DE102011111775B4

DE102011111775B4 - Verfahren zum Steuern eines Antriebsmotors in einem Fahrzeug sowie entsprechend ausgebildetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011111775B4
Application number: DE102011111775.3A
Authority: DE
Inventors: Robert L. Morris
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: DE102011111775A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebsmotors (12, 14) in einem Fahrzeug (10), das einen Antriebsmotor (12, 14) und einen Proportional-Integral-Controller (22) aufweist, wobei der Proportional-Integral-Controller (22) ausgestaltet ist, um ein befohlenes Dämpfungsdrehmoment als einen proportionalen Drehmomentausgangswert und eine befohlene Motordrehzahl des Antriebsmotors (12, 14) als einen Integriererdrehmomentausgangswert zu ermitteln, wobei das Verfahren umfasst, dass:eine Richtung des Integriererdrehmomentausgangswerts ermittelt wird; undeine Richtung eines Integriererdrehzahlfehlers ermittelt wird, wenn der proportionale Ausgangsdrehmomentwert mit Bezug auf eine kalibrierte Drehmomentgrenze gesättigt wird;dadurch gekennzeichnet , dassder Integriererdrehmomentausgangswert nur dann eingefroren oder festgehalten wird, wenn der proportionale Drehmomentausgangswert gesättigt ist und die Richtung des Integriererdrehzahlfehlers in die gleiche Richtung wie der Integriererdrehmomentausgangswert geht, wobei dagegen zugelassen wird, dass der Integrierer des Proportional-Integral-Controllers (22) in eine Richtung absinkt, die zu der Richtung der proportionalen Steuerungsterme entgegengesetzt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Proportional-Integral-Steuerverfahren und -system zum Bereitstellen einer Drehzahl- und Dämpfungsdrehmomentsteuerung in einem Fahrzeug, wobei ein Aufschwingen bzw. eine Sättigung [engl.: wind-up] der integralen Terme, d.h. des Integrierers, detektiert und in eine Fehlerrichtung selektiv deaktiviert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Steuern eines Antriebsmotors in einem Fahrzeug sowie ein entsprechend ausgebildetes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Solch ein Verfahren sowie ein entsprechend ausgebildetes Fahrzeug gehen beispielsweise aus der DE 10 2006 039 400 A1 hervor.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die DE 10 2009 038 947 A1 verwiesen.
HINTERGRUND
Ein Hybridfahrzeug enthält einen Controller, der die Drehmomentausgabe mehrerer Antriebsaggregate verwaltet, etwa von einem oder mehreren elektrischen Antriebsmotoren und einer Brennkraftmaschine. Endantriebsvibrationen in einem derartigen Fahrzeug werden typischerweise minimiert, indem Drehmomentschwingungen bei einer speziellen Frequenz oder innerhalb eines speziellen Frequenzbereichs beseitigt werden. Drehmomentbeseitigungstechniken können umfassen, dass Endantriebseingänge durch Signalaufbereitungsfilter hindurchgeleitet werden. Dieser Prozess kann das Ansprechverhalten des Gesamtsystems verlangsamen. Die Kraftmaschinendrehzahl wird typischerweise als eine einzige Rückkopplungsvariable verwendet, um ein entsprechendes Steuersignal zu befehlen, z.B. das Kraftmaschinendrehmoment. Rückkopplungssteuerungsschemata mit einer einzigen Variablen können jedoch möglicherweise in einem Fahrzeug, das mehrere Antriebsaggregate aufweist, eine nicht ausreichende Vibrationsdämpfung bereitstellen.
Ein weiterer Ansatz zur Minimierung von Endantriebsvibrationen umfasst ein aktives Dämpfen des Endantriebs. Bei einem derartigen Ansatz werden gewünschte Betriebszustände des Antriebsstrangs und des Endantriebs ermittelt. Dann wird ein Motordämpfungsdrehmoment berechnet und zu einem befohlenen Motordrehmoment auf eine Weise hinzugefügt, die mit dem Getriebebetriebsmodus variiert. Die Dämpfungsdrehmoment- und die Drehzahlsteuerung werden mit Hilfe eines Proportional-Integral-Controllers (Pl-Controllers) oder eines Proportional-Integral-Derivativ-Controllers (PID-Controllers) bereitgestellt, wie auf dem Gebiet verstanden wird, wobei die Dämpfungsdrehmoment- und die Drehzahlsteuerungsbefehle für gewöhnlich mit Bezug zueinander entkoppelt sind.
Das heißt, dass die Verstärkungen, die für das Dämpfen des Endantriebs und die Drehzahlsteuerung benötigt werden, separat kalibriert und angewendet werden. Ein großer Anstieg oder ein „Aufschwingen“ bei einem gegebenen Einstellpunkt kann auftreten, der bewirkt, dass die integralen Steuerungsterme (I-Steuerungsterme) eines Integriererabschnitts eines PI- oder PID-Controllers einen erheblichen Fehler aufhäufen. Dies kann passieren, wenn der Controller so kalibriert ist, dass er instabil oder grenzstabil ist, oder wenn sich das proportionale Drehmoment an einer Grenze sättigt. Das integrale Drehmoment fährt mit dem Aufschwingen fort, um den sich aufbauenden Fehler zu korrigieren, während gleichzeitig das proportionale Drehmoment das Aufschwingen nicht korrigieren kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung für die beschriebene Problematik anzugeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Das Verfahren ermöglicht ein einseitiges Einfrieren oder Festhalten eines Integrierers, d.h. der integralen Drehmomentsteuerungsterme (I-Drehmomentsteuerungsterme) in einem Proportional-Integral-Fahrzeugcontroller (PI-Fahrzeugcontroller). Der Controller stellt eine Steuerung der Drehzahl und des Endantriebsdämpfungsdrehmoments in einem integrierten Ansatz mit geschlossenem Regelkreis bereit. Die Dämpfungsdrehmomentsteuerung bezeichnet, so wie sie hier verwendet wird, das Verringern irgendwelcher transienter Endantriebsschwingungen, bevor derartige Schwingungen die Antriebsräder des Fahrzeugs erreichen können. Die Drehzahldrehmomentsteuerung bezeichnet das Halten einer speziellen rotierenden Komponente bei einer Zieldrehzahl, z.B. den Leerlauf der Kraftmaschine bei 700 U/min oder die Nachführung einer gewünschten Schlupfdrehzahl bei einer durch ein Schaltereignis einrückenden Kupplung.
In einem Pl-Controller stellen die proportionalen Terme (P-Terme) eine relativ schnelle Reaktion auf Fehler bereit, während die integralen Terme (I-Terme) die Anlage oder das System, die bzw. das gesteuert wird, zu einem stationären Fehler von Null treiben, was auf dem Gebiet der automatischen Steuerungssysteme gut verstanden wird. Das vorliegende Verfahren und System wenden einen speziell ausgestalteten Pl-Controller an, um zunächst ein Aufschwingen des Integrierers zu detektieren, d.h. der Drehzahlsteuerungsbefehle, und friert dann einen Ausgangswert des Integrierers immer dann ein, d.h. hält ihn fest oder verhindert eine weitere Variation desselben, wenn sich die proportionalen Terme, d.h. die Dämpfungsdrehmomentbefehle an einer kalibrierten Grenze sättigen. Das Einfrieren tritt nur auf, wenn sich die Integrierersteuerungsterme in eine Richtung aufschwingen, in der sich die proportionalen Steuerungsterme bereits gesättigt haben. Wenn der Integrierer mit anderen Worten in die entgegengesetzte Richtung absinkt, erlaubt der Controller die Absinkaktion.
Insbesondere wird hier ein Verfahren offengelegt, um einen elektrischen Antriebsmotor in einem Fahrzeug, das einen Pl-Controller aufweist, zu steuern. Der Controller ist ausgestaltet, um einen proportionalen Drehmomentwert für ein befohlenes Dämpfungssteuerungsdrehmoment und einen integralen Drehmomentwert als ein befohlenes Motordrehzahldrehmoment zu ermitteln. Das Verfahren umfasst, dass eine Richtung des Fehlers in den Integrierer hinein ermittelt wird und ermittelt wird, ob die Richtung die gleiche wie der Ausgang des Integrierers ist. Wenn die Richtung gleich ist, wird angenommen, dass ein Aufschwingen des Integrierers vorliegt. Wenn die Richtung unterschiedlich ist, ist ein Absinken des Integrierers vorhanden.
Das Verfahren umfasst ferner, dass der Integriererausgangswert auf einen unmittelbar vorherigen Ausgangswert nur dann eingefroren wird, wenn sich (a) der proportionale Ausgangswert, d.h. das proportionale Drehmoment, an einer kalibrierten Grenze gesättigt hat und (b) die Richtung des Drehzahlfehlers in die gleiche Richtung geht wie der Integriererausgangswert. Das Verfahren kann umfassen, dass der proportionale Ausgangswert unter Verwendung anderer Fehlerwerte berechnet wird, als sie beim Berechnen des Integriererausgangswerts verwendet werden.
Es wird hier auch ein Fahrzeug offenbart, das einen elektrischen Antriebsmotor und den vorstehend erwähnten Pl-Controller enthält. Der Controller ermittelt ein befohlenes Dämpfungsdrehmoment als einen proportionalen Ausgangswert und ein befohlenes Motordrehzahldrehmoment als einen Integriererausgangswert. Der Controller ermittelt eine Richtung des Integriererausgangswerts und berechnet eine Richtung eines Drehzahlfehlers in den Integrierer hinein, wenn der proportionale Ausgangswert mit Bezug auf eine kalibrierte Drehmomentgrenze gesättigt ist. Der Integriererausgangswert wird auf einen unmittelbar vorherigen Wert nur dann eingefroren, wenn der proportionale Ausgangswert gesättigt ist und die Richtung des Drehzahlfehlers gleich der Richtung des Integriererausgangswerts ist.
Das Fahrzeug kann bei einer Ausführungsform zwei elektrische Antriebsmotoren enthalten. In diesem Fall ermittelt der Pl-Controller das befohlene Dämpfungsdrehmoment und das befohlene Motordrehzahldrehmoment separat für jeden der zwei Antriebsmotoren als ein Paar proportionaler Ausgangswerte bzw. ein Paar Integriererausgangswerte.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Proportional-Integral-Controller (Pl-Controller) aufweist, der eine einseitige Detektion und Deaktivierung des Aufschwingens eines Integrierers wie hier offenbart bereitstellt;
2 ist eine schematische Darstellung eines gesättigten Dämpfungsdrehmoments und seiner Auswirkung auf die Drehzahlsteuerung, wenn das vorliegende Verfahren mit Hilfe des in 1 gezeigten Pl-Controllers angewendet wird; und
3 ist ein Flussdiagramm, welches das vorliegende Verfahren zur einseitigen Detektion und Deaktivierung des Aufschwingens eines Integrierers beschreibt.

BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 ein Fahrzeug 10 gezeigt, das ein Getriebe 18 aufweist. Das Getriebe 18 empfängt ein Eingangsdrehmoment von mehreren fahrzeugeigenen Drehmomenterzeugungseinrichtungen. Die Drehmomenterzeugungseinrichtungen können eine Brennkraftmaschine 16 und/oder einen oder zwei elektrische Antriebsmotoren 12, 14 umfassen, wobei die Anzahl der Antriebsmotoren potentiell mit der Fahrzeugkonstruktion variiert. Das Fahrzeug 10 kann wie gezeigt als ein Parallelhybrid-Elektrofahrzeug (HEV), ein serielles HEV, ein Batterieelektrofahrzeug (BEV), ein Elektrofahrzeug mit erhöhter Reichweite (EREV) oder eine andere geeignete Konstruktion ausgestaltet sein, ohne vom beabsichtigten erfinderischen Umfang abzuweichen. Der Einfachheit halber wird hier nachstehend nur das HEV erläutert.
Ein Proportional-Integral-Controller (Pl-Controller) 22 für das Fahrzeug 10 enthält eine Berechnungseinrichtung und eine Steuerlogik in der Form von durch einen Computer ausführbaren Prozessanweisungen, d.h. das vorliegende Verfahren 100. Das Verfahren 100 kann in einem nichtflüchtigen Speicher 27 aufgezeichnet sein. Der Controller 22 stellt eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis der Motordrehzahl und des Endantriebsdämpfungsdrehmoments an Bord des Fahrzeugs 10 bereit. Insbesondere stellt das Verfahren 100, das nachstehend mit Bezug auf 3 im Detail offengelegt ist, eine einseitige Detektion und Deaktivierung des Aufschwingens eines Integrierers im Controller 22 bereit. PI-Steuersysteme verwenden typischerweise eine Eingangsdrehzahl an ein Getriebe und verschiedene Kupplungsschlupfdrehzahlen als Rückkopplungsvariablen bei der Berechnung der benötigten Steuerungsdrehmomente. Der vorliegende Controller 22 berechnet stattdessen Drehzahlfehler für die verschiedenen Antriebsmotoren und verwendet dann die berechneten Drehzahlfehlerwerte, um die benötigten befohlenen Dämpfungsdrehmomente zu ermitteln.
Der Controller 22 stellt ein indirektes Steuerverfahren bereit, das die Motordrehzahl und das Dämpfungsdrehmoment in einem integrierten Steuerungsansatz kombiniert. Das Verfahren 100 arbeitet im Controller 22, um zu ermöglichen, dass das Dämpfungsdrehmoment, d.h. die proportionalen Steuerungsterme (P-Steuerungsterme) in einem PI- oder PID-Steuerungsschema vollständig gesättigt werden, ohne die Drehzahlsteuerung, d.h. die integralen Steuerungsterme (I-Steuerungsterme) zu beeinflussen. Mit anderen Worten können die integralen Steuerungsterme nicht aufschwingen, ohne korrigierende proportionale Drehmomentbefehle bereitzustellen. Somit wird die Steuerung im Fall, dass das proportionale Drehmoment in die Sättigung kommt, über die Integrierer aufrechterhalten.
Mit Bezug auf das Fahrzeug 10, an Bord dessen der Controller 22 arbeitet, enthält das Getriebe 18 ein Eingangselement 21 und ein Ausgangselement 33. Innerhalb des Getriebes 18 können ein oder mehrere Planetenradsätze 30 und Kupplungen 32 verwendet werden, um Drehmoment an das Ausgangselement 33 auf eine Weise zu übertragen, die von einem gegenwärtig befohlenen Schaltzustand oder Betriebsmodus abhängt. Die Kupplungen 32 können bei einer möglichen Ausführungsform hydraulisch betätigte Einrichtungen sein. Das Getriebe 18 kann so viele Planetenradsätze 30 und Kupplungen 32 enthalten, wie benötigt werden, um den gewünschten Bereich von Ausgangsdrehzahlen bereitzustellen, bei zwei möglichen Ausführungsformen z.B. drei oder mehr Planetenradsätze und vier oder mehr Kupplungen 32 oder einen einzigen Planetenradsatz und zwei Kupplungen.
Eine Brennkraftmaschine 16 wird bei den vorstehend erwähnten HEV-Konstruktionen verwendet. Die Kraftmaschine 16 kann mit Hilfe einer Eingangskupplung 11 selektiv mit dem Getriebe 18 verbunden werden. Somit ermöglicht die Eingangskupplung 11 bei bestimmten Fahrmodi einen selektiven Eingriff einer Kurbelwelle 13 der Kraftmaschine 16 mit dem Eingangselement 21 des Getriebes 18 und sie kann eine Struktur zur Dämpfung eines transienten Drehmoments enthalten, z.B. einen Dämpfermechanismus und eine Feder (nicht gezeigt), die ausgestaltet sind, um die Verbindung von der Kraftmaschine zum Getriebe zu dämpfen.
Bei einer HEV-, EREV- oder BEV-Konfiguration kann der Antriebsmotor 12 mit Hilfe einer Motorausgangswelle 120 ein Motordrehmoment mit Niveaus bereitstellen, die ausreichen, um das Fahrzeug 10 anzutreiben. Der Antriebsmotor 14 kann in Abhängigkeit von der Fahrzeugkonfiguration alleine oder in Verbindung mit dem Antriebsmotor 12 verwendet werden, wobei eine Motorausgangswelle 140 des Antriebsmotors 14 bei einigen Ausführungsformen des Getriebes direkt mit dem Endantrieb des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Die Antriebsmotoren 12 und/oder 14 können bei Bedarf auch als Generatoren verwendet werden.
Die Antriebsmotoren 12 und 14 können als mehrphasige elektrische Maschinen vom Permanentmagnet/AC-Induktionstyp ausgestaltet sein, welche in Abhängigkeit von der Fahrzeugkonstruktion individuell für etwa 60 VAC bis etwa 300 VAC oder mehr klassifiziert sein können. Die Antriebsmotoren 12, 14 sind mit Hilfe einer Hochspannungs-DC-Stromschiene 26, eines Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Moduls (TPIM) 20 und einer Hochspannungs-AC-Stromschiene 28 mit einem Energiespeichersystem (ESS) 24 elektrisch verbunden. Das ESS 24 kann als eine wieder aufladbare Batterie mit vielen Zellen oder eine andere Energiespeichereinrichtung ausgestaltet sein, die unter Verwendung von Motordrehmoment von einem oder beiden Antriebsmotoren 12, 14 selektiv wieder aufgeladen werden kann, z.B. durch Erfassen von Energie während eines regenerativen Bremsereignisses.
Motordrehmoment von den Antriebsmotoren 12 und/oder 14 wird an ihre jeweiligen Motorausgangswellen 120 und 140 übertragen, die jeweils mit verschiedenen Elementen eines oder mehrerer der Planetenradsätze 30 des Getriebes 18 verbunden ist. Innerhalb des Getriebes 18 sind auch mehrere Bremskupplungen und/oder Drehkupplungen 32 bereitgestellt, um Drehmoment selektiv von den Antriebsmotoren 12 und/oder 14 und/oder von einer Kurbelwelle 13 der Kraftmaschine 16 an ein Ausgangselement 33 des Getriebes zu übertragen. Das Ausgangselement 33 des Getriebes 18 ist schließlich durch eine Achse 36 und ein Endgetriebe 35 mit Antriebsrädern 34 des Fahrzeugs 10 verbunden.
Immer noch mit Bezug auf 1 ist das TPIM 20 ein Gleichrichter/Wechselrichter und eine Steuerungseinrichtung, die ausgestaltet ist, um Motorsteuerungsbefehle 41 vom Controller 22 zu empfangen. Der Controller 22 kann mit jedem der Antriebsmotoren 12 und 14 elektrisch verbunden sein und ausgelegt sein, um rohe Drehzahldaten 40 von verschiedenen Drehzahlsensoren 43 zu empfangen, die nach Bedarf überall im Fahrzeug 10 positioniert sind, z.B. an oder in der Nähe der Achse 36, den Motorausgangswellen 120, 140, dem Eingangselement 21 usw. Der Controller 22 steuert die Motordrehzahl, den Betriebsmodus und den Leistungsfluss an den bzw. die und von dem bzw. den Motor(en) und anderen elektrischen Einrichtungen an Bord des Fahrzeugs 10.
Der Controller 22 steuert automatisch ein Dämpfungsdrehmoment, das aus einem oder beiden Antriebsmotoren 12 und 14 befohlen wird, über Dämpfungsdrehmomentsignale 90, und eine Drehzahl der Antriebsmotoren 12 und 14 über Drehzahlsignale 92. Die Drehzahlsteuerung wird somit mit der Dämpfungssteuerung kombiniert und stellt eine fundamentale Veränderung von der Verwendung von Fehlerwerten von Drehzahlintegrierern für die Eingangsdrehzahl und die Kupplungsdrehzahl weg hin zu der Verwendung von Fehlerwerten von Drehzahlintegrierern für die Antriebsmotoren 12 und 14 in einem geschlossenen Regelkreis dar. Dies beseitigt einen stationären Fehler bei den Motordrehzahlen zusätzlich dazu, dass es die gesteuerten Drehzahlen, z.B. die Eingangsdrehzahl und den Kupplungsschlupf, zu ihren jeweiligen Zielen treibt. Dazu wird jedoch eine einseitige Detektion und Deaktivierung des Aufschwingens eines Integrierers zur Drehzahlsteuerung hinzugefügt, um zu ermöglichen, dass das Dämpfungsdrehmoment, d.h. die proportionalen Steuerungsterme (P-Steuerungsterme) vollständig gesättigt werden, ohne die Drehzahlsteuerungsterme, d.h. die integralen Steuerungsterme (I-Steuerungsterme) ausschalten zu müssen.
Mit Bezug auf 2 ist ein Satz von Verläufen 50 über der Zeit (X-Achse) aufgezeichnet, wobei die Y-Achse die Größe der verschiedenen Signale darstellt. Die Verläufe 50 sind gezeigt, um die Auswirkung des vorliegenden Verfahrens 100 kurz zu erläutern. Der Verlauf 51 stellt die proportionalen Steuerungsterme (P-Steuerungsterme), d.h. das Dämpfungssteuerungsdrehmoment dar. Der Verlauf 52 stellt die integralen Steuerungsterme (I-Steuerungsterme), d.h. das Drehzahlsteuerungsdrehmoment dar. Punkte 53 bis 55 des Verlaufs 51 stellen eine Zone mit gesättigtem Dämpfungsdrehmoment dar. Das heißt, dass das Dämpfungsdrehmoment eine kalibrierte Grenze etwa bei Punkt 53 erreicht und der Verlauf 51 abflacht. Gleichzeitig friert der Controller 22 von 1 den Integrierer ein, d.h. der Verlauf 52 wird zwischen den Punkten 54 und 56 eingefroren.
Dem Integrierer ist es jedoch möglich, abzusinken oder sich in eine Richtung zu verändern, die der Richtung der proportionalen Steuerungsterme entgegengesetzt ist. Dies beginnt bei Punkt 56 und wird bis zum Punkt 58 fortgesetzt, wobei der Controller 22 an diesem Punkt den Integrierer wieder einfriert. Das heißt, der Verlauf 52 flacht von Punkt 58 bis 60 ab. Die proportionalen Terme (Verlauf 51) bleiben gesättigt und der Controller 22 blockiert daher alle Veränderungen bei den integralen Termen (Verlauf 52), die in die gleiche Richtung auftreten. Bei Punkt 55 beginnt der proportionale Steuerungsterm abzusinken und es wird dem Integrierer (Verlauf 52) ermöglicht, in die entgegengesetzte Richtung aufzuschwingen.
Der Controller 22 kann die durch die Verläufe 51 und 52 dargestellten Werte unter Verwendung von Werten erzeugen, wie etwa dem tatsächlichen Kraftmaschinendrehmoment, dem Motordämpfungsdrehmoment, dem gewünschten Achsdrehmoment, der Raddrehzahl, dem Dämpferdrehmoment, der gewünschten Eingangsdrehzahl und/oder gewünschter Kupplungsdrehzahlen. Diese Werte können auf der Grundlage verschiedener Bedienereingänge, z.B. einer Kraft, die auf ein Gaspedal ausgeübt wird, einer Position eines Getriebegangwahlhebels, eines Zustands eines Fahrzeugbremssystems, einer Geschwindigkeitsregelungseinstellung und/oder anderer geeigneter Bedienereingänge ermittelt werden. Diese Eingänge werden verwendet, um einen gewünschten Betriebszustand für jede der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen, die an Bord des Fahrzeugs 10 verwendet werden, mit Hilfe von Bezugsparametern zu ermitteln, die benötigt werden, um die verschiedenen Betriebszustände zu erreichen.
Als Beispiel können die folgenden proportionalen Steuerungsterme (P-Steuerungsterme) von dem Controller 22 berechnet werden: $P_{A} = (K_{1} \cdot N_{E*}) + (K_{2} \cdot N_{A*}) + (K_{3} \cdot N_{B*}) + (K_{4} \cdot N_{O*}) + (K_{5} \cdot N_{DMPR*}) + (K_{2} \cdot N_{AXLE*})$
$P_{B} = (K_{7} \cdot N_{E*}) + (K_{8} \cdot N_{A*}) + (K_{9} \cdot N_{B*}) + (K_{10} \cdot N_{O*}) + (K_{11} \cdot N_{DMPR*}) + (K_{12} \cdot N_{AXLE*})$
wobei P_A und P_B die proportionalen Steuerungsterme sind, d.h. die Dämpfungsdrehmomentbefehle für den jeweiligen Antriebsmotor A und B oder die Antriebsmotoren 12 bzw. 14, wobei K₁-K₆ die proportionalen Verstärkungen darstellen. Die proportionalen Verstärkungen (K₁-K₆) können als Funktion der gesteuerten Kraftmaschinendrehzahl (N_E), der Motordrehzahlen (N_A, N_B) für die jeweiligen Antriebsmotoren 12 und 14, des Dämpferdrehmoments (T_DMPR) zum Dämpfen der Kraftmaschinen-Getriebe-Verbindung und des Achsdrehmoments (T_AXLE) berechnet werden. Die durch einen Stern (*) markierten Werte sind die Drehzahl- oder Drehmoment-Fehlerwerte, z.B. ist N_A* ein Drehzahlfehler des Motors A/des Antriebsmotors 12 und T_AXLE* ist ein Drehmomentfehler für das Achsdrehmoment.
Die folgenden integralen Steuerungsterme (I-Steuerungsterme) können vom Controller 22 berechnet werden: $I_{A} = (K_{13} \cdot N_{A*}) + (K_{14} \cdot N_{B*})$
$I_{B} = (K_{15} \cdot N_{A*}) + (K_{16} \cdot N_{B*})$
wobei I_A und I_B die integralen Drehzahlbefehle für die jeweiligen Antriebsmotoren 12 und 14 sind und K₁₃-K₁₆ die integralen Verstärkungen darstellen, welche als Funktion der Drehzahlfehler an den Antriebsmotoren 12 und 14 berechnet werden können.
Mit Bezug auf 3 erläutert ein Flussdiagramm das vorliegende Verfahren 100 in größerem Detail. Das Verfahren 100 stellt sicher, wenn es vom Controller 22 korrekt ausgeführt wird, dass die integralen Terme, d.h. I_A und I_B, wie vorstehend erläutert nicht aufschwingen, ohne dass sie ein entsprechendes korrigierendes proportionales Drehmoment, d.h. P_A und P_B aufweisen. Der Controller 22 ist nicht wie ein herkömmlicher Pl-Controller ausgestaltet, d.h. wie ein Controller, bei dem die proportionalen und integralen Steuerungsterme dafür verwendet werden, dass ein Eingangsdrehzahlfehler oder eine andere Variable gesteuert wird. Stattdessen verwendet der Controller 22 proportionale Terme, die nicht die gleichen Fehler wie die integralen Terme verwenden, wie in dem vorstehenden Beispiel erläutert ist. Stattdessen verwenden die proportionalen Terme eine Kombination von Fehlern aus mehreren verschiedenen Drehzahlen und Drehmomenten, wie etwa der Kraftmaschinendrehzahl, der Motordrehzahl, der Ausgangsdrehzahl, dem Achsdrehmoment und dem Dämpferdrehmoment.
Mit Schritt 102 beginnend, berechnet der Controller 22 die Größe und Richtung des Drehzahlfehlers, der in den Integrierer zur Verwendung bei der Berechnung der integralen Steuerungsterme eingespeist wird. Nachdem der Drehzahlfehler bei Schritt 102 berechnet wurde, wird das Vorzeichen oder die Richtung des Drehzahlfehlers bei Schritt 104 bewertet. Wenn der Drehzahlfehler nicht in die gleiche Richtung geht wie der unmittelbar vorherige Integriererausgang, geht der Controller 22 zu Schritt 105 weiter. Wenn der Drehzahlfehler in die gleiche Richtung wie der unmittelbar vorherige Integriererausgang geht, geht der Controller 22 zu Schritt 106 weiter.
Bei den Schritten 105 und 106 kann der Controller 22 einen Merker setzen, der das bei Schritt 104 ermittelte Ergebnis anzeigt. Bei Schritt 105 wird ein Merker auf FALSCH, Null (0) oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt, der anzeigt, dass der Integrierer nicht aufschwingt, und [der Controller] geht zu Schritt 109 weiter. Bei Schritt 106 wird ein Merker auf WAHR, Eins (1) oder einen anderen geeigneten Wert gesetzt, der anzeigt, dass der Integrierer gegenwärtig aufschwingt. Der Controller 22 geht dann zu Schritt 108 weiter.
Bei Schritt 108 ermittelt der Controller 22, ob das Motordrehmoment für den Antriebsmotor 12 und/oder 14 gesättigt ist. Wenn das Motordrehmoment gesättigt ist, geht der Controller 22 zu Schritt 110 weiter. Wenn nicht, geht der Controller 22 zu Schritt 109 weiter.
Bei Schritt 109 fährt der Controller 22 fort, die integralen Terme zu berechnen und anzuwenden. Der Controller 22 wiederholt dann Schritt 102 und die nachfolgenden Schritte, wie vorstehend beschrieben ist.
Bei Schritt 110 friert der Controller 22 den Integrierer auf seinen letzten Ausgangswert ein und hält die integralen Terme bei ihren vorherigen Werten fest; dann wird Schritt 102 wiederholt. Dies ist im Verlauf 54 von 2 zwischen den Punkten 56 und 58 zu sehen. Die Werte bleiben auf diese Weise eingefroren, bis ein Schritt in der Sequenz des Verfahrens 100 anzeigt, dass es akzeptabel ist, die integralen Werte freizugeben.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebsmotors (12, 14) in einem Fahrzeug (10), das einen Antriebsmotor (12, 14) und einen Proportional-Integral-Controller (22) aufweist, wobei der Proportional-Integral-Controller (22) ausgestaltet ist, um ein befohlenes Dämpfungsdrehmoment als einen proportionalen Drehmomentausgangswert und eine befohlene Motordrehzahl des Antriebsmotors (12, 14) als einen Integriererdrehmomentausgangswert zu ermitteln, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Richtung des Integriererdrehmomentausgangswerts ermittelt wird; und eine Richtung eines Integriererdrehzahlfehlers ermittelt wird, wenn der proportionale Ausgangsdrehmomentwert mit Bezug auf eine kalibrierte Drehmomentgrenze gesättigt wird; dadurch gekennzeichnet , dass der Integriererdrehmomentausgangswert nur dann eingefroren oder festgehalten wird, wenn der proportionale Drehmomentausgangswert gesättigt ist und die Richtung des Integriererdrehzahlfehlers in die gleiche Richtung wie der Integriererdrehmomentausgangswert geht, wobei dagegen zugelassen wird, dass der Integrierer des Proportional-Integral-Controllers (22) in eine Richtung absinkt, die zu der Richtung der proportionalen Steuerungsterme entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das befohlene Dämpfungsdrehmoment und die befohlene Motordrehzahl unter Verwendung eines tatsächlichen Kraftmaschinendrehmoments, eines Motordämpfungsdrehmoments, eines gewünschten Achsdrehmoments, einer Raddrehzahl, eines Dämpferdrehmoments, einer gewünschten Eingangsdrehzahl und/oder einer gewünschten Kupplungsdrehzahl ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das befohlene Dämpfungsdrehmoment und die befohlene Motordrehzahl auf der Grundlage einer Kraft, die auf ein Gaspedal aufgebracht wird, oder einer Position eines Getriebegangwahlhebels oder eines Zustands eines Fahrzeugbremssystems oder einer Geschwindigkeitsregelungseinstellung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein gewünschter Betriebszustand des Antriebsmotors (12, 14) unter Verwendung von Bezugsparametern ermittelt wird.
Fahrzeug (10), umfassend: einen Antriebsmotor (12, 14); und einen Proportional-Integral-Controller (22), der ein befohlenes Dämpfungssteuerungsdrehmoment als einen proportionalen Drehmomentausgangswert und ein befohlenes Motordrehzahlsteuerungsdrehmoment des Antriebsmotors als einen Integriererdrehmomentausgangswert ermittelt; wobei der Proportional-Integral-Controller (22) ausgestaltet ist, um: eine Richtung des Integriererdrehmomentausgangswerts zu ermitteln; und eine Richtung eines Integriererdrehzahlfehlers zu berechnen, wenn der proportionale Drehmomentausgangswert mit Bezug auf eine kalibrierte Drehmomentgrenze gesättigt ist; dadurch gekennzeichnet , dass der Proportional-Integral-Controller (22) ferner ausgestaltet ist, um den Integriererdrehmomentausgangswert nur dann einzufrieren oder festzuhalten, wenn der proportionale Drehmomentausgangswert an einer Grenze gesättigt ist und die Richtung des Integriererdrehzahlfehlers in die gleiche Richtung wie der Integriererdrehmomentausgangswert geht, wobei der Proportional-Integral-Controller (22) ausgestaltet ist, um zuzulassen, dass der Integrierer in eine Richtung absinkt, die zu der Richtung der proportionalen Steuerungsterme entgegengesetzt ist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 5, das ein Paar der Antriebsmotoren enthält, wobei der Proportional-Integral-Controller (22) ausgestaltet ist, um das befohlene Dämpfungssteuerungsdrehmoment und das befohlene Motordrehzahlsteuerungsdrehmoment separat für jeden des Paars von Antriebsmotoren (12, 14) als ein Paar proportionaler Ausgangswerte bzw. ein Paar Integriererdrehmomentausgangswerte zu ermitteln.