DE102013215014A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Multi-Mode-Antriebsstrangsystems - Google Patents

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Sean W. Mcgrogan
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Abstract

Ein Antriebsstrangsystem umfasst ein Multi-Mode-Getriebe, das ausgestaltet ist, um Drehmoment unter einer Kraftmaschine, Drehmomentmaschinen und einem Endantrieb zu übertragen. Ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs umfasst das Ausführen eines doppelten Regelungsschemas, das das Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis umfasst, der in einer ersten Rückführungsschleife angewandt wird, und das gleichzeitige Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis, der in einer zweiten Rückführungsschleife angewandt wird. Kraftmaschinenbefehle werden in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis gesteuert und gleichzeitig wird eine Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis gesteuert, um ein Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft Multi-Mode-Antriebsstrangsysteme, die mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen anwenden, und diesen zugeordnete Steuereinrichtungen für dynamische Systeme.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen. Dementsprechend sollen derartige Aussagen keine Anerkennung eines Standes der Technik bilden.
  • Antriebsstrangsysteme können ausgelegt sein, um Drehmoment, das von mehreren Drehmoment erzeugenden Einrichtungen ausgeht, durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung auf ein Ausgangselement, das mit einem Endantrieb gekoppelt sein kann, zu überfragen. Derartige Antriebsstrangsysteme umfassen Hybridantriebsstrangsysteme und Elektrofahrzeugsysteme mit verlängerter Reichweite. Steuerungssysteme zum Betreiben derartiger Antriebsstrangsysteme betreiben die Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und wenden Drehmomentübertragungs-Bauteile in dem Getriebe an, um Drehmoment in Ansprechen auf vom Bediener befohlene Ausgangsdrehmomentanforderungen zu überfragen, wobei Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Fahrbarkeit und andere Faktoren berücksichtigt werden. Beispielhafte Drehmoment erzeugende Einrichtungen umfassen Brennkraftmaschinen und nicht auf Verbrennung beruhende Drehmomentmaschinen. Die nicht auf Verbrennung beruhenden Drehmomentmaschinen können Elektromaschinen umfassen, die als Motoren oder Generatoren arbeiten, um einen Drehmomenteingang in das Getriebe unabhängig von einem Drehmomenteingang von der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Die Drehmomentmaschinen können in einem als einen Rekuperationsbetrieb bezeichneten Vorgang kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in elektrische Energie umwandeln, die in einer Speichereinrichtung für elektrische Energie speicherbar ist. Ein Steuerungssystem überwacht verschiedene Eingänge von dem Fahrzeug und dem Bediener und sorgt für eine funktionale Steuerung des Hybridantriebsstrangs, die das Steuern des Getriebebetriebszustandes und des Gangschaltens, das Steuern der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und das Regeln des elektrischen Leistungsaustauschs zwischen der Speichereinrichtung für elektrische Energie und den Elektromaschinen, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten, umfasst.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Antriebsstrangsystem umfasst ein Multi-Mode-Getriebe, das ausgestaltet ist, um Drehmoment unter einer Kraftmaschine, Drehmomentmaschinen und einem Endantrieb zu übertragen. Ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs umfasst das Ausführen eines doppelten Regelungsschemas, das das Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis, der in einer ersten Rückführungsschleife angewandt wird, und das gleichzeitige Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis, der in einer zweiten Rückführungsschleife angewandt wird, umfasst. Kraftmaschinenbefehle werden in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis gesteuert und gleichzeitig wird eine Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis gesteuert, um ein Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 ein Multi-Mode-Antriebsstrangsystem, das eine Brennkraftmaschine, ein Getriebe, einen Endantrieb und einen Controller umfasst, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
  • 2 eine Ausführungsform eines doppelten Regelungsschemas zum Steuern eines Systems, das einen ersten Aktor, einen zweiten Aktor und einen Drehmoment-/Abtriebsaktor umfasst, der ein Multi-Mode-Getriebe und eine oder eine Mehrzahl von Drehmomentmaschinen enthält, die ausgestaltet sind, um ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, gemäß der Offenbarung veranschaulicht; und
  • 3-1 und 3-2 einen Betrieb des in 2 gezeigten Steuerungsschemas, das ein Auferlegen verschiedener Drehmomenteinschränkungen in Relation zu der Zeit in einem Festgangbereich und einem Bereich eines verstellbaren Modus enthält, gemäß der Offenbarung veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die Darstellungen allein zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck selbige einzuschränken, vorgesehen sind, stellt 1 ein nicht einschränkendes Antriebsstrangsystem 100 dar, das eine Brennkraftmaschine (Kraftmaschine) 12, ein Multi-Mode-Getriebe (Getriebe) 10, ein elektrisches Hochspannungssystem 80, einen Endantrieb 90 und einen Controller 5 umfasst. Das Getriebe 10 ist mechanisch mit der Kraftmaschine 12 und einer ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 bzw. 62 gekoppelt und ist ausgelegt, um Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 12, den Drehmomentmaschinen 60, 62 und dem Endantrieb 90 zu übertragen. Wie veranschaulicht, sind die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62 Elektromotoren/Generatoren.
  • Das elektrische Hochspannungssystem 80 umfasst eine Speichereinrichtung für elektrische Energie (ESD) 85, die elektrisch mit einem Getriebeleistungsstromrichter-Steuerungsmodul (TPIM) 82 über einen elektrischen Hochspannungsbus 84 gekoppelt ist, und ist mit geeigneten Vorrichtungen zum Überwachen des elektrischen Leistungsflusses ausgestaltet, die Vorrichtungen und Systeme zum Überwachen des elektrischen Stromes und der elektrischen Spannung umfassen. Die ESD 85 kann irgendeine geeignete Hochspannungs-Speichereinrichtung für elektrische Energie, z. B. eine Hochspannungsbatterie, sein und umfasst bevorzugt ein Überwachungssystem, das ein Maß der dem elektrischen Hochspannungsbus 84 zugeführten elektrischen Leistung, die Spannung und elektrischen Strom umfasst, liefert.
  • Die Kraftmaschine 12 kann jede geeignete Brennkrafteinrichtung sein und umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die selektiv in verschiedenen Zuständen betreibbar ist, um Drehmoment über ein Eingangselement 14 auf das Getriebe 10 zu übertragen, und kann entweder eine Fremdzündungsmaschine oder eine Kompressionszündungsmaschine sein. Die Kraftmaschine 12 umfasst eine Kurbelwelle, die mit dem Eingangselement 14 des Getriebes 10 gekoppelt ist. Ein Drehzahlsensor 11 überwacht Kurbelwinkel und Drehzahl des Eingangselements 14. Leistung, die von der Kraftmaschine 12 abgegeben wird, d. h. Drehzahl multipliziert mit Kraftmaschinen-Drehmoment, kann sich aufgrund der Platzierung der Drehmoment verbrauchenden Komponenten an dem Eingangselement 14 zwischen der Kraftmaschine 12 und dem Getriebe 10, z. B. eine Drehmomentmanagementeinrichtung, von der Eingangsdrehzahl und dem Eingangsdrehmoment in das Getriebe 10 unterscheiden. Die Kraftmaschine 12 ist ausgestaltet, um Autostopp- und Autostart-Betriebsabläufe während des fortwährenden Antriebsstrangbetriebes in Ansprechen auf Betriebsbedingungen auszuführen. Der Controller 5 ist ausgestaltet, um Aktoren der Kraftmaschine 12 zu steuern und somit Verbrennungsparameter zu steuern, was das Steuern des Einlassluftmengendurchsatzes, der Zündfunkenzündzeiten, der eingespritzten Kraftstoffmenge, der Kraftstoffeinspritzzeiten, der AGR-Ventilstellung zur Steuerung des Durchflusses von rückgeführten Abgasen, und Einlass- und/oder Auslassventilzeiten und -phasenlagen an so ausgestatteten Kraftmaschinen einschließt. Somit kann die Kraftmaschinen-Drehzahl gesteuert werden, indem Verbrennungsparameter, die Luftdurchsatz-Drehmoment und zündfunkeninduziertes Drehmoment umfassen, gesteuert werden. Die Kraftmaschinen-Drehzahl kann auch gesteuert werden, indem durch Steuern von Motordrehmomenten der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 bzw. 62 Reaktionsdrehmoment an dem Eingangselement 14 gesteuert wird.
  • Das veranschaulichte Getriebe 10 ist ein elektromechanisches Four-Mode-Getriebe 10 mit kombinierter Leistungsverzweigung, das drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 und fünf einrückbare Drehmoment übertragende Einrichtungen, d. h. 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 Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 12, den Drehmomentmaschinen 60, 62 und dem Ausgangselement 92 in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu übertragen. Die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62 sind in einer Ausführungsform Motoren/Generatoren, die elektrische Energie anwenden, um Drehmoment zu erzeugen und diesem entgegenzuwirken. Der Planetenradsatz 20 umfasst ein Sonnenradelement 22, ein Hohlradelement 26 und Planetenräder 24, die mit einem Trägerelement 25 gekoppelt sind. Das Trägerelement 25 lagert die Planetenräder 24 drehbar, die in kämmender Beziehung mit sowohl dem Sonnenradelement 22 als auch dem Hohlradelement 26 angeordnet sind, und ist mit einem drehbaren Wellenelement 16 gekoppelt. Der Planetenradsatz 30 umfasst ein Sonnenradelement 32, ein Hohlradelement 36 und Planetenräder 34, die mit einem Trägerelement 35 gekoppelt sind. Die Planetenräder 34 sind in kämmender 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 umfasst ein Sonnenradelement 42, ein Hohlradelement 46 und Planetenräder 44, die mit einem Trägerelement 45 gekoppelt sind. Wie gezeigt ist, sind ein erster und zweiter Satz Planetenräder 44 mit dem Trägerelement 45 gekoppelt. Somit ist der Planetenradsatz 40 ein zusammengesetzter Sonnenradelement-Ritzelrad-Ritzelrad-Hohlradelement-Zahnradsatz. Das Trägerelement 45 ist drehbar zwischen Kupplungen C1 52 und C2 54 eingekoppelt. Das Sonnenradelement 42 ist drehbar mit dem drehbaren Wellenelement 16 gekoppelt. Das Hohlradelement 46 ist drehbar mit dem Ausgangselement 92 gekoppelt.
  • So wie es hierin verwendet wird, beziehen sich Kupplungen auf Drehmomentübertragungseinrichtungen, die selektiv in Ansprechen auf ein Steuersignal eingerückt werden können und die jegliche geeignete Vorrichtungen sein können, die beispielsweise einzelne oder zusammengesetzte Plattenkupplungen oder -pakete, Einwegkupplungen, Bandkupplungen und Bremsen umfassen. Ein Hydraulikkreis 72 ist ausgelegt, um Kupplungszustände von jeder der Kupplungen mit Hydraulikdruckfluid zu steuern, das durch eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe 70 zugeführt wird, die durch den Controller 5 funktional gesteuert wird. Kupplungen C2 54 und C4 58 sind hydraulisch eingerückte rotierende Reibkupplungen. Kupplungen C1 52, C3 56 und C5 50 sind hydraulisch gesteuerte Bremseneinrichtungen, die an einem Getriebekasten 55 festgelegt werden können. Jede der Kupplungen C1 52, C2 54, C3 56 und C4 58 wird unter Verwendung von Hydraulikdruckfluid hydraulisch eingerückt, das in dieser Ausführungsform durch den Hydrauliksteuerungskreis 72 zugeführt wird. Der Hydraulikkreis 72 wird durch den Controller 5 funktional gesteuert, um die vorstehend genannten Kupplungen zu aktivieren und zu deaktivieren, Hydraulikfluid zur Kühlung und Schmierung von Bauteilen des Getriebes zu liefern und Hydraulikfluid zum Kühlen der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 zu liefern. Hydraulikdruck in dem Hydraulikkreis 72 kann durch Messung unter Verwendung von einem Drucksensor/Drucksensoren, durch Schätzung unter Verwendung von an Bord befindlichen Routinen oder unter Verwendung anderer geeigneter Verfahren ermittelt werden.
  • Die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 und 62 sind Drei-Phasen-Wechselstrom-Motor/Generator-Maschinen, die jeweils einen Stator, einen Rotor und einen Resolver umfassen. Der Motorstator für jede der Drehmomentmaschinen 60, 62 ist an einem äußeren Abschnitt des Getriebekastens 55 festgelegt und umfasst einen Statorkern mit sich von dort erstreckenden gewendelten elektrischen Wicklungen. Der Rotor für die erste Drehmomentmaschine 60 ist an einem Nabenplattenzahnrad abgestützt, das mechanisch an einer Hohlwelle 18 angebracht ist, die mit dem ersten Planetenradsatz 20 gekoppelt ist. Der Rotor für die zweite Drehmomentmaschine 62 ist fest an einer Hohlwellennabe 19 angebracht, die mechanisch an dem zweiten Planetenradsatz 30 angebracht ist. Jeder der Resolver ist signaltechnisch und funktional mit dem Getriebe-Leistungsstromrichter-Steuerungsmodul (TPIM) 82 verbunden, und jeder erfasst und überwacht die Drehstellung des Resolverrotors relativ zu dem Resolverstator, wodurch die Drehstellung von jeweiligen der ersten und zweiten Drehmomentmaschinen 60 und 62 überwacht wird. Zusätzlich können die Signale, die von den Resolvern ausgegeben werden, verwendet werden, um Drehzahlen für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 und 62 zu ermitteln.
  • Das Ausgangselement 92 des Getriebes 10 ist drehbar mit dem Endantrieb 90 verbunden, um Ausgangsleistung an den Endantrieb 90 zu liefern, die auf eine oder eine Mehrzahl von Fahrzeugrädern über ein Differenzialgetriebe oder eine Transaxle-Baugruppe oder eine andere geeignete Vorrichtung übertragen wird. Die Ausgangsleistung an dem Ausgangselement 92 wird in Begriffen einer Ausgangsdrehzahl und eines Ausgangsdrehmoments charakterisiert. Ein Getriebeausgangs-Drehzahlsensor 93 überwacht die Drehzahl und Drehrichtung des Ausgangselements 92. Jedes der Fahrzeugräder ist bevorzugt mit einem Sensor ausgestattet, der ausgestaltet ist, um die Raddrehzahl zu überwachen und somit die Fahrzeuggeschwindigkeit und absolute und relative Raddrehzahlen zur Bremsensteuerung, Traktionssteuerung und zum Fahrzeugbeschleunigungsmanagement zu ermitteln.
  • Das Eingangsdrehmoment von der Kraftmaschine 12 und die Motordrehmomente von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 werden als Ergebnis einer Energieumwandlung von Kraftstoff oder elektrischem Potenzial, das in der Speichereinrichtung für elektrische Energie (ESD) 85 gespeichert ist, erzeugt. Die ESD 85 ist mit dem TPIM 82 über den elektrischen Hochspannungsbus 84 hochspannungs-gleichstromgekoppelt, der bevorzugt einen Schätzschalter umfasst, der den Fluss elektrischen Stromes zwischen der ESD 85 und dem TPIM 82 gestattet oder verbietet. Das TPIM 82 umfasst bevorzugt ein Paar Leistungs-Stromrichter und jeweilige Motorsteuerungsmodule, die ausgestaltet sind, um Drehmomentbefehle zu empfangen und Strom richterzustände daraus zu steuern und somit eine Motorantriebs- oder Rekuperationsfunktionalität vorzusehen, um den Motordrehmomentbefehlen nachzukommen. Die Leistungs-Stromrichter umfassen komplementäre Drei-Phasen-Leistungselektronikeinrichtungen, und jeder umfasst eine Mehrzahl von Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate zum Umwandeln von Gleichstromleistung von der ESD 85 in Wechselstromleistung zur Beaufschlagung einer jeweiligen von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 durch Umschalten mit hohen Frequenzen. Die Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate bilden ein Schaltnetzteil, das ausgestaltet ist, um Steuerungsbefehle zu empfangen. Es gibt ein Paar Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate für jede Phase von jeder der Drei-Phasen-Elektromaschinen. Zustände der Bipolar-Transistoren mit isoliertem Gate werden gesteuert, um eine mechanische Motorantriebsleistungserzeugung oder Rekuperationsfunktionalität für elektrische Energie vorzusehen. Die Drei-Phasen-Stromrichter empfangen oder liefern elektrische Gleichstromenergie über Gleichstrom-Übertragungsleiter 27 und wandeln diese in oder aus Drei-Phasen-Wechselstromenergie, die zu oder von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 zum Betrieb als Motoren oder Generatoren jeweils über Übertragungsleiter geleitet wird. Das TPIM 82 überträgt elektrische Leistung zu und von der ersten und zweiten Drehmomentmaschine 60 und 62 durch die Leistungs-Stromrichter und jeweiligen Motorsteuerungsmodule in Ansprechen auf die Motordrehmomentbefehle. Elektrischer Strom wird über den elektrischen Hochspannungsbus 84 zu und von der ESD 85 übertragen, um die ESD 85 zu laden und zu entladen.
  • Der Controller 5 ist mit verschiedenen Aktoren und Sensoren in dem Antriebsstrangsystem über eine Kommunikationsverbindung 15 signaltechnisch und funktional verknüpft, um den Betrieb des Antriebsstrangsystems zu überwachen und zu steuern, was das Synthetisieren von Informationen und Eingängen und das Ausführen von Routinen umfasst, um Aktoren zu steuern, um Steuerungsziele zu erreichen, die mit Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistungsvermögen, Fahrbarkeit und Schutz von Bauteilen, die Batterien der ESD 85 und die erste und zweite Drehmomentmaschine 60 und 62 umfassen, in Beziehung stehen. Der Controller 5 ist ein Teilsatz einer gesamten Controller-Architektur des Fahrzeugs und stellt eine koordinierte Systemsteuerung des Antriebsstrangsystems zur Verfügung. Der Controller 5 kann ein verteiltes Steuerungsmodulsystem umfassen, das einzelne Steuerungsmodule enthält, die ein überwachendes Steuerungsmodul, ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul, ein Getriebesteuerungsmodul, ein Batteriepaket-Steuerungsmodul und das TPIM 82 umfassen. Eine Benutzerschnittstelle 13 ist bevorzugt signaltechnisch mit einer Mehrzahl von Einrichtungen verbunden, durch die ein Fahrzeugbediener den Betrieb des Antriebsstrangsystems lenkt und anweist, was das Erzeugen einer Ausgangsdrehmomentanforderung umfasst. Die Einrichtungen umfassen bevorzugt ein Gaspedal 112, ein Bedienerbremspedal 113, eine Getriebebereichswähleinrichtung 114 (PRNDL) und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Fahrtregelungssystem 116. Die Getriebebereichswähleinrichtung 114 kann eine diskrete Zahl von von einem Bediener wählbaren Stellungen aufweisen, die das Angeben der Richtung der vom Bediener beabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs und somit das Angeben der bevorzugten Drehrichtung des Ausgangselements 92 von entweder einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung umfassen. Es ist festzustellen, dass das Fahrzeug sich aufgrund eines Zurückrollens, das durch die Lage des Fahrzeugs, z. B. an einem Berg, verursacht wird, noch in einer anderen Richtung als der angegebenen, vom Bediener beabsichtigten Bewegungsrichtung bewegen kann. Die Benutzerschnittstelle 13 kann eine einzige Einrichtung umfassen, wie es gezeigt ist, oder kann alternativ eine Mehrzahl von Benutzerschnittstelleneinrichtungen umfassen, die direkt mit einzelnen Steuerungsmodulen 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 besondere Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Die Kommunikationsverbindung 15 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Schnittstellen für mehrere Steuerungsmodule zwischen den vorstehend erwähnten Steuerungsmodulen und anderen Steuerungsmodulen, die eine Funktionalität, die z. B. Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität umfasst, bereitstellen. Es können mehrere Kommunikationsbusse verwendet werden, um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu verbessern und einen gewissen Grad an Signalredundanz und -integrität bereitzustellen, die direkte Verbindungen und serielle Peripherieschnittstellenbusse (SPI-Busse) umfassen. Eine Kommunikation zwischen einzelnen Steuerungsmodulen kann auch unter Verwendung einer drahtlosen Verbindung, z. B. eines drahtlosen Nahbereichs-Funkkommunikationsbusses bewirkt werden. Einzelne Einrichtungen können auch direkt verbunden sein.
  • Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeines von oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises/anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), einem elektronischen Schaltkreis/elektronischen Schaltkreisen, einer zentralen Verarbeitungseinheit/zentralen Verarbeitungseinheiten (bevorzugt einem Mikroprozessor/Mikroprozessoren) und zugehöriger Speicher und Ablage (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenspeicher usw.) der/die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -routinen ausführt/ausführen, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis/kombinatorische logische Schaltkreise, einen Eingabe-/Ausgabeschaltkreis und Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen/Eingabe-/Ausgabeschaltkreise und Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen, eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bedeuten beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen einschließen. Das Steuerungsmodul weist einen Satz Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen vorzusehen. Routinen werden ausgeführt, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, um Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen vernetzten Steuerungsmodulen zu überwachen und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebes ausgeführt werden. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Routinen, die in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, können als Schleifenzyklen bezeichnet werden.
  • Der Antriebsstrang 100 ist ausgestaltet, um in einem von einer Mehrzahl von Antriebsstrangzuständen zu arbeiten, die eine Mehrzahl von Getriebebereichen und Kraftmaschinenzuständen umfassen, um Drehmoment zu erzeugen und auf den Endantrieb 90 zu übertragen. Die Kraftmaschinenzustände umfassen einen EIN-Zustand, einen AUS-Zustand und einen Schubabschaltungszustand (FCO-Zustand). Wenn die Kraftmaschine in dem Aus-Zustand arbeitet, wird sie nicht mit Kraftstoff beaufschlagt, zündet nicht und läuft nicht um. Wenn die Kraftmaschine in dem Ein-Zustand arbeitet, wird sie mit Kraftstoff beaufschlagt, zündet und läuft um. Wenn die Kraftmaschine in dem FCO-Zustand arbeitet, läuft sie um, wird aber nicht mit Kraftstoff beaufschlagt und zündet nicht. Der EIN-Zustand der Kraftmaschine kann ferner einen Alle-Zylinder-Zustand (ALLE) umfassen, wobei alle Zylinder mit Kraftstoff beaufschlagt werden und zünden, und einen Zylinderdeaktivierungszustand (DEAC), wobei ein Teil der Zylinder mit Kraftstoff beaufschlagt wird und zündet und die restlichen Zylinder nicht mit Kraftstoff beaufschlagt werden und nicht zünden. Die Getriebebereiche umfassen ein Mehrzahl von Bereichen von Neutral (Neutral), Festgang (Gang #), verstellbarer Modus (EVT-Modus #), Elektrofahrzeug (EV #) und Übergang (EV-Übergangszustand # und pseudoGang #), die durch selektives Aktivieren der Kupplungen C1 50, C2 52, C3 54, C4 56 und C5 58 erreicht werden. Ein pseudoGang-Bereich ist ein Getriebebereich mit verstellbarem Modus, bei dem Drehmoment, das von dem Getriebe 10 abgegeben wird, dem Eingangsdrehmoment von der Kraftmaschine 12 entspricht, wobei Drehmomentverluste berücksichtigt werden, die Drehmoment verbrauchenden Komponenten an dem Eingangselement 14 zugeordnet sind. Die pseudoGang-Bereiche werden primär während Schaltungen zwischen den EVT-Modus-Bereichen als Zwischengetriebebereiche angewandt. Tabelle 1 zeigt eine Mehrzahl von Getriebebereichen und Kraftmaschinenzuständen zum Betreiben des Antriebsstrangs 100. Tabelle 1
    Bereich Kraftmaschinenzustand C1 C2 C3 C4 C5
    Neutral 1 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS
    Neutral 2 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x
    Neutral 3 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x
    pseudoGang 1 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x
    pseudoGang 2 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x
    Neutral AUS x
    EVT-Modus 1 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    EVT-Modus 2 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    EVT-Modus 3 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    EVT-Modus 4 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    EV-Übergangszustand 1 AUS x x
    EV-Übergangszustand 2 AUS x x
    Gang 1 EIN(ALLE/DEAC/FCO) x x x
    Gang 2 EIN(ALLE/DEAC/FCO) x x x
    Gang 3 EIN(ALLE/DEAC/FCO) x x x
    EV1 AUS x x x
    EV2 AUS x x x
    EV3 AUS x x x
    EV4 AUS x x x
    EV-Übergangszustand 3 AUS x x x
    Neutral EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    pseudoGang 3 EIN(ALLE/DEAC/FCO)/AUS x x
    Neutral AUS x x
    Neutral AUS x x
  • Ein Schleife-zu-Schleife-Ausgangsdrehmomentbefehl an die Kraftmaschine ist mit einem Steuerungsbeschleunigungsbefehl durch separate Rückführungs-Ausgangsdrehmomentbereiche gekoppelt. Ein doppeltes Regelungsschema 200 greift ein, um gleichzeitig Kraftmaschinen- und Steuerungsbeschleunigungsbefehle zu modifizieren und somit sicherzustellen, dass das Ausgangsdrehmoment der nächsten Schleife innerhalb eines Ausgangsdrehmomentbereichs bleibt, um eine glatte Ausgangsdrehmomentformgebung vorzusehen, insbesondere wenn eine Feinsteuerung notwendig ist, wie etwa während eines Zahnradspielübergangs. Ein Eingriff in den Kraftmaschinenbefehl umfasst das Abweichen von dem normalen gewünschten Ansprechen, um Kraftmaschinen-Drehmoment durch Zündfunken zu unterbrechen oder Luftdrehmoment durch Drosselklappen- und/oder Kraftstoffsteuerung zu erhöhen. Ein Eingriff in die Steuerungsbeschleunigung(en) umfasst das Abweichen von dem Soll-Beschleunigungsprofil.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform des doppelten Regelungsschemas 200, die einen ersten Aktor 212, der eine Kraftmaschine umfasst, einen zweiten Aktor 214, der Steuerungsbeschleunigung(en) umfasst, und einen Drehmoment-/Abtriebsaktor 262, der eine Brennkraftmaschine umfasst, die mit einem Multi-Mode-Getriebe gekoppelt ist, das eine oder eine Mehrzahl von Drehmomentmaschinen umfasst, die ausgestaltet sind, um ein Ausgangsdrehmoment 265 an einem Ausgangselement in Ansprechen auf einen Ausgangsdrehmomentbefehl 205 zu erzeugen, umfasst. Das Steuerungsschema 200 kann an jedem beliebigen geeigneten Drehmoment-/Abtriebsaktor 262 angewandt werden, bei dem die hierin beschriebenen Konzepte gelten, einschließlich bei einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 100, die wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben gekoppelt ist. Eine erste Rückführungsschleife von dem Drehmoment-/Abtriebsaktor 262 umfasst einen Rückführungsbereich, der einen Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263 umfasst, der angewandt wird, um den ersten Aktor 212, d. h. die Kraftmaschine, zu steuern. Eine zweite Rückführungsschleife umfasst einen Rückführungsbereich, der einen Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 umfasst, der angewandt wird, um den zweiten Aktor 214, d. h. Steuerungsbeschleunigung(en), zu steuern. In einer Ausführungsform umfasst der zweite Aktor 214 eine Ausgangselementbeschleunigung von dem Getriebe 10, wie es hierin beschrieben wird. Ein Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich 211 wird von dem zweiten Aktor 214 ausgegeben und an den ersten Aktor 212 geliefert, welcher einen Steuerungsbeschleunigungsbereich zum Erreichen eines Übergangs in dem Ausgangsdrehmoment 265, wie etwa für Zahnradspielmanagement, angibt.
  • 3-1 und 3-2 zeigen graphisch den Betrieb des Steuerungsschemas 200, einschließlich das Auferlegen verschiedener Drehmomenteinschränkungen in Relation zu Zeit unter Umständen, wie sie hierin beschrieben werden. Dies umfasst einen Betrieb in einem Festgangbereich, wie in 3-1 gezeigt ist, und einem Bereich eines verstellbaren Modus, wie in 3-2 gezeigt ist. Das doppelte Regelungsschema 200 liefert eine koordinierte Kopplung des Ausgangsdrehmoments 265 von einem ersten Schleifenzyklus mit einem unmittelbar nachfolgenden zweiten Schleifenzyklus, während des fortwährenden Betriebes, was das Formen einer Trajektorie des Ausgangsdrehmoments 265 durch Steuern der Kraftmaschinen- und Steuerungsbeschleunigungsbefehle durch separate Rückführungsausgangsdrehmomentbereiche einschließt, wobei die Ausgangsdrehmomentbereiche jeweils minimale und maximale Ausgangsdrehmoment-Steuerungsbeschleunigung 267-1 bzw. 267-2, und minimalen und maximalen Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263-1 bzw. 263-2 umfassen. Die relativen Größen des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 und des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis 263 können relativ niedrige Priorisierung der Steuerungsbeschleunigungsbefehle im Vergleich mit den Kraftmaschinen-Drehmomentbefehlen angeben. Das Steuerungsschema 200 ist ausgestaltet, um beim Steuern des Drehmoment-/Abtriebsaktors 262 einzugreifen, indem ein oder beide Kraftmaschinenbefehle 213 und Steuerungsbeschleunigungsbefehle 215 modifiziert werden, um sicherzustellen, dass der Ausgangsdrehmomentbefehl 265 für die nächste Schleife innerhalb eines Ausgangsdrehmomentbereichs bleibt, um eine glatte Ausgangsdrehmomentformgebung vorzusehen, einschließlich während Betriebsbedingungen, wenn eine Feinsteuerung des Drehmoments erforderlich ist, z. B. bei einem Spielübergang. Das Modifizieren der Kraftmaschinenbefehle 213 umfasst das Abweichen von einem normalen Soll-Ansprechen, um das Kraftmaschinen-Drehmoment durch Zündfunkensteuerung zu verringern, oder das Abweichen von dem normalen Soll-Ansprechen, um Luftdrehmoment durch Drosselklappensteuerung zu vergrößern. Das Modifizieren der Steuerungsbeschleunigungsbefehle 215 umfasst das Abweichen von einem Soll-Beschleunigungsprofil und lässt somit eine längere Zeitdauer zu, um ein Schalten auszuführen. Priorisierung zwischen den Kraftmaschinenbefehlen 213 und den Steuerungsbeschleunigungsbefehlen 215 wird durch relative Größen der jeweiligen Ausgangsdrehmomentbereiche vorgegeben. Zum Beispiel kann in Ansprechen auf eine Wegnahme des Gases durch einen Bediener am Gaspedal die Priorisierung eine Präferenz umfassen, die Kraftmaschinenbefehle 213 anzuwenden, um Zündfunkenzündzeiten zu verzögern und somit einer Soll-Steuerungsbeschleunigung nachzukommen. Alternativ kann bei einer Wegnahme des Gases durch einen Bediener am Gaspedal die Priorisierung eine Präferenz umfassen, die Steuerungsbeschleunigungsbefehle 215 anzuwenden, um einer Soll-Steuerungsbeschleunigung nachzukommen und nicht Zündfunkenzündzeiten zu verzögern und stattdessen eine längere Zeitdauer benötigen, um ein Schalten auszuführen.
  • Eine Ausgangsdrehmomentanforderung 205 wird erzeugt und in den Drehmoment-/Abtriebsaktor 262 eingegeben, der einen Ausgangsdrehmomentbefehl 265 erzeugt, der angewandt wird, um den Betrieb von Bauteilen des Drehmoment-/Abtriebsaktors 262 zu steuern. Der Drehmoment-/Abtriebsaktor 262 erzeugt auch Signale für die erste und zweite Rückführungsschleife, die den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263, der in den ersten Aktor 212 eingegeben wird, und den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267, der in den zweiten Aktor 214 eingegeben wird, einschließen. Der Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263 umfasst zulässige minimale und maximale Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmomente zum Steuern des Betriebes des ersten Aktors 212, d. h. der Kraftmaschine, während der Ausführung in dem nächsten Schleifenzyklus. Der Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 umfasst zulässige minimale und maximale Steuerungsbeschleunigungen zum Steuern des zweiten Aktors 214 während der Ausführung in dem nächsten Schleifenzyklus.
  • Der erste Aktor 212 erzeugt eine Mehrzahl von Kraftmaschinenbefehlen 213 zum Steuern des Betriebes in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263 und die Soll-Steuerungsbeschleunigung 211, die durch den zweiten Aktor 214 erzeugt wird. Die Kraftmaschinenbefehle 213 umfassen bevorzugt eine Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, eine vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung und eine Kraftmaschinen-Luftdrehmomentanforderung. Die vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung ist eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, die auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung anspricht, und stellt ein langzeitiges erwartetes Kraftmaschinen-Drehmoment dar. Somit nimmt die vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung in Ansprechen auf eine Gasgabe durch den Bediener am Gaspedal momentan zu, und fällt in Ansprechen auf eine Wegnahme des Gases durch den Bediener am Gaspedal momentan ab. Die Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung stellt einen Kraftmaschinen-Drehmomentbefehl zum Steuern der Kraftmaschine dar, der auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263 anspricht. Die Kraftmaschine wendet schnelle Kraftmaschinenaktoren, z. B. Zündfunkenzündzeitsteuerung oder Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, oder langsame Aktoren, z. B. Drosselklappen/Luftmengen-Steuerung oder Kraftstoffmengen-Steuerung an, um den Kraftmaschinen-Drehmomentausgang in Ansprechen auf die Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung zu steuern. Die Kraftmaschinen-Luftdrehmomentanforderung stellt einen Kraftmaschinen-Drehmomentbefehl zum Steuern der Kraftmaschine unter Anwendung nur der langsamen Aktoren, z. B. Drosselklappen/Luftmengen-Steuerung oder Kraftstoffmengen-Steuerung dar, um sicherzustellen, dass die Kraftmaschine bei dem MBT-Zündzeitpunkt in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung oder die vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung arbeitet. Beispiele der vorstehend erwähnten Kraftmaschinenbefehle 213 sind unter Bezugnahme auf die 3-1 und 3-2 veranschaulicht.
  • Wenn in einem der verstellbaren Modi gearbeitet wird, können Drehmoment und Drehzahl zwischen verschiedenen Bauteilen des Antriebsstrangsystems 100 in den Beziehungen der Gl. [1] und [2] wie folgt ausgedrückt werden. Wenn in einem der Festgangmodi gearbeitet wird, können Drehmoment und Drehzahl zwischen verschiedenen Bauteilen des Antriebsstrangsystems 100 in den Beziehungen der Gl. [3] und [4] wie folgt ausgedrückt werden.
    Figure DE102013215014A1_0002
    Figure DE102013215014A1_0003
    wobei
    • TA
    ein Drehmomentbefehl für die erste Drehmomentmaschine 60 ist;
    TB
    ein Drehmomentbefehl für die zweite Drehmomentmaschine 62 ist;
    TI
    ein Eingangsdrehmomentbefehl von der Kraftmaschine 12 ist;
    TO
    ein Ausgangsdrehmomentbefehl von dem Getriebe 10 ist;
    NI
    eine Eingangselementdrehzahl von der Kraftmaschine 12 ist;
    NO
    eine Ausgangselementdrehzahl von dem Getriebe 10 ist;
    N .I
    eine Eingangselementbeschleunigung von der Kraftmaschine 12 ist und in einer Ausführungsform als die Steuerungsbeschleunigung angewandt werden kann;
    N .O
    eine Ausgangselementbeschleunigung von dem Getriebe 10 ist und bevorzugt als die hierin beschriebene Steuerungsbeschleunigung angewandt wird;
    NA
    eine Drehzahl der ersten Drehmomentmaschine 60 ist;
    NB
    eine Drehzahl der zweiten Drehmomentmaschine 62 ist;
    [A2]
    eine 3×4-Matrix von systemspezifischen skalaren Werten darstellt;
    [B2]
    eine 1×3-Matrix von systemspezifischen skalaren Werten darstellt;
    [A3]
    eine 1×4-Matrix von systemspezifischen skalaren Werten darstellt; und
    [B3]
    eine 2×2 Matrix von systemspezifischen skalaren Werten darstellt.
  • 3-1 zeigt graphisch eine Mehrzahl von Antriebsstrang-Drehmomenten in Relation zu verstrichener Zeit, und schildert den Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 100, wobei das Getriebe 10 in einem der Festgangbereiche arbeitet, während eine Ausführungsform des doppeltes Regelungsschemas 200 angewandt wird. Wenn das Getriebe 10 in einem der Festgangbereiche arbeitet, werden die Beziehungen von Drehmomenten und die Beziehungen von Beschleunigungen unter Verwendung der Steuerungsgleichungen in der Form von Gl. [3] und [4] hergestellt. Der zweite Aktor 214, der der Steuerungsbeschleunigung zugeordnet ist, arbeitet in Relation zu dem Betrieb der Kraftmaschine 212 und besitzt keine unabhängige Steuerung. Somit hat die zweite Rückführungsschleife, die den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 umfasst, der in den zweiten Aktor 214 eingegeben wird, im Wesentlichen keine Funktion.
  • Der obere Abschnitt von 3-1 zeigt einen Ausgangsdrehmomentbefehl 265, der auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung 205 und einen Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis 263 anspricht, auf der vertikalen Achse 302 in Relation zu verstrichener Zeit auf der horizontalen Achse 310. Der untere Abschnitt von 3-1 zeigt eine Mehrzahl von Kraftmaschinen-Drehmomentanforderungen 213 auf der vertikalen Achse 302' in Relation zu verstrichener Zeit auf der horizontalen Achse 310. Der Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis umfasst ein minimales Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-1 und ein maximales Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-2, die ermittelt werden, um sicherzustellen, dass das Ausgangsdrehmoment für den nächsten Schleifenzyklus eine glatte Ausgangsdrehmomentformgebung liefert, um Endantriebs-Drehmomentstörungen zu beseitigen oder zu minimieren, die durch Änderungen des Kraftmaschinen-Drehmoments verursacht werden können, die von dem Fahrzeugbediener wahrnehmbar sind. Das minimale Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-1 und das maximale Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-2 sind als der obere Abschnitt von 3-1 gezeigt. Das minimale Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-1 und das maximale Ausgangsdrehmoment auf Kraftmaschinenbasis 263-2 werden angewandt, um Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkungen zu berechnen, die eine minimale Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung 213-4 bzw. eine maximale Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung 213-5 umfassen, die in dem unteren Abschnitt von 3-1 gezeigt sind.
  • Wie gezeigt ist, nimmt zu Zeitpunkt 311 die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 plötzlich ab, z. B. in Ansprechen auf eine Gaswegnahme durch den Fahrzeugbediener an dem Gaspedal, was zu einer entsprechenden Abnahme einer vorhergesagten Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-1 führt. Die Kraftmaschine 12 wendet bevorzugt die Kraftmaschinen-Luftdrehmomentanforderung 213-3 beim Befehlen eines Ansprechens auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 an, es sei denn, die Kraftmaschine 12 ist nicht in der Lage, die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 aufgrund von Systemlatenzen zu erreichen. Wenn die Kraftmaschine 12 nicht in der Lage ist, die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 unter Anwendung des Luftdrehmomentansprechens 213-3 der Kraftmaschine zu erreichen, wird eine Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-2 angewandt, um den Betrieb der Kraftmaschine 12 zu steuern und somit sicherzustellen, dass der Drehmomentausgang von der Kraftmaschine 12 innerhalb des minimalen Ausgangsdrehmoments auf Kraftmaschinenbasis 263-1 und des maximalen Ausgangsdrehmoments auf Kraftmaschinenbasis 263-2 liegt. Ein derartiger Betrieb ist beginnend zu Zeitpunkt 311 gezeigt.
  • Zwischen Zeitpunkten 312 und 313 erfährt das Getriebe 10 ein Spielereignis, bei dem die Richtung des in dem Endantrieb aufgebrachten Drehmoments von einer ersten Richtung in eine zweite Richtung übergeht. Bei einem Gaswegnahmeereignis geht das aufgebrachte Drehmoment von einer ersten Bedingung, wobei die Kraftmaschine positiv Drehmoment auf das Getriebe aufbringt, in eine zweite Bedingung über, wobei das Getriebe positiv Drehmoment auf die Kraftmaschine aufbringt, wobei der Übergang während des Spielereignisses erfolgt. Am Ende des Spielereignisses zu Zeitpunkt 313, wie gezeigt ist, ändert sich der Ausgangsdrehmomentbefehl 265, so dass die Kraftmaschine 12 in der Lage ist, die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 unter Anwendung des Luftdrehmomentansprechens der Kraftmaschine 213-3 zu erreichen. Ein derartiger Betrieb erfolgt bis zu Zeitpunkt 314, an welchem Punkt die Kraftmaschine 12 wieder nicht in der Lage ist, die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 unter Anwendung des Luftdrehmomentansprechens der Kraftmaschine 213-3 zu erreichen, und wieder die Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-2 anwendet, um den Betrieb der Kraftmaschine 12 zu steuern. Ein derartiger Betrieb fährt bis zu Zeitpunkt 315 fort, wenn die vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-1 und der Ausgangsdrehmomentbefehl 265 innerhalb des minimalen Ausgangsdrehmoments auf Kraftmaschinenbasis 263-1 und des maximalen Ausgangsdrehmoments auf Kraftmaschinenbasis 263-2 zusammenlaufen, wodurch ein Betrieb der Kraftmaschine 12 unter Anwendung des Luftdrehmomentansprechens der Kraftmaschine 213-3 gestattet wird.
  • 3-2 zeigt graphisch eine Mehrzahl von Drehmomenten des Antriebsstrangs in Relation zu verstrichener Zeit und schildert einen Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangs 100, wobei das Getriebe 10 in einem der Bereiche verstellbarer Modi arbeitet, während eine Ausführungsform des doppelten Regelungsschemas 200 angewandt wird. Wenn das Getriebe 10 in einem der Bereiche eines verstellbaren Modus arbeitet, werden die Beziehungen von Drehmomenten und die Beziehungen von Beschleunigungen unter Verwendung von Steuerungsgleichungen in der Form von Gl. [1] und [2] hergestellt. Der erste und zweite Aktor 212 und 214 werden unabhängig gesteuert. Somit ist die zweite Rückkopplungsschleife, die den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 umfasst, funktionsfähig.
  • 3-2 umfasst einen oberen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen unteren Abschnitt. Der untere Abschnitt zeigt einen Ausgangsdrehmomentbefehl 265, der auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung 205 anspricht, und die Rückführungsterme, die die minimalen und maximalen Ausgangsdrehmomente der Kraftmaschine 263-1 bzw. 263-2 und die minimale und maximale Ausgangsdrehmoment-Steuerungsbeschleunigung 267-1 bzw. 267-2 umfassen. Die vorstehenden Drehmomente sind auf der vertikalen Achse 304 in Relation zu verstrichener Zeit auf der horizontalen Achse 310 dargestellt. Wie gezeigt ist, ist die Größe des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis 267 relativ kleiner als die Größe des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis 263.
  • Der mittlere Abschnitt umfasst eine Mehrzahl von Steuerungsbeschleunigungen, die den Steuerungsbeschleunigungsbefehl 215, den Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich 211, einen modifizierten Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich 211' und minimale und maximale Steuerungsbeschleunigungen 267-3 bzw. 267-4 umfassen, die jeweils die minimalen und maximalen Ausgangsdrehmomente der Steuerungsbeschleunigung 267-1 bzw. 267-2 darstellen, die unter Verwendung der Gl. [1] und [2] in Beschleunigungen übersetzt worden sind. Die vorstehend genannten Beschleunigungen sind auf der vertikalen Achse 304' in Relation zu verstrichener Zeit auf der horizontalen Achse 310 gezeigt. Die Soll-Steuerungsbeschleunigungen 211 umfassen einen Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich, der minimale und maximale Soll-Steuerungsbeschleunigungen 211-1 bzw. 211-2 umfasst, die auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 ansprechen.
  • Der untere Abschnitt umfasst eine Mehrzahl von Kraftmaschinen-Drehmomentanforderungen 213, die die vorhergesagte Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-1, das Luftdrehmomentansprechen der Kraftmaschine 213-3 und die Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkungen, die die minimalen und maximalen Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkungen 213-4 und 213-5 umfassen, auf der vertikalen Achse 304'' in Relation zu verstrichener Zeit auf der horizontalen Achse 310 umfassen.
  • Wie gezeigt ist, nimmt zu Zeitpunkt 312 die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 plötzlich ab, z. B. in Ansprechen auf eine Gaswegnahme an dem Gaspedal durch den Fahrzeugbediener, was zu einer entsprechenden Abnahme der vorhergesagten Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-1 führt. Die Kraftmaschine 12 wendet bevorzugt das Luftdrehmomentansprechen der Kraftmaschine 213-3 beim Befehlen eines Ansprechens auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 an. Die minimalen und maximalen Steuerungsbeschleunigungen 267-3 und 267-4 werden angewandt, um den Steuerungsbeschleunigungsbefehl 215 zu ermitteln. Die Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 und die minimalen und maximalen Soll-Steuerungsbeschleunigungen 211-1 und 211-2 sprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 an.
  • Unmittelbar nach Zeitpunkt 321 nimmt die Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 205 ab und ist geringer als die minimale Steuerungsbeschleunigung 267-3. Anstatt auf die Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 anzusprechen, weicht der Steuerungsbeschleunigungsbefehl 215 von dem Soll-Steuerungsbeschleunigungsprofil ab, das durch die minimale Steuerungsbeschleunigung 267-3 begrenzt ist. Dies umfasst eine solche Handlung zu Beginn eines Spielereignisses zu Zeitpunkt 322 und am Ende des Spielereignisses zu Zeitpunkt 323. Somit dehnt das Steuerungsschema die Verringerung des Steuerungsbeschleunigungsbefehls 215 aus, statt auf die anfängliche Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 anzusprechen. Stattdessen wird die modifizierte Soll-Steuerungsbeschleunigung 211' befohlen, die eine Ausdehnung der Zeit der Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 ist. Das Luftdrehmomentansprechen der Kraftmaschine 213-3 bleibt innerhalb der Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkungen, die die minimalen und maximalen Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkungen 213-4 und 213-5 umfassen, und somit ist keine weitere Steuerung des Kraftmaschinen-Drehmoments erforderlich. Zu Zeitpunkt 324 laufen das Luftdrehmomentansprechen der Kraftmaschine 213-3 und die Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung 213-1 zusammen und der Steuerungsbeschleunigungsbefehl 215 beginnt zuzunehmen, wobei er mit der Soll-Steuerungsbeschleunigung 211 zusammenläuft, wodurch eine fortwährende Steuerung des Systems bewirkt wird. Somit arbeitet das System, um die Steuerungsbeschleunigungsbefehle 215 zu modifizieren, was ein Abweichen von dem Soll-Beschleunigungsprofil umfasst, um die Leistungsabgabe zu verwalten.
  • Das doppelte Regelungsschema 200 bewirkt eine gekoppelte Priorisierungssteuerung der Steuerungsbeschleunigungen und des Kraftmaschinen-Drehmoments, wobei ein Schleife-zu-Schleife-Ausgangsdrehmomentbefehl an die Kraftmaschine mit Steuerungsbeschleunigungsbefehlen durch separate Rückführungs-Ausgangsdrehmomentbereiche gekoppelt ist. Wenn es notwendig ist, greift das doppelte Regelungsschema ein, um den Kraftmaschinenbefehl und die Steuerungsbeschleunigungsbefehle zu modifizieren und somit sicherzustellen, dass das Ausgangsdrehmoment der nächsten Schleife innerhalb des Ausgangsdrehmomentbereichs bleibt, um eine glatte Ausgangsdrehmomentformgebung zu liefern, insbesondere wenn eine Feinsteuerung notwendig ist, wie etwa während eines Spielübergangs. Ein Eingriff in den Kraftmaschinenbefehl umfasst das Abweichen von dem normalen Soll-Ansprechen, um Kraftmaschinendrehmoment durch Zündfunkenzündzeitverzögerung zu verringern oder Luftdrehmoment durch eine Drosselklappe zu erhöhen. Ein Eingriff in die Steuerungsbeschleunigung(en) umfasst das Abweichen von dem Soll-Beschleunigungsprofil. Eine Eingriffspriorisierung zwischen dem Kraftmaschinendrehmoment und der Steuerungsbeschleunigung kann durch die relative Größe der jeweiligen Ausgangsdrehmomentbereiche vorgeschrieben werden. Zum Beispiel wird bei einer Gaswegnahme durch den Bediener eine Entscheidung getroffen, ob entweder eine Zündfunkenbeschleunigung zu verzögern ist oder eine Schaltzeit auszudehnen ist, um eine Soll-Steuerung zu erreichen. Dies lässt zu, dass das Steuerungsschema auf zunehmend stringente Batterieleistungsanforderungen und Getriebebereichszustandsanforderungen anspricht, die Kraftmaschinendrehmoment und Steuerungsbeschleunigungen direkt mit dem Ausgangsdrehmoment koppeln, wodurch eine gleichzeitige Koordination aller Leistungs/Drehmoment-Aktoren gestattet wird. Unter diesen eingeschränkten Bedingungen wird Ausgangsdrehmoment weitgehend oder vollständig durch die kombinierten Schleifen-zu-Schleifen-Kraftmaschinen- und Steuerungsbeschleunigungsbefehle vorgeschrieben. Das doppelte Regelungsschema 200 sorgt für eine koordinierte Kopplung des Schleife-zu-Schleife-Ausgangsdrehmoments (einschließlich Ausgangsdrehmoment-Trajektorienformgebung) mit den Kraftmaschinen- und Steuerungsbeschleunigungsbefehlen durch separate Rückführungs-Ausgangsdrehmomentbereiche für ein jedes.
  • Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen daran beschrieben. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können Dritten beim Lesen und Verstehen der Beschreibung deutlich werden. Daher ist beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en), die als die beste Art und Weise, die zum Ausführen dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird/werden, offenbart ist/sind, begrenzt ist, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems, das ein Multi-Mode-Getriebe umfasst, das ausgestaltet ist, um Drehmoment unter einer Kraftmaschine, Drehmomentmaschinen und einem Endantrieb zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst: in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung: Ausführen eines doppelten Regelungsschemas, das das Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis, der in einer ersten Rückführungsschleife angewandt wird, und das gleichzeitige Ermitteln eines Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis, der in einer zweiten Rückführungsschleife angewandt wird, umfasst; Steuern von Kraftmaschinenbefehlen in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis und gleichzeitiges Steuern einer Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis, um ein Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern von Kraftmaschinenbefehlen in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis umfasst: Ermitteln einer minimalen Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung auf der Basis eines minimalen Zustandes des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis, und Ermitteln einer maximalen Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung auf der Basis eines maximalen Zustandes des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Kraftmaschinenbasis; und Erzeugen von Kraftmaschinenbefehlen in Ansprechen auf die minimale und maximale Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Erzeugen von Kraftmaschinenbefehlen in Ansprechen auf die minimale und maximale Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung das Anwenden einer Kraftmaschinen-Luftdrehmomentanforderung umfasst, um den Betrieb der Kraftmaschine in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu steuern.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Anwenden einer Momentan-Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung, um den Betrieb der Kraftmaschine in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu steuern, wenn die Kraftmaschinen-Luftdrehmomentanforderung eine von der minimalen und maximalen Kraftmaschinen-Drehmomenteinschränkung überschreitet, umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis umfasst: Ermitteln einer minimalen Steuerungsbeschleunigung und einer minimalen Soll-Steuerungsbeschleunigung auf der Basis eines minimalen Zustandes des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis; Ermitteln einer maximalen Steuerungsbeschleunigung und einer maximalen Soll-Steuerungsbeschleunigung auf der Basis eines maximalen Zustandes des Ausgangsdrehmomentbereichs auf Steuerungsbeschleunigungsbasis; und Erzeugen von Steuerungsbeschleunigungsbefehlen in Ansprechen auf die minimale und maximale Steuerungsbeschleunigung und die minimale und maximale Soll-Steuerungsbeschleunigung.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erzeugen von Steuerungsbeschleunigungsbefehlen in Ansprechen auf die minimale und maximale Steuerungsbeschleunigung und die minimale und maximale Soll-Steuerungsbeschleunigung das Modifizieren der minimalen und maximalen Soll-Steuerungsbeschleunigung, um von einem Soll-Beschleunigungsprofil abzuweichen und somit Ausgangsleistung zu verwalten, umfasst, während die Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis gesteuert wird, um das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Steuern des Getriebes in einem Festgangbereich, während die Kraftmaschinenbefehle in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis gesteuert werden, und das gleichzeitige Steuern der Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis umfasst, um das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Steuern des Getriebes in einem verstellbaren Bereich, während die Kraftmaschinenbefehle in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Kraftmaschinenbasis gesteuert werden, und das gleichzeitige Steuern der Steuerungsbeschleunigung in Ansprechen auf den Ausgangsdrehmomentbereich auf Steuerungsbeschleunigungsbasis umfasst, um das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erreichen.
  9. Verfahren zum Steuern eines Multi-Mode-Antriebsstrangsystems, das Aktoren umfasst, die eine Brennkraftmaschine und ein Ausgangselement, das ein Ausgangsdrehmoment und eine Ausgangsbeschleunigung aufweist, enthalten, wobei das Verfahren umfasst: in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung: Ermitteln eines Kraftmaschinen-Rückführungsterms, der in einer ersten Rückführungsschleife zum Erzeugen von Kraftmaschinen-Drehmomentbefehlen angewandt wird; Ermitteln eines Ausgangsbeschleunigungs-Rückführungsterms, der in einer zweiten Rückführungsschleife zum Erzeugen von Steuerungsbeschleunigungsbefehlen angewandt wird; Vorsehen eines Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereichs von dem Ausgangselementaktor zu dem Kraftmaschinenaktor, wobei der Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich zum Erreichen eines Übergangs in dem Ausgangsdrehmoment dient; Ausführen eines doppelten Regelungsschemas, das das gleichzeitige Anwenden des Kraftmaschinen-Rückführungsterms in der ersten Rückführungsschleife und dem Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich, um die Kraftmaschinen-Drehmomentbefehle zum Steuern der Kraftmaschine zu erzeugen, und das Anwenden des Ausgangsbeschleunigungs-Rückführungsterms in der zweiten Rückführungsschleife umfasst, um die Steuerungsbeschleunigungsbefehle zum Steuern des Ausgangselements in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erzeugen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich zum Erreichen des Übergangs in dem Ausgangsdrehmoment den Soll-Steuerungsbeschleunigungsbereich zum Erreichen des Übergangs in dem Ausgangsdrehmoment während eines Zahnradspielereignisses umfasst.
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