DE102013210418B4

DE102013210418B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines elektrischen Hochspannungssystems für ein Getriebe mit mehreren Modi

Info

Publication number: DE102013210418B4
Application number: DE102013210418.9A
Authority: DE
Inventors: Sean W. Mcgrogan; Anthony H. Heap
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: CN103507811A; CN103507811B; US9067598B2; US20130334997A1; DE102013210418A1

Abstract

Verfahren zum Steuern von Drehmomentmaschinen eines Getriebes mit mehreren Modi, wobei das Verfahren umfasst, dass:eine Spannung und ein Strom an einem elektrischen Hochspannungsbus überwacht werden, der mit einem Gleichrichter/Wechselrichter elektrisch gekoppelt ist, der ausgestaltet ist, um elektrische Leistung an die Drehmomentmaschinen zu übertragen;elektrische Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus geschätzt werden, die einen beschränkten Batterieleistungsbefehl auf der Grundlage einer elektrischen Gesamtleistung für ein Motordrehmoment für die Drehmomentmaschinen enthalten;Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen bestimmt werden, die in Ansprechen auf die geschätzten elektrischen Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus beschränkt sind; undder Betrieb der Drehmomentmaschinen des Getriebes mit mehreren Modi in Ansprechen auf die Drehmomentbefehle gesteuert wird;wobei das Schätzen elektrischer Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus umfasst, dass eine lokale Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung eines Modells für elektrische Leistung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen;dadurch gekennzeichnet, dass das Ausführen der lokalen Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung des Modells für elektrische Leistung, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen, umfasst, dass eine Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus verwendet wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Antriebsstrangsysteme, die Drehmomentübertragungsvorrichtungen verwenden, und damit verbundene dynamische Systemsteuerungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit. Folglich sind diese Aussagen nicht dazu gedacht, eine Anerkennung des Standes der Technik zu bilden.
Bekannte Antriebsstrangsysteme sind ausgestaltet, um Drehmoment von einer Drehmomenterzeugungsvorrichtung durch eine Getriebevorrichtung an ein Ausgabeelement zu übertragen, das mit einem Endantrieb gekoppelt ist. Einige Antriebsstrangsysteme können ausgestaltet sein, um Drehmoment, das von mehreren Drehmomenterzeugungsvorrichtungen stammt, durch eine Getriebevorrichtung mit mehreren Modi an ein Ausgabeelement zu übertragen, das mit einem Endantrieb gekoppelt ist. Derartige Antriebsstrangsysteme umfassen Hybridantriebsstrangsysteme und Elektrofahrzeugsysteme mit vergrößerter Reichweite. Steuerungssysteme zum Betreiben derartiger Antriebsstrangsysteme steuern die Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und setzen ausgewählte Drehmomentübertragungselemente im Getriebe ein, um Drehmoment in Ansprechen auf von einem Bediener befohlene Ausgabedrehmomentanforderungen zu übertragen, wobei sie die Kraftstoffsparsamkeit, Emissionen, die Fahrbarkeit und andere Faktoren berücksichtigen. Beispielhafte Drehmomenterzeugungsvorrichtungen umfassen Brennkraftmaschinen und Drehmomentmaschinen ohne Verbrennung. Die Drehmomentmaschinen ohne Verbrennung können elektrische Maschinen umfassen, die als Motoren oder Generatoren betrieben werden, um eine Drehmomenteingabe an das Getriebe in Kombination mit oder unabhängig von einer Drehmomenteingabe von der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Die Drehmomentmaschinen können einem Drehmoment entgegenwirken, d.h. kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Endantrieb des Fahrzeugs übertagen wird, in elektrische Energie umformen, die in einer elektrischen Energiespeichervorrichtung durch einen Vorgang gespeichert werden kann, der als regenerativer Betrieb bezeichnet wird. Ein Steuerungssystem überwacht Eingaben vom Fahrzeug und vom Bediener und stellt eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangs bereit, die umfasst, dass ein Eingeschaltet/Ausgeschaltet-Zustand einer Kraftmaschine gesteuert wird, dass ein Getriebebetriebszustand gesteuert wird, dass die Drehmomenterzeugungsvorrichtungen gesteuert werden und dass der Fluss elektrischer Leistung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung und den elektrischen Maschinen geregelt wird, um den Getriebebetrieb einschließlich des Drehmoments und der Drehzahl zu verwalten.
Das Steuern eines Antriebsstrangsystems umfasst das Steuern auf eine Weise, die ein Überschwingen des Flusses der elektrischen Leistung vermeidet, die entweder den elektrischen Strom oder die elektrische Spannung von der elektrischen Energiespeichervorrichtung umfasst, um einen Betrieb zu verhindern, der die Lebensdauer verringern kann. Bekannte Steuerungssysteme für elektrische Leistung verwenden Rückkopplungsmechanismen, um auf den Betrieb zu reagieren und diesen zu steuern, um ein Überschwingen während eines fortlaufenden Betriebs zu minimieren.
Die Druckschrift US 8 112 207 B2 offenbart ein Verfahren zum Steuern von Drehmomentmaschinen eines Getriebes mit mehreren Modi gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In der Druckschrift DE 10 2005 051 317 A1 ist ein Verfahren zum Kontrollieren der Leistung einer wiederaufladbaren Batterie offenbart, bei dem eine der Batterie maximal entnehmbare Leistung anhand einer Ruhespannung und eines Innenwiderstands der Batterie berechnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Getriebe mit mehreren Modi für ein Antriebsstrangsystem umfasst ein elektrisches Hochspannungssystem mit einer Hochspannungsbatterie und einem elektrischen Hochspannungsbus, der mit einem Gleichrichter/Wechselrichter gekoppelt ist, welcher mit Drehmomentmaschinen elektrisch gekoppelt ist, die ausgestaltet sind, um elektrische Leistung in Drehmoment umzuformen. Ein Verfahren zum Steuern des Getriebes mit mehreren Modi umfasst, dass die Spannung und der Strom am elektrischen Hochspannungsbus überwacht werden und elektrische Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus geschätzt werden, welche einen beschränkten Batterieleistungsbefehl auf der Grundlage einer elektrischen Gesamtleistung für das Motordrehmoment für die Drehmomentmaschinen umfassen. Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen werden in Ansprechen auf die geschätzten elektrischen Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus beschränkt. Der Betrieb der Drehmomentmaschinen des Getriebes mit mehreren Modi wird in Ansprechen auf die Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen gesteuert. Dabei umfasst das Schätzen elektrischer Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus, dass eine lokale Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung eines Modells für elektrische Leistung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.
Das Ausführen der lokalen Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung des Modells für elektrische Leistung, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen, umfasst, dass eine Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus verwendet wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.
Figurenliste
Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Antriebsstrangsystem mit einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe mit mehreren Modi, einem elektrischen Hochspannungssystem, einem Endantrieb und einem Controller gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
2 ein Steuerungsschema zum Steuern eines elektrischen Hochspannungssystems gemäß der Offenbarung veran schaulicht, das beim Betrieb eines Getriebes mit mehreren Modi verwendet wird, welches Drehmomentmaschinen verwendet, die elektrische Leistung in Drehmoment umformen; und
3 Beziehungen zwischen Batterieleistung und Stapelspannung veranschaulicht, die Unterspannungsgrenzen und Überspannungsgrenzen gemäß der Offenbarung umfassen.

GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zur Darstellung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Beschränken derselben gedacht ist, zeigt 1 ein Antriebsstrangsystem 100, das nicht einschränken soll und eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine 12), ein Getriebe mit mehreren Modi (Getriebe) 10, ein elektrisches Hochspannungssystem 80, einen Endantrieb 90 und einen Controller 5 umfasst. Das Getriebe 10 ist mit der Kraftmaschine 12 und ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 bzw. 62 mechanisch gekoppelt und ist ausgestaltet, um Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 12, den Drehmomentmaschinen 60, 62 und dem Endantrieb 90 zu übertragen. In der Darstellung sind die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62 Elektromotoren/Generatoren.
Das elektrische Hochspannungssystem 80 umfasst eine elektrische Energiespeichervorrichtung (ESD) 85, die mit einem Gleichrichter/Wechselrichter-Steuerungsmodul eines Getriebes (TPIM) 82 über einen elektrischen Hochspannungsbus 84 elektrisch gekoppelt ist, und es ist mit geeigneten Vorrichtungen zum Überwachen des elektrischen Leistungsflusses ausgestaltet, die Vorrichtungen und Systeme zum Überwachen des elektrischen Stroms und der Spannung umfassen. Die ESD 85 kann eine beliebige geeignete elektrische Hochspannungsenergiespeichervorrichtung sein, z.B. eine Hochspannungsbatterie, und umfasst vorzugsweise ein Überwachungssystem, das ein Maß für elektrische Leistung bereitstellt, die an den elektrischen Hochspannungsbus 84 geliefert wird, welches Spannung und elektrischen Strom umfasst.
Die Kraftmaschine 12 kann eine beliebige geeignete Verbrennungsvorrichtung sein und umfasst eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, die selektiv in mehreren Zuständen betrieben werden kann, um Drehmoment mit Hilfe eines Eingabeelements 14 an das Getriebe 10 zu übertragen, und sie kann entweder eine Kraftmaschine mit Funkenzündung oder mit Kompressionszündung sein. Die Kraftmaschine 12 umfasst eine Kurbelwelle, die mit dem Eingabeelement 14 des Getriebes 10 gekoppelt ist. Ein Drehzahlsensor 11 überwacht einen Kurbelwinkel und eine Drehzahl des Eingabeelements 14. Die Leistungsausgabe aus der Kraftmaschine 12, d.h. die Drehzahl multipliziert mit dem Kraftmaschinendrehmoment, kann sich von der Eingabedrehzahl und dem Eingabedrehmoment an das Getriebe 10 aufgrund der Anordnung von Drehmoment verbrauchenden Komponenten am Eingabeelement 14 zwischen der Kraftmaschine 12 und dem Getriebe 10, z.B. einer Drehmomentverwaltungsvorrichtung, unterscheiden. Die Kraftmaschine 12 ist ausgestaltet, um in Ansprechen auf Betriebsbedingungen während eines fortlaufenden Betriebs des Antriebsstrangs Autostopp- und Autostart-Operationen auszuführen. Der Controller 5 ist ausgestaltet, um Aktoren der Kraftmaschine 12 zu steuern, um Verbrennungsparameter zu steuern, was das Steuern des Ansaugluftmassenstroms, des Funkenzündungszeitpunkts, der eingespritzten Kraftstoffmasse, des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, der Position des AGR-Ventils, um eine Strömung rückgeführter Abgase zu steuern, und des Zeitpunkts und der Phasenlage von Einlass- und/oder Auslassventilen an Kraftmaschinen, die so ausgestattet sind, umfasst. Daher kann die Kraftmaschinendrehzahl gesteuert werden, indem Verbrennungsparameter gesteuert werden, die ein Luftströmungsdrehmoment und ein durch Zündfunken induziertes Drehmoment umfassen. Die Kraftmaschinendrehzahl kann außerdem gesteuert werden, indem ein Reaktionsdrehmoment am Eingabeelement 14 gesteuert wird, indem Motordrehmomente der ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 bzw. 62 gesteuert werden.
Das veranschaulichte Getriebe 10 ist ein elektromechanisches Getriebe 10 mit vier Modi und Verbundverzweigung, das drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 und fünf einrückbare Drehmomentübertragungsvorrichtungen, d.h. die Kupplungen C1 52, C2 54, C3 56, C4 58 und C5 50 umfasst. Andere Ausführungsformen des Getriebes werden in Betracht gezogen. Das Getriebe 10 ist mit der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 bzw. 62 gekoppelt. Das Getriebe 10 ist ausgestaltet, um ein Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 12, den Drehmomentmaschinen 60, 62 und dem Ausgabeelement 92 in Ansprechen auf eine Ausgabedrehmomentanforderung zu übertragen. Bei einer Ausführungsform sind die ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60, 62 Motoren/Generatoren, die elektrische Energie verwenden, um Drehmoment zu erzeugen und diesem entgegenzuwirken. Der Planetenradsatz 20 enthält ein Sonnenradelement 20, ein Hohlradelement 26 und Planetenräder 24, die mit einem Trägerelement 25 gekoppelt sind. Das Trägerelement 25 stützt die Planetenräder 24 drehend ab, die in einer kämmenden Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 22 als auch dem Hohlradelement 26 angeordnet sind, und ist mit einem drehbaren Wellenelement 16 gekoppelt. Der Planetenradsatz 30 enthält ein Sonnenradelement 32, ein Hohlradelement 36 und Planetenräder 34, die mit einem Trägerelement 35 gekoppelt sind. Die Planetenräder 34 sind in einer kämmenden Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 32 als auch dem Hohlradelement 36 angeordnet. Das Trägerelement 35 ist mit dem drehbaren Wellenelement 16 gekoppelt. Der Planetenradsatz 40 enthält ein Sonnenradelement 42, ein Hohlradelement 46 und Planetenräder 44, die mit einem Trägerelement 45 gekoppelt sind. Wie gezeigt ist, sind erste und zweite Sätze von Planetenrädern 44 mit dem Trägerelement 45 gekoppelt. Daher ist der Planetenradsatz 40 ein Verbundzahnradsatz aus Sonnenradelement - Ritzelzahnrad - Ritzelzahnrad - Hohlradelement. Das Trägerelement 45 ist zwischen den Kupplungen C1 52 und C2 54 drehbar gekoppelt. Das Sonnenradelement 42 ist mit dem drehbaren Wellenelement 16 drehbar gekoppelt. Das Hohlradelement 46 ist mit dem Ausgabeelement 92 drehbar gekoppelt.
Bei der Verwendung hierin bezeichnen Kupplungen Drehmomentübertragungsvorrichtungen, die in Ansprechen auf ein Steuerungssignal selektiv angewendet werden können, und sie können beliebige geeignete Vorrichtungen sein, die als Beispiel Einzelscheibenkupplungen oder Verbundscheibenkupplungen oder Pakete, Einwegkupplungen, und Bandkupplungen umfassen. Ein Hydraulikkreis 72 ist zum Steuern von Kupplungszuständen jeder der Kupplungen ausgestaltet, wobei ein druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid von einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe 70, die vom Controller 5 wirksam gesteuert wird, geliefert wird. Die Kupplungen C2 54 und C4 58 sind hydraulisch betätigte Rotationsreibungskupplungen. Die Kupplungen C1 52, C3 56 und C5 50 sind hydraulisch gesteuerte Bremsvorrichtungen, die an einem Getriebegehäuse 55 mit Masse verbunden sein können. Jede der Kupplungen C1 52, C2 54, C3 56 und C4 58 wird bei dieser Ausführungsform unter Verwendung von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid, das von dem hydraulischen Steuerungskreis 72 geliefert wird, hydraulisch eingerückt. Der Hydraulikkreis 72 wird vom Controller 5 wirksam gesteuert, um die vorstehend erwähnten Kupplungen zu aktivieren und zu deaktivieren, um Hydraulikfluid zum Kühlen und Schmieren von Elementen des Getriebes bereitzustellen, und um Hydraulikfluid zum Kühlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 bereitzustellen. Der Hydraulikdruck im Hydraulikkreis 72 kann durch Messung unter Verwendung eines oder mehrerer Drucksensoren, durch Schätzung unter Verwendung von Onbord-Routinen oder unter Verwendung anderer geeigneter Verfahren bestimmt werden.
Die ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 und 62 sind dreiphasige Wechselstrommotor/Generatormaschinen, die jeweils einen Stator, einen Rotor und einen Resolver enthalten. Der Motorstator jeder der Drehmomentmaschinen 60, 62 ist an einem äußeren Abschnitt des Getriebegehäuses 55 mit Masse verbunden und enthält einen Statorkern mit spulenförmigen elektrischen Wicklungen, die sich von dort aus erstrecken. Der Rotor für die erste Drehmomentmaschine 60 ist an einem Nabenscheibenrad abgestützt, das an einer Hohlwelle 18 mechanisch befestigt ist, welche mit dem ersten Planetenradsatz 20 gekoppelt ist. Der Rotor für die zweite Drehmomentmaschine 62 ist an einer Hohlwellennabe 19 starr befestigt, die am zweiten Planetenradsatz 30 mechanisch angebracht ist. Jeder der Resolver ist mit dem Getriebe-Gleichrichter/Wechselrichter-Steuerungsmodul (TPIM) 82 signaltechnisch und wirksam verbunden und jeder erfasst und überwacht eine Drehposition des Resolverrotors relativ zum Resolverstator, wodurch er die Drehposition der jeweiligen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 überwacht. Zusätzlich können die von den Resolvern ausgegebenen Signale verwendet werden, um die Drehzahlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 zu bestimmen.
Das Ausgabeelement 92 des Getriebes 10 ist mit dem Endantrieb 90 drehbar verbunden, um Ausgabeleistung an den Endantrieb 90 zu liefern, die über ein Differentialgetriebe oder ein Transaxle-Getriebe oder eine andere geeignete Vorrichtung an ein oder mehrere Fahrzeugräder übertragen wird. Die Ausgabeleistung am Ausgabeelement 92 wird mit Hilfe einer Ausgabedrehzahl und eines Ausgabedrehmoments beschrieben. Ein Getriebeausgabedrehzahlsensor 93 überwacht die Drehzahl und die Drehrichtung des Ausgabeelements 92. Jedes der Fahrzeugräder ist vorzugsweise mit einem Sensor ausgestattet, der zum Überwachen der Radgeschwindigkeit ausgestaltet ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und absolute und relative Radgeschwindigkeiten zur Bremssteuerung, Traktionssteuerung und Verwaltung der Fahrzeugbeschleunigung zu bestimmen.
Das Eingabedrehmoment von der Kraftmaschine 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 werden als Folge einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder elektrischem Potential, das in der elektrischen Energiespeichervorrichtung (ESD) 85 gespeichert ist, erzeugt. Über den elektrischen Hochspannungsbus 84, der vorzugsweise einen Schützschalter enthält, der das Fließen von elektrischem Strom zwischen der ESD 85 und dem TPIM 82 erlaubt oder verhindert, ist die ESD 85 mit dem TPIM 82 hochspannungsgleichstrom-gekoppelt. Das TPIM 82 enthält vorzugsweise ein Paar Gleichrichter/Wechselrichter und jeweilige Motorsteuerungsmodule, die ausgestaltet sind, um Drehmomentbefehle zu empfangen und damit Gleichrichter/Wechselrichterzustände zu steuern, um eine Motorantriebs- oder Regenerierungsfunktionalität bereitzustellen, um die Motordrehmomentbefehle zu erfüllen. Die Gleichrichter/Wechselrichter enthalten komplementäre dreiphasige Leistungselektronikvorrichtungen und jeder enthält mehrere Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode, um Gleichstromleistung von der ESD 85 in Wechselstromleistung umzusetzen, um eine jeweilige der ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 und 62 durch ein Schalten bei hohen Frequenzen mit Leistung zu versorgen. Die Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode bilden eine Schaltstromversorgung, die zum Empfangen von Steuerungsbefehlen ausgestaltet ist. Für jede Phase jeder der dreiphasigen elektrischen Maschinen gibt es ein Paar Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode. Zustände der Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode werden gesteuert, um die Funktionalität zur Erzeugung mechanischer Leistung durch einen Motorantrieb oder zur Rückgewinnung elektrischer Leistung bereitzustellen. Die dreiphasigen Gleichrichter/Wechselrichter empfangen oder liefern elektrische Gleichstromleistung über Gleichstromübertragungsleiter 27 und formen diese in oder aus einer dreiphasigen Wechselstromleistung um, welche an die oder von den ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 und 62 über Übertragungsleiter beim Betrieb als Motoren oder Generatoren geleitet wird. Das TPIM 82 überträgt elektrische Leistung an die und von den ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 und 62 durch die Gleichrichter/Wechselrichter und jeweilige Motorsteuerungsmodule in Ansprechen auf die Motordrehmomentbefehle. Über den elektrischen Hochspannungsbus 84 wird elektrischer Strom an die und von der ESD 85 übertragen, um die ESD 85 aufzuladen und zu entladen.
Über eine Kommunikationsverbindung 15 ist der Controller 5 signaltechnisch und wirksam mit verschiedenen Aktoren und Sensoren im Antriebsstrangsystem gekoppelt, um den Betrieb des Antriebsstrangsystems zu überwachen und zu steuern, was umfasst, dass er Informationen und Eingaben zusammenführt und Routinen ausführt, um Aktoren zu steuern, um Steuerungsziele mit Bezug auf die Kraftstoffsparsamkeit, Emissionen, Leistung, Fahrbarkeit und Schutz der Hardware zu erfüllen, welche die Batterien der ESD 85 und die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 und 62 umfasst. Der Controller 5 ist ein Teilsatz einer Gesamtarchitektur zur Fahrzeugsteuerung und sorgt für eine koordinierte Systemsteuerung des Antriebsstrangsystems. Der Controller 5 kann ein System mit verteilten Steuerungsmodulen umfassen, das einzelne Steuerungsmodule enthält, die ein Überwachungssteuerungsmodul, ein Kraftmaschinensteuerungsmodul, ein Getriebesteuerungsmodul, ein Batteriestapelsteuerungsmodul und das TPIM 82 umfassen. Eine Anwenderschnittstelle 13 ist vorzugsweise mit mehreren Vorrichtungen signaltechnisch verbunden, durch welche ein Fahrzeugbediener den Betrieb des Antriebsstrangsystems lenkt und befiehlt. Die Vorrichtungen umfassen vorzugsweise ein Gaspedal 112, ein Bedienerbremspedal 113, einen Getriebegangwahlhebel 114 (PRNDL) und ein Geschwindigkeitsregelungssystem 116 des Fahrzeugs. Der Getriebegangwahlhebel 114 kann eine diskrete Anzahl von für den Bediener wählbaren Positionen aufweisen, welche das Angeben der Richtung der vom Bediener beabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs und damit das Angeben der bevorzugten Drehrichtung des Ausgabeelements 92 in entweder eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsrichtung umfassen. Es ist festzustellen, dass sich das Fahrzeug dennoch in eine andere Richtung als die Richtung bewegen kann, die durch eine vom Bediener beabsichtigte Bewegung angegeben ist, aufgrund eines Zurückrollens, das durch den Aufenthaltsort des Fahrzeugs verursacht wird, z.B. auf einem Berg. Die Anwenderschnittstelle 13 kann wie gezeigt eine einzige Vorrichtung umfassen oder sie kann alternativ mehrere Anwenderschnittstellenvorrichtungen umfassen, die mit einzelnen Steuerungsmodulen direkt verbunden sind.
Die vorstehend erwähnten Steuerungsmodule kommunizieren mit anderen Steuerungsmodulen, Sensoren und Aktoren über die Kommunikationsverbindung 15, die eine strukturierte Kommunikation zwischen den verschiedenen Steuerungsmodulen bewirkt. Das spezielle Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Die Kommunikationsverbindung 15 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Meldungsübertragung und Kopplung zwischen mehreren Steuerungsmodulen zwischen den vorstehend erwähnten Steuerungsmodulen und anderen Steuerungsmodulen, die eine Funktionalität bereitstellen, die beispielsweise Antiblockierbremsen, eine Traktionssteuerung und die Fahrzeugstabilität umfasst. Es können mehrere Kommunikationsbusse verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und ein gewisses Maß an Signalredundanz und Integrität bereitzustellen, welche Direktverbindungen und Busse mit serieller peripherer Schnittstelle (SPI-Busse) umfassen. Eine Kommunikation zwischen einzelnen Steuerungsmodulen kann außerdem unter Verwendung einer drahtlosen Kopplung erzielt werden, z.B. eines Nahbereichs-Funkkommunikationsbusses. Außerdem können einzelne Vorrichtungen direkt verbunden sein.
Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, kombinatorischen Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden ausgeführt, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, um Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerksteuerungsmodulen zu überwachen und um Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktoren auszuführen. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs der Kraftmaschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.

Der Antriebsstrang 100 ist ausgestaltet, um in einem von mehreren Antriebsstrangzuständen zu arbeiten, die mehrere Bereiche des Getriebes 10 und Eingeschaltet- und Ausgeschaltet-Zustände der Kraftmaschine umfassen. Wenn sich die Kraftmaschine im ausgeschalteten Zustand befindet, wird sie nicht mit Kraftstoff versorgt, zündet nicht und dreht sich nicht. Wenn sich die Kraftmaschine in dem eingeschalteten Zustand befindet, wird sie mit Kraftstoff versorgt, zündet und dreht sich. Die Kraftmaschine kann auch in einem Modus mit Kraftstoffabsperrung arbeiten, bei dem sie sich dreht, aber nicht mit Kraftstoff versorgt wird und nicht zündet. Das Getriebe 10 ist ausgestaltet, um in einem von mehreren Zuständen aus einem neutralen Zustand (Neutral), einem Festgangzustand (Gang #), einem variablen Modus (EVT-Modus #), einem Elektrofahrzeugzustand (EV#) und einem Übergangszustand (EV-Übergangszustand # und Pseudogang #) zu arbeiten, indem die Kupplungen C1 150, C2 152, C3 154, C4 156 und C5 158 selektiv aktiviert werden. Ein Pseudogangzustand ist ein Zustand mit einem variablen Modus, bei dem eine Drehmomentausgabe aus dem Getriebe direkt proportional zu einem Eingabedrehmoment von der Kraftmaschine ist, und dieser wird primär während Schaltvorgängen zwischen EVT-Modi verwendet. Tabelle 1 stellt mehrere Antriebsstrangzustände für eine Ausführungsform des Antriebsstrangs 100 dar, welche Getriebezustände und Kraftmaschinenzustände umfassen. Tabelle 1

Stationärer Bereich	Kraftmaschinenzustand	Kupplungen
Stationärer Bereich	Kraftmaschinenzustand	C1	C2	C3	C4	C5
Neutral	ein/aus
Neutral	ein/aus			×
Neutral	ein/aus				×
Pseudogang 1	ein/aus	×
Pseudogang 2	ein/aus		×
Neutral	aus					×
EVT-Modus 1	ein/aus	×		×
EVT-Modus 2	ein/aus	×			×
EVT-Modus 3	ein/aus		×		×
EVT-Modus 4	ein/aus		×	×
EVT-Übergangszustand 1	aus	×				×
EVT-Übergangszustand 2	aus		×			×
Gang 1	ein	×		×	×
Gang 2	ein	×	×		×
Gang 3	ein		×	×	×
EV1 (Elektrofahrzeug 1)	aus	×		×		×
EV2 (Elektrofahrzeug 2)	aus	×			×	×
EV3 (Elektrofahrzeug 3)	aus		×		×	×
EV4 (Elektrofahrzeug 4)	aus		×	×		×
EV-Ubergangszustand ^.. 3	aus	×	×			×
Neutral	ein/aus			×	×
Pseudoganq 3	ein/aus	×	×
Neutral	aus			×		×
Neutral	aus				×	×

2 zeigt auf schematische Weise ein Steuerungsschema 200 zum Steuern eines elektrischen Hochspannungssystems mit einer Hochspannungsbatterie, das in einem Getriebe mit mehreren Modi verwendet wird, das Drehmomentmaschinen verwendet, die elektrische Leistung in Drehmoment umformen. Das Steuerungsschema 200 wird mit Bezug auf das Antriebsstrangsystem 100 beschrieben, welches das Getriebe 10 mit mehreren Modi von 1 enthält. Die Offenbarung trifft auf ein beliebiges anderes Antriebsstrangsystem zu, das ein elektrisches Hochspannungssystem verwendet, das elektrische Leistung an eine oder mehrere elektrisch angetriebene Drehmomentmaschinen liefert.
Das Steuerungsschema 200 verwendet Optimalwert-Steuerungsschemata mit Rückführung, die so arbeiten, dass sie die Wahrscheinlichkeit eines Überschwingens der Batteriespannung oder des Stroms bei einer Hochspannungsbatterie, z.B. der ESD 85, die mit Bezug auf 1 beschrieben ist, verringern. Das Steuerungsschema 200 verwendet eine Spannungs- und Stromrückführung und ein Modell, das die Hochspannungsbatterie beschreibt, um eine minimale oder maximale befohlene Batterieleistung zu bestimmen, welche die Spannung oder den Strom auf eine entsprechende Spannungs- oder Stromgrenze setzt. Dies umfasst eine spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung, eine spannungsbegrenzte minimale befohlene Batterieleistung, eine strombegrenzte maximale befohlene Batterieleistung und eine strombegrenzte minimale befohlene Batterieleistung.
Das Steuerungsschema 200 schätzt periodisch den Zustand der minimalen oder maximalen befohlenen Batterieleistung, indem es eine lokale Entwicklung um den aktuellen Arbeitspunkt herum durchführt, d.h. die aktuelle geschätzte Batterieleistung und entweder die gemessene Spannung oder den gemessenen Strom. Wenn sich die Spannung (oder der Strom) der Spannungs-(oder der Strom-)Grenze nähert, konvergiert der Schätzwert auf die aktuell geschätzte Batterieleistungsgrenze, welche die tatsächliche Batterieleistungsgrenze im Bereich der geschätzten elektrischen Leistung ist. Das Steuerungsschema 200 verzichtet auf die Notwendigkeit, ein Überschwingen bzw. Überschreiten einer Batterieleistungsgrenze zu beobachten, d.h. entweder einer Spannungsgrenze oder einer Stromgrenze, bevor es darauf reagiert. Diese Arbeitsweise erhöht die Robustheit gegenüber Fehlern zwischen der minimalen oder maximalen befohlenen Batterieleistung und der Leistung auf dem elektrischen Hochspannungsbus 84, die der Spannungs- oder Stromgrenze entspricht, und erhöht außerdem die Robustheit gegenüber Fehlern zwischen der minimalen oder maximalen befohlenen Batterieleistung und der Leistung auf dem elektrischen Hochspannungsbus 84. Sie verringert die Wahrscheinlichkeit der Überschreitung einer Spannungs- oder Stromgrenze, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass das System seine Anforderungen bezüglich eines Überschreitens der Spannungs- und Stromgrenzen erfüllen wird. Darüber hinaus können andere Routinen mit geschlossenem Regelkreis genauer gesteuert werden, weil sie weniger damit belastet werden, Drehmomentausgaben der ersten und/oder zweiten Drehmomentmaschinen 60, 62 und der Kraftmaschine 12 in Ansprechen auf das Auftreten einer Spannungs- oder Stromüberschreitung auf dem elektrischen Hochspannungsbus 84 auf aggressive Weise zu modifizieren.
Das Steuerungsschema 200 verwendet ein Modell 210 für elektrische Leistung, das iterativ elektrische Leistungsgrenzen schätzt, die einen beschränkten Batterieleistungsbefehl 215 auf der Grundlage einer elektrischen Gesamtleistung 221 für ein Motordrehmoment für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62 enthalten. Der beschränkte Batterieleistungsbefehl 215 enthält entweder eine spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung oder eine spannungsbegrenzte minimale befohlene Batterieleistung oder eine strombegrenzte maximale befohlene Batterieleistung oder eine strombegrenzte minimale befohlene Batterieleistung. Der beschränkte Batterieleistungsbefehl 215 wird in einem Drehmomentmodul 220 verwendet, um erste und zweite Motordrehmomentbefehle Ta 223 und Tb 225 für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 bzw. 62 zu bestimmen, die auf dessen Grundlage beschränkt werden. Das Drehmomentmodul 220 berechnet die elektrische Gesamtleistung 221 für das Motordrehmoment für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62, welche den ersten und zweiten Motordrehmomentbefehlen Ta 223 und Tb 225 entspricht, auf der Grundlage von Modellen der elektrischen Leistung für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62. Die elektrische Gesamtleistung 221 für ein Motordrehmoment wird als Rückkopplung an das Modell 210 für elektrische Leistung geliefert, um die vorstehend erwähnten elektrischen Leistungsgrenzen iterativ zu schätzen. Der erste und zweite Motordrehmomentbefehl Ta 223 und Tb 225 werden an jeweilige Motorsteuerungsmodule 232 und 234 des TPIM 82 übermittelt, um entsprechende elektrische Leistungsbefehle 233 und 235 zu bestimmen. Es wird ein Hilfsleistungsmodul 236 verwendet, um elektrische Hochspannungsleistung an verschiedene Zubehörvorrichtungen des Antriebsstrangs und des Fahrzeugs zu liefern, und es werden Zubehörlasten 237 unter Verwendung bekannter Überwachungs- und Schätzschemata bestimmt. Eine Additionsvorrichtung 238 addiert arithmetisch die elektrischen Leistungsbefehle 233 und 235 und die Zubehörlasten 237, um eine Batterieleistungsanforderung 239 für einen Batteriestapel 240, z.B. die in 1 gezeigte ESD 85, zu bestimmen und um auf der Grundlage dessen eine entsprechende Batteriestapelspannung 241 zu bestimmen. Eine Erfassungshardware 250 ist ausgestaltet, um die Spannung und den elektrischen Strom auf dem elektrischen Hochspannungsbus 84, der eine Busspannung V 251 umfasst, zu überwachen, welche als eine Rückkopplung an das Modell 210 für elektrische Leistung geliefert wird, um die elektrischen Leistungsgrenzen iterativ zu schätzen.
Während eines fortlaufenden Betriebs des Antriebsstrangsystems werden Betriebsparameter in Bezug auf das elektrische Hochspannungssystem 80 bestimmt. Dies umfasst das Überwachen der Busspannung V 251 und das Berechnen der elektrischen Gesamtleistung 221 für das Motordrehmoment, die während der vorherigen Iteration des Steuerungsschemas 200 auf der Grundlage von Modellen für elektrische Leistung der Motoren und Gleichrichter/Wechselrichter befohlen wurde. Eine Spannungsgrenze Vlim 201, d.h. entweder eine Überspannungsgrenze oder eine Unterspannungsgrenze, wird bestimmt, indem die elektrische Leistungsausgabe der ESD 85 überwacht wird und der Ladezustand, die Temperatur, Spannungsschwankungen auf Zellenebene und andere Faktoren berücksichtigt werden, die den Funktionszustand der ESD 85 beeinflussen. Parameter der ESD 85, die einen Innenwiderstand R 203 und eine Leerlaufspannung VOC 205 umfassen, werden geschätzt und an das Modell 210 für elektrische Leistung geliefert.
Das Modell 210 für elektrische Leistung schätzt den Wert des Batterieleistungsbefehls, der entweder die Batteriespannung an der Spannungsgrenze oder den Batteriestrom an der Stromgrenze platzieren wird, indem es eine lokale Entwicklung um den gegenwärtigen Busspannungs-Arbeitspunkt, d.h. die Busspannung V 251 herum ausführt. Dies ermöglicht einen Betrieb bei dem beschränkten Batterieleistungsbefehl 215, wobei eine Bedingung auf dem elektrischen Hochspannungsbus 84 vermieden wird, die entweder zu einer Spannungsüberschreitungsbedingung oder einer Stromüberschreitungsbedingung bei der ESD 85 führt.
Das Modell 210 für elektrische Leistung entwickelt die Batterieleistung P in Bezug auf die Busspannung V und den Busstrom I, wobei es den Innenwiderstand R und die Leerlaufspannung Voc der Hochspannungsbatterie in Übereinstimmung mit den folgenden Beziehungen berücksichtigt. $\begin{array}{l} P = V * I \\ = I * (Voc - IR) \\ = I * Voc - I^{2} * R \\ = V * ((Voc - V) /R) \\ = (1 /R) * (V * Voc - V^{2}) \end{array}$
Die endgültige Beziehung (1/R)^*(V^*Voc-V²) aus [1] vorstehend kann einer Analyse mit partieller Ableitung mit Bezug auf die Busspannung V wie folgt unterzogen werden: $\frac{d P}{d V} = \frac{1}{R} (V o c - 2 V)$
wobei die partielle Ableitung der Leistung P mit Bezug auf die Spannung V Einheiten des elektrischen Stroms aufweist.
Die dritte Beziehung I^* Voc - I^2* R aus [1] vorstehend kann auf ähnliche Weise einer Analyse mit partieller Ableitung mit Bezug auf den Strom I wie folgt unterzogen werden: $\begin{matrix} \frac{d P}{d I} = V o c - 2 * I * R \\ = 2 * (V o c - I * R) - V o c \end{matrix}$
Die partielle Ableitung der Leistung P in Bezug auf den Strom I kann umgeschrieben werden, indem V = Voc - I ^* R in der vorstehenden Gleichung 3 wie folgt substituiert wird: $\frac{d P}{d I} = 2 * V - V o c$
wobei die partielle Ableitung der Leistung P mit Bezug auf den Strom I Einheiten der elektrischen Spannung aufweist.
Wenn ein System bei einer maximalen Entladeleistung betrieben wird, sind die Änderung der Leistung mit Bezug auf den Strom und die Änderung der Leistung mit Bezug auf die Spannung beide Null. Folglich kann die maximale Entladeleistung Pmax auf der Grundlage des Modells 210 für elektrische Leistung von Gleichung 1, welches annimmt, dass das System bei Voc/2 betrieben werden kann, wie folgt berechnet werden. $P_{max} = \frac{1}{4 R} V o c^{2}$
Eine minimale Ladeleistung kann auf ähnliche Weise berechnet werden. Es ist festzustellen, dass eine minimale Spannungsgrenze (V Floor) die Entladeleistung begrenzen kann, bevor die maximale Entladeleistung Pmax erreicht wird.
Das Modell 210 für elektrische Leistung führt eine lokale Entwicklung um den gegenwärtigen Spannungsarbeitspunkt unter Verwendung der Beziehungen des in Gleichung 1 beschriebenen Modells für elektrische Leistung aus. Bei einer Ausführungsform wird die lokale Entwicklung um den gegenwärtigen Spannungsarbeitspunkt herum unter Verwendung einer Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung bewerkstelligt, welche eine Reihenentwicklung einer Funktion um einen Punkt herum ist. Die lokale Entwicklung kann wie folgt ausgedrückt werden: $f (x) = \sum_{0}^{\infty} \frac{f^{(n)} (a) {(x - a)}^{n}}{n!}$
wobei f die Batterieleistung P darstellt,
x eine Spannungsgrenze ist und
a die aktuellste gemessene Spannung ist, die als der gegenwärtige Spannungsarbeitspunkt bezeichnet wird, d.h. die Busspannung V 251.
Folglich kann Gleichung 6 wie folgt ausgedrückt werden. $P (V) = \sum_{0}^{\infty} \frac{P^{(n)} (V lim) {(V lim - V)}^{n}}{n!}$
Die Lösung der Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung ist wie folgt, wobei zwei Terme der Taylor-Reihenentwicklung berechnet wurden. $P |_{v = v} = \frac{1}{R} (- V^{2} + V o c * V)$
Somit kann der beschränkte Batterieleistungsbefehl 215 bestimmt werden, der die spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung enthält und die Busspannung bei der Spannungsgrenze platziert, indem eine lokale Entwicklung um den gegenwärtigen Busspannungsarbeitspunkt herum, d.h. die Busspannung V 251, unter Verwendung des Modells 210 für elektrische Leistung ausgeführt wird.
3 zeigt auf graphische Weise Beziehungen zwischen der Batterieleistung auf der vertikalen Achse 310 in Bezug auf die Spannung auf der horizontalen Achse 320. Es sind Spannungsgrenzen der Stapelspannung 320 gezeigt, die eine Unterspannungsgrenze 312 und eine Überspannungsgrenze 314 umfassen.
Es ist ein spezieller Arbeitspunkt gezeigt, der eine befohlene Batterieleistung 307 umfasst, welche von einer tatsächlichen Busleistung 305 aufgrund von Latenzen zwischen der Überwachung und Steuerung, aufgrund von Modellierungsfehlern der Motoren und des Gleichrichters/Wechselrichters und aufgrund von Fehlern bei Zubehörlastschätzwerten abweichen kann. Eine erste Linie 315 ist charakteristisch für die tatsächliche Busleistung in Bezug auf die tatsächliche Spannung. Die erste Linie kann aufgrund von fortdauernden Variationen bei Arbeitsbedingungen und den vorstehend erwähnten Latenzen schwer zu schätzen sein.
Die tatsächlichen Batterieleistungsgrenzen der ersten Linie 315 sind mit Bezug auf die Stapelspannung 320 mit Hilfe einer übertragenen maximalen Batterieleistung 311 bei der Unterspannungsgrenze 312 und einer übertragenen minimalen Batterieleistung 313 bei der Überspannungsgrenze 314 gezeigt. Die Namenskonvention umfasst, dass positive Batterieleistung und Leistungselemente mit einem elektrischen Entladen verbunden sind und negative Batterieleistung und Leistungselemente mit einem elektrischen Laden verbunden sind.
Die tatsächlichen Batterieleistungsgrenzen der ersten Linie 315 weichen von den übertragenen Batterieleistungsgrenzen ab und sind mit Bezug auf die Stapelspannung 320 gezeigt, und sie umfassen eine tatsächliche maximale Batterieleistung 321 an der Unterspannungsgrenze 312 und eine tatsächliche minimale Batterieleistung 323 an der Überspannungsgrenze 314. Wie gezeigt sind die tatsächlichen minimalen und maximalen Batterieleistungsgrenzen 321 und 323 stärker eingeschränkt als die übertragenen minimalen und maximalen Batterieleistungsgrenzen 311 und 313, so dass ein Batteriesteuerungssystem, das in einem Antriebsstrangsystem unter Verwendung der übertragenen minimalen und maximalen Leistungsgrenzen arbeitet, eine größere Wahrscheinlichkeit zur Überschreitung der tatsächlichen Spannungsgrenzen aufweist.
Es ist gezeigt, dass die übertragene maximale Batterieleistung 311 die Unterspannungsgrenze 312 bei Punkt 303 schneidet. Das Steuerungsschema 200 verwendet das vorstehend erwähnte Modell 210 für elektrische Leistung, um bei Punkt 307 eine lokale Entwicklung um die befohlene Batterieleistung herum durchzuführen, d.h. der Batteriestapelspannung 241, wie mit Bezug auf 2 beschrieben ist, wobei die Ergebnisse der lokalen Entwicklung als Linie 325 gezeigt sind. Folglich liefert die lokale Entwicklung, die als das Modell der Linie 325 um den Punkt 307 herum gezeigt ist, eine spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung 331. Die Differenz zwischen der tatsächlichen Busleistung 305 und der befohlenen Batterieleistung 307 wird mit der Steigung des Liniensegments 302 verwendet, um die spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung 331 zu bestimmen, welche bei dem Punkt gezeigt ist, bei dem die Steigung des Liniensegments 302, die an die befohlene Batterieleistung 307 angelegt wurde, die Unterspannungsgrenze 312 schneidet. Die spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung 331 entspricht dem beschränkten Batterieleistungsbefehl 215, der den spannungsbegrenzten maximalen Batterieleistungsbefehl enthält, der mit Bezug auf 2 beschrieben ist. Die Motordrehmomentbefehle, z.B. der erste und zweite Motordrehmomentbefehl Ta 223 und Tb 225 für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 bzw. 62 werden auf der Grundlage der spannungsbegrenzten maximalen befohlenen Batterieleistung 331 beschränkt. Eine spannungsbegrenzte minimale befohlene Batterieleistung kann auf ähnliche Weise entwickelt werden. Auch strombegrenzte maximale und minimale befohlene Batterieleistungen können auf ähnliche Weise entwickelt werden.

Claims

Verfahren zum Steuern von Drehmomentmaschinen eines Getriebes mit mehreren Modi, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Spannung und ein Strom an einem elektrischen Hochspannungsbus überwacht werden, der mit einem Gleichrichter/Wechselrichter elektrisch gekoppelt ist, der ausgestaltet ist, um elektrische Leistung an die Drehmomentmaschinen zu übertragen; elektrische Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus geschätzt werden, die einen beschränkten Batterieleistungsbefehl auf der Grundlage einer elektrischen Gesamtleistung für ein Motordrehmoment für die Drehmomentmaschinen enthalten; Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen bestimmt werden, die in Ansprechen auf die geschätzten elektrischen Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus beschränkt sind; und der Betrieb der Drehmomentmaschinen des Getriebes mit mehreren Modi in Ansprechen auf die Drehmomentbefehle gesteuert wird; wobei das Schätzen elektrischer Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus umfasst, dass eine lokale Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung eines Modells für elektrische Leistung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen; dadurch gekennzeichnet, dass das Ausführen der lokalen Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung des Modells für elektrische Leistung, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen, umfasst, dass eine Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus verwendet wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst, dass die lokale Entwicklung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus unter Verwendung des Modells für elektrische Leistung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen, der ein Überschreiten einer Batteriestapelspannung für eine Hochspannungsbatterie vermeidet, die mit dem elektrischen Hochspannungsbus elektrisch verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung um die Spannung am elektrischen Hochspannungsbus zur Bestimmung des beschränkten Batterieleistungsbefehls umfasst, dass: eine Beziehung der Batterieleistung mit Bezug auf die Spannung und den Strom bestimmt wird; und eine partielle Ableitung der Beziehung der Batterieleistung mit Bezug auf die Spannung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der beschränkte Batterieleistungsbefehl bei einem Betrieb während eines Entladeereignisses eine spannungsbegrenzte maximale befohlene Batterieleistung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der beschränkte Batterieleistungsbefehl bei einem Betrieb während eines Ladeereignisses eine spannungsbegrenzte minimale befohlene Batterieleistung umfasst.
Verfahren zum Steuern von Drehmomentmaschinen eines Getriebes mit mehreren Modi, wobei die Drehmomentmaschinen mit Hilfe eines Gleichrichters/Wechselrichters mit einem elektrischen Hochspannungsbus elektrisch gekoppelt sind, wobei das Verfahren umfasst, dass: elektrische Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus geschätzt werden, die einen beschränkten Batterieleistungsbefehl auf der Grundlage einer elektrischen Gesamtleistung für ein Motordrehmoment für die Drehmomentmaschinen umfassen; Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen bestimmt werden, die in Ansprechen auf die geschätzten elektrischen Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus beschränkt sind; eine Batterieleistungsanforderung für eine Hochspannungsbatterie, die mit dem elektrischen Hochspannungsbus elektrisch gekoppelt ist, auf der Grundlage der beschränkten Drehmomentbefehle bestimmt wird; eine Batteriestapelspannung für die Hochspannungsbatterie bestimmt wird, wobei die Batteriestapelspannung der Batterieleistungsanforderung für die Hochspannungsbatterie entspricht; und der Betrieb der Drehmomentmaschinen des Getriebes mit mehreren Modi in Ansprechen auf die Drehmomentbefehle für die Drehmomentmaschinen gesteuert wird; wobei das Schätzen elektrischer Leistungsgrenzen für den elektrischen Hochspannungsbus umfasst, dass eine Taylor-Reihenentwicklung eines Modells für elektrische Leistung um entweder die Spannung oder den Strom am elektrischen Hochspannungsbus verwendet wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verwenden der Taylor-Reihenentwicklung des Modells für elektrische Leistung um die Spannung am elektrischen Hochspannungsbus, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen, umfasst, dass: eine Beziehung von Batterieleistung mit Bezug auf Spannung und Strom bestimmt wird, und eine partielle Ableitung der Beziehung der Batterieleistung mit Bezug auf die Spannung ausgeführt wird, um den beschränkten Batterieleistungsbefehl zu bestimmen.