DE102017113156A1 - Drive System Control with Model Predictive Control (MPC) - Google Patents

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Kevin C. Wong
Michael Livshiz
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Abstract

Ein Antriebssystem, Steuersystem und Verfahren zum Optimieren von Kraftstoffeffizienz, die Modell-prädiktive Steuersysteme zum Erzeugen von ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten und ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten basierend auf ersten und zweiten Sätzen von möglichen Sollwerten jeweils bereitgestellt werden. Die Sätze möglicher Sollwerte beinhalten angewiesene Motorausgangsdrehmomente und angewiesene Übersetzungsverhältnisse. Erste und zweite Kosten für die ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten werden jeweils basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, den ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten jeweils, den ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten jeweils, einem angeforderten Achsdrehmoment, einem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, einem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Einer der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten wird ausgewählt und eingestellt basierend auf den niedrigeren Kosten.A propulsion system, control system and method for optimizing fuel efficiency, the model predictive control systems for generating first and second predicted actual axle torques and first and second predicted actual fuel consumption rates based on first and second sets of possible target values, respectively. The sets of possible setpoints include commanded engine output torques and commanded gear ratios. First and second costs for the first and second sets of possible target values are respectively based on a first predetermined weight value, a second predetermined weight value, the first and second predicted actual axle torque, the first and second predicted actual fuel consumption rates, a requested axle torque, respectively requested engine output torque, a requested gear ratio and a requested fuel consumption rate determined. One of the first and second sets of possible setpoints is selected and set based on the lower cost.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Offenbarung betrifft ein Steuersystem und Verfahren für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Motor und einem Getriebe und insbesondere ein Steuersystem und Verfahren, das eine multivariable Steuerung verwendet.The disclosure relates to a control system and method for a drive system of a motor vehicle having an engine and a transmission, and more particularly to a control system and method using multivariable control.

EINFÜHRUNGINTRODUCTION

Antriebssystemsteuerung in einem Fahrzeug schließt im Allgemeinen das Lesen von Fahrer- und Fahrzeugeingaben wie Gaspedalposition, Fahrzeugsensordaten und Drehmomentanforderungen ein und kommuniziert diese Eingaben an ein Motorsteuermodul (ECM) und einem Getriebesteuermodul (TCM). Das ECM kann ein erwünschtes Achsdrehmoment aus den Fahrer- und Fahrzeugeingaben errechnen. Das gewünschte Achsdrehmoment kann dann dem Motor und dem TCM übermittelt werden. Der Motor wird basierend auf dem gewünschten Achsdrehmoment zum Erzeugen eines tatsächlichen Achsdrehmoments gesteuert werden. Währenddessen berechnet das ECM eine gewünschte Geschwindigkeit oder Getriebeübersetzung aus dem erwünschten Achsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Das gewünschte Übersetzungsverhältnis wird dann dem Getriebe übermittelt. Das Getriebe wird basierend auf dem gewünschten Übersetzungsverhältnis zum Erzeugen eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses gesteuert. Das tatsächliche Achsdrehmoment und das tatsächliche Übersetzungsverhältnis definieren die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs.Propulsion system control in a vehicle generally includes reading driver and vehicle inputs, such as accelerator pedal position, vehicle sensor data, and torque requests, and communicates these inputs to an engine control module (ECM) and a transmission control module (TCM). The ECM may calculate a desired axle torque from the driver and vehicle inputs. The desired axle torque can then be transmitted to the engine and the TCM. The engine will be controlled based on the desired axle torque to generate an actual axle torque. Meanwhile, the ECM calculates a desired speed or gear ratio from the desired axle torque and vehicle speed. The desired gear ratio is then transmitted to the transmission. The transmission is controlled based on the desired gear ratio to produce an actual gear ratio. The actual axle torque and the actual transmission ratio define the operating conditions of the motor vehicle.

Während dieses System von Antriebssystemsteuerung für seine Zweckbestimmung nützlich ist, besteht in der Technik Raum für Verbesserungen der dynamischen Steuerung des Achsdrehmoments zum Ausgleichen von Leistung und Kraftstoffeinsparung, insbesondere in Antriebssystemen mit einem stufenlosen Getriebe.While this system of propulsion system control is useful for its purpose, there is room in the art for improvements in the dynamic control of axle torque to balance power and fuel economy, particularly in CVT propulsion systems.

Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um das Motorausgangsdrehmoment zu regeln und ein erwünschtes Drehmoment zu erzielen. Herkömmliche Motorsteuersysteme regeln jedoch das Motorausgangsdrehmoment nicht mit der erforderlichen Genauigkeit.Engine control systems have been developed to control engine output torque and achieve desired torque. However, conventional engine control systems do not regulate the engine output torque with the required accuracy.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren und System zum Steuern eines Parameters wie einer Fahrzeugbeschleunigung, in einem Fahrzeugantriebssystem unter Optimieren der Kraftstoffeinsparung mittels Modell-prädiktiver Steuerung bereit. In einigen Ausführungsformen wird die Modell-prädiktive Steuerung verwendet, um den Motor und das Getriebe zu koordinieren und die Kraftstoffeffizienz und das Fahrverhalten zu verbessern.The present disclosure provides a method and system for controlling a parameter, such as vehicle acceleration, in a vehicle drive system while optimizing fuel economy through model predictive control. In some embodiments, model predictive control is used to coordinate the engine and transmission and improve fuel efficiency and drivability.

In einer Form, die zusammen mit oder getrennt von anderen hier beschriebenen Formen offengelegt sein können, wird ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, worin der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet auch Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, worin der zweite Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet. In der Praxis kann das Verfahren auch Bestimmen einer Vielzahl von zusätzlichen vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten und vorhergesagten Werten von tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsratemwerten basierend auf zusätzlichen Sätzen von möglichen Sollwerten für das Motorausgangsmoment und das Getriebe beinhalten, jedoch sind hier zwei von jedem vorausgesagten Wert als Minimum beschrieben.In a form that may be disclosed together with or separately from other forms described herein, a method of controlling a drive system of a motor vehicle is provided. The method includes generating a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption rate based on a first set of possible setpoints, wherein the first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque and a first commanded gear ratio. The method also includes generating a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fueling rate based on a second set of possible setpoints, wherein the second set of possible setpoints includes a second commanded engine output torque and a second commanded gear ratio. In practice, the method may also include determining a plurality of additional predicted actual axle torque values and predicted values of actual fuel consumption rate values based on additional sets of possible engine output torque and gearbox target values, but here two of each predicted value are described as minimum.

Das Verfahren beinhaltet weiterhin Bestimmen erster und zweiter Kosten. Die ersten Kosten wird für den ersten Satz von möglichen Sollwerten auf Grundlage mindestens eines ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, eines zweiten vorgegebenen Gewichtungswerts, des ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, eines angeforderten Achsdrehmoments, eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments, eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Die zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten werden auf Grundlage des mindestens ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, des angeforderten Achsdrehmoments, des angeforderten Motorausgangsmoments, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Das Verfahren kann auch Bestimmen einer Vielzahl von zusätzlichen Kosten für jeden Satz von möglichen Sollwerten für das Motorausgangsmoment und das Getriebe beinhalten, in Fällen, worin mehr als zwei Sätze von möglichen Sollwerten verwendet werden, was wahrscheinlich bei den meisten Optimierungssteuerungen der Fall ist. Erste und zweite Kosten sind hier sind als Minimum beschrieben.The method further includes determining first and second costs. The first cost is calculated for the first set of possible setpoints based on at least a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested one Fuel consumption rate determined. The second cost for the second set possible setpoints are determined based on the at least one predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested fuel consumption rate. The method may also include determining a plurality of additional costs for each set of possible engine output torque and transmission setpoint values in cases where more than two sets of possible setpoints are used, which is likely to occur in most optimization controls. First and second costs are described here as minimum.

Das Verfahren beinhaltet Auswählen eines ersten und zweiten Satzes von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren ersten und zweiten Kosten und Einstellen der gewünschten Sollwerte basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten ersten und zweiten Satzes. Wie vorstehend erwähnt, können weit mehr als zwei Kosten bestimmt werden, und wenn ja, werden die niedrigsten Kosten ausgewählt innerhalb jeglicher Beschränkungen ausgewählt. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Steuern eines Fahrzeugparameters auf der Basis mindestens eines gewünschten Sollwerts.The method includes selecting a first and second set of possible setpoints based on the lower first and second costs, and setting the desired setpoints based on the possible setpoints of the selected first and second sets. As mentioned above, well over two costs can be determined, and if so, the lowest cost is selected within any constraints. The method further includes controlling a vehicle parameter based on at least one desired setpoint.

In einer anderen Form, die kombiniert mit oder separat von den anderen Formen hier offenbart sein kann, wird ein Fahrzeugantriebs-Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Getriebe und einem Motor bereitgestellt. Das Fahrzeugantriebs-Steuersystem beinhaltet ein Vorhersagemodul zum Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und eines ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, worin der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet. Das Vorhersagemodul ist ferner konfiguriert zum Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, worin der zweite Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet. In der Praxis kann das Vorhersagemodul auch konfiguriert sein zum Bestimmen einer Vielzahl von zusätzlichen vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwerten und vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten-Werten basierend auf zusätzlichen Sätzen von möglichen Sollwerten für das Motorausgangsmoment und das Getriebe, wie es wahrscheinlich für ein Optimierungssteuersystem ist.In another form, which may be combined with or disclosed separately from the other forms herein, there is provided a vehicle drive control system for a vehicle having a transmission and a motor. The vehicle drive control system includes a prediction module for generating a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption based on a first set of possible setpoints, wherein the first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque and a first commanded gear ratio. The prediction module is further configured to generate a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fueling rate based on a second set of possible setpoints, wherein the second set of possible setpoints includes a second commanded engine output torque including a second commanded gear ratio. In practice, the prediction module may also be configured to determine a plurality of additional predicted actual axle torque values and predicted actual fuel consumption rate values based on additional sets of possible engine output torque and gearbox target values, as is likely for an optimization control system.

Das Steuersystem beinhaltet auch ein Kostenmodul, das zum Bestimmen (mindestens) der ersten und zweiten Kosten konfiguriert ist. Die ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten werden auf Grundlage mindestens eines ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, eines zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, des ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, eines angeforderten Achsdrehmoments, eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments, eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Die zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten werden auf Grundlage mindestens des ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, des angeforderten Achsdrehmoments, des angeforderten Motorausgangsdrehmoments, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Das Kostenmodul kann auch konfiguriert sein, um eine Vielzahl von zusätzlichen Kosten für jeden zusätzlichen Satz von möglichen Sollwerten für das Motorausgangsmoment und das Getriebe zu bestimmen, in Fällen, worin mehr als zwei Sätze möglicher Sollwerte verwendet werden, was wahrscheinlich bei den meisten Optimierungssteuerungen der Fall ist. Erste und zweite Kosten sind hier lediglich als minimale Kosten beschrieben.The control system also includes a cost module configured to determine (at least) the first and second costs. The first costs for the first set of possible setpoints are based on at least a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested one Fuel consumption rate determined. The second cost of the second set of possible setpoints is determined based on at least the first predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested gear ratio Fuel consumption rate determined. The cost module may also be configured to determine a variety of additional costs for each additional set of possible engine output torque and transmission setpoint values in cases where more than two sets of possible setpoint values are used, which is likely to be the case with most optimization controls is. First and second costs are described here only as a minimum cost.

Das Steuersystem beinhaltet ferner ein Auswahlmodul, das ausgebildet ist zum Auswählen eines ersten und zweiten Satzes (oder zusätzlicher Sätze) von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten (oder zusätzlicher bestimmter Kosten) und Sätzen gewünschter Sollwerte basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten ersten und zweiten Satzes.The control system further includes a selection module configured to select a first and second set (or additional sets) of possible setpoints based on the lower of the first and second costs (or additional determined cost) and sets of desired setpoints based on the possible setpoints of the setpoint selected first and second sentence.

In noch einer anderen Form, die kombiniert mit oder getrennt von anderen Formen hier offenbart sein kann, wird ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Antriebssystem beinhaltet einen Motor, der betreibbar ist zum Versorgen des Fahrzeugs. Der Motor weist eine Motorausgangswelle zum Übertragen von Motorausgangsdrehmoment auf. Das Antriebssystem beinhaltet auch ein stufenloses Getriebe mit einer Variatorbaugruppe einschließlich einer ersten Riemenscheibe und einer zweiten Riemenscheibe. Die ersten und zweiten Riemenscheiben sind drehbar durch eine drehbare Vorrichtung verbunden. Mindestens eine der ersten und zweiten Riemenscheiben beinhaltet eine bewegbare Scheibe, die entlang einer Achse übersetzbar ist zum selektiven Verändern eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Motorausgangswelle und einer Getriebeabtriebswelle ist. Zusätzlich wird eine Antriebsachse bereitgestellt, die über die Getriebeausgangswelle angetrieben wird. Die Antriebsachse ist konfiguriert zum Ausgeben von Achsdrehmoment auf einen Radsatz.In yet another form, which may be combined with or disclosed separately from other forms herein, a drive system for a motor vehicle is provided. The drive system includes a motor operable to power the vehicle. The engine has an engine output shaft for transmitting engine output torque. The drive system also includes a continuously variable transmission with a variator assembly including a first pulley and a second pulley. The first and second pulleys are rotatably connected by a rotatable device. At least one of the first and second pulleys includes a movable pulley translatable along an axis is for selectively changing a gear ratio between the engine output shaft and a transmission output shaft is. In addition, a drive axle is provided which is driven via the transmission output shaft. The drive axle is configured to output axle torque to a wheel set.

Weiterhin beinhaltet das Antriebssystem ein Steuersystem mit einem Vorhersagemodul, einem Kostenmodul und einem Auswahlmodul. Das Vorhersagemodul ist ausgestaltet zum Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und eines ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten. Der erste Satz von möglichen Sollwerten beinhaltet ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis. Das Vorhersagemodul ist ferner konfiguriert zum Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten. Der zweite Satz von möglichen Sollwerten beinhaltet ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis. Wie vorstehend beschrieben können zusätzliche Sätze von vorausgesagten Werten basierend auf zusätzlichen möglichen Sollwerten bestimmt werden. Das Kostenmodul ist konfiguriert zum Bestimmen der ersten und zweiten Kosten (oder zusätzlicher Kosten basierend auf zusätzlichen möglichen Sollwerten). Die ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten werden auf Grundlage mindestens eines ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, eines zweiten vorgegebenen Gewichtungswerts, des ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, eines angeforderten Achsdrehmoments, eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments, eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Die zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten werden auf Grundlage mindestens des ersten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorgegebenen Gewichtungswerts, des zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, des angeforderten Achsdrehmoments, des angeforderten Motorausgangsmoments, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate bestimmt. Das Auswahlmodul ist konfiguriert zum Auswählen eines ersten und zweiten Satzes (oder zusätzlicher Sätze) von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten (oder zusätzlicher Kosten) und gewünschter Sollwerte basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten ersten und zweiten Satzes (oder zusätzlicher Sätze).Furthermore, the drive system includes a control system with a prediction module, a cost module, and a selection module. The prediction module is configured to generate a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption based on a first set of possible setpoints. The first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque and a first commanded gear ratio. The prediction module is further configured to generate a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fueling rate based on a second set of possible setpoints. The second set of possible setpoints includes a second commanded engine output torque and a second commanded gear ratio. As described above, additional sets of predicted values may be determined based on additional possible setpoints. The cost module is configured to determine the first and second costs (or additional costs based on additional possible setpoints). The first costs for the first set of possible setpoints are determined based on at least a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested one Fuel consumption rate determined. The second costs for the second set of possible setpoints are determined based on at least the first predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested gear ratio Fuel consumption rate determined. The selection module is configured to select a first and second set (or additional sets) of possible setpoints based on the lower of the first and second costs (or additional costs) and desired setpoints based on the possible setpoints of the selected first and second set (or additional setpoints) Sentences).

Weitere zusätzliche Eigenschaften können in jeder beliebigen Form hier offenbart und bereitgestellt werden, einschließlich aber nicht beschränkt auf die folgenden Eigenschaften, die in Absätzen [0016]–[0023] offenbart sind.Additional additional properties may be disclosed and provided herein in any form, including but not limited to the following properties disclosed in paragraphs [0016] - [0023].

Beispielsweise können die ersten und zweiten Kosten (oder eine Anzahl einer Vielzahl von Kosten im Optimierungssteuerplan) bestimmt werden mit der folgenden Kostengleichung:

Figure DE102017113156A1_0002
Figure DE102017113156A1_0003
worin Te_a = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsmoment; FR_a = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_a = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis; Ta_a = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment ; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Te_c = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment; Rat_c = angewiesenes Übersetzungsverhältnis; Qy = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Qu = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; QΔu = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; i = Index-Wert; k = Vorhersageschritt; und T = transponierter Vektor.For example, the first and second costs (or a number of a variety of costs in the optimization control plan) may be determined using the following cost equation:
Figure DE102017113156A1_0002
Figure DE102017113156A1_0003
where Te_a = predicted actual engine output torque; FR_a = predicted actual fuel consumption rate; Rat_a = predicted actual gear ratio; Ta_a = predicted actual axle torque; Te_r = requested engine output torque; FR_r = requested fuel consumption rate; Rat_r = requested ratio; Ta_r = requested axle torque; Te_c = instructed engine output torque; Rat_c = instructed gear ratio; Q y = a first predetermined weighting value; Q u = a second predetermined weighting value; Q Δu = a third predetermined weighting value ; i = index value; k = predictive step; and T = transposed vector.

In einigen Formen kann die Kostengleichung iterativ angewendet werden zum Erreichen der geringsten Kosten für eine Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten, worin die Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten die ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten beinhalten und der Satz von möglichen Sollwerten mit den geringsten Kosten ausgewählt werden kann, worin der Satz von möglichen Sollwerten mit den geringsten Kosten definiert ist als einer der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten.In some forms, the cost equation may be applied iteratively to achieve the lowest cost for a plurality of sets of possible setpoints, wherein the plurality of sets of possible setpoints include the first and second sets of possible setpoints and the set of possible setpoints having the least cost wherein the set of possible setpoints having the least cost is defined as one of the first and second sets of possible setpoints.

Zusätzlich können das Verfahren und die Systeme konfiguriert sein zum Bestimmen einer Gaspedalposition PP, einer Motordrehzahl RPM, einer Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF. Das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r kann dann basierend auf der Gaspedalposition PP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt werden; die angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate FR_r anhand des angeforderten Achsdrehmoments Ta_r, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Drehzahl RPM und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF; das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r kann anhand des angeforderten Achsdrehmoments Ta_r und der Fahrzeuggeschwindigkeit V; und das angeforderte Motorausgangsdrehmoment Te_r kann anhand des angeforderten Achsdrehmoments Ta_r, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses Rat_r und des endgültigen Antriebsverhältnisses FD bestimmt werden.In addition, the method and systems may be configured to determine an accelerator pedal position PP, an engine speed RPM, a vehicle speed V, and an air-fuel ratio AF. The requested axle torque Ta_r may then be determined based on the accelerator pedal position PP and the vehicle speed V; the requested fuel consumption rate FR_r based on the requested axle torque Ta_r, the vehicle speed V, the rotational speed RPM, and the air-fuel ratio AF; the requested gear ratio Rat_r can be calculated from the requested axle torque Ta_r and the vehicle speed V; and the requested engine output torque Te_r may be determined based on the requested axle torque Ta_r, the requested gear ratio Rat_r, and the final drive ratio FD.

Die ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomente (oder jede Anzahl an vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten) und die ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten (oder jede Anzahl an vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten) können mit dem folgenden Satz an Gleichungen bestimmt werden:

Figure DE102017113156A1_0004
worin xk+1 = Zustandsvariable an einem Voraussageschritt k + 1; xk = Zustandsvariable an einem Voraussageschritt k; A = eine erste Zustandsmatrix; B = eine zweite Zustandsmatrix; Te_ck = Motorausgangsdrehmoment angewiesen an Voraussageschritt k; Rat_ck = Übersetzungsverhältnis angewiesen an Voraussageschritt k; KKF = eine Kalman-Filter-Verstärkung; Te_ak = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsmoment an Voraussageschritt k; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_ak = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_mk = gemessenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; FR_mk = gemessene Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_mk = gemessenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_mk = gemessenes Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; und C = eine dritte Zustandsmatrix ist.The first and second predicted actual axle torques (or any number of predicted actual axle torques) and the first and second predicted actual fuel consumption rates (or any number of predicted actual fuel consumption rates) may be determined using the following set of equations:
Figure DE102017113156A1_0004
where x k + 1 = state variable at a prediction step k + 1; x k = state variable at a prediction step k; A = a first state matrix; B = a second state matrix; Te_c k = engine output torque instructed at prediction step k; Rat_c k = gear ratio instructed on prediction step k; K KF = a Kalman filter gain; Te_a k = predicted actual engine output torque at prediction step k; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; Rat_a k = predicted actual gear ratio to prediction step k; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Te_m k = measured engine output torque at prediction step k; FR_m k = measured fuel consumption rate at prediction step k; Rat_m k = measured gear ratio at prediction step k; Ta_m k = measured axle torque at prediction step k; Ta_a k + 1 = predicted actual Axle torque at prediction step k + 1; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; and C = a third state matrix.

In einigen Formen können die ersten und zweiten Kosten (oder jede beliebige Anzahl an Kosten) mit der folgenden detaillierteren Kostengleichung bestimmt werden: Cost = λa·(Ta_ak – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+1 – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+1 – Ta_r)2 + λf·(FR_ak – FR_r)2 + λf·(FR_ak+1 – FR_r)2 + λf·(FR_ak +2 – FR_r)2 + λe·(Te_ck – Te_r)2 + λe·(Te_ck+1 – Te_r)2 + λr·(Rat_ck – Rat_r)2 + λr·(Rat_ck+1 – Rat_r)2 + λΔr·(ΔRat_ck)2 + λΔr·(ΔRat_ck+1)2 + λΔr·(ΔTe_ck)2 + λΔe·(ΔTe_ck+1)2 worin λa = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Taak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; Ta_ak+2 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 2; λf = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; FRak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; FRr = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+2 = vorausgesagten tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 2; λe = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; Te_ck+1 = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; λr = ein vierter vorgegebener Gewichtungswert; Rat_ck = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Rat_ck+1 = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k + 1; λΔr = ein fünfter vorgegebener Gewichtungswert; ΔRat_ck = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k; ΔRatck+1 = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k + 1; λΔe = ein sechster vorgegebener Gewichtungswert; ΔTe_ck = Änderung des angeforderten Drehmoments an Voraussageschritt k; und ΔTe_ck+1 = Änderung des angeforderten Drehmoments an Voraussageschritt k + 1 ist.In some forms, the first and second costs (or any number of costs) may be determined by the following more detailed cost equation: Cost = λ a · (Ta_a k - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 1 - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 1 - Ta_r) 2 + λ f · (FR_a k - FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 1 -FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 2 -FR_r) 2 + λ e · (Te_c k -Te_r) 2 + λ e · (Te_c k + 1 -Te_r) 2 + λ r · (Rat_c k - Rat_r) 2 + λ r · (Rat_c k + 1 - Rat_r) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k ) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k + 1 ) 2 + λ Δr · (ΔTe_c k ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k + 1 ) 2 where λ a = a first predetermined weighting value; Ta - a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Ta_r = requested axle torque; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; Ta_a k + 2 = predicted actual axle torque at prediction step k + 2; λ f = a second predetermined weighting value; FR - a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; FR - r = requested fuel consumption rate; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; FR_a k + 2 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 2; λ e = a third predetermined weighting value; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Te_r = requested engine output torque; Te_c k + 1 = instructed engine output torque at prediction step k + 1; λ r = a fourth predetermined weighting value; Rat_c k = controlled ratio of prediction step k; Rat_r = requested ratio; Rat_c k + 1 = controlled gear ratio at prediction step k + 1; λ Δr = a fifth predetermined weighting value ; ΔRat_c k = instructed gear ratio change to prediction step k; ΔRat - c k + 1 = instructed gear ratio change to prediction step k + 1; λ Δe = a sixth predetermined weighting value ; ΔTe_c k = change of requested torque to prediction step k; and ΔTe_c k + 1 = change of requested torque at prediction step k + 1 .

Ta_ak+1 und FR_ak+1 kann jeweils gleich dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sein, wenn diese basierend auf dem ersten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_ck erzeugt wurden. Zum anderen können Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sein, wenn sie basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Teck und Rat_ck erzeugt wurden.Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 may each be equal to the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate when generated based on the first set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c k . On the other Ta_a may each be equal to the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate k + 1 and FR_a k + 1, when based on the second set of possible target values for Te - c k and Rat_c k were generated.

In einigen Formen kann das Steuersystem weiterhin ein Betätigungsmodul beinhalten, das konfiguriert ist zum Steuern eines Fahrzeugparameters wie Beschleunigung, basierend auf mindestens einem der erwünschten Sollwerte (ein Sollwert vom ausgewählten Satz möglicher Sollwerte).In some forms, the control system may further include an actuation module configured to control a vehicle parameter, such as acceleration, based on at least one of the desired setpoints (a setpoint from the selected set of possible setpoints).

Weiterhin können die Regelwerte durch Beschränkungen beschränkt sein wie etwa: Temin < Te_ck < Temax; Temin < Te_ck+1 < Temax; Ratmin < Rat_ck < Ratmax; Ratmin < Rat_ck+1 < Ratmax; ΔTe_ck < ΔTe_cmax; ΔTe_ck+1 < ΔTe_cmax; ΔRat_ck < ΔRat_cmax; und ΔRat_ck+1 < ΔRat_cmax, worin Temin = ein minimal mögliches Motorausgangsdrehmoment; Temax = ein maximal mögliches Motorausgangsdrehmoment; Ratmin = ein minimal mögliches Übersetzungsverhältnis; Ratmax = ein maximal mögliches Übersetzungsverhältnis; ΔTe_cmax = eine maximal mögliche Änderung des Motorausgangsdrehmoments; und ΔRat_cmax = eine maximal mögliche Übersetzungsverhältnisänderung ist.Furthermore, the control values may be limited by restrictions such as: Te min <Te_c k <Te max ; Te min <Te_c k + 1 <Te max ; Rat min <Rat_c k <Rat max ; Rat min <Rat_c k + 1 <Rat max ; ΔTe_c k <ΔTe_c max ; ΔTe_c k + 1 <ΔTe_c max ; ΔRat_c k <ΔRat_c max ; and ΔRat_c k + 1 <ΔRat_c max , where Te min = a minimum possible engine output torque; Te max = a maximum possible engine output torque; Rat min = a minimum possible gear ratio; Rat max = a maximum possible gear ratio; ΔTe_c max = a maximum possible change in engine output torque; and ΔRat_c max = a maximum possible gear ratio change.

Weitere Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Beschreibung und durch die beigefügten Zeichnungen deutlich, worin gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten, Elemente oder Merkmale verweisen.Other features, aspects and advantages of the present disclosure will become apparent in the following description and the accompanying drawings, wherein like reference numbers refer to like components, elements or features.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.The drawings described herein are for illustration purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure in any way.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftfahrzeugs mit einem exemplarischen Antriebssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; 1 FIG. 10 is a schematic diagram of a motor vehicle having an exemplary drive system in accordance with the principles of the present disclosure; FIG.

2 ist eine schematische Darstellung eines Antriebssteuersystems zur Verwendung mit dem Antriebssystem aus 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; 2 FIG. 12 is a schematic illustration of a drive control system for use with the drive system. FIG 1 in accordance with the principles of the present disclosure;

3 ist eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Verwendung mit dem Antriebssteuersystem aus 2 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; 3 FIG. 12 is a schematic diagram of a control system for use with the drive control system. FIG 2 in accordance with the principles of the present disclosure;

4 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung weiterer Details des Steuersystems aus 3 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; 4 is a schematic diagram illustrating further details of the control system 3 in accordance with the principles of the present disclosure;

5 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung weiterer Details einer multivariablen Steuerung des Steuersystems aus 34 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und 5 Figure 12 is a schematic diagram illustrating further details of multivariable control of the control system 3 - 4 in accordance with the principles of the present disclosure; and

6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 6 FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of controlling a vehicle drive system in accordance with the principles of the present disclosure.

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Mit Bezug auf 1 ist ein exemplarisches Kraftfahrzeug dargestellt und im Allgemeinen mit der Nummer 9 gekennzeichnet. Das Kraftfahrzeug 9 ist als ein Pkw dargestellt, aber es sollte klar sein, dass das Kraftfahrzeug 9 jede Art von Fahrzeug sein kann, wie ein Lastwagen, Van, Sport-Nutzfahrzeug (SUV) usw. Das Kraftfahrzeug 9 beinhaltet einen exemplarischen Antriebsstrang 10. Vorab ist darauf hinzuweisen, dass, während ein Heckantrieb-Antriebsstrang 10 dargestellt ist, das Kraftfahrzeug 9 einen Frontantrieb-Antriebsstrang haben kann, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.Regarding 1 an exemplary motor vehicle is shown and generally numbered 9 characterized. The car 9 is presented as a car, but it should be clear that the motor vehicle 9 Any type of vehicle can be such as a truck, van, sport utility vehicle (SUV), etc. The motor vehicle 9 includes an exemplary powertrain 10 , It should be noted in advance that while a rear-wheel drive train 10 is shown, the motor vehicle 9 a front-drive drivetrain, without departing from the scope of the present disclosure.

Das Antriebssystem 10 beinhaltet im Allgemeinen einen Motor 12 verbunden mit einem Getriebe 14 und einer Endantriebseinheit 16. Der Motor 12 kann ein herkömmlicher Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor, Hybridmotor oder jede andere Art von Antriebsmaschine sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Motor 12 liefert ein Motorausgangsdrehmoment an das Getriebe 14 über eine Kurbelwelle oder Motorausgangswelle 18. Das Motorausgangsdrehmoment kann durch eine Flexplatte oder/und Startvorrichtung 20 mit dem Getriebe 14 übertragen werden. Die Startvorrichtung 20 kann eine hydrodynamische Vorrichtung wie eine Flüssigkeitskupplung oder Drehmomentwandler, eine nasslaufende Doppelkupplung oder ein Elektromotor sein. Drehmoment wird dann von der Startvorrichtung 20 an die mindestens eine Getriebeantriebswelle 22 übermittelt.The drive system 10 generally includes an engine 12 connected to a transmission 14 and a final drive unit 16 , The motor 12 may be a conventional internal combustion engine or an electric motor, hybrid engine, or any other type of prime mover without departing from the scope of the present disclosure. The motor 12 provides engine output torque to the transmission 14 via a crankshaft or engine output shaft 18 , The engine output torque may be through a flexplate and / or starter 20 with the gearbox 14 be transmitted. The starting device 20 may be a hydrodynamic device such as a fluid coupling or torque converter, a wet-running dual clutch or an electric motor. Torque is then released from the starting device 20 to the at least one transmission input shaft 22 transmitted.

Das Getriebe 14 kann ein Stufengetriebe mit Planetenrädern, einer Vorgelegewelle, einem kontinuierlich stufenlosen Getriebe oder grenzenlos stufenlosen Getriebe sein. Drehmoment von der Getriebeantriebswelle 22 wird über eine Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 24 auf eine Getriebeabtriebswelle 26 übertragen. Im Allgemeinen stellt die Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 24 eine Vielzahl von Vorwärts- oder Rückwärtsgängen oder Übersetzungsverhältnissen oder einer unendlichen Anzahl an Vorwärts- oder Rückwärtsgängen oder Übersetzungsverhältnissen zwischen der Getriebeantriebswelle 22 und der Getriebeabtriebswelle 26 bereit.The gear 14 can be a step transmission with planetary gears, a countershaft, a continuously variable transmission or limitless continuously variable transmission. Torque from the transmission input shaft 22 is via a gear ratio control unit 24 on a transmission output shaft 26 transfer. In general, the gear ratio control unit 24 a plurality of forward or reverse gears or gear ratios or an infinite number of forward or reverse gears or gear ratios between the transmission input shaft 22 and the transmission output shaft 26 ready.

worin das Getriebe 14 ein stufenloses Getriebe ist, kann die Übersetzungsverhältnis-Steuereinheit 24 eine Variatorbaugruppe 24a mit ersten und zweiten Riemenscheiben 24b, 24c beinhalten, die drehbar gekoppelt durch ein endloses drehbares Element 24d um die Riemenscheiben mit variablem Durchmesser 24b, 24c angeordnet sind. Mindestens eine der ersten und zweiten Riemenscheiben 24b, 24c beinhaltet eine bewegliche Scheibe 24e entlang einer Achse zum selektiven Ändern eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Motorausgangswelle 18 und der Getriebeausgangswelle 26.wherein the gearbox 14 is a continuously variable transmission, the gear ratio control unit can 24 a variator assembly 24a with first and second pulleys 24b . 24c include rotatably coupled by an endless rotatable member 24d around the variable diameter pulleys 24b . 24c are arranged. At least one of the first and second pulleys 24b . 24c includes a movable disc 24e along an axis for selectively changing a gear ratio between the engine output shaft 18 and the transmission output shaft 26 ,

Die Getriebeausgangswelle 26 kommuniziert Ausgangsmomente an die Endantriebseinheit 16. Die Endantriebseinheit 16 beinhaltet im Allgemeinen ein Differential 28, das Achsdrehmoment durch Antriebsachsen 30 an die Antriebsräder 32 überträgt.The transmission output shaft 26 communicates output torques to the driveline unit 16 , The final drive unit 16 generally involves a differential 28 , the axle torque through drive axles 30 to the drive wheels 32 transfers.

Nun zu 2, worin ein Antriebssteuersystem zur Verwendung mit dem exemplarischen Antriebssystem 10 im Allgemeinen mit der Referenznummer 34 bezeichnet ist. Das Fahrzeugantriebsteuersystem 34 beinhaltet ein Überwachungssteuermodul 36 in elektronischer Verbindung mit einem Motorsteuergerät 38 und einem Getriebesteuergerät 40. Die Module 36, 38 und 40 können über ein Fahrzeugnetzwerk- oder Kabelnetzwerk-(CAN)-Bus kommunizieren. Die Fahrzeugantrieb-Steuersystem 34 kann mit verschiedenen anderen Steuermodulen wie ein Bordnetzsteuergerät oder Infotainment-Steuermodul kommunizieren oder ein solches beinhalten. Alternativ kann das Überwachungssteuermodul 36 im Motorsteuergerät 38 oder Getriebesteuergerät 40 integriert sein.now to 2 wherein a drive control system for use with the exemplary drive system 10 generally with the reference number 34 is designated. The vehicle drive control system 34 includes a monitoring control module 36 in electronic communication with an engine control unit 38 and a transmission control unit 40 , The modules 36 . 38 and 40 can communicate over a vehicle network or cable network (CAN) bus. The vehicle drive control system 34 can communicate with or be in communication with various other control modules such as an on-board control unit or infotainment control module include. Alternatively, the supervisory control module 36 in the engine control unit 38 or transmission control unit 40 be integrated.

Die Überwachungssteuermodul 36 ist ein nicht generalisiertes elektronisches Kontrollgerät mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor 42, Speicher oder nicht flüchtigem computerlesbaren Medium 44 zum Speichern von Daten wie Steuerlogik, Anweisungen, Bilddaten, Nachschlagetabellen usw., und einer Vielzahl von Ein-/Ausgangs-Peripheriegeräten oder Anschlüssen 46. Der Prozessor 42 ist ausgebildet zum Ausführen der Steuerlogik oder Anweisungen.The monitoring control module 36 is a non-generalized electronic control device with a pre-programmed digital computer or processor 42 , Memory or non-transitory computer-readable medium 44 for storing data such as control logic, instructions, image data, lookup tables, etc., and a variety of input / output peripherals or ports 46 , The processor 42 is designed to execute the control logic or instructions.

Das Motorsteuergerät 38 ist ein nicht generalisiertes elektronisches Kontrollgerät, mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor 48, Speicher oder nicht flüchtigen computerlesbaren Medium 50 zum Speichern von Daten wie Steuerlogik, Anweisungen, Bilddaten, Nachschlagetabellen usw., und einer Vielzahl von Ein-/Ausgangs-Peripheriegeräten oder Anschlüssen 52. Der Prozessor 48 ist ausgebildet zum Ausführen der Steuerlogik oder Anweisungen. Das Motorsteuergerät 38 kommuniziert mit und steuert den Motor 12.The engine control unit 38 is a non-generalized electronic recording device with a pre-programmed digital computer or processor 48 , Memory or non-transitory computer-readable medium 50 for storing data such as control logic, instructions, image data, lookup tables, etc., and a variety of input / output peripherals or ports 52 , The processor 48 is designed to execute the control logic or instructions. The engine control unit 38 communicates with and controls the engine 12 ,

Das Getriebesteuermodul 40 ist ein nicht generalisiertes elektronisches Kontrollgerät mit einem vorprogrammierten digitalen Computer oder Prozessor 54, Speicher oder nicht flüchtigem computerlesbaren Medium 56 zum Speichern von Daten wie Steuerlogik, Anweisungen, Bilddaten, Nachschlagetabellen usw., und einer Vielzahl von Ein-/Ausgangs-Peripheriegeräten oder Anschlüssen 58. Der Prozessor 54 ist ausgebildet zum Ausführen der Steuerlogik oder Anweisungen. Das Getriebesteuermodul 40 kommuniziert mit und steuert das Getriebe 14.The transmission control module 40 is a non-generalized electronic control device with a pre-programmed digital computer or processor 54 , Memory or non-transitory computer-readable medium 56 for storing data such as control logic, instructions, image data, lookup tables, etc., and a variety of input / output peripherals or ports 58 , The processor 54 is designed to execute the control logic or instructions. The transmission control module 40 communicates with and controls the transmission 14 ,

Das Fahrzeugantrieb-Steuersystem 34 ist über eine Vielzahl von Sensoren verbunden mit dem Antriebssystem 10 einschließlich eines Luftstromsensors S2 des Motors 12, eines Motordrehzahlsensors S4, eines Getriebeantriebswellen-Geschwindigkeitssensors S6, eines Getriebeausgangswellen-Geschwindigkeitssensors S8, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors S10 und eines Pedalstellungssensors S12. Der Luftstromsensor S2 und der Motordrehzahlsensor S4 kommunizieren mit dem Motorsteuergerät 38. Der Getriebeantriebswellen-Geschwindigkeitssensor S6 und der Getriebeausgangswellen-Geschwindigkeitssensor S8 kommunizieren mit dem Getriebesteuergerät 40. Die Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S10 und dem Pedalwertgeber S12 Verbindung mit dem Motorsteuergerät 38 und dem Getriebesteuergerät 40.The vehicle drive control system 34 is connected via a variety of sensors to the drive system 10 including an airflow sensor S2 of the engine 12 , an engine speed sensor S4, a transmission input shaft speed sensor S6, a transmission output shaft speed sensor S8, a vehicle speed sensor S10 and a pedal position sensor S12. The airflow sensor S2 and the engine speed sensor S4 communicate with the engine control unit 38 , The transmission input shaft speed sensor S6 and the transmission output shaft speed sensor S8 communicate with the transmission control device 40 , The vehicle speed sensor S10 and the pedal sender S12 communicate with the engine control unit 38 and the transmission control unit 40 ,

Unter Bezugnahme auf 3 und weiterer Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Steuerdiagramm für das Fahrzeugantrieb-Steuersystem 34 dargestellt. Der Steuerdiagramm stellt ein Steuersystem oder Verfahren 100 zur Steuerung eines Parameters wie Fahrzeugbeschleunigung während Optimierung der Kraftstoffeffizienz dar, die eine multivariable Steuerung verwendet. Das Steuersystem 100 beinhaltet eine multivariable Steuerung 102 und eine Anlage 103, die von der multivariablen Steuerung 102 gesteuert wird. Die multivariable Steuerung 102 kann iterativ ein Motorausgangsmoment Te 104 und ein Übersetzungsverhältnis Rat 106 zum Optimieren einer Kraftstoffverbrauchsrate FR und zum Erzielen eines Achsdrehmoments Ta steuern. Das Achsdrehmoment Ta ist die Menge von Drehmoment an der Fahrzeugachse 30. Somit beinhalten Eingaben der multivariablen Steuerung 102 ein angefordertes Achsdrehmoment Ta_r, das auf Fahrer- und Fahrzeugeingaben beruht, sowie ein gemessenes tatsächliches Achsdrehmoment Ta_m und eine gemessene Kraftstoffverbrauchsrate FR_m.With reference to 3 and further reference to 1 and 2 Fig. 10 is a control diagram for the vehicle drive control system 34 shown. The control diagram represents a control system or method 100 for controlling a parameter such as vehicle acceleration during optimization of fuel efficiency using multivariable control. The tax system 100 includes a multivariable control 102 and a facility 103 that of the multivariable control 102 is controlled. The multivariable control 102 can iteratively an engine output torque Te 104 and a translation Ratio 106 for optimizing a fuel consumption rate FR and for obtaining an axle torque Ta. The axle torque Ta is the amount of torque at the vehicle axle 30 , Thus, inputs include multivariable control 102 a requested axle torque Ta_r based on driver and vehicle inputs, and a measured actual axle torque Ta_m and a measured fuel consumption rate FR_m.

Das Steuersystem 100 beinhaltet eine Motordrehmomentsteuerung 108, eine Übersetzungsverhältnissteuerung 110 (die eine Variatorsteuerung für CVT-Getriebe sein kann) und ein Fahrdynamikmodul 112. In einigen Beispielen ist die multivariable Steuerung 102 gespeichert von und wird durch das Überwachungsmodul 36 ausgeführt, die Motordrehmomentsteuerung 108 ist gespeichert von und wird vom Motorsteuergerät 38 ausgeführt und die Übersetzungsverhältnissteuerung 110 ist gespeichert von und wird vom Getriebesteuermodul 40 ausgeführt. Das Fahrdynamikmodul 112 kann gespeichert und ausgeführt werden durch das Motorsteuergerät 38, das Getriebesteuermodul 40 oder jedes beliebige andere Steuermodul oder eine Kombination aus Steuermodulen.The tax system 100 includes a motor torque control 108 , a gear ratio control 110 (which may be a variator control for CVT transmissions) and a vehicle dynamics module 112 , In some examples, the multivariable control is 102 stored by and is monitored by the monitoring module 36 executed, the engine torque control 108 is stored by and is from the engine control unit 38 executed and the ratio control 110 is stored by and is from the transmission control module 40 executed. The driving dynamics module 112 can be stored and executed by the engine control unit 38 , the transmission control module 40 or any other control module or combination of control modules.

Die multivariable Steuerung 102 empfängt Systemgrenzen 105 von der Motorsteuerung 108 einschließlich eines maximalen Motorausgangsdrehmoments Temax, eines minimalen Motorausgangsdrehmoments Temin, eines maximalen Motorausgangsmoments ΔTemax und einer minimalen Veränderung des Motorausgangsdrehmoments ΔTemin. Die multivariable Steuerung 102 empfängt auch Systemgrenzen 107 von der Übersetzungsverhältnissteuerung 110 mit einem maximalen Übersetzungsverhältnis Ratmax, einem minimalen Ratmin, einem maximalen Übersetzungsverhältnis ΔRmax und einer minimalen Übersetzungsverhältnisänderung ΔRmin.The multivariable control 102 receives system limits 105 from the engine control 108 including a maximum engine output torque Te max , a minimum engine output torque Te min , a maximum engine output torque ΔTe max, and a minimum change in engine output torque ΔTe min . The multivariable control 102 also receives system limits 107 from the gear ratio control 110 with a maximum gear ratio Rat max , a minimum Rat min , a maximum gear ratio ΔR max and a minimum gear ratio change ΔR min .

Unter Bezugnahme auf 4 ist eine andere Darstellung des Steuersystems 100 gezeigt, die Eingaben und Ausgaben an die multivariable Steuerung 102 und die Anlage 103, gesteuert durch die multivariable Steuerung 102, zeigt. Beispielsweise können Eingaben an die multivariable Steuerung 102 ein angefordertes Achsdrehmoment Ta_r sowie Fahrzeuggeschwindigkeit V beinhalten. Rückmeldungseingaben von gemessenem Achsdrehmoment Ta_m und gemessener Kraftstoffverbrauchsrate FR_m kann auch Eingabe an die multivariable Steuerung 102 sein. Die Ausgänge der multivariablen Steuerung 102 können ein gesteuertes Motorausgangsdrehmoment Te_c und ein gesteuertes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhalten. Diese gesteuerten Ausgänge oder „u”-Variablen (Te_c und Rat_c) der multivariablen Steuerung 102 sind Eingaben an die Anlage 103, die den Motor 12 und das Getriebe 14 beinhaltet. With reference to 4 is another illustration of the tax system 100 shown the inputs and outputs to the multivariable controller 102 and the plant 103 , controlled by the multivariable control 102 , shows. For example, inputs to the multivariable controller 102 include a requested axle torque Ta_r and vehicle speed V. Feedback inputs of measured axle torque Ta_m and measured fuel consumption rate FR_m may also input to the multivariable controller 102 be. The outputs of the multivariable controller 102 may include a controlled engine output torque Te_c and a controlled gear ratio Rat_c. These controlled outputs or "u" variables (Te_c and Rat_c) of the multivariable controller 102 are inputs to the system 103 that the engine 12 and the gearbox 14 includes.

Das angewiesene Motorausgangsdrehmoment Te_c wird zum Steuern des Motors 12 zum Bereitstellen eines tatsächlichen Motorausgangsdrehmoment Te_a verwendet, das das tatsächlich an das Getriebe 14 übermittelte Motorausgangsdrehmoment ist. Das geregelte Übersetzungsverhältnis Rat_c dient zum Steuern des Getriebes 14 zum Bereitstellen eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses oder Riemenscheibenverhältnisses Rat_a zwischen der Getriebeantriebswelle 22 und der Getriebeabtriebswelle 26. Somit gibt die Anlage 103 gibt die „y”-Variablen aus, deren Werte nachverfolgt werden können, die aktuelles Motormoment Te_a, tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate FR_a, tatsächliche Getriebeübersetzung (oder Riemenscheibenübersetzung) Rat_a und tatsächliches Achsdrehmoment Ta_a beinhalten können.The instructed engine output torque Te_c is used to control the engine 12 used to provide an actual engine output torque Te_a that is actually applied to the transmission 14 transmitted engine output torque is. The regulated ratio Rat_c is used to control the transmission 14 for providing an actual gear ratio or pulley ratio Rat_a between the transmission input shaft 22 and the transmission output shaft 26 , Thus gives the plant 103 outputs the "y" variables whose values can be tracked, which may include actual engine torque Te_a, actual fuel consumption rate FR_a, actual transmission ratio (or pulley ratio) Rat_a, and actual axle torque Ta_a.

Unter Bezugnahme auf 5 sind zusätzliche Einzelheiten der multivariablen Steuerung 102 dargestellt. Die multivariable Steuerung 102 beinhaltet ein stationäres Zustandsbeobachtungsmodul 200, das einen Referenzgenerator darstellt. Das stetige Zustandsbeobachtungsmodul bestimmt Referenzwerte (gewünschte oder angeforderte Werte) für die „u”-Variablen (gesteuerte Größen) und die „y”-Variablen (die optimierten Ausgangsgrößen, die nachverfolgt werden können). Beispielsweise ist das stetige Zustandsoptimierungsmodul 200 konfiguriert zum Bestimmen eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments Te_r, eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses Rat_r, einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate FR_r und eines angeforderten Achsdrehmoments Ta_r. Die u–refs beinhalten das angeforderte Motorausgangsdrehmoment Te_r und das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r, während die y-refs alle vier angeforderten Motorausgangsdrehmomente Te_r, das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r, die angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate FR_r und das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r beinhalten können. Die u-refs und y-refs sind Werte, die wünschenswert sind während eines stationären Zustands. Das nachstehend beschriebene MPC-Modul 202 optimiert den Verlauf insbesondere der Kraftstoffverbrauchsrate während des Übergangs von einem stationären Zustand in einen anderen.With reference to 5 are additional details of multivariable control 102 shown. The multivariable control 102 includes a stationary state observation module 200 which represents a reference generator. The steady state observer module determines reference values (desired or requested values) for the "u" variables (controlled quantities) and the "y" variables (the optimized outputs that can be tracked). For example, this is the steady state optimization module 200 configured to determine a requested engine output torque Te_r, a requested gear ratio Rat_r, a requested fuel consumption rate FR_r, and a requested axle torque Ta_r. The u- refs include the requested engine output torque Te_r and the requested gear ratio Rat_r, while the y- refs may include all four requested engine output torques Te_r, the requested gear ratio Rat_r, the requested fuel consumption rate FR_r, and the requested axle torque Ta_r. The u- refs and y- refs are values that are desirable during a steady state. The MPC module described below 202 optimizes the course of particular fuel consumption rate during the transition from one stationary state to another.

Das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r kann anhand der Gaspedalposition PP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt werden, zum Beispiel über Ta_r = f(PP, V). (1) The requested axle torque Ta_r can be determined from the accelerator pedal position PP and the vehicle speed V, for example via Ta_r = f (PP, V). (1)

Das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r kann in einigen Beispielen bestimmt werden aus einer Nachschlagetabelle oder 2D-Karte aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, gemessen durch Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S10 und einer Gaspedalposition PP, gemessen durch den Pedalwertgeber S12.The requested axle torque Ta_r may be determined from a look-up table or 2D map of a vehicle speed V measured by vehicle speed sensor S10 and an accelerator pedal position PP measured by the pedal sender S12, in some examples.

Die angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate FR_r basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Motordrehzahl RPM und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF. Zum Beispiel: FR_r = f(Ta_r, V, RPM, AF).(2) The requested fuel consumption rate FR_r is based on the requested axle torque Ta_r, the vehicle speed V, the engine speed RPM, and the air-fuel ratio AF. For example: FR_r = f (Ta_r, V, RPM, AF). (2)

Die Motordrehzahl RPM kann bestimmt werden durch den Motordrehzahlsensor S4. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF ist das Verhältnis der Masse von Luft zu der Masse von Kraftstoff, das durch beispielsweise ein Kraftstoffsteuermodul aufgezeigt werden kann.The engine speed RPM may be determined by the engine speed sensor S4. The air-fuel ratio AF is the ratio of the mass of air to the mass of fuel that can be indicated by, for example, a fuel control module.

Das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Beispielsweise: Rat_r = f(Ta_r, V). (3) The requested gear ratio Rat_r is based on the requested axle torque Ta_r and the vehicle speed V. For example: Rat_r = f (Ta_r, V). (3)

Das angeforderte Motorausgangsdrehmoment Te_r basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis Rat_r und dem endgültigen Antriebsverhältnis FD (konstant für ein gegebenes Fahrzeug). Zum Beispiel:

Figure DE102017113156A1_0005
The requested engine output torque Te_r is based on the requested axle torque Ta_r, the requested gear ratio Rat_r and the final drive ratio FD (constant for a given vehicle). For example:
Figure DE102017113156A1_0005

Der „Verlust”-Faktor kann mechanische Verluste wie Reibung und Riemenscheiben-Klemm-Verluste beispielsweise beinhalten.The "loss" factor may include mechanical losses such as friction and pulley clamping losses, for example.

Sobald die angeforderten Werte bestimmt sind, gibt das Zustandsoptimierungsmodul diese (die u_refs und die y_refs an das MPC-Modul 202. Das MPC-Modul 202 verwendet Modell-prädiktive Steuerung und kann auch als Quadratprogrammierungslöser wie etwa ein Dantzig QP-Löser bezeichnet werden.Once the requested values are determined, the state-optimizer module gives them (the u_refs and the y_refs to the MPC module 202 , The MPC module 202 uses model predictive control and may also be referred to as a square programming solver such as a Dantzig QP solver.

Ein Vorhersagemodul 204 ist konfiguriert zum Vorhersagen mindestens des tatsächlichen Achsdrehmoments und einer tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate zur Verwendung im MPC-Modul 202. Das Vorhersagemodul 204 kann auch als ein Zustandsbeobachter, der ein Kalman-Filter verwendet, bezeichnet werden. Die vorausgesagten tatsächlichen Werte 206 werden vom Vorhersagemodul 204 an das MPC-Modul 202 ausgegeben.A predictive module 204 is configured to predict at least the actual axle torque and an actual fuel consumption rate for use in the MPC module 202 , The prediction module 204 may also be referred to as a state observer using a Kalman filter. The predicted actual values 206 be from the prediction module 204 to the MPC module 202 output.

Das Vorhersagemodul 204 ist beispielsweise ausgestaltet zum Erzeugen mindestens eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und eines ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchs basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, worin der erste Satz von möglichen Sollwerten beinhaltet ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment Te_c und eine erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhaltet und das Vorhersagemodul 204 weiterhin konfiguriert ist zum Erzeugen mindestens eines zweiten vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, worin der zweiten Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment Te_c und eine zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhaltet. In der Praxis kann eine wesentlich größere Anzahl an vorausgesagten Werte erzeugt werden basierend auf zusätzlichen Sätzen von möglichen Sollwerten. Die vorausgesagten Istwerte 206 werden an das MPC-Modul 202 ausgegeben.The prediction module 204 for example, is configured to generate at least a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption based on a first set of possible setpoints, wherein the first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque Te_c and a first commanded gear ratio Rat_c, and the prediction module 204 further configured to generate at least one second predicted actual axle torque and a second predicted actual fueling rate based on a second set of possible setpoints, wherein the second set of possible setpoints includes a second commanded engine output torque Te_c and a second commanded gear ratio Rat_c. In practice, a significantly larger number of predicted values may be generated based on additional sets of possible setpoints. The predicted actual values 206 will be sent to the MPC module 202 output.

Das MPC-Modul 202 enthält ein Kostenmodul 208, das konfiguriert ist zum Bestimmen von ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c basierend auf mindestens ersten und zweiten vorherbestimmten Gewichtungswerten, dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r, dem angeforderten Motorausgangsmoment Te_r, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis Rat_r und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate FR_r. Desgleichen ist das Kostenmodul 208 konfiguriert zum Bestimmen von zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c auf Grundlage mindestens der ersten und zweiten vorherbestimmten Gewichtungswerte, des zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, des angeforderten Achsdrehmoments Ta_r, des angeforderten Motorausgangsdrehmoments Te_r, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses Rat_r und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate FR_r. Ebenso können viele zusätzliche Kosten bestimmt werden basierend auf zusätzlichen Sätzen von vorhergesagten Werten und Sollwerten zum Optimieren auf geringste Kosten.The MPC module 202 contains a cost module 208 configured to determine first costs for the first set of possible set values Te_c, Rat_c based on at least first and second predetermined weight values, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque Ta_r, the requested engine output torque Te_r, the requested gear ratio Rat_r and the requested fuel consumption rate FR_r. The same is the cost module 208 configured to determine a second cost of the second set of possible setpoints Te_c, Rat_c based on at least one of the first and second predetermined weighting values, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque Ta_r, the requested engine output torque Te_r, the requested one Ratio ratio Rat_r and requested fuel consumption rate FR_r. Also, many additional costs may be determined based on additional sets of predicted values and setpoints for optimization at the lowest cost.

Das MPC-Modul 202 kann auch ein Auswahlmodul 210, ausgebildet zum Auswählen einer der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c (oder von zusätzlichen Sätzen von möglichen Sollwerten), beinhalten, basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten (oder zusätzlicher Kosten) und gewünschter Sollwerte Te_c, Rat_c basierend auf den möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c des ausgewählten der ersten und zweiten Sätze (oder zusätzlicher Sätze).The MPC module 202 can also be a selection module 210 configured to select one of the first and second sets of possible setpoints Te_c, Rat_c (or additional sets of possible setpoints) based on the lower of the first and second costs (or additional costs) and desired setpoints Te_c, Rat_c based on the possible setpoints Te_c, Rat_c of the selected one of the first and second sets (or additional sets).

Die ausgewählten Sollwerte Te_c und Rat_c werden vom MPC-Modul 202 an die Anlage 103 ausgegeben (siehe 3 und 4). Die multivariable Steuerung 102 oder die Anlage 103 kann ein Betätigungsmodul enthalten, das konfiguriert ist zum Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf mindestens einem der gewünschten (ausgewählten) Sollwerte Te_c, Rat_c. Die Beschleunigung des Fahrzeugs 9 kann beispielsweise gesteuert werden zum Optimieren der Kraftstoffverbrauchsrate. In einigen Formen kann das Betätigungsmodul innerhalb des Fahrdynamikmoduls 112, dargestellt in 3, enthalten sein. Jedes beliebige Fahrzeugsystem, das einen Motorparameter variiert, kann als Stellgliedmodul bezeichnet werden. In einigen Formen beispielsweise kann das Betätigungsmodul den Motorzündzeitpunkt oder die Drosselklappe zum Steuern der Fahrzeugbeschleunigung und/oder des Achsdrehmoments variieren.The selected setpoints Te_c and Rat_c are from the MPC module 202 to the plant 103 issued (see 3 and 4 ). The multivariable control 102 or the plant 103 may include an actuation module configured to control a vehicle parameter based on at least one of the desired (selected) setpoints Te_c, Rat_c. The acceleration of the vehicle 9 For example, it can be controlled to optimize the fuel consumption rate. In some forms, the actuation module may be within the vehicle dynamics module 112 represented in 3 to be included. Any vehicle system that varies a motor parameter may be referred to as an actuator module. For example, in some forms, the actuation module may vary engine ignition timing or throttle for controlling vehicle acceleration and / or axle torque.

Das Kostenmodul 202 kann konfiguriert sein zum Bestimmen der ersten und zweiten Kosten oder einer beliebigen Anzahl an Kosten mit der folgenden Kostengleichung (5):

Figure DE102017113156A1_0006
Figure DE102017113156A1_0007
worin Te_a = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsdrehmoment; FR_a = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_a = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis; Ta_a = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Te_c = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment; Rat_c = angewiesenes Übersetzungsverhältnis; Qy = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Qu = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; QΔu = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; i = Index-Wert; k = Voraussageschritt; und T = transponierter Vektor ist. In diesem Fall gibt es sind zwei Werte für die „u”-Variablen, u1 und u2, sodass i = 1, 2 ist und es gibt vier Werte für die „y”-Variablen, y1, y2, y3, y4, sodass i = 1, 2, 3, 4 ist. Der Voraussageschritt k ist die Vorhersage an einem aktuellen Schritt, der Voraussageschritt k + 1 ist eine Vorhersage einen Schritt voraus und der Voraussageschritt k + 2 ist eine Vorhersage zwei Schritte voraus. Wie vorstehend erläutert, können die yref und uref Werte bestimmt werden durch das stationäre Zustandsoptimierungsmodul 200.The cost module 202 may be configured to determine the first and second costs or any number of costs with the following cost equation (5):
Figure DE102017113156A1_0006
Figure DE102017113156A1_0007
where Te_a = predicted actual engine output torque; FR_a = predicted actual fuel consumption rate; Rat_a = predicted actual gear ratio; Ta_a = predicted actual axle torque; Te_r = requested engine output torque; FR_r = requested fuel consumption rate; Rat_r = requested ratio; Ta_r = requested axle torque; Te_c = instructed engine output torque; Rat_c = instructed gear ratio; Q y = a first predetermined weighting value; Q u = a second predetermined weighting value; Q Δu = a third predetermined weighting value ; i = index value; k = prediction step; and T = transposed vector. In this case, there are two values for the "u" variable, u 1 and u 2, such that i = 1, 2, and there are four values for "y" variables, y 1, y 2, y 3 , y 4 , so that i = 1, 2, 3, 4. The prediction step k is the prediction at a current step, the prediction step k + 1 is a prediction one step ahead and the prediction step k + 2 is a prediction two steps ahead. As explained above, the y ref and u ref values can be determined by the steady state optimization module 200 ,

Die ersten und zweiten Sätze von Kosten oder eine größere Anzahl an Sätzen von Kosten können bestimmt werden insbesondere mit Hilfe der folgenden Gleichung (6), die eine MPC-Gleichung mit einem Voraussagehorizont von drei und einem Steuerhorizont von zwei ist: Cost = λa·(Ta_ak – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+1 – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+2 – Ta_r)2 + λf·(FR_ak – FR_r)2 + λf·(FR_ak+1 – FR_r)2 + λf·(FR_ak+2 – FR_r)2 + λe·(Te_ck – Te_r)2 + λe·(Te_ck+1 – Te_r)2 + λr·(Rat_ck – Rat_r)2 + λr·(Rat_ck+1 – Rat_r)2 + λΔr·(ΔRat_ck)2 + λΔr·(ΔRat_ck+1)2 + λΔe·(ΔTe_ck)2 + λΔe·(ΔTe_ck+1)2 (6) worin λa = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Taak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k + 1; Taak+2 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k + 2; λf = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; FRak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; FRr = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+2 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 2; λe = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; Te_ck+1 = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; λr = ein vierter vorgegebener Gewichtungswert; Rat_ck = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Rat_ck+1 = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k + 1; λΔr = ein fünfter vorgegebener Gewichtungswert; ΔRat_ck = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k; ΔRatck+1 = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k + 1; λΔe = ein sechster vorgegebener Gewichtungswert; ΔTe_ck = Änderung des angewiesenen Motorausgangsdrehmoments an Voraussageschritt k; und ΔTe_ck+1 = Änderung des angewiesenen Motorausgangsdrehmoments an Voraussageschritt k + 1 ist.The first and second sets of costs or a greater number of sets of costs may be determined, in particular, by the following equation (6), which is an MPC equation having a prediction horizon of three and a control horizon of two: Cost = λ a · (Ta_a k - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 1 - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 2 - Ta_r) 2 + λ f · (FR_a k - FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 1 -FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 2 -FR_r) 2 + λ e · (Te_c k -Te_r) 2 + λ e · (Te_c k + 1 -Te_r) 2 + λ r · (Rat_c k - Rat_r) 2 + λ r · (Rat_c k + 1 - Rat_r) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k ) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k + 1 ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k + 1 ) 2 (6) where λ a = a first predetermined weighting value; Ta - a k = predicted actual axle torque at a prediction step k; Ta_r = requested axle torque; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at a prediction step k + 1; Ta - a k + 2 = predicted actual axle torque at a prediction step k + 2; λ f = a second predetermined weighting value; FR - a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; FR - r = requested fuel consumption rate; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; FR_a k + 2 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 2; λ e = a third predetermined weighting value; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Te_r = requested engine output torque; Te_c k + 1 = instructed engine output torque at prediction step k + 1; λ r = a fourth predetermined weighting value; Rat_c k = controlled ratio of prediction step k; Rat_r = requested ratio; Rat_c k + 1 = controlled gear ratio at prediction step k + 1; λ Δr = a fifth predetermined weighting value ; ΔRat_c k = instructed gear ratio change to prediction step k; ΔRat - c k + 1 = instructed gear ratio change to prediction step k + 1; λ Δe = a sixth predetermined weighting value ; ΔTe_c k = change the commanded engine output torque at prediction step k; and ΔTe_c k + 1 = change of instructed engine output torque at prediction step k + 1 .

Die Kostengleichung (z. B. Gleichung (5) oder (6)) kann angewendet werden, iterativ zu den geringsten Kosten für eine Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c, worin die Mehrzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten Te_c, Ratc die ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten sowie eine Anzahl an anderen möglichen Sätzen von Sollwerten für Te_c, Rat_c beinhalten. Dann kann das Auswahlmodul 210 den Satz von möglichen Sollwerten Te_c, Ratc der Vielzahl von Sollwerten mit den geringsten Kosten auswählen, worin der Satz der möglichen Sollwerte Te_c, Ratc mit den geringsten Kosten definiert werden kann als der erste und zweite Satz von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c. Desgleichen kann das Kostenmodul 208 eine Oberflächendarstellung der Kosten der möglichen Sätze von Sollwerten Te_c, Ratc erzeugen. Das Kostenmodul 208 und/oder das Auswahlmodul 210 kann dann den möglichen Satz mit den geringsten Kosten basierend auf der Kurvensteilheit der Kostenkurve feststellen.The cost equation (eg, equation (5) or (6)) may be applied iteratively at the lowest cost for a plurality of sets of possible setpoints Te_c, Rat_c, wherein the plurality of sets of possible setpoints Te_c, Rat - c include the first and second sets of possible setpoints, as well as a number of other possible sets of setpoints for Te_c, Rat_c. Then the selection module 210 the set of possible target values Te_c, Rat - c to select the plurality of target values at the lowest cost, wherein the set of possible target values Te_c, Rat - c can be defined with the lowest cost as the first and second set of possible target values Te_c, Rat_c , Likewise, the cost module 208 generate c - a surface appearance of the expense of possible sets of setpoints Te_c, advice. The cost module 208 and / or the selection module 210 can then determine the possible lowest cost set based on the curve slope of the cost curve.

Das Vorhersagemodul 204 kann eine Anzahl an vorausgesagten tatsächlichen Variablen 206 an das MPC-Modul 202 zur Verwendung in der Kostengleichung (z. B. Gleichung (5) oder (6)) durch das Kostenmodul 208 bereitstellen. Das Vorhersagemodul 204 kann Gleichungen wie die folgenden zum Bestimmen der vorausgesagten tatsächlichen Variablen 206 verwenden:

Figure DE102017113156A1_0008
worin A = eine erste Zustandsmatrix; B = eine zweite Zustandsmatrix; C = eine dritte Zustandsmatrix; Te_ak = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsmoment an Voraussageschritt k; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_ak = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; xk = Zustandsvariable an Voraussageschritt k; Te_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsmoment an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+1 = vorausgesagten tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate mit der Voraussageschritt k + 1; Rat_ak+1 = vorausgesagten Ist-Übersetzungsverhältnis an die Voraussageschritt k + 1; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; xk+1 = Zustandsvariable an Voraussageschritt k + 1; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Rat_ck = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; KKF = eine Kalman-Filter-Verstärkung; Te_mk = gemessenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; FR_mk = gemessene Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_mk = gemessenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; und Ta_mk = gemessenes Achsdrehmoment an Voraussageschritt k. Der Voraussageschritt k ist ein Voraussageschritt bei der aktuellen Zeit (z. B. jetzt).The prediction module 204 can be a number of predicted actual variables 206 to the MPC module 202 for use in the cost equation (eg, equation (5) or (6)) by the cost module 208 provide. The prediction module 204 can use equations like the following to determine the predicted actual variables 206 use:
Figure DE102017113156A1_0008
where A = a first state matrix; B = a second state matrix; C = a third state matrix; Te_a k = predicted actual engine output torque at prediction step k; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; Rat_a k = predicted actual gear ratio to prediction step k; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; x k = state variable at prediction step k; Te_a k + 1 = predicted actual engine output torque at prediction step k + 1; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate with the prediction step k + 1; Rat_a k + 1 = predicted actual gear ratio to the prediction step k + 1; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; x k + 1 = state variable at prediction step k + 1; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Rat_c k = controlled ratio of prediction step k; K KF = a Kalman filter gain; Te_m k = measured engine output torque at prediction step k; FR_m k = measured Fuel consumption rate at prediction step k; Rat_m k = measured gear ratio at prediction step k; and Ta_m k = measured axle torque at prediction step k. The prediction step k is a prediction step at the current time (for example, now).

Das gemessene Motorausgangsdrehmoment Te_m kann vom Motordrehmomentsensor S4 erfasst werden. Das gemessene Übersetzungsverhältnis oder Riemenscheibenverhältnis Rat_m kann bestimmt werden aus der Drehzahl der Getriebeantriebswelle 22, erfasst durch den Getriebeeingangswellen-Drehzahlsensor S6 und der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 26, erfasst durch den Getriebeausgangswellen-Drehzahlsensor S8.The measured engine output torque Te_m may be detected by the engine torque sensor S4. The measured transmission ratio or pulley ratio Rat_m can be determined from the speed of the transmission input shaft 22 detected by the transmission input shaft speed sensor S6 and the speed of the transmission output shaft 26 detected by the transmission output shaft speed sensor S8.

Die Sätze der Gleichungen für das Vorhersagemodul können wie folgt mit den eingesetzten Matrix-Werten neu geschrieben werden:

Figure DE102017113156A1_0009
The sets of equations for the prediction module can be rewritten with the matrix values used as follows:
Figure DE102017113156A1_0009

Ta_ak+1 und FR_ak+1 können definiert werden als oder gleich jeweils dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, wenn basierend auf dem ersten Satz von Sollwerten für Te_ck und Rat_ck erzeugt, und Ta_ak+1 und FR_ak+1 können definiert werden als oder gleich jeweils dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, wenn basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_ck erzeugt.Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 may be defined as equal to each of the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate when k based on the first set of setpoints for Te_c k and Rat_c k , and Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 may be defined as or equal to each of the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate when generated based on the second set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c k .

Die Kostengleichung (z. B. Gleichung (5) oder (6)) kann den folgenden Einschränkungen unterliegen 105, 107: Temin < Te_ck < Temax; Temin < Te_ck+1 < Temax; Ratmin < Rat_ck < Ratmax; Ratmin < Rat_ck+1 < Ratmax; ΔRat_ck < ΔRat_cmax; ΔRat_ck+1 < ΔRat_cmax; ΔTe_ck < ΔTe_cmax; und ΔTe_ck+1 < ΔTe_cmax, worin Temin = ein minimal mögliches Motorausgangsdrehmoment, Temax = ein maximal mögliches Motorausgangsdrehmoment, Ratmin = ein minimales mögliches Übersetzungsverhältnis, Ratmax = ein maximal mögliches Übersetzungsverhältnis, ΔRat_cmax = eine maximal mögliche Übersetzungsverhältnisänderung und ΔTe_cmax = eine maximal mögliche Änderung des Motorausgangsdrehmoments.The cost equation (eg, equation (5) or (6)) may be subject to the following limitations 105 . 107 : Te min <Te_c k <Te max ; Te min <Te_c k + 1 <Te max ; Rat min <Rat_c k <Rat max ; Rat min <Rat_c k + 1 <Rat max ; ΔRat_c k <ΔRat_c max ; ΔRat_c k + 1 <ΔRat_c max ; ΔTe_c k <ΔTe_c max ; and ΔTe_c k + 1 <ΔTe_c max , where Te min = a minimum possible engine output torque, Te max = a maximum possible engine output torque, Rat min = a minimum possible gear ratio, Rat max = a maximum possible gear ratio, ΔRat_c max = a maximum possible gear ratio change and ΔTe_c max = a maximum possible change in engine output torque ,

Die vorstehend aufgeführten Konstanten, Matrizen und Verstärkungen einschließlich A, B, C, KKF, Qy, Qu, QΔu, λa, λf, λe, λr, λΔe, λΔr sind Parameter des Systems, die bestimmt wurden durch Prüfungen, physikalische Modelle oder andere Mittel. In einigen Variationen wird ein Systemidentifikationverfahren offline durchlaufen, beispielsweise bei einer Kalibrierung zum Identifizieren der Konstanten, Matrizen und Verstärkungen und auch zum Definieren von u0 und y0. Sobald u0 und y0 bekannt sind, kann dann x0 von den Vorhersagemodulgleichungen (z. B. Gleichungen (7)–(12) oder einer Teilmenge davon) berechnet werden. Danach kann jede der Vorhersagemodul-204- und MPC-Modul-202-Gleichungen (z. B. Gleichungen (5)–(12) oder eine Teilmenge davon) zum Offline-Erhalten von Anfangswerten durchgeführt werden. Dann kann das Steuersystem 102 online laufen zum ständigen Optimieren der gesteuerten Parameter Te_c und Rat_c, da das Fahrzeug 9 stationäre und nicht stationäre Zustände durchläuft. Die Konstanten erlauben das Bestimmen der Kosten basierend auf der Beziehung zwischen jedem und relativer Bedeutung eines jeden der angewiesenen Werte Te_c, Rat_c und nachverfolgter Werte (z. B. FR_a, Ta_a, Rat_a, Te_a). Die Beziehungen werden gewichtet zum Steuern des Effekts, den jede Beziehung auf die Kosten hat.The constants, matrices and gains listed above including A, B, C, K KF , Q y , Q u , Q Δu , λ a , λ f , λ e , λ r , λ Δe , λ Δr are parameters of the system were determined by tests, physical models or other means. In some variations, a system identification procedure becomes offline for example, in a calibration to identify the constants, matrices and gains, and also to define u 0 and y 0 . Once u 0 and y 0 are known, then x 0 can be computed by the prediction modulus equations (eg equations (7) - (12) or a subset thereof). Thereafter, each of the prediction module 204 and MPC module 202 Equations (eg equations (5) - (12) or a subset thereof) for obtaining initial values off-line. Then the control system 102 run online to constantly optimize the controlled parameters Te_c and Rat_c as the vehicle 9 passes through stationary and non-stationary states. The constants allow the cost to be determined based on the relationship between each and relative importance of each of the instructed values Te_c, Rat_c and tracked values (eg, FR_a, Ta_a, Rat_a, Te_a). The relationships are weighted to control the effect each relationship has on the cost.

In einigen Formen kann das MPC-Modul 202 die Sollwerte Te_c, Rat_c durch Bestimmen möglicher Sequenzen, Sätze oder einer Oberfläche enthaltend die Sollwerte Te_c, Rat_c erzeugen, die für N zukünftige Regelkreise verwendet werden können. Das Vorhersagemodul 204 kann vorausgesagte Reaktionen auf die möglichen Sätze der angewiesenen Sollwerte Te_c, Rat_c unter Verwendung der Vorhersagemodul-Gleichungen (z. B. Gleichungen (7)–(12) oder eine Teilmenge davon) bestimmen. Das Vorhersagemodul 204 kann beispielsweise einen Satz von vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten Ta_a und einen Satz von vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten FR_a für N Regelkreise bestimmen.In some forms, the MPC module can 202 generate the setpoints Te_c, Rat_c by determining possible sequences, sets or a surface containing the setpoints Te_c, Rat_c that can be used for N future control loops. The prediction module 204 may determine predicted responses to the possible sets of commanded setpoints Te_c, Rat_c using the prediction module equations (eg, equations (7) - (12) or a subset thereof). The prediction module 204 For example, it may determine a set of predicted actual axle torque Ta_a and a set of predicted actual fuel consumption rates FR_a for N control loops.

Genauer kann ein Satz von N Werten für jeden Sollwert Te_c, Rat_c bestimmt werden, und ein Satz von M Werten für jeden vorausgesagten tatsächlichen Wert Ta_a, FR_a kann anhand der N Sollwerte Te_c, Rat_c bestimmt werden. Das Kostenmodul 208 kann dann den Kostenwert für jeden der möglichen Sätze von Sollwerten Te_c, Rat_c basierend auf den vorausgesagten tatsächlichen Parametern Ta_a, FR_a bestimmen (was Ta_ak, Ta_ak+1, Ta_ak+2, FR_ak, FR_ak+1 und FR_ak+2, abhängig von der verwendeten besonderen Kostengleichung (5), (6) beinhalten kann). Das Auswahlmodul 210 kann dann einen der möglichen Sätze der Sollwerte Te_c, Rat_c auf Grundlage der Kosten der möglichen Sätze jeweils auswählen. Das Auswahlmodul 210 kann beispielsweise den möglichen Satz von Sollwerten Te_c, Rat_c mit den geringsten Kosten auswählen, während es gleichzeitig die Systembeschränkungen 105, 107 erfüllt (z. B. Temin < Te_ck < Temax; Temin < Te_ck+1 < Temax; Ratmin < Rat_ck < Ratmax; Ratmin < Rat_ck+1 < Ratmax; ΔTe_ck < ΔTe_cmax; ΔTe_ck+1 < ΔTe_cmax; ΔRat_ck < ΔRat_cmax; ΔRat_ck+1 < ΔRat_cmax).More specifically, a set of N values may be determined for each setpoint Te_c, Rat_c, and a set of M values for each predicted actual value Ta_a, FR_a may be determined from the N setpoints Te_c, Rat_c. The cost module 208 can then the cost value for each of the possible sets of setpoints Te_c, Rat_c determine, based on the predicted actual parameters Ta_a, FR_a (which Ta_a k, Ta_a k + 1, Ta_a k + 2, FR_a k, FR_a k + 1 and FR_a k + 2 , depending on the particular cost equation (5), (6) used). The selection module 210 may then select one of the possible sets of the setpoints Te_c, Rat_c based on the cost of the possible sets, respectively. The selection module 210 For example, it may select the possible set of setpoints Te_c, Rat_c with the least cost, while at the same time limiting the system 105 . 107 met (eg Te min <Te_c k <Te max ; Te min <Te_c k + 1 <Te max ; Rat min <Rat_c k <Rat max ; Rat min <Rat_c k + 1 <Rat max ; ΔTe_c k <ΔTe_c max ; ΔTe_c k + 1 <ΔTe_c max ; ΔRat_c k <ΔRat_c max ; ΔRat_c k + 1 <ΔRat_c max ).

In einigen Formen kann das Erfüllen der Beschränkungen 105, 107 bei der Kostenbestimmung in Betracht gezogen werden. Das Kostenmodul 208 kann beispielsweise die Kostenwerte weiterhin ausgehend von den Beschränkungen 105, 107 bestimmen und das Auswahlmodul 210 kann den möglichen Satz von Sollwerten Te_c, Rat_c auswählen, der am besten die Achsdrehmomentanforderung Ta unter Minimierung der Kraftstoffverbrauchsrate FR erreicht, die bestimmt wurde zum Erfüllen der Beschränkungen 105, 107.In some forms, the fulfillment of the restrictions 105 . 107 be considered in the cost determination. The cost module 208 For example, the cost values may continue based on the restrictions 105 . 107 determine and the selection module 210 may select the possible set of target values Te_c, Rat_c that best achieves the axle torque request Ta while minimizing the fuel consumption rate FR determined to meet the constraints 105 . 107 ,

Bei stationärem Betrieb können die Sollwerte Te_c, Rat_c an oder nahe der Referenz oder den angeforderten Werten Te_r, Rat_r jeweils liegen. Im instationären Betrieb kann das MPC-Modul 202 jedoch die Sollwerte Te_c, Rat_c im Abstand zu den Referenzwerten Te_c, Rat_c anpassen zum bestmöglichen Erzielen der Drehmomentanforderung Ta_r während gleichzeitiger Minimierung der Kraftstoffverbrauchsrate FR und Erfüllung der Beschränkungen 105, 107.In steady state operation, the setpoints Te_c, Rat_c may be at or near the reference or the requested values Te_r, Rat_r, respectively. In transient operation, the MPC module 202 however, adjust the target values Te_c, Rat_c at a distance from the reference values Te_c, Rat_c for best possible achievement of the torque request Ta_r while simultaneously minimizing the fuel consumption rate FR and meeting the constraints 105 . 107 ,

Im Betrieb kann das MPC-Modul 202 die Kostenwerte für die möglichen Sätze von geregelten und vorausgesagten Werten (u, y) bestimmen. Das MPC-Modul 202 kann dann einen der möglichen Sätze mit den geringsten Kosten auswählen. Das MPC-Modul 202 kann als nächstes bestimmen, ob der ausgewählte mögliche Satz die Beschränkungen 105, 107 erfüllt. Wenn ja, kann der mögliche Satz verwendet werden. Wenn nicht, bestimmt das MPC-Modul 202 basierend auf dem ausgewählten möglichen Satz einen möglichen Satz, der die Beschränkungen 105, 107 erfüllt und der die geringsten Kosten aufweist. Das MPC-Modul 202 kann den möglichen Satz, der die Beschränkungen 105, 107 erfüllt und die geringsten Kosten aufweist, verwenden.In operation, the MPC module 202 determine the cost values for the possible sets of regulated and predicted values (u, y). The MPC module 202 can then select one of the possible sets with the least cost. The MPC module 202 Next, it may determine if the selected possible set has the restrictions 105 . 107 Fulfills. If so, the possible sentence can be used. If not, the MPC module determines 202 based on the selected possible sentence a possible sentence containing the restrictions 105 . 107 fulfilled and has the lowest cost. The MPC module 202 can the possible sentence that the restrictions 105 . 107 fulfilled and has the lowest cost, use.

Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Flussdiagramm mit einem exemplarischen Verfahren zum Steuern des Antriebssystems 10 des Kraftfahrzeugs 9 dargestellt und im Allgemeinen mit 300 bezeichnet. Das Verfahren 300 beinhaltet einen Schritt 302 des Erzeugens einer Anzahl an vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten (mindestens ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten) und eine Anzahl an vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten (mindestens ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten) basierend auf einer Anzahl an Sätzen (mindestens zwei) von möglichen Sollwerten. Der erste Satz von möglichen Sollwerten beinhaltet beispielsweise ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis, der zweite Satz von möglichen Sollwerten beinhaltet ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis und so weiter wie gewünscht. Der Schritt 302 kann beispielsweise durch das Vorhersagemodul 204, dargestellt in 5 durchgeführt werden.With reference to 6 FIG. 12 is a flowchart showing an exemplary method of controlling the drive system. FIG 10 of the motor vehicle 9 represented and generally with 300 designated. The procedure 300 includes a step 302 generating a number of predicted actual axle torques (at least first and second predicted actual axle torques) and a number of predicted actual fuel consumption rates (at least first and second predicted actual fuel consumption rates) based on a number of sets (at least two) of possible target values. The first set of possible setpoints includes, for example, a first commanded engine output torque and a first commanded gear ratio, the second set of possible target values includes a second commanded engine output torque and a second commanded one instructed gear ratio and so on as desired. The step 302 For example, by the prediction module 204 represented in 5 be performed.

Das Verfahren 300 beinhaltet dann einen Schritt 304 des Bestimmens von Kosten für jeden Satz von möglichen Sollwerten. Jede der Kosten wird bestimmt basierend auf mindestens ersten und zweiten vorherbestimmten Gewichtungswerten, dem vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment für den bestimmten Satz, der vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate für den bestimmten Satz, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorausgangsmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate. Der Schritt 304 kann durch das Kostenmodul 208 ausgeführt werden.The procedure 300 then includes a step 304 determining costs for each set of possible setpoints. Each of the costs is determined based on at least first and second predetermined weighting values, the predicted actual axle torque for the particular set, the predicted actual fuel consumption rate for the particular set, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested fuel consumption rate. The step 304 can through the cost module 208 be executed.

Das Verfahren 300 kann auch einen Schritt 306 des Auswählens eines Satzes von möglichen Sollwerten auf der Basis der niedrigsten der bestimmten Kosten. Sobald der Satz von möglichen Sollwerten basierend auf den geringsten Kosten identifiziert ist, beinhaltet das Verfahren 300 einen Schritt 308 des Einstellens von gewünschten Sollwerten basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten Satzes. In einigen Variationen ist der mögliche Satz von Sollwerten ein Satz von Beschränkungen 105, 107 wie vorstehend beschrieben. Schließlich kann das Verfahren 300 einen Schritt 310 des Steuerns eines Fahrzeugparameters wie Beschleunigung basierend auf mindestens einem der gewünschten Sollwerte beinhalten.The procedure 300 can also take a step 306 selecting a set of possible setpoints based on the lowest of the determined costs. Once the set of possible setpoints is identified based on the least cost, the method includes 300 one step 308 setting desired setpoints based on the possible setpoints of the selected set. In some variations, the possible set of setpoints is a set of constraints 105 . 107 as described above. Finally, the procedure can 300 one step 310 controlling a vehicle parameter such as acceleration based on at least one of the desired setpoints.

Das Verfahren 300 kann die Schritte 302, 304, 306, 308, 310 in einer beliebigen vorstehend beschriebenen Weise durchführen, wie durch Anwenden einer der Gleichungen (1)–(12). Weiterhin kann das Verfahren 300 das Bestimmen des angeforderten Achsdrehmoments, des angeforderten Motorausgangsdrehmoments, der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate und des angeforderten Übersetzungsverhältnisses durch, wie vorstehend erläutert, Bestimmen der Gaspedalposition PP, der Motordrehzahl RPM, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des endgültigen Antriebsverhältnisses FD und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses AF und Anwenden der vorstehenden Gleichungen (1)–(4), falls gewünscht, beinhalten.The procedure 300 can the steps 302 . 304 . 306 . 308 . 310 in any manner described above, such as by applying one of equations (1) - (12). Furthermore, the method 300 determining the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested fuel consumption rate, and the requested gear ratio by, as explained above, determining the accelerator pedal position PP, the engine RPM, the vehicle speed V, the final drive ratio FD, and the air-fuel ratio AF and Apply of the above equations (1) - (4), if desired.

Die Begriffe Steuereinheit, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und deren zugeordneten nicht-transitorische Speicherkomponenten in Form von Arbeitsspeicher- und Datenspeichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenspeicher usw.). Die nicht transitorische Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Anweisungen in der Form eines oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routinen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Antriebs-/Abtriebsschaltung(en) und -Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch den einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen.The terms control unit, control module, module, controller, controller, processor and the like refer to one or more combinations of application specific integrated circuits (ASIC), electronic circuit (s), central processing unit (s), e.g. B. Microprocessor (s) and their associated non-transitory memory components in the form of memory and data storage devices (read-only memory, programmable read-only memory, random access memory, hard disk memory, etc.). The non-transitory memory component is capable of providing machine-readable instructions in the form of one or more software or firmware programs or routines, combinatorial logic circuitry, drive / drive circuitry and devices, signal conditioning and buffering circuits, and others Store components that may be accessed by the one or more processors to provide a described functionality.

Antriebs-/Abtriebsschaltung(en) und Vorrichtungen beinhalten Analog-/Digitalwandler-verwandte Geräte, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder als Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf sämtliche von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Jede Steuereinheit führt für Steuerroutine(n) aus, um die gewünschten Funktionen, darunter auch die Überwachung der Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuereinheiten, bereitzustellen, und führt zudem Steuer- und Diagnoseroutinen aus, um die Betätigung von Stellgliedern zu steuern. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden.Drive / output circuitry and devices include analog / digital converter related devices that monitor sensor inputs at a predetermined polling frequency or in response to a triggering event. Software, firmware, programs, commands, control routines, code, algorithms, and similar terms refer to all instruction sets executable by a controller, such as a computer. B. Calibrations and look-up tables. Each controller executes control routines to provide the desired functions, including monitoring the inputs of sensor devices and other networked controllers, as well as executing control and diagnostic routines to control actuation of actuators. The routines can be used at regular intervals, such as. B. during running operation every 100 microseconds to run. Alternatively, routines may be executed in response to a triggering event.

Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und Kommunikation zwischen Steuerungen, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine direkte Kabelverbindung, eine vernetzte Kommunikationsbus-Verbindung, eine drahtlose Verbindung oder jede andere geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Kommunikationsinhalte beinhalten das Austauschen von Datensignalen auf jede beliebige geeignete Art und Weise, einschließlich z. B. elektrischer Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetischer Signale über die Luft, optischer Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen.The communication between the controllers and communications between controllers, actuators, and / or sensors may be accomplished via a direct cable connection, a networked communication bus connection, a wireless connection, or any other suitable communication connection. Communication content includes exchanging data signals in any suitable manner, including e.g. As electrical signals via a conductive medium, electromagnetic signals over the air, optical signals via optical fibers and the like.

Datensignale können unter anderem Signale umfassen, die Eingaben von Sensoren repräsentieren, Signale, die Stellgliedbefehle und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen repräsentieren. Der Begriff „Modell” bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen mittels des Prozessors ausführbaren Code und der zugehörigen Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch” Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.Data signals may include, among other things, signals representing inputs from sensors, signals representing actuator commands, and communication signals between controllers. The term "model" refers to a processor-based or processor-executable code and associated calibration that simulates the physical existence of a device or physical process. As used herein, the term "dynamic" describes steps or processes that are performed in real time and characterized by monitoring or otherwise determining parameter states and periodically or periodically updating parameter states when executing a routine or between iterations in executing the routine.

Das Steuersystem 100 kann konfiguriert sein zum Ausführen jeden Schrittes des Verfahrens 300. Somit kann die gesamte Beschreibung bezogen auf 1 bis 6 durch das Steuersystem 100 auf das in 6 gezeigte Verfahren 300 angewendet werden. Weiterhin kann das Steuersystem 100 eine Steuerung beinhalten oder eine sein, die Anzahl an Steuerlogiken beinhaltet, die konfiguriert sind zum Ausführen der Schritte aus Verfahren 300.The tax system 100 may be configured to perform each step of the method 300 , Thus, the entire description can be related to 1 to 6 through the tax system 100 on the in 6 shown method 300 be applied. Furthermore, the control system 100 include or be a controller that includes a number of control logics configured to perform the steps of methods 300 ,

Die Steuerung(en) des Steuerungssystems 100 kann/können ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) einschließlich aller nicht transitorischen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden könnten (z. B. durch den Prozessor eines Computers), beinhalten. Ein derartiges Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nicht-flüchtige Medien und flüchtige Medien. nicht-flüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem computerlesbaren Medium beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Platte, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.The control (s) of the control system 100 may include a computer readable medium (also referred to as a processor readable medium) including any non-transitory (eg, concrete) media involved in providing data (eg, instructions) that could be read by a computer ( eg by the processor of a computer). Such a medium may be in any format, including but not limited to nonvolatile media and volatile media. Non-volatile media may be, for example, optical or magnetic disks and other persistent storage. For example, volatile media may include dynamic random access memory (DRAM), which may be a main memory. Such instructions may be transmitted by one or more transmission media, including coaxial cable, copper wire, and fiber optics, including the wires that include a system bus coupled to the processor. Some forms of a computer-readable medium include, for example, a floppy disk, a flexible disk, a hard disk, magnetic tape, another magnetic medium, a CD-ROM, DVD, another optical medium, punched cards, punched tape, another hole-patterned physical medium, a RAM , a PROM, an EPROM, a FLASH EEPROM, another memory chip, or a storage cartridge or other medium from which a computer can read.

Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zur Speicherung, zum Zugriff und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren wie beispielsweise die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache einsetzen.Lookup tables, databases, data repositories, or other data stores described herein may include various types of mechanisms for storing, accessing, and retrieving various types of data, including a hierarchical database, a set of files in a file system, an application database in a proprietary format, relational database management system (RDBMS), etc. Each of these data stores may be included in a computing device that employs a computer operating system, such as one of those listed above, and that may be accessed over a network in one or more of a variety of ways. A file system may be accessible through a computer operating system and may contain files stored in various formats. An RDBMS can use the Structured Query Language (SQL) in addition to a language to create, store, manipulate, and execute stored procedures, such as the PL / SQL language listed above.

Die ausführliche Beschreibung sowie die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben viele Aspekte der vorliegenden Offenbarung. Während bestimmte Aspekte im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Aspekte in den beigefügten Ansprüchen.The detailed description, as well as the drawings or figures, support and describe many aspects of the present disclosure. While certain aspects have been described in detail, various alternative aspects exist in the appended claims.

Claims (10)

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet; Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der zweite Satz von möglichen Sollwerten mit einem zweiten angewiesenen Motorausgangsdrehmoment ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet; Bestimmen von ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, einem angeforderten Achsdrehmoment, einem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, einem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; Bestimmen von zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf dem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; Auswählen eines der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten; Einstellen von gewünschten Sollwerten basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten einen der ersten und zweiten Sätze; und Steuern eines Fahrzeugparameters auf der Basis mindestens eines der gewünschten Sollwerte.A method of controlling a drive system of a motor vehicle, the method comprising: generating a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption rate based on a first set of possible setpoints, wherein the first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque and a first commanded one Translation ratio includes; Generating a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fuel consumption rate based on a second set of possible setpoints, the second set of possible setpoints having a second commanded engine output torque including a second commanded gear ratio; Determining first costs for the first set of possible setpoints based on a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested fuel consumption rate ; Determining second costs for the second set of possible setpoints based on the first predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested fuel consumption rate ; Selecting one of the first and second sets of possible setpoints based on the lower of the first and second costs; Setting desired setpoints based on the possible setpoints of the selected one of the first and second sets; and controlling a vehicle parameter based on at least one of the desired setpoints. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen der ersten und zweiten Kosten mit der folgenden Kostengleichung:
Figure DE102017113156A1_0010
worin: Te_a = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsdrehmoment; FR_a = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_a = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis; Ta_a = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Te_c = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment; Rat_c = angewiesenes Übersetzungsverhältnis; Qy = der erste vorgegebene Gewichtungswert; Qu = der zweite vorgegebene Gewichtungswert; QΔu = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; i = Index-Wert; k = Voraussageschritt; und T = transponierter Vektor ist.
The method of claim 1, further comprising determining the first and second costs with the following cost equation:
Figure DE102017113156A1_0010
wherein: Te_a = predicted actual engine output torque; FR_a = predicted actual fuel consumption rate; Rat_a = predicted actual gear ratio; Ta_a = predicted actual axle torque; Te_r = requested engine output torque; FR_r = requested fuel consumption rate; Rat_r = requested ratio; Ta_r = requested axle torque; Te_c = instructed engine output torque; Rat_c = instructed gear ratio; Q y = the first predetermined weighting value; Q u = the second predetermined weighting value; Q Δu = a third predetermined weighting value ; i = index value; k = prediction step; and T = transposed vector.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Anwenden der Kostengleichung iterativ zum Erreichen der geringsten Kosten für eine Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten, wobei die mehreren Sätze von möglichen Sollwerten die ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten beinhalten, wobei das Verfahren ferner Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sollwerten mit den geringsten Kosten beinhaltet, worin der Satz von möglichen Sollwerten mit den geringsten Kosten definiert ist als einer der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten.The method of claim 2, further comprising applying the cost equation iteratively to achieve the lowest cost for a plurality of sets of possible setpoints, the plurality of sets of possible setpoints including the first and second sets of possible setpoints, the method further selecting the set of possible setpoints Setpoints of the plurality of setpoints with the lowest cost wherein the set of possible setpoints having the least cost is defined as one of the first and second sets of possible setpoints. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, ferner umfassend: Bestimmen einer Gaspedalposition (PP); Bestimmen einer Motordrehzahl (RPM); das Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF); Bestimmen des angeforderten Achsdrehmoments (Ta_r) basierend auf der Gaspedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Bestimmen der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate (FR_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Motordrehzahl (RPM) und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF); Bestimmen des angeforderten Übersetzungsverhältnisses (Rat_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und Bestimmen des angeforderten Motorausgangsdrehmoments (Te_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), dem angeforderten Übersetzungsverhältnis (Rat_r) und einem Endantriebverhältnis (FD), wobei das Verfahren weiterhin das Bestimmen der ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmomente und der ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten mit folgendem Gleichungssystem beinhaltet:
Figure DE102017113156A1_0011
worin xk+1 = Zustandsvariable an einem Voraussageschritt k + 1; xk = Zustandsvariable an einem Voraussageschritt k; A = eine erste Zustandsmatrix; B = eine zweite Zustandsmatrix; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Rat_ck = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; KKF = eine Kalman-Filter-Verstärkung; Te_ak = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsmoment an Voraussageschritt k; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_ak = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_mk = gemessenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; FR_mk = gemessene Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_mk = gemessenes Übersetzungsverhältnis bei Voraussageschritt k; Ta_mk = gemessenes Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; und C = eine Dritter-Zustand-Matrix ist, worin Ta_ak+1 und FR_ak+1 gleich dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate ist, wenn diese erzeugt wurden basierend auf dem ersten Satz von Sollwerten für Te_ck und Rat_ck und Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn diese erzeugt wurden basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_ck.
The method of claim 2 or claim 3, further comprising: determining an accelerator pedal position (PP); Determining an engine speed (RPM); determining a vehicle speed (V); Determining an air-fuel ratio (AF); Determining the requested axle torque (Ta_r) based on the accelerator pedal position (PP) and the vehicle speed (V); Determining the requested fuel consumption rate (FR_r) based on the requested axle torque (Ta_r), the vehicle speed (V), the engine speed (RPM), and the air-fuel ratio (AF); Determining the requested gear ratio (Rat_r) based on the requested axle torque (Ta_r) and the vehicle speed (V); and determining the requested engine output torque (Te_r) based on the requested axle torque (Ta_r), the requested gear ratio (Rat_r) and a final drive ratio (FD), the method further comprising determining the first and second predicted actual axle torques and the first and second predicted actual Fuel consumption rates with the following equation system includes:
Figure DE102017113156A1_0011
where x k + 1 = state variable at a prediction step k + 1; x k = state variable at a prediction step k; A = a first state matrix; B = a second state matrix; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Rat_c k = instructed gear ratio on prediction step k; K KF = a Kalman filter gain; Te_a k = predicted actual engine output torque at prediction step k; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; Rat_a k = predicted actual gear ratio to prediction step k; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Te_m k = measured engine output torque at prediction step k; FR_m k = measured fuel consumption rate at prediction step k; Rat_m k = measured gear ratio at prediction step k; Ta_m k = measured axle torque at predicting step k; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; and C = a third state matrix, where Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are equal to the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate when generated based on the first set of setpoints for Te_c k and Rat_c k and Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are respectively equal to the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate when generated based on the second set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c k .
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, ferner umfassend das Bestimmen der ersten und zweiten Kosten mit der folgenden Kostengleichung: Cost = λa·(Ta_ak – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+1 – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+2 – Ta_r)2 + λf·(FR_ak – FR_r)2 + λf·(FR_ak+1 – FR_r)2 + λf·(FR_ak+2 – FR_r)2 + λe·(Te_ck – Te_r)2 + λe·(Te_ck+1 – Te_r)2 + λr·(Rat_ck – Rat_r)2 + λr·(Rat_ck+1 – Rat_r)2 + λΔr·(ΔRat_ck)2 + λΔr·(ΔRat_ck+1)2 + λΔe·(ΔTe_ck)2 + λΔe·(ΔTe_ck+1)2 worin λa = der erste vorgegebene Gewichtungswert; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; Ta_ak+2 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 2; λf = der zweite vorgegebene Gewichtungswert; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+2 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 2; λe = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; Te_ck+1 = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; λr = ein vierter vorgegebener Gewichtungswert; Rat_ck = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Rat_ck+1 = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k + 1; λΔr = ein fünfter vorgegebener Gewichtungswert; ΔRat_ck = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k; ΔRat_ck+1 = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k + 1; λΔe = ein sechster vorgegebener Gewichtungswert; ΔTe_ck = Änderung des angewiesenen Achsdrehmoments an Voraussageschritt k; und ΔTe_ck+1 = Änderung des angewiesenen Achsdrehmoments an Voraussageschritt k + 1 ist, worin Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn basierend auf dem ersten Satz von Sollwerten für Te_ck erzeugt, und Rat_ck und Ta_ak+1 und FR_ak+1 gleich dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_ck generiert.The method of claim 1 or claim 4, further comprising determining the first and second costs with the following cost equation: Cost = λ a · (Ta_a k - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 1 - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 2 - Ta_r) 2 + λ f · (FR_a k - FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 1 -FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 2 -FR_r) 2 + λ e · (Te_c k -Te_r) 2 + λ e · (Te_c k + 1 -Te_r) 2 + λ r · (Rat_c k - Rat_r) 2 + λ r · (Rat_c k + 1 - Rat_r) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k ) 2 + λ Δr · (ΔRat_c k + 1 ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k + 1 ) 2 where λ a = the first predetermined weighting value; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Ta_r = requested axle torque; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; Ta_a k + 2 = predicted actual axle torque at prediction step k + 2; λ f = the second predetermined weighting value; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; FR_r = requested fuel consumption rate; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; FR_a k + 2 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 2; λ e = a third predetermined weighting value; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Te_r = requested engine output torque; Te_c k + 1 = instructed engine output torque at prediction step k + 1; λ r = a fourth predetermined weighting value; Rat_c k = instructed gear ratio on prediction step k; Rat_r = requested ratio; Rat_c k + 1 = instructed gear ratio on prediction step k + 1; λ Δr = a fifth predetermined weighting value ; ΔRat_c k = instructed gear ratio change to prediction step k; ΔRat_c k + 1 = instructed gear ratio change to prediction step k + 1; λ Δe = a sixth predetermined weighting value ; ΔTe_c k = change of the commanded axle torque to prediction step k; and ΔTe_c k + 1 = change of the commanded axle torque to prediction step k + 1 , where Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are respectively equal to the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate when based on the first set of target values for Te_c k , and Rat_c k and Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are equal to the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate when generated based on the second set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c k . Kraftfahrzeugantriebs-Steuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe und einem Motor, wobei das Kraftfahrzeugantriebs-Steuersystem Folgendes umfasst: ein Vorhersagemodul zum Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet, wobei das Vorhersagemodul weiterhin konfiguriert ist zum Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der zweite Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet; ein Steuermodul, konfiguriert zum: Bestimmen von ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, einem angeforderten Achsdrehmoment, einem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, einem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; und Bestimmen von zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf dem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; und ein Auswahlmodul, das ausgebildet ist zum Auswählen eines der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten und gewünschten Sollwerte basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten einen der ersten und zweiten Sätze.A motor vehicle drive control system for a motor vehicle having a transmission and an engine, the motor vehicle drive control system comprising: a prediction module for generating a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption rate based on a first set of possible setpoints, wherein the first set of possible setpoints includes a first commanded engine output torque and a first commanded gear ratio, wherein the prediction module is further configured to generate a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fueling rate based on a second set of possible setpoint values, the second set of possible setpoint values including a second commanded engine output torque and a second commanded gear ratio; a control module configured to: Determining first costs for the first set of possible setpoints based on a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested fuel consumption rate ; and Determining second costs for the second set of possible setpoints based on the first predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested fuel consumption rate ; and a selection module configured to select one of the first and second sets of possible setpoints based on the lower of the first and second costs and desired setpoints based on the possible setpoints of the selected one of the first and second sets. Kraftfahrzeugantriebs-Steuersystem nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: ein Betätigungsmodul, das konfiguriert ist zum Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf mindestens einem der gewünschten Sollwerte; und ein stationärer Zustandsoptimierer, konfiguriert zum: Bestimmen einer Gaspedalposition (PP); Ermitteln einer Motordrehzahl (RPM); Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Bestimmen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF); Bestimmen des angeforderten Achsdrehmoments (Ta_r) auf der Basis der Gaspedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Bestimmen der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate (FR_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Motordrehzahl (RPM) und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AF); Bestimmen des angeforderten Übersetzungsverhältnisses (Rat_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und Bestimmen des angeforderten Motorausgangsdrehmoments (Te_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), dem angeforderten Motorausgangsdrehmoment (Rat_r) und einem endgültigen Antriebsverhältnis (FD), worin das Vorhersagemodul weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen des ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und der ersten und zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsraten mit dem folgenden Gleichungssystem:
Figure DE102017113156A1_0012
worin xk+1 = Zustandsvariable an Voraussageschritt k + 1; xk = Zustandsvariable an Voraussageschritt k; A = eine erste Zustandsmatrix; B = eine zweite Zustandsmatrix; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Rat_ck = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; KKF = eine Kalman-Filter-Verstärkung; Te_ak = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_ak = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_mk = gemessenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; FR_mk = gemessene Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; Rat_mk = gemessenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Ta_mk = gemessenes Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; und C = eine dritte Zustandsmatrix ist, worin Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn sie basierend auf dem ersten Satz von Sollwerten für Te_ck und Rat_c erzeugt wurden, und Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn sie basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_c erzeugt wurden.
The motor vehicle drive control system of claim 6, further comprising: an actuation module configured to control a vehicle parameter based on at least one of the desired setpoint values; and a stationary state optimizer configured to: determine an accelerator pedal position (PP); Determining an engine speed (RPM); Determining a vehicle speed (V); Determining an air-fuel ratio (AF); Determining the requested axle torque (Ta_r) based on the accelerator pedal position (PP) and the vehicle speed (V); Determining the requested fuel consumption rate (FR_r) based on the requested axle torque (Ta_r), the vehicle speed (V), the engine speed (RPM), and the air-fuel ratio (AF); Determining the requested gear ratio (Rat_r) based on the requested axle torque (Ta_r) and the vehicle speed (V); and determining the requested engine output torque (Te_r) based on the requested axle torque (Ta_r), requested engine output torque (Rat_r), and final drive ratio (FD), wherein the prediction module is further configured to determine the first and second predicted actual axle torque and the first and second second predicted actual fuel consumption rates using the following equation system:
Figure DE102017113156A1_0012
where x k + 1 = state variable at prediction step k + 1; x k = state variable at prediction step k; A = a first state matrix; B = a second state matrix; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Rat_c k = instructed gear ratio on prediction step k; K KF = a Kalman filter gain; Te_a k = predicted actual engine output torque at prediction step k; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; Rat_a k = predicted actual gear ratio to prediction step k; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Te_m k = measured engine output torque at prediction step k; FR_m k = measured fuel consumption rate at prediction step k; Rat_m k = measured gear ratio at prediction step k; Ta_m k = measured axle torque at prediction step k; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; and C = a third state matrix, where Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are each equal to the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate when generated based on the first set of setpoints for Te_c k and Rat_c, and Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are equal to the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate, respectively, when generated based on the second set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c.
Fahrzeugantriebs-Steuersystem nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, worin das Kostenmodul konfiguriert ist zum Bestimmen der ersten und zweiten Kosten mit der folgenden Kostengleichung:
Figure DE102017113156A1_0013
worin Te_a = vorausgesagtes tatsächliches Motorausgangsdrehmoment; FR_a = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_a = vorausgesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis; Ta_a = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Te_c = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment; Rat_c = angewiesenes Übersetzungsverhältnis; Qy = der erste vorgegebene Gewichtungswert; Qu = der zweite vorgegebene Gewichtungswert; QΔu = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; i = Index-Wert; k = Voraussageschritt; und T = transponierter Vektor ist.
A vehicle drive control system according to claim 6 or claim 7, wherein the cost module is configured to determine the first and second costs with the following cost equation:
Figure DE102017113156A1_0013
where Te_a = predicted actual engine output torque; FR_a = predicted actual fuel consumption rate; Rat_a = predicted actual gear ratio; Ta_a = predicted actual axle torque; Te_r = requested engine output torque; FR_r = requested fuel consumption rate; Rat_r = requested ratio; Ta_r = requested axle torque; Te_c = instructed engine output torque; Rat_c = instructed gear ratio; Q y = the first predetermined weighting value; Q u = the second predetermined weighting value; Q Δu = a third predetermined weighting value ; i = index value; k = prediction step; and T = transposed vector.
Fahrzeugantriebs-Steuersystem nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, worin das Kostenmodul weiterhin konfiguriert ist zum Bestimmen der ersten und zweiten Kosten mit der folgenden Kostengleichung: Cost = λa·(Ta_ak – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+1 – Ta_r)2 + λa·(Ta_ak+2 – Ta_r)2 + λf·(FR_ak – FR_r)2 + λf·(FR_ak+1 – FR_r)2 + λf·(FR_ak+2 – FR_r)2 + λe·(Te_ck – Te_r)2 + λe·(Te_ck+1 – Te_r)2 + λr·(Rat_ck – Rat_r)2 + λr·(Rat_ck+1 – Rat_r)2 + λΔr·(ΔRat_ck)2 + λΔr·(ΔRat_ck+1)2 + λΔe·(ΔTe_ck)2 + λΔe·(ΔTe_ck+1)2 worin: λa = der erste vorgegebene Gewichtungswert; Ta_ak = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Ta_ak+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; Ta_ak+2 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 2; λf = der zweite vorgegebene Gewichtungswert; FR_ak = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; FR_ak+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 1; FR_ak+2 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k + 2; λe = einer dritter vorgegebener Gewichtungswert; Te_ck = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; Te_ck+1 = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1; λr = ein vierter vorgegebener Gewichtungswert; Rat_ck = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Rat_ck+1 = angewiesenes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k + 1; λΔr = ein fünfter vorgegebener Gewichtungswert; ΔRat_ck = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k; ΔRat_ck+1 = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k + 1; λΔe = ein sechster vorgegebener Gewichtungswert; ΔTe_ck = angewiesene Änderung von Achsdrehmoment an Voraussageschritt k; und ΔTe_ck+1 = angewiesene Änderung von Achsdrehmoment an Voraussageschritt k + 1, worin Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn diese basierend auf dem ersten Satz von Sollwerten für Te_ck und Rat_c erzeugt wurden, und Ta_ak+1 und FR_ak+1 jeweils gleich dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate sind, wenn diese basierend auf dem zweiten Satz von möglichen Sollwerten für Te_ck und Rat_c erzeugt wurden.The vehicle drive control system of claim 6 or claim 7, wherein the cost module is further configured to determine the first and second costs with the following cost equation: Cost = λ a · (Ta_a k - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 1 - Ta_r) 2 + λ a · (Ta_a k + 2 - Ta_r) 2 + λ f · (FR_a k - FR_r) 2 + λf · (FR_a k + 1 -FR_r) 2 + λ f · (FR_a k + 2 -FR_r) 2 + λ e · (Te_c k -Te_r) 2 + λ e · (Te_c k + 1 -Te_r) 2 + λ r · (Rat_c k - Rat_r) 2 + λ r · (Rat_c k + 1 - Rat_r) 2 + λΔr · (ΔRat_c k ) 2 + λΔr · (ΔRat_c k + 1 ) 2 + λΔe · (ΔTe_c k ) 2 + λ Δe · (ΔTe_c k + 1 ) 2 wherein: λ a = the first predetermined weighting value; Ta_a k = predicted actual axle torque at prediction step k; Ta_r = requested axle torque; Ta_a k + 1 = predicted actual axle torque at prediction step k + 1; Ta_a k + 2 = predicted actual axle torque at prediction step k + 2; λ f = the second predetermined weighting value; FR_a k = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k; FR_r = requested fuel consumption rate; FR_a k + 1 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 1; FR_a k + 2 = predicted actual fuel consumption rate at prediction step k + 2; λ e = a third predetermined weighting value; Te_c k = instructed engine output torque at prediction step k; Te_r = requested engine output torque; Te_c k + 1 = instructed engine output torque at prediction step k + 1; λ r = a fourth predetermined weighting value; Rat_c k = instructed gear ratio on prediction step k; Rat_r = requested ratio; Rat_c k + 1 = angewiesenes ratio of predicting step k + 1; λ Δr = a fifth predetermined weighting value ; ΔRat_c k = instructed gear ratio change to prediction step k; ΔRat_c k + 1 = instructed gear ratio change to prediction step k + 1; λ Δe = a sixth predetermined weighting value ; ΔTe_c k = commanded change of axle torque to prediction step k; and ΔTe_c k + 1 = commanded change of axle torque to prediction step k + 1 wherein Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are respectively equal to the first predicted actual axle torque and the first predicted actual fuel consumption rate, if based on the first set of target values for Ta_c k and Rat_c, and Ta_a k + 1 and FR_a k + 1 are respectively equal to the second predicted actual axle torque and the second predicted actual fuel consumption rate when generated based on the second set of possible setpoints for Te_c k and Rat_c , Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen Motor, betreibbar zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei der Motor eine Motorausgangswelle konfiguriert zum Übertragen von Motorausgangsdrehmoment; ein stufenloses Getriebe mit einer Variatorbaugruppe mit einer ersten Riemenscheibe und einer zweiten Riemenscheibe aufweist, wobei die ersten und zweiten Riemenscheiben drehbar mittels eines drehbaren Elements gekoppelt sind, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Riemenscheiben mit einer bewegbaren Scheibe entlang einer Achse zum selektiven Ändern eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Motorausgangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweist; eine Antriebsachse, die konfiguriert ist, über die Getriebeausgangswelle angetrieben zu werden, wobei die Antriebsachse konfiguriert ist zum Ausgeben von Achsdrehmoment an einen Radsatz; und ein Steuersystem, umfassend: ein Vorhersagemodul zum Erzeugen eines ersten vorausgesagten tatsächliche Achsdrehmoments und einer ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorausgangsdrehmoment, ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis beinhaltet, wobei das Vorhersagemodul weiterhin konfiguriert ist zum Erzeugen eines zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der zweite Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorausgangsdrehmoment und ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis aufweisen; ein Kostenmodul, konfiguriert zum: Bestimmen von ersten Kosten für den ersten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem ersten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der ersten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, einem angeforderten Achsdrehmoment, einem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, einem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; und Bestimmen von zweiten Kosten für den zweiten Satz von möglichen Sollwerten basierend auf dem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, dem zweiten vorausgesagten tatsächlichen Achsdrehmoment, der zweiten vorausgesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsrate, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorausgangsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate; und ein Auswahlmodul, das ausgebildet ist zum Auswählen eines der ersten und zweiten Sätze von möglichen Sollwerten basierend auf den niedrigeren der ersten und zweiten Kosten und gewünschten Sollwerte basierend auf den möglichen Sollwerten des ausgewählten der ersten und zweiten Sätze.Drive system for a motor vehicle, comprising: a motor operable to drive the motor vehicle, the motor configuring an engine output shaft to transmit engine output torque; a continuously variable transmission having a variator assembly having a first pulley and a second pulley, the first and second pulleys being rotatably coupled by a rotatable member, at least one of the first and second pulleys having a movable pulley along an axis for selectively changing a gear ratio between the engine output shaft and a transmission output shaft; a drive axle configured to be driven via the transmission output shaft, the drive axle configured to output axle torque to a wheel set; and a control system comprising: a prediction module for generating a first predicted actual axle torque and a first predicted actual fuel consumption rate based on a first set of possible target values, the first set of possible target values including a first commanded engine output torque, a first commanded gear ratio, the prediction module further configured to generate a second predicted actual axle torque and a second predicted actual fuel consumption rate based on a second set of possible setpoints, the second set of possible setpoints having a second commanded engine output torque and a second commanded gear ratio; a cost module configured to: Determining first costs for the first set of possible setpoints based on a first predetermined weighting value, a second predetermined weighting value, the first predicted actual axle torque, the first predicted actual fuel consumption rate, a requested axle torque, a requested engine output torque, a requested gear ratio, and a requested fuel consumption rate ; and Determining second costs for the second set of possible setpoints based on the first predetermined weighting value, the second predetermined weighting value, the second predicted actual axle torque, the second predicted actual fuel consumption rate, the requested axle torque, the requested engine output torque, the requested gear ratio, and the requested fuel consumption rate ; and a selection module configured to select one of the first and second sets of possible setpoints based on the lower of the first and second costs and desired setpoints based on the possible setpoints of the selected one of the first and second sets.
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