DE102014105424A1 - Verfahren und systeme zum steuern eines antriebsstrangsystems, um das turboloch in einem hybridfahrzeug zu verringern - Google Patents

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Lan Wang
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Bryan N. Roos
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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems umfasst Ermitteln einer Drehmomentanforderung; Wählen machbarer Eingangsdrehmoment- und Eingangsdrehzahl-Arbeitspunkte; Berechnen angesammelter Leistungsverluste des Systems; Ermitteln eines Turbowirkungsgrades als eine Funktion einer Differenz zwischen einer machbaren Änderungsrate des Eingangsdrehmoments und einer Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments, die erforderlich sind, um das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erreichen; Summieren des Turbowirkungsgrades zu den angesammelten Leistungsverlusten des Systems, um Verluste des Gesamtsystems zu ermitteln, die machbaren Eingangsdrehmomenten und einer machbaren Eingangsdrehzahl entsprechen, die in der Lage sind, das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erzeugen; Ermitteln eines machbaren Eingangsdrehmoments und einer machbaren Eingangsdrehzahl, die einem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entsprechen; und Wählen als eine Soll-Eingangsdrehzahl und ein Soll-Eingangsdrehmoment, diejenige bzw. dasjenige, die bzw. das dem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entspricht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems, um ein Turboloch in einem Hybridfahrzeug zu verringern.
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Hybrid-Antriebsstrangarchitekturen können mehrere Drehmoment erzeugende Einrichtungen umfassen, die Brennkraftmaschinen und nicht auf Verbrennung beruhende Maschinen, z. B. elektrische Maschinen, einschließen, die Drehmoment durch eine Getriebeeinrichtung auf ein Ausgangselement übertragen. Ein beispielhafter Hybridantriebsstrang umfasst ein kombiniert leistungsverzweigtes elektromechanisches Two-Mode-Getriebe, das ein Eingangselement zum Aufnehmen von Traktionsdrehmoment von einer Antriebsaggregat-Leistungsquelle, bevorzugt einer Brennkraftmaschine, und ein Ausgangselement aufweist. Das Ausgangselement kann funktional mit einem Endantrieb eines Kraftfahrzeugs zum Übertragen von Traktionsdrehmoment dorthin verbunden sein. Maschinen, die als Motoren oder Generatoren arbeiten, können Drehmomenteingänge in das Getriebe unabhängig von einem Drehmomenteingang von der Brennkraftmaschine erzeugen. Die Maschinen können kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in Energie umwandeln, die in einer Energiespeichereinrichtung speicherbar ist. Ein Steuerungssystem überwacht verschiedene Eingänge von dem Fahrzeug und dem Bediener und stellt eine funktionelle Steuerung des Hybridantriebsstrangs zur Verfügung, welche ein Steuern des Getriebebetriebsbereichszustandes und des Gangschaltens, ein Steuern der Drehmoment erzeugenden Einrichtungen und ein Regeln des Leistungsaustauschs unter der Energiespeichereinrichtung und den Maschinen einschließt, um Ausgänge des Getriebes, die Drehmoment und Drehzahl umfassen, zu verwalten.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems, um ein Turboloch zu verringern. Das Verfahren kann von einem System-Controller durchgeführt werden. Der System-Controller kann einen oder mehrere Prozessoren und ein oder mehrere computerlesbare Medien umfassen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren Ermitteln einer Drehmomentanforderung; Wählen machbarer Eingangsdrehmoment- und Eingangsdrehzahl-Arbeitspunkte; Berechnen angesammelter Leistungsverluste des Systems, die den gewählten machbaren Eingangsdrehmomenten und der gewählten machbaren Eingangsdrehzahl entsprechen, die in der Lage sind, ein Soll-Ausgangsdrehmoment auf der Basis der Drehmomentanforderung zu erzeugen; Ermitteln eines Turbowirkungsgrades als eine Funktion einer Differenz zwischen einer machbaren Änderungsrate des Eingangsdrehmoments und einer Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments, die erforderlich sind, um das Soll-Ausgangsdrehmoment innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer bei unterschiedlicher Eingangsdrehzahl zu erreichen; Summieren des Turbowirkungsgrades zu den angesammelten Leistungsverlusten des Systems, um Verluste des Gesamtsystems zu ermitteln, die machbaren Eingangsdrehmomenten und einer machbaren Eingangsdrehzahl entsprechen, die in der Lage sind, das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erzeugen; Ermitteln eines machbaren Eingangsdrehmoments und einer machbaren Eingangsdrehzahl, die einem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entsprechen; und Wählen als eine Soll-Eingangsdrehzahl und ein Soll-Eingangsdrehmoment, diejenige bzw. dasjenige, die bzw. das dem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entspricht.
  • Der Schritt eines Ermittelns des Turbowirkungsgrades kann ein Ermitteln umfassen, ob ein Turboloch erwartet wird. Der Schritt eines Ermittelns, ob ein Turboloch erwartet wird, kann ein Vergleichen einer Ist-Kraftmaschinen-Drehzahl mit einem vorbestimmten kalibrierbaren Drehzahl-Schwellenwert der Kraftmaschine umfassen. Der Schritt eines Ermittelns des Turbowirkungsgrades kann das Zuweisen eines Werts von null zu dem Turbowirkungsgrad umfassen, wenn das Turboloch nicht erwartet wird. Der Schritt eines Ermittelns des Turbowirkungsgrades kann umfassen: Ermitteln der Soll-Eingangsdrehmoment-Änderungsrate, um das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn das Turboloch erwartet wird; und berechnet eine Differenz zwischen der Soll-Eingangsdrehmoment-Änderungsrate und dem machbaren Eingangsdrehmoment für alle machbaren Eingangsdrehzahlen.
  • Der Schritt eines Berechnens angesammelter Leistungsverluste des Systems umfasst ein Berechnen von Leistungsverlusten einzelner Teilsysteme und ein Summieren der Leistungsverluste einzelner Teilsysteme. Die Leistungsverluste einzelner Teilsysteme können Motorverluste und Getriebeverluste umfassen. Der Schritt eines Ermittelns des machbaren Eingangsdrehmoments kann ein Durchführen einer iterativen abgeleiteten Konvergenz umfassen. Der Schritt eines Ermittelns der machbaren Eingangsdrehzahl kann eine Abschnittsuche in machbaren Eingangsdrehmomenten und entsprechenden Gesamtsystemverlusten umfassen. Das Verfahren kann ferner ein Ermitteln eines Drehzahlprofils der Kraftmaschine auf der Basis der Soll-Eingangsdrehzahl und einer Ist-Kraftmaschinen-Drehzahl umfassen. Der Schritt eines Ermittelns des Eingangsdrehzahlprofils kann ein Filtern des Drehzahlprofils der Kraftmaschine umfassen. Der Schritt eines Filterns des Drehzahlprofils der Kraftmaschine kann ein Verwenden eines Filters mit einer Zeitkonstanten umfassen, die eine Funktion einer Änderungsrate der Gaspedalstellung und einer Differenz zwischen einem Soll-Kraftmaschinen-Drehmoment und einem Ist-Kraftmaschinen-Drehmoment ist.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft auch Hybridantriebsstrangsysteme. In einer Ausführungsform umfasst das Antriebsstrangsystem eine Kraftmaschine, einen Turbolader, der in Fluidverbindung mit der Kraftmaschine angeordnet ist, so dass der Turbolader ausgestaltet ist, um der Kraftmaschine komprimierte Luft zuzuführen, ein elektrisch verstellbares Getriebe, das mit der Kraftmaschine gekoppelt und ausgestaltet ist, um kinetische Energie, die von der Kraftmaschine ausgeht, zu übertragen, und einen System-Controller. Der System-Controller ist ausgestaltet, um: eine Drehmomentanforderung zu ermitteln; machbare Eingangsdrehmoment- und Eingangsdrehzahl-Arbeitspunkte zu wählen; angesammelte Leistungsverluste des Systems, die den gewählten machbaren Eingangsdrehmomenten und der gewählten machbaren Eingangsdrehzahl entsprechen, die in der Lage sind, ein Soll-Ausgangsdrehmoment auf der Basis der Drehmomentanforderung zu erzeugen, zu berechnen; einen Turbowirkungsgrad als eine Funktion einer Differenz zwischen einer machbaren Eingangsdrehmoment-Änderungsrate und einer Soll-Eingangsdrehmoment-Änderungsrate, die erforderlich sind, um das Soll-Ausgangsdrehmoment innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen, zu ermitteln; den Turbowirkungsgrad zu den angesammelten Leistungsverlusten des Systems zu addieren, um Verluste des Gesamtsystems, die machbaren Eingangsdrehmomente entsprechen, die in der Lage sind, das Soll-Ausgangsdrehmoment bei unterschiedlicher Eingangsdrehzahl zu erzeugen, zu ermitteln; eine machbare Eingangsdrehzahl und ein machbares Eingangsdrehmoment, die einem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entsprechen, zu ermitteln; und als eine Soll-Eingangsdrehzahl und ein Soll-Eingangsdrehmoment diejenige bzw. dasjenige, die bzw. das dem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entspricht, zu wählen.
  • In einer Ausführungsform ist der System-Controller ausgestaltet, um zu ermitteln, ob ein Turboloch erwartet wird. Der System-Controller ist ausgestaltet, um zu ermitteln, ob das Turboloch erwartet wird, indem eine Ist-Drehzahl der Kraftmaschine mit einem vorbestimmten kalibrierbaren Drehzahl-Schwellenwert der Kraftmaschine verglichen wird. Der System-Controller ist ausgestaltet, um die Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments, um das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn das Turboloch erwartet wird, zu ermitteln. Der System-Controller ist ausgestaltet, um eine Differenz zwischen der Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments und dem machbaren Eingangsdrehmoment für alle machbaren Eingangsdrehzahlen zu berechnen. Der System-Controller ist ausgestaltet, um ein Drehzahlprofil der Kraftmaschine auf der Basis der Soll-Eingangsdrehzahl und einer Ist-Kraftmaschinen-Drehzahl zu ermitteln. Der System-Controller ist ausgestaltet, um eine Abschnittsuche in machbaren Eingangsdrehmomenten und machbarer Eingangsdrehzahl und entsprechende Leistungsverluste des Gesamtsystems durchzuführen, um die machbare Eingangsdrehzahl und das machbare Eingangsdrehmoment zu ermitteln.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Ausführungsarten und anderen Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung der mechanischen Bauteile eines Fahrzeugs, das ein Hybridantriebsstrangsystem umfasst;
  • 2 ist eine elektrische und mechanische schematische Darstellung einer Systemarchitektur des Fahrzeugs von 1;
  • 3 ist eine grafische Darstellung verschiedener Betriebsbereiche mit Bezug auf Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des beispielhaften elektrisch verstellbaren Getriebes des in 1 schematisch gezeigten Antriebsstrangsystems;
  • 4 ist ein Drehmomentraumausdruck in Motordrehmomenten (Ta und Tb), der beispielhafte Linien konstanter Batterieleistung (Pbatt), beispielhafte Linien konstanten Ausgangsdrehmoments (To) und beispielhafte Linien konstanten Kraftmaschinen-Drehmoments (d. h. Eingangsdrehmoment Ti) umfasst;
  • 5 ist ein Ausdruck beispielhafter Kosten einzelner Teilsysteme und angesammelter Kosten des Systems, die mit Leistung korreliert sind, über einen Eingangsdrehmomentbereich, der beim Ermitteln eines optimalen Eingangsdrehmoment-Arbeitspunktes bei einem Satz von Ist-Geschwindigkeiten bzw. Ist-Drehzahlen und Ist-Beschleunigungen des Systems zweckmäßig ist;
  • 6 ist eine grafische Darstellung einer bevorzugten Technik zum Konvergieren auf einen Arbeitspunkt im Eingangsdrehmoment mit minimalen Kosten des Systems;
  • 7 ist eine grafische Abbildung von empirisch ermittelten Kennliniendaten von Motordrehmoment über Drehzahl, die bei der Ermittlung eines machbaren Betriebsraumes benutzt werden;
  • 8 ist eine grafische Darstellung von Kennliniendaten von Batterieleistungsverlust über Batterieleistung, die bei der Ermittlung von Batterieleistungsverlusten benutzt werden;
  • 9 veranschaulicht ein Flussdiagramm von beispielhaften Schritten in einem Satz Anweisungen, die von einem computerbasierten Controller ausgeführt werden, der besonders geeignet ist, um die optimalen Antriebsstrang-Betriebsparameter zu ermitteln;
  • 10 ist eine grafische Abbildung von empirisch ermittelten Kennliniendaten von Motordrehmoment über Drehzahl, die beim Ermitteln von Motorverlusten benutzt werden;
  • 11 ist eine grafische Abbildung von empirisch ermittelten Kennliniendaten von Drehmoment der Kraftmaschine über Drehzahl der Kraftmaschine, die beim Ermitteln des Drehzahlprofils der Kraftmaschine benutzt werden;
  • 12 veranschaulicht ein Flussdiagramm von beispielhaften Schritten in einem Satz Anweisungen, die von einem computerbasierten Controller ausgeführt werden und besonders geeignet sind, um einen Kostenfaktor, der einem Turboloch zugeordnet ist (d. h. Turbokosten) zu ermitteln;
  • 13 ist eine grafische Darstellung von empirisch ermittelten Daten von Soll-Eingangsdrehmoment-Änderungsrate und machbarer Eingangsdrehmoment-Änderungsrate über Eingangsdrehzahl, die beim Ermitteln einer Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments benutzt werden;
  • 14 ist eine grafische Darstellung von empirisch ermittelten Turbokosten über Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments; und
  • 15 veranschaulicht einen beispielhaften Datenfluss, der ein beispielhaftes Verfahren beschreibt, das benutzt werden kann, um ein Eingangsdrehzahlprofil zu ermitteln.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug, das ein Hybridantriebsstrangsystem 11 umfasst. Das Antriebsstrangsystem 11 umfasst eine Kraftmaschine 14 und ein kombiniert leistungsverzweigtes elektrisch verstellbares Multi-Mode-Getriebe (EVT) 10, das ausgestaltet ist, um kinetische Energie von der Kraftmaschine 14 auf angetriebene Elemente, wie etwa Räder (nicht gezeigt), zu übertragen. Das EVT 10 ist zum Implementieren der Steuerungen der vorliegenden Offenbarung besonders geeignet und umfasst ein Eingangselement 12, das eine Welle sein kann, die direkt durch die Kraftmaschine 14 angetrieben wird, oder, wie es in 2 gezeigt ist, ein Dämpfer für transientes Drehmoment 16 (2), der zwischen das Ausgangselement der Kraftmaschine 14 und das Eingangselement des EVT 10 eingekoppelt ist. Der Dämpfer für transientes Drehmoment 16 (2) kann eine Drehmomentübertragungseinrichtung (nicht gezeigt) umfassen oder in Verbindung mit dieser angewandt werden, um eine selektive Einrückung der Kraftmaschine 14 mit dem EVT 10 zuzulassen. Diese Drehmomentübertragungseinrichtung wird nicht benutzt, um den Modus, in welchem das EVT 10 arbeitet, zu ändern oder zu steuern.
  • Die Kraftmaschine 14 kann eine Kraftmaschine für fossilen Kraftstoff sein, wie etwa eine Dieselmaschine, und kann ausgestaltet sein, um Ausgangsleistung mit einer konstanten Drehzahl, wie in Umdrehungen pro Minute (U/min) gemessen, zuzuführen. Dementsprechend kann die Kraftmaschine 14 mit einer konstanten Drehzahl oder mit einer Vielfalt von konstanten Drehzahlen gemäß einem Soll-Arbeitspunkt arbeiten, wie er aus Bedienereingaben und Antriebsbedingungen ermittelt werden kann.
  • Das Fahrzeug umfasst einen Turbolader 47, der ausgestaltet ist, um unter Druck gesetzte Luft der Kraftmaschine 14 über einen Einlasskrümmer (nicht gezeigt) zuzuführen. Der Turbolader 47 kann ein Turbinenrad (nicht gezeigt), das durch Abgase, die von der Kraftmaschine 14 stammen, mit Leistung beaufschlagt wird, und ein Verdichterrad (nicht gezeigt), das durch das Turbinenrad angetrieben wird, umfassen. Das Verdichterrad des Turboladers 47 ist ausgestaltet, um Luft zu komprimieren und die komprimierte Luft über den Einlasskrümmer an die Kraftmaschine 14 abzugeben. Alternativ kann ein Überlader, der durch eine Nockenwelle angetrieben wird, Luft komprimieren und die komprimierte Luft an die Kraftmaschine 14 über den Einlasskrümmer abgeben. Obwohl der Einbau eines Turboladers in der Regel das Drehmoment der Kraftmaschine erhöht, während ihre Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert wird, können Fahrzeuge, die einen Turbolader verwenden, ein Turboloch erfahren. Ein Turboloch ist die Zeitdauer, die es dauert, bis der Turbolader einen Ladedruck an die Kraftmaschine liefert, um das Aufbringen des Soll-Drehmoments zu beginnen. Während dieses Turbolochs fühlt sich der Betrieb des Fahrzeugs zäh an. Es ist daher erwünscht, das Turboloch zu verringern, um das zähe Anfühlen des Fahrzeugs zu verringern. In dem Antriebsstrangsystem 11 kann die Drehzahl de Kraftmaschine unabhängig von der Ausgangsdrehzahl oder dem Ausgangsdrehmoment gewählt werden. Es ist daher möglich, die Drehzahl der Kraftmaschine zu steuern, um das Turboloch zu verringern.
  • Das EVT 10 umfasst drei Planetenrad-Teilsätze 24, 26 und 28. Der erste Planetenrad-Teilsatz 24 weist ein erstes inneres Zahnradelement 32 und ein erstes äußeres Zahnradelement 30, das das erste innere Zahnradelement 32 umgibt, auf. Von daher kann das erste innere Zahnradelement 32 als ein Sonnenrad ausgestaltet sein, und das erste äußere Zahnradelement 30 kann als ein Hohlrad ausgestaltet sein. Der Planetenrad-Teilsatz 24 umfasst ferner einen ersten Träger 36 und eine Mehrzahl von ersten Planetenradelementen 34, die an dem ersten Träger 36 drehbar montiert sind, so dass jedes erste Planetenradelement 34 kämmend mit sowohl dem ersten äußeren Zahnradelement 30 als auch dem ersten inneren Zahnradelement 32 in Eingriff steht.
  • Der zweite Planetenrad-Teilsatz 26 umfasst ein zweites inneres Zahnradelement 40 und ein zweites äußeres Zahnradelement 38, das das zweite innere Zahnradelement 40 umgibt. Dementsprechend kann das zweite innere Zahnradelement 40 als ein Sonnenrad ausgestaltet sein, und das zweite äußere Zahnradelement 38 kann als ein Hohlrad ausgestaltet sein. Der zweite Planetenrad-Teilsatz 26 umfasst ferner einen zweiten Träger 44 und eine Mehrzahl von zweiten Planetenradelementen 42, die an dem zweiten Träger 44 drehbar montiert sind, so dass jedes zweite Planetenradelement 42 kämmend mit sowohl dem zweiten äußeren Zahnradelement 38 als auch dem zweiten inneren Zahnradelement 40 in Eingriff steht.
  • Der dritte Planetenrad-Teilsatz 28 umfasst ein drittes inneres Zahnradelement 48 und ein drittes äußeres Zahnradelement 46, das das dritte innere Zahnradelement 48 umgibt. Somit kann das dritte äußere Zahnradelement 46 als ein Hohlrad ausgestaltet sein, und das dritte innere Zahnradelement 48 kann als ein Sonnenrad ausgestaltet sein. Der dritte Planetenrad-Teilsatz 28 umfasst ferner einen dritten Träger 52 und eine Mehrzahl von dritten Planetenradelementen 50, die an dem dritten Träger 52 drehbar montiert sind, so dass jedes dritte Planetenradelement 50 kämmend mit sowohl dem dritten äußeren Zahnradelement 46 als auch dem dritten inneren Zahnradelement 48 in Eingriff steht.
  • Während jeder Planetenrad-Teilsatz 24, 26 und 28 ein einfacher Planetenrad-Teilsatz sein kann, sind der erste und zweite Planetenrad-Teilsatz 24 und 26 funktional miteinander über irgendeine geeignete Kopplungseinrichtung, wie etwa ein Nabenplattenzahnrad 54, gekoppelt. Insbesondere kann das Nabenplattenzahnrad 54 das erste innere Zahnradelement 32 des ersten Planetenrad-Teilsatzes 24 funktional mit dem zweiten äußeren Zahnradelement 38 des zweiten Planetenrad-Teilsatzes 26 koppeln. Das erste innere Zahnradelement 32 und das zweite äußere Zahnradelement 38 können mit einem ersten Motor/Generator 56 durch eine Hohlwelle 58 verbunden sein. Der erste Motor/Generator 56 kann hierin auch verschiedentlich als Motor A oder MA bezeichnet sein.
  • Eine Welle 60 kann den ersten Träger 36 des ersten Planetenrad-Teilsatzes 24 mit dem zweiten Träger 44 des zweiten Planetenrad-Teilsatzes 26 koppeln. Darüber hinaus ist die Welle 60 selektiv mit dem dritten Träger 52 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 durch eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 62 verbunden. Die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 62 kann angewandt werden, um bei der Wahl der Betriebsmodi des EVT 10 zu helfen. In der vorliegenden Offenbarung kann die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 62 auch als zweite Kupplung, Kupplung zwei oder C2 bezeichnet sein.
  • Der dritte Träger 52 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 kann direkt mit einem Getriebeausgangselement 64 verbunden sein. Wenn das EVT 10 in einem Landfahrzeug verwendet wird, kann das Getriebeausgangselement 64 mit den Fahrzeugachsen (nicht gezeigt) verbunden sein, die wiederum mit den angetriebenen Elementen (nicht gezeigt) verbunden sein können. Die angetriebenen Elemente können Vorder- oder Hinterräder des Fahrzeugs oder ein Antriebszahnrad eines Kettenfahrzeugs sein.
  • Das zweite innere Zahnradelement 40 des zweiten Planetenrad-Teilsatzes 26 kann mit dem dritten inneren Zahnradelement 48 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 über eine Hohlwelle 66, die die Welle 60 umgibt, verbunden sein. Das dritte äußere Zahnradelement 46 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 kann selektiv mit Masse, die durch ein Getriebegehäuse 68 dargestellt ist, über eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung 70 verbunden sein. Die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 70 kann angewandt werden, um bei der Wahl der Betriebsmodi des EVT 10 zu helfen. In der vorliegenden Offenbarung kann die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 70 auch als erste Kupplung, Kupplung eins oder C1 bezeichnet sein.
  • Die Hohlwelle 66 kann ständig mit einem zweiten Motor/Generator 72 verbunden sein. Der zweite Motor/Generator 72 kann auch als Motor B oder MB bezeichnet sein. Alle Planetenrad-Teilsätze 24, 26 und 28 sowie Motor A und Motor B (56, 72) sind koaxial um die axial angeordnete Welle 60 orientiert. Es ist anzumerken, dass beide Motoren A und B eine ringförmig Ausgestaltung haben, die zulässt, dass diese die drei Planetenrad-Teilsätze 24, 26 und 28 umgeben können, so dass die Planetenrad-Teilsätze 24, 26 und 28 radial innen von den Motoren A und B angeordnet sind. Diese Ausgestaltung minimiert den Gesamtaußenperipherie, wie etwa den Umfang, des EVT 10.
  • Ein Antriebszahnrad 80 ist mit dem Eingangselement 12 gekoppelt und kann das Eingangselement 12 fest mit dem ersten äußeren Zahnradelement 30 des ersten Planetenrad-Teilsatzes 24 verbinden. Dementsprechend ist das Antriebszahnrad 80 ausgestaltet, um Leistung von der Kraftmaschine 14, den Motoren/Generatoren 56, 72 oder einer Kombination davon aufzunehmen. Das Antriebszahnrad 80 steht kämmend mit einem Zwischenzahnrad 82 in Eingriff, das wiederum kämmend mit einem Verteilerzahnrad 84 in Eingriff steht, das an einem Ende einer Welle 86 befestigt ist. Das andere Ende der Welle 86 kann an einer Getriebefluidpumpe 88 befestigt sein, die Getriebefluid von einem Sumpf 37 aufnimmt. Der Sumpf 37 gibt Hochdruckfluid an einen Regler 39 ab, der einen Teil des Fluids zu dem Sumpf 37 zurückführt und geregelten Leitungsdruck in Leitung 41 liefert.
  • In der beschriebenen beispielhaften mechanischen Anordnung nimmt das Getriebeausgangselement 64 Leistung durch zwei unterschiedliche Zahnradstränge in dem EVT 10 auf. Ein erster Modus oder Zahnradstrang wird gewählt, wenn die erste Kupplung 70 betätigt wird, um das dritte äußere Zahnradelement 46 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 ”festzulegen”. Ein zweiter Modus oder Zahnradstrang wird gewählt, wenn die erste Kupplung 70 gelöst wird und die Kupplung 62 gleichzeitig betätigt wird, um die Welle 60 mit dem dritten Träger 52 des dritten Planetenrad-Teilsatzes 28 zu verbinden. So wie es hierin verwendet wird, wenn auf einen Modus, der mit einem Zahnradstrang in Beziehung steht, Bezug genommen wird, wird die Großbuchstabenbezeichung MODE 1 oder MODE 2 oder M1 oder M2 verwendet.
  • Das EVT 10 ist in der Lage, einen Bereich von Ausgangsdrehzahlen von relativ langsam bis relativ schnell in jedem Betriebsmodus bereitzustellen. Diese Kombination aus zwei Modi mit einem Ausgangsdrehzahlbereich von langsam bis schnell in jedem Modus lässt zu, dass das EVT 10 das Fahrzeug aus einer feststehenden Bedingung bis zu Autobahngeschwindigkeiten antreiben kann. Zusätzlich ist ein Festverhältniszustand, in dem beide Kupplungen C1 70 und C2 62 gleichzeitig angelegt sind, für eine effiziente mechanische Kopplung des Eingangselements 12 mit dem Getriebeausgangselement 64 durch ein Festgangverhältnis verfügbar. Darüber hinaus ist ein neutraler Zustand, in dem beide Kupplungen C1 und C2 gleichzeitig gelöst sind, zum mechanischen Entkoppeln des Getriebeausgangselements 64 von dem EVT 10 verfügbar. Schließlich ist das EVT 10 in der Lage, synchronisierte Schaltungen zwischen den Modi bereitzustellen, wobei die Schlupfdrehzahl über beide Kupplungen C1 und C2 hinweg, im Wesentlichen null ist.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann die Kraftmaschine 14 durch ein Kraftmaschinen-Steuerungsmodul (ECM) 23 elektronisch gesteuert werden, das ein herkömmlicher Dieselmaschinen-Controller auf Mikroprozessorbasis sein kann, der solche üblichen Bauelemente umfasst, wie etwa einen Mikroprozessor, Nur-Lese-Speicher ROM, Direktzugriffsspeicher RAM, elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog-(D/A-)Schaltung und Eingabe/Ausgabe-Schaltung und Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung. Das ECM 23 fungiert, um über eine Mehrzahl von diskreten Leitungen Daten von einer Vielfalt von Sensoren zu beschaffen bzw. eine Vielfalt von Aktoren der Kraftmaschine 14 zu steuern. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 im Allgemeinen in einer bidirektionalen Schnittstelle mit der Kraftmaschine 14 über Sammelleitung 35 gezeigt und kann ausgestaltet sein, um Signale zu empfangen, die verschiedene Parameter angeben, wie etwa Kühlmitteltemperaturen von Ölsumpf und Kraftmaschine, Drehzahl Ne der Kraftmaschine, Turbodruck und Umgebungslufttemperatur und -druck. In Ansprechen auf diese Signale kann das ECM 23 ausgestaltet sein, um einen oder mehrere Aktoren, wie etwa Kraftstoffeinspritzventile, Gebläse-Controller und Kraftmaschinenvorheizungen, die Glühkerzen- und Einlassluftheizungen vom Gittertyp umfassen, zu steuern. Ferner ist das ECM 23 auch ausgestaltet, um die Kraftmaschine 14 in Ansprechen auf einen Drehmomentbefehl Te_cmd zu steuern.
  • Das EVT 10 kann selektiv Leistung von der Kraftmaschine 14 und von einer elektrischen Speichereinrichtung, wie etwa einer oder mehreren Batterien in einem Batteriepaketmodul (BPM) 21, aufnehmen. Das Antriebsstrangsystem 11 kann auch derartige Energiespeichereinrichtungen umfassen, die ein integraler Teil des Leistungsflusses davon sind. Andere elektrische Speichereinrichtungen, die die Fähigkeit haben, elektrische Leistung zu speichern und elektrische Leistung abzugeben, können anstelle der Batterien verwendet werden, ohne die Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verändern. Das BPM 21 ist mit einem Doppel-Leistungsstromrichtermodul (DPIM) 19 über Gleichstromleitungen 27 hochspannungsgleichstromgekoppelt. Elektrischer Strom kann zu oder von dem BPM 21 abhängig davon übertragen werden, ob das BPM 21 geladen oder entladen wird.
  • Das DPIM 19 umfasst ein Paar Leistungsstromrichter und jeweilige Motor-Controller, die ausgestaltet sind, um Motorsteuerungsbefehle zu empfangen und Umrichterzustände davon zu steuern, um eine Motorantriebs- oder Regenerationsfunktionalität bereitzustellen. Motor-Controller sind Controller auf Mikroprozessorbasis, die solche üblichen Bauelemente umfassen, wie etwa Mikroprozessor, Nur-Lese-Speicher ROM, Direktzugriffsspeicher RAM, elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog-(D/A-)Schaltung und Eingabe/Ausgabe-Schaltung und Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung. Bei der Motorantriebssteuerung kann der Leistungsstromrichter elektrischen Strom von den Gleichstromleitungen 27 empfangen und liefert Wechselstrom an den jeweiligen Motor 56 oder 72 über Hochspannungsphasenleitungen 29 und 31. Bei der Regenerationssteuerung empfängt der jeweilige Stromrichter Wechselstrom von dem Motor 56 oder 72 über Hochspannungsphasenleitungen 29 und 31 und liefert dann elektrischen Strom an die Gleichstromleitungen 27. Der Netto-Gleichstrom, der zu oder von den Leistungsstromrichtern geliefert wird, bestimmt den Lade- oder Entladebetriebsmodus des BPM 21. Der erste und zweite Motor/Generator 56, 72 können Drei-Phasen-Wechselstrommaschinen sein, und die Leistungsstromrichter können komplementäre Drei-Phasen-Leistungselektronik umfassen. Einzelne Motordrehzahlsignale Na und Nb für Motoren 56 bzw. 72 werden jeweils auch von dem DPIM 19 aus den Motorphaseninformationen oder von herkömmlichen Rotationssensoren abgeleitet.
  • Das Antriebsstrangsystem 11 umfasst ferner einen System-Controller 43, der ein Controller auf Mikroprozessorbasis ist, der solche üblichen Bauelemente umfasst, wie etwa Mikroprozessor, Nur-Lese-Speicher ROM, Direktzugriffsspeicher RAM, elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher EPROM, Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-(A/D-) und Digital/Analog-(D/A-)Schaltung, digitalen Signalprozessor und Eingabe/Ausgabe-Schaltung und Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung. Der System-Controller 43 kann ein Paar Controller auf Mikroprozessorbasis umfassen, die als Fahrzeugsteuerungsmodul 15 und Getriebesteuerungsmodul (TCM) 17 bezeichnet werden.
  • VCM 15 und TCM 17 können eine Vielfalt von Steuerungs- und Diagnosefunktionen, die mit dem EVT 10 und dem Fahrzeugchassis in Beziehung stehen, durchführen, die zum Beispiel Kraftmaschinen-Drehmomentbefehle, Eingangsdrehzahlsteuerung und Ausgangsdrehmomentsteuerung in Koordination mit regenerativem Bremsen, Anti-Blockier-Bremsen und Zugkraftsteuerung umfassen. Zum Beispiel kann der System-Controller 43 fungieren, um über eine Mehrzahl von diskreten Leitungen Daten von einer Vielfalt von Sensoren zu beschaffen und eine Vielfalt von Aktoren zu steuern. Der Einfachheit halber ist der System-Controller 43 im Allgemeinen in bidirektionaler Schnittstelle mit EVT 10 über eine Sammelleitung 33 gezeigt. In der abgebildeten Ausführungsform ist der System-Controller 43 ausgestaltet, um Frequenzsignale von Rotationssensoren zur Verarbeitung in Eingangselement-Drehzahl Ni (d. h. Drehzahl des Eingangselements 12) und Ausgangselement-Drehzahl No (d. h. Drehzahl des Ausgangselements 64) zur Verwendung bei der Steuerung des EVT 10 empfangen.
  • Der System-Controller 43 ist auch in der Lage, Drucksignale von Druckschaltern (nicht gezeigt) zum Überwachen der Betätigungskammerdrücke der Kupplungen C1 70 und C2 62 zu empfangen und zu verarbeiten. Alternativ können Druckwandler für eine weiträumige Drucküberwachung angewandt werden. Pulsweitenmodulations-(PWM-)Signale, binäre Steuerungssignale, oder beide, können von dem System-Controller 43 an das EVT 10 zum Steuern des Füllens und Entleerens der Kupplungen C1 70 und C2 62 zu deren Anlegen und Lösen geliefert werden. Zusätzlich kann der System-Controller 43 ausgestaltet sein, um Temperaturdaten des Getriebefluidsumpfes 37, etwa von einem herkömmlichen Thermoelementeingang (nicht gezeigt), zu empfangen, um eine Sumpftemperatur Ts abzuleiten, und ein PWM-Signal liefern, das von der Eingangsdrehzahl Ni und der Sumpftemperatur Ts abgeleitet wird, zur Steuerung des Leitungsdrucks über den Regler 39. Solenoidgesteuerte Schiebeventile (nicht gezeigt) können das Füllen und Entleeren der Kupplungen C1 70 und C2 62 in Ansprechen antwortend auf oben erwähnte PWM- und binäre Steuerungssignale steuern. Es können Trimmventile angewandt werden, die Magnetventile mit variabler Entleerung verwenden, um eine genaue Platzierung des Schiebers innerhalb des Ventilkörpers und dementsprechend eine genaue Steuerung des Kupplungsdrucks vorzusehen. Ähnlich kann der Leitungsdruckregler 39 (1) von einer solenoidgesteuerten Art sein, um einen geregelten Leitungsdruck gemäß dem beschriebenen PWM-Signal herzustellen. Kupplungsschlupfdrehzahlen über Kupplungen C1 70 und C2 62 werden aus der Ausgangsdrehzahl No, der MA-Drehzahl Na und der MB-Drehzahl Nb abgeleitet. Genauer ist C1-Schlupf eine Funktion von No und Nb, wohingegen C2-Schlupf eine Funktion von No, Na und Nb ist. Das Antriebsstrangsystem 11 umfasst ferner eine Benutzerschnittstelle (UI) 13, die in der Lage ist, geeignete Eingaben von einem Benutzer zu empfangen und derartige Eingaben an den System-Controller 43 zu übertragen. Die Eingaben, die von der UI 13 zugeführt werden, können die Fahrzeugdrosselklappenstellung, Druckknopf-Schaltwahleinrichtung (PBSS) zur Wahl verfügbarer Fahrbereiche, Bremsaufwand und schnelle Leerlaufanforderungen, neben anderen, umfassen.
  • Der System-Controller 43 ist in der Lage, einen Drehmomentbefehl Te_cmd zu ermitteln, und liefert den Drehmomentbefehl Te_cmd an das ECM 23. Der Drehmomentbefehl Te_cmd ist für den Drehmomentbeitrag des EVT repräsentativ, der von der Kraftmaschine 14 gewünscht wird, wie er von dem System-Controller 43 ermittelt wird. Der System-Controller 43 kann auch einen Drehzahlbefehl Ne_des ermitteln, der für die Soll-Eingangsdrehzahl des EVT repräsentativ ist. Die Soll-Eingangsdrehzahl des EVT kann gleich dem Soll-Drehzahl-Arbeitspunkt der Kraftmaschine sein, wenn die Kraftmaschine 14 und das EVT 10 in einer direkt gekoppelten Anordnung vorliegen. Wenn die Kraftmaschine 14 und das EVT 10 in einer direkt gekoppelten Anordnung vorliegen, sind das Drehmoment Te der Kraftmaschine und das Eingangsdrehmoment Ti des EVT äquivalent und können daher hierin alternativ genannt sein. Die Drehzahl der Kraftmaschine und die Eingangsdrehzahl Ni des EVT können äquivalent sein und können daher hierin alternativ genannt sein.
  • Die verschiedenen beschriebenen Module (d. h. System-Controller 43, DPIM 19, BPM 21, ECM 23) kommunizieren über einen Controller Area Network-(CAN-)Bus 25. Der CAN-Bus 25 sorgt für eine strukturierte Übermittlung von Steuerungsparametern und Befehlen zwischen den verschiedenen Steuerungsmodulen. Der CAN-Bus 25 und geeignete Protokolle sorgen für eine robuste Nachrichtenübermittlung und Multi-Controller-Schnittstellen zwischen dem System-Controller, ECM 23, DPIM 19, BPIM 21 und anderen Controllern, wie etwa Anti-Blockier-Bremsen- und Zugkraft-Controllern.
  • 3 veranschaulicht einen Ausdruck von Ausgangsdrehzahl No entlang der horizontalen Achse über Eingangsdrehzahl Ni über die vertikale Achse für das EVT 10. Linie 91 stellt einen synchronen Betrieb dar, welcher die Beziehungen zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl ist, bei welchen beide Kupplungen C1 70 und C2 62 simultan mit im Wesentlichen einer Schlupfdrehzahl von null darüber hinweg arbeiten. Von daher stellt Linie 91 die Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl im Wesentlichen dort dar, wo ein synchrones Schalten zwischen Modi erfolgen kann oder wo eine direkte mechanische Kopplung von Eingang zu Ausgang durch simultanes Anlegen beider Kupplungen C1 79 und C2 62 durchgeführt werden kann, das auch als festes Verhältnis bekannt ist. Eine besondere Zahnradsatzbeziehung, die in der Lage ist, den synchronen Betrieb zu erzeugen, der in 3 durch Linie 91 gezeigt ist, ist wie folgt: äußeres Zahnradelement 30 mit einundneunzig Zähnen, inneres Zahnradelement 32 mit neunundvierzig Zähnen, Planetenradelemente 34 mit 21 Zähnen; äußeres Zahnradelement 38 mit einundneunzig Zähnen, inneres Zahnradelement 40 mit neunundvierzig Zähnen, Planetenradelemente 42 mit einundzwanzig Zähnen; äußeres Zahnradelement 46 mit neunundachtzig Zähnen, inneres Zahnradelement 48 mit einunddreißig Zähnen, Planetenradelement 50 mit neunundzwanzig Zähnen. Linie 91 kann wie hier verschiedentlich als Synchronlinie, Schaltverhältnislinie oder Festverhältnislinie bezeichnet sein.
  • Der bevorzugte Betriebsbereich 93 für den ersten Modus, wobei C1 70 angelegt ist und C2 62 gelöst ist, ist der Bereich links von der Schaltverhältnislinie 91. Der bevorzugte Betriebsbereich 95 für den zweiten Modus, wobei C1 70 gelöst ist und C2 62 angelegt ist, ist der Bereich rechts von der Schaltverhältnislinie 91. Wenn er hierin mit Bezug auf Kupplungen C1 70 und C2 62 verwendet wird, gibt der Ausdruck angelegt eine beträchtliche Drehmomentübertragungskapazität über die jeweilige Kupplung hinweg an, während der Ausdruck gelöst eine unbedeutende Drehmomentübertragungskapazität über die jeweilige Kupplung hinweg angibt. Da es allgemein bevorzugt ist, Schaltungen von einem Modus in den anderen derart zu bewirken, dass sie synchron auftreten, werden Drehmomentübertragungen von einem Modus in den anderen Modus derart bewirkt, dass sie durch ein festes Verhältnis mit zwei Kupplungsanlegungen erfolgen, wobei für einen endlichen Zeitraum vor dem Lösen der gegenwärtig angelegten Kupplung die gegenwärtig gelöste Kupplung angelegt wird. Die Modusänderung wird, wenn das feste Verhältnis verlassen wird, durch das fortgesetzte Anlegen der Kupplung, die dem Modus zugeordnet ist, in den eingetreten wird, und das Lösen der Kupplung, die dem Modus zugeordnet ist, der verlassen wird, abgeschlossen.
  • Während der Betriebsbereich 93 für den Betrieb des EVT 10 MODE 1 im Allgemeinen bevorzugt ist, ist nicht gemeint, zu implizieren, dass ein Betrieb in MODE 2 des EVT 10 darin nicht erfolgen kann oder nicht erfolgt. Es ist jedoch im Allgemeinen bevorzugt, in MODE 1 im Bereich 93 zu arbeiten, weil MODE 1 bevorzugt Zahnradsätze und Motorbauteile anwendet, die in verschiedenen Aspekten (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsfähigkeiten usw.) für die hohen Anfahrdrehmomente des Bereichs 93 besonders gut geeignet sind. Während ähnlich der Betriebsbereich 95 im Allgemeinen für den Betrieb des EVT 10 in Mode 2 bevorzugt ist, ist nicht gemeint, zu implizieren, dass ein Betrieb in MODE 1 des EVT 10 darin nicht erfolgen kann oder nicht erfolgt. Es ist jedoch im Allgemeinen bevorzugt, in MODE 2 im Bereich 95 zu arbeiten, weil MODE 2 bevorzugt Zahnradsätze und Motorbauteile anwendet, die in verschiedenen Aspekten (z. B. Masse, Größe, Kosten, Trägheitsfähigkeiten usw.) für die hohen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen des Bereichs 95 besonders gut geeignet sind. Bereich 93, in welchem ein Betrieb in MODE 1 im Allgemeinen bevorzugt ist, kann als ein Niedriggeschwindigkeitsbereich betrachtet werden, wohingegen Bereich 95, in welchem ein Betrieb in MODE 2 im Allgemeinen bevorzugt ist, als ein Hochgeschwindigkeitsbereich betrachtet werden kann. Ein Schalten in MODE 1 wird als ein Herunterschalten betrachtet und ist einem höheren Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit der Beziehung Ni/No zugeordnet. Gleichermaßen wird ein Schalten in MODE 2 als ein Hochschalten angesehen und ist einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit der Beziehung von Ni/No zugeordnet.
  • Als ein Ausgangspunkt für die vorliegende Steuerung werden verschiedene Antriebsstrangparameter gemessen oder auf andere Weise im Voraus ermittelt. Die Ausgangsdrehzahl No und Eingangsdrehzahl Ni werden bevorzugt aus erfassten und gefilterten Signalen abgeleitet. Motordrehzahlen Na und Nb werden durch Erfassen bekannt, werden mit bekannten Kopplungsrandbedingungen des EVT 10 berechnet oder über die Motorsteuerungs-Phaseninformation abgeleitet. Eingangsbeschleunigung Ni_dot ist bevorzugt eine Soll-Änderungsrate der Getriebeeingangsdrehzahl. Die Ausgangsdrehzahlbeschleunigung No_dot wird bevorzugt in Übereinstimmung mit einer erfassten und gefilterten Ausgangsdrehzahl No ermittelt.
  • Minimale und maximale Motordrehmomente (Ta_min, Ta_max, Tb_min und Tb_max) innerhalb der Fähigkeiten der Motoren unter der gegenwärtigen Bedingung werden bevorzugt aus Datensätzen erhalten, die in Tabellenform innerhalb Datenstrukturen in dem System-Controller 43 gespeichert sind. Derartige Datensätze sind zur Bezugnahme durch die Routine in dem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle vorgesehen, die empirisch aus herkömmlichen Dynamometertests der kombinierten Motor- und Leistungselektronik (z. B. Leistungsstromrichter) bei verschiedenen Temperatur- und Spannungsbedingungen abgeleitet wurde. Eine beispielhafte Darstellung von derartigen Kennliniendaten von Motordrehmoment über Drehzahl ist in 7 veranschaulicht, wobei minimale und maximale Daten für eine gegebene Drehzahl durch die Linie konstanter Drehzahl 112 dargestellt ist, die beispielhafte Linien konstanter Temperatur/Spannung 111, 113 schneidet. Die tabellarischen Daten sind mit der Motordrehzahl Na, Nb, Spannung und Temperatur referenziert. Motordrehzahlen können aus der Eingangsdrehzahl Ni und Ausgangsdrehzahl No in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung bekannter Kopplungseinschränkungen abgeleitet werden:
    Figure DE102014105424A1_0002
    wobei
    • Na
    die Drehzahl des Motors A ist,
    Nb
    die Drehzahl des Motors B ist,
    Ni
    die Eingangsdrehzahl des EVT ist,
    No
    die Ausgangsdrehzahl des EVT ist, und
    Kn
    eine 2×2-Matrix von parametrischen Werten ist, die durch die Zahnrad- und Wellenbauteilverbindungen festgelegt sind.
  • Obgleich die Motoren sowohl bei Motorantriebs- als auch Stromerzeugungsmodi verwendet werden – was vier Quadranten (I, II, III, IV) von Drehmoment/Drehzahl-Daten nahelegt – ist eine Sammlung von Zwei-Quadranten-Daten im Allgemeinen ausreichend, wobei die Daten, die in benachbarten Quadranten gesammelt werden, lediglich in den anderen Quadranten widergespiegelt werden und nicht direkt gemessen werden. In dem vorliegenden Beispiel sind die Quadranten I und II mit ermittelten Daten 111 gezeigt, wohingegen die Quadranten III und IV mit daraus widergespiegelten Daten 113 belegt gezeigt sind.
  • Minimale und maximale Batterieleistung, Pbatt_min und Pbatt_max, innerhalb der Fähigkeiten der gegenwärtigen Bedingung der Batterien werden bevorzugt aus Datensätzen erhalten, die in Tabellenform innerhalb Datenstrukturen in dem System-Controller 43 gespeichert sind. Derartige Datensätze werden zur Bezugnahme durch die Routine in einem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle vorgesehen, die mit verschiedenen Bedingungen korreliert worden ist, z. B. Ladezustand, Temperatur, Spannung und Nutzung (Amperestunden/Stunde).
  • Nun unter Bezugnahme auf 4 ist das Drehmoment des Motors A über die horizontale Achse aufgetragen und das Drehmoment des Motors B ist über die vertikale Achse aufgetragen. Begrenzungen sind als gepunktete Linien gezeichnet, die minimalen und maximalen Drehmomenten des Motors A (Ta_min und Ta_max) entsprechen, wobei minimal und maximal mit Bezug auf Fähigkeiten des Motors bei bestimmten beispielhaften gegenwärtigen Betriebsbedingungen in Ni, No, Ni_dot und No_dot ist, wobei die genauen Werte davon für die vorliegende Darlegung der Lehren, die aus 4 und der vorliegenden Diskussion zu gewinnen sind, nicht erforderlich sind. Ähnliche Begrenzungen sind als gepunktete Linien gezeigt, die solchen minimalen und maximalen Drehmomenten des Motors B (Tb_min und Tb_max) entsprechen. Der eingeschlossene Raum stellt einen machbaren Lösungsraum bei gegenwärtigen Bedingungen für die Motoreinheiten MA und MB dar. Wieder sind die genauen Werte, die hierin verwendet werden, für das Verständnis, das aus der vorliegenden Beschreibung und Figur zu gewinnen ist, nicht entscheidend, sondern sind für einen geeigneten Kontext und um die Abstraktion der Lehren zu verringern, vorgesehen.
  • Innerhalb dieses Motordrehmoment-Lösungsraums sind mehrere andere Parameterlinien von konstanten Werten aufgetragen, die ähnlich mit Beispielwerten vorgesehen sind, die für das Verständnis, das aus der vorliegenden Beschreibung und Figur zu gewinnen ist, nicht entscheidend, sind aber für einen geeigneten Kontext und zur Verringerung bei der Abstraktion der vorliegenden Lehren vorgesehen. Eine Mehrzahl von Linien konstanter Batterieleistung Pbatt ist aufgetragen, die Lösungen konstanter Batterieleistung innerhalb des machbaren Lösungsraums in Ta und Tb darstellen. Ebenfalls innerhalb dieses Motordrehmoment-Lösungsraums aufgetragen sind Linien konstanten Ausgangsdrehmoments To, die Lösungen konstanten Ausgangsdrehmoments innerhalb des machbaren Lösungsraums in Ta und Tb darstellen. Schließlich sind Linien konstanten Eingangsdrehmoments des gleichen machbaren Lösungsraums in Ta und Tb aufgetragen und stellen darin Lösungen konstanten Eingangsdrehmoments dar. In der graphischen Darstellung von 4 sind, obgleich der Raum mit Bezug auf Ta und Tb in Übereinstimmung mit den Fähigkeiten der jeweiligen Motoreinheiten machbar ist, die Linien konstanter Batterieleistung Pbatt, Linien konstanten Ausgangsdrehmoments To und Linien konstanten Eingangsdrehmoments Ti nicht notwendigerweise repräsentativ für machbare Lösungen mit Bezug auf Fähigkeiten ihrer jeweiligen Teilsysteme bei gegenwärtigen Bedingungen. Der Klarheit in 4 wegen sind jedoch die Linien konstanten Eingangsdrehmoments Ti auf machbare Lösungen von Eingangsdrehmomenten begrenzt, z. B. –400 Nm bis 1000 Nm in dem vorliegenden Beispiel.
  • Unterfortgesetzter Bezugnahme auf 4 ist ein Soll-Ausgangsdrehmoment To_des in der Figur als eine dicke durchgezogene Linie aufgetragen und dargestellt. To_des stellt das systemeingeschränkte Ausgangsdrehmomentziel für die Steuerung dar. Es kann dem Drehmoment entsprechen, das von dem Fahrzeugbediener in dem Fall angefordert wird, dass die Anforderung innerhalb der Fähigkeiten des Systems liegt. Es kann aber einem eingeschränkten Ausgangsdrehmoment in Übereinstimmung mit Systemgrenzen entsprechen. To_des kann auch in Übereinstimmung mit anderen Faktoren abgesehen von Fähigkeiten des Systems beschränkt sein, wie etwa Fahrbarkeit des Fahrzeugs und Stabilitätserwägungen. Eingeschränkte Ausgangsdrehmomente können in Übereinstimmung mit minimalen und maximalen Eingangsdrehmomentfähigkeiten bei gegenwärtigen Betriebsbedingungen (Ti_min, Ti_max), minimalen und maximalen Motordrehmomenten bei gegenwärtigen Betriebsbedingungen (Ta_min, Ta_max, Tb_min, Tb_max) und minimalen und maximalen Batterieleistungsfähigkeiten bei gegenwärtigen Betriebsbedingungen (Pbatt_min, Pbatt_max) ermittelt werden.
  • Entlang dieser To_des-Linie ist der machbare Lösungsraum innerhalb Ta und Tb gegenwärtig relevant. Ähnlich sind entlang dieser To_des-Linie die machbaren Eingangsdrehmomente, –400 Nm > Ti > 1000 Nm, gegenwärtig relevant. Entlang dieser To_des Linie sind die machbaren Batterieleistungen Pbatt_min > Pbatt > Pbatt_max gegenwärtig relevant. Der gesamte machbare Lösungsraum für To_des ist daher verschiedentlich durch die vorliegenden Fähigkeiten begrenzt, wie sie als minimale und maximale Drehmomente der Motoreinheit, Eingangsdrehmomente und Batterieleistungen dargestellt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist es innerhalb dieses machbaren Lösungsraums erwünscht, einen optimalen Arbeitspunkt für Eingangsdrehmoment und Eingangsdrehzahl zu ermitteln. Ein bevorzugtes Verfahren zum Ermitteln von Eingangsdrehmoment und Eingangsdrehzahl innerhalb eines machbaren Lösungsraums, wie beschrieben, wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 9 ausgeführt. Das Flussdiagramm veranschaulich repräsentative Schritte zum Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, das Anweisungen umfasst, die als Teil der ausführbaren Computercode- und Datenstrukturen von System-Controller 43 implementiert sind. Die dadurch dargestellten Anweisungen werden natürlich als ein Teil einer viel größeren Gruppe von Anweisungssätzen und -routinen ausgeführt, die die verschiedenen Steuerungs- und Diagnosefunktionen des zuvor beschriebenen Antriebsstrangs ausführen.
  • Beginnend mit Schritt 131 wird die Bedieneranforderung für Ausgangsdrehmoment ermittelt. Mit anderen Worten wird die Drehmomentanforderung von dem Fahrzeugbediener ermittelt. Bevorzugt wird eine Drehmomentanforderung aus einer Mehrzahl von Bedienereingaben aufgelöst, die umfassen: Gaspedalstellung, Bremspedalstellung und Schaltwähleinrichtungsstellung, dynamische Bedingungen des Fahrzeugs, wie etwa die Beschleunigungsrate oder Verzögerungsrate, und Betriebsbedingungen des EVT, wie etwa Temperaturen, Spannungen, Ströme und Drehzahlen.
  • Bei Schritt 132 wird das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des ermittelt. Das angeforderte Drehmoment von Schritt 131 wird bewertet und einer Vielfalt von Grenztests unterzogen, um sicherzustellen, dass das resultierende Soll-Ausgangsdrehmoment innerhalb verschiedener Systemeinschränkungen liegt. Die Einschränkungen umfassen Maxima und Minima des Eingangsdrehmoments, wie sie in Übereinstimmung mit gegenwärtigen Betriebsbedingungen für die Kraftmaschine ermittelt werden, die vorwiegend Ist-Drehzahl Ne der Kraftmaschine (z. B. Eingangsdrehzahl Ni) einschließen. Die Einschränkungen umfassen ferner minimale und maximale Motordrehmomente und minimale und maximale Batterieleistungen.
  • Eine Abschnittsuche wird bevorzugt mit dem Ziel durchgeführt, schnell auf einen bevorzugten Eingangsdrehmoment-Arbeitspunkt und eine bevorzugte Eingangsdrehzahl zu konvergieren, wie es nachstehend beschrieben wird. Innerhalb der maximalen und minimalen Eingangsdrehmomentgrenzen Ti_min und Ti_max, die bereits hergestellt wurden, wird bei Schritt 133 ein Bewertungs-Eingangsdrehmoment Ti_n gewählt. Obwohl die machbaren Eingangsdrehmomente durch Eingangsdrehmomentgrenzen Ti_min und Ti_max beschränkt sind, sollten die machbaren Eingangsdrehmomente in der Lage sein, das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des auf der Basis der Drehmomentanforderung durch den Fahrzeugbediener zu erzeugen. Ähnlich kann eine Eingangsdrehzahl Ni_m mit dem Ni_min und Ni_max gewählt werden. Das Bewertungs-Eingangsdrehmoment und die Eingangsdrehzahl werden bevorzugt in Übereinstimmung mit dem allgemein bekannten Verhältnis des goldenen Schnitts hergestellt, wobei der gesamte Bereich von verbleibenden machbaren Eingangsdrehmomenten (Ti_min bis Ti_max, und Ni_min und Ni_max in der Anfangsiteration) effektiv in zwei Bereiche unterteilt wird, die die Verhältnisse Φ und 1 – Φ mit Bezug auf den gesamten Bereich aufweisen, wobei:
    Φ = (√5 – 1/)2, was annähernd gleich 0,61803 ist.
  • In nachfolgenden Iterationen wird der Φ-Verhältnis-Abschnitt mit einer mit Bezug auf einer neu hergestellten Grenze des Bereichs, die zu bewerten ist, ausgemessen, wie es zu einem späteren Zeitpunkt vollständiger in Verbindung mit der Veranschaulichung von 6 erläutert wird.
  • Bei Schritt 134 wird als Nächstes die Batterieleistung Pbatt bei dem gewählten Bewertungs-Eingangsdrehmoment Ti_n ermittelt. Die folgende Gleichung der Kopplungseinschränkung ist für das EVT 10 zum Berechnen der Drehmomente des Motors A und des Motors B bekannt:
    Figure DE102014105424A1_0003
    wobei
    • Ta
    das Drehmoment des Motors A ist;
    Tb
    das Drehmoment des Motors B ist;
    Ti
    das Eingangsdrehmoment des EVT ist;
    To
    das Ausgangsdrehmoment des EVT ist;
    Ni_dot
    die Eingangsbeschleunigung des EVT ist;
    No_dot
    die Ausgangsbeschleunigung des EVT ist; und
    Kn
    eine 2×4-Matrix von parametrischen Werten ist, die durch die Zahnrad- und Wellenbauteilverbindungen und geschätzten Bauteilträgheiten festgelegt sind, die auf den gegenwärtigen Antriebsbereich anwendbar sind, und darstellt, was üblicherweise als das Anlagenmodell bezeichnet wird.
  • Zusätzlich werden Motordrehzahlen aus der folgenden Gleichung bekannter Kopplungseinschränkungen abgeleitet:
    Figure DE102014105424A1_0004
    wobei
    • Na
    die Drehzahl des Motors A ist,
    Nb
    die Drehzahl des Motors B ist,
    Ni
    die Eingangsdrehzahl des EVT ist,
    No
    die Ausgangsdrehzahl des EVT ist, und
    Kn
    eine 2×2-Matrix von parametrischen Werten ist, die durch die Zahnrad- und Wellenbauteilverbindungen festgelegt ist.
  • Die Batterieleistung bei dem Bewertungseingangsdrehmoment wird in Übereinstimmung mit der folgenden Beziehung ermittelt: Pbatt = Pmotor_A + Ploss_A + Pmotor_B + Ploss_B + Ploss_acc wobei
    • Pmotor_A und Pmotor_B
    jeweils die Leistung der Motoreinheit A bzw. der Motoreinheit B sind;
    Ploss_A und Ploss_B
    jeweils angesammelte Verluste von Motoreinheit A bzw. Motoreinheit B und der Leistungselektronik (Motorverluste) sind; und
    Ploss_acc
    Leistungsverluste der Nebenaggregate darstellt, die als eine DC-Last modelliert sind, z. B. VxI, die Batteriezug zum Antreiben von Nebenaggregaten oder jede andere Last auf die Batterien darstellen, die nicht direkt mit den Motoreinheiten A und B in Beziehung steht.
  • Unter Bezugnahme auf 10 werden Motorverluste zur Bezugnahme durch die Routine geliefert, die im Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle geliefert wird, die durch das Motordrehmoment und die Motordrehzahl indiziert ist, die empirisch aus herkömmlichen Dynamometertests der kombinierten Motor- und Leistungselektronik (z. B. Leistungsstromrichter) abgeleitet worden sind. Eine beispielhafte Darstellung derartiger Kennliniendaten von Motordrehmoment über Drehzahl ist in 10 veranschaulicht. Die tabellarischen Daten sind mit dem Motordrehmoment Ta, Tb und der Motordrehzahl Na, Nb referenziert. Die Differenz zwischen dem elektrischen Leistungseingangs Ia·V und Ib·V und die mechanische Leistungsabgabe an der Motorwelle Ta·Na und Tb·Nb ist gleich dem Leistungsverlust der Motoren Ploss_A, Ploss_B wie folgt: Ploss_A = Ia·V7 – Pmotor-A; und Ploss_B = Ib·V – Pmotor B wobei
    • Ia und Ib
    die Ströme sind, die jeweils an die Leistungsstromrichter von Motor A und Motor B geliefert werden; und
    V
    die Spannung ist, mit der die Ströme geliefert werden.
  • Obgleich die Motoren in sowohl Motorantriebs- als auch Stromerzeugungsmodi verwendet werden – was vier Quadranten (I, II, III, IV) von Drehmoment/Drehzahl-Daten nahelegt – ist im Allgemeinen eine Sammlung von Zwei-Quadranten-Daten ausreichend, wobei die Daten, die in benachbarten Quadranten gesammelt werden, lediglich in den anderen Quadranten widergespiegelt werden, und nicht direkt gemessen werden. In dem vorliegenden Beispiel sind die Quadranten I und II mit ermittelten Daten 151 gezeigt, wohingegen die Quadranten III und IV mit daraus widergespiegelten Daten 153 belegt sind.
  • Wieder zurück unter Bezugnahme auf 9 führt an diesem Punkt in Schritt 135 der System-Controller 43 eine Bewertung der gerade ermittelten Batterieleistung Pbatt durch, indem die Batterieleistung mit den Batterieleistungseinschränkungen oder -grenzen Pbatt_min und Pbatt_max bei den gegenwärtigen Bedingungen verglichen wird. Wenn die Batterieleistung für das bewertete Eingangsdrehmoment nicht innerhalb der Grenzen liegt, überspringt dann die Routine zu Schritt 138, bei welchem das gegenwärtige Bewertungs-Eingangsdrehmoment/Eingangsdrehzahl Ti – n/Ni_n eine neue Eingangsdrehmoment/Eingangsdrehzahl-Begrenzung für den Bereich der verbleibenden machbaren Eingangsdrehmoment/Eingangsdrehzahl, die zu bewerten sind, herstellt. Eine annehmbare Batterieleistung führt ansonsten dazu, dass die Steuerung zu einem Kostenschätzungsschritt 136 übergeht, bei dem Leistungsverluste verschiedener Teilsysteme und andere subjektive Kosten für die Bewertungs-Eingangsdrehmoment/Eingangsdrehzahl ermittelt werden.
  • In Schritt 136 ermittelt der System-Controller 43 einen Leistungsverlust des gesamten Systems, einschließlich einer Summation von Leistungsverlusten einzelner Teilsysteme wie folgt: Ploss_total = Ploss_evt + Ploss_eng + Ploss_A + Ploss_B + Ploss_batt wobei
    • Ploss_evt
    die Verluste des EVT oder Getriebes darstellt, wie etwa hydraulischen Pumpverlust, Umlaufverlust, Kupplungswiderstand usw.;
    Ploss_eng
    Verluste der Kraftmaschine darstellt, die einen Betrieb fern von dem Punkt des spezifischen Kraftstoffverbrauchs beim effektiven Mitteldruck (BSFC von most efficient Brake Specific Fuel Consumption) zugeordnet sind;
    Ploss_A
    Verluste des Motors A darstellt;
    Ploss_B
    Verluste des Motors B darstellt; und
    Ploss_batt
    interne Leistungsverluste für die Batterien darstellt.
  • Die EVT-Verluste oder Getriebeverluste Ploss_evt werden durch Bezugnahme durch die Routine in dem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle, die mit Ni und No indiziert ist, geliefert, welche empirisch aus herkömmlichen Dynamometertests des EVT 10 durch seine verschiedenen Betriebsmodi und innerhalb der effektiven Übersetzungsverhältnisbereiche, die diesen zugeordnet sind, abgeleitet worden sind.
  • Die Leistungsverluste der Kraftmaschine Ploss_eng werden ebenfalls in Übereinstimmung mit im Voraus gespeicherten tabellarischen Daten ermittelt. Die Leistungsverluste der Kraftmaschine werden durch Bezugnahme durch die Routine in einem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle, die mit Ti und Ni indiziert ist, geliefert. Die bevorzugte Art und Weise, derartige Tabellen zu erzeugen, ist durch Anwendung einer Verlustgleichung, wie folgt, zur Berechnung des Leistungsverlustes der Kraftmaschine: Ploss_eng = ηMAXLHV(kJ/g)QFUEL(g/s) – POUT wobei
    • ηMAX
    der maximale Wirkungsgrad der Kraftmaschine ist;
    LHV(kJ/g)
    der untere Heizwert des Kraftstoffes ist;
    QFUEL(g/s)
    die Kraftstoff-Durchflussrate bei Betriebsbedingungen ist; und
    POUT
    die Ausgangsleistung der mechanischen Welle der Kraftmaschine bei Betriebsbedingungen ist.
  • Es werden herkömmliche Dynamometertests, um das Grundlinien-ηMAX herzustellen, und beim Sammeln und tabellarischen Aufstellen der relativen Verluste der Kraftmaschine angewandt. Ploss_evt und Ploss_eng können auch zu einem einzigen mechanischen Verlustterm kombiniert werden oder miteinander gruppiert werden und als Ploss_eng bezeichnet werden. Die internen Leistungsverluste für die Batterien Ploss_batt werden üblicherweise als I2R-Verluste bezeichnet. Ploss_batt-Daten werden durch Bezugnahme durch die Routine in dem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle geliefert, die aus Batterieäquivalenzmodellen erzeugt und mit der Batterieleistung Pbatt indiziert ist. Eine beispielhafte Darstellung derartiger Kennliniendaten von Batterieleistung über Verlust 115 ist in 8 veranschaulicht. Beispielhafte Leistungsverluste der Teilsysteme sind über einen beispielhaften Eingangsdrehmomentbereich in 5 veranschaulicht.
  • Unter Fortsetzung bei Schritt 136 und unter weiterer Bezugnahme auf die 11–14 werden zusätzliche subjektive Kosten bevorzugt berechnet, um in die Wahl eines optimalen Eingangsdrehmoment-Arbeitspunktes gemäß der vorliegenden Erfindung einbezogen zu werden. Subjektive Kosten sind Strafen, und anders als die oben beschriebenen Leistungsverluste der Teilsysteme, können sie nicht aus physikalischen Modellen der Verluste abgeleitet werden, sondern stellen vielmehr eine andere Form von Strafe für einen Betrieb des Systems bei besonderen Punkten dar. Zum Beispiel in einem Energiespeichersystem (ESS), wie etwa BPM 21, können Faktoren, wie etwa extreme Ladezustände (SOC), Spannung und Strom die Batterien beschädigen. Zusätzlich steht die Lebensdauer der Batterien mit dem Amperestundendurchsatz der Batterien in Beziehung. Es ist somit wichtig für das Fahrzeugsteuerungssystem, die Batterien auf eine solche Weise zu verwalten, dass diese Parameter innerhalb festgelegter Bereiche gehalten werden, um eine Beschädigung des Systems zu vermeiden. Somit können Batteriekosten oder eine Batteriestrafe verwendet werden, um die Wahl des Arbeitspunktes des Fahrzeugsystems (innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen) auf der Basis des Batteriegebrauchs des besonderen Arbeitspunktes und des zugehörigen Einflusses oder der zugehörigen Kosten der Nutzung an den Batterien gelenkt werden. Die Batteriekosten können auf irgendeinem Kostenfaktor oder Parameter, der mit den Batterien in Beziehung steht, wie etwa dem Ladezustand (SOC) beruhen. Somit können die Batteriekosten einen SOC-Kostenfaktor umfassen. Es ist auch wichtig, Geräusch, Vibration und Rauheit (NVH) eines Fahrzeugs zu verwalten, um eine Beschädigung des Fahrzeugs zu vermeiden. Deshalb können auch NVH-Kosten oder eine NVH-Strafe verwendet werden, um den Arbeitspunkt des Fahrzeugsystems zu wählen. Derartige Kostenfaktoren werden bevorzugt aus Datensätzen erhalten, die in Tabellenform innerhalb Datenstrukturen in dem System-Controller 43 gespeichert sind. Es ist auch erwünscht, das Fahrzeug in einem bestimmten Temperaturbereich zu betreiben. Dementsprechend können auch mit der Temperatur in Beziehung stehende Kosten berücksichtigt werden.
  • Der Turbolader 47 erhöht in der Regel das Drehmoment der Kraftmaschine, während er die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert. Jedoch können die Fahrzeuge einem Turboloch unterliegen. Ein Turboloch ist die Zeitdauer, die es dauert, bis der Turbolader 47 eine Verstärkung für die Kraftmaschine 14 liefert, um das zu beginnen, das Soll-Drehmoment anzuwenden. Mit anderen Worten, der Turbolader 47 liefert eine Verstärkung für die Kraftmaschine 14 nur nachdem die Kraftmaschine 14 bei oder oberhalb eines vorbestimmten Drehzahl-Schwellenwerts der Kraftmaschine arbeitet. Während eine Turbolochs fühlt sich der Betrieb des Fahrzeugs träge an. Es ist deshalb erwünscht, das Turboloch zu verringern, um das träge Anfühlen des Fahrzeugs zu verringern. Unter der Voraussetzung, dass die Änderungsrate des Drehmoments Te der Kraftmaschine zunehmen kann, wenn die Drehzahl Ne der Kraftmaschine zunimmt, kann die Drehzahl Ne der Kraftmaschine gesteuert werden, um ein Soll-Ausgangsdrehmoment To_des (12) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen. In dem Antriebsstrangsystem 11 kann die Drehzahl Ne der Kraftmaschine gewählt und gesteuert werden, wobei das Turboloch berücksichtigt wird. Es ist deshalb möglich, die Drehzahl der Kraftmaschine derart zu steuern, dass das Turboloch verringert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 11 arbeitet die Kraftmaschine 14 bei einem Anfangsarbeitspunkt A. Der Anfangsarbeitspunkt A umfasst eine Anfangs-Kraftmaschinen-Drehzahl und ein Anfangs-Drehmoment der Kraftmaschine. Der Fahrzeugbediener kann dann eine Soll-Leistung Pe der Kraftmaschine (z. B. 74 Kilowatt) anfordern, indem er zum Beispiel das Gaspedal niederdrückt. Bei Empfang der Drehmomentanforderung von dem Fahrzeugbediener steuert der System-Controller 43 die Kraftmaschine 14 derart, dass die Kraftmaschine 14 bei einem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B arbeitet, der der Soll-Leistung Pe der Kraftmaschine (z. B. 75 Kilowatt) entspricht. Dabei wählt der System-Controller 43, wenn das Turboloch nicht berücksichtigt wird, den herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B, der den minimalen Verlusten des Systems entspricht. Wie es in 11 zu sehen ist, wenn bei dem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B gearbeitet wird, zeigt die Maschine 14 einen Kraftstoffverbrauch beim minimalen effektiven Mitteldruck BSFC. Dementsprechend wird die Kraftmaschine 14 derart gesteuert, dass die Drehzahl Ne der Kraftmaschine einer herkömmlichen Drehzahltrajektorie oder einem herkömmlichen Drehzahlprofil Se von dem Anfangs-Arbeitspunkt A zu dem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B folgt. Um den herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B zu erreichen, kann die Kraftmaschine 14 eine Turboverstärkung von dem Turbolader 47 anfordern. Wenn jedoch die Kraftmaschine 14 bei einer relativ niedrigen Drehzahl Ne der Kraftmaschine (z. B. weniger als 3000 U/min) arbeitet, kann die Kraftmaschine 14 ein Turboloch erfahren, was bewirkt, dass sich der Betrieb des Fahrzeugs träge anfühlt.
  • Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 11, wenn das Turboloch berücksichtigt wird, kann die Kraftmaschine 14 die Soll-Leistung Pe der Kraftmaschine (z. B. 75 Kilowatt) schneller erreichen, als wenn das Turboloch nicht berücksichtigt wird. Beim Berücksichtigen des Turbolochs kann der System-Controller 43 einen Soll-Arbeitspunkt C wählen, der sich von dem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B unterscheidet. Die Drehzahl Ne der Kraftmaschine ist bei dem Soll-Arbeitspunkt C höher als bei dem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B. Durch Wählen des Arbeitspunktes mit der höheren Drehzahl Ne der Kraftmaschine (z. B. Soll-Arbeitspunkt C), kann der Turbolader 47 eine Turboverstärkung für die Kraftmaschine 14 schneller liefern, als wenn der System-Controller 43 den herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B wählt. Folglich kann die Kraftmaschine 14 die Soll-Leistung Pe der Kraftmaschine (z. B. 75 Kilowatt) schneller erzeugen, wenn der Soll-Arbeitspunkt C gewählt wird, als wenn der herkömmliche Ziel-Arbeitspunkt B gewählt wird. Somit kann der System-Controller 43 bei Empfang einer Drehmomentanforderung die Drehzahl Ne der Kraftmaschine wählen, die dem Soll-Arbeitspunkt C entspricht. Dementsprechend wird die Kraftmaschine 14 derart gesteuert, dass die Drehzahl Ne der Kraftmaschine einer Soll-Drehzahltrajektorie oder -profil Sp der Kraftmaschine von dem Anfangs-Arbeitspunkt A zu dem Soll-Arbeitspunkt C folgt. Sobald die Kraftmaschine 14 die Soll-Kraftmaschinenleistung Pe (z. B. 75 Kilowatt) zuführt, kann der System-Controller 43 die Kraftmaschine 14 derart steuern, dass die Kraftmaschine 14 bei dem herkömmlichen Ziel-Arbeitspunkt B arbeitet, welcher den minimalen Leistungsverlusten des Systems entspricht. Es ist anzumerken, dass die Wahl des Punktes C auf einer Kalibrierung auf der Basis der Kennlinie der Turbo-Kraftmaschinen- und der Soll-Ausgangsdrehmomentanforderung in dem Moment beruht.
  • Wie es oben besprochen wurde, ist es erwünscht, das Turboloch zu verringern, um das träge Anfühlen des Fahrzeugs zu verringern. Dazu können Kosten oder eine Strafe, die dem Turboloch zugeordnet sind (d. h. Turbokosten Pcost_turbo), verwendet werden, um die Wahl des Arbeitspunktes des Fahrzeugsystems (innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen) auf der Basis der Änderungsrate des Soll-Ausgangsdrehmoments, die notwendig ist, um ein Soll-Ausgangsdrehmoment To_des innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen, zu lenken. Die vorbestimmte Zeitdauer kann zum Beispiel weniger als zwei Sekunden betragen. Das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des stellt das systemeingeschränkte Ausgangsdrehmomentziel für die Steuerung dar. Es kann dem Drehmoment entsprechen, das von dem Fahrzeugbediener angefordert wird, in dem Fall, dass die Anforderung innerhalb der Fähigkeiten des Systems liegt. Es kann aber einem eingeschränkten Ausgangsdrehmoment in Übereinstimmung mit Systemgrenzen entsprechen. Das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des kann auch in Übereinstimmung mit anderen Faktoren abgesehen von den Fähigkeiten des Systems eingeschränkt werden, wie etwa Fahrbarkeit des Fahrzeugs und Stabilitätserwägungen. Die Turbokosten Pcost_turbo können auch als Turbowirkungsgrad bezeichnet werden. So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck ”Turbowirkungsgrad” auf die Zeitdauer, die es dauert, dass der Turbolader 47 eine Turboverstärkung an die Kraftmaschine 14 liefert.
  • Die subjektiven Gesamtkosten werden in Übereinstimmung mit der Summation der subjektiven Einzelkosten wie folgt ermittelt: Pcost_sub = Pcost_SOC + Pcost_NVH + Pcost_Turbo worin
    • Pcost_SOC
    SOC-Kosten sind;
    Pcost_NVH
    NVH-Kosten sind; und
    Pcost_Turbo
    Turboloch-Kosten sind.
  • Obwohl nur einige wenige subjektive Kosten in der Gleichung oben verwendet werden, können auch andere individuelle subjektive Kosten hinzugefügt werden, wie etwa subjektive Motortemperaturkosten und subjektive Kupplungsschutzkosten, neben anderen.
  • Unter Verwendung dieses Verfahrens zum Ermitteln der gesamten Systemkostenfunktion, um spezifische Turbolochkosten einzuschließen, erlaubt, dass die optimale Wahlstrategie von dem Verlust des Systems auf der Basis des optimalen Arbeitspunktes zu einem Arbeitspunkt, der das Turboloch verringert, gemäß vorbestimmten Kriterien abweichen kann. Der gewählte Arbeitspunkt kann suboptimal sein, wenn nur der Verlust des Systems berücksichtigt wird, aber wird derart sein, dass der Verlust des Systems so klein wie möglich ist und das Turboloch verringert ist.
  • Ohne Einschluss der Turbolochkosten in die Kostenfunktion des Systems würde die optimale Strategie einen Punkt wählen, der Verlust des Systems ohne Rücksicht auf das Turboloch minimieren würde. Schließlich würde das Wählen von Arbeitspunkten auf diese Weise dazu führen, dass das Fahrzeug die Wirkungen des Turbolochs erfährt. Zu diesem Zeitpunkt würde der Suchraum der optimalen Strategie durch die auferlegten harten Grenzen eingeschränkt werden. Durch Hinzufügen der Turbolochkosten zu der Kostenfunktion des Gesamtsystems können die Ergebnisse der Optimierungsroutine gelenkt werden, um Arbeitspunkte nicht nur auf der Basis des Verlustes des Systems, sondern auch auf den Einfluss auf den Turbolader 47 gelenkt werden. Dies gibt der Wahlroutine die Flexibilität, Arbeitspunkte zu wählen, die für eine höhere Drehzahl der Kraftmaschine besser geeignet sind, wodurch das Turboloch verringert wird.
  • Natürlich ist Pcost_sub in den gleichen Einheiten skaliert, wie die oben beschriebenen Leistungsverluste der Teilsysteme. Pcost_sub ist deshalb ähnlich in 5 aufgetragen über den beispielhaften Eingangsdrehmomentbereich zu sehen.
  • Der Gesamtverlust Total_loss wird dann als die Summation der Leistungsverluste der Teilsysteme aus Ploss_total und den skalierten subjektiven Kostenstrafen Pcost_sub wie folgt ermittelt: Total_loss = Ploss_total + Pcost_sub
  • Total_loss ist deshalb ähnlich in 5 aufgetragen über den beispielhaften Eingangsdrehmomentbereich zu sehen. Die Leistungsverluste des Gesamtsystems Ploss_total können auch als die angesammelten Leistungsverluste des Systems bezeichnet werden. 5 wird lediglich zu Veranschaulichungszwecken verwendet. Für die tatsächliche Wahl des Arbeitspunktes der Kraftmaschine werden sowohl die Eingangsdrehzahl als auch das Eingangsdrehmoment gleichzeitig berücksichtigt; jedoch ist die Kostenstruktur, die zur Optimierung verwendet wird, die gleiche, wie sie in 5 gezeigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 12 können die Turbolochkosten Pcost_turbo als eine Funktion einer Änderungsrate eines Eingangsdrehmoments Ti_dot_des, die notwendig ist, um ein Soll-Ausgangsdrehmoment To_des innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen, ermittelt werden. Das Soll-Ausgangsdrehmoment Po_des beruht wiederum auf der Drehmomentanforderung. Die Drehmomentanforderung wird aus einer Vielzahl von Bedienereingaben aufgelöst, die umfassen: Gaspedalstellung, Bremspedalstellung und Schaltwählhebelstellung, dynamische Fahrzeugbedingungen, wie etwa Beschleunigungsrate oder Verzögerungsrate, und Betriebsbedingungen des EVT, wie etwa Temperaturen, Spannungen, Ströme und Drehzahlen. Der Prozess des Ermittelns der Turbokosten beginnt bei Schritt 301. Bei Schritt 302 wird zunächst ermittelt, ob ein Turboloch erfahren wird. Wenn ein Turboloch nicht erfahren wird, weist der System-Controller 43 den Turbolochkosten Pcost_Turbo einen Wert von null zu, und deshalb wird das Turboloch Pcost_Turbo nicht in die subjektiven Kosten einbezogen. Andererseits, wenn ein Turboloch erfahren wird, ermittelt der System-Controller 43 die Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des, die notwendig ist, um das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des auf der Basis der Drehmomentanforderung. innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen. Im Einzelnen kann die Ermittlung davon, ob ein Turboloch erfahren wird, auf einer Vielzahl von Bedienereingaben beruhen, die die Ist-Drehzahl der Kraftmaschine, das Ist-Drehmoment der Kraftmaschine, Beschleunigungsrate, die Ist-Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments und das Ist-Ausgangsdrehmoment umfassen. Ein Turboloch tritt in der Regel auf, wenn der Bediener einen signifikanten Betrag an Drehmoment anfordert (ein Vollgasereignis oder zumindest ein Teilgasereignis, das auch als ein Ereignis eines schnell aufs Gaspedal Treten bekannt ist), und die Drehzahl der Kraftmaschine relativ niedrig ist. In einer Ausführungsform, wenn die Ist-Drehzahl Ne der Kraftmaschine niedriger als ein vorbestimmter kalibrierbarer Drehzahl-Schwellenwert der Kraftmaschine ist, ermittelt dann der System-Controller 43 die Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des, die notwendig ist, um das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen, auf der Basis der Drehmomentanforderung. Wenn andererseits die Ist-Drehzahl der Kraftmaschine größer als der vorbestimmte kalibrierbare Drehzahl-Schwellenwert der Kraftmaschine ist, weist der System-Controller 43 in Schritt 303 den Turbolochkosten Pcost_Turbo einen Wert von null zu. Wenn somit die Kraftmaschine bereits bei relativ hohen Drehzahlen arbeitet, oder wenn der Bediener kein zusätzliches Ausgangsdrehmoment angefordert hat, weist der System-Controller 43 den Turbolochkosten Pcost_Turbo bei Schritt 303 einen Wert von null zu.
  • Bei Schritt 304 ermittelt der System-Controller 43 die Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des auf der Basis der Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments To_dot, die notwendig ist, um das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen. Wie es oben besprochen wurde, beruht das Soll-Ausgangsdrehmoment To_des auf der Drehmomentanforderung. Die Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot des kann in dem Format einer im Voraus gespeicherten Tabelle sein, die mit dem Ziel-Ausgangsdrehmoment To und der Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments To_dot indiziert ist. Die tabellarischen Daten werden mit dem Soll-Ausgangsdrehmoment To_des und der Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments To_dot referenziert.
  • Bei Schritt 306, sobald die Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des ermittelt worden ist, berechnet der System-Controller 43 die Differenz zwischen der Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des und der machbaren Eingangs-/Kraftmaschinen-Drehmomentänderungsrate Ti_dot für alle machbaren Eingangsdrehzahlen Ni auf der Basis der Kennlinie der Turbo-Kraftmaschine. Die Differenz zwischen der Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des und der machbaren Eingangs/Kraftmaschinen-Drehmomentänderungsrate Ti_dot wird als die Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta bezeichnet. Eine beispielhafte Darstellung derartiger charakteristischer Eingangsdrehzahl Ni über Änderungsrate des Soll-Eingangsdrehmoments Ti_dot_des, die Eingangsdrehzahl Ni über machbare Änderungsrate des Eingangsdrehmoments Ti_dot und die Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta ist in 13 veranschaulicht.
  • Bei Schritt 308 wird die Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta gespeichert und dient als ein Eingang, um die Turbolochkosten Pcost_Turbo zu ermitteln. Die Turbolochkosten werden zur Bezugnahme durch die Routine in einer im Voraus gespeicherten Tabelle geliefert, die mit der Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta indiziert ist, die empirisch aus herkömmlichen Dynamometertests des Turboladers 17 und der Kraftmaschine 14 abgeleitet worden ist. Eine beispielhafte Darstellung derartiger charakteristischer Turbolochkosten Pcost_Turbo über Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta ist in 14 veranschaulicht. Die tabellarischen Daten werden mit Turbolochkosten Pcost_Turbo über Änderungsratendisparität des Eingangsdrehmoments Ti_dot_delta referenziert. Der Prozess des Ermittelns der Turbolochkosten endet bei Schritt 309. Sobald sie ermittelt worden sind, können die Turbolochkosten Pcost_Turbo einbezogen werden, um die subjektiven Gesamtkosten zu ermitteln, wie es oben unter Bezugnahme auf Schritt 136, der in 9 veranschaulicht ist, besprochen wurde.
  • Zu Veranschaulichungszwecken wieder unter Bezugnahme auf 9 wird in Schritt 137 ein Vergleich des Total_loss, der bei dem Bewertungs-Eingangsdrehmoment Ti_n und der Bewertungs-Eingangsdrehzahl Ni_n ermittelt wird, mit dem Total_loss, der bei dem vorhergehenden Bewertungs-Drehmoment Ti_n – 1 und der vorhergehenden Eingangsdrehzahl Ni_n – 1 ermittelt wurde, vorgenommen. Eine erste Instanz durch die Routine, die keine derartige vorhergehende Total_loss-Ermittlung aufwiese, würde einfach zum Rücksprung der Routine zu Schritt 133 führen, bei dem ein zweites Bewertungs-Eingangsdrehmoment und eine zweite Eingangsdrehzahl in Übereinstimmung mit den Betrachtungen des Goldenen Schnitt-Verhältnisses ermittelt werden würden. Natürlich könnte eine 2-D-Goldene-Schnitt-Suche verwendet werden, um sowohl die Drehzahl der Kraftmaschine als auch das Drehmoment der Kraftmaschine mit dem entsprechenden kleinsten diesen zugeordneten Total_loss zu ermitteln.
  • Schritt 138 beseitigt Lösungsraum in Eingangsdrehmoment und -drehzahl nach außen hin zu einem von den Bewertungs-Eingangsdrehmomenten Ti_n und Kraftmaschinen-Drehzahl Ni_n und Ti_n – 1 und Kraftmaschinen-Drehzahl Ni_n – 1, die den größeren der jeweiligen Total_loss-Werte, die diesen entsprechen, zugeordnet sind. Die Bewertungs-Eingangsdrehmoment Ti_n oder Ti_n – 1 und Bewertungskraftmaschinen-Drehzahl Ni_n oder Ni_n – 1, die den größeren der jeweiligen Total_loss-Werte zugeordnet sind, werden dann als eine neue Eingangsdrehmoment/Drehzahl-Begrenzung für den Bereich von verbleibenden machbaren Eingangsdrehmoment/Drehzahlen, die zu bewerten sind, festgelegt.
  • Schritt 139 ermittelt als Nächstes, ob eine vorbestimmte Zahl von Iterationen durch die Abschnittsuche durchgeführt worden ist. Wenn nicht, kann kehrt die Routine zu Schritt 133 zurück, um eine andere Bewertungs-Drehmoment/drehzahl und Schleife durch die Routinenschritte 133–139 zu wählen. Wenn die vorbestimmte Zahl von Iterationen bewerkstelligt worden ist, wird dann in Schritt 140 eingetreten, bei dem das optimale Eingangsdrehmoment Ti_opt und Ni_opt zu einem von dem gegenwärtigen und unmittelbar vergangenen Bewertungs-Eingangsdrehmomenten Ti_n oder Ti_n – 1 und Bewertungs-Eingangsdrehzahl Ni_n oder Ni_n – 1, mit dem entsprechenden kleinsten diesen zugeordneten Total_loss gesetzt wird. Der gewählte Wert für Eingangsdrehmoment und -drehzahl ist nun zur Verwendung beim Festlegen des Drehmoments der Kraftmaschine und der Drehzahl der Kraftmaschine verfügbar. Dementsprechend können der gewählte Wert für Eingangsdrehmoment (d. h. das optimale Eingangsdrehmoment Ti_opt) und Eingangsdrehzahl (d. h. die optimale Eingangs-Drehzahl Ni_opt der Kraftmaschine) ermittelt werden. Wie es oben besprochen wurde, können die Drehzahl Ne der Kraftmaschine und die Eingangsdrehzahl Ni des EVT und das Drehmoment der Kraftmaschine und das Eingangsdrehmoment des EVT jeweils äquivalent sein. Deshalb können der gewählte Wert für das Eingangsdrehmoment (d. h. das optimale Eingangsdrehmoment Ti_opt) und der gewählte Wert für die Eingangsdrehzahl (d. h. die optimale Eingangsdrehzahl Ni_opt) zum Festlegen eines optimalen Drehmoments der Kraftmaschine (Ti_opt) und einer optimalen Drehzahl der Kraftmaschine (Ne_opt) verwendet werden. Diese optimale Eingangsdrehzahl Ni_opt kann höher sein als eine optimale Eingangsdrehzahl, die gewählt wird, ohne die Turbokosten Pcost_Turbo zu berücksichtigen. Folglich wird durch Wählen dieser höheren optimalen Eingangsdrehzahl Ni_opt das Turboloch verringert, weil es nicht so lange dauert, das der Turbolader 47 die Kraftmaschine 14 verstärkt, da die Kraftmaschine 14 so gewählt worden ist, dass sie mit einer höheren Drehzahl läuft, als sie normalerweise arbeiten würde, wenn der Turbokostenfaktor nicht berücksichtigt werden würde.
  • Eine Abschnittsuche, die in Übereinstimmung mit dem beschriebenen Goldenen-Schnitt-Verhältnis durchgeführt wird, verringert den Bereich von machbaren Eingangsdrehmomenten auf jede nachfolgende Bewertung um einen Faktor von 1 – Φ oder annähernd 0,38197. Eine Genauigkeit auf innerhalb weniger als 1,0% kann mit elf derartigen Bewertungen hergestellt werden. Moderne Steuerungseinrichtungen von Kraftmaschinen sind in der Regel auf eine Steuerungsgenauigkeit von im Wesentlichen 1,0% begrenzt. Man geht gegenwärtig nicht davon aus, dass Bewertungen jenseits von elf von wesentlichem Vorteil sind. Daher sind elf derartige Bewertungen mit der bevorzugten Goldenen-Schnitt-Verhältnis-Suche die bevorzugte Zahl von durchgeführten Bewertungen. Dementsprechend können die machbaren Arbeitspunkte der Kraftmaschine definierte machbare Drehmomente der Kraftmaschine und machbare Drehzahlen der Kraftmaschine sein. Da die machbaren Eingangsdrehmomente äquivalent mit den machbaren Drehmomenten der Kraftmaschine sind, kann der machbare Betriebsraum der Kraftmaschine machbare Eingangsdrehmomente des EVT und machbare Eingangsdrehzahlen des EVT umfassen.
  • Nun unter Bezugnahme auf 6 sind ein beispielhaftes Kontinuum eines Bereichs von Eingangsdrehmomenten, die zwischen 0 und 1 skaliert sind, über die horizontale Achse hinweg zu sehen. Der Anfangsbereich des Lösungsraums in Ti entspricht dem Ti_min-Wert (auf 0 skaliert) und dem Ti_max-Wert (auf 1 skaliert). Entsprechende skalierte und verschobene Total_loss-Daten sind gegen die vertikale Achse aufgetragen. Ein erster Vergleich in Übereinstimmung mit der Goldenen-Schnitt-Verhältnis-Suche würde dem Paar von Bewertungs-Eingangsdrehmomenten entsprechen, die Linien Ti_1 und Ti_2 zugeordnet sind. Eine Sichtüberprüfung bestätigt, dass Total_loss bei Ti_2 größer ist als Total_loss bei Ti_1.
  • Daher wird der Lösungsraum nach außen von Ti_2 hin aus einer weiteren Betrachtung beseitigt (Eliminierung A) und der neue Lösungsraum entspricht den Grenzen Ti_min und Ti_2 (d. h. Ti_2 ist das neue Ti_max). Gemäß dem Goldenen-Schnitt-Verhältnis-Kriterium wird ein anderes Bewertungs-Eingangsdrehmoment bei Ti_3 relativ zu der neuesten Grenze Ti_2 hergestellt. Der niedrigste Total_loss aus der vorhergehenden Iteration, der Ti_1 entspricht, wird mit dem Total_loss aus der gegenwärtigen Iteration, der dem neuesten Bewertungs-Eingangsdrehmoment, Ti_3, entspricht, verglichen. Wieder kann aus Sichtüberprüfung festgestellt werden, dass Total_loss bei Ti_3 größer ist als Total_loss bei Ti_2. Daher wird der Lösungsraum außerhalb von Ti_3 aus einer weiteren Betrachtung beseitigt (Eliminierung B) und der neue Lösungsraum entspricht den Grenzen von Ti_3 und Ti_2 (d. h. Ti_3 ist das neue Ti_min). Wieder wird in Übereinstimmung mit dem Goldenen-Schnitt-Verhältnis-Kriterium ein anderes Bewertungs-Eingangsdrehmoment bei Ti_4 relativ zu der neuesten Grenze Ti_3 hergestellt. Der niedrigste Total_loss aus der vorhergehenden Iteration, der Ti_1 entspricht, wird mit dem Total_loss aus der gegenwärtigen Iteration, der dem neuesten Bewertungs-Eingangsdrehmoment, Ti_4, entspricht, verglichen. Wieder aus einer Sichtüberprüfung kann festgestellt werden, das Total_loss bei Ti_2 größer ist als Total_loss bei Ti_4. Daher wird der Lösungsraum außerhalb von Ti_2 aus einer weiteren Betrachtung beseitigt (Eliminierung C), und der neue Lösungsraum entspricht den Grenzen von Ti_1 und Ti_2 (d. h. Ti_1 ist das neue Ti_min). Dieser Prozess wird ständig wiederholt, wie für eine vordefinierte Zahl von Iterationen oder Vergleichen beschrieben, an welchem Punkt das optimale Eingangsdrehmoment als das eine von den letzten zwei Bewertungseingangsdrehmomenten, das dem kleinsten der jeweiligen Total_loss-Werte entspricht, hergestellt ist. 6 zeigt eine Goldene-Schnitt-Suche mit nur einer Variablen. In der vorliegenden Offenbarung wird jedoch eine 2-D-Goldene-Schnitt-Suche durchgeführt. Somit wird eine andere Goldene-Schnitt-Suche für die zusätzliche Dimension (d. h. die Eingangsdrehzahl Ni) durchgeführt, wie es in 9 erwähnt ist.
  • Alternative Abschnittsuchen können auf eine ähnliche Weise angewandt werden, um auf eine optimale Eingangsdrehzahl und ein optimales Eingangsdrehmoment zu konvergieren, jedoch mit geringeren Wirkungsgraden und Unsicherheiten, besondere Zielgenauigkeiten innerhalb einer bekannten Zahl von Iterationen oder Vergleichen zu erreichen. Es sind auch verschiedene andere Lösungskonvergenzverfahren gut bekannt und zur Implementierung mit der vorliegenden Erfindung anwendbar, einschließlich nicht einschränkender Beispiele von quadratischen oder anderen Schätzungen mit Polynomen höherer Ordnung und iterative ableitende Konvergenz-Techniken. Sobald die optimale Drehzahl Ne_opt der Kraftmaschine gewählt ist, kann das Drehzahlprofil der Kraftmaschine definiert werden, und die Motordrehmomente (Ta und Tb) können dementsprechend berechnet werden.
  • 15 veranschaulicht einen beispielhaften Datenfluss 500, der ein Beispielverfahren beschreibt, das benutzt werden kann, um das Drehzahlprofil der Kraftmaschine auf der Basis des optimalen Eingangsdrehmoments Ti_opt, der optimalen Eingangsdrehzahl Ne_opt oder beiden zu ermitteln. Der Datenfluss 500 beginnt mit Dateneingängen, die die Soll-Drehzahl Ne_des der Kraftmaschine und die Ist-Drehzahl Ne der Kraftmaschine beschreiben. Die Soll-Drehzahl Ne_des der Kraftmaschine kann äquivalent mit der optimalen Eingangsdrehzahl Ne_opt sein. Die Ist-Drehzahl Ne der Kraftmaschine kann von einem Drehzahlsensor der Kraftmaschine erhalten werden, der ausgestaltet ist, um die Drehzahl der Kraftmaschine zu messen. Diese Dateneingänge (d. h. die Soll-Drehzahl Ne_des der Kraftmaschine und die Ist-Drehzahl Ne der Kraftmaschine) werden von einem Signalverarbeitungsmodul 510 verarbeitet, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das ein ungefiltertes Drehzahlprofil Ne_unf der Kraftmaschine angibt. Anschließend wird das Ausgangssignal, das das ungefilterte Drehzahlprofil Ne_unf der Kraftmaschine angibt, von einem Filter 520, der ein Tiefpassfilter mit einer Zeitkonstante sein kann, gefiltert. Die Zeitkonstante des Filters 520 kann eine Funktion oder abhängig sein von einer Änderungsrate der Gaspedalstellung Apedal_dot und einer Differenz zwischen dem Soll-Drehmoment Te des der Kraftmaschine und dem Ist-Drehmoment Te der Kraftmaschine. Das Soll-Drehmoment Te des der Kraftmaschine kann äquivalent zu dem optimalen Eingangsdrehmoment Ti_opt sein. Das Ist-Drehmoment Te der Kraftmaschine kann von einem Drehmomentsensor erhalten werden, der ausgestaltet ist, um das Drehmoment Te der Kraftmaschine zu messen und zu überwachen. Der Filter 520 verarbeitet Eingangssignale, die das Soll-Drehmoment Te_des der Kraftmaschine, das Ist-Drehmoment Te der Kraftmaschine, das ungefilterte Drehzahlprofil Ne_unf und die Änderungsrate der Gaspedalstellung Apedal_dot beschreiben, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das ein gefiltertes Drehzahlprofil Ne_fil der Kraftmaschine angibt. Somit berechnet der Filter 520 neben anderen Dingen die Differenz zwischen dem Soll-Drehmoment Te_des der Kraftmaschine und dem Ist-Drehmoment Te der Kraftmaschine. Das gefilterte Drehzahlprofil Ne_fil kann durch bestimmte Systemeinschränkungen, wie etwa Batterieleistung und Motordrehmoment, eingeschränkt werden. Der System-Controller 43 kann dann die Kraftmaschine 14 derart steuern, dass sie dem gefilterten Drehzahlprofil Ne_fil folgt. Die Kraftmaschine 14 kann über Kraftmaschinenaktoren, wie etwa Zündkerzen, gesteuert werden.
  • Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Erfindung stützend und beschreibend sein, aber der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangsystems mit einem elektromechanischen Getriebe, einer Brennkraftmaschine und einem Turbolader, umfassend: Ermitteln einer Drehmomentanforderung; Wählen machbarer Eingangsdrehmoment-Arbeitspunkte; Berechnen angesammelter Leistungsverluste des Systems, die den gewählten machbaren Eingangsdrehmomenten und der gewählten machbaren Eingangsdrehzahl entsprechen, die in der Lage sind, ein Soll-Ausgangsdrehmoment auf der Basis der Drehmomentanforderung zu erzeugen; Ermitteln eines Turbowirkungsgrades als eine Funktion einer Differenz zwischen einer machbaren Änderungsrate des Eingangsdrehmoments und einer Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments, die erforderlich sind, um das Soll-Ausgangsdrehmoment innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu erreichen; Summieren des Turbowirkungsgrades zu den angesammelten Leistungsverlusten des Systems, um Verluste des Gesamtsystems zu ermitteln, die machbaren Eingangsdrehmomenten entsprechen, die in der Lage sind, das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erzeugen; Ermitteln einer machbaren Eingangsdrehzahl und eines machbaren Eingangsdrehmoments, die einem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entsprechen; und Wählen als eine Soll-Eingangsdrehzahl und ein Soll-Eingangsdrehmoment, diejenige bzw. dasjenige, die bzw. das dem im Wesentlichen minimalen Leistungsverlust des Gesamtsystems entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Ermitteln des Turbowirkungsgrades ein Ermitteln umfasst, ob ein Turboloch erwartet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Ermitteln, ob ein Turboloch erwartet wird, ein Vergleichen einer Ist-Drehzahl der Kraftmaschine mit einem vorbestimmten kalibrierbaren Drehzahl-Schwellenwert der Kraftmaschine umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Ermitteln des Turbowirkungsgrades das Zuweisen eines Werts von null zu dem Turbowirkungsgrad umfasst, wenn das Turboloch nicht erwartet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Ermitteln des Turbowirkungsgrades umfasst: Ermitteln der Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments, um das Soll-Ausgangsdrehmoment zu erreichen, wenn das Turboloch erwartet wird; und Berechnen einer Differenz zwischen der Soll-Änderungsrate des Eingangsdrehmoments und dem machbaren Eingangsdrehmoment für alle machbaren Eingangsdrehzahlen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Berechnen angesammelter Leistungsverluste des Systems das Berechnen von Leistungsverlusten einzelner Teilsystems und ein Summieren der Leistungsverluste einzelner Teilsysteme umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Leistungsverluste einzelner Teilsysteme Motorverluste und Getriebeverluste umfassen.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Ermitteln des machbaren Eingangsdrehmoments und Eingangsdrehmoments ein Durchführen einer iterativen ableitenden Konvergenz umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Ermitteln der machbaren Eingangsdrehzahl das Durchführen einer Abschnittsuche in machbaren Eingangsdrehmomenten und entsprechenden Verlusten des Gesamtsystems umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Ermitteln eines Drehzahlprofils der Kraftmaschine auf der Basis der Soll-Eingangsdrehzahl und einer Ist-Drehzahl der Kraftmaschine umfasst.
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