DE102015100394A1

DE102015100394A1 - Motordrehmomentsteuerung für leistungsverzweigtes Hybrid-Elektrofahrzeug unter Verwendung von Zustandsschätzung

Info

Publication number: DE102015100394A1
Application number: DE102015100394.5A
Authority: DE
Inventors: Wei Liang; Thomas Chrostowski; Fazal Urrahman Syed; Jeffrey Allen Doering; Ming Lang Kuang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2015-07-16
Also published as: US9809213B2; CN104773160B; CN104773160A; US20150197234A1

Abstract

Ein Fahrzeug enthält einen Traktionsmotor, der an einen Triebstrang gekoppelt ist. Eine Kraftmaschine und ein Generator sind durch einen Planetenradsatz an den Triebstrang gekoppelt. Eine Steuereinrichtung weist das Traktionsmotordrehmoment auf der Basis einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten Antriebsstrangdrehmoment an. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment basiert auf einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einem angewiesenen oder geschätzten Kraftmaschinendrehmoment und Generatordrehmoment basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann einen Zustandsschätzer benutzen, um interne Zustände auf der Basis der Fehler zu berechnen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Schätzen eines Drehmoments auf einem Zahnrad eines Planetenradsatzes in Hybrid-Elektrofahrzeugen.
HINTERGRUND
Ein Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV) kann dazu konfiguriert sein, Drehmoment von einer Kraftmaschine und einer oder mehreren elektrischen Maschinen auf die Antriebsräder zu übertragen. Das Drehmoment an den Antriebsrädern ist eine Funktion des Kraftmaschinendrehmoments und der Drehmomente der elektrischen Maschinen. Eine leistungsverzweigte Architektur kombiniert das durch die Kraftmaschine generierte Antriebsdrehmoment und das von einer oder mehreren elektrischen Maschinen generierte Drehmoment in verschiedenen Betriebsmodi.
Eine repräsentative leistungsverzweigte Architektur ist in 1 veranschaulicht. Die zwei elektrischen Maschinen, als Motor und Generator bezeichnet, können durch Permanentmagnet-Wechselstrommotoren mit Dreiphasenstromeingang implementiert sein. Die Kraftmaschine und der Generator können durch einen Planetenradsatz verbunden sein, wobei die Kraftmaschinenkurbelwelle durch den mechanischen Dämpfer mit dem Träger verbunden ist und der Generatorrotor mit dem Sonnenrad verbunden ist. Der mechanische Dämpfer dient dazu, Drehmoment von der Kraftmaschine auf den Triebstrang zu übertragen und gleicht kurze Leistungsspitzen aus, die durch den Betrieb der Kraftmaschine verursacht werden. Der Dämpfer fungiert als Filter und verhindert, dass kurz wirkende Drehmomentimpulse durch den Triebstrang übertragen werden. Der mechanische Dämpfer kann auch die Weitergabe eines schnellen Kraftmaschinendrehmomentwechsels an das Kraftübertragungssystem verzögern. Ein Zahnrad auf der Motorausgangswelle kann mit einer Vorgelegewelle in einer festen Übersetzung in Eingriff stehen. Das Hohlrad kann auch mit der Vorgelegewelle in einer Anordnung mit einer festen Übersetzung verbunden sein.
Das Antriebswellendrehmoment ist eine Funktion des Motordrehmoments und des Hohlraddrehmoments. Das Hohlraddrehmoment ist durch die Kraftmaschinen- und Generatordrehmomente beeinflusst. Während eines transienten Ereignisses, bei dem sich das Kraftmaschinendrehmoment verändert, können die Kraftmaschinendrehzahl und die Hohlraddrehzahl aufgrund einer Auslenkung des mechanischen Dämpfers unterschiedlich sein. Während dieser transienten Ereignisse könnte das Kraftmaschinendrehmoment das Antriebswellendrehmoment nicht sofort beeinflussen. Es kann wünschenswert sein, den schneller agierenden Motor zu verwenden, um Drehmoment zu generieren, das für das verzögerte Kraftmaschinendrehmoment einspringt. Um jedoch dem Motor eine richtige Menge an zusätzlichem Drehmoment bereitzustellen, muss die Menge an Kraftmaschinendrehmoment, die fehlt, geschätzt werden. In dem beschriebenen Hybrid-Antriebsstrang ist eine Schätzung des Hohlraddrehmoments eine wichtige Größe.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Schätzung des Hohlraddrehmoments basiert wie folgt auf dem Generatordrehmoment und der Generatorträgheit: τ ^_r = 1 / ρ(τ_g – J_gω ·_g) worin J_g das zusammengefasste Trägheitsmoment des Generators und des Sonnenrads ist. Diese bestimmte Berechnung des Hohlraddrehmoments ruft in einigen Situationen eine positive Rückkopplungsschleife hervor, die Triebstrangsschwingungen, welche durch irgendwelche Störungen hervorgerufen werden, verstärken kann. Diese Berechnung ist auch nicht robust gegenüber Messrauschen und Systemstörungen. Die Berechnung basiert auf der Ableitung der Generatordrehzahl, und Rauschen auf dem Generatordrehzahlsignal kann gestörte Ableitungen verursachen, die die Genauigkeit der Schätzung beeinflussen. Das Generatordrehzahlsignal kann gefiltert werden, aber dies kann inakzeptable Verzögerungen im Steuersystem mit sich bringen.
KURZFASSUNG
Ein Fahrzeug enthält einen Motor, der an einen Triebstrang gekoppelt ist, eine Kraftmaschine und einen Generator, die durch einen Planetenradsatz an den Triebstrang gekoppelt sind, und mindestens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu programmiert, den Motor gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten, von der Kraftmaschine und dem Generator erzeugten Antriebsstrangdrehmoment, das auf einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl basiert, zu steuern. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einem angesteuerten Kraftmaschinendrehmoment basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einem geschätzten Kraftmaschinendrehmoment basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einem Generatordrehmoment basieren. Der Planetenradsatz kann dazu konfiguriert sein, die Kraftmaschine und den Generator über ein Hohlrad des Planetenradsatzes an den Triebstrang zu koppeln, und das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann ein Drehmoment am Hohlrad sein. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basieren, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern. Der Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl kann eine Differenz zwischen einer gemessenen Kraftmaschinendrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl sein. Der Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl kann eine Differenz zwischen einer gemessenen Generatordrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Generatordrehzahl sein.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Traktionsmotors in einem Fahrzeug umfasst Steuern eines Traktionsmotordrehmoments durch mindestens eine Steuereinrichtung gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten Antriebsstrangdrehmoment, das durch eine Kraftmaschine und einen Generator erzeugt wird, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment auf einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl basiert. Das Verfahren kann weiter Filtern von gemessener Kraftmaschinendrehzahl und/oder gemessener Generatordrehzahl durch ein Bandstoppfilter umfassen, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einem angesteuerten Kraftmaschinendrehmoment, einem geschätzten Kraftmaschinendrehmoment oder einem Generatordrehmoment basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann ein Ausgang eines Zustandsbeobachters sein, der dazu konfiguriert ist, die Fehler gegen null zu treiben.
Ein Antriebsstrang enthält einen Triebstrang, eine Kraftmaschine, einen Generator, einen Planetenradsatz, der dazu konfiguriert ist, die Kraftmaschine und den Generator an den Triebstrang zu koppeln, einen an den Triebstrang gekoppelten Traktionsmotor und mindestens eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu programmiert, den Traktionsmotor gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten Antriebsstrangdrehmoment, das durch die Kraftmaschine und den Generator erzeugt wird, zu steuern, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment auf einer Abweichung bei einer geschätzten Kraftmaschinendrehzahl und einer Abweichung bei einer geschätzten Generatordrehzahl basiert. Die Abweichung bei der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl kann eine Differenz zwischen einer gemessenen Kraftmaschinendrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl sein, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern. Die Abweichung bei der geschätzten Generatordrehzahl kann eine Differenz zwischen einer gemessenen Generatordrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Generatordrehzahl sein, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern. Der Planetenradsatz kann dazu konfiguriert sein, die Kraftmaschine und den Generator über ein Hohlrad des Planetenradsatzes an den Triebstrang zu koppeln, und das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann ein durch die Kraftmaschine und den Generator erzeugtes Drehmoment am Hohlrad sein. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basieren. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basieren, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern. Das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment kann unter Verwendung eines Zustandsbeobachters, der ein Modell des Triebstrangs enthält, geschätzt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt schematisch eine leistungsverzweigte Architektur für ein HEV dar.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Fahrzeugsteuerungsfunktion darstellt.
3 stellt eine Motordrehmomentsteuerung unter Benutzung eines Zustandsschätzers dar.
4 ist ein Blockdiagramm eines Zustandsbeobachters für Hohlraddrehmoment.
5 ist ein Blockdiagramm, das im Zustandsbeobachter ein Kraftmaschinenmodell verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung in verschiedener Art und Weise zu benutzen. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die anhand irgendeiner der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen verschiedene Kombinationen und Abwandlungen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
1 zeigt ein Beispiel einer leistungsverzweigten Hybridfahrzeug-Architektur. Die leistungsverzweigte Architektur 10 kombiniert das durch eine Kraftmaschine 12 geschaffene Antriebsdrehmoment und das durch elektrische Maschinen (14 und 16) geschaffene Drehmoment, um das Fahrzeug vorwärts zu treiben und zu verlangsamen. Die zwei in dem Leistungsverzweigungssystem 10 verwendeten elektrischen Maschinen 14, 16, die als Motor 16 und Generator 14 bezeichnet werden, können Permanentmagnet-Wechselstrommotoren mit Dreiphasenstromeingang sein. Die Kraftmaschine 12 und der Generator 14 sind durch einen Planetenradsatz 18 verbunden. Die Kraftmaschinenkurbelwelle 20 ist mit dem Träger 22 durch einen mechanischen Dämpfer 24 verbunden und der Generatorrotor 26 ist mit dem Sonnenrad 28 verbunden. Das Hohlrad 30 des Planetenradsatzes 18 kann mit einer Vorgelegewelle 32 mit einer festen Übersetzung verbunden sein. Ein Zahnrad 36 auf der Motorausgangswelle 34 kann mit der Vorgelegewelle 32 in einer festen Übersetzung in Eingriff stehen. Die Vorgelegewelle 32 kann die Hinterachsantriebswelle 38 des Fahrzeugs durch ein Zahnrad mit einer festen Übersetzung antreiben. Komponenten, die die Antriebswelle 38 und andere Komponenten einschließen, die später an die Antriebswelle 38 (z. B. Differential, Achse) gekoppelt werden, können als Triebstrang bezeichnet werden. Das Hohlrad 30 ist über die Vorgelegewelle 32 und dazugehörige Zahnräder an die Antriebswelle 38 gekoppelt. Der Motor 16 ist über die Vorgelegewelle 32 und dazugehörige Zahnräder an die Antriebswelle 38 gekoppelt.
Diese Art von Leistungsverzweigungssystem ist als Eingangsleistungsverzweigungssystem bekannt. Der Planetenradsatz 18 weist zwei Freiheitsgrade auf. Das bedeutet, dass zwei Variablen aus Drehzahl des Hohlrads 30, Drehzahl des Trägers 22 und Drehzahl des Sonnenrads 28 bekannt sein müssen, bevor die dritte berechnet werden kann. Durch dieses Merkmal kann die Drehzahl der Kraftmaschine 12 durch die Drehzahl des Generators 14 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt werden, solange keine Systembeschränkungen verletzt werden. Die Drehmomentbeziehungen auf dem Planetenradsatz 18 sind jedoch bei jedem beliebigen Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Drehzahl der Kraftmaschine 12 fest. Solche Merkmale des Planetenradsatzes 18 erzielen die Drehzahlregelungsfunktion eines stufenlosen Getriebes (Continuously Variable Transmission – CVT), aber ohne dessen Drehmomentmultiplikationsfunktion. Es wird normalerweise als elektrische CVT(eCVT)-Struktur bezeichnet.
Das Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 12 ist während jedem beliebigen Fahrzeugbetriebsmodus auf einem parallelen Pfad mit dem Ausgangsdrehmoment des Motors 16. Dies verursacht ein wichtiges Steuerungsproblem der Berechnung des Drehmoments des Hohlrads 30 in der Motordrehmomentsteuereinrichtung.
Die Drehzahlkopplung des Planetenradsatzes 18 erfüllt die folgende Gleichung
worin ω_c die Drehzahl des Trägers ist, ω_r die Drehzahl des Hohlrads ist, ω_g die Drehzahl der Generatorwelle/des Sonnenrads ist und der geometrische Parameter ρ = R_s/R_r die relative Größe des Sonnenrads 28 gegenüber der Größe des Hohlrads 30 darstellt. Die Drehmomentbeziehungen auf dem Planetenradsatz 18 sind:
worin τ_r das Hohlraddrehmoment ist, τ_s das Sonnenraddrehmoment ist und τ_c das Trägerdrehmoment ist.
Der Motor 16 ist durch die Vorgelegewelle 32 an den Triebstrang gekoppelt, parallel zu dem aus der Kraftmaschine 12 gespeisten Drehmomentausgang aus dem Hohlrad 30. Die Drehmomentbeziehung zwischen der Antriebswelle 38, dem Motor 16 und dem Hohlrad 30 sollte die folgende Gleichung erfüllen τ_d(t) = ρ_d2mτ_m(t) – ρ_d2rτ_r(t) (3) worin τ_r im stationären Zustand negativ ist. Die Gleichungen (1), (2) und (3) können als Basis für den Fahrzeugsteuerungssystementwurf verwendet werden. Das Drehmoment τ_d kann auf die Drehmomentanforderung des Fahrers gesetzt werden.
Die Drehzahl der Kraftmaschine 12 kann sich während einer transienten Bedingung aufgrund der Auslenkung des mechanischen Dämpfers 24 von der Drehzahl des Trägers 22 unterscheiden. Der Dämpfer 24 kann mit fast konstanter Federsteifigkeit entworfen sein und stellt während der meisten Betriebsweisen eine gewisse mechanische Dämpfung dar. Das kinetische System der Kraftmaschine 12 und des Generators 14 kann durch die folgenden Zustandsraumgleichungen modelliert werden
worin J_e die Trägheit der Kraftmaschine 12 ist, J_g die Trägheit des Generators 14 ist und α die Winkelauslenkung des Dämpfers 24 ist. Das Drehmoment τ_e der Kraftmaschine 12 wird auf der Kurbelwelle 20 erzeugt. Das durch den Dämpfer 24 übertragene Drehmoment wird auf den Träger 22 aufgebracht und kann folgende Form aufweisen τ_c = kα + cα · (5)
Das Drehmoment τ_g des Generators 14 wird durch die elektrische Maschine 14 erzeugt. Die Maschinentransiente wurde hier aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeit, relativ zu den anderen dynamischen Reaktionszeiten innerhalb des Systems, weggelassen. Der Drehmomentausgang der Kraftmaschine 12 kann unter Verwendung vielerlei unterschiedlicher Modelle modelliert werden. Als Beispiel kann ein Modell eines Drehmoments einer Kraftmaschine 12 erster Ordnung in der Motorsteuerungsarchitektur verwendet werden. Komplexere Kraftmaschinendrehmoment-Modellierverfahren können benutzt werden.
Ein Kraftmaschinenmodell erster Ordnung kann die folgende Form aufweisen τ ·_e = – 1 / Tτ_e + 1 / Tτ cmd / e (6) worin T die Kraftmaschinendrehmoment-Reaktionszeit ist und τ cmd / e die Kraftmaschinendrehmomentanweisung ist.
2 zeigt eine Fahrzeugsteuerungsfunktion und die Beziehung zu den Untersystem-Steuerungen. Ein HEV 98 kann eine oder mehrere Steuereinrichtungen aufweisen, die die verschiedenen Aspekte des HEV-Betriebs steuern und verwalten. Das Getriebe 10 kann an eine Kraftmaschine 12, einen Motor 16 und einen Generator 14 gekoppelt sein, um einen Vortrieb für das Fahrzeug bereitzustellen. Der Motor 16 und Generator 14 können an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 146 gekoppelt sein. Das Leistungselektronikmodul 146 kann den Betrieb des Motors 16 und des Generators 14 steuern. Das Leistungselektronikmodul 146 kann Gleichspannung 106 von der Traktionsbatterie 102 in einen Dreiphasenwechselstrom (136, 140) für den Motor 16 und den Generator 14 umwandeln. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 146 Dreiphasenwechselströme (136, 140) von Motor 16 und Generator 14 in mit der Traktionsbatterie 102 kompatible Gleichspannung 106 umwandeln. Das Leistungselektronikmodul 146 kann auch Sensorsignale (138, 142) von Motor 16 und Generator 14 empfangen. Die Sensorsignale (138, 142) können Motor- und Generatorwellendrehzahlen und -temperaturen enthalten. Das Leistungselektronikmodul 146 kann auch Schaltungen aufweisen, um Motor- und Generatorströme und -spannungen zu messen.
Ein Modul zur Fahrzeugsystemsteuerung 100 (Vehicle System Control – VSC) kann vorhanden sein, das eine Anforderung des Fahrers interpretiert, einen Fahrzeugbetriebsmodus bestimmt, System- und Untersystemdrehmoment und Leistungsgrenzen bestimmt und die Leistungsverzweigungsverhältnisse von Kraftmaschine 12 und Batterie 102 während des Fahrzeugbetriebs verwaltet. Die VSC 100 kann auch den Kraftmaschinenbetriebspunkt für Systemwirkungsgradzwecke bestimmen und die Raddrehmomentanweisung bestimmen, um die Anforderungen des Fahrers zu erfüllen. Die VSC 100 kann durch beliebige geeignete Mittel mit Untersystemsteuerungsmodulen kommunizieren. Kommunikationsmittel können eine serielle Übertragung, wie etwa CAN-Bus, oder speziell dafür vorgesehene Hardware-Signale sein. Die Kommunikation ist in 2 als gestrichelte Linien zwischen Modulen dargestellt. Die Kommunikation der Steuersignale zwischen der VSC 100 und den Untersystemmodulen kann bidirektional erfolgen.
Die VSC 100 kann die Untersystemsteuerungsmodule ansteuern, Systemdrehmoment und -drehzahl wie gewünscht zu liefern. Das Getriebe 10 kann eine zugehörige Steuereinrichtung aufweisen, die auf das Getriebe bezogene Steuerfunktionen implementiert. Das Getriebe 10 kann von der VSC 100 eine Raddrehmomentanweisung empfangen und interpretieren und diese in eine Motordrehmomentanweisung und eine Generatordrehmomentanweisung umwandeln. Das Getriebe kann mit dem Leistungselektronikmodul 146 verschiedene Steuersignale kommunizieren. Die Steuersignale 144 können Motor- und Generatordrehmomentanweisungen und Motor- und Generatordrehzahlanweisungen enthalten. In ähnlicher Weise kann das Leistungselektronikmodul 146 Steuerungsinformationen an das Getriebe 10 kommunizieren. Die Steuerungsinformationen 144 können Motor- und Generatordrehzahlen, -spannungen und -drehmomente enthalten.
Die VSC 100 kann verschiedene Eingänge verwenden, um den richtigen Betriebsmodus und die Drehmomentanweisungen zu bestimmen. Eingänge können einen Zündschlüsselstatus 112, eine Getriebegangwählhebelstellung 114 (z. B. PRNDL), einen Fahrpedaleingang 116, einen Bremspedaleingang 118, einen Lenkradeingang 120, einen Drehzahlsteuerungseingang 122 und einen Klimaanlagensteuerungseingang 124 einschließen. Andere Fahrzeugstatuseingänge 126 können empfangen werden. Jeder der Eingänge kann mehrere Signale darstellen. Die Signale können diskrete Hardware-Eingänge sein oder können von einem seriellen Nachrichtenbus empfangen werden. Diese Signale können zur Berechnung der Drehmomentanforderung des Fahrers verwendet werden.
Die VSC 100 kann Steuersignale generieren, um den Betrieb des Antriebsstrangs zu steuern. Die VSC 100 kann mit einer zur Kraftmaschine gehörenden Steuereinrichtung kommunizieren, um verschiedene Steuersignale 130 auszutauschen. An die Kraftmaschine 12 gesendete Steuersignale 130 können eine Kraftmaschinendrehmomentanweisung und eine Start/Stopp-Anfrage beinhalten. Von der Kraftmaschine 12 empfangene Steuersignale 130 können Kraftmaschinendrehzahl und -drehmoment beinhalten.
Die VSC 100 kann mit einer zum Bremssystem 104 gehörenden Steuereinrichtung kommunizieren. An das Bremssystem 104 gesendete Steuersignale 128 können ein durch die elektrischen Maschinen erzieltes regeneratives Bremsdrehmoment und eine Reibungsdrehmomentanweisung beinhalten. Von dem Bremssystem 104 empfangene Steuersignale 128 können eine Gesamtbremsdrehmomentanweisung, Raddrehzahlen und aufgebrachtes Reibungsdrehmoment beinhalten. Das Bremssystem kann elektrisch oder hydraulisch (durch 110 dargestellt) mit Bremsmodulen an jedem Rad verbunden sein.
Die VSC 100 kann mit einer zur Traktionsbatterie 102 gehörenden Steuereinrichtung kommunizieren. An die Traktionsbatterie 102 gesendete Steuersignale 134 können eine Kontaktgeberanweisung beinhalten. Von der Traktionsbatterie 102 empfangene Steuersignale 134 können Batteriespannung, -strom, -leistungsgrenzen und -ladezustand beinhalten.
Die VSC 100 kann mit einer zum Leistungselektronikmodul 146 gehörenden Steuereinrichtung kommunizieren. An das Leistungselektronikmodul 146 gesendete Steuersignale 108 können Motor- und Generatordrehmoment- und Drehzahlanweisungen beinhalten. Von dem Leistungselektronikmodul 146 empfangene Steuersignale 108 können Motor- und Generatordrehmoment und -drehzahl, Busspannung und Motor- und Generatorströme beinhalten. Eine zu dem Getriebe 10 gehörende Steuereinrichtung kann auch mit dem Leistungselektronikmodul 146 Steuersignale 144 austauschen.
Die VSC 100 kann mit einer zum Getriebe 10 gehörenden Steuereinrichtung kommunizieren. An das Getriebe 10 gesendete Steuersignale 132 können eine Raddrehmomentanweisung beinhalten. Von dem Getriebe 10 empfangene Steuersignale 132 können Getriebeausgangsdrehzahl und -drehmoment beinhalten. Die VSC 100 kann die Eingänge verarbeiten und eine Fahrerdrehmomentanweisung berechnen.
Die Hauptfunktionen des Motors 16 können das Antreiben des Fahrzeugs in einem Modus Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV) mit vollem Fahrerdrehmoment, das Kompensieren des Hohlraddrehmomentausgangs auf der Basis der Drehmomentanweisung des Fahrers (bekannt als Motordrehmomentkompensation (Motor Torque Compensation – MTC)) und das Dämpfen der Triebstrangschwingung einschließen. Der Triebstrangresonanzmodus kann durch den Motordrehmomenteingang aufgrund der schnellen Reaktion des elektrischen Motors und des kleinen Dämpfungsgrads des mechanischen Systems angeregt werden. Dies kann ein Problem im Fahrverhalten des Fahrzeugs hervorrufen und kann eine verbesserte Steuerung des Motordrehmoments erfordern. Aktive (”anti-jerk”, ”anti-shuffle”, d. h. einem ruckelnden Lauf entgegenwirkende) Dämpfungssteuerung kann für einen gleichmäßigen Betrieb des HEV erwünscht sein.
Das leistungsverzweigte HEV ist auch bekannt als eine Hybrid-Elektrostruktur der seriell-parallelen Art. Erneut Bezug nehmend auf 1 ist das Drehmoment des Motors 16 auf einem parallelen Pfad zum Drehmoment des Hohlrads 30. Der parallele Pfad auf der Seite der Kraftmaschine 12 wird von der Kraftmaschine 12 durch den Planetenradsatz 18, der mit der Vorgelegewelle 32 verbunden ist, gebildet. Der andere parallele Pfad ist das Drehmoment des Motors 16, das durch die Vorgelegewelle 32 übertragen wird. Die Transaxle-Steuerung des leistungsverzweigten HEV kann eine geeignete Drehmomentanweisung des Motors 16 bestimmen, um das vom Fahrer auf dem Rad gewünschte Drehmoment bei einem gegebenen Drehmomentausgang des Hohlrads 30 zu liefern. Während eines transienten Betriebs der Kraftmaschine 14 kann das Drehmoment des Hohlrads 30 und das Drehmoment des Trägers 22 aufgrund der Abwesenheit eines Drehmomentsensors im System nicht genau bekannt sein. Deshalb kann eine Schätzung des Drehmoments des Hohlrads 30 für die Berechnung des Drehmoments des Motors 16 wesentlich sein.
Das Drehmoment des Motors 16 kann unter Verwendung eines geschätzten Antriebsstrangdrehmoments berechnet werden. Das Antriebsstrangdrehmoment, das hier von Interesse ist, kann das Drehmoment sein, das durch die Kraftmaschine 12 und den Generator 14 auf dem Hohlrad 30 erzeugt wird. In diesem Beispiel ist das Antriebsstrangdrehmoment das Hohlraddrehmoment. Mangels eines Drehmomentsensors kann eine Schätzung des Antriebsstrangdrehmoments benutzt werden. Die Berechnung kann ausgedrückt werden durch τ cmd / m(t) = τ cmd / d(t)/ρ_d2m + ρ_m2rτ ^_r(t) (7) worin τ cmd / d die Raddrehmomentanforderung des Fahrers ist und ρ_d2m und ρ_m2r Übersetzungsverhältnisse vom Rad zum Motor und vom Motor zum Hohlrad sind. Diese Berechnung kann als Motordrehmomentkompensation (MTC) bezeichnet werden. Der geschätzte Hohlraddrehmomentausgang τ ^_r kann eine Schätzung des aus dem Betrieb von Kraftmaschine 12 und Generator 14 abgeleiteten Drehmoments sein. In diesem Betriebsmodus kann jede beliebige Menge des vom Fahrer angewiesenen Raddrehmoments, das nicht durch die Kraftmaschine generiert wird, unter Verwendung des Motordrehmoments erzielt werden.
Um das Antriebsstrangdrehmoment auf dem Kraftmaschinendrehmomentpfad zu berechnen, schätzt die Transaxle-Steuerung des Stands der Technik das Hohlraddrehmoment mit Hilfe des Generatordrehmoments und der Generatorträgheit. In einer transienten Bedingung kann das Sonnenraddrehmoment mit Generatordrehmoment minus Generatorträgheitsdrehmoment berechnet werden. Das reflektierte Hohlraddrehmoment kann dann bestimmt werden als τ ^_r = 1 / ρ(τ_g – J_gω ·_g) (8) worin J_g das zusammengefasste Trägheitsmoment des Generators und des Sonnenrads ist.
Der Stand der Technik verwendet die Gleichung (8), um die geeignete Motordrehmomentanweisung zu bestimmen. Diese Berechnung, wenngleich einfach, schafft Herausforderungen bei der Berechnung des Motordrehmoments. Wenn eine solche Schätzung verwendet wird, kann eine positive Rückkopplungsschleife entstehen. Eine positive Rückkopplungsschleife ist im Steuersystem unerwünscht, da sie die Triebstrangschwingung, die durch beliebige Störungen überall im geschlossenen Steuerkreissystem hervorgerufen wird, verstärken kann. Eine gängige Beobachtung ist, dass eine Schwingung in Drehmomentsignalen, Drehzahlsignalen und Systemleistungssignalen existiert, wenn die Bedingung vorkommt.
Des Weiteren ist die bekannte Schätzung des Hohlraddrehmoments der Gleichung (8) aufgrund der Berechnung des Beschleunigungsterms nicht robust gegenüber Messrauschen und Systemstörungen. In der Theorie berechnet die Gleichung (8) das transiente Drehmoment auf dem Hohlrad von dem transienten Drehmoment auf dem Sonnenrad auf der Basis eines Umkehrmodells der Systemdynamik (aus Gleichung (4)). In der Praxis ist die durch die Gleichung (8) gegebene Schätzung aufgrund der tatsächlichen Messung des Drehzahlsignals nicht perfekt. Die Drehzahlmessung ω_g bringt unweigerlich Messrauschen mit sich und ist auch durch Systemstörungen beeinflusst. Wenn eine Ableitung aus der gemessenen Generatordrehzahl ω_g berechnet wird, beeinflusst jedes Rauschen und jede Störung dieses Signals die Genauigkeit der Hohlraddrehmomentschätzung. Schnell wechselnde Rauschimpulse, soweit differenziert, können große Fehler in der Berechnung verursachen. Um dies zu verhindern, ist eine starke Filterung für ω_g erforderlich, was Verzögerungen bei der Drehmomentschätzung mit sich bringt. Das verzögerte Signal kann das Timing der Motorreaktion beeinflussen.
Auf der Basis vorhergehender Analysen kann die Transaxle-Steuerung nach dem Stand der Technik wegen dem Verfahren der Hohlraddrehmomentberechnung eine Triebstrangschwingung mit sich bringen. Deshalb ist ein robusterer Algorithmus erwünscht. Offenbart wird ein Beispiel eines auf einem Zustandsbeobachter basierenden Verfahrens, um die bekannte Berechnung durch eine Schätzung zu ersetzen, die robuster und weniger rauschanfällig ist.
Die Motordrehmomentanweisungsbestimmung kann ein wichtiges Merkmal der Steuerung von leistungsverzweigten HEVs sein. 3 zeigt ein Beispiel der Hauptfunktionen in der Motordrehmomentbestimmung und ihre relative Beziehung. Ein Vorwärtsregelungsterm 152 der Motordrehmomentanweisung kann auf der Basis der Hohlraddrehmomentschätzung 154 und der Drehmomentanforderung des Fahrers 150 berechnet werden. Ein aktives Dämpfungsmerkmal 160 kann das Motordrehmoment 156 anpassen, um Triebstrangschwingungen zu dämpfen. Das aktive Dämpfungsmerkmal 160 kann ein Rückkopplungsmechanismus basierend auf einer Messung der Triebstrangschwingung sein. Das Motordrehmoment kann ratenbegrenzt und gefiltert 164 sein, um die Erregung einer Rauheit während eines Spielkreuzungsereignisses zu vermeiden. Die Motordrehmomentanweisung 158 kann dann durch das Leistungselektronikmodul verarbeitet werden, um das tatsächliche Motordrehmoment bereitzustellen. Das Motordrehmoment kann dann im Zusammenhang mit den Kraftmaschinen- und Generatordrehmomenten angewendet werden und der Antriebsstrang kann gemäß der Triebstrangdynamik reagieren.
Die Hohlraddrehmomentschätzung 154 kann für die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Raddrehmomentlieferung wichtig sein. Sie sollte gegenüber Systemstörungen und Messrauschen robust sein, insbesondere gegenüber jenen, die durch die Triebstrangresonanz angeregt werden. Offenbart wird ein Beispiel der Verwendung eines Zustandsbeobachters, oder eines Zustandsschätzers 162, zum Schätzen der ungemessenen Werte Winkelauslenkung α des Dämpfers, Hohlraddrehmoment τ ^_r und Kraftmaschinendrehmoment τ ^_e.
Die Systemdynamik kann in einer Zustandsraumdarstellung wie folgt beschrieben werden: ẋ = Ax + B₂u + B₁w y = Cx (9) worin der Zustandsvektor x, der Eingangsvektor u und die Störgröße w definiert sein können als
Der Zustandsvektor enthält Kraftmaschinendrehmoment, Kraftmaschinendrehzahl, Generatordrehzahl und Winkelauslenkung des Dämpfers. Eingänge in das System schließen eine Kraftmaschinendrehmomentanweisung und ein Generatordrehmoment und eine Hohlraddrehzahl ein.
Die Systemkoeffizientmatrizes können abgeleitet werden aus den Gleichungen (4)–(6) und können definiert werden als
Die zwei gemessenen Ausgangssignale können die Kraftmaschinendrehzahl und die Generatordrehzahl sein, y = (ω_e, ω_g)^τ. Diese Signale können direkt durch Drehzahlsensoren auf der Kraftmaschine und dem Generator erhalten werden. Die Auflösungen und Aktualisierungsraten dieser Sensoreingänge können unterschiedlich sein. Deshalb können die Rückkopplungverstärkungen, die in dem Schätzerentwurf verwendet werden, abgestimmt werden, um die Messung mit der höheren Genauigkeit und Aktualisierungsrate zu priorisieren.
Der Zustandsbeobachter kann die folgende Form aufweisen
worin x ^ der geschätzte Systemzustand ist, ŷ der geschätzte Ausgang ist und L die Verstärkung des Rückkopplungskorrekturterms ist. 4 zeigt das Diagramm des Zustandsbeobachters 162. Der Beobachter 162 berechnet den Fehler 200 zwischen dem gemessenen Ausgang (y) 204 und dem geschätzten Ausgang (ŷ) 222 und verwendet ihn, um den beobachteten Zustand 214 anzupassen. Der geschätzte Ausgang 222 kann die geschätzte Kraftmaschinen- und Generatordrehzahl sein. Die Dimension von L kann in diesem Entwurf 4 auf 2 sein und L kann ausgedrückt werden als
Die Fehlerdynamik zwischen dem geschätzten Zustand und dem tatsächlichen Zustand kann definiert werden als x ~ = x – x ^ (14)
Durch die Kombination von (9) und (12) kann man die Dynamik des Fehlers ableiten als
In einem Beispiel kann der Zustandsbeobachter 162 fünf Eingänge aufweisen und zwei Ausgänge bereitstellen. Der Zustandsschätzer 162 in 4 zeigt eine graphische Darstellung der Gleichung (12). Ein Fahrzeugdynamikmodell 220 wird gezeigt, das Gleichung (9) darstellt. Das Fahrzeugdynamikmodell 220 stellt die tatsächliche Arbeitsweise des Antriebsstrangsystems dar. Der Ausgang, y 204, des Fahrzeugdynamikmodells 220 kann die tatsächliche Kraftmaschinendrehzahl und Generatordrehzahl sein. Diese Eingänge können durch eine Steuereinrichtung in dem Fahrzeug messbar und verarbeitbar sein und werden als für den Zustandsschätzer 162 verfügbar unterstellt.
Das Entwurfsproblem beim Beobachter ist es, den Schätzerfehler 200, der hauptsächlich vom anfänglichen Fehler beim Wert x ^(0) herrührt, und die Systemstörung auf null zu treiben. Dies ist ein lineares Mehrgrößenproblem des Beobachterentwurfs. Aus der modernen Steuerungstheorie ist bekannt, dass eine Koeffizientenmatrix L 202, welche den Fehlerzustand 200 asymptotisch auf null treiben kann, gefunden werden kann, falls das System beobachtbar ist. Das System in diesem Entwurf erfüllt diese Bedingung und es können vielfache Entwurfsverfahren für einen solchen Entwurf verfügbar sein. Der eigentliche Entwurfsprozess wird hier nicht explizit erörtert, ist jedoch aus den allgemeinen Grundsätzen der Steuerungstheorie bekannt. In einem Beispiel kann L 202 unter Verwendung der direkten Polvorgabe abgeleitet werden, indem L 202 direkt modifiziert wird. In einem weiteren Beispiel kann L 202 durch ein indirektes Verfahren abgeleitet werden, wie etwa einen LQR-Mechanismus, das L 202 konstruiert, ohne die Polstellung direkt zu verändern. Bei der Verwendung beider Entwurfsverfahren wird davon ausgegangen, dass L 202 unter Verwendung eines geeigneten Entwurfs gefunden wird, so dass (A – LC) Pole strikt in der linken Hälfte der Ebene aufweist.
Die Auswahl des Entwurfsverfahrens für L 202 kann auch auf der Basis des Vertrauens in die Genauigkeit des Messsystemausgangs, y = (ω_e, ω_g)^τ 204, bestimmt werden. Falls eine Messung y 204 genauer ist als eine andere, kann die entsprechende Spalte in L 202 abgestimmt werden, um mehr Wirkung auf die Konvergenz des Beobachters 162 zu haben.
Ein spezieller Aspekt in dem entworfenen Beobachter 162 kann das Verfahren der Handhabung des Messeingangs in den Beobachter sein. Ein Bandstoppfilter (206, 208), oder ein Kerbfilter, kann verwendet werden, um den Eingang der gemessenen Hohlraddrehzahl 210 und gemessenen Kraftmaschinen- und/oder Generatordrehzahlen 204 zu filtern. Diese Art von Filter wird gegenwärtig von dem Fahrzeugsteuersystem auf dem Pfad der Leistungsberechnung verwendet. Es kann sein, dass das Filter in zukünftigen Generationen der Fahrzeugsteuerung nicht mehr vorhanden ist, falls eine auf dem Raddrehmoment basierende Steuerung implementiert wird. Dieses Beispiel übernimmt eine ähnliche Filterstruktur im Drehzahlrückkopplungspfad der Drehmomentschätzung, um die Robustheit gegenüber Triebstrangschwingungen zu verbessern. Der Grund für die Verwendung eines Kerbfilters ist der, dass der Frequenzgehalt der Resonanz der Triebstrangschwingung entfernt wird, so dass die Hohlraddrehmomentschätzung gegenüber der Triebstrangdynamik robust wird. Die Verwendung des Kerbfilters ist optional.
Der beschriebene Beobachter 162 verwendet ein angewiesenes Kraftmaschinendrehmoment als einen der Eingänge 212. Es kann wünschenswert sein, das tatsächliche Kraftmaschinendrehmoment als Eingang für den Beobachter zu verwenden. Da ein Kraftmaschinendrehmomentsensor typischerweise nicht verfügbar ist, kann stattdessen eine Schätzung des Kraftmaschinendrehmoments verwendet werden. Es sind unterschiedliche Verfahren für die Modellierung der Reaktion der Kraftmaschine auf eine Drehmomentanweisung verfügbar. Andere Eingänge 212 können das Generatordrehmoment beinhalten, das ein angefordertes Generatordrehmoment oder ein gemessenes oder geschätztes Generatordrehmoment sein kann. Wie in 5 gezeigt, kann ein solcher Beobachter aus zwei Teilen bestehen: einer Schätzung des transienten Drehmoments der Kraftmaschine 300 (x₁) und der Planetenkinetik-Schätzung 302 (x₂–x₄). Das Kraftmaschinendrehmomentschätzungsmerkmal 300 kann mehr Informationen bereitstellen, um das Ausgangsdrehmoment 304 auf der Kraftmaschinenkurbelwelle vorherzusagen. Auch ein Modell höherer Ordnung kann für die Drehmomentgenerierung verwendet werden. In solchen Situationen kann die Kraftmaschinendrehmomentmodellierung ersetzt werden, aber andere Abschnitte der Systemdynamik können gleich bleiben. Die Systemkoeffizientmatrizes (A, B, C) können verändert werden, aber das Verfahren für die Hohlraddrehmomentschätzung bleibt dasselbe wie in 4 gezeigt.
Nochmals Bezug nehmend auf 4 können die Zustandsvariablen 214 vom Beobachter 162 geschätzt werden. Die ungemessenen Variablen in diesem Beispiel sind x₁ und x₄. Die Ausgänge des Beobachters (216, 218) können eine Funktion der zwei ungemessenen Zustandsvariablen wie folgt sein
Der Ausgang des Beobachters kann eine Schätzung des Hohlraddrehmoments 218 beinhalten. Das geschätzte Hohlraddrehmoment 218 kann dann in Gleichung (7) verwendet werden, um das Motordrehmoment zu berechnen, das erforderlich ist, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen. Die Zustandsschätzung kann auf einer Abweichung der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl von der gemessenen oder tatsächlichen Kraftmaschinendrehzahl basieren. Die Zustandsschätzung kann auf einer Abweichung der geschätzten Generatordrehzahl von der gemessenen oder tatsächlichen Generatordrehzahl basieren. In anderen Worten, die Schätzung kann auf einem Fehler zwischen einer tatsächlichen und geschätzten Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen einer tatsächlichen und geschätzten Generatordrehzahl basieren.
Die offenbarten Beispiele weisen mehrere Vorteile gegenüber den bekannten Systemen auf. Das System stellt eine Schätzung der Dämpferauslenkung bereit, die für andere Anwendungen verwendet werden kann. Das Hohlraddrehmoment kann ohne die explizite Verwendung eines Beschleunigungssignals geschätzt werden, so dass eine Robustheit gegenüber Messrauschen verbessert wird. Die positive Rückkopplung der Triebstrangsresonanz auf die Drehmomentberechnung wird durch den Kerbfilter beseitigt, wodurch eine Dämpfwirkung für das System erreicht wird. Das transiente Drehmoment auf dem Träger und dem Hohlrad kann durch Kenntnis der Auslenkung des Dämpfers genau geschätzt werden. Die Robustheit der transienten Motordrehmomentsteuerung wird durch die Entfernung der positiven Rückkopplung verbessert. Die Genauigkeit der Motordrehmomentsteuerung wird während der Transiente aufgrund der genaueren Kenntnis des Hohlraddrehmoments während der transienten Auslenkung des Dämpfers verbessert.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Steuereinrichtung oder einen Computer übermittelt werden/durch diese implementiert werden, welche eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder speziell dafür vorgesehene elektronische Steuereinheit enthalten können. Desgleichen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuereinrichtung oder einem Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem in Form von Informationen, die permanent auf nicht-beschreibbaren Speichermedien wie ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die änderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbandspeichern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem durch Software ausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), feldprogrammierbaren Gatteranordnungen (Field-Programmable Gate Arrays, FPGAs), Zustandsautomaten, Steuereinrichtungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen, oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten implementiert werden.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle von den Ansprüchen umfassten möglichen Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind beschreibende und nicht einschränkende Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie oben beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl möglicherweise verschiedene Ausführungsformen als Vorteile bietend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt beschrieben wurden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. gehören. Insofern liegen Ausführungsformen, die als bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben wurden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Motor, der an einen Triebstrang gekoppelt ist; eine Kraftmaschine und einen Generator, die durch ein Planetenradsatz an einen Triebstrang gekoppelt sind; und mindestens eine Steuereinrichtung, die dazu programmiert ist, den Motor gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten, von der Kraftmaschine und dem Generator erzeugten Antriebsstrangdrehmoment, das auf einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl basiert, zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einem angewiesenen Kraftmaschinendrehmoment basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einem geschätzten Kraftmaschinendrehmoment basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einem Generatordrehmoment basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Planetenradsatz dazu konfiguriert ist, die Kraftmaschine und den Generator über ein Hohlrad des Planetenradsatzes an den Triebstrang zu koppeln, und das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment ein Drehmoment am Hohlrad ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basiert.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, basiert, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl eine Differenz zwischen einer gemessenen Kraftmaschinendrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl eine Differenz zwischen einer gemessenen Generatordrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Generatordrehzahl ist.
Verfahren zur Steuerung eines Traktionsmotors in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Steuern eines Traktionsmotordrehmoments durch mindestens eine Steuereinrichtung gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten, von einer Kraftmaschine und einem Generator erzeugten Antriebsstrangdrehmoment, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment auf einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Kraftmaschinendrehzahl und einem Fehler zwischen tatsächlicher und geschätzter Generatordrehzahl basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiter Filtern gemessener Kraftmaschinendrehzahl und/oder gemessener Generatordrehzahl durch ein Bandstoppfilter umfasst, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einem angewiesenen Kraftmaschinendrehmoment, einem geschätzten Kraftmaschinendrehmoment oder einem Generatordrehmoment basiert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment ein Ausgang eines Zustandsbeobachters ist, der dazu konfiguriert ist, die Fehler gegen Null zu treiben.
Antriebsstrang, der Folgendes umfasst: einen Triebstrang; eine Kraftmaschine; einen Generator; einen Planetenradsatz, der dazu konfiguriert ist, die Kraftmaschine und den Generator an den Triebstrang zu koppeln; einen Traktionsmotor, der an den Triebstrang gekoppelt ist; und mindestens eine Steuereinrichtung, die dazu programmiert ist, den Traktionsmotor gemäß einer Differenz zwischen einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einem geschätzten, durch die Kraftmaschine und den Generator erzeugten Antriebsstrangdrehmoment zu steuern, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment auf einer Abweichung bei einer geschätzten Kraftmaschinendrehzahl und einer Abweichung bei einer geschätzten Generatordrehzahl basiert.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei die Abweichung bei der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl eine Differenz zwischen einer gemessenen Kraftmaschinendrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Kraftmaschinendrehzahl ist, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei die Abweichung bei der geschätzten Generatordrehzahl eine Differenz zwischen einer gemessenen Generatordrehzahl, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, und der geschätzten Generatordrehzahl ist, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei das Planetenradsatz dazu konfiguriert ist, die Kraftmaschine und den Generator über ein Hohlrad des Planetenradsatzes an den Triebstrang zu koppeln, und das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment ein Drehmoment ist, das durch die Kraftmaschine und den Generator am Hohlrad erzeugt wurde.
Antriebsstrang nach Anspruch 17, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads basiert.
Antriebsstrang nach Anspruch 17, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment weiter auf einer Drehzahl des Hohlrads, die durch ein Bandstoppfilter gefiltert wurde, basiert, um die Robustheit gegenüber der Triebstrangdynamik zu verbessern.
Antriebsstrang nach Anspruch 14, wobei das geschätzte Antriebsstrangdrehmoment unter Verwendung eines Zustandsbeobachters, der ein Modell des Triebstrangs enthält, geschätzt wird.