 26 ist über eine Hohlwelle 66, die die Welle 60 umschreibt, mit dem inneren Zahnradelement 48 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 verbunden. Das äußere Zahnradelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 ist über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 wahlweise an Masse gelegt, die hier durch das Getriebegehäuse 68 dargestellt ist. Wie im Folgenden erläutert wird, wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 ebenfalls verwendet, um bei der Wahl der Betriebsarten des EVT 10 zu helfen. Gelegentlich wird die Drehmomentübertragungsvorrichtung 70 hier auch als erste Kupplung, Kupplung eins oder C1 bezeichnet.
Außerdem ist die Hohlwelle 66 ständig mit einem zweiten Motor/Generator 72 verbunden, der hier gelegentlich als Motor B oder MB bezeichnet wird. Alle Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 sowie der Motor A und der Motor B (56, 72) sind um die axial angeordnete Welle 60 koaxial orientiert. Es sei angemerkt, dass beide Motoren A und B eine ringförmige Konfiguration besitzen, die ermöglicht, dass sie die drei Teil-Planetengetriebe 24, 26 und 28 umschreiben, so dass diese radial innerhalb der Motoren A und B angeordnet sind. Diese Konfiguration stellt sicher, dass die Gesamteinhüllende, d. h. die Umfangsdimension, des EVT 10 minimiert ist.
Von dem Eingangselement 12 kann ein Antriebszahnrad 80 übergeben werden. Wie gezeigt ist, verbindet das Antriebszahnrad 80 das Eingangselement 12 fest mit dem äußeren Zahnradelement 30 des ersten Teil-Planetengetriebes 24, so dass das Antriebszahnrad 80 die Leistung von der Maschine 14 und/oder dem Motor/Generator 56 und/oder dem Motor/Generator 72 empfängt. Das Antriebszahnrad 80 steht mit einem Losrad 82 kämmend in Eingriff, das wiederum mit einem Verteilergetriebe 84 kämmend in Eingriff steht, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein, der aus der Wanne 37 Getriebefluid zugeführt wird, wobei sie Hochdruckfluid an den Regler 39 liefert, der einen Teil des Fluids an die Wanne 37 zurückgibt und in der Leitung 41 einen geregelten Leitungsdruck erzeugt.
Bei der beschriebenen beispielhaften mechanischen Anordnung empfängt das Ausgangselement 64 Leistung über zwei verschiedene Getriebezüge bzw. Zahnradsätze innerhalb des EVT 10. Eine erste Betriebsart oder ein erster Getriebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 betätigt wird, um das äußere Getriebeelement 46 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 "an Masse zu legen". Eine zweite Betriebsart oder ein zweiter Ge triebezug wird gewählt, wenn die erste Kupplung C1 freigegeben wird und gleichzeitig die zweite Kupplung C2 betätigt wird, um die Welle 60 mit dem Träger 52 des dritten Teil-Planetengetriebes 28 zu verbinden. Hier wird beim Verweisen auf eine auf einen Getriebezug bezogene Betriebsart allgemein ein Name in Großbuchstaben, BETRIEBSART 1 oder BETRIEBART 2 oder M1 oder M2, verwendet.
Einem Fachmann ist ersichtlich, dass das EVT 10 in jeder Betriebsart einen Bereich von verhältnismäßig langsamen bis zu verhältnismäßig schnellen Ausgangsdrehzahlen liefern kann. Diese Kombination zweier Betriebsarten mit einem langsamen bis schnellen Ausgangsdrehzahlbereich in jeder Betriebsart ermöglicht, dass das EVT 10 ein Fahrzeug aus einem stationären Zustand bis auf Autobahngeschwindigkeiten antreibt. Außerdem ist ein Zustand mit fester Übersetzung verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig eingerückt sind, um das Eingangselement über ein festes Übersetzungsverhältnis effizient mechanisch mit dem Ausgangselement zu koppeln. Darüber hinaus ist ein Neutralzustand verfügbar, in dem die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig ausgerückt sind, um das Ausgangselement mechanisch von dem Getriebe zu entkoppeln. Schließlich kann das EVT 10 synchronisierte Schaltungen zwischen den Betriebsarten bereitstellen, in denen die Schlupfdrehzahl über die beiden Kupplungen C1 und C2 im Wesentlichen null ist.
Die Maschine 14 wird vorzugsweise durch das Maschinensteuermodul (engine control module, ECM) 23 elektronisch gesteuert, wie in 2 gezeigt ist. Das ECM 23 ist ein herkömmliches mikroprozessorgestütztes Dieselmaschinensteuermodul, das solche üblichen Elemente wie einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-(A/D)- und Digital/Analog- (D/A)-Schaltungsanordnung, eine Eingabe-/Ausgabeschaltungsanordnung und Eingabe-/Ausgabebausteine (E/A) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst. Das ECM 23 arbeitet in der Weise, dass es über mehrere diskrete Leitungen von einer Vielzahl von Sensoren Daten erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern der Maschine 14 steuert. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit der Maschine 14 über die Leitungsgruppe 35 gezeigt. Unter den verschiedenen Parametern, die durch das ECM 23 abgetastet werden können, sind die Ölwannen- und die Maschinenkühlmitteltemperatur, die Maschinendrehzahl (Ne), der Turbodruck und die Umgebungslufttemperatur und der Umgebungsluftdruck. Verschiedene Stellglieder, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, umfassen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Gebläsecontroller, Maschinenvorwärmer einschließlich Glühkerzen sowie Gitter-Ansauglufterwärmer. Vorzugsweise liefert das ECM in Ansprechen auf einen von dem Steuersystem des EVT gelieferten Drehmomentbefehl Te_cmd wohlbekannte drehmomentbasierte Steuerungen für die Maschine 14. Diese Maschinenelektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann wohlbekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, empfängt das EVT 10 wahlweise Leistung von der Maschine 14. Wie nun mit fortgesetztem Bezug auf 1 erläutert wird, empfängt das EVT auch Leistung von einer elektrischen Speichervorrichtung, d. h. dem ESS, wie etwa einer oder mehrerer Batterien in einem Batteriegruppenmodul (battery pack module, BPM) 21. Das Antriebsstrangsystem umfasst außerdem solche Energiespeichervorrichtungen, die ein integraler Bestandteil der Leistungsflüsse hiervon sind. Anstelle der Batterien können andere elektrische Speichervorrichtungen, die die Fähigkeit besitzen, elektrische Leistung zu spei chern und elektrische Leistung abzugeben, verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu ändern. Das BPM 21 ist über die Gleichstromleitungen 27 durch Hochspannugns-Gleichstrom mit dem Zweileistungs-Wechselrichtermodul (dual power inverter module, DPIM) 19 gekoppelt. In Übereinstimmung damit, ob das BPM 21 geladen oder entladen wird, kann Strom zu oder von dem BPM 21 übertragen werden. das DPIM 19 umfasst ein Paar von Wechselrichtern und entsprechenden Motorcontrollern, die so konfiguriert sind, dass sie Motorsteuerbefehle empfangen und anhand derer Wechselrichterzustände steuern, um eine Motorantriebs- oder Regenerationsfunktionalität bereitzustellen. Motorcontroller sind mikroprozessorgestützte Steuermodule, die solche üblichen Elemente wie etwa einen Mikroprozessor, einen Nur-Lese-Speicher ROM, einen Schreib-Lese-Speicher RAM, einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-(A/D)- und Digital/Analog-(D/A)-Schaltungsanordnung, eine Eingabe-/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe-/Ausgabebausteine (E/A) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfassen. Bei der Motorsteuerung empfangen die jeweiligen Wechselrichter Strom von den Gleichstromleitungen und liefern Wechselstrom an den jeweiligen Motor über Hochspannungsphasenleitungen 29 und 31, der durch den Elektromotor in ein Drehmoment umgesetzt wird, das auf das Getriebe übertragen wird und als Motordrehmoment Ta bzw. Tb bezeichnet ist. Bei der Regenerationssteuerung empfangen die jeweiligen Wechselrichter Wechselstrom von dem Motor über Hochspannungsphasenleitungen 29 und 31 und liefern Strom an die Gleichstromleitungen 27. Der Gesamtgleichstrom, der an die Wechselrichter oder von ihnen geliefert wird, bestimmt die Lade- oder Entladebetriebsart des BPM 21. Vorzugsweise sind der MA und der MB Dreiphasen-Wechselstrommotoren, wobei die Wechselrichter eine komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronik enthalten. Die einzelnen Motordrehzahlsignale Na und Nb für den MA bzw. den MB werden ebenfalls durch das DPIM 19 aus den Motorphaseninformationen oder über herkömmliche Drehzahlsensoren abgeleitet. Diese Motoren, Elektronik, Steuerungen und Größen sind dem Fachmann im Allgemeinen wohlbekannt, so dass ihre weitere ausführliche Erläuterung hier nicht erforderlich ist.
Jedes der oben erwähnten Steuermodule, d. h. der Systemcontroller 43, das DPIM 19, das BPM 21, das ECM 23, ist vorzugsweise ein Universal-Digitalrechner, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) und einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) umfassen, einen schnellen Taktgeber, eine Analog-Digital-(A/D)- und Digital-Analog-(D/A)-Schaltungsanordnung und eine Eingabe-/Ausgabeschaltungsanordnung und Eingabe-/Ausgabebausteine (E/A) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst. Jedes Steuermodul besitzt einen Satz von Steueralgorithmen, der residente Programmanweisungen und Kalibrierungen, die in dem ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen eines jeden Computers bereitzustellen, umfasst. Zur Übertragung von Informationen kommunizieren die verschiedenen Module über einen Controller-Area-Network-Bus (CAN-Bus) 25. Der CAN-Bus 25 führt eine Strukturierte Kommunikation von Steuerparametern und Steuerbefehlen zwischen den verschiedenen Modulen durch. Das verwendete spezifische Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Beispielhalber ist das bevorzugte Protokoll für Anwendungen in rauer Umgebung der Society of Automotive Engineers Standard J1939.
Algorithmen für die Steuerung und die Zustandsschätzung in jedem der Steuermodule werden im Allgemeinen während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, derart, dass jeder Algorithmus wenigstens einmal pro Schleifenzyklus ausgeführt wird. In den nichtflüchtigen Speichervorrichtungen gespeicherte Algorithmen werden durch eine der Zentraleinheiten ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Erfassungsvorrichtungen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der jeweiligen Vorrichtung unter Verwendung im Voraus bestimmter Kalibrierungen zu steuern. Schleifenzyklen werden im Allgemeinen in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst der Systemcontroller 43 ein Paar mikroprozessorgestützter Steuermodule, die als Fahrzeugsteuermodul (vehicle control module, VCM) 15 und Getriebesteuermodul (transmission control module, TCM) 17 bezeichnet sind. Das VCM und das VCM können beispielsweise verschiedene Steuer- und Diagnosefunktionen erfüllen, die auf das EVT und das Fahrwerk des Fahrzeugs bezogen sind und beispielsweise Maschinendrehmomentbefehle, eine Eingangsdrehzahlsteuerung und Ausgangsdrehmomentsteuerung, koordiniert mit einer Rückgewinnungsbremsungs-, Antiblockierbremsungs- und Traktionssteuerung, umfassen. Insbesondere arbeitet der Systemcontroller 43 in Bezug auf die Funktionalität des EVT so, dass sie über mehrere diskrete Leitungen direkt Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. direkt eine Vielzahl von Stellgliedern des EVT steuert. Der Einfachheit halber ist der Systemcontroller 43 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit dem EVT über die Leitungsgruppe 33 gezeigt. Insbesondere sei angemerkt, dass der Systemcontroller 43 Frequenzsignale von Umdrehungssensoren empfängt, um sie zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 zur Drehzahl Ni des Eingangselements 12 und zur Drehzahl No des Ausgangselements 64 zu verarbeiten. Außerdem ist ein Benutzer-Schnittstel len-(user interface, UI)-Block 13 gezeigt, der Eingaben in den Systemcontroller 43 wie u. a. die Fahrzeug-Drosselklappenstellung, die Drucktasten-Gangwähleinrichtung (push button shift selector, PBSS) für die Wahl des verfügbaren Antriebsbereichs, die Bremskraft und Schnellleerlaufanforderungen umfasst, anhand derer eine Bediener-Drehmomentanforderung (To_req) ermittelt wird.
Der Systemcontroller 43 bestimmt einen Maschinendrehmomentbefehl Te_cmd, der an das ECM 23 geliefert wird. Der Maschinendrehmomentbefehl Te_cmd repräsentiert den von der Maschine gewünschten EVT-Drehmomentbeitrag. Der Systemcontroller 43 bestimmt außerdem einen Maschinendrehzahlbefehl Ne_cmd, der die gewünschte Eingangsdrehzahl bzw. Soll-Eingangsdrehzahl für das EVT repräsentiert, die bei der direkt gekoppelten Anordnung zwischen der Maschine und dem EVT auch dem Soll-Maschinendrehzahl-Betriebspunkt entspricht. Bei der hier gezeigten direkt gekoppelten Anordnung sind das Maschinendrehmoment und das EVT-Eingangsdrehmoment Te bzw. Ti äquivalent, wobei die Wahl gelassen wird, auf welches verwiesen wird. Soll-Eingangsdrehzahl-Betriebspunkte werden vorzugsweise so ermittelt, wie in den gemeinsam übertragenen und gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen Seriennr. 10/686,508 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304193 ) und Seriennr. 10/686,034 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304194 ), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind, offenbart ist. Eine bevorzugte Drehzahlsteuerung für ein Hybrid-Getriebe ist in der gemeinsam übertragenen und gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 10/686,511 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304140 ), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, näher beschrieben.
In 3 ist für das EVT 10 eine Aufzeichnung der Ausgangsdrehzahl No auf der horizontalen Achse über der Eingangsdrehzahl Ni auf der vertika len Achse gezeigt. Durch die Linie 91 ist der Synchronbetrieb dargestellt, d. h. diejenigen Beziehungen zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl, bei denen die beiden Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig im Wesentlichen mit der Schlupfdrehzahl null über sie arbeiten Somit repräsentiert sie diejenigen Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl, bei denen im Wesentlichen ein synchrones Schalten zwischen den Betriebsarten stattfinden kann oder bei denen durch gleichzeitiges Einrücken beider Kupplungen C1 und C2, auch als feste Übersetzung bekannt, eine direkte mechanische Kopplung vom Eingang zum Ausgang bewirkt werden kann. Gelegentlich wird die Linie 91 hier auch als Synchronlinie, Übersetzungsverhältnislinie oder Festübersetzungslinie bezeichnet.
Links von der Übersetzungsverhältnislinie 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 93 für die erste Betriebsart, in der C1 eingerückt und C2 ausgerückt ist. Rechts von der Übersetzungsverhältnislinie 91 befindet sich ein bevorzugtes Betriebsgebiet 95 für die zweite Betriebsart, in der C1 ausgerückt und C2 eingerückt ist. Der Begriff "eingerückt" gibt hier in Bezug auf die Kupplungen C1 und C2 eine wesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung an, während der Begriff "ausgerückt" eine unwesentliche Drehmomentübertragungsfähigkeit über die jeweilige Kupplung angibt. Da allgemein vorzugsweise veranlasst wird, dass das Schalten aus einer Betriebsart in die andere synchron stattfinden, wird veranlasst, dass Drehmomentübertragungen von einer Betriebsart in die andere über eine feste Übersetzung durch Einrücken von zwei Kupplungen stattfindet, bei der während einer endlichen Zeitdauer vor dem Ausrücken der derzeit eingerückten Kupplung die derzeit ausgerückte Kupplung eingerückt wird. Der Betriebsartwechsel ist abgeschlossen, wenn durch fortgesetztes Einrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, in die eingetreten wird, und Ausrücken der Kupplung, die der Betriebsart zugeordnet ist, die verlassen wird, die feste Übersetzung verlassen worden ist.
Obgleich im Allgemeinen der Betriebsbereich 93 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 1 bevorzugt wird, soll das nicht bedeuten, dass der Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 2 nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 1 vorzugsweise Zahnradsätze und Motoreinrichtungen verwendet, die für die hohen Startdrehmomente des Bereichs 93 in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsvermögen) besonders gut geeignet sind, wird allgemein aber bevorzugt, im Gebiet 93 in der BETRIEBSART 1 zu arbeiten. Obgleich der Betriebsbereich 95 für den Betrieb des EVT in der BETRIEBSART 2 allgemein bevorzugt wird, heißt das ähnlich nicht, dass der Betrieb in der BETRIEBSART 1 des EVT nicht stattfinden darf oder nicht stattfindet. Da die BETRIEBSART 2 vorzugsweise Zahnradsätze und Motoreinrichtungen verwendet, die in verschiedener Hinsicht (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsvermögen) für die hohen Drehzahlen des Bereichs 93 besonders gut geeignet sind, wird aber allgemein bevorzugt, im Gebiet 95 in der BETRIEBSART 2 zu arbeiten. Der Bereich 93, in dem ein Betrieb in der BETRIEBSART 1 allgemein bevorzugt wird, kann als Niedrigdrehzahlbereich betrachtet werden, wohingegen der Bereich 95, in dem ein Betrieb in der BETRIEBSART 2 allgemein bevorzugt wird, als Hochdrehzahlbereich betrachtet werden kann. Ein Wechsel in die BETRIEBSART 1 wird als Herunterschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein höheres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist. Ähnlich wird ein Wechsel in die BETRIEBSART 2 als Hochschalten betrachtet, wobei ihr in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis zugeordnet ist.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, sind das Energiespeichersystem und der Elektromotor für den Leistungsfluss zwischen ihnen elektrisch wirksam gekoppelt, während die Maschine, der Elektromotor und das elektromechanische Getriebe mechanisch wirksam gekoppelt sind, um zwischen ihnen Leistung zu übertragen, um einen Leistungsfluss zu dem Ausgang 64 zu erzeugen.
In 4 ist ein Ablaufplan für einen Algorithmus gemäß der Erfindung gezeigt. Der Algorithmus verkörpert ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybrid-Antriebsstrangs, z. B. des oben beschriebenen beispielhaften Hybrid-Antriebsstrangs, um eine Leistungsabgabe an der Welle 64 zu erzeugen, die durch die Drehzahl No und das Drehmoment To ausgezeichnet ist. Der Algorithmus wird vorzugsweise regelmäßig während eines der oben erwähnten Steuermodul-Schleifenzyklen, z. B. alle 40 Millisekunden, während des fortwährenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt, um einen Maschinendrehzahlbefehl Ne_cmd zu erzeugen. Das Verfahren umfasst das Ermitteln des optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit sowie einer Bediener-Drehmomentanforderung (Schritt 402). Es werden die Zustände von Parametern der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie überwacht (Schritt 402). Auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs und der Maschinenfähigkeit wird ein Grenzwert für die Maschinenbetriebsfähigkeit bestimmt (Schritte 404, 406). Anhand der Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung werden Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung bestimmt (Schritt 412). Der Grenzwert für die Maschinenfähigkeit wird anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung abgeglichen (Schritt 418). Der Maschinenbetrieb wird auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert (Schritt 422A, B und C). Die von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor übertragene elektrische Leistung wird auf der Grundlage des Maschinenbetriebs so gesteuert, dass die Bediener-Drehmomentanforderung erfüllt wird, was das Bestimmen der Leistungsabgabe von der Maschine umfasst, wobei der Maschinenbetrieb auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert wird. Um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung den Leistungsfluss zu dem Ausgang zu erzeugen, wird von der Energiespeichervorrichtung Leistung zu dem Elektromotor und zu dem elektromechanischen Getriebe übertragen und wird die Leistungsabgabe von der Maschine zu dem elektromechanischen Getriebe übertragen. Der Gesamtbetrieb wird nun ausführlicher beschrieben.
Der Steueralgorithmus wird vorzugsweise ausgeführt, um den Betrieb des Antriebsstrangs so zu steuern, dass gleichbleibende Fahrzeugstartcharakteristika verschafft werden. Fahrzeugstartbedingungen sind weitgehend als Bedingungen definiert, unter denen es wünschenswert ist, die Batterie zu entladen, um einen Fahrzeugvortrieb zu bewirken, und zwar im Allgemeinen dann, wenn die Fahrzeug-Ausgangsdrehzahl niedrig ist und das gewünschte Ausgangsdrehmoment hoch ist wie etwa bei einer Beschleunigung aus dem Stand, einer Beschleunigung an einer Steigung und anderen Betriebsbedingungen, wo es wünschenswert ist, die ESS zugunsten des Fahrzeugvortriebs zu entladen. Startbedingungen können durch einen Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten und einen Bereich von gewünschten Fahrzeug-Ausgangsdrehmomenten oder befohlenen Ausgangsdrehmomente, die jenen Fahrzeuggeschwindigkeiten zugeordnet sind, definiert sein.
Das Verfahren nach 4 wird nun im Einzelnen beschriebe. Es werden verschiedene Betriebszustände bestimmt, die die Bediener-Drehmomentanforderung (To_req) über Eingaben von der IU 13, optimale Betriebzustände der Maschine, d. h. eine optimale Maschinendrehzahl (Ne_opt) und eine optimale Drehmomentabgabe (Te_opt) umfassen. Die optimale Maschinendrehzahl (Ne_opt) und die optimale Drehmomentabgabe (Te_opt) umfassen Maschinenbetriebsbedingungen, die einen optimalen Maschinenbetrieb bei idealen Betriebsbedingungen, die die Leistungsabgabe, die Kraftstoffeinsparung und Emissionen umfassen, erreichen. Außerdem werden die Zustände von Leistungsparametern der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie (ESS) überwacht (Schritt 402). Die ESS-Leistungsparameter umfassen vorzugsweise den Ladezustand (SOC), die Batterietemperatur (Tbat) und den Durchsatz elektrischer Energie (Durchsatz in Amperestunden/Stunde). Ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen parametrischer Batterieleistungsgrenzwerte für ein ESS eines HEV, das dem Batterie-SOC, der Temperatur und dem Amperestundendurchsatz Rechnung trägt, ist in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 6,965,671 (Aktenzeichen des Anwalts GP-304118 ) und dem US-Patent Nr. 6,946,818 , die beide in ihrer Gesamtheit hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind, beschrieben.
Die Maschinenfähigkeit wird in Form einer Maschinendrehzahl-Anstiegsrate (ΔRPM/Δt) bestimmt (Schritt 404). Die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate basiert auf der Gesamtfähigkeit der Maschine zu beschleunigen, wobei verschiedenen Maschinenentwürfen und Steuerfaktoren Rechnung getragen wird und der Maschinenbetrieb hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Maschinendrehmomenterzeugung optimiert wird. Eine typische Maschine kann eine maximale Anstiegsrate im Bereich von 600 min^–1/Sekunde und eine optimale Anstiegsrate von etwa 300 min^–1/s besitzen.
Auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinenfähigkeit und der Leistungsparameter der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie wird in Ansprechen auf die Bediener-Drehmomentanforde rung ein Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert Lim(ΔRPM/Δt) bestimmt (Schritt 406). Wenn beispielsweise der Batterie-SOC und die Temperatur innerhalb normaler Betriebsbereiche liegen, ist das ESS in der Lage, den Elektromotoren MA, MB Energie zuzuführen, um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung einen Großteil einer anfänglichen Drehmomentlast zum Beschleunigen des Fahrzeug zu tragen. Wenn umgekehrt der Batterie-SOC reduziert ist oder die Batterietemperatur erhöht ist, kann das ESS nicht dieselbe Fähigkeit zum Erzeugen und Tragen der Ausgangsdrehmomentlast besitzen. Somit wird der Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert dazu verwendet, die Maschine zu managen und zu steuern. Der Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert umfasst vorzugsweise ein Feld im Voraus bestimmter Kalibriergrenzwerte, die durch die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate ΔRPM/Δt definiert und anhand von Faktoren, die auf den SOC, die Temperatur und den Durchsatz sowie die Bediener-Drehmomentanforderung bezogen sind, abrufbar sind und die den Maschinenbetrieb für die spezifische Maschine, die auf das spezifische EVT angewandt wird, weiter optimieren. Eine beispielhafte Kalibrierung ist im Zusammenhang mit 6 gezeigt, die graphisch Werte für den Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert Lim(ΔRPM/Δt) zeigt, der auf der Grundlage einer Differenz zwischen der optimalen Maschinendrehzahl Ne_opt und einer begrenzten Maschinendrehzahl Ne_lim, die auf der Batterienutzung basiert, bestimmt wird. Zum Begrenzen der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate auf der Grundlage der Batterienutzung, die durch die Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung ausgezeichnet ist, wird die begrenzte Maschinendrehzahl Ne_lim vorzugsweise während jedes Schleifenzyklus auf der Grundlage der momentanen Maschinendrehzahl, die durch den während des vorhergehenden Schleifenzyklus bestimmten Maschinendrehzahl-Ratengrenzwert abgeglichen worden ist, bestimmt. Das Nachschlagen der Kalibrierung basiert auf der Eingabe und Ausgabe der Ratengrenzwertfunktion und dem Zustand der Batterien, der durch die Zustände des SOC, der Temperatur und des Durchsatzes ausgezeichnet ist. Die Kalibrierung beschreibt eine starke, eine mittlere und eine geringe Batterienutzung, was anhand der Parameter bestimmt wird, d. h., dass eine starke Batterienutzung durch einen niedrigen Ladezustand, eine hohe Temperatur und einen hohen Durchsatz ausgezeichnet ist, wohingegen eine geringe Batterienutzung durch einen hohen Ladezustand, eine mittlere Temperatur und einen niedrigen Durchsatz ausgezeichnet ist. Somit führt eine starke Batterienutzung zu der schärfsten Ratenbegrenzung und eine geringe Batterienutzung zu der schwächsten Ratenbegrenzung, wobei keine Ratenbegrenzung einen unbegrenzten Zustand umfasst, d. h., dass sich die Maschinendrehzahl so schnell ändert, wie die Drehzahl der Maschine ansteigen kann. Dies ermöglicht das Abstimmen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes anhand der Abweichung zwischen der Eingabe für den Ratengrenzwert und der kalibrierten Ausgabe, d. h. der optimalen Maschinendrehzahl Ne_opt und der Grenz-Maschinendrehzahl Ne_lim.
Wenn das System eine starke Änderung der Maschinendrehzahl anfordert, ermöglicht daher der Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert ein schnelles Ansprechen zum Erfüllen der Systemanforderung, während dann, wenn die Änderung gering ist, die Maschinendrehzahl nicht ohne weiteres ratenbegrenzt wird. Die im Voraus bestimmten Kalibriergrenzwerte werden vorzugsweise während der Vorproduktionsentwicklung des Antriebsstrangs bestimmt und in einem der Steuermodule gespeichert, um während des fortwährenden Betriebs durch den Algorithmus abgerufen zu werden.
Wenn im Schritt 408 die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate kleiner als der Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert, d. h. ΔNe/Δt < Lim(ΔNe/Δt), ist, wird die Maschinendrehzahl durch die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate abgeglichen (Schritt 420) und wird die Maschinendrehzahl dementsprechend in Form eines Befehls für Maschinendrehzahl Ne_cmd gesteuert (Schritt 422C).
Wenn im Schritt 408 die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate größer als der Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert, d. h. ΔNe/Δt > Lim(ΔNe/Δt), ist, wird der Maschinenbetrieb auf der Grundlage des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes gesteuert (Schritt 410). Dies umfasst das Berechnen der Leistungsgrenzwerte des ESS anhand der Zustände für den SOC, die Batterietemperatur und den Energiedurchsatz (Schritt 412). Die Leistungsgrenzwerte umfassen im Voraus bestimmte Leistungsflusscharakteristika, jenseits derer das ESS schadhaft ist und die Batterielebensdauer reduziert ist, was ein tiefes Entladen oder ein übermäßiges Laden umfasst. Wenn das ESS seinen Leistungsgrenzwerten nicht nahe kommt, d. h. die Zustande der Parameter im Voraus bestimmte Schwellenwerte nicht überschritten haben, wird die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate auf den Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwert, d. h. Lim(ΔNe/Δt), gesteuert (Schritt 416) und die Maschinendrehzahl in Form des Befehls für Maschinendrehzahl Ne_cmd dementsprechend gesteuert (Schritt 422A). Die Absicht dieser Operation ist, elektrische Energie von dem ESS über die Elektromotoren MA und MB vollständig zu nutzen, um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung ein Durchzugsmoments zu erzeugen.
Wenn sich das ESS den Leistungsgrenzwerten nähert, d. h. die Zustände der Parameter im Voraus bestimmte Schwellenwerte erreicht oder übertroffen haben, wird die begrenzte Maschinendrehzahl-Anstiegsrate, d. h. Lim(ΔNe/Δt), um einen Betrag abgeglichen, derart, dass ein Überschreiten der Energiespeicher- und Leistungsgrenzwerte des ESS vermieden und somit einen Schaden an dem ESS zu verhindert wird (Schritt 418). Dies wird vorzugsweise mittels einer Proportional-Differential-Regelschleife vollzogen, die die Rate, mit der sich die Energiespeicherleistung dem Grenzwert nähert, überwacht und dementsprechend die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate zu dem im Voraus bestimmten Grenzwert hin so abgleicht, dass ein Abstand von dem Leistungsgrenzwert eingehalten wird. Die Maschinendrehzahl wird in Form des Befehls für Maschinendrehzahl Ne_cmd dementsprechend gesteuert (Schritt 422B). In einem solchen Fall wird die begrenzte Maschinendrehzahl-Anstiegsrate, d. h. Lim(ΔNe/Δt), wahlweise um einen Betrag erhöht, der, begrenzt durch einen endgültigen Maschinendrehzahlbefehl Ne_cmd, so weit wie erforderlich in die Nähe der Anstiegsratenfähigkeit führen kann.
Das Steuern der Maschinendrehzahl umfasst das Erzeugen des Maschinendrehzahlbefehls Ne_cmd, der an das ECM übermittelt wird, um den Betrieb der Maschine zu steuern. Wenn der Maschinendrehzahlbefehl wie oben beschrieben bestimmt worden ist, bestimmt der Systemcontroller 43 die erforderlichen Drehmomentabgaben von dem MA und dem MB, um die Bediener-Drehmomentanforderung zu erfüllen, wobei der Beitrag der Maschine zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung berücksichtigt wird. Zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung wird auf der Grundlage des Maschinenbetriebs, was den abgeglichenen Grenzwert für den Maschinendrehzahlbefehl umfasst und in einfacher Weise durch Gl. 1 beschrieben wird, elektrische Leistung von der der Energiespeichervorrichtung zu den Elektromotoren übertragen. Ta + Tb + Te = To_req [1]
Um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung den Leistungsfluss zu dem Ausgang zu erzeugen, wird die von der Energiespeichervorrichtung zu den Elektromotoren übertragene elektrische Leistung in ein mechanisches Drehmoment umgesetzt und zu dem elektromechanischen Getriebe übertragen und wird die Leistungsabgabe von der Maschine zu dem elektromechanischen Getriebe übertragen. Der Systemcontroller befiehlt die Übertragung elektrischer Leistung von dem ESS zu den Elektromotoren MA, MB in Verbindung mit dem Maschinenbetrieb, damit zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung To_req der Drehzahlbefehl Ne_cmd befolgt wird.
Somit dient während jedes Schleifenzyklus der Algorithmus dazu, die Erhöhung der Maschinendrehzahl zu steuern und zu begrenzen und die Nutzung der elektrischen Energie zum Erzeugen eines Durchzugsmoments zu verstärken, solange die Batteriegrenzwerte nicht überschritten werden. Wenn die Batteriegrenzwerte überschritten werden, wird die Maschinennutzung verstärkt, indem die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate so abgeglichen wird, dass eine stärkere Beschaffung von Durchzugsleistung durch die Maschine bewirkt wird. Die Maschinendrehmomentabgabe wird um einen Betrag erhöht, der zum Erreichen der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate und zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung erforderlich ist. Die neue Logik verknüpft außerdem die Maschinen-Anstiegsrate mit dem momentanen Zustand des Energiespeichersystems, derart, dass Grenzwerte nicht überschritten werden, wenn der Energiespeicher an seinen Grenzen arbeitet. Grundlegend wird die Maschinen-Anstiegsrate abgebaut, wenn sich das System der maximal gewünschten Nutzung der Batterien an den momentanen Betriebspunkten nähert. Dies ermöglicht der neuen Logik eine Anpassung an verschiedene Arbeitszyklen, da sie versucht, während aller Übergangsvorgänge das Energiespeichersystem im Umfang seiner Grenzwerte zu nutzen.
In 5 sind Ergebnisse des Betreibens des beispielhaften HEV-Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine von einem Fahrzeugbediener schrittweise eingegebene Drehmomentanforderung graphisch dargestellt, wobei verschiedene Aspekte der Erfindung gezeigt sind. Der obere Abschnitt von 5 zeigt die Fahrpedaleingabe, die Maschinendrehzahl (min^–1), die Maschinen- und die Batterieleistung (kW) und die Ausgangsleistung für den Normalbetrieb, während der untere Abschnitt die Fahrpedaleingabe, die Maschinendrehzahl (min^–1), die Maschinen- und die Batterieleistung (kW) und die Ausgangsleistung für einen Betrieb zeigt, bei dem die Maschinendrehzahl in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Erfindung begrenzt wird. Wie gezeigt ist, ist bei beiden Betriebsarten die Ausgangsleistung dieselbe, wohingegen die Maschinendrehzahl-Anstiegsrate und die maximale Maschinendrehzahl begrenzt werden, wobei während des Beschleunigungsereignisses die Batterieleistung einen größeren Teil der Gesamtleistung ausmacht.
Aufgrund der dynamischen Lade-/Entladebedingungen, die von dem ESS in dem HEV erfahren werden, und des Wunschs, die Zustände der mit diesen Bedingungen verbundenen Batterieparameter zu überwachen, wird die Entladeleistung des ESS durch Steueraktionen, die als Folge der Zustände der ESS-Parameter unternommen werden, begrenzt. Folglich ist dann, wenn in Verbindung mit solchen Steueraktionen die maximale Batterieentladeleistung begrenzt oder reduziert wird, die Fahrzeugstartleistung geringer im Vergleich zu Situationen, in denen die Batterien in der Lage sind, die maximale Batterieentladeleistung voll zu nutzen und bereitzustellen. Um ein gleichbleibendes Fahrzeugverhaltens zu erreichen, werden somit während des Startens die Batterieentladeleistungsgrenzwerte erweitert, derart, dass für kurze Zeitspannen mehr Batterieleistung genutzt wird, ohne der Batterie Schaden hinzuzufügen.
Die obige Abhandlung offenbart und beschreibt beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann erkennt aus dieser Abhandlung und den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen sogleich, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Abweichungen vorgenommen werden können, ohne vom eigentlichen Erfindungsgedanken und vom wahren Schutzumfang der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen definiert abzuweichen.
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 5931757 [0019]
- GP 304193 [0038]
- GP 304194 [0038]
- GP 304140 [0038]
- GP 304118 [0045]
- US 6946818 [0045]

Claims

Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybrid-Antriebsstrangs, wobei der Antriebsstrang eine Brennkraftmaschine, ein Energiespeichersystem, einen Elektromotor und ein elektromechanisches Getriebe umfasst, wobei das Energiespeichersystem und der Elektromotor für den Leistungsfluss zwischen ihnen elektrisch wirksam gekoppelt sind; und wobei die Maschine, der Elektromotor und das elektromechanische Getriebe mechanisch wirksam gekoppelt sind, um zwischen ihnen Leistung zu übertragen, um einen Leistungsfluss zu einem Ausgang zu erzeugen, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln eines optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit sowie einer Bediener-Drehmomentanforderung; Überwachen der Zustände von Parametern der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen eines Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinenfähigkeit und der Zustände der Parameter der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen von Leistungsgrenzwerten der Energiespeichervorrichtung anhand der Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung; Abgleichen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung; und Steuern des Maschinenbetriebs auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Steuern der Leistung, die zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor übertragen wird, auf der Grundlage des Maschinenbetriebs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern der Leistung, die zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor übertragen wird, auf der Grundlage des Maschinenbetriebs ferner umfasst: Bestimmen einer Leistungsabgabe von der Maschine, wobei der Maschinenbetrieb auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert wird; und Übertragen von Energie von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor und dem elektromechanischen Getriebe und Übertragen der Leistungsabgabe von der Maschine zu dem elektromechanischen Getriebe, um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung den Leistungsfluss zu dem Ausgang zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Abgleichen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung umfasst: Erhöhen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit, wenn sich die von der Energiespeichervorrichtung übertragene Leistung den Leistungsgrenzwerten der Energiespeichervorrichtung nähert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Erhöhen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit, wenn sich die von der Energiespeichervorrichtung übertragene Leistung den Leistungsgrenzwerten der Energiespeichervorrichtung nähert, umfasst: Erhöhen einer Ma schinendrehzahl-Anstiegsrate in der Weise, dass ein Überschreiten der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit umfasst: Bestimmen einer optimalen Maschinendrehzahl und eines optimalen Maschinendrehmoments und Bestimmen einer Maschinendrehzahl-Anstiegsrate auf der Grundlage einer Betriebsfähigkeit der Maschine.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit das Bestimmen eines Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung das Überwachen eines Ladezustandes, einer Temperatur und eines Durchsatzes elektrischer Energie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit anhand der Zustände der Parameter der Energiespeichervorrichtung das Steuern der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate anhand einer im Voraus bestimmten Kalibrierung, die anhand von Faktoren, die auf den Ladezustand und/oder die Batterietemperatur und/oder den Durchsatz elektrischer Energie bezogen sind, abrufbar ist, umfasst.
Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Brennkraftmaschine, das umfasst: mechanisch wirksames Koppeln der Maschine mit einem elektromechanischen Getriebe, das mechanisch wirksam mit einem Elektromotor gekoppelt ist, um Leistung zwischen ihnen zu übertragen, um einen Leistungsfluss zu einem Ausgang zu erzeugen, elektrisch wirksames Koppeln des Elektromotors mit einem Energiespeichersystem und dem elektromechanischen Getriebe, um einen Leistungsfluss zwischen ihnen zu übertragen; Ermitteln eines optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinendrehzahl-Anstiegsrate sowie einer Bediener-Drehmomentanforderung; Überwachen der Nutzung der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen eines Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate und der Nutzung der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen von Leistungsgrenzwerten der Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage der Nutzung der Energiespeichervorrichtung; Abgleichen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes anhand der Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung; und Steuern des Maschinenbetriebs auf der Grundlage der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate und des abgeglichenen Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst: Steuern der Übertragung von Energie von der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie zu dem Elektromotor, um zum Erfüllen der Bediener- Drehmomentanforderung den Leistungsfluss zu dem Ausgang zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bestimmen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes auf der Grundlage der Nutzung der Energiespeichervorrichtung umfasst: Überwachen eines Ladezustandes, einer Temperatur und eines Durchsatzes elektrischer Energie der Energiespeichervorrichtung, um die Batterienutzung zu ermitteln; und Abgleichen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes auf der Grundlage der Batterienutzung.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abgleichen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes auf der Grundlage der Batterienutzung das Erhöhen der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate mit wachsen der Batterienutzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Batterienutzung durch die Zustände der Parameter des SOC, der Temperatur und des Durchsatzes ausgezeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Abgleichen des Maschinendrehzahl-Anstiegsratengrenzwertes auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer optimalen Maschinendrehzahl und einer anhand der Maschinendrehzahl-Anstiegsrate bestimmten Grenz-Maschinendrehzahl umfasst.
Verfahren zum Steuern von Elementen eines Hybrid-Antriebsstrangs während eines Übergangsmanövers, wobei die Elemente eine Brennkraftmaschine, ein Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie, einen Elektromotor und ein elektromechanisches Getriebe umfassen, wobei das Verfahren umfasst: mechanisch wirksames Koppeln der Maschine mit einem elektromechanischen Getriebe, das mechanisch wirksam mit einem Elektromotor gekoppelt ist, um Leistung zwischen ihnen zu übertragen, um einen Leistungsfluss zu einem Ausgang zu erzeugen, elektrisch wirksames Koppeln des Elektromotors mit dem Energiespeichersystem und dem elektromechanischen Getriebe, um einen Leistungsfluss zwischen ihnen zu übertragen; Überwachen einer Bediener-Drehmomentanforderung; Bestimmen eines optimalen Maschinenbetriebs und einer Maschinenfähigkeit; Überwachen der Nutzung der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen eines Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit auf der Grundlage des optimalen Maschinenbetriebs, der Maschinenfähigkeit und der Nutzung der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie; Bestimmen von Leistungsgrenzwerten der Energie speichervorrichtung auf der Grundlage der Nutzung der Energiespeichervorrichtung; Abgleichen des Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit, wenn sich die Leistungsgrenzwerte der Energiespeichervorrichtung im Voraus bestimmten Grenzwerten nähern; und Steuern des Maschinenbetriebs auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit und Steuern der Abgabe von dem Elektromotor, um die Bediener-Drehmomentanforderung zu erfüllen, auf der Grundlage des Maschinenbetriebs.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner das Steuern der Leistung, die zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor übertragen wird, auf der Grundlage des Maschinenbetriebs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Steuern der Leistung, die zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor übertragen wird, auf der Grundlage des Maschinenbetriebs ferner umfasst: Bestimmen einer Leistungsabgabe von der Maschine, wobei der Maschinenbetrieb auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und des abgeglichenen Grenzwertes für die Maschinenfähigkeit gesteuert wird; und Übertragen von Energie von der Energiespeichervorrichtung zu dem Elektromotor und dem elektromechanischen Getriebe und Übertragen der Leistungsabgabe von der Maschine zu dem elektromechanischen Getriebe, um zum Erfüllen der Bediener-Drehmomentanforderung den Leistungsfluss zu dem Ausgang zu erzeugen.