DE102018102888B4

DE102018102888B4 - Drehmomentsicherheit der mpc-basierten antriebsstrangssteuerung

Info

Publication number: DE102018102888B4
Application number: DE102018102888.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Livshiz; Bharath PATTIPATI; James L. Worthing; Christopher E. Whitney
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: CN108454607B; US10125712B2; US20180238257A1; DE102018102888A1; CN108454607A

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend:das Ermitteln eines anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmoments durch eine modellprädikative Steuerung;das Ermitteln mindestens eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante basiert und das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante basiert;das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente;das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist;wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die minimale Drehmomentbegrenzung;das Ermitteln mindestens eines ersten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste maximale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante basiert und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante basiert;das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente;das Ermitteln, ob der anfängliche ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung;wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die maximale Drehmomentbegrenzung; undwenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als den anfänglich ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem, ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Motor und einem Getriebe und insbesondere ein Steuersystem und Verfahren, das eine multivariable Steuerung verwendet.
Als Hintergrundinformation sei an dieser Stelle vorab auf die Druckschriften US 9 031 766 B2 , US 8 209 102 B2 , US 7 275 518 B1 und US 6 276 333 B1 verwiesen.
EINLEITUNG
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 ECM übermittelt werden. Der Motor wird basierend auf dem gewünschten Achsdrehmoment zum Erzeugen eines tatsächlichen Achsdrehmoments gesteuert werden. Währenddessen wird eine gewünschte Geschwindigkeit oder Getriebeübersetzung aus dem gewünschten Achsdrehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. 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.
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 stufenlos verstellbaren Getriebe. Motorsteuersysteme wurden entwickelt, um das Motorausgangsdrehmoment zu regeln und ein erwünschtes Drehmoment zu erzielen. Herkömmliche Motorsteuersysteme können jedoch das Motorabtriebsdrehmoment nicht mit der erforderlichen Genauigkeit regeln.
Dementsprechend wurden modellprädiktive Steuerungssysteme (MPC-Systeme) für die Verwendung in Fahrzeugantriebssystemen (oder Antriebsstrangsystemen) vorgeschlagen, um bestimmte Parameter zu optimieren, wie z. B. die Kraftstoffeinsparung, während das gewünschte Drehmoment erreicht wird. Solche Systeme können jedoch kompliziert sein, und ein Schutz des Antriebssteuersystems ist wünschenswert, um unerwartete Ergebnisse zu verhindern.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren und System für das Steuern eines Parameters, wie einer Fahrzeugbeschleunigung, in einem Fahrzeugantriebssystem unter Optimierung der Kraftstoffeinsparung mittels modellprädiktiver Steuerung werden bereitgestellt. 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. Ein Drehmoment-Sicherheitsmechanismus wird verwendet, um sicherzustellen, dass das befohlene Motorabtriebsdrehmoment ein Minimum oder Maximum eines akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments nicht überschreitet.
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 das Ermitteln eines anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwerts unter Verwendung eines Modellvorhersagesteuersystems. Das Verfahren beinhaltet ferner das Ermitteln mindestens eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments. Das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante, und das zweite minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, und wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die minimale Drehmomentbegrenzung. Das Verfahren beinhaltet auch das Ermitteln von mindestens einem von einem ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment. Das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante, und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, und wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die maximale Drehmomentbegrenzung. Das Verfahren beinhaltet das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
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 Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem beinhaltet ein modellprädiktives Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, einen anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert unter Verwendung eines modellprädiktiven Steuerschemas zu ermitteln. Das Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem beinhaltet ferner ein Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul, das dazu konfiguriert ist, wenigstens eines von einem ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln. Das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante, und das zweite minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist für das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente konfiguriert. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, und einen gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als die minimale Drehmomentbegrenzung einzustellen, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist ferner dazu konfiguriert, wenigstens eines von einem ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln. Das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante, und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist für das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente konfiguriert. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, und den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als die maximale Drehmomentbegrenzung einzustellen, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist so konfiguriert, dass es den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert einstellt, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
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.
Ferner umfasst das Antriebssystem ein Steuersystem mit einem modellprädiktiven Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, einen anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert unter Verwendung eines modellprädiktiven Steuerschemas zu ermitteln. Das Steuersystem weist auch ein Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul auf, das dazu konfiguriert ist, wenigstens eines von einem ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln. Das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante, und das zweite minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist für das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente konfiguriert. Das Steuersystem ist dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, und einen gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als die minimale Drehmomentbegrenzung einzustellen, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
Das Steuersystem ist ferner dazu konfiguriert, zumindest eines von einem ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln. Das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante, und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf dem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul ist für das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente konfiguriert.
Das Steuersystem ist dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, und den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als die maximale Drehmomentbegrenzung einzustellen, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist. Das Steuersystem ist ferner so konfiguriert, dass es den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert einstellt, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentgrenze noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
Zusätzliche Merkmale können mit jeder hierin offenbarten Form bereitgestellt werden, einschließlich: das Verfahren oder das Steuersystem ist dazu konfiguriert, sowohl das erste als auch das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, sowohl das erste als auch das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln; wobei das Verfahren oder das Steuersystem dazu konfiguriert ist, die minimale Drehmomentbegrenzung zu ermitteln, indem das untere der ersten und zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente ausgewählt wird; wobei das Verfahren oder das Steuersystem dazu konfiguriert ist, die maximale Drehmomentbegrenzung zu ermitteln, indem das größere der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente ausgewählt wird; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment durch Subtrahieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment durch Addieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante zu dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_min mit der folgenden Gleichung zu ermitteln: $T e_2_a c c_{min} = \frac{T a_r - P_{2} D_{3} A}{r a t_a_m * F D},$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₃A ist die vorbestimmte Achsdrehmoment-Minimalkonstante, rat_a_m ist ein gemessenes tatsächliches Übersetzungsverhältnis und FD ist ein Endantriebsverhältnis; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_max mit der folgenden Gleichung zu ermitteln: $T e_2_a c c_{max} = \frac{T a_r + P_{2} D_{2} A}{r a t_a_m * F D},$
wobei P₂D₂A die vorbestimmte Achsdrehmoment-Maximalkonstante ist.
Weitere zusätzliche Merkmale können bereitgestellt werden, einschließlich: das Verfahren oder Steuersystem ist dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als die minimale Drehmomentbegrenzung oder die maximale Drehmomentbegrenzung für eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, eine Fehlermodusausgabe als wahr zu setzen, wenn der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als die minimale Drehmomentbegrenzung oder die maximale Drehmomentbegrenzung für die vorbestimmte Fehlerzeitdauer eingestellt ist; und das Verfahren oder Steuersystem konfiguriert ist, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert als das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment einzustellen, wenn die Fehlermodusausgabe wahr ist.
Es können sogar noch weitere zusätzliche Merkmale bereitgestellt werden, einschließlich: das Verfahren oder das Steuersystem ist dazu konfiguriert, eine Gaspedalposition PP zu ermitteln; das Verfahren oder das Steuersystem ist dazu konfiguriert, eine Fahrzeuggeschwindigkeit V zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r basierend auf der Gaspedalposition PP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert ist, ein angefordertes Übersetzungsverhältnis Rat_r basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu ermitteln; wobei das Verfahren oder Steuersystem dafür konfiguriert ist, das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment Te_r basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoments Ta_r, des angeforderten Übersetzungsverhältnisses Rat_r) und des Endantriebsverhältnisses FD zu ermitteln.
Zusätzlich kann das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert sein, den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert durch Erzeugen einer Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten zu ermitteln, wobei die Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten eine Vielzahl von befohlenen Motorabtriebsdrehmomentwerten und einer Vielzahl von befohlenen Übersetzungsverhältniswerten beinhaltet, Ermitteln von Kosten für jeden Satz möglicher Sollwerte basierend auf einem ersten vorbestimmten Gewichtungswert, einem zweiten vorbestimmten Gewichtungswert, einem vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwert einer Vielzahl von vorhergesagten Achsdrehmomentwerten, einem vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwert einer Vielzahl von vorhergesagten Kraftstoffverbrauchsmengenwerten, des angeforderte Achsdrehmoments, das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment, das angeforderte Übersetzungsverhältnisses und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsmenge ist, Ermitteln, welcher Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten die geringsten Kosten haben und Auswählen des Satzes möglicher Befehlswerte der die geringsten Kosten aufweist, um einen ausgewählten Satz zu definieren, wobei der ausgewählte Satz den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert und einen ausgewählten Übersetzungsverhältniswert enthält.
Ferner kann das Verfahren oder Steuersystem dazu konfiguriert sein, einen Fahrzeugparameter basierend auf dem gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert und dem ausgewählten Übersetzungsverhältniswert zu steuern.
Zusätzliche Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden Beschreibung und durch die beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten, Elemente oder Merkmale verweisen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftfahrzeugs mit einem exemplarischen Antriebssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Darstellung eines Antriebssteuersystems zur Verwendung mit dem Antriebssystem aus 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine schematische Darstellung eines Steuersystems zur Verwendung mit dem Antriebssteuersystem aus 2 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung weiterer Details des Steuersystems aus 3 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
5 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung weiterer Details einer multivariablen Steuerung des Steuersystems aus 3-4 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
6 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugantriebssystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG
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.
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. 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 ein Drehmomentwandler, eine nasslaufende Doppelkupplung oder ein Elektromotor sein. Drehmoment wird dann von der Startvorrichtung 20 an die mindestens eine Getriebeantriebswelle 22 übermittelt.
Das Getriebe 14 kann ein Stufengetriebe mit Planetenrädern, einem Vorgelegegetriebe, 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.
wobei 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.
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.
Nun zu 2, wobei 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 einem Bordnetzsteuergerät oder einem Infotainment-Steuermodul, kommunizieren oder ein solches beinhalten. Alternativ kann das Überwachungssteuermodul 36 im Motorsteuergerät 38 oder Getriebesteuergerät 40 integriert sein.
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.
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.
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.
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.
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 die Fahrzeugbeschleunigung, während der 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.
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.
Die multivariable Steuerung 102 kann optional Systemgrenzen 105 von der Motorsteuerung 108 einschließlich eines maximalen Motorabtriebsdrehmoments Te_max, eines minimalen Motorabtriebsdrehmoments Te_min, eines maximalen Motorabtriebsdrehmoments ΔTe_max und einer minimalen Veränderung des Motorabtriebsdrehmoments ΔTe_min empfangen. Die multivariable Steuerung 102 kann auch Systemgrenzen 107 von der Übersetzungsverhältnissteuerung 110 mit einem maximalen Übersetzungsverhältnis Rat_max, einem minimalen Übersetzungsverhältnis Rat_min, einem maximalen Übersetzungsverhältnis ΔR_max und einer minimalen Übersetzungsverhältnisänderung ΔR_min empfangen.
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. So können beispielsweise 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 gewünschtes Motorabtriebsdrehmoment Te_c und ein befohlenes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhalten. Diese gesteuerten Ausgänge oder „u“-Variablen (Te_c_des und Rat_c) der multivariablen Steuerung 102 sind Eingaben an die Anlage 103, die den Motor 12 und das Getriebe 14 beinhaltet.
Das gewünschte Motorabtriebsdrehmoment Te_c_des wird für das Steuern des Motors 12 zum Bereitstellen eines tatsächlichen Motorabtriebsdrehmoment Te_a verwendet, welches das tatsächlich an das Getriebe 14 übermittelte Motorabtriebsdrehmoment 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.
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 ermittelt Referenzwerte (gewünschte oder angeforderte Werte) für die „u“-Variablen (gesteuerte Größen) und die „y“-Variablen (die optimierten Ausgangsgrößen, die nachverfolgt werden können). So ist beispielsweise das stetige Zustandsoptimierungsmodul 200 konfiguriert zum Ermitteln eines angeforderten Motorausgangsdrehmoments Te_r, eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses Rat_r, einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsrate FR_r und eines angeforderten Achsdrehmoments Ta_r. Die u-_Referenzen beinhalten das angeforderte Motorausgangsdrehmoment Te_r und das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r, während die y-_Referenzen 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-_Referenzen und y-_Referenzen 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.
Das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r kann anhand der Gaspedalposition PP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt werden, zum Beispiel, $Ta_r = f (PP,V) .$
Das angeforderte Achsdrehmoment Ta_r kann in einigen Beispielen ermittelt werden aus einer Nachschlagetabelle oder 2D-Karte aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, gemessen durch Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S10 und einer Gaspedalposition PP, gemessen durch den Pedalwertgeber S12.
Die angeforderte Kraftstoffverbrauchsmenge FR_r kann basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r, der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Motordrehzahl RPM und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis AF ermittelt werden. Zum Beispiel, $FR_r = f (Ta_r,V,RPM,AF) .$
Die Motordrehzahl RPM kann ermittelt 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.
Das angeforderte Übersetzungsverhältnis Rat_r kann basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt werden. Beispiel: $Rat_r = f (Ta_r,V) .$
Das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment Te_r kann basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis Rat_r und dem Endantriebsverhältnis FD (das für ein gegebenes Fahrzeug konstant ist) ermittelt werden. Zum Beispiel, $T e_{r} = \frac{T a_r + L o s s}{R a t_{r} * F D}$
Der „Verlust“-Faktor kann beispielsweise mechanische Verluste, wie Reibung und Riemenscheiben-Klemm-Verluste, beinhalten.
Sobald die angeforderten Werte oder Referenzwerte ermittelt sind, gibt das Beharrungszustand-Optimierungsmodul 200 diese (die u_Referenzen und die y_Referenzen) an das MPC-Modul 202 aus. Das MPC-Modul 202 verwendet Modell-prädiktive Steuerung und kann auch als Quadratprogrammierungslöser, wie etwa ein Dantzig QP-Löser, bezeichnet werden. Zumindest ein Teil des angeforderten, oder Bezugswerte, kann auch an das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 ausgegeben werden. So können beispielsweise Ta_r und Te_r an das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 ausgegeben werden. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
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.
Das Vorhersagemodul 204 ist dazu konfiguriert, eine Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten und Kraftstoffverbrauchsmengen zu erzeugen. So erzeugt beispielsweise das Vorhersagemodul mindestens ein erstes vorhergesagtes tatsächliches Achsdrehmoment und eine erste vorhergesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsmenge basierend auf einem ersten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der erste Satz von möglichen Sollwerten ein erstes angewiesenes Motorabtriebsdrehmoment Te_c und ein erstes angewiesenes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhaltet. Das Vorhersagemodul 204 ist ferner konfiguriert zum Erzeugen mindestens eines zweiten vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmoments und einer zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmenge basierend auf einem zweiten Satz von möglichen Sollwerten, wobei der zweite Satz von möglichen Sollwerten ein zweites angewiesenes Motorabtriebsdrehmoment Te_c ein zweites angewiesenes Übersetzungsverhältnis Rat_c beinhaltet. In der Praxis kann eine wesentlich größere Anzahl an vorhergesagten Werten erzeugt werden basierend auf zusätzlichen Sätzen von möglichen Sollwerten (dritte, vierte, fünfte usw. Sätze von möglichen Te_c- und Rat_c-Werten). Die vorausgesagten Istwerte 206 werden an das MPC-Modul 202 ausgegeben.
Das MPC-Modul 202 enthält ein Kostenmodul 208, das konfiguriert ist zum Ermitteln 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 Ermitteln 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 ermittelt werden basierend auf zusätzlichen Sätzen von vorhergesagten Werten und Sollwerten zum Optimieren auf geringste Kosten.
Das MPC-Modul 202 kann auch ein Auswahlmodul 210 beinhalten, das konfiguriert ist, einen der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte Te_c, Rat_c basierend auf den geringsten der ermittelten Kosten auszuwählen und ein anfänglich ausgewähltes Motorabtriebsdrehmoment Te_c und ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis Rat_c gleich zu oder basierend auf den möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c der ausgewählten der Vielzahl möglicher Sätze einzustellen.
Das Kostenmodul 202 kann für das Ermitteln der Vielzahl von Kosten konfiguriert sein, mit der folgenden Kostengleichung (5): $C o s t = Σ {(y (i | k) - y_{r e f})}^{T} Q_{Y} (y (i | k) - y_{r e f}) + (u (i | k) - {u_{r e f})}^{T} Q_{U} (u (i | k) - u_{r e f}) + Δ u {(i | k)}^{T} Q_{Δ u} Δ u (i | k)$
$y = [\begin{matrix} T e_a \\ F R_a \\ R a t_a \\ T a_a \end{matrix}]$
$y_{r e f} = [\begin{matrix} T e_r \\ F R_r \\ R a t_r \\ T a_r \end{matrix}]$
$u = [\begin{matrix} T e_c \\ R a t_c \end{matrix}]$
$u_{r e f} = [\begin{matrix} T e_r \\ R a t_r \end{matrix}]$
wobei 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; Q_y = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Q_u = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; Q_Δu = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; i = Index-Wert; k = Voraussageschritt; und T = transponierter Vektor ist. In diesem Fall gibt es zwei Werte für die „u“-Variablen, u₁ und u₂, sodass i = 1, 2 ist und es kann vier Werte für die „y“-Variablen, y₁, y₂, y₃, y₄ geben, sodass i = 1, 2, 3, 4 ist. Wie vorstehend erläutert, können die y-_Referenz- und u-_Referenz-Werte ermittelt werden durch das stationäre Zustandsoptimierungsmodul 200.
Die Vielzahl von Kosten können noch spezieller ermittelt werden mithilfe der folgenden Gleichung (6), die eine MPC-Gleichung mit einem Vorhersagehorizont von drei und einem Steuerhorizont von zwei ist: $\begin{array}{l} C o s t = λ_{a} * {(T a_a_{k} - T a_r)}^{2} + λ_{a} * {(T a_a_{k + 1} - T a_r)}^{2} + λ_{a} * {(T a_a_{k + 2} - T a_r)}^{2} + λ_{ƒ} * {(F R_a_{k} - F R_r)}^{2} + \\ λ_{ƒ} * {(F R_a_{k + 1} - F R_r)}^{2} + λ_{ƒ} * {(F R_a_{k + 2} - F R_r)}^{2} + λ_{e} * {(T e_c_{k} - T e_r)}^{2} + λ_{e} * {(T e_c_{k + 1} - T e_r)}^{2} + \\ λ_{r} * {(R a t_c_{k} - R a t_r)}^{2} + λ_{r} * {(R a t_c_{k + 1} - R a t_r)}^{2} + λ_{Δ r} * {(Δ R a t_c_{k})}^{2} + λ_{Δ r} * {(Δ R a t_c_{k + 1})}^{2} + λ_{Δ e} * {(Δ T e_c_{k})}^{2} + \\ λ_{Δ e} * {(Δ T e_c_{k + 1})}^{2} \end{array}$
wobei λ_a = ein erster vorgegebener Gewichtungswert; Ta_a_k = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k; Ta_r = angefordertes Achsdrehmoment; Ta_a_k+1 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k+1; Ta_a_k+2 = vorausgesagtes tatsächliches Achsdrehmoment an einem Voraussageschritt k+2; λ_f = ein zweiter vorgegebener Gewichtungswert; FR_a_k = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k; FR_r = angeforderte Kraftstoffverbrauchsrate; FR_a_k+1 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k+1; FR_a_k+2 = vorausgesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsrate an Voraussageschritt k+2; λ_e = ein dritter vorgegebener Gewichtungswert; Te_c_k = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k; Te_r = angefordertes Motorausgangsdrehmoment; Te_c_k+1 = angewiesenes Motorausgangsdrehmoment an Voraussageschritt k+1; λ_r = ein vierter vorgegebener Gewichtungswert; Rat_c_k = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k; Rat_r = angefordertes Übersetzungsverhältnis; Rat_c_k+1 = geregeltes Übersetzungsverhältnis an Voraussageschritt k+1; λ_Δr = ein fünfter vorgegebener Gewichtungswert; ΔRat_c_k = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k; ΔRat_c_k+1 = angewiesene Übersetzungsverhältnisänderung an Voraussageschritt k+1; λ_Δe = ein sechster vorgegebener Gewichtungswert; ΔTe_c_k = Änderung des angewiesenen Motorausgangsdrehmoments an Voraussageschritt k; und ΔTe_c_k+1 = Änderung des angewiesenen Motorausgangsdrehmoments an Voraussageschritt k+1 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 y-_Referenz- und u-_Referenz-Werte ermittelt werden durch das stationäre Zustandsoptimierungsmodul 200.
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, wobei die Mehrzahl von Sätzen von möglichen Sollwerten Te_c, Rat_c 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 möglicher Sollwerten Te_c, Rat_c der Vielzahl von Sollwerten mit den geringsten Kosten auswählen, wobei der Satz der möglichen Sollwerte Te_c, Rat_c mit den geringsten Kosten als der ausgewählte Satz definiert werden kann, einschließlich des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses Rat_c und des anfänglich ausgewählten Motorabtriebsdrehmoments Te_c. Desgleichen kann das Kostenmodul 208 eine Oberflächendarstellung der Kosten der möglichen Sätze von Sollwerten Te_c, Rat_c 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.
Das Vorhersagemodul 204 kann eine Anzahl an vorhergesagten Istwerte n 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, für das Ermitteln der vorhergesagten Istwerte 206 verwenden: $y_{k} = C * x_{k}$
$y_{k + 1} = C * x_{k + 1}$
$x_{k + 1} = A * x_{k} + B * u_{k} + K_{K F} * (y_{k} - y_{m k})$
$y_{k} = [\begin{matrix} T e_a_{k} \\ F R_a_{k} \\ R a t_a_{k} \\ T a_a_{k} \end{matrix}]$
$y_{k + 1} = [\begin{matrix} T e_a_{k + 1} \\ F R_a_{k + 1} \\ R a t_a_{k + 1} \\ T a_a_{k + 1} \end{matrix}]$
$u_{k} = [\begin{matrix} T e_c_{k} \\ R a t_c_{k} \end{matrix}]$
$y_{m k} = [\begin{matrix} T e_a_m_{k} \\ F R_a_m_{k} \\ R a t_a_m_{k} \\ T a_a_m_{k} \end{matrix}]$
wobei A = eine erste Zustandsmatrix; B = eine zweite Zustandsmatrix; C = eine dritte Zustandsmatrix; Te_a_k = vorhergesagtes tatsächliches Motorabtriebsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k; FR_ak = vorhergesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsmenge in dem Vorhersageschritt k; Rat_ak = vorhergesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis in dem Vorhersageschritt k; Ta_ak = vorhergesagtes tatsächliches Achsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k; xk = Zustandsvariable in dem Vorhersageschritt k; Te_a_k+1 = vorhergesagtes tatsächliches Motorabtriebsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k+1; FR_ak+1 = vorhergesagte tatsächliche Kraftstoffverbrauchsmenge in dem Vorhersageschritt k+1; Rat_ak+1 = vorhergesagtes tatsächliches Übersetzungsverhältnis in dem Vorhersageschritt k+1; Ta_ak+1 = vorhergesagtes tatsächliches Achsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k+1; xk+1 = Zustandsvariable in dem Vorhersageschritt k+1; Te_c_k = angewiesenes Motorabtriebsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k; Rat_c_k = geregeltes Übersetzungsverhältnis in dem Vorhersageschritt k; K_KF = eine Kalman-Filter-Verstärkung; Te_a_mk = gemessenes Motorabtriebsdrehmoment in dem Vorhersageschritt k; FR_a_m_k = gemessene Kraftstoffverbrauchsmenge in dem Vorhersageschritt k; Rat_a_m_k = gemessenes Übersetzungsverhältnis in dem Vorhersageschritt k; und Ta_a_m_k = gemessenes Achsdrehmoment in Vorhersageschritt k. Der Vorhersageschritt k ist ein Vorhersageschritt zum gegenwärtigen Zeitpunkt (z. B. jetzt), und der Vorhersageschritt k+1 ist eine Vorhersage einen Schritt voraus.
Das gemessene Motorabtriebsdrehmoment Te_a_m kann von dem Motordrehmomentsensor S4 erfasst werden. Das gemessene Übersetzungsverhältnis oder Riemenscheibenverhältnis Rat_a_m kann ermittelt werden aus der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 22, erfasst durch den Getriebeeingangswellen-Drehzahlsensor S6 und der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 26, erfasst durch den Getriebeabtriebswellen-Drehzahlsensor S8, und kann von dem TCM 40 bereitgestellt werden.
Ta_a_k+1 und FR_a_k+1 können jeweils definiert werden als oder gleich dem ersten vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der ersten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmenge, wenn sie basierend auf dem ersten Satz möglicher Sollwerte für Te_c_k und Rat_c_k erzeugt werden, und Ta_a_k+1 und FR_a_k+1 können jeweils definiert werden als oder gleich dem zweiten vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmoment und der zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmenge, wenn sie basierend auf dem zweiten Satz möglicher Sollwerte für Te_c_k und Rat_c_k erzeugt werden usw.
Die Kostengleichung (z. B. Gleichung (5) oder (6)) kann den folgenden Einschränkungen unterliegen 105, 107: $T e_{min} < T e_c_{k} < T e_{max};$
$T e_{min} < T e_c_{k + 1} < T e_{max};$
$R a t_{min} < R a t_c_{k} < R a t_{max};$
$R a t_{min} < R a t_c_{k + 1} < R a t_{max};$
$Δ R a t_c_{k} < Δ R a t_c_{max};$
$Δ R a t_c_{k + 1} < Δ R a t_c_{max};$
$Δ T e_c_{k} < Δ T e_c_{max};$
und $Δ T e_c_{k + 1} < Δ T e_c_{max},$
wobei Te_min = ein minimal mögliches Motorabtriebsdrehmoment, Te_max = ein maximal mögliches Motorabtriebsdrehmoment, Rat_min = ein minimal mögliches Übersetzungsverhältnis, Rat_max = ein maximal mögliches Übersetzungsverhältnis, ΔRat_c_max = eine maximal mögliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses und ΔTe_c_max = eine maximal mögliche Änderung des Motorabtriebsdrehmoments ist, wobei die Beschränkungen 105, 107 beispielsweise durch das ECM 38 und das Getriebesteuermodul (TCM) 40 bereitgestellt werden können.
Die vorstehend aufgeführten Konstanten, Matrizen und Verstärkungen einschließlich A, B, C, K_KF, Q_y, Q_u, Q_Δu, λ_a, λ_f, λ_e, λ_r, λ_Δe, λ_Δr sind Parameter des Systems, die ermittelt 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)-(9) oder einer Teilmenge davon) berechnet werden. Danach kann jede der Vorhersagemodul-204- und MPC-Modul-202-Gleichungen (z. B. Gleichungen (5)-(9) 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 Ermitteln 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.
In einigen Formen kann das MPC-Modul 202 die möglichen Sätze von Sollwerten Te_c, Rat_c durch Ermitteln möglicher Sequenzen, Sätze oder einer Oberfläche erzeugen, die die Sollwerte Te_c, Rat_c enthält, 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)-(9) oder eine Teilmenge davon) ermitteln. 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 ermitteln.
Genauer kann ein Satz von N Werten für jeden Sollwert Te_c, Rat_c ermittelt 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 ermittelt 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 ermitteln (was Ta_a_k, Ta_a_k+1, Ta_a_k+2, FR_a_k, FR_a_k+1 und FR_a_k+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. 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 ermitteln 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 ermittelt wurde zum Erfüllen der Beschränkungen 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.
Im Betrieb kann das MPC-Modul 202 die Kostenwerte für die möglichen Sätze von geregelten und vorhergesagten Werten (u, y) ermitteln. Das MPC-Modul 202 kann dann einen der möglichen Sätze mit den geringsten Kosten auswählen. Das MPC-Modul 202 kann als nächstes ermitteln, ob der ausgewählte mögliche Satz die Beschränkungen 105, 107 erfüllt. Wenn dies der Fall ist, kann der mögliche Satz als der ausgewählte Satz definiert werden. Wenn nicht, ermittelt das MPC-Modul 202 den Satz mit den geringsten Kosten, der die Beschränkungen 105, 107 erfüllt, und definiert diesen Satz als den ausgewählten Satz.
Die ausgewählten Sollwerte Te_c und Rat_c werden von dem MPC-Modul 202 an die Anlage 103 ausgegeben (siehe 4). Das anfängliche ausgewählte Motorabtriebsdrehmoment Te_c kann jedoch einer anderen Prozedur unterzogen werden, bevor es als ein gewünschtes Motorabtriebsdrehmoment, das zu der Anlage 103 befohlen ist, ausgegeben wird.
Insbesondere gibt das MPC-Modul 202 das anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmoment Te_c von dem Auswahlmodul 210 an das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 aus. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 ist dazu konfiguriert, eine minimale Drehmomentbegrenzung und eine maximale Drehmomentbegrenzung zu ermitteln, um sicherzustellen, dass das gewünschte Motorabtriebsdrehmoment Te_c_des, das tatsächlich an die Anlage 103 ausgegeben wird, innerhalb vernünftiger Grenzen liegt.
Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann die minimale Drehmomentbegrenzung ermitteln, indem zuerst mindestens eines von einem ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment ermittelt wird. Das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_1_acc_min kann basierend auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante P₂D₃E ermittelt werden. Zum Beispiel kann das erste minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_1_acc_min ermittelt werden, indem die vorbestimmte Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante P₂D₃E von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r mit der folgenden Gleichung (10) subtrahiert wird: $T e_1_a c c_{min} = T e_r - P_{2} D_{3} E$
Das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_min kann basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante P₂D₃A ermittelt werden. Zum Beispiel kann das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_min mit der folgenden Gleichung (11) ermittelt werden: $T e_2_a c c_{min} = \frac{T a_r - P_{2} D_{3} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₃A ist die vorbestimmte Achsdrehmoment-Minimalkonstante, rat_a_m ist das gemessene tatsächliche Übersetzungsverhältnis und FD ist ein Endantriebsverhältnis (das für ein bestimmtes Fahrzeug konstant ist).
Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann konfiguriert sein für das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung Lim_min durch Auswählen des niedrigeren der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Abtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min, zum Beispiel mit folgendem Verhältnis: $L i m_min = min (T e_1_a c c_{min}, T e_2_a c c_{min})$
In Situationen, in denen nur eines der ersten und zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min ermittelt oder verwendet wird, kann der Drehmomentsicherheitsüberwacher 212 dazu konfiguriert sein, die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min auf die ersten oder zweiten akzeptablen minimalen Drehmomentwerte Te_1_acc_min, Te_2_acc_min zu setzen, die ermittelt wurden oder verwendet werden. Wenn beispielsweise nur Te_1_acc_min verwendet wird, um die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min zu ermitteln, dann wird die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min als Te_1_acc_min festgelegt; und wenn nur Te_2_acc_min zur Bestimmung der minimalen Drehmomentbegrenzung Lim_min verwendet wird, dann wird die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min als Te_2_acc_min festgelegt.
Analog kann das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 die maximale Drehmomentbegrenzung ermitteln, indem zuerst mindestens eines von einem ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment und einem zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoment ermittelt wird. Das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_1_acc_max kann basierend auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante P₂D₂E ermittelt werden. So kann beispielsweise das erste maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_1_acc_max ermittelt werden, indem die vorbestimmte Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante P₂D₂E von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r mit der folgenden Gleichung (13) addiert wird: $T e_1_a c c_{max} = T e_r + P_{2} D_{2} E$
Das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_max kann basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante P₂D₂A ermittelt werden. Zum Beispiel kann das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment Te_2_acc_max mit der folgenden Gleichung (14) ermittelt werden: $T e_2_a c c_{max} = \frac{T a_r + P_{2} D_{2} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₂A ist die vorbestimmte Achsdrehmoment-Maximalkonstante, rat_a_m ist ein gemessenes tatsächliches Übersetzungsverhältnis und FD ist ein Endantriebsverhältnis.
Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann konfiguriert sein für das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung Lim_min durch Auswählen des größeren der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max, zum Beispiel mit folgendem Verhältnis: $L i m_max = max (T e_1_a c c_{max}, T e_2_a c c_{max})$
In Situationen, in denen nur eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max ermittelt oder verwendet wird, kann der Drehmomentsicherheitsüberwacher 212 dazu konfiguriert sein, die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_min auf die ersten oder die zweiten akzeptablen maximalen Drehmomentwerte Te_1_acc_max, Te_2_acc_max zu setzen, der ermittelt wurde oder verwendet wird. Wenn beispielsweise nur Te_1_acc_max verwendet wird, um die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_min zu ermitteln, dann wird die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_min als Te_1_acc_min festgelegt; und wenn nur Te_2_acc_min zur Bestimmung der maximalen Drehmomentbegrenzung Lim_min verwendet wird, dann wird die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_min als Te_2_acc_min festgelegt.
Nachdem die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min und die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max ermittelt sind, kann das anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmoment Te_c mit den Drehmomentbegrenzungen Lim_min, Lim_max verglichen werden. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 ist somit dazu konfiguriert, zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, und um zu ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max.
Wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist, ist das Steuersystem 102 konfiguriert, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min einzustellen. In ähnlicher Weise ist, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c größer als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max ist, das Steuersystem 102 konfiguriert, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max einzustellen. Wenn jedoch der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist, ist das Steuersystem 102 konfiguriert, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als den anfänglich ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c einzustellen.
Die Bestimmung, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des entweder als Te_c, Lim_max oder Lim_min eingestellt werden soll, kann beispielsweise durch das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 oder durch das MPC-Modul 202 getroffen werden. So kann beispielsweise Te_c_des durch das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 ermittelt und bei 214 an das MPC-Modul 202 ausgegeben werden.
Das MPC-Modul 202 kann dann den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des und das ausgewählte Übersetzungsverhältnis Rat_c an die Anlage 103 ausgeben. Die multivariable Steuerung 102 oder die Anlage 103 kann ein Betätigungsmodul enthalten, das konfiguriert ist für das Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf mindestens einem der gewünschten (ausgewählten) Sollwerte Te_c_des, 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.
Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann auch dazu konfiguriert sein, zu ermitteln, ob ein Fehler in den Te_c-Berechnungen aufgetreten ist, und um geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Zum Beispiel kann das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 dazu konfiguriert sein, zu ermitteln, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min oder die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max für eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist. Die vorbestimmte Ausfallzeitdauer könnte eine beliebige gewünschte Zeitspanne sein, beispielsweise eine Zeitspanne, in der Te_c_des mehrfach ermittelt worden wäre. Ein Beispiel ist eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer von einer Sekunde. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann dazu konfiguriert sein, eine Fehlermodusausgabe als wahr zu setzen, wenn der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_mix oder die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max für die vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt wird. Das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 kann dafür konfiguriert sein, entlang des Signals 216 ein echtes Fehlersignal an das MPC-Modul 202 zu senden
Wenn der Fehlermodusausgang wahr ist, kann entweder das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul 212 oder das MPC-Modul 202 konfiguriert sein, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des als das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment Te_r einzustellen. Dies hat den Effekt, die MPC-Berechnungen für Te_c zu entfernen und lediglich das von dem Beharrungszustand-Optimierungsmodul 200 angeforderte Motorabtriebsdrehmoment Te_r für das Motorabtriebsdrehmoment zu verwenden, das tatsächlich der Anlage 103 angewiesen wird, wobei Te_r mindestens teilweise auf Fahrereanforderungseingaben basierend. Wenn das MPC-Modul 202 die Motorabtriebsdrehmoment-Sollwerte Te_c ermittelt, die außerhalb der Grenzen Lim_min und Lim_max liegen und somit außerhalb eines akzeptablen Bereichs liegen, übersteuert das System 102 für eine ausreichende Zeitdauer (die vorbestimmte Ausfallmodus-Zeitpanne) das MPC-Modul 202 und verwendet das Referenz-Motorabtriebsdrehmoment Te_r, um die Anlage 103 zu steuern.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Ablaufdiagramm mit einem exemplarischen Verfahren für das Steuern des Antriebssystems 10 des Kraftfahrzeugs 9 dargestellt und im Allgemeinen mit 300 bezeichnet. Das Verfahren 300 kann bei einem Startblock 301 beginnen und danach drei unabhängige Schritte 302, 304, 306 ausführen. So beinhaltet beispielsweise das Verfahren 300 einen Schritt 302 des Ermittelns eines anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwerts unter Verwendung eines modellprädiktiven Steuersystems. Dieser Schritt 302 kann das Verwenden des MPC-Moduls 202 für das Ermitteln des anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c beinhalten, wie oben erläutert. Das Verfahren 300 kann einen Schritt 304 zum Ermitteln eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_1_acc_min beinhalten, basierend auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante P₂D₃E, wie mit der obigen Gleichung (10). Ferner kann das Verfahren 300 einen Schritt 306 für das Ermitteln eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_2_acc_min basierend auf einem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante P₂D₃A enthalten, wie unter Verwendung der obigen Gleichung (11). In einigen Beispielen wird nur einer der Schritte 304 und 306 durchgeführt, sodass nur eines der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min ermittelt wird.
Nach dem Ermitteln von mindestens einem der ersten und zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min kann das Verfahren 300 einen Schritt 308 für das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung Lim_min durch Auswählen eines der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min beinhalten. Die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min kann ermittelt werden durch: a) Auswählen des niedrigeren der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_min, Te_2_acc_min als minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min; b) Auswählen des ersten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_1_acc_min als minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min; oder c) Auswählen des zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_2_acc_min um die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min zu sein.
Nachdem die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ermittelt ist, enthält das Verfahren 300 einen Schritt 310 für das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist. Wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist, fährt das Verfahren 300 entlang eines Pfads 312 mit einem Schritt 314 fort, der das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts Te_c_des als die minimale Drehmomentgrenze Lim_min beinhaltet.
Wenn in Schritt 310 ermittelt wird, dass der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c nicht kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist, fährt das Verfahren 300 entlang eines Pfades 315 mit den Schritten 316 und 318 fort. Schritt 316 beinhaltet das Ermitteln eines ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_1_acc_max basierend auf dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment Te_r und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante P₂D₂E, wie mit der obigen Gleichung (13). Schritt 318 beinhaltet das Ermitteln eines zweiten maximal akzeptablen Motorabtriesdrehmoments Te_2_acc_max basierend auf einem angeforderten Achsdrehmoment Ta_r und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante P₂D₂A, wie unter Verwendung der obigen Gleichung (14). In einigen Beispielen wird nur einer der Schritte 316 und 318 durchgeführt, sodass nur eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max ermittelt wird.
Nach dem Ermitteln von mindestens einem der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max kann das Verfahren 300 einen Schritt 320 für das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung Lim_max durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max beinhalten. Die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max kann ermittelt werden durch: a) Auswählen des größeren der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente Te_1_acc_max, Te_2_acc_max als maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max; b) Auswählen des ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_1_acc_max als maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max; oder c) Auswählen des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments Te_2_acc_max um die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max zu sein.
Nachdem die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max ermittelt ist, umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 322 für das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max. Wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c größer als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max ist, fährt das Verfahren 300 entlang eines Pfads 324 mit einem Schritt 326 fort, der das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts Te_c_des als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max beinhaltet.
Wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c nicht größer als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max ist, was zu diesem Zeitpunkt in dem Ablaufdiagramm bedeutet, dass der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung Lim_max noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung Lim_min ist, fährt das Verfahren 300 entlang eines Pfades 328 mit einem Schritt 330 fort. Der Schritt 330 beinhaltet das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts Te_c_des als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c.
Somit wird der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des entweder in Schritt 314, Schritt 326 oder Schritt 330 eingestellt. Nachdem der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des in einem der Schritte 314, 326 oder 330 eingestellt ist, kann das Verfahren 330 fortfahren, den gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c_des über Schritt 332 an die Anlage 103 zu senden.
Obwohl das Verfahren 300 die Schritte 304, 306, 308 und 310 vor den Schritten 316, 318, 320 und 322 darstellt, versteht es sich, dass die Schritte 316, 318, 320, 322 alternativ vor oder gleichzeitig mit den Schritten 304, 306, 308, 310 auftreten könnten. Somit könnte das Drehmomentbegrenzungsmaximum Lim_max mit dem anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c verglichen werden, bevor das Drehmomentbegrenzungsminimum Lim_min mit dem Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c oder gleichzeitig damit verglichen wird.
Das Verfahren 300 kann zusätzliche Schritte beinhalten, um den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c zu ermitteln, wie beispielsweise das Erzeugen einer Anzahl an vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten (mindestens ersten und zweiten vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomenten) und einer Anzahl an vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengen (mindestens ersten und zweiten vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengen) 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. Diese anfänglichen Schritte können beispielsweise durch das Vorhersagemodul 204, dargestellt in 5 durchgeführt werden.
Das Verfahren 300 kann ebenfalls das Ermitteln von Kosten für jeden Satz von möglichen Sollwerten beinhalten. Jede der Kosten kann basierend auf mindestens ersten und zweiten vorbestimmten Gewichtungswerten, dem vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmoment für den ermittelten Satz, der vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmenge für den ermittelten Satz, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und der angeforderten Kraftstoffverbrauchsmenge ermittelt werden. Diese anfänglichen Schritte können beispielsweise durch das Kostenmodul 208, dargestellt in 5, durchgeführt werden.
Das Verfahren 300 kann auch anfänglich das Auswählen eines der Sätze möglicher Sollwerte basierend auf den geringsten der ermittelten Kosten beinhalten, um den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert Te_c in Schritt 302 zu ermitteln. Darüber hinaus kann das Verfahren 300 auch das Ermitteln umfassen, ob ein Fehlermodus wahr ist, wie oben erläutert.
Das Verfahren 300 kann die Schritte 302, 304, 306, 308, 310, 314, 316, 318, 320, 322, 326, 330, 332 in einer beliebigen vorstehend beschriebenen Weise durchführen, wie durch Anwenden einer der Gleichungen (1)-(15). Weiterhin kann das Verfahren 300 das Ermitteln des angeforderten Achsdrehmoments, des angeforderten Motorabtriebsdrehmoments und des angeforderten Übersetzungsverhältnisses durch, wie vorstehend erläutert, das Ermitteln der Gaspedalposition PP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und das Anwenden der vorstehenden Gleichungen (1)-(4), falls gewünscht, beinhalten.
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.
Antriebs-/Abtriebsschaltung(en) und Vorrichtungen beinhalten Analog-/Digitalwandler-verwandte Geräte, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in 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.
Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und zwischen Steuerungen, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine Direktverkabelung, 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.
Datensignale können unter anderem Signale beinhalten, 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.
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.
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 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.
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.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren umfassend: das Ermitteln eines anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmoments durch eine modellprädikative Steuerung; das Ermitteln mindestens eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante basiert und das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante basiert; das Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; das Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist; wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die minimale Drehmomentbegrenzung; das Ermitteln mindestens eines ersten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste maximale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante basiert und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante basiert; das Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente; das Ermitteln, ob der anfängliche ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung; wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die maximale Drehmomentbegrenzung; und wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist, das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als den anfänglich ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Schritt des Ermittelns eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments ein Ermitteln sowohl des ersten als auch des zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments beinhaltet; der Schritt des Ermittelns der minimalen Drehmomentbegrenzung das Auswählen des kleineren der ersten und zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente beinhaltet; der Schritt des Ermittelns eines ersten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments das Ermitteln sowohl des ersten als auch des zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments beinhaltet; und der Schritt des Ermittelns der maximalen Drehmomentbegrenzung das Auswählen des größeren der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: das Ermitteln des ersten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_min) durch Subtrahieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; das Ermitteln des ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_max) durch Addieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante zu dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; das Ermitteln des zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_min) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{min} = \frac{T a_r - P_{2} D_{3} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₃A die vorbestimmte Achsdrehmoment-Minimalkonstante ist, rat_a_m ein gemessenes tatsächliches Übersetzungsverhältnis und FD ein Endantriebsverhältnis ist; und das Ermitteln des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_max) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{max} = \frac{T a_r + P_{2} D_{2} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei P₂D₂A die vorbestimmte Achsdrehmoment-Maximalkonstante ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend: das Ermitteln, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzungen und der maximalen Drehmomentbegrenzungen für eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; wenn der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzung und der maximalen Drehmomentbegrenzung für die vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist, das Einstellen einer Fehlermodusausgabe als wahr; und das Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment, wenn die Fehlermodusausgabe wahr ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend: das Ermitteln einer Gaspedalposition (PP); das Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); das Ermitteln des angeforderten Achsdrehmoments (Ta_r) basierend auf der Gaspedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); das Ermitteln eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses (Rat_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und das Ermitteln des angeforderten Motorabtriebsdrehmoments (Te_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), dem angeforderten Übersetzungsverhältnis (Rat_r) und einem Endantriebsverhältnis (FD), wobei der Schritt des Ermittelns des anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwerts unter Verwendung des modellprädiktiven Steuersystems Folgendes umfasst: das Erzeugen einer Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte, wobei die Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte einschließlich einer Vielzahl von befohlenen Motorabtriesdrehmomentwerten und einer Vielzahl von befohlenen Übersetzungsverhältniswerten ist; das Ermitteln von ersten Kosten für jeden Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, einem vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwerten, einen vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwerten, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsmenge; das Ermitteln, welcher Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte die geringsten Kosten hat; und das Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte, der die geringsten Kosten aufweist, um einen ausgewählten Satz zu definieren, wobei der ausgewählte Satz den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert und einen ausgewählten Übersetzungsverhältniswert enthält, wobei das Verfahren ferner das Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf dem gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert und dem ausgewählten Übersetzungsverhältniswert umfasst.
Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe und einem Motor, das Kraftfahrzeugantriebs-Steuersystem umfassend: ein modellprädiktives Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, einen anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert unter Verwendung eines modellprädiktiven Steuerschemas zu ermitteln; ein Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul, konfiguriert zum: Ermitteln mindestens eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste minimale akzeptable Motordrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante basiert und das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante; Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist; Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die minimale Drehmomentbegrenzung, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist; Ermitteln mindestens eines ersten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste maximale akzeptable Motordrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante basiert und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante basiert ist; Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln, ob der anfängliche ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung; Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die maximale Drehmomentbegrenzung, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist; und Einstellen des gewünschten Motorabtriebdrehmomentwerts als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem nach Anspruch 6, wobei das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul konfiguriert ist zum: Ermitteln sowohl eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln sowohl des ersten als auch des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments; Ermitteln der minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen des kleineren des ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; und Ermitteln der maximalen Drehmomentbegrenzung durch das Auswählen des größeren der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente.
Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem nach Anspruch 7, wobei das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul konfiguriert ist zum: Ermitteln des ersten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_min) durch Subtrahieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; Ermitteln des ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_max) durch Addieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante zu dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; Ermitteln des zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_min) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{min} = \frac{T a_r - P_{2} D_{3} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₃A ist die vorbestimmte Achsdrehmoment-Minimalkonstante, rat_a_m ist ein gemessenes Ist-Übersetzungsverhältnis und FD ist ein Endantriebsverhältnis; Ermitteln des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_max) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{max} = \frac{T a_r + P_{2} D_{2} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei P₂D₂A die vorbestimmte Achsdrehmoment-Maximalkonstante ist; Ermitteln, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzungen und der maximalen Drehmomentbegrenzungen für eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; Einstellen einer Fehlermodusausgabe als war, wenn der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzungen und der maximalen Drehmomentbegrenzungen für die vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; und Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment, wenn die Fehlermodusausgabe wahr ist; und wobei das Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem ferner ein Beharrungszustand-Optimierungsmodul umfasst, das konfiguriert ist zum: Ermitteln einer Gaspedalposition (PP); Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Ermitteln des angeforderten Achsdrehmoments (Ta_r) auf der Basis der Gaspedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Ermitteln eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses (Rat_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und Ermitteln des angeforderten Motorabtriebsdrehmoments (Te_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), dem angeforderten Übersetzungsverhältnis (Rat_r) und einem Endantriebsverhältnis (FD), und wobei das modellprädiktive Steuermodul dazu konfiguriert ist, den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert zu ermitteln durch: Erzeugen einer Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte, wobei die Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte einschließlich einer Vielzahl von befohlenen Motorabtriesdrehmomentwerten und einer Vielzahl von befohlenen Übersetzungsverhältniswerten; Ermitteln von Kosten für jeden Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf einem ersten vorbestimmten Gewichtungswert, einem zweiten vorbestimmten Gewichtungswert, einem vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwerten, einen vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwerten, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsmenge; Ermitteln, welcher Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte die geringsten Kosten hat; und Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte, der die geringsten Kosten aufweist, um einen ausgewählten Satz zu definieren, wobei der ausgewählte Satz den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert und einen ausgewählten Übersetzungsverhältniswert enthält; und wobei das Kraftfahrzeug-Antriebssteuersystem ferner ein Stellgliedmodul umfasst, das für das Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf dem gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert und dem ausgewählten Übersetzungsverhältniswert konfiguriert ist.
Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen Motor, betreibbar zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei der Motor eine Motorausgangswelle konfiguriert zum Übertragen von Motorausgangsdrehmoment; ein stufenlos verstellbares Getriebe mit einer Variatorbaugruppe mit einer ersten Riemenscheibe und einer zweiten Riemenscheibe, 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 Motorabtriebswelle und eine Getriebeabtriebswelle 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 modellprädiktives Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, einen anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert unter Verwendung eines modellprädiktiven Steuerschemas zu ermitteln; ein Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul, konfiguriert zum: Ermitteln mindestens eines ersten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten minimalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste minimale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante basiert und das zweite minimal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Minimalkonstante; Ermitteln einer minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln, ob der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist; Einstellen eines gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die minimale Drehmomentbegrenzung, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist; Ermitteln mindestens eines ersten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments und eines zweiten maximalen akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments, wobei das erste maximale akzeptable Motorabtriebsdrehmoment auf einem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment und einer vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante basiert und das zweite maximal akzeptable Motorabtriebsdrehmoment basiert auf einem angeforderten Achsdrehmoment und einer vorbestimmten Achsdrehmoment-Maximalkonstante; Ermitteln einer maximalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen eines der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln, ob der anfängliche ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer ist als die maximale Drehmomentbegrenzung; Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als die maximale Drehmomentbegrenzung, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert größer als die maximale Drehmomentbegrenzung ist; und Einstellen des gewünschten Motorabtriebdrehmomentwerts als den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert, wenn der anfänglich ausgewählte Motorabtriebsdrehmomentwert weder größer als die maximale Drehmomentbegrenzung noch kleiner als die minimale Drehmomentbegrenzung ist.
Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei das Drehmomentsicherheitsüberwachungsmodul konfiguriert ist zum: Ermitteln sowohl eines der ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln sowohl des ersten als auch des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments; Ermitteln der minimalen Drehmomentbegrenzung durch Auswählen des kleineren des ersten und zweiten akzeptablen minimalen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln der maximalen Drehmomentbegrenzung durch das Auswählen des größeren der ersten und zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmomente; Ermitteln des ersten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_min) durch Subtrahieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Minimalkonstante von dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; Ermitteln des ersten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_1_acc_max) durch Addieren der vorbestimmten Motorabtriebsdrehmoment-Maximalkonstante zu dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment; Ermitteln des zweiten minimal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_min) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{min} = \frac{T a_r - P_{2} D_{3} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei Ta_r das angeforderte Achsdrehmoment ist, P₂D₃A ist die vorbestimmte Achsdrehmoment-Minimalkonstante, rat_a_m ist ein gemessenes Ist-Übersetzungsverhältnis und FD ist ein Endantriebsverhältnis; Ermitteln des zweiten maximal akzeptablen Motorabtriebsdrehmoments (Te_2_acc_max) mit folgender Gleichung: $T e_2_a c c_{max} = \frac{T a_r + P_{2} D_{2} A}{r a t_a_m * F D}$
wobei P₂D₂A die vorbestimmte Achsdrehmoment-Maximalkonstante ist; Ermitteln, ob der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzungen und der maximalen Drehmomentbegrenzungen für eine vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; Einstellen einer Fehlermodusausgabe als war, wenn der gewünschte Motorabtriebsdrehmomentwert als eine der minimalen Drehmomentbegrenzungen und der maximalen Drehmomentbegrenzungen für die vorbestimmte Ausfallzeitdauer eingestellt ist; Einstellen des gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwerts als das angeforderte Motorabtriebsdrehmoment, wenn die Fehlermodusausgabe wahr ist, wobei das Steuersystem ferner ein Beharrungszustand-Optimierungsmodul umfasst, das konfiguriert ist zum: Ermitteln einer Gaspedalposition (PP); Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Ermitteln des angeforderten Achsdrehmoments (Ta_r) auf der Basis der Gaspedalposition (PP) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Ermitteln eines angeforderten Übersetzungsverhältnisses (Rat_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und Ermitteln des angeforderten Motorabtriebsdrehmoments (Te_r) basierend auf dem angeforderten Achsdrehmoment (Ta_r), dem angeforderten Übersetzungsverhältnis (Rat_r) und dem Endantriebsverhältnis (FD), wobei das modellprädiktive Steuermodul dazu konfiguriert ist, den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert zu ermitteln durch: Erzeugen einer Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte, wobei die Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte einschließlich einer Vielzahl von befohlenen Motorabtriesdrehmomentwerten und einer Vielzahl von befohlenen Übersetzungsverhältniswerten; Ermitteln von ersten Kosten für jeden Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte basierend auf einem ersten vorgegebenen Gewichtungswert, einem zweiten vorgegebenen Gewichtungswert, einem vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Achsdrehmomentwerten, einen vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwert einer Vielzahl von vorhergesagten tatsächlichen Kraftstoffverbrauchsmengenwerten, dem angeforderten Achsdrehmoment, dem angeforderten Motorabtriebsdrehmoment, dem angeforderten Übersetzungsverhältnis und einer angeforderten Kraftstoffverbrauchsmenge; Ermitteln, welcher Satz möglicher Sollwerte der Vielzahl von Sätzen möglicher Sollwerte die geringsten Kosten hat; und Auswählen des Satzes möglicher Sollwerte, der die geringsten Kosten aufweist, um einen ausgewählten Satz zu definieren, wobei der ausgewählte Satz den anfänglichen ausgewählten Motorabtriebsdrehmomentwert und einen ausgewählten Übersetzungsverhältniswert enthält, wobei das Steuersystem ferner ein Stellgliedmodul umfasst, das für das Steuern eines Fahrzeugparameters basierend auf dem gewünschten Motorabtriebsdrehmomentwert und dem ausgewählten Übersetzungsverhältniswert konfiguriert ist.