DE102013215016A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Multi-Mode-Antriebsstrangsystems - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems, um Drehmoment unter einer Kraftmaschine, Drehmomentmaschinen und einem Endantrieb zu übertragen, umfasst das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf einen Parameter, der die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflusst, und die Ausgangsdrehmomentanforderung. Es wird eine Suche ausgeführt, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zum Betreiben des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu ermitteln. Die Suche umfasst das Ermitteln von Kandidat-Leistungskosten, die dem Betrieb des Antriebsstrangsystems bei dem Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment und dem Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl zugeordnet sind, für eine jede von der Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahlen und ein jedes von der Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmomenten innerhalb des Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters. Ein bevorzugter Arbeitspunkt der Kraftmaschine wird als die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl und das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment ermittelt, die einem Minimum der Kandidat-Leistungskosten zugeordnet sind. Der Kraftmaschinenbetrieb wird in Ansprechen auf die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl gesteuert.

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 übertragen. 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 übertragen, 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 Energieaustauschs zwischen der Speichereinrichtung für elektrische Energie und den Elektromaschinen, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten, umfasst.
  • Die maximale Kraftmaschinenleistung kann aufgrund von externen Faktoren und Betriebsfaktoren der Kraftmaschine und des Antriebsstrangs herabgesetzt werden. Andere bekannte externe Faktoren, die die Kraftmaschinenleistung herabsetzen, ist das Betreiben der Kraftmaschine und des Antriebsstrangsystems in hohen Höhenlagen. Ein bekannter Betriebsfaktor der Kraftmaschine und des Antriebsstrangs, die die Kraftmaschinenleistung herabsetzen, ist das Betreiben der Kraftmaschine unter Verwendung von Kraftstoff, der eine geringere Oktanzahl als die konstruktionsgemäße für die Kraftmaschine aufweist, wodurch der Zündfunken verzögert wird, so dass die Frühzündung der Kraftmaschine verringert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems, um Drehmoment unter einer Kraftmaschine, Drehmomentmaschinen und einem Endantrieb zu übertragen, umfasst das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf einen Parameter, der die Leistungsabgabe der Kraftmaschine und die Ausgangsdrehmomentanforderung beeinflusst. Es wird eine Suche ausgeführt, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zum Betreiben des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu ermitteln. Die Suche umfasst das Ermitteln von Kandidat-Leistungskosten, die dem Betreiben des Antriebsstrangsystems bei dem Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment und der Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl zugeordnet sind, für eine jede der Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahlen und Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmomenten innerhalb des Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters. Ein bevorzugter Arbeitspunkt der Kraftmaschine wird als die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl und das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment ermittelt, die einem Minimum der Kandidat-Leistungskosten zugeordnet sind. Der Kraftmaschinenbetrieb wird in Ansprechen auf die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl gesteuert.
  • 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 ein Suchschema, das ein Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster anwendet, um zu einer bevorzugten Kraftmaschinen-Drehzahl und zu einer bevorzugten Kraftmaschinenlast zu konvergieren, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
  • 3 eine Mehrzahl von Drehzahl/Drehmoment-Suchfenstern in Relation zu der Leistungsabgabe der Kraftmaschine, die dem Betrieb einer Ausführungsform des Multi-Mode-Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zugeordnet sind, gemäß der Offenbarung veranschaulicht;
  • 4 ein beispielhaftes Leistungskostenmodell, das einen analytischen Rahmen zum Ermitteln von Betriebskosten des Antriebsstrangsystems umfasst, gemäß der Offenbarung veranschaulicht, und
  • 5 eine Mehrzahl von Suchschemata, die ausgestaltet sind, um bevorzugte Drehzahl- und Drehmomentausgänge der Kraftmaschinen und entsprechende Leistungskosten in Ansprechen auf ein Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster zu ermitteln, wenn ein Antriebsstrangsystem in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung betrieben wird, wobei das Getriebe in unterschiedlichen Kandidat-Getriebebereichen arbeitet, gemäß der Offenbarung veranschaulicht.
  • 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, z. B. eine Hochspannungsbatterie (Batterie) 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 Stromflusses ausgestaltet, die Vorrichtungen und Systeme zum Überwachen des elektrischen Stromes und der elektrischen Spannung umfassen. Die Batterie 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. Kraftmaschinen-Drehzahl und 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 oder eine mechanisch angetriebene Hydraulikpumpe, 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 Zündzeiten, 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 einer 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 (Batterie) 85 gespeichert ist, erzeugt. Die Batterie 85 ist mit dem TPIM 82 über den elektrischen Hochspannungsbus 84 hochspannungs-gleichstromgekoppelt, der bevorzugt einen Schützschalter umfasst, der den Fluss elektrischen Stromes zwischen der Batterie 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 Stromrichterzustände 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 Batterie 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 Batterie 85 übertragen, um die Batterie 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 und somit Steuerungsziele zu erreichen, die mit Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistungsvermögen, Fahrbarkeit und Schutz von Bauteilen, die Batterien der Batterie 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 befiehlt, was das Befehlen einer Ausgangsdrehmomentanforderung und das Wählen eines Getriebebereiches 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 die Richtung der vom Bediener beabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs angeben und somit die bevorzugte Drehrichtung des Ausgangselements 92 von entweder einer Vorwärts- oder einer Rückwärtsrichtung angeben. Es ist festzustellen, dass ein 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 vom Bedienerwählbaren Stellungen der Getriebebereichswähleinrichtung 114 können direkt einzelnen Getriebebereichen entsprechen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind, oder können Teilsätzen der Getriebebereiche entsprechen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. 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 umfassen, 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.
  • 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 Verfahren zum Betreiben des hierin unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Antriebsstrangsystems, um Drehmoment zwischen der Kraftmaschine, den Drehmomentmaschinen und dem Endantrieb zu übertragen, umfasst das Ausführen einer Suche, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zum Betreiben des Antriebsstrangsystems in einem der Getriebebereiche in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu ermitteln. Die Suche identifiziert und kompensiert Faktoren, die die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflussen, die Faktoren einschließen, die die Kraftmaschinenleistung herabsetzen, wie etwa Höhenlage und Kraftstoffenergie, und ermittelt einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine für ein Betreiben des Antriebsstrangsystems in einem Getriebebereich in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung, die die Faktoren kompensiert, die die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflussen, die jene Faktoren beeinflussen, die die Kraftmaschinenleistung herabsetzen.
  • 2 zeigt schematisch ein Suchschema 200, das eine Suchmaschine 210 zum Ermitteln einer bevorzugten Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und eines bevorzugten Kraftmaschinen-Drehmomentausgangs Te* 254 innerhalb eines vorbestimmten Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters 320 anwendet, wenn das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 in einem gewählten Bereich 207 ist. Das Suchschema 200 erzeugt auch Leistungskosten P* 256, die der bevorzugten Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und dem bevorzugten Kraftmaschinen-Drehmomentausgang Te* 254 zugeordnet sind. Das vorbestimmte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320 wird auf der Basis von einem oder einer Mehrzahl von überwachten Parametern 205 gewählt, die angeben können, dass die Kraftmaschinenleistung herabgesetzt ist. Ein Parameter, der angeben kann, dass die Kraftmaschinenleistung herabgesetzt ist, umfasst Luftdruck, der eine Höhenlage des Fahrzeugs angibt. Ein anderer geeigneter Parameter, der verwendet werden kann, um die Höhenlage des Fahrzeugs und somit herabgesetzte Kraftmaschinenleistung anzugeben, umfasst einen Eingang von einem Fahrzeug-GPS System. Ein Parameter, der angeben kann, dass die Kraftmaschinenleistung herabgesetzt ist, umfasst Zündzeitenkompensation, um Frühzündung zu verringern, was Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl oder Kraftstoff mit niedriger Energie angibt. Es können andere geeignete Parameter angewandt werden, die angeben, dass die Kraftmaschinenleistung herabgesetzt ist.
  • 3 zeigt graphisch Ausgangsleistung 300 der Kraftmaschine für eine beispielhafte Kraftmaschine, die in einem Alle-Zylinder-Zustand unter einer stationären Bedingung arbeitet, wobei das Kraftmaschinen-Drehmoment auf der vertikalen Achse 302 in Relation zu der Kraftmaschinen-Drehzahl auf der horizontalen Achse 304 gezeigt ist. Eine Mehrzahl von Drehzahl/Drehmoment-Suchfenstern 320, 320' bzw. 320'' ist jeweils in Relation zu der Ausgangsleistung der Kraftmaschine gezeigt. Die Ausgangsleistung der Kraftmaschine ist als eine Mehrzahl von minimalen und maximalen Kraftmaschinen-Drehmomenten in Relation zu der Kraftmaschinen-Drehzahl gezeigt. Die dargestellten Daten veranschaulichen die Ausgangsleistung einer Kraftmaschine, spiegeln aber keine spezifische Ausführungsform einer Kraftmaschine wieder. Die Linien minimalen und maximalen Drehmoments 310 und 311 zeigen die Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine in Relation zu der Kraftmaschinen-Drehzahl für eine Kraftmaschine, die in einem Alle-Zylinder-Zustand unter einer stationären Bedingung auf Seehöhe unter einer aufgewärmten Bedingung mit bekanntem gutem Kraftstoff bei MBT-Zündung arbeitet. Die Linien minimalen und maximalen Drehmoments 310 und 311 stellen jeweils die minimale bzw. maximale Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine dar. Die Linien minimalen und maximalen Drehmoments 312 bzw. 313 zeigen jeweils Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine in Relation zu Kraftmaschinen-Drehzahl für die gleiche Kraftmaschine, die unter einer stationären Bedingung in dem Alle-Zylinder-Zustand unter einer ersten herabgesetzten Bedingung arbeitet. Die erste Bedingung herabgesetzter Leistung kann die auf einer Höhenlage höher als Seeniveau, z. B. in einer Höhenlage von 1000 Metern, unter einer aufgewärmten Bedingung mit bekanntem gutem Kraftstoff bei MBT-Zündung arbeitender Kraftmaschine umfassen. Die erste Bedingung herabgesetzter Leistung kann stattdessen die auf Seeniveau in einem kalten Betriebszustand oder mit schlechtem Kraftstoff arbeitende Kraftmaschine umfassen, die bewirkt, dass die Kraftmaschine von MBT-Zündung entfernt arbeitet, oder andere Bedingungen, die die Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine begrenzen. Die Linien minimalen und maximalen Drehmoments 314 bzw. 315 zeigen Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine in Relation zu Kraftmaschinen-Drehzahl für die gleiche Kraftmaschine, die in dem Alle-Zylinder-Zustand unter einer stationären Bedingung unter einer zweiten herabgesetzten Bedingung arbeitet. Die zweite Bedingung herabgesetzter Leistung kann die auf einer Höhenlage höher als Seeniveau, z. B. in einer Höhenlage von 2000 Metern in dem Alle-Zylinder-Zustand, unter einer aufgewärmten Bedingung mit bekanntem gutem Kraftstoff bei MBT-Zündung arbeitender Kraftmaschine umfassen. Die zweite Bedingung herabgesetzter Leistung kann stattdessen die auf Seeniveau in einem kalten Betriebszustand oder mit schlechtem Kraftstoff arbeitende Kraftmaschine umfassen, die bewirkt, dass die Kraftmaschine von MBT-Zündung entfernt arbeitet, oder andere Bedingungen, die die Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine begrenzen.
  • Linie 350 stellt eine Linie konstanter Kraftmaschinenleistung dar. Kraftmaschinenleistung wird in Relation zu Kraftmaschinen-Drehzahl und -Drehmoment ermittelt. wobei die Leistung wie folgt ermittelt wird: Leistung = Drehzahl·Drehmoment·Konstante. Arbeitspunkte 321, 323 und 325 der Kraftmaschine sind auf der Linie 350 konstanter Kraftmaschinenleistung gezeigt, wobei jede den gleichen Betrag an Kraftmaschinenleistung erzeugt. Der erste Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 321 stellt die Kraftmaschinenleistung dar, die bei maximalem Drehmoment 311 erreicht wird, d. h. bei der maximalen Drehmomentfähigkeit für die Kraftmaschine bei einer gewählten Kraftmaschinen-Drehzahl. Der zweite Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 323 stellt die Kraftmaschinenleistung dar, die erreicht wird, wenn die Kraftmaschine bei maximalem Drehmoment 313 unter der ersten Bedingung herabgesetzter Leistung betrieben wird. Der dritte Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 325 stellt die Kraftmaschinenleistung dar, die erreicht wird, wenn die Kraftmaschine bei maximalem Drehmoment 315 unter der zweiten Bedingung herabgesetzter Leistung betrieben wird. Somit muss die Kraftmaschinen-Drehzahl bei herabgesetzter Kraftmaschinenleistung zunehmen, um die gleiche Kraftmaschinenleistung zu erreichen. Diese Charakteristik wird angewandt, um den Betrieb der Kraftmaschine zu verwalten und somit ein Leistungsniveau der Kraftmaschine zu erreichen, das auf den gesamten Betrieb des Antriebsstrangs anspricht.
  • Beispielhafte erste, zweite bzw. dritte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320, 320' und 320'' sind jeweils mit minimalen und maximalen Drehmomentgrenzen und minimalen und maximalen Drehzahlgrenzen dargestellt. Das erste, zweite und dritte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320, 320' und 320'' weisen jeweils entsprechende minimale Kraftmaschinen-Drehmomentgrenzen 330, 330 und 330'' und entsprechende maximale Kraftmaschinen-Drehmomentgrenzen 335, 335' bzw. 335'' auf. Die maximalen Kraftmaschinen-Drehmomentgrenzen 335, 335' und 335'' sind jeweils von dem entsprechenden maximalen Drehmoment 311, 321 bzw. 331 umschrieben. Wie gezeigt ist, haben die minimalen Kraftmaschinen-Drehmomentgrenzen 330, 330' und 330'' die gleiche Größe. Die maximalen Kraftmaschinen-Drehmomentgrenzen 335, 335' und 335'' erscheinen zu Zwecken des Suchfensters mit der gleichen Größe, sind aber von dem entsprechenden maximalen Drehmoment 311, 321 und 331 umschrieben. Das erste, zweite und dritte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320, 320' und 320'' weisen jeweils entsprechende minimale Kraftmaschinen-Drehzahlgrenzen 340, 340' und 340'' und entsprechende maximale Kraftmaschinen-Drehzahlgrenzen 345, 345' bzw. 345'' auf. Wie gezeigt ist, haben die minimalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenzen 340, 340' und 340'' die gleiche Größe, obwohl das System nicht derart begrenzt ist. Die Größe der maximalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenzen 345, 345' und 345'' nehmen mit zunehmender Herabsetzung der Leistung der Kraftmaschine zu. Die Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster umschreiben die Suchbereiche, können aber die Ist-Drehzahl/Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine nicht verletzen. Somit wird das Ergebnis der Suchausführung nicht den Betrieb der Kraftmaschine bei einem Drehzahl/Drehmoment-Arbeitspunkt anweisen, bei dem die Kraftmaschine nicht arbeiten kann.
  • Das erste Suchfenster 320 umfasst einen Bereich von Kraftmaschinen-Drehmomenten, der von einem maximalen erreichbaren Drehmoment und einem ersten Bereich von Kraftmaschinen-Drehzahlen, z. B. von 900 U/min bis 1300 U/min, umschrieben ist. Das erste Suchfenster 320 umfasst den ersten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 321, enthält aber nicht den zweiten und dritten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 323 und 325. Das zweite Suchfenster 320' umfasst einen Bereich von Kraftmaschinen-Drehmomenten, der von einem maximalen erreichbaren Drehmoment und einem zweiten Bereich von Kraftmaschinen-Drehzahlen, z. B. von 900 U/min bis 1600 U/min, umschrieben ist. Das zweite Suchfenster 320' umfasst den ersten und zweiten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 321 und 323, enthält aber nicht den dritten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 325. Das dritte Suchfenster 320'' umfasst einen Bereich von Kraftmaschinen-Drehmomenten, der von einem maximalen erreichbaren Drehmoment und einem zweiten Bereich von Kraftmaschinen-Drehzahlen, z. B. von 900 U/min bis 2000 U/min, umschrieben ist. Das dritte Suchfenster 320'' umfasst den ersten, zweiten und dritten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt 321, 323 und 325. Ein analoger Satz von Suchfenstern wird für eine Ausgangsleistung der Kraftmaschine für die beispielhafte Kraftmaschine entwickelt und angewandt, die in dem Zylinderabschaltungszustand unter einer stationären Bedingung arbeitet. Das Suchschema kann ausgeführt werden, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine und einen entsprechenden bevorzugten Getriebezustand zum Betreiben der Kraftmaschine in dem Zylinderabschaltungszustand unter voller Kraftmaschinenleistung und wenn die Kraftmaschine unter einer Bedingung herabgesetzter Leistung arbeitet, zu ermitteln.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 2, wendet das Suchschema 200 ein gewähltes der Suchfenster 320, 320', 320'' an, um einen Drehzahlbereich 202 und einen Drehmomentbereich 204 zu ermitteln, die in die zweidimensionale Suchmaschine (Suchmaschine) 210 eingegeben werden. Die Suchmaschine 210 erzeugt iterativ eine Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahlen Ne(j) 212 über den Eingangsdrehzahlbereich 202 hinweg und eine Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmomenten T(j) 214, von denen jedes in eine Iterationsschleife 250 eingegeben wird. Die Iterationsschleife 250 wendet ein Systemdrehmoment-Optimierungsschema 220 und ein Leistungskostenmodell 230 an, um Kandidat-Leistungskosten Pcost(j) 236 für jede Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl Ne(j) 212 und jedes Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment T(j) 214 zu berechnen. Die Suchmaschine 210 überwacht die Kandidat-Leistungskosten Pcost(j) 236 für alle Iterationen. Die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl Ne(j) 212 und das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment Te(j) 214, das ein Minimum der Kandidat-Leistungskosten Pcost(j) 236 erreicht, werden durch die Suchmaschine 210 als die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 gewählt. Die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252, das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 und entsprechende Leistungskosten P* 256 werden auf der Basis der Ausführung einer Mehrzahl von Iterationsschleifen über den Eingangsdrehzahlbereich 202 und den Eingangsdrehmomentbereich 204 identifiziert. In einer Ausführungsform umfasst die Iterationsschleife über den Eingangsdrehzahlbereich 202 das Unterteilen des Eingangsdrehzahlbereichs 202 in fünf diskrete Kraftmaschinen-Drehzahlen zwischen der minimalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 340 und der maximalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 345 für das vorbestimmte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320, und das Unterteilen des Eingangsdrehmomentbereichs 204 in fünf diskrete Kraftmaschinen-Drehmomente zwischen der minimalen Kraftmaschinen-Drehmomentgrenze 330 und der maximalen Kraftmaschinen-Drehmomentgrenze 335, wobei das Suchschema 200 bei jeder der diskreten Lasten für jede der diskreten Drehzahlen ausgeführt wird, um die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 zu identifizieren. Somit ist festzustellen, dass das Suchfenster, das einen breiteren Eingangsdrehzahlbereich, z. B. zwischen der minimalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 340 und der entsprechenden maximalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 345'' aufweist, eine geringere Auflösung und somit weniger Suchgenauigkeit als ein Suchfenster besitzt, das einen schmaleren Eingangsdrehzahlbereich, z. B. zwischen der minimalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 340 und der entsprechenden maximalen Kraftmaschinen-Drehzahlgrenze 345, aufweist.
  • Das Systemdrehmoment-Optimierungsschema 220 wendet die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl Ne(j) 212, das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment T(j) 214, eine Ausgangsdrehmomentanforderung 206, eine Ausgangsdrehzahl des Getriebes, den Getriebebereich 207 und Betriebsparameter 208 des Antriebsstrangsystems an, um einen optimierten Kandidat-Antriebsstrang-Arbeitspunkt 225 für eine Arbeit in einem der Getriebebereiche zu ermitteln. Der Getriebebereich 207 ist ein gewählter der Getriebebereiche, die in Tabelle 1 für eine Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 100 aufgeführt sind. Die Betriebsparameter 208 des Antriebsstrangsystems umfassen Betriebsgrenzen für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62, z. B. minimale und maximale Drehmomente und minimale und maximale Drehzahlen, und Betriebsgrenzen für die Batterie 85, z. B. Batterieleistungsgrenzen, die maximale Entladegrenzen, maximale Ladegrenzen und einen gegenwärtigen Ladezustand umfassen. Der optimierte Kandidat-Antriebsstrang-Arbeitspunkt 225 umfasst bevorzugte Betriebsparameter für die erste und zweite Drehmomentmaschine 60, 62, z. B. Drehmoment und Drehzahl, und bevorzugte Betriebsparameter für die Batterie 85, z. B. Batterieleistung, in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206, wenn die Kraftmaschine bei der Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl Ne(j) 212 und dem Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment T(j) 214 arbeitet und das Getriebe in dem gewählten Getriebebereich 207 arbeitet. Das Leistungskostenmodell 230 wendet eine Leistungskostenfunktion an, um Kandidat-Leistungskosten P(j) 236 zum Betreiben des Antriebsstrangs bei dem optimierten Kandidat-Antriebsstrang-Arbeitspunkt 225 zu ermitteln. Ein beispielhaftes Leistungskostenmodell 230 wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Die Suchmaschine 210 wählt die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 auf der Basis der Leistungskosten für alle Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahlen Ne(j) 212 und Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmomente T(j) 214 an. Die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 sind die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl Ne(j) 212 und das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment T(j) 214, die zu minimalen Gesamtleistungskosten für das Betreiben des Antriebsstrangsystems 100 in dem gewählten Getriebebereich 207 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 innerhalb des Suchfensters 320 führen, das auf die Drehzahl- und Drehmomentfähigkeit der Kraftmaschine begrenzt ist, die jenen Faktoren unterworfen ist, die die Kraftmaschinenleistung herabsetzen. Die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252 und das bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmoment Te* 254 können angewandt werden, um den Betrieb der Kraftmaschine 12 in dem gewählten Getriebebereich 207 mit einem diesem entsprechenden Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 zu steuern.
  • 4 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Leistungskostenmodell 230, das einen analytischen Rahmen zum Ermitteln von Betriebskosten des Antriebsstrangsystems umfasst, der unter Bezugnahme auf das Multi-Mode-Antriebsstrangsystem 100 beschrieben wird, welches unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Antriebsstrangelemente umfassen Kraftmaschine 12, Getriebe 10, nicht auf Verbrennung beruhende Drehmomentmaschinen 60, 62, Batterie 85, Umrichter 82, Radbremsen 98, Endantrieb 90 und ein Kraftstoffspeicherungssystem 8. Pseudoelemente umfassen eine Trägheitslast 17, die ein Element ist, das konstruiert ist, um Systemträgheiten zu berücksichtigen, und elektrische Hochspannungslast 86, die ein Element ist, das konstruiert ist, um Hochspannungslasten in dem Fahrzeug außerhalb derjenigen Last zu berücksichtigen, die zum Vortrieb des Antriebsstrangsystems 100 verwendet wird. Leistungsflusswege umfassen einen ersten Leistungsflussweg 9 von dem Kraftstoffspeicherungssystem 8, um Kraftstoffenergie auf die Kraftmaschine 12 zu übertragen, einen zweiten Leistungsflussweg 14 zwischen der Kraftmaschine 12 und dem Getriebe 10, und einen dritten Leistungsflussweg 84 zwischen der Batterie 85 und dem Stromrichter 82, einen vierten Leistungsflussweg 83 zwischen dem Stromrichter 82 und der elektrischen Hochspannungslast 86, und einen fünften Leistungsflussweg 27 zwischen dem Stromrichter 82 und den nicht auf Verbrennung beruhenden Drehmomentmaschinen 60, 62, einen sechsten Leistungsflussweg 23 zwischen den nicht auf Verbrennung beruhenden Drehmomentmaschinen 60, 62 und dem Getriebe 10, und einen siebten Leistungsflussweg 7 zwischen der Trägheitslast 17 und dem Getriebe 20, einen achten Leistungsflussweg 92 zwischen dem Getriebe 10 und den Radbremsen 98, und einen neunten Leistungsflussweg 99 zwischen den Radbremsen 98 und dem Endantrieb 90. Leistungsverluste umfassen Kraftmaschinen-Leistungsverluste 95, Batterie-Leistungsverluste 81, mechanische Leistungsverluste 87, Elektromotorverluste 89 und Bremsen-Leistungsverluste 97. Die Leistungskosteneingänge in das Leistungskostenmodell 230 werden auf der Basis von Faktoren ermittelt, die mit Fahrbarkeit des Fahrzeugs, Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen und Batteriegebrauch in Beziehung stehen. Leistungskosten werden Kraftstoffverbrauch und Verbrauch elektrischer Energie zugewiesen und zugeordnet und sind spezifischen Arbeitspunkten des Multi-Mode-Antriebsstrangs zugeordnet. Niedrigere Betriebskosten können niedrigeren Kraftstoffverbrauch bei hohen Umwandlungswirkungsgraden, niedrigerem Batterieenergiegebrauch und niedrigeren Emissionen für jeden Arbeitspunkt von Drehzahl/Last der Kraftmaschine zugeordnet werden und berücksichtigen den Kandidat-Betriebszustand der Kraftmaschine 14. Die Leistungskosten können die Kraftmaschinen-Leistungsverluste 95, Elektromotor-Leistungsverluste 89, Batterie-Leistungsverluste 81, Bremsen-Leistungsverluste 97 und mechanische Leistungsverluste 87, die dem Betreiben des Multi-Mode-Antriebsstrangs bei spezifischen Arbeitspunkten für die Kraftmaschine 12 und die nicht auf Verbrennung beruhenden Drehmomentmaschinen 60, 62 zugeordnet sind, umfassen. Das Leistungskostenmodell 230 kann angewandt werden, um Gesamtleistungskosten für einen Betrieb bei einem gewählten Arbeitspunkt der Kraftmaschine und gewählten Zustand der Kraftmaschine zu ermitteln, während das Antriebsstrangsystem in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung betrieben wird.
  • 5 zeigt schematisch eine Mehrzahl von Suchschemata 200, 200' und 200'', die ausgestaltet sind, um bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahlen Ne* 252, bevorzugte Kraftmaschinen-Drehmomentausgänge Te* 254 und entsprechende Leistungskosten P* 256 in Ansprechen auf ein vorbestimmtes Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320 zu ermitteln, wenn das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 in unterschiedlichen Kandidat-Getriebebereichen ist, die Kandidat-Getriebebereiche 207, 207' und 207'' umfassen, wie es gezeigt ist. Ein Wahl/Arbitrierungs-Schema 260 wählt einen der Kandidat-Getriebebereiche 207, 207' und 207'' als einen bevorzugten Getriebebereich und steuert den Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 in Ansprechen darauf.
  • Ein jedes der Suchschemata 200, 200' und 200'' ist analog zu dem Suchschema 200, das unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Das vorbestimmte Drehzahl/Drehmoment-Suchfenster 320 wird wie vorhergehend beschrieben ermittelt. Ein jedes der Suchschemata 200, 200' und 200'' wendet die Suchmaschine 210 an, um innerhalb des vorbestimmten Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters 320 zu suchen, während das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 jeweils in den Kandidat-Getriebebereichen 207, 207' bzw. 207'' arbeitet. Das Suchschema 200 ermittelt die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252, den bevorzugten Kraftmaschinen-Drehmomentausgang Te* 254 und entsprechende Leistungskosten P* 256, wenn das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 in dem ersten Kandidat-Getriebebereich 207 arbeitet. Das Suchschema 200' ermittelt die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252', den bevorzugten Kraftmaschinen-Drehmomentausgang Te* 254' und entsprechende Leistungskosten P* 256', wenn das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 in dem zweiten Kandidat-Getriebebereich 207 arbeitet. Das Suchschema 200'' ermittelt die bevorzugte Kraftmaschinen-Drehzahl Ne* 252'', den bevorzugten Kraftmaschinen-Drehmomentausgang Te* 254'' und entsprechende Leistungskosten P* 256'', wenn das Antriebsstrangsystem 100 in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung 206 betrieben wird, wobei das Getriebe 10 in dem dritten Kandidat-Getriebebereich 207'' arbeitet. Es ist festzustellen, dass es zusätzliche Suchen geben kann, die anderen Kandidat-Getriebebereichen zugeordnet sind.
  • Die vorstehend erwähnten Drehzahlen 252, Drehmomente 254 und Leistungskosten 256, die der Mehrzahl von Kandidat-Getriebebereiche 207, 207' und 207'' zugeordnet sind, werden in den Wahl/Arbitrierungs-Block 260 eingegeben, der wirkt, um einen der Kandidat-Getriebebereiche 207, 207' und 207'' als einen bevorzugten Getriebebereich 267 zum Steuern des Getriebes 10 zu wählen, wobei die entsprechende Drehzahl 252 und das entsprechende Drehmoment 254 als die bevorzugte Drehzahl 262 und das bevorzugte Drehmoment 264 zum Steuern des Betriebes der Kraftmaschine 12 angewandt werden. Der Wahl/Arbitrierungs-Block 260 wendet Hysterese und andere Taktiken an, um Schalthäufigkeit zu minimieren 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 Betreiben 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: Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf Parameter, die die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflussen; Ausführen einer Suche, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zum Betreiben des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu ermitteln, wobei die Suche umfasst: für eine jede von einer Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahlen und ein jedes von einer Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmomenten innerhalb des Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters, Ermitteln von Kandidat-Leistungskosten, die dem Betreiben des Antriebsstrangsystems bei dem Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment und der Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl zugeordnet sind, und Ermitteln eines bevorzugten Arbeitspunktes der Kraftmaschine der die Kandidat-Kraftmaschinen-Drehzahl und das Kandidat-Kraftmaschinen-Drehmoment umfasst, die einem Minimum der Kandidat-Leistungskosten zugeordnet sind; und Steuern des Betriebes der Kraftmaschine in Ansprechen auf den bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf den Luftdruck umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf den Luftdruck das Ausdehnen einer maximalen Kraftmaschinen-Drehzahl-Suchgrenze in Ansprechen auf eine Abnahmen des Luftdrucks umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf eine Funkenzündungszeitkompensation umfasst, um Frühzündung zu verringern.
  5. Verfahren zum Betreiben 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: Überwachen eines Parameters, der die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflusst; Überwachen einer Ausgangsdrehmomentanforderung; Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf Parameter, die die Leistungsabgabe der Kraftmaschine beeinflussen; Ausführen einer Suche, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zum Betreiben des Antriebsstrangsystems in einem Getriebebereich in Ansprechen auf die Ausgangsdrehmomentanforderung zu ermitteln, wobei die Suche umfasst: Ermitteln von Kandidat-Leistungskosten, die dem Betreiben des Antriebsstrangsystems zugeordnet sind, für einen jeden von der Mehrzahl von Kandidat-Kraftmaschinen-Arbeitspunkten innerhalb des Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters, und Ermitteln eines bevorzugten Arbeitspunktes der Kraftmaschine, der den Kandidat-Kraftmaschinen-Arbeitspunkt umfasst, der einem Minimum der Kandidat-Leistungskosten zugeordnet ist; und Steuern des Getriebes in dem Getriebebereich und Steuern des Betriebes der Kraftmaschine in Ansprechen auf den bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf den Luftdruck umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf den Luftdruck das Ausdehnen einer maximalen Kraftmaschinen-Drehzahl-Suchgrenze in Ansprechen auf eine Abnahmen des Luftdrucks umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters das Identifizieren eines Drehzahl/Drehmoment-Suchfensters in Ansprechen auf eine Funkenzündungszeitkompensation umfasst, um Frühzündung zu verringern.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausführen der Suche, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zu ermitteln, das Ausführen einer Suche umfasst, um den bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine für das Betreiben der Kraftmaschine in einem Alle-Zylinder-Zustand zu ermitteln.
  10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ausführen der Suche, um einen bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine zu ermitteln, das Ausführen der Suche umfasst, um den bevorzugten Arbeitspunkt der Kraftmaschine für das Betreiben der Kraftmaschine in einem Zylinderdeaktivierungszustand zu ermitteln.
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