-
TECHNISCHES GEBIET
-
Diese Offenbarung betrifft eine Spannungs- und Stromsteuerung in Fahrzeugen mit einem Hybridantriebsstrang.
-
HINTERGRUND
-
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden nicht unbedingt den Stand der Technik.
-
Bekannte Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmoment erzeugende Einrichtungen, welche Brennkraftmaschinen und Motoren/Generatoren umfassen, die ein Drehmoment durch eine Getriebeeinrichtung an ein Ausgabe- oder Abtriebselement übertragen. Ein beispielhafter Antriebsstrang umfasst ein verbundverzweigtes elektromechanisches Getriebe mit zwei Modi, das ein Eingabe- oder Antriebselement zum Empfangen von Bewegungsdrehmoment von einer Antriebsaggregat-Leistungsquelle, vorzugsweise von einer Brennkraftmaschine, und ein Ausgabeelement verwendet. Das Ausgabeelement kann mit einem Endantrieb eines Kraftfahrzeugs funktional verbunden sein, um Antriebsdrehmoment dorthin zu übertragen. Elektrische Drehmomentmaschinen, die als Motoren oder Generatoren arbeiten, erzeugen eine Drehmomenteingabe an das Getriebe unabhängig von einer Drehmomenteingabe von der Brennkraftmaschine.
-
Die elektrischen Drehmomentmaschinen können kinetische Fahrzeugenergie, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in elektrische Energie umformen, die in einer Energiespeichereinrichtung speicherbar ist. Ein Steuerungssystem überwacht vielfältige Eingänge vom Fahrzeug und vom Bediener und stellt eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangs bereit, die umfasst, dass der Getriebebetriebszustand und das Gangschalten gesteuert werden, dass Drehmoment erzeugende Einrichtungen gesteuert werden und dass der Austausch elektrischer Leistung zwischen der Energiespeichereinrichtung und den elektrischen Drehmomentmaschinen geregelt wird, um Ausgaben des Getriebes zu verwalten, welche ein Drehmoment und eine Drehzahl umfassen.
-
Die Druckschrift
DE 11 2005 001 279 B4 offenbart eine Leistungsabgabevorrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einem Generator, einem Elektromotor und einer Batterie, bei der eine Eingabegrenze und/oder eine Ausgabegrenze als zulässiger elektrischer Leistungsbereich der Batterie in Abhängigkeit davon eingestellt werden, ob der Verbrennungsmotor läuft, um eine vorzeitige Alterung der Batterie zu verhindern und das Bereitstellen einer angeforderten Leistung sicherzustellen.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Verlust der Leistungsbegrenzungsbefugnis, etwa beim Schalten in einen Neutralgang, und bei einem anschließenden Wiedererlangen derselben Störungen im Endantrieb zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangs ist, der eine Brennkraftmaschine und einen oder mehrere Motoren/Generatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet;
- 2 eine schematische Zeichnung eines verteilten Steuerungsmodulsystems zum Steuern des Hybridantriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
- 3 eine grafische Darstellung von Ergebnissen im Hinblick auf das Aufladefunktionssteuerungsschema im Betrieb zeigt, welche Leistungswerte in Kilowatt als eine Funktion der Zeit in Sekunden für Eingabe- und Ausgabeleistungswerte des Aufladefunktionssteuerungsschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst;
- 4 eine grafische Darstellung des Spannungsfunktionssteuerungsschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt, die Spannungswerte in Volt und Leistungswerte in Kilowatt als eine Funktion der Zeit in Sekunden umfasst; und
- 5 Zustände von Parametern im Hinblick auf den Betrieb des Batterieleistungssteuerungsschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung, das hier vorstehend beschrieben ist, grafisch zeigt,, welche die tatsächliche Batteriespannung, die Befugnis, die Batterieleistung und ein vom Steuerungssystem befohlenes Ausgabedrehmoment zum Steuern und Begrenzen der Batterieleistung umfassen.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
-
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zur Veranschaulichung einiger beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Begrenzen derselben dient, ist 1 eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangssystems 26, das eine Brennkraftmaschine 10 und einen oder mehrere Motoren/Generatoren 12 umfasst. Es wird angemerkt, dass der Hybridantriebsstrang zur Veranschaulichung dieser Offenbarung dient und nicht als Einschränkung aufgefasst werden soll. Die Maschine 10 kann mit einer Getriebeeinrichtung 14 gekoppelt sein, um Antriebsleistung an einen Endantrieb 16 eines Fahrzeugs zu übertragen. Der Endantrieb 16 umfasst eine oder mehrere Differentialgetriebeeinrichtungen 18, die mit einer oder mehreren Achsen 20 oder Halbwellen mechanisch gekoppelt sind, welche bei einer Ausführungsform mit einem oder mehreren Rädern 22 mechanisch gekoppelt sind. Die Differentialgetriebeeinrichtung 18 ist mit einem Ausgabeelement 24 des Hybridantriebsstrangsystems 26 gekoppelt. Der Endantrieb 16 überträgt Antriebsleistung zwischen dem Getriebe 14 und einer Straßenoberfläche über das oder die Räder 22.
-
Das Hybridantriebsstrangsystem 26 umfasst eine Energiespeichereinrichtung (ESD) 28, z.B. eine Batterie, die elektrische Energie speichert und mit einem oder mehreren Elektromotoren/Generatoren 12 elektrisch verbunden ist, um Leistung dazwischen zu übertragen. Ein Getriebegleichrichter/Wechselrichtersteuerungsmodul (TPIM) 30 ist zwischen der ESD 28 und den Motoren/Generatoren 12 positioniert und wird verwendet, um Batterieleistung von Gleichstrom zu Wechselstrom und wieder zurück zu transformieren. Der oder die Motoren/Generatoren 12 setzen gespeicherte Energie in mechanische Leistung um, und sie setzen mechanische Leistung in Energie um, die in der ESD 28 gespeichert werden kann. Die Maschine 10 setzt Kraftstoff in mechanische Leistung um.
-
Der oder die Motoren/Generatoren 12 umfassen vorzugsweise dreiphasige AC-Maschinen, die jeweils einen Stator und einen Rotor und einen oder mehrere Drehgeber bzw. Resolver 32 umfassen. Der Motorstator des oder der Motoren/Generatoren 12 ist an einem äußeren Abschnitt eines Getriebegehäuses geerdet und umfasst einen Statorkern mit spulenförmigen elektrischen Wicklungen, die sich von dort erstrecken. Der oder die Rotoren für den oder die Motoren/Generatoren 12 sind befestigt, um Drehmoment durch das Getriebe 14 an den Endantrieb 16 bereitzustellen.
-
Der oder die Resolver 32 umfassen vorzugsweise eine Einrichtung mit variabler Reluktanz, die einen Resolverstator und einen Resolverrotor umfasst. Der oder die Resolver 32 sind an dem oder den Motoren/Generatoren 12 geeignet positioniert und montiert. Der oder die jeweiligen Statoren des oder der Resolver 32 sind mit dem oder den Statoren für den oder die Motoren/Generatoren 12 verbunden. Die Resolverrotoren sind mit dem Rotor für den oder die Motoren/Generatoren 12 verbunden. Der oder die Resolver 32 sind signaltechnisch und funktional mit dem TPIM 30 verbunden und erfassen und überwachen eine Rotationsposition des Resolverrotors relativ zum Resolverstator, wodurch eine Rotationsposition des oder der Motoren/Generatoren 12 überwacht wird. Außerdem wird das Signal, das von dem oder den Resolvern 32 ausgegeben wird, interpretiert, um die Drehzahl für den oder die Motoren/Generatoren 12 bereitzustellen.
-
Mechanische Leistung von der Maschine 10 kann an das Getriebe 14 übertragen werden. Mechanische Leistung von dem oder den Motoren/Generatoren 12 kann an das Getriebe 14 übertragen werden. Mechanische Leistung vom Endantrieb 16 kann über das Ausgabeelement 24 über das Getriebe 14 an die Maschine 10 und die Drehmomentmaschine(n) 16 übertragen werden. Die Maschine 10 wird in Kombination mit dem oder den Motoren/Generatoren 12 verwendet, um Drehmoment an den Endantrieb 16 zu übertragen, wodurch sie Antriebsdrehmoment durch das oder die Räder 22 bereitstellen. Die übertragene mechanische Leistung kann in der Form von Antriebsdrehmoment zum Fahrzeugvortrieb und in der Form eines rückwirkenden Drehmoments für ein Fahrzeugbremsen, das mit einer regenerativen Bremsfunktionalität verbunden ist, vorliegen. Wie der Fachmann erkennt, können andere Hybridkonfigurationen, z.B. ein serieller Hybridantrieb, ein paralleler Hybridantrieb oder ein Verbundhybridantrieb, oder Elektroantriebsfahrzeuge verwendet werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
-
Das Eingabedrehmoment von der Maschine 10 und die Motordrehmomente von dem oder den Motoren/Generatoren 12 werden als Folge einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder potentieller elektrischer Energie, die in der ESD 28 gespeichert ist, erzeugt. Die ESD 28 steht über DC-Übertragungsleitungen 34 in einer Hochspannungs-DC-Kopplung mit dem TPIM 30. Die Übertragungsleitungen 34 stellen einen schaltbaren elektrischen Stromfluss zwischen der ESD 28 und dem TPIM 30 bereit. Das TPIM 30 überträgt elektrische Leistung durch Übertragungsleitungen 36 an den bzw. die und von dem bzw. den Motoren/Generatoren 12, um die Drehmomentbefehle in Ansprechen auf eine Motordrehmomentanforderung zu erfüllen. Elektrischer Strom wird an die und von der ESD 28 in Übereinstimmung damit übertragen, ob die ESD 28 aufgeladen oder entladen wird.
-
Das TPIM 30 umfasst mindestens einen Gleichrichter/Wechselrichter und jeweilige Motorsteuerungsmodule, die zum Empfangen der Drehmomentbefehle und zum Steuern von Gleichrichter/Wechselrichter-Zuständen aufgrund dieser ausgestaltet sind, um eine Motorantriebs- oder eine Leistungsregenerationsfunktionalität zum Erfüllen des oder der befohlenen Motordrehmomente bereitzustellen. Der oder die Gleichrichter/Wechselrichter umfassen bekannte komplementäre dreiphasige Leistungselektronikeinrichtungen und sie umfassen eine Vielzahl von Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT) zum Umsetzen von DC-Leistung von der ESD 28 in AC-Leistung zum Versorgen des oder der Motoren/Generatoren 12 mit Leistung, indem sie mit hohen Frequenzen geschaltet werden. Die Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode bilden eine schaltende Leistungsversorgung, die zum Empfangen von Steuerungsbefehlen ausgestaltet ist. Für jede Phase jedes der dreiphasigen Motoren/Generatoren 12 gibt es typischerweise ein Paar von Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode. Zustände der Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode werden gesteuert, um die Funktionalität einer mechanischen Leistungserzeugung des Motorantriebs oder einer Batterieleistungsregenerierung bereitzustellen. Die dreiphasigen Gleichrichter/Wechselrichter empfangen oder liefern DC-Batterieleistung über die DC-Übertragungsleitungen 34 und formen sie in eine oder von einer dreiphasigen AC-Leistung um, welche über die Übertragungsleitungen 36 an den oder die Motoren/Generatoren 12 oder von diesen zum Betrieb als Motoren oder Generatoren geleitet wird.
-
2 ist eine schematische Zeichnung eines verteilten Steuerungsmodulsystems zum Steuern des Hybridantriebsstrangs. Das verteilte Steuerungsmodulsystem setzt sachdienliche Informationen und Eingänge zusammen und führt Algorithmen aus, um vielfältige Stellglieder zu steuern, um Steuerungsziele zu erfüllen, welche Ziele mit Bezug auf Kraftstoffsparsamkeit, Emissionen, Leistung, Fahrbarkeit und Hardwareschutz einschließlich von Batterien der ESD 28 und des oder der Motoren/Generatoren 12 umfassen. Das verteilte Steuerungsmodulsystem umfasst ein Maschinensteuerungsmodul (ECM) 23, ein Getriebesteuerungsmodul (TCM) 17, ein Batteriestapelsteuerungsmodul (BPCM) 21 und das TPIM 30. Ein Hybridsteuerungsmodul (HCP) 5 sorgt für eine Leitsteuerung und Koordination des ECM 23, des TCM 17, des BPCM 21 und des TPIM 30. Eine Benutzerschnittstelle 13 ist mit einer Vielzahl von Einrichtungen funktional verbunden, durch welche ein Fahrzeugbediener die Arbeitsweise des elektromechanischen Hybridantriebsstrangs steuert oder lenkt. Die Einrichtungen umfassen ein Gaspedal 113, ein Bedienerbremspedal 112, einen Getriebegangwahlhebel 114 und eine automatische Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung. Der Getriebegangwahlhebel 114 kann eine diskrete Anzahl von durch den Bediener wählbaren Positionen aufweisen, einschließlich der Drehrichtung des Ausgabeelements 24, um eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung zu ermöglichen.
-
Die vorstehend erwähnten Steuerungsmodule kommunizieren über einen lokalen Netzwerkbus (LAN-Bus) 6 mit anderen Steuerungsmodulen, Sensoren und Stellgliedern. Der LAN-Bus 6 ermöglicht eine strukturierte Kommunikation von Zuständen von Betriebsparametern und Stellgliedbefehlssignalen zwischen den verschiedenen Steuerungsmodulen. Das spezifisch verwendete Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus 6 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Meldungsübertragung und Schnittstellen mehrerer Steuerungsmodule zwischen den vorstehend erwähnten Steuerungsmodulen und anderen Steuerungsmodulen, die eine Funktionalität bereitstellen, welche z.B. das Verhindern des Blockierens von Bremsen, eine Antriebsregelung und eine Fahrzeugstabilität umfassen. Mehrere Kommunikationsbusse können verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und ein gewisses Maß an Signalredundanz und Integrität bereitzustellen. Die Kommunikation zwischen einzelnen Steuerungsmodulen kann auch unter Verwendung einer Direktverbindung bewirkt werden, z.B. mit einem seriellen Peripherieschnittstellenbus (SPI-Bus).
-
Das HCP 5 stellt eine Leitsteuerung des Hybridantriebsstrangs bereit, die zum Koordinieren der Arbeitsweise des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 30 und des BPCM 21 dient. Auf der Grundlage verschiedener Eingabesignale von der Benutzerschnittstelle 13 und dem Hybridantriebsstrang einschließlich der ESD 28 bestimmt das HCP 5 eine Bedienerdrehmomentanforderung, einen Ausgabedrehmomentbefehl, einen Maschineneingabedrehmomentbefehl und die Motordrehmomente.
-
Das ECM 23 ist mit der Maschine 10 funktional verbunden und dient zur Beschaffung von Daten von Sensoren und zur Steuerung von Stellgliedern der Maschine 10 über eine Vielzahl diskreter Leitungen, die der Einfachheit halber als ein zusammengefasstes bidirektionales Schnittstellenkabel 35 gezeigt sind. Das ECM 23 empfängt den Maschineneingabedrehmomentbefehl vom HCP 5. Das ECM 23 bestimmt das tatsächliche Maschineneingabedrehmoment TI, das zu diesem Zeitpunkt an das Getriebe 14 geliefert wird, auf der Grundlage der überwachten Maschinendrehzahl und -last, welche an das HCP 5 übermittelt werden. Das ECM 23 überwacht eine Eingabe von einem Drehzahlsensor, um die Maschineneingabedrehzahl an der Eingabewelle 15 zu bestimmen, die auf die Getriebeeingabedrehzahl übersetzt wird. Das ECM 23 überwacht Eingänge von Sensoren, um Zustände anderer Maschinenbetriebsparameter zu bestimmen, welche z.B. einen Krümmerdruck, eine Maschinenkühlmitteltemperatur, eine Umgebungslufttemperatur und einen Umgebungsdruck umfassen. Die Maschinenlast kann beispielsweise aus dem Krümmerdruck bestimmt werden oder alternativ aus einem Überwachen einer Bedienereingabe an das Gaspedal 113. Das ECM 23 erzeugt und übermittelt Befehlssignale zur Steuerung von Maschinenstellgliedern, die z.B. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, Zündmodule und Drosselsteuerungsmodule umfassen.
-
Das TCM 17 ist mit dem Getriebe 14 funktional verbunden und überwacht Eingänge von Sensoren, um Zustände von Getriebebetriebsparametern zu bestimmen. Das TCM 17 erzeugt und übermittelt Befehlssignale zur Steuerung des Getriebes 14. Das TCM 17 überwacht Eingänge von Druckschaltern und betätigt selektiv Drucksteuerungssolenoide und Schaltsolenoide einer Hydraulikschaltung, um verschiedene Getriebebetriebsbereichszustände zu erreichen.
-
Das BPCM 21 ist mit Sensoren signaltechnisch verbunden, um die ESD 28 zu überwachen, was Zustände von Parametern des elektrischen Stroms und der Spannung umfasst, um Informationen an das HCP 5 zu liefern, die Parameterzustände der Batterien der ESD 28 anzeigen. Die Parameterzustände der Batterien umfassen vorzugsweise einen Batterieladezustand, eine tatsächliche Batteriespannung, eine Batterietemperatur und eine verfügbare Batterieleistung, die als ein Bereich von einer minimalen Batterieleistung bis zu einer maximalen Batterieleistung bezeichnet wird. Das HCP 5 kann dann ein Aufladefunktionssteuerungsschema 392 und ein Spannungsfunktionssteuerungsschema 394 überwachen und steuern.
-
Ein Bremssteuerungsmodul (BrCM) 19 ist mit Reibungsbremsen an jedem der Fahrzeugräder funktional verbunden. Das BrCM 19 überwacht die Bedienereingabe an das Bremspedal 112 und erzeugt Steuerungssignale zur Steuerung der Reibungsbremsen und sendet ein Steuerungssignal an das HCP 5, um den oder die Motoren/Generatoren 12 auf der Grundlage dessen zu betreiben.
-
Steuerungsmodul, Modul, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bezeichnen eine beliebige geeignete oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren aus anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeitsspeicher und Speicher (Festwert, programmierbarer Festwert, wahlfreier Zugriff, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Einrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Ein Steuerungsmodul kann einen Satz von Steuerungsschemata aufweisen, der residente Softwareprogrammanweisungen, Algorithmen und Kalibrierungen umfasst, die im Arbeitsspeicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Steuerungsschemata werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Steuerungsschemata werden, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, ausgeführt und dienen zum Überwachen von Eingängen von Erfassungseinrichtungen und anderen mit dem Netzwerk verbundenen Steuerungsmodulen und führen Steuerungs- und Diagnoseroutinen aus, um einen Betrieb von Stellgliedern zu steuern. Schleifenzyklen können mit regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, während eines fortlaufenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs beispielsweise alle 3,15, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können Steuerungsschemata in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
-
In Ansprechen auf eine Bedienereingabe über das Gaspedal 113 und das Bremspedal 112, die von der Benutzerschnittstelle 13 erfasst werden, bestimmen das HCP 5 und eines oder mehrere der anderen Steuerungsmodule Drehmomentbefehle, um die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen, welche die Maschine 10 und den oder die Motoren/Generatoren 12 umfassen, so zu steuern, dass die Bedienerdrehmomentanforderung am Ausgabeelement 24, die an den Endantrieb 16 übertragen wird, erfüllt wird. Auf der Grundlage von Eingabesignalen von der Benutzerschnittstelle 13 und dem Hybridantriebsstrang einschließlich der ESD 28 bestimmt das HCP 5 die Bedienerdrehmomentanforderung, ein befohlenes Ausgabedrehmoment vom Getriebe 14 an den Endantrieb 90, ein Eingabedrehmoment von der Maschine 10, korrekte Betriebsbereichszustände für das Getriebe 14 bzw. die Motordrehmomente für den oder die Motoren/Generatoren 12, wie hier nachstehend beschrieben ist.
-
Die endgültige Fahrzeugbeschleunigung kann durch andere Faktoren beeinflusst werden, welche z.B. eine Fahrbelastung, eine Straßensteigung und eine Fahrzeugmasse umfassen. Der Betriebsbereichszustand für das Getriebe 14 wird auf der Grundlage einer Vielzahl von Betriebskennlinien des Hybridantriebsstrangs 26 bestimmt. Dies umfasst die Bedienerdrehmomentanforderung, die durch das Gaspedal 113 und das Bremspedal 112 an die Benutzerschnittstelle 13 übermittelt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Der Betriebsbereichszustand kann durch eine Hybridantriebsstrangdrehmomentanforderung ausgesagt werden, die von einem Befehl zum Betreiben der Motoren/Generatoren 12 in einem elektrischen Energieerzeugungsmodus oder in einem Drehmomenterzeugungsmodus verursacht wird.
-
Der Betriebsbereichszustand kann durch einen Optimierungsalgorithmus oder eine Optimierungsroutine bestimmt werden, die den optimalen Systemwirkungsgrad auf der Grundlage einer Bedienerleistungsanforderung, des Batterieladezustands und von Energiewirkungsgraden der Maschine 10 und des oder der Motoren/Generatoren 12 bestimmt. Das Steuerungssystem verwaltet Drehmomenteingaben von der Maschine 10 und dem oder den Motoren/Generatoren 12 auf der Grundlage eines Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine und dadurch werden Systemwirkungsgrade optimiert, um den Kraftstoffverbrauch und die Batterieaufladung zu verwalten. Der Betrieb kann außerdem auf der Grundlage einer Störung in einer Komponente oder einem System bestimmt werden. Das HCP 5 überwacht die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und bestimmt die Leistungsausgabe von dem Getriebe 14, die in Ansprechen auf das am Ausgabeelement 24 gewünschte Ausgabedrehmoment benötigt wird, um die Bedienerdrehmomentanforderung zu erfüllen. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sind die ESD 28 und der oder die Motoren/Generatoren 12 für einen Leistungsfluss dazwischen elektrisch funktional gekoppelt. Außerdem sind die Maschine 10, der oder die Motoren/Generatoren 12 und das elektromechanische Getriebe 14 mechanisch funktional gekoppelt, um zur Erzeugung eines Leistungsflusses an das Ausgabeelement 24 Leistung dazwischen zu übertragen.
-
Das verteilte Steuerungsmodulsystem steuert und verwaltet ein Drehmoment und einen Leistungsfluss in einem Antriebsstrangsystem mit mehreren Drehmoment erzeugenden Einrichtungen, das hier nachstehend mit Bezug auf das in 1 und 2 gezeigte Hybridantriebsstrangsystem beschrieben ist und sich in den vorstehend erwähnten Steuerungsmodulen in der Form ausführbarer Algorithmen und Kalibrierungen befindet. Das verteilte Steuerungsmodulsystem kann auf ein beliebiges Antriebsstrangsystem angewendet werden, das mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen aufweist, einschließlich beispielsweise eines Hybridantriebsstrangsystems mit einer einzigen elektrischen Maschine, eines Hybridantriebsstrangssystems mit mehreren Motoren/Generatoren 12 und nicht hybrider Antriebsstrangsysteme.
-
Das verteilte Steuerungsmodulsystem umfasst ein Batterieleistungssteuerungsschema als einen Satz von Steuerungsschemata, die in dem Hybridsteuerungsmodul 5 ausgeführt werden. Das Batterieleistungssteuerungsschema bestimmt einen Satz taktischer Batterieleistungssteuerungsbeschränkungen einschließlich einer minimalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) und einer maximalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390), wie mit Bezug auf 4 genauer erörtert wird. Das verteilte Steuerungsmodulsystem umfasst auch ein Aufladefunktionssteuerungsschema 392 und ein Spannungsfunktionssteuerungsschema 394.
-
Das Aufladefunktionssteuerungsschema 392 bestimmt eine minimale Batterieleistungsbeschränkung und eine maximale Batterieleistungsbeschränkung auf der Grundlage eines Signals, das die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 anzeigt, die vom BPCM 21 überwacht wird, eine minimale kurzzeitige Batterieleistungsgrenze, eine maximale kurzzeitige Batterieleistungsgrenze, eine minimale Langzeitbatterieleistungsgrenze 398, eine maximale Langzeitbatterieleistungsgrenze 400, und eine momentane Batterieleistung 410, die von einer Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion bestimmt und mit Bezug auf 3 erörtert werden. Alle Beschränkungen im Hinblick auf das Aufladefunktionssteuerungsschema 392 werden vorzugsweise gleichzeitig ausgeführt, um die Batterieleistung zu beschränken. Die momentane Batterieleistung 410 ist eine geschätzte Batterieausgabeleistung der ESD 28, wenn die Maschine 10 mit einem momentanen Maschinendrehmoment arbeitet und wenn der oder die Motoren/Generatoren 12 mit bevorzugten Motordrehmomenten auf der Grundlage der Bedienerdrehmomentanforderung und der anderen Eingänge des Beschränkungsschemas 364 arbeiten. Bei der Verwendung hierin umfassen Batterieleistungsgrenzen Grenzen beim Fließen elektrischer Leistung zwischen der ESD 28 und anderen Einrichtungen, z.B. dem bzw. den Motoren/Generatoren 12.
-
3 zeigt eine grafische Darstellung, die mit dem Aufladefunktionssteuerungsschema 392 in Betrieb verbunden ist, welche Leistungswerte in Kilowatt (460) entlang der vertikalen Achse als eine Funktion der Zeit in Sekunden (470) entlang der horizontalen Achse für Eingabe- und Ausgabeleistungswerte des Aufladefunktionssteuerungsschemas 392 umfasst. Das Aufladefunktionssteuerungsschema 392 überwacht die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28. Maximalwerten zugeordnete Leistungswerte beziehen sich auf Entladegrenzen und sind typischerweise positiv (Motoren, die ein positives Ausgabedrehmoment erzeugen, bewirken eine Entladung der ESD 28). Minimalwerten zugeordnete Leistungswerte beziehen sich auf Aufladegrenzen und sind typischerweise negativ (Motoren erzeugen elektrische Leistung und laden die ESD 28 auf). Die grafische Darstellung zeigt einen Betrieb innerhalb der Grenzen entlang der vertikalen Achse.
-
Eine Leistungsbereichsbestimmungsfunktion wird im Aufladefunktionssteuerungsschema 392 verwendet, um einen Satz von Auslöseleistungsgrenzen zu bestimmen, der eine obere Auslöseleistungsgrenze (406), eine untere Auslöseleistungsgrenze und einen Satz bevorzugter Batterieleistungsgrenzen umfasst, welche eine bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) und eine bevorzugte untere Batterieleistungsgrenze umfassen. Es wird angemerkt, dass die oberen Grenzen grafisch dargestellt sind und zur Erörterung verwendet werden.
-
Die Leistungsbereichsbestimmungsfunktion stellt die obere Auslöseleistungsgrenze (406) auf der Grundlage eines ersten Leistungswerts ein, vorzugsweise unter einer maximalen kurzzeitigen Batterieleistungsgrenze (396). Die Leistungsbereichsbestimmungsfunktion stellt ferner die bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) auf der Grundlage eines zweiten Leistungswerts auf einen Anfangswert zwischen der maximalen kurzzeitigen Batterieleistungsgrenze (396) und der oberen Auslöseleistungsgrenze (406) ein, wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 kleiner als die obere Auslöseleistungsgrenze (406) ist. Wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 die obere Auslöseleistungsgrenze (406) überquert (d.h. überschreitet), wie bei Linie 462 dargestellt ist, steigt die bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) mit einer vorbestimmten Rate von dem Anfangswert aus an, bis die bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) die maximale kurzzeitige Batterieleistungsgrenze (396) erreicht.
-
Auf die gleiche Weise stellt die Leistungsbereichsbestimmungsfunktion die untere Auslöseleistungsgrenze auf der Grundlage eines ersten Leistungswerts über der minimalen kurzzeitigen Batterieleistungsgrenze ein. Ferner stellt die Leistungsbereichsbestimmungsfunktion die bevorzugte untere Batterieleistungsgrenze auf einen Anfangswert zwischen der minimalen kurzzeitigen Batterieleistungsgrenze und der unteren Auslöseleistungsgrenze ein, wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 größer als die untere Auslöseleistungsgrenze ist. Wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 die untere Auslöseleistungsgrenze überquert (darunter fällt), nimmt die bevorzugte untere Batterieleistungsgrenze mit einer vorbestimmten Rate vom Anfangswert aus bis zu der minimalen kurzzeitigen Batterieleistungsgrenze ab.
-
Eine Proportional-Differential-Regelungsfunktion wird im Aufladefunktionssteuerungsschema 392 verwendet, um eine Grenzänderungsrate zu bestimmen, mit welcher die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) und die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) modifiziert werden können, indem eine Rückkopplungssteuerung verwendet wird, wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 die bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) oder die bevorzugte untere Batterieleistungsgrenze überquert, wie bei Linie 464 dargestellt ist. Der Wert der Änderungsrate wird auf der Grundlage des Fehlers zwischen der tatsächlichen Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 und derjenigen von der bevorzugten oberen Batterieleistungsgrenze (408) und der bevorzugten unteren Batterieleistungsgrenze, die überquert wird, bestimmt. Solange die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 zwischen der bevorzugten oberen Batterieleistungsgrenze (408) und der bevorzugten unteren Batterieleistungsgrenze bleibt, werden die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) und die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) vom Aufladefunktionssteuerungsschema 392 nicht modifiziert. Die nicht modifizierte maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) und die nicht modifizierte minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) sind vorzugsweise äquivalent zu der maximalen Langzeitbatterieleistungsgrenze 400 bzw. der minimalen Langzeitbatterieleistungsgrenze 398.
-
Eine Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion ist ein Steuerungsschema, das im Hybridsteuerungsmodul 5 verwendet wird, um die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) und die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) auf der Grundlage des Grenzänderungsratenwerts, der minimalen Langzeitbatterieleistungsgrenze 398, der maximalen Langzeitbatterieleistungsgrenze 400 und der momentanen Batterieleistung 410 der Energiespeichereinrichtung zu bestimmen, die durch ein taktisches Steuerungsschema bestimmt werden.
-
Wenn die Batterieleistungsbeschränkungen nicht modifiziert werden, was dadurch ausgelöst würde, dass die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) eine der bevorzugten Batterieleistungsgrenzen überschreitet, stellt die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) und die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) auf die maximale Langzeitbatterieleistungsgrenze 400 bzw. die minimale Langzeitbatterieleistungsgrenze 398 ein.
-
Wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 die bevorzugte obere Batterieleistungsgrenze (408) überquert, wie bei der Linie 464 dargestellt ist, bestimmt die Proportional-Differential-Regelungsfunktion einen negativen Änderungsratenwert, der von der Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion verwendet wird, um die maximalen und minimalen Batterieleistungsbeschränkungen (404), (402) zu verringern, um die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 so zu steuern, dass sie in dem gewünschten Bereich bleibt. Wenn die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 auf die gleiche Weise die bevorzugte untere Batterieleistungsgrenze überquert, bestimmt die Proportional-Differential-Regelungsfunktion einen positiven Änderungsratenwert, der von der Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion verwendet wird, um die maximalen und minimalen Batterieleistungsbeschränkungen (404), (402) zur Steuerung der tatsächlichen Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 zu erhöhen.
-
Wenn eine momentane Batterieleistung 410 kleiner als die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) ist, stellt die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) auf die momentane Batterieleistung 410 ein, bevor die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) auf der Grundlage von Änderungsratenwerten modifiziert wird. Dadurch wird eine Veränderung der maximalen Batterieleistungsbeschränkung (404) auf schnelle Weise einen maximalen Eingabedrehmomentwert bewirken, der von einer Drehmomentbeschränkungsfunktion bestimmt wird, die in dem Hybridsteuerungsmodul 5 bestimmt wird, und daher ist die Drehmomentbeschränkungsfunktion in der Lage, Fehler bei der Bestimmung der momentanen Batterieleistung 410 zu kompensieren, d.h. eine Differenz zwischen der tatsächlichen Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 und der momentanen Batterieleistung 410, die durch das taktische Steuerungsschema bestimmt wird. Wenn die momentane Batterieleistung 410 größer als die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) ist, stellt die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) auf die momentane Batterieleistung 410 ein, bevor die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) auf der Grundlage von Änderungsratenwerten modifiziert wird. Dadurch wird eine Änderung der minimalen Batterieleistungsbeschränkung (402) auf schnelle Weise einen minimalen Eingabedrehmomentwert bewirken.
-
Da die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion entweder die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) oder die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) auf der Grundlage der tatsächlichen Batterieausgabeleistung (428) der ESD 28 verstellt, verstellt die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die andere Batterieleistungsbeschränkung um den gleichen Betrag, was dazu führt, dass die Differenz zwischen der maximalen und minimalen Batterieleistungsbeschränkung (404), (402) unverändert bleibt.
-
4 zeigt eine graphische Darstellung des Spannungsfunktionssteuerungsschemas 394, die Spannungswerte (450) in Volt und Leistungswerte (460) in Kilowatt als eine Funktion der Zeit in Sekunden (470) umfasst. Das Spannungsfunktionssteuerungsschema 394 bestimmt eine tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28, die von dem BPCM 21 überwacht wird, eine maximale Basisspannungsgrenze (420) der ESD 28, die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) und die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402). Das Spannungsfunktionssteuerungsschema 394 bestimmt außerdem minimale Spannungsgrenzen und eine minimale Basisspannungsgrenze der ESD 28, die in der graphischen Darstellung nicht gezeigt sind.
-
Die minimalen und maximalen Batterieleistungsbeschränkungen (402, 404) sind insofern Batterieleistungsbeschränkungszwischenwerte, als sie verwendet werden, um die endgültigen Batterieleistungsbeschränkungswerte zu bestimmen, das heißt die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) und die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390).
-
Die minimale Basisspannungsgrenze und die maximale Basisspannungsgrenze 420 definieren einen Arbeitsbereich für die Spannung der ESD 28 und können auf der Grundlage von Parametern des Antriebsstrangsystems bestimmt werden, die beispielsweise die Temperatur der ESD 28 umfassen. Das Spannungsfunktionssteuerungsschema 394 bestimmt die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) und die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) und gibt diese aus. Das Spannungsfunktionssteuerungsschema 394 umfasst eine bevorzugte Spannungsbereichsbestimmungsfunktion, eine Proportional-Differential-Regelungsfunktion und eine Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion.
-
Die bevorzugte Spannungsbereichsbestimmungsfunktion bestimmt einen Satz von Auslösespannungsgrenzen, der eine obere Auslösespannungsgrenze (422), eine untere Auslösespannungsgrenze und einen Satz bevorzugter Spannungsgrenzen umfasst, welcher eine bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) und eine bevorzugte untere Spannungsgrenze umfasst.
-
Die Spannungsbereichsbestimmungsfunktion stellt die obere Auslösespannungsgrenze (422) auf der Grundlage eines ersten Spannungswerts unter der maximalen Basisspannungsgrenze (420) ein. Ferner stellt die Spannungsbereichsbestimmungsfunktion die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) auf der Grundlage eines zweiten Spannungswerts auf einen Anfangswert zwischen der maximalen Basisspannungsgrenze (420) und der oberen Auslösespannungsgrenze (422) ein, wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 kleiner als die obere Auslösespannungsgrenze (422) ist. Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 die obere Auslösespannungsgrenze (422) bei Linie 502 überquert, steigt die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) mit einer vorbestimmten Rate vom Anfangswert aus an, bis die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) die maximale Basisspannungsgrenze (420) erreicht.
-
Gleichermaßen stellt die Spannungsbereichsbestimmungsfunktion die untere Auslösespannungsgrenze auf der Grundlage eines ersten Spannungswerts über der Minimalspannungsgrenze ähnlich ein, wie die vorstehende, ist aber nicht dargestellt. Ferner wird die bevorzugte untere Spannungsgrenze auf einen Anfangswert zwischen der minimalen Basisspannungsgrenze und der unteren Auslösespannungsgrenze eingestellt, wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 größer als die untere Auslösespannungsgrenze ist. Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 die untere Auslösespannungsgrenze überquert, nimmt die bevorzugte untere Spannungsgrenze mit einer vorbestimmten Rate vom Anfangswert zu der minimalen Spannungsgrenze ab.
-
Die Proportional-Differential-Regelungsfunktion bestimmt eine Änderungsrate, mit welcher die maximalen oder minimalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkungen (390, 412) unter Verwendung einer Rückkopplungssteuerung modifiziert werden. Der Änderungsratenwert entspricht einem Spannungsfehler zwischen entweder der bevorzugten oberen Spannungsgrenze (424) oder der bevorzugten unteren Spannungsgrenze und der tatsächlichen Batteriespannung (426) der ESD 28.
-
Die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion bestimmt die minimalen und maximalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkungen (390, 412) des Änderungsratengrenzwerts, der minimalen Batterieleistungsbeschränkung (402), der maximalen Batterieleistungsbeschränkung (404) und der momentanen Batterieleistung 410 der Energiespeichereinrichtung, die vom taktischen Steuerungsschema bestimmt werden.
-
Wenn die Batterieleistungsbeschränkungen nicht modifiziert werden, was dadurch ausgelöst wird, dass die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) eine der bevorzugten Batterieleistungsgrenzen überquert, stellt die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) und die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) auf die maximale Batterieleistungsbeschränkung (404) bzw. die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) ein.
-
Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) überquert, wie bei Linie 504 dargestellt ist, bestimmt die Proportional-Differential-Regelungsfunktion einen positiven Änderungsratenwert, der von einer Spannungsbeschränkungsbestimmungsfunktion verwendet wird, um die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) zum Steuern der tatsächlichen Batteriespannung (426) der ESD 28 zu erhöhen. Gleichermaßen bestimmt die Proportional-Differential-Regelungsfunktion einen negativen Änderungsratenwert, der von der Spannungsbeschränkungsbestimmungsfunktion verwendet wird, um die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) zur Steuerung der tatsächlichen Batteriespannung (426) der ESD 28 zu verringern, wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 die bevorzugte untere Spannungsgrenze überquert.
-
Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) überschreitet und wenn die momentane Batterieleistung 410, die von dem taktischen Steuerungsschema bestimmt wird, größer als die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) ist, stellt die Spannungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) auf die momentane Batterieleistung 410 ein, bevor die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) auf der Grundlage der Änderungsratenwerte modifiziert wird. Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) der ESD 28 unter die bevorzugte untere Spannungsgrenze fällt und wenn die momentane Batterieleistung 410, die von dem taktischen Steuerungsschema bestimmt wird, kleiner als die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) ist, stellt die Spannungsbeschränkungsbestimmungsfunktion die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) auf die momentane Batterieleistung 410 ein, bevor die maximale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (390) auf der Grundlage von der Änderungsratenwerten modifiziert wird.
-
Anders als die Leistungsbeschränkungsbestimmungsfunktion, die mit 3 verbunden ist, stellt die Spannungsbeschränkungsbestimmungsfunktion nur eine der minimalen und maximalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkungen (412, 390) ein, ohne die andere der taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkungen (412, 390) zu verstellen, wodurch der Arbeitsbereich der Motoren beschränkt wird und daher der für die Maschinensteuerung zulässige Drehmomentbereich verringert wird.
-
Das beispielhafte Batterieleistungssteuerungsschema ist in weiterem Detail in der
US- 2009/0 118 079 A1 beschrieben.
-
5 zeigt Zustände von Parametern auf graphische Weise, die mit dem Betrieb des Batterieleistungssteuerungsschemas, das hier vorstehend beschrieben ist, verbunden sind und enthält eine graphische Darstellung, die Parameter darstellt, die mit der Batteriespannung (500) verbunden sind, eine graphische Darstellung, die eine Leistungsbegrenzungsbefugnis (510) darstellt, eine graphische Darstellung, die Parameter darstellt, die mit der Batterieleistung (520) verbunden sind, und eine graphische Darstellung, die ein befohlenes Ausgabedrehmoment (530) des Steuerungssystems zum Steuern und Begrenzen der Batterieleistung darstellt. Das Steuern der Batterieleistung ist ein Element eines Gesamtsteuerungsschemas zur Steuerung der Systemleistung und damit zum Verwalten eines Ausgabedrehmoments des Hybridantriebsstrangsystems 26 in Verbindung mit maximalen und minimalen Motordrehmomentgrenzen des oder der Motordrehmomentbefehle, die den oder die Motoren/Generatoren 12 steuern, und mit maximalen und minimalen Grenzen der Drehmomentkapazitäten von Drehmomentübertragungseinrichtungen des Getriebes 14. Das befohlene Ausgabedrehmoment (436) ist während eines Betriebs des Systems wie gezeigt anfänglich nahe bei Null oder negativ. Es versteht sich jedoch, dass das befohlene Ausgabedrehmoment (436) größer als Null sein kann. Betriebsbedingungen können ein Ansteigen der tatsächlichen Batteriespannung (426) und ein Abnehmen (d.h. ein Zunehmen der Größe der Ladung der ESD 28) der tatsächlichen Batterieausgabeleistung (428) umfassen. Das Steuerungssystem vergleicht die tatsächliche Batteriespannung (426) mit der bevorzugten oberen Spannungsgrenze (424), um zu bestimmen, ob die tatsächliche Batteriespannung (426) die obere Auslösespannungsgrenze (422) überquert hat, was bei Linie 452 angezeigt ist. Eine derartige Bedingung kann auftreten, wenn ein Antriebsregelungsereignis auftritt, wenn das Getriebe 14 in den Neutralgang geschaltet wird, oder wenn Bedingungen auftreten, die einen Verlust der Steuerung des Ausgabedrehmoments verursachen können. Wenn die tatsächliche Batteriespannung die obere Auslösespannungsgrenze (422) überquert, beginnt die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) anzusteigen, wie vorstehend in Bezug auf 4 beschrieben ist.
-
Wenn die tatsächliche Batteriespannung (426) bei Linie 454 die bevorzugte obere Spannungsgrenze (424) überschreitet, bestimmt die Proportional-Differential-Regelungsfunktion eine Änderungsrate, mit welcher die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) unter Verwendung einer Rückkopplungssteuerung modifiziert wird, was einen anfänglichen Stufenfunktionsanstieg (differentiellen Anstieg) umfasst. Der Änderungsratenwert bei der taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) ist proportional zu dem Spannungsfehler (438) zwischen der bevorzugten oberen Spannungsgrenze (424) und der tatsächlichen Batteriespannung (426) der ESD 28 und einer Ableitung des Fehlers. Die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) nimmt entsprechend dazu zu.
-
Bei Linie 456 verliert das Steuerungssystem die Leistungsbegrenzungsbefugnis, d.h. die Fähigkeit zur Steuerung oder Verwaltung der Batterieleistung. Der Verlust der Leistungsbeschränkungsbefugnis kann daraus resultieren, dass das Getriebe 14 in den Neutralgang schaltet, aus einem Antriebsregelungsereignis und aus anderen Betriebsbedingungen, z.B. wenn eine Beschränkung mit höherer Priorität mit Batterieleistungsgrenzen in Konflikt gerät. Eine Folge des Verlustes der Leistungsbegrenzungsbefugnis ist, dass der Ausgabedrehmomentbefehl (436) Null wird, wie bei dem veranschaulichten Beispiel gezeigt ist, wenn das Getriebe 14 in den Neutralgang schaltet. Andere Betriebszustände, in denen das Steuerungssystem die Leistungsbegrenzungsbefugnis verliert, umfassen eine Kupplungsschlupfbeseitigung, wenn ein Ausschalten der Maschine 10 befohlen wird, und wenn das Drehmoment unter Verwendung des oder der Motoren/Generatoren 12 erzeugt wird. Fachleute werden feststellen, dass der Ausgabedrehmomentbefehl (436) möglicherweise nicht immer Null wird, sondern hier in beispielhafter Weise verwendet wird.
-
Wenn das Steuerungssystem die Leistungsbegrenzungsbefugnis verliert, wird das Batterieleistungssteuerungsschema deaktiviert oder anderweitig nicht fortgesetzt, z.B. während der Zeitspanne, die bei 366 angezeigt ist. Das Deaktivieren des Batterieleistungssteuerungsschemas ist bevorzugt, weil, sobald die Leistungsbegrenzungsbefugnis verloren ist, Regelungsfunktionen, z.B. die Proportional-Differential-Regelungsfunktion, andernfalls mit dem Einstellen fortfahren werden, beim Versuch, die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) zu verwalten, indem die Batterieleistung (430) erhöht wird, bis die Batterieleistung (430) in Sättigung kommt, wie bei Linie 456 gezeigt ist. Wenn die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) das Batterieleistungssteuerungsschema aufrechterhält, wird die tatsächliche Batterieleistung (430) sich andernfalls der bevorzugten oberen Leistungsgrenze (408) nähern und diese überschreiten, wodurch die Sättigung der Batterieleistung angezeigt wird.
-
Bei der beispielhaften Arbeitsweise jedoch, bei der das Batterieleistungssteuerungsschema deaktiviert oder anderweitig nicht fortgesetzt wird, beginnt die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) mit der Abnahme auf die minimale Batterieleistungsbeschränkung (402) oder auf eine andere Standardleistungsgrenze.
-
Bei Linie 458 erlangt das Steuerungssystem die Leistungsbegrenzungsbefugnis wieder, z.B. wird das Getriebe 14 in einen Gang geschaltet oder die Antriebsregelung endet. Die minimale taktische Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) steigt auf die tatsächliche Batterieausgabeleistung (428) an und das Batterieleistungssteuerungsschema wird wieder aktiviert. Gleichermaßen steigt der Ausgabedrehmomentbefehl (436) auf einen minimalen Drehmomentwert (440) an, z.B. ein Kriechdrehmoment, das größer als Null ist, was den Ausgabedrehmomentbefehl (436) in Übereinstimmung mit Drehmomentsicherheitssteuerungsschemata beschränkt, um Änderungen bei der Drehmomentausgabe an den Endantrieb 64 zu begrenzen, um die Größe auftretender Beschleunigungskräfte (g-Kräfte) zu begrenzen, die bei der gezeigten Ausführungsform mit einem plötzlichen hohen Drehmomentausgabebefehl verbunden sind.
-
Zu Vergleichszwecken ist ein beispielhafter Ausgabedrehmomentbefehl (434) ohne das offenbarte Steuerungsschema, der stattdessen das Batterieleistungssteuerungsschema während des gesamten vorstehend erwähnten Ereignisses beibehält, gezeigt. Der Ausgabedrehmomentbefehl ohne (434) würde andernfalls zu mindestens einem minimalen Ausgabedrehmoment (432) gezwungen, wobei das Batterieleistungssteuerungsschema, das von der minimalen taktischen Batterieleistungssteuerungsbeschränkung (412) gelenkt wird, das Batterieleistungssteuerungsschema aufrechterhält. Der plötzliche Anstieg des Ausgabedrehmomentbefehls ohne (434) kann ungewünschte Endantriebstörungen verursachen. Der Ausgabedrehmomentbefehl ohne (434) und das minimale Ausgabedrehmoment (432) erholen sich schließlich und kehren viel später zu einem akzeptablen Ausgabedrehmomentbefehl zurück, als wenn das Batterieleistungssteuerungsschema deaktiviert wird.
