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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Steuerungssysteme für Antriebsstrangsysteme mit mehreren Modi.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit. Daher sind diese Aussagen nicht dazu gedacht, eine Anerkennung des Standes der Technik zu bilden.
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Fahrzeuge verwenden Vortriebsysteme, die Antriebsstrangsysteme mit mehreren Modi umfassen, welche in Ansprechen auf eine Bedieneranforderung Antriebsleistung, die Antriebsleistung zum Beschleunigen und Bremsen umfasst, erzeugen und an einen Endantrieb übertragen. Ein Vortriebsystem kann ein von einem Bediener wahrnehmbares Geräusch oder einen dumpfen Schlag bei einem Übergang zwischen einem Antriebszustand und einem Nichtantriebszustand aufweisen. Es ist bekannt, dass dieser Übergang stattfindet, wenn die Bedieneranforderung entweder ein Antippen des Gaspedals oder ein Loslassen des Gaspedals umfasst. Ein Antriebszustand tritt auf, wenn das Vortriebsystem ein positives Drehmoment erzeugt, um den Endantrieb zum Vorantreiben des Fahrzeugs zu drehen. Ein Nichtantriebszustand tritt auf, wenn das Vortriebsystem gerade kein positives Drehmoment erzeugt, z. B. auf Drehmoment vom Endantrieb reagiert und das Fahrzeugmoment das Vortriebsystem über die Fahrzeugräder durch den Endantrieb hindurch antreibt. Ein Übergang von einem Antriebszustand in einen Nichtantriebszustand kann stattfinden, wenn der Bediener seinen Fuß vom Gaspedal nimmt (das Pedal loslässt). Ein Übergang von einem Nichtantriebszustand in einen Antriebszustand kann stattfinden, wenn der Bediener seinen Fuß auf das Gaspedal anwendet (das Pedal antippt). In einer Lücke zwischen kämmenden Zahnrädern im Getriebegehäuse und im Endantrieb existiert eine Spielzone. Wenn sich das Vortriebsystem in dem Antriebszustand befindet, stehen die kämmenden Zahnräder in Kontakt und übertragen Drehmoment an einer Zahnflanke der Zahnräder. Wenn das mit dem Antriebszustand verbundene positive Drehmoment entfernt wird und die Räder anfangen, das Vortriebsystem anzutreiben, gibt es einen Punkt, an dem die kämmenden Zahnräder über die Spielzone hinweg wechseln, um Drehmoment an die andere Zahnflanke der Zahnräder zu übertragen. Während des Wechsels der Zahnräder über die Spielzone hinweg kann sich der Endantrieb beschleunigen und an die andere Zahnflanke der Zahnräder schlagen, wodurch der dumpfe Schlag erzeugt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems mit mehreren Modi umfasst, dass eine Bedieneranforderung nach Antriebsleistung überwacht wird und zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung und Achsdrehmomentbeschränkungen sowie Kurbelwellendrehmomentbeschränkungen arbitriert bzw. schiedsrichterlich entschieden wird. Eine Anforderung für unmittelbares Antriebsdrehmoment und eine Anforderung für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment werden beruhend auf der arbitrierten Bedieneranforderung nach Antriebsleistung bestimmt. Die Anforderung für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment wird beruhend auf Drehmomentbeschränkungen aufgrund der Fahrbarkeit modelliert. Die Arbeitsweise von Drehmoment erzeugenden Vorrichtungen des Antriebsstrangsystems mit mehreren Modi wird beruhend auf der Anforderung für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und der bezüglich der Fahrbarkeit modellierten Anforderung für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gesteuert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, das ein Antriebsstrangsystem mit mehreren Modi umfasst, das mit einem Endantrieb gekoppelt ist und durch ein Steuerungssystem gesteuert wird;
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2 ein Steuerungsschema zur Arbitrierung und Modellierung von Drehmoment (Steuerungsschema) in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, das verwendet wird, um das Antriebsstrangsystem von 1 in Ansprechen auf eine Bedieneranforderung nach Antriebsleistung zu betreiben; und
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3 Zustände von Betriebsparametern in Übereinstimmung mit der Offenbarung veranschaulicht, die mit dem Betrieb eines Fahrzeugs in Beziehung stehen und eine unbearbeitete Bedieneranforderung nach Antriebsleistung und eine aufgrund der Fahrbarkeit modellierte Bedieneranforderung für unmittelbares Drehmoment umfasst.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zur Einschränkung derselben gedacht ist, zeigt 1 auf schematische Weise ein Fahrzeug 100 mit einem Antriebsstrangsystem 20 mit mehreren Modi, das mit einem Endantrieb 60 gekoppelt ist und durch ein Steuerungssystem 10 gesteuert wird. In der gesamten Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Das Antriebsstrangsystem 20 mit mehreren Modi umfasst Drehmoment erzeugende Vorrichtungen, die eine Brennkraftmaschine 40 und eine verbrennungslose Drehmomentmaschine 35 umfassen und in der Lage sind, Drehmoment zu erzeugen und auf Drehmoment zu reagieren, das über ein Getriebe 50 an einen Endantrieb 60 übertragen wird. Eine Konfiguration des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi umfasst die Drehmomentmaschine 35, die mit einer Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 40 drehbar mechanisch gekoppelt ist, welche durch eine fluidische Drehmomentkoppelvorrichtung (einen Drehmomentwandler) 55 mit einem Eingabeelement 51 des Getriebes 50 drehbar mechanisch gekoppelt ist. Wie gezeigt ist die Kurbelwelle 36 über einen Riemenscheibenmechanismus 38 mit der Drehmomentmaschine 35 mechanisch drehbar gekoppelt. Andere Ausgestaltungen des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi, welche eine Drehmomentmaschine 35 umfassen, die mit der Kraftmaschine 40 drehbar mechanisch gekoppelt ist, welche mit dem Getriebe 50 mechanisch gekoppelt ist, können im Umfang dieser Offenbarung verwendet werden.
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Die Kraftmaschine 40 ist vorzugsweise eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, die Kraftstoff durch einen thermodynamischen Verbrennungsprozess in mechanisches Drehmoment umsetzt. Die Kraftmaschine 40 ist mit einer Vielzahl von Aktoren und Erfassungsvorrichtungen ausgestattet, um den Betrieb zu überwachen und Kraftstoff zum Ausbilden einer Verbrennungsladung zu liefern, um Drehmoment zum Fahrzeugvortrieb zu erzeugen, das auf eine Bedieneranforderung anspricht. Die Kraftmaschinenaktoren umfassen langsame Aktoren und schnelle Aktoren. Ein schneller Kraftmaschinenaktor ist ein Aktor, der eine Veränderung im Betrieb der Kraftmaschine, z. B. eine Kraftmaschinendrehmomentausgabe, die auf eine Veränderung bei einem Befehl an den Kraftmaschinenaktor anspricht, innerhalb eines einzigen Kraftmaschinenzylinderereignisses abschließt. Ein Beispiel für einen schnellen Kraftmaschinenaktor ist der Zündfunkenzündzeitpunkt. Ein langsamer Kraftmaschinenaktor ist ein Aktor, der eine Veränderung im Betrieb der Kraftmaschine, z. B. eine Kraftmaschinendrehmomentausgabe, die auf eine Veränderung bei einem Befehl an den Kraftmaschinenaktor anspricht, erst nach einer Verzögerung von mehr als einem einzigen Kraftmaschinenzylinderereignis abschließt. Ein Beispiel für einen langsamen Kraftmaschinenaktor ist die elektronische Drosselklappensteuerung (ETC). Die Kraftmaschine kann aufgrund von Latenzen, die mit Ansaugkrümmerfüllzeiten und anderen Faktoren verbunden sind, 100 bis 500 ms brauchen, um eine Veränderung bei der Kraftmaschinendrehmomentausgabe in Ansprechen auf eine Veränderung bei der ETC zu bewirken. Die Kraftmaschine 40 ist ausgestaltet, um Autostart- und Autostopp-Steuerungsschemata und Kraftstoffabsperr-Steuerungsschemata (FCO-Steuerungsschemata) während eines fortlaufenden Betriebs des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi auszuführen. Die Kraftmaschine 40 wird als sich in einem AUSGESCHALTET-Zustand befindlich aufgefasst, wenn sie sich nicht dreht. Die Kraftmaschine 40 wird als sich in einem EINGESCHALTET-Zustand befindlich aufgefasst, wenn sie sich dreht, was einen oder mehrere FCO-Zustände umfasst, bei denen sie sich dreht und nicht mit Kraftstoff versorgt wird.
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Die verbrennungslose Drehmomentmaschine 35 ist eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35, die einen mehrphasigen Hochspannungs-Elektromotor/Generator umfasst, der mit einem Umrichtermodul 32 elektrisch verbunden ist. Die Drehmomentmaschine 35 umfasst einen Rotor und einen Stator und einen zugehörigen Positionssensor. Die Drehmomentmaschine 35 kann zusammen mit dem Umrichtermodul 32 betrieben werden, um gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzusetzen und um mechanische Leistung in elektrische Energie umzusetzen. Das Umrichtermodul 32 umfasst schnelle Aktoren, die zum Abschließen einer Veränderung beim Betrieb der Drehmomentmaschine 35 z. B. einer Drehmomentausgabe oder einer Drehzahlausgabe, in der Lage sind, welche auf eine Veränderung bei einem Befehl an den Kraftmaschinenaktor innerhalb einer Zeitspanne, die einem einzigen Kraftmaschinenzylinderereignis entspricht, d. h. innerhalb von 10–20 ms, anspricht. Ein Beispiel für einen schnellen Aktor der Drehmomentmaschine ist ein Leistungstransistor. Das Umrichtermodul 32 wirkt wie ein schneller Aktor, um die Drehmomentmaschine 35 zu steuern. Bei einer Ausführungsform kann die elektrische Energie verbraucht oder in einer Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden.
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Bei einer Ausführungsform umfasst die elektrisch betriebene Drehmomentmaschine 35 ein Ausgabeelement, das mit der Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 40 über den Riemenscheibenmechanismus 38 mechanisch drehbar gekoppelt ist, welcher eine Strecke für mechanische Leistung zwischen diesen bereitstellt. Der Riemenscheibenmechanismus 38 ist ausgestaltet, um eine Drehmomentübertragung zwischen der Kraftmaschine 40 und der Drehmomentmaschine 35 zu bewirken, die eine Drehmomentübertragung von der Drehmomentmaschine 35 an die Kraftmaschine 40 für Autostart- und Autostopp-Manöver der Kraftmaschine, zur Antriebsdrehmomentunterstützung, eine Drehmomentübertragung für ein regeneratives Bremsen des Fahrzeugs und eine Drehmomentübertragung von der Kraftmaschine 40 an die Drehmomentmaschine 35 zur elektrischen Aufladung mit Hochspannung umfasst. Bei einer Ausführungsform umfasst der Riemenscheibenmechanismus 38 einen gewundenen Riemen, der zwischen einer ersten Riemenscheibe, die an der Kurbelwelle 36 der Kraftmaschine 40 angebracht ist, und einer zweiten Riemenscheibe verlegt ist, die an einer Drehwelle angebracht ist, die mit einem Rotor der Drehmomentmaschine 35 gekoppelt ist, was als Riemen-Generator-Starter-System (BAS-System) bezeichnet wird. Alternativ kann der Riemenscheibenmechanismus 38 einen Zahnradmechanismus mit Verdrängung [engl.: positive-displacement gearing mechanism] oder eine andere geeignete sichere mechanische Verbindung umfassen. Die Kraftmaschine 40 kann in einer Ausführungsform einen solenoidbetätigten elektrischen Niederspannungsstarter 39 zum Starten der Kraftmaschine in Ansprechen auf ein Schlüsselankurbelereignis umfassen.
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Die Hochspannungsbatterie 25 ist mit dem Umrichtermodul 32 über einen Hochspannungs-Gleichspannungsbus 29 elektrisch verbunden, um elektrische Hochspannungs-Gleichspannungsleistung in Ansprechen auf Steuerungssignale, die vom Steuerungssystem 10 stammen, an die Drehmomentmaschine 35 zu übertragen. Das Umrichtermodul 32 ist mit der Drehmomentmaschine 35 über einen mehrphasigen Motorsteuerungs-Leistungsbus 31 elektrisch verbunden. Das Umrichtermodul 32 ist mit geeigneten Steuerungsschaltungen ausgestaltet, die die Leistungstransistoren, z. B. IGBTs, zum Umformen von elektrischer Hochspannungs-Gleichspannungsleistung in elektrische Hochspannungs-Wechselspannungsleistung und zum Umformen elektrischer Hochspannungs-Wechselspannungsleistung in elektrische Hochspannungs-Gleichspannungsleistung umfassen. Das Umrichtermodul 32 verwendet vorzugsweise eine Pulsbreitenmodulations-Steuerung (PWM-Steuerung), um gespeicherte elektrische Gleichspannungsleistung, die aus der Hochspannungsbatterie 25 stammt, in elektrische Wechselspannungsleistung umzuwandeln, um die Drehmomentmaschine 35 in Ansprechen auf Motordrehmomentbefehle zum Erzeugen von Drehmoment anzutreiben. Analog wandelt das Umrichtermodul 32 mechanische Leistung, die an die Drehmomentmaschine 35 übertragen wird, als Teil einer regenerativen Steuerungsstrategie in Ansprechen auf Motorsteuerungsbefehle in elektrische Gleichspannungsleistung um, um elektrische Energie zu erzeugen, die in der Hochspannungsbatterie 25 gespeichert werden kann. Das Umrichtermodul 32 ist ausgestaltet, um die Leistungstransistoren in Ansprechen auf die Motorsteuerungsbefehle so zu steuern, dass die Motorantriebs- und Regenerationsfunktionalität bereitgestellt wird. Bei einer Ausführungsform ist ein elektrischer Gleichspannungs/Gleichspannungs-Leistungswandler 34 mit einem Niederspannungsbus 28 und einer Niederspannungsbatterie 27 elektrisch verbunden, und er ist mit dem Hochspannungsbus 29 elektrisch verbunden. Derartige elektrische Leistungsverbindungen sind bekannt und werden nicht im Detail beschrieben. Die Niederspannungsbatterie 27 ist mit einem Zusatzleistungssystem 45 elektrisch verbunden, um elektrische Niederspannungsleistung an Niederspannungssysteme des Fahrzeugs zu liefern, die beispielsweise elektrische Fensterheber, HAVC-Ventilatoren, elektrisch verstellbare Sitze und den solenoidbetätigten elektrischen Niederspannungsstarter 39 umfassen.
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Das Getriebe 50 ist zum Betrieb in einem von mehreren wählbaren Festgang-Betriebsmodi ausgestaltet, um mit einem Übersetzungsverhältnis zu arbeiten, das eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen der Bedieneranforderung nach Vortrieb und einem Kraftmaschinenarbeitspunkt erreicht, und es verwendet vorzugsweise einen oder mehrere Differentialzahnradsätze und hydraulisch aktivierte Kupplungen, um eine Drehmomentübertragung in einem einer Vielzahl wählbarer Betriebsmodi über einen Bereich von Drehzahlverhältnissen zwischen dem Eingabeelement 51 und dem Ausgabeelement 62 hinweg zu bewirken. Beispielhafte Getriebe umfassen zum Beispiel ein Automatikgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein Schaltgetriebe ohne Kupplung und ein Schaltgetriebe. In Ansprechen auf Ausgabedrehmomentanforderungen führt das Getriebe 50 Hochschaltvorgänge aus, um in einen Betriebsmodus umzuschalten, der ein niedrigeres numerisches Multiplikationsverhältnis (Übersetzungsverhältnis) aufweist, und es führt Herunterschaltvorgänge aus, um in einen Betriebsmodus zu schalten, der ein höheres numerisches Multiplikationsverhältnis aufweist. Ein Hochschaltvorgang des Getriebes erfordert eine Verringerung der Kraftmaschinendrehzahl, so dass die Kraftmaschinendrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis mit einer Getriebeausgabedrehzahl bei einem Übersetzungsverhältnis übereinstimmt, das mit dem Zielbetriebsmodus verbunden ist. Ein Herunterschaltvorgang des Getriebes erfordert eine Erhöhung der Kraftmaschinendrehzahl, so dass die Kraftmaschinendrehzahl multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis mit einer Getriebeausgabedrehzahl bei einem Übersetzungsverhältnis übereinstimmt, das mit dem Zielbetriebsmodus verbunden ist. Alternativ kann das Getriebe 50 als kontinuierlich veränderliches Getriebe (CVT) ausgestaltet sein. Das Getriebe umfasst vorzugsweise einen ersten Drehpositions/Drehzahlsensor 52, um eine Drehung des Eingabeelements 51 zu überwachen, und einen zweiten Drehpositions/Drehzahlsensor 54, um eine Drehung des Ausgabeelements 53 des Getriebes 50 zu überwachen. Daher kann der erste Drehpositions/Drehzahlsensor 52 auch verwendet werden, um die Drehzahl einer Turbine des Drehmomentwandlers 55 zu überwachen.
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Der Drehmomentwandler 55 ist bei einer Ausführungsform eine zweistufige fluidische Drehmomentkoppelvorrichtung, die ein Flügelrad, einen Stator, einen Turbine und eine steuerbare Verriegelungskupplung umfasst. Die steuerbare Verriegelungskupplung ist ausgestaltet, um entweder in einem nicht verriegelten Zustand oder in einem Zustand mit gesteuertem Schlupf oder in einem verriegelten Zustand betrieben zu werden, um eine relative Drehung des Flügelrad und der Turbine zu verwalten. Die Konstruktionsmerkmale eines Drehmomentwandlers sind bekannt und werden hier nicht im Detail erörtert. Alternativ kann der Drehmomentwandler 55 eine dreistufige Vorrichtung sein. Der Drehmomentwandler 55 arbeitet wie ein Automatikkupplungselement, um Drehmoment zwischen der Kraftmaschine 40 und dem Getriebe 50 zu übertragen. Der Drehmomentwandler 55 stellt einen mechanischen Puffer zwischen der Kraftmaschine 40 und dem Getriebe 50 bereit, der ein Absorbieren von Torsionsvibrationen der Kraftmaschine 40, des Getriebes 50 und des Endantriebs 60 bewirkt. Der Drehmomentwandler 55 kann bei bestimmten Bedingungen auch zur Dämpfung von Variationen bei der Kraftmaschinendrehzahl wirken, welche diejenigen umfassen, die mit einem plötzlichen Anstieg der Kraftmaschinendrehzahl bei Kraftmaschinenstartereignissen und Einzelzylinderzündereignissen bei niedrigen Kraftmaschinendrehzahlen verbunden sind.
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Der Endantrieb 60 kann eine Differenzialgetriebevorrichtung 65 umfassen, die mit einer Achse 64, einer Transaxle oder einer Halbwelle mechanisch gekoppelt ist, die bei einer Ausführungsform mit einem Rad 66 mechanisch gekoppelt ist. Der Endantrieb 60 überträgt Antriebsleistung zwischen dem Getriebe 50 und einer Straßenoberfläche.
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Das Steuerungssystem 10 umfasst ein Steuerungsmodul 12, das mit einer Bedienerschnittstelle 14 signaltechnisch verbunden ist. Das Steuerungsmodul 12 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl diskreter Vorrichtungen, die zusammen mit den einzelnen Elementen des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi angeordnet sind, um eine Betriebssteuerung der einzelnen Elemente des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi zu bewirken. Das Steuerungsmodul 12 kann auch eine Steuerungsvorrichtung umfassen, die eine hierarchische Steuerung von anderen Steuerungsvorrichtungen bereitstellt. Das Steuerungsmodul 12 ist jeweils mit der Hochspannungsbatterie 25, dem Umrichtermodul 32, der Drehmomentmaschine 35, der Kraftmaschine 40 und dem Getriebe 50 entweder direkt oder über einen Kommunikationsbus 18 signaltechnisch und wirksam verbunden, um den Betrieb zu überwachen und Parameterzustände derselben zu bestimmen. Die Bedienerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 ist ein Controller, der mit einer Vielzahl von Mensch/Maschine-Schnittstellenvorrichtungen signaltechnisch verbunden ist, durch welche ein Fahrzeugbediener verschiedene Bedieneranforderungen nach Vortriebs- oder Antriebsleistung und andere Anforderungen zum Betrieb des Fahrzeugs 100 eingibt. Die Mensch/Maschine-Schnittstellenvorrichtungen sind Vorrichtungen, welche die Bedieneranforderungen nach Antriebsleistung überwachen und bewerten, einschließlich beispielsweise eines Gaspedals 112, das ein Signal für eine vom Bediener angeforderte Beschleunigung bereitstellt (APP-Signal); eines Bremspedals 113, welches ein Signal für ein von einem Bediener angefordertes Bremsen bereitstellt (BPP-Signal); eines Getriebebereichswahlhebels 114, welcher ein Signal für einen vom Bediener angeforderten Getriebebereich bereitstellt (PRNDL-Signal); und eines Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystems 116, welches ein Signal für eine Bedieneranforderung nach Fahrzeuggeschwindigkeit bereitstellt (CRUISE-Signal). Andere Mensch/Maschine-Schnittstellenvorrichtungen umfassen vorzugsweise einen Zündschalter, um es einem Bediener zu ermöglichen, den Fahrzeugbetrieb einzuleiten, was das Ankurbeln und Starten der Kraftmaschine 40 umfasst, ein Lenkrad und einen Scheinwerferschalter. Der Getriebebereichswahlhebel 114 stellt eine Signaleingabe bereit, welche die Richtung einer vom Bediener angeforderten Bewegung des Fahrzeugs anzeigt, einschließlich einer diskreten Anzahl von Positionen, die von einem Bediener gewählt werden können, welche die bevorzugte Drehrichtung des Ausgabeelements 62 in entweder eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsrichtung anzeigen. Es ist festzustellen, dass sich das Fahrzeug dennoch in eine andere Richtung als die vom Bediener angeforderte Bewegung in die angezeigte Richtung aufgrund eines Zurückrollens bewegen kann, das durch den Standort eines Fahrzeugs verursacht wird, z. B. auf einem Berg.
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Das Antriebsstrangsystem 20 mit mehreren Modi umfasst ein Kommunikationsschema mit dem Kommunikationsbus 18, um Kommunikationen in der Form von Sensorsignalen und Aktorbefehlssignalen zwischen dem Steuerungssystem 10 und Elementen des Antriebsstrangsystems 20 mit mehreren Modi zu erzielen. Das Kommunikationsschema verwendet ein oder mehrere Kommunikationssysteme und Vorrichtungen, die beispielsweise den Kommunikationsbus 18, eine Direktverbindung, einen lokalen Netzwerkbus, einen seriellen peripheren Schnittstellenbus und drahtlose Kommunikationen umfassen, um eine Informationsübertragung zu erzielen.
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Steuerungsmodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuerungseinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), elektronischen Schaltungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) mit zugehörigem Arbeitsspeicher und Massenspeicher (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenlaufwerk usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder -routinen ausführen, kombinatorischen Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Vorrichtungen, geeigneten Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe bezeichnen beliebige Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen enthalten. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerungsroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und können betrieben werden, um Eingänge von Erfassungsvorrichtungen und anderen Netzwerksteuerungsmodulen zu überwachen und um Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern der Betätigung von Aktoren auszuführen. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs der Kraftmaschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Routinen im Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Ein Fahrzeugbetrieb in Ansprechen auf die Bedieneranforderungen nach Antriebsleistung umfasst Betriebmodi des Beschleunigens, Bremsens, Ausrollens und Leerlaufens. Der Beschleunigungsmodus umfasst eine Bedieneranforderung zum Erzeugen von Antriebsleistung, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen. Der Bremsmodus umfasst eine Bedieneranforderung zum Erzeugen von Antriebsleistung, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern, was durch ein Bremsmoment bewerkstelligt werden kann, die von einem Reibungsbremsen von mechanischen Bremselementen, die an den Fahrzeugrädern angeordnet sind, und/oder von einem reagierenden Bremsen aus dem Antriebsstrangsystem durch den Endantrieb stammt. Der Ausrollmodus umfasst einen Fahrzeugbetrieb, bei dem sich das Fahrzeug gegenwärtig mit einer Geschwindigkeitsrate ohne Bedieneranforderung für Bremsen oder Beschleunigen bewegt, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit beruhend auf der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Fahrzeugmoment, dem Fahrzeugwindwiderstand und dem Rollwiderstand, und dem Trägheitswiderstand des Endantriebs bestimmt wird. Der Leerlaufmodus umfasst einen Fahrzeugbetrieb, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder in der Nähe von Null liegt, wobei sich der Getriebebereichswahlhebel in einem Bereich ohne Vortrieb oder in einem der Vortriebsbereiche befindet, wobei die Bedieneranforderung eine Nulleingabe an das Gaspedal und eine minimale oder geringe Eingabe an das Bremspedal umfasst. Der Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangsystems 20, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, umfasst das Überwachen der Bedieneranforderungen nach Antriebsleistung, wobei die Bedieneranforderung Eingaben von dem Gaspedal, dem Bremspedal, dem Geschwindigkeitsregelungssystem und dem Getriebebereichswahlhebel umfasst. Derartige Bedieneranforderungen können Nullzustände umfassen, etwa wann kein Bremsen angewendet wird.
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2 zeigt auf schematische Weise ein Steuerungsschema 200 zur Arbitrierung und Modellierung von Drehmoment (Steuerungsschema), das verwendet wird, um das Antriebsstrangsystem 100 von 1 in Ansprechen auf die Bedieneranforderungen nach Antriebsleistung zu betreiben, welche eine einzige der oder eine Kombination aus den Bedienereingaben vom Gaspedal, vom Bremspedal, vom Geschwindigkeitsregelungssystem und vom Getriebebereichswahlhebel sein kann. Das Steuerungsschema 200 wird ausgeführt, um Befehle für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment zu bestimmen, um die langsamen Aktoren und die schnellen Aktoren der Brennkraftmaschine und der Drehmomentmaschine in Ansprechen auf die Bedieneranforderungen nach Antriebsdrehmoment zu steuern. 2 zeigt eine Drehmomentarbitrierung mit Bezug auf eine Anforderung für vorhergesagtes Drehmoment und eine Drehmomentarbitrierung mit Bezug auf eine Anforderung für unmittelbares Drehmoment einschließlich einer Strecke, welche Elemente 205, 215 und 225 einer Anforderung für unmittelbares Drehmoment liefert. Wenn es keine Anforderungen zur Drehmomentintervention gibt, ist die unmittelbare Strecke nicht aktiv. Die vorhergesagte Strecke umfasst Elemente 201, 203, 213 und 223 einer Anforderung für vorhergesagtes Drehmoment. Die vorhergesagten Strecken 201, 213 und 223 sind immer aktiv. Vorhergesagte Beschränkungen 203 und 209, welche hier beschriebene Interventionsbeschränkungen sind, können entweder aktiv oder nicht aktiv sein. Folglich entsteht eine Bedieneranforderung nach Antriebsleistung aus einer Drehmomentmodellierung aufgrund der Fahrbarkeit als nicht bearbeitete unmodellierte Anforderung. Die Ausgabe eines Schemas 230 zur Drehmomentmodellierung aufgrund der Fahrbarkeit wird von der Ausführung von Drehmoment durch die Kraftmaschine und den Motor verwendet, um das Antriebsstrangsystem zu steuern.
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Ein Befehl für unmittelbares Drehmoment ist ein Drehmomentbefehl für eine oder mehrere der Drehmoment erzeugenden Vorrichtungen, der unmittelbar oder sofort implementiert wird. Das tatsächlich erreichte Drehmoment kann von dem Befehl für unmittelbares Drehmoment aufgrund von System- und Komponentenantworten und Verzögerungszeiten, die mit mechanischer Trägheit, Luftströmungs- und Krümmerfüllzeiten, Antwortzeiten von Hochspannungsschaltern, einem elektromagnetischen Fluss, und anderen nicht kompensierten Faktoren für eine Drehmoment erzeugende Vorrichtung verbunden sind, abweichen. Ein Befehl für vorhergesagtes Drehmoment ist ein Drehmomentbefehl für eine oder mehrere der Drehmoment erzeugenden Vorrichtungen, der mit der Erwartung ausgegeben wird, dass die Erzeugung des Drehmoments durch die Drehmoment erzeugende Vorrichtung in einer gefilterten, glatten Weise innerhalb eines vernünftigen Zeitfensters (< 500 ms) mit minimalem Kraftstoffverbrauch erreicht wird. Ein Befehl für vorhergesagtes Drehmoment kann eine Kompensation für eine veranschlagte Veränderung bei dem angeforderten Drehmoment umfassen, die mit einer bevorstehenden Veränderung bei Antriebsstrangsbetriebsarten verbunden ist, etwa einem Getriebeschaltvorgang, der Ausführung einer Autostopp- oder -Autostart-Operation der Kraftmaschine oder einer anderen Operation. Ein Befehl für vorhergesagtes Drehmoment wird in Ansprechen auf die Ausgabedrehmomentanforderung über ein vergrößertes Zeitfenster veranschlagt und schließt die Zulässigkeit von System- und Komponentenantworten und Verzögerungszeiten aus, die mit mechanischer Trägheit, Verzögerungen bei der Luftströmung und der Krümmerfüllzeit, Antwortzeiten von Hochspannungsschaltern, einem elektromagnetischen Fluss und anderen Faktoren verbunden sind. Daher weisen ein Befehl für unmittelbares Drehmoment und ein Befehl für vorhergesagtes Drehmoment bei stationären Bedingungen im Wesentlichen die gleiche Größe auf. Ein Befehl für vorhergesagtes Drehmoment weicht von einem Befehl für unmittelbares Drehmoment bei Betriebsbedingungen ab, die eine bevorstehende Veränderung bei Fahrzeugoperationen anzeigen, welche eine Veränderung beim Systemdrehmoment benötigen, etwa das Ausführen eines Gangschaltvorgangs oder das Ausführen entweder einer Autostopp- oder einer Autostart-Operation der Kraftmaschine, bei denen sich das System auf System- und Komponentenantworten und Verzögerungszeiten vorbereitet und diese unterbringt, um einen bevorstehenden Betriebszustand und/oder eine bevorstehende Betriebsbedingung zu erreichen.
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Das Steuerungsschema 200 koordiniert Drehmomentbeschränkungen, die mit einem Schema zur Modellierung von Drehmoment aufgrund der Fahrbarkeit verbunden sind, und Drehmomentbeschränkungen, die mit Schemata zur Arbitrierung von Achsdrehmoment und Kurbelwellendrehmoment verbunden sind, um Befehle für vorhergesagtes und unmittelbares Drehmoment zu bestimmen, um die Kraftmaschine und die Drehmomentmaschine des Antriebsstrangsystems in Ansprechen auf die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung zu betreiben. Bei der Ausführung wird die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung der Arbitrierung mit Achsdrehmoment und der Arbitrierung mit Kurbelwellendrehmoment vor dem Ausführen einer Drehmomentoptimierung unterzogen. Die arbitrierten Bedieneranforderungen werden einer Modellierung von Drehmoment aufgrund der Fahrbarkeit unterzogen, welche vorzugsweise als Rückkopplung in einem Regelkreissystem für die Schemata zur Arbitrierung von Achsdrehmoment und Kurbelwellendrehmoment bereitgestellt werden. Drehmomentbefehle für die Kraftmaschine und die Drehmomentmaschine werden beruhend auf der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung bestimmt, die der Drehmomentarbitrierung und der Drehmomentmodellierung unterzogen wurden.
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Ein Drehmomentinterpretationsschema 202 bildet die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 beruhend auf einer Zusammenstellung und Bewertung der Eingaben APP, BPP, CRUISE und PRNDL vom Gaspedal, vom Bremspedal, vom Geschwindigkeitsregelungssystem bzw. vom Getriebebereichswahlhebel, in Verbindung mit anderen Eingaben. Die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 ist vorzugsweise ein einziger numerischer Wert, der regelmäßig und fortlaufend zu allen Zeitpunkten während des Fahrzeugbetriebs bestimmt wird.
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Beschränkungseingaben umfassen Achsdrehmoment-Interventionsanforderungen 204 und Kurbelwellendrehmoment-Interventionsanforderungen 206. Die Drehmomentinterventionsanforderungen umfassen Drehmomentverringerungs-Interventionsanforderungen und Drehmomenterhöhungs-Interventionsanforderungen. Eine Drehmomentverringerungs-Interventionsanforderung ist eine Anforderung, die Drehmoment auf einen Wert verringern kann, der geringer als die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 ist. Eine derartige Anforderung kann aktiv oder nicht aktiv sein. Sie wird Intervention genannt, da sie die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung überschreiben kann, und sie ist nicht der Normalfall. Einige Beispiele für eine Drehmomentverringerungs-Interventionsanforderung umfassen eine Antriebsregelungsintervention, bei der ein Bremsencontroller ein Drehmoment anfordert, das kleiner als ein Bedienerbefehl ist, um die Drehzahl der Antriebsräder zu verringern, um die Reibung mit der Straßenoberfläche zu erfüllen, eine Drehmomentverwaltungsanforderung bei einem Hochschaltvorgang des Getriebes, um das Kraftmaschinendrehmoment zu verringern, um die Kraftmaschinendrehzahl zu verringern, um einen Hochschaltvorgang in einen höheren Gang auszuführen, einen Schutz des Fahrzeugs vor Übergeschwindigkeit und einen Schutz der Kraftmaschine vor einer Überdrehzahl. Eine Drehmomenterhöhungs-Interventionsanforderung ist eine Anforderung, die das Drehmoment auf einen Wert erhöhen kann, der größer als die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 ist. Eine derartige Anforderung kann aktiv oder nicht aktiv sein. Sie wird Intervention genannt, weil sie die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung überschreiben kann, und sie ist nicht der Normalfall. Einige Beispiele für Drehmomenterhöhungs-Interventionsanforderungen umfassen eine Widerstandssteuerungs-Interventionsanforderung, bei der ein Bremsencontroller ein Drehmoment anfordert, das größer als ein Bedienerbefehl ist, um die Drehzahl der Antriebsräder zu erhöhen, um die Reibung mit der Straßenoberfläche zu erfüllen, und eine Getriebedrehmomentverwaltung beim Herunterschalten, um das Kraftmaschinendrehmoment zu erhöhen, um die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, um auf einen niedrigeren Gang zu schalten. Da Drehmomenterhöhungs-Interventionsanforderungen danach streben, das Drehmoment über die Bedieneranforderung hinaus zu erhöhen, werden Drehmomentsicherheitsschemata verwendet, um eine nicht beabsichtigte Beschleunigung zu verhindern.
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Beschränkungsschemata umfassen ein Achsdrehmoment-Arbitrierungsschema 210, ein Kurbelwellendrehmoment-Arbitrierungsschema 220, und das Schema 230 zur Modellierung von Drehmoment aufgrund der Fahrbarkeit.
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Das Achsdrehmoment-Arbitrierungsschema 210 arbitriert die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 gegen eine Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment und eine Beschränkung 205 für ein unmittelbares Achsdrehmoment, die aus einem Achsdrehmoment-Interventionsschema 204 stammen. Das Achsdrehmoment-Interventionsschema 204 bestimmt Beschränkungen, um einen Fahrzeugradschlupf zu minimieren oder anderweitig zu steuern, was eine Antriebs/Widerstandssteuerung umfasst. Das Kurbelwellendrehmoment-Interventionsschema 206 umfasst Kraftmaschinenbetriebsbeschränkungen zum Schutz der Kraftmaschinenhardware und/oder zum Steuern der Kraftmaschine, wenn der Endantrieb von ihr entkoppelt ist. Derartige Beschränkungen umfassen Beschränkungen für eine Überdrehzahl der Kraftmaschine, Leistungsbeschränkungen beim Starten, Kraftmaschinendrehmomentbeschränkungen beim Ausrücken von Kupplungen, Kraftmaschinenbeschränkungen, wenn sich die Drehmomentwandlerkupplung in einem nicht verriegelten Zustand befindet, Kraftmaschinenbeschränkungen, wenn sich das Getriebe in Park- oder Neutralstellung befindet, und Kraftmaschinenbeschränkungen bei Getriebeschaltereignissen.
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Das Achsdrehmoment-Arbitrierungsschema 210 umfasst einen ersten Schiedsrichter 212, der zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 und der Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment arbitriert, um eine erste Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment zu bestimmen.
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Das Arbitrieren zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 und der Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment umfasst, dass die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 als die erste Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, solange die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 kleiner als die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment ist, und dass die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment als die erste Anforderung 215 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, wenn die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 gleich oder größer als die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment ist, wenn die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment aktiv ist und eine Drehmomentverringerung anfordert. Analog umfasst das Arbitrieren zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 und der Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment, dass die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment als die erste Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, solange die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 größer als die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment ist, und dass die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 als die erste Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, wenn die Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 gleich oder größer als die Beschränkung 203 für das vorhergesagte Achsdrehmoment ist, wenn die Beschränkung 203 für vorhergesagtes Achsdrehmoment aktiv ist und eine Drehmomenterhöhung anfordert.
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Das Achsdrehmoment-Arbitrierungsschema 210 umfasst einen zweiten Schiedsrichter 214, der zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201 und der Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment arbitriert, um eine erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment zu bestimmen, was umfasst, dass die Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit mit aufgenommen wird. Das Arbitrieren zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201, der Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment und der Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit umfasst, dass die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment auf nicht aktiv gesetzt wird, wenn die Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment größer als die Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit ist und die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment eine Drehmomentverringerung anfordert. Das Arbitrieren zwischen der Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 201, der Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment und der Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit umfasst das Setzen der ersten Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment auf aktiv und gleich der Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment, wenn die Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment kleiner als die Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit ist und die Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment eine Drehmomentverringerung anfordert.
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Das Kurbelwellendrehmoment-Arbitrierungsschema 220 verwendet eine Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment und eine Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment, die aus dem Kurbelwellendrehmoment-Interventionsschema 206 stammen. Das Kurbelwellendrehmoment-Arbitrierungsschema 220 umfasst einen ersten Schiedsrichter 222, der zwischen der ersten arbitrierten Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und der Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment arbitriert, um eine endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment zu bestimmen.
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Das Arbitrieren zwischen der ersten arbitrierten Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und der Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment umfasst, dass die Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment als endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, solange die Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment kleiner als die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment ist, und dass die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment als endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, wenn die Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gleich oder größer als die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment ist, wenn die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment aktiv ist und eine Drehmomentverringerung anfordert.
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Das Arbitrieren zwischen der ersten arbitrierten Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und der Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment umfasst, dass die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment als endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, solange die Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment größer als die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment ist, und dass die erste arbitrierten Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment als endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment gewählt wird, wenn die Anforderung 213 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment kleiner als die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment ist, wenn die Beschränkung 209 für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment aktiv ist und eine Drehmomenterhöhung anfordert.
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Das Kurbelwellendrehmoment-Arbitrierungsschema 220 umfasst einen zweiten Schiedsrichter 224, der zwischen der Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment, der ersten Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment und der Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit arbitriert. Wenn die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment nicht aktiv ist, dann wird die Drehmomentbeschränkung 231 aufgrund der Fahrbarkeit als endgültige Drehmomentanforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment verwendet. Wenn die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment aktiv ist, wird die endgültige Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment nicht verwendet. Wenn die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment aktiv ist und eine Verringerung anfordert und sie unter der Achsstrecke ist (die mit 215 und 231 gebildet wird), dann gewinnt die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment. Wenn die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment aktiv ist und eine Drehmomentverringerung anfordert, wird die Achsstrecke gewählt. Wenn die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment nicht aktiv ist und dies auftritt, ist die endgültige Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment nicht aktiv, weil es keine Anforderung gegeben hat, die unter die natürliche Antwort der vorhergesagten Anforderung 231 gelangt ist. Wenn die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment aktiv ist und eine Drehmomenterhöhung anfordert und über der Achsstrecke liegt (die mit 215 und 231 gebildet wird), dann wird die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment gewählt. Wenn sie aktiv ist und eine Drehmomenterhöhung anfordert und unter der Achsstrecke liegt, dann gewinnt die Achsstrecke. Dies umfasst, dass die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment als endgültige Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment gewählt wird, solange die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment kleiner als die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment ist, und dass die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment als endgültige Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment gewählt wird, wenn die erste Anforderung 215 für unmittelbares Antriebsdrehmoment gleich oder größer als die Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment ist.
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Die endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment wird bei einem Optimierungsschema 240 mit Drehmomentaufteilung verwendet, das bevorzugte Drehmomentbefehle 241 zum Steuern der Kraftmaschine und der Drehmomentmaschine in Ansprechen auf die endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment bestimmt. Das Optimierungsschema mit Drehmomentaufteilung bewertet Betriebsfaktoren, die gegenwärtige Drehmomentausgaben aus der Kraftmaschine und der Drehmomentmaschine, minimale und maximale Drehmomentkapazitäten der Kraftmaschine und der Drehmomentmaschine, Drehmomentkapazitäten, die mit Batterieleistungsgrenzen verbunden sind, Systemträgheiten und Antwortzeiten und andere Faktoren umfassen, um die bevorzugte Drehmomentaufteilung zwischen der Kraftmaschine und der Drehmomentmaschine zur Antwort auf die endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment zu bestimmen. Die endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment wird auch in. das Drehmomentmodellierungsschema 230 aufgrund der Fahrbarkeit eingegeben, welches Drehmomentbeschränkungen 231 aufgrund der Fahrbarkeit beruhend auf Problemen mit Bezug auf die Fahrbarkeit bestimmt, was umfasst, dass eine Veränderung bei der Zeitrate des Drehmoments in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung begrenzt oder auf andere Weise gesteuert wird, die einen glatten Übergang des Drehmoments bewirkt.
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Die Drehmomentbeschränkungen 231 aufgrund der Fahrbarkeit werden als Rückkopplung für das Achsdrehmoment-Arbitrierungsschema 210, um mit der Beschränkung 205 für unmittelbares Achsdrehmoment zu arbitrieren, und für das Kurbelwellendrehmoment-Arbitrierungsschema 220 bereitgestellt, um mit der Beschränkung 207 für unmittelbares Kurbelwellendrehmoment zu arbitrieren. Die Drehmomentmodellierung aufgrund der Fahrbarkeit erzeugt die Drehmomentbeschränkungen 231 aufgrund der Fahrbarkeit beruhend auf Problemen mit Bezug auf die Fahrbarkeit, welche die Verwaltung der Zone mit dumpfen Schlägen oder die Verwaltung der Spielzone umfassen. Die Verwaltung der Zone mit dumpfen Schlägen wird ausgeführt, wenn das Vortriebsystem und der Endantrieb zwischen einem Antriebszustand und einem Nichtantriebszustand wechseln. Der Antriebszustand tritt auf, wenn das Vortriebsystem ein positives Drehmoment bereitstellt und den Endantrieb in eine Richtung mit positivem Drehmoment verdreht. Der Nichtantriebszustand tritt auf, wenn das Vortriebsystem Drehmoment verbraucht (negatives absolutes Drehmoment) und die Räder das Vortriebsystem durch den Endantrieb antreiben. Ein Übergang von dem Antriebszustand in den Nichtantriebszustand tritt auf, wenn der Bediener seinen Fuß vom Gaspedal bei einem Pedalloslassmanöver entfernt. Ein ähnlicher Übergang tritt auf, wenn der Bediener das Gaspedal bei einem Antippmanöver drückt.
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Wenn sich das Vortriebsystem im Antriebszustand befindet, stehen kämmende Zahnräder der Antriebsanlage, z. B. im Getriebegehäuse und im Endantrieb, auf einer Seite in Kontakt. Wenn das Vortriebsdrehmoment entfernt wird und das Fahrzeugmoment beginnt, das Vortriebsystem anzutreiben, ändert die Drehmomentübertragung in den kämmenden Zahnrädern die Richtung, wobei ein Zahnradspiel zwischen den kämmenden Zahnrädern beansprucht wird, was zu einer Kollision der Zahnräder führt, die ein für den Bediener wahrnehmbares Geräusch und einen Stoß verursacht, der oft als dumpfer Schlag bezeichnet wird. Um den dumpfen Schlag abzuschwächen, enthält das Drehmomentmodellierungsschema 230 aufgrund der Fahrbarkeit eine Verwaltungsfunktion für die Zone mit dumpfen Schlägen, die eine Beschränkung einführt, welche eine Maximalgrenze der Änderung der zeitlichen Rate der Achsdrehmomentanforderung umfasst, wenn das Antriebsstrangsystem in der Spielzone betrieben wird, die bei einem Achsdrehmoment von 0 Nm mit einem gewissen Fehler zentriert ist. Anforderungen, die mit der Verwaltung der Zone mit dumpfen Schlägen verbunden sind, umfassen, dass sichergestellt wird, dass das Vortriebsystem auf den Fahrzeugbediener anspricht, was umfasst, dass ein Betrieb in der Spielzone minimiert wird, um eine nicht akzeptable Verzögerung bei der Antwort auf eine Veränderung bei der Gaspedalanforderung zu verhindern.
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Die endgültige Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment, die endgültige Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und der Drehmomentbefehl 231 aufgrund der Fahrbarkeit werden in ein Drehmomentbefehlsschema 250 eingegeben, um den Betrieb der Drehmomentmaschine und der Brennkraftmaschine zu steuern. Eine Brennkraftmaschine weist Lufttransportverzögerungen und andere Antwortelemente auf, die das Erreichen glatter Drehmomentübergänge unterstützen. Aktoren mit schneller Antwort, etwa Elektromotoren, verwenden die Drehmomentbefehle, welche Befehle für vorhergesagtes Drehmoment umfassen, um Drehmomentbefehle zu verwalten, um glatte Drehmomentübergänge zu erreichen.
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Die Anforderung für vorhergesagtes Drehmoment wird verwendet, um die Luftströmung, das Absperren von Kraftstoff, und die Zündfunkenverzögerung der Kraftmaschine und die Drehmomentausgabe vom Elektromotor zu steuern, um eine Verzögerung in Ansprechen auf die Anforderung für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment zu liefern, die einer normal gefilterten Verzögerung ähnelt. Die Anforderung für unmittelbares Drehmoment wird verwendet, um eine Drehmomentausgabe aus dem Elektromotor und eine Kraftmaschinenzündfunkenspätverstellung zu steuern, wenn sich die Drehmomentausgabe aus der Drehmomentmaschine einer Grenze mit minimalem oder maximalem Drehmoment nähert. Die Drehmomentmodellierung ist in die Strecke für vorhergesagtes Drehmoment zur Verwaltung der Zone mit dumpfen Schlägen kalibriert.
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Das Drehmomentbefehlsschema 250 steuert die Arbeitsweise der Drehmoment erzeugenden Vorrichtungen des Antriebsstrangsystems mit mehreren Modi in Ansprechen auf die Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment und die Anforderung 225 für unmittelbares Antriebsdrehmoment, die durch die Drehmomentbeschränkungen 231 aufgrund der Fahrbarkeit modelliert wurde, wobei die Befehle 241 für bevorzugtes Drehmoment zum Steuern der Kraftmaschine und der Drehmomentmaschine in Ansprechen auf die Anforderung 223 für vorhergesagtes Antriebsdrehmoment berücksichtigt wurden.
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Das Ausführen des Steuerungsschemas 200 zur Arbitrierung und Modellierung von Drehmoment (Steuerungsschema) wie beschrieben stellt eine effektive Implementierung der Modellierung des Drehmoments aufgrund der Fahrbarkeit in Verbindung mit einer hybriden Optimierung mit einer Drehmomentarbitrierung bereit, um während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs bei Bedarf Interventionen zu bewirken.
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3 zeigt auf graphische Weise Zustände von Betriebsparametern mit Bezug auf den Betrieb eines Fahrzeugs, wie es beispielsweise mit Bezug auf 1 beschrieben ist, welche eine unbearbeitete Bedieneranforderung nach Antriebsleistung 310 und eine modellierte Bedieneranforderung 320 für unmittelbares Drehmoment umfassen, d. h. eine, die durch die Drehmomentbeschränkungen aufgrund der Fahrbarkeit modelliert wurde, mit Bezug auf die Zeit, welche die horizontale Dimension darstellt. Es ist auch eine Anforderung 330 des Getriebes zur Verringerung des unmittelbaren Drehmoments gezeigt und diese tritt vor einem Zeitpunkt 302 auf. Der Zeitpunkt 302 zeigt das Auftreten des Loslassens eines Gaspedals durch den Bediener an. Während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt 302 und einem Zeitpunkt 304 arbitriert der Arbitrierungsprozess zwischen der modellierten Bedieneranforderung 320 für unmittelbares Drehmoment und der Anforderung 330 des Getriebes zur Verringerung des unmittelbaren Drehmoments, wenn die Größe der modellierten Bedieneranforderung 320 für unmittelbares Drehmoment kleiner als die Anforderung 330 des Getriebes zur Verringerung des unmittelbaren Drehmoments wird, wodurch ein modellierter glatter Übergang bei der Drehmomentanforderung ermöglicht wird, der zum Steuern des Antriebsstrangsystems anstelle eines Übergangs mit stufenförmiger Verringerung bei der Drehmomentanforderung verwendet wird. Wenn daher die modellierte Bedieneranforderung 320 für unmittelbares Drehmoment kleiner als die Anforderung 330 zur Verringerung des unmittelbaren Drehmoments wird, wird die Anforderung 330 für unmittelbares Drehmoment aktiv und das System verwendet die Drehmomentbeschränkungen aufgrund der Fahrbarkeit, d. h. die modellierte Bedieneranforderung 320 für unmittelbares Drehmoment, um das Drehmoment im Antriebsstrangsystem zu steuern. Folglich besteht ein Vorteil für die Fahrbarkeit darin, dass die Strecke der Anforderung für unmittelbares Drehmoment aktiv bleibt, indem während der beschriebenen Zeitspanne die Drehmomentmodellierung nach der Drehmomentarbitrierung ausgeführt wird.
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Das Ausführen der Drehmomentmodellierung auf eine derartige Weise ermöglicht, dass das Steuerungssystem für die Kraftstoffsparsamkeit bessere Entscheidungen trifft. Beim Loslassen eines Gaspedals beispielsweise verringert sich der Befehl für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment und das Steuerungssystem kann eine Kraftstoffabsperroperation für die Kraftmaschine schnell ausführen und die Drehmomentmaschine verwenden, um das Überqueren der Spielzone zu unterstützen. Das Steuerungssystem kann aktive Dämpfungssysteme für Schaltgetriebesysteme mit schnellem Zugriff auf die Steuerung der Drehmomentmaschine verwenden, ohne durch zusätzliche serielle Datenbusse zu laufen. Das Steuerungssystem modelliert die Anforderung für vorhergesagtes Kurbelwellendrehmoment und sendet sie zur Verwendung bei der Drehmomentarbitrierung an einen Kraftmaschinencontroller.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen dazu beschrieben. Beim Lesen und Verstehen der Beschreibung können Anderen weitere Modifikationen und Veränderungen begegnen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen begrenzt ist, die als die beste Art betrachtet werden, um diese Offenbarung auszuführen, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
