DE102018104484B4 - Initialisierung des geschlossenen regelkreises zum anhalten des fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug, umfassend:ein Straßenlastmodul, das dazu konfiguriert ist, ein Straßenlastmoment zum Aufrechterhalten der Fahrzeugbeschleunigung zu ermitteln;ein Initialisierungsmodul, das dazu konfiguriert ist, aus dem Straßenlastmoment ein Anlaufdrehmoment zu ermitteln;ein Closed Loop (CL)-Modul, das dazu konfiguriert ist:wenn ein CL-Zustand von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand übergeht, ein CL-Drehmoment auf das Anlaufdrehmoment einzustellen; undwenn sich der CL-Zustand nach dem Wechsel in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, einstellen des CL-Drehmoments basierend auf einer Differenz zwischen einer Zielfahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit;ein Motordrehmomentmodul, das dazu konfiguriert ist, ein Motordrehmoment basierend auf dem CL-Drehmoment und einer auf einer Fahrpedalstellung basierenden Motordrehmomentanforderung zu ermitteln; undein Schaltsteuermodul, das dazu konfiguriert ist, das Schalten eines Wechselrichters basierend auf dem Motordrehmomentbefehl zur Regelung der Versorgungsspannung an einem Elektromotor des Fahrzeugs zu steuern.

Description

  • EINLEITUNG
  • Die Informationen in diesem Abschnitt dienen der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in diesem Abschnitt beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungs- und Elektromotoren für Fahrzeuge, insbesondere Systeme und Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung von Fahrzeugen.
  • Verbrennungsmotoren verbrennen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in Zylindern zur Bewegung der Kolben zur Erzeugung des Antriebsmoments. Die Luftzufuhr in den Motor wird durch eine Drossel geregelt. Genauer gesagt regelt die Drossel den Drosselbereich, der die Luftzufuhr in den Motor erhöht oder senkt. Wenn der Drosselbereich steigt, steigt auch die Luftzufuhr in den Motor. Ein Kraftstoffregelsystem passt die Kraftstoffeinspritzmenge an, um die Zylinder mit einem erwünschten Kraftstoff-Luft-Gemisch zu versorgen und/oder um ein erwünschtes Abtriebsdrehmoment zu erzielen. Eine Versorgung der Zylinder mit mehr Kraftstoff und Luft erhöht das Abtriebsdrehmoment des Motors.
  • Neben einem Verbrennungsmotor, oder als Alternative zu einem Verbrennungsmotor, können einige Fahrzeuge einen oder mehrere Elektromotoren oder Motor-Generatoren beinhalten, die Antriebsmoment erzeugen. Derartige Fahrzeuge werden manchmal als Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge bezeichnet.
  • US 7 739 016 B2 beschreibt einen Zustandsschätzer, der parametrische Schätzungen für Betriebszustände liefert, die mit serienmäßiger Antriebsstrang- und Antriebsstrang-Hardware nicht ohne weiteres messbar sind, wie z. B. Echtzeit-Drehmomentwerte von Achsen und Dämpfern. Dies erleichtert die Implementierung von Steuerungsschemata zur Dämpfung von Drehmomentschwingungen, die eine multivariable Rückkopplung verwenden.
  • US 7 743 860 B2 beschreibt einem Antriebsstrang, der Räder umfasst, die ein Fahrzeug tragen, einen Motor, eine erste Maschine, die abwechselnd als Elektromotor und elektrischer Generator arbeiten kann, eine zweite elektrische Maschine, die als Elektromotor arbeiten kann, und eine elektrische Speicherbatterie.
  • US 9 463 800 B2 beschreibt ein Steuerverfahren für ein motorbetriebenes Fahrzeug umfassend den Vergleich einer Motorleistung mit einem Berghaltezustand auf einer geneigten Straße. Eine Berganfahr-Failsafe-Funktion wird über eine Bremskooperationssteuerung durchgeführt, wenn die Motorleistung unter der Berganfahrbedingung liegt.
  • KURZDARSTELLUNG
  • In einer Ausführungsform wird ein Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug beschrieben. Ein Straßenlastmodul ist dazu konfiguriert, ein Straßenlastmoment zum Aufrechterhalten der Fahrzeugbeschleunigung zu ermitteln. Ein Initialisierungsmodul ist dazu konfiguriert, aus dem Straßenlastmoment ein Anlaufdrehmoment zu ermitteln. Ein Closed-Loop (CL)-Modul ist für Folgendes konfiguriert: wenn ein CL-Zustand von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand übergeht, einstellen eines CL-Drehmoments auf das Anlaufdrehmoment; und wenn sich der CL-Zustand nach dem Übergang in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, einstellen des CL-Drehmoments basierend auf einer Differenz zwischen einer Zielfahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein Motordrehmomentmodul ist dazu konfiguriert, ein Motordrehmoment basierend auf dem CL-Drehmoment und einer auf einer Fahrpedalstellung basierenden Motordrehmomentanforderung zu ermitteln. Ein Schaltsteuermodul ist dazu konfiguriert, das Schalten eines Wechselrichters basierend auf dem Motordrehmomentbefehl zur Regelung der Versorgungsspannung an einem Elektromotor des Fahrzeugs zu steuern.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das Initialisierungsmodul dazu konfiguriert, das Anlaufdrehmoment basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird, weiter zu ermitteln.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das Initialisierungsmodul konfiguriert zum: Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert der Fahrerdrehmomentanforderung und der Fahrerdrehmomentanforderung; und Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das Initialisierungsmodul konfiguriert zum: Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert des Motordrehmomentbefehls und dem Motordrehmomentbefehl; und Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das Motordrehmomentmodul dazu konfiguriert, aus der Summe von CL-Drehmoment und Motordrehmomentanforderung den Motordrehmomentbefehl zu ermitteln.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das CL-Modul dazu konfiguriert, wenn sich der CL-Zustand nach dem Übergang in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, das CL-Drehmoment so einzustellen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung der Zielfahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das CL-Modul dazu konfiguriert, das CL-Drehmoment auf null zu setzen, wenn der CL-Zustand inaktiv ist.
  • Bei weiteren Merkmalen ist das Straßenlastmodul dazu konfiguriert, das Straßenlastmoment basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Achsdrehmomentanforderung zu ermitteln.
  • Bei weiteren Merkmalen ist ein CL-Zustandsmodul dazu konfiguriert, den CL-Zustand in den aktiven Zustand zu versetzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist und eine Drehmomentanforderung, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird, kleiner als ein vorgegebenes Drehmoment ist.
  • Bei weiteren Merkmalen ist ein Zielgeschwindigkeitsmodul dazu konfiguriert, die Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs über einen Zeitraum, in dem sich der CL-Zustand im aktiven Zustand befindet, auf null zu setzen.
  • Bei einem Merkmal beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors für ein Fahrzeug: Ermitteln eines Straßenlastmoments, um die Beschleunigung des Fahrzeugs auf null zu halten; Ermitteln eines Anlaufdrehmoments basierend auf dem Straßenlastmoment; wenn ein Regelkreis (CL)-Zustand von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand übergeht, Einstellen eines CL-Drehmoments auf das Anlaufdrehmoment; wenn sich der CL-Zustand nach dem Übergang in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, Einstellen des CL-Drehmoments basierend auf einer Differenz zwischen einer Zielfahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Ermitteln eines Motordrehmomentbefehls basierend auf dem CL-Drehmoment und einer Motordrehmomentanforderung basierend auf der Fahrpedalstellung; und basierend auf dem Motordrehmomentbefehl, Steuern des Schaltens eines Wechselrichters und Anlegen einer Spannung an einen Elektromotor des Fahrzeugs.
  • In weiteren Merkmalen beinhaltet das Ermitteln des Anlaufdrehmoments auch das Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Ermitteln des Anlaufdrehmoments: das Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert der Fahrerdrehmomentanforderung und der Fahrerdrehmomentanforderung; und Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Ermitteln des Anfangsdrehmoments: das Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert des Motordrehmomentbefehls und dem Motordrehmomentbefehl; und Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Ermitteln des Motordrehmomentbefehls das Ermitteln des Motordrehmomentbefehls basierend auf einer Summe aus dem CL-Drehmoment und der Motordrehmomentanforderung.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Anpassen des CL-Drehmoments, wenn sich der CL-Zustand nach dem Übergang in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, das Anpassen des CL-Drehmoments, um die Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung der Zielfahrzeuggeschwindigkeit anzupassen.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Verfahren zum Steuern des Elektromotors ferner das Setzen des CL-Drehmoments auf null, wenn der CL-Zustand inaktiv ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Ermitteln des Straßenlastmoments das Ermitteln des Straßenlastmoments basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Achsdrehmomentanforderung.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Verfahren zum Steuern eines Elektromotors ferner das Setzen des CL-Zustandes in den aktiven Zustand, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit und eine Drehmomentanforderung, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird, kleiner als ein vorgegebenes Drehmoment ist.
  • Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Verfahren zum Steuern des Elektromotors ferner das Überführen der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf null über einen Zeitraum, in dem sich der CL-Zustand im aktiven Zustand befindet.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems ist;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems ist;
    • 3 ein Funktionsblockdiagramm einschließlich einer exemplarischen Implementierung eines Hybridsteuermoduls ist;
    • 4 ein funktionelles Blockschaltbild einschließlich einer exemplarischen Implementierung eines Motordrehmomentmoduls ist;
    • 5 ein funktionelles Blockschaltbild, einschließlich einer exemplarischen Implementierung eines Feedforward (FF)-Moduls ist;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Einstellen eines Regelkreis-Drehmoments zum Steuern des Elektromotors verdeutlicht;
    • 7 ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zur Steuerung eines Elektromotors ist; und
    • 8 ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zum Einstellen einer Zielgeschwindigkeit für ein Fahrzeug und die Steuerung eines Elektromotors ist.
  • In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ein Fahrzeug beinhaltet eine oder mehrere Elektromotoren, die Antriebsmoment für ein Fahrzeug erzeugen. So kann beispielsweise ein Elektromotor zur Ausgabe eines positiven Drehmoments auf eine Getriebewelle (z. B. Getriebeeingangswelle) gesteuert werden, um das Fahrzeug anzutreiben, wenn ein Fahrer ein Fahrpedal betätigt. Die positive Drehmomentausgabe kann allein oder in Kombination mit dem Antriebsmoment eines Verbrennungsmotors für den Vortrieb des Fahrzeugs verwendet werden. Der Elektromotor kann unter bestimmten Umständen auch zur Ausgabe von negativem Antriebsmoment gesteuert werden, beispielsweise um das Fahrzeug an einem Gefälle im Stillstand zu halten.
  • Ein Elektromotor kann unter bestimmten Umständen auch verwendet werden, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. So kann beispielsweise ein Elektromotor mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln, wenn der Fahrer das Fahrpedal loslässt. Das Steuern des Elektromotors zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrische Energie kann als Regeneration bezeichnet werden.
  • Neben einem Fahrpedal und einem Bremspedal beinhaltet ein Fahrzeug eine Eingabevorrichtung (z. B. eine Wippe, Taste, Schalter usw.), die von einem Fahrer zur Eingabe einer Aufforderung zur Verzögerung des Fahrzeugs betätigt werden kann. Der Fahrer kann die Eingabevorrichtung betätigen, beispielsweise um eine Anforderung zum Verlangsamen des Fahrzeugs bis zum Stillstand einzugeben. Die Verwendung der Eingabevorrichtung kann den Fahrer zur Verlangsamung des Fahrzeugs befähigen und gleichzeitig Minimierung den Verschleiß mechanischer Bremsen minimieren.
  • Ein Steuermodul des Fahrzeugs beinhaltet eine Regelkreissteuerung der den/die Elektromotor(en) des Fahrzeugs steuert, um die Fahrzeuggeschwindigkeit (und damit die Verzögerung) entsprechend einem Zielfahrzeuggeschwindigkeitsprofil zu steuern. Gemäß der vorliegenden Offenbarung initialisiert das Steuermodul zu Beginn der Regelkreissteuerung den Regelkreis basierend auf einem Straßenlastmoment. Dies kann die Regelkreissteuerung besser darauf vorbereiten, das Fahrzeug an einer Steigung anzuhalten oder zu halten und eine Zeitspanne zu minimieren, in der das Fahrzeug eine Steigung hinunterrollt.
  • Die Steuermodulrate begrenzt ein durch die Regelkreissteuerung erzeugtes Drehmoment, um den Umfang der Änderungen des Drehmoments im geschlossenen Regelkreis zu begrenzen. Das Steuermodul begrenzt das Drehmoment im geschlossenen Regelkreis auf einen Wert zwischen einem oberen und einem unteren Drehmomentgrenzwert. Unter bestimmten Umständen kann jedoch Begrenzung des Drehmoments im geschlossenen Regelkreis auf die obere oder untere Drehmomentbegrenzung verhindern, dass das Drehmoment im geschlossenen Regelkreis einen Wert erreicht, der ausreicht, um das Fahrzeug zu stoppen. Dadurch kann das Fahrzeug bei einer geringen Geschwindigkeit rollen. Der Fahrer kann das Fahrzeug als gestoppt wahrnehmen, wenn das Fahrzeug tatsächlich bei niedriger Geschwindigkeit rollt.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Steuermodul den oberen (positive) Drehmomentgrenzwert erhöhen und/oder den unteren (negative) Drehmomentgrenzwert herabsetzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereichs liegt, in dem der Fahrer das Fahrzeug nicht als rollend wahrnehmen kann. Insbesondere erhöht das Steuermodul den oberen (positive) Drehmomentgrenzwert und/oder senkt den unteren (negative) Drehmomentgrenzwert, wenn die Regelkreissteuerung verwendet werden kann, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen und dem Straßenlastmoment entgegenzuwirken. Dies ermöglicht es, das Drehmoment des geschlossenen Regelkreises zu nutzen, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen und zu verhindern, dass das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten rollt. Wenn ein Betrag des Straßenlastmoments größer ist, als die Regelkreissteuerung entgegenwirken kann, verringert das Steuermodul den oberen Drehmomentgrenzwert und/oder erhöht den unteren Drehmomentgrenzwert. Dies ermöglicht es dem Fahrzeug, mit einer höheren Geschwindigkeit zu rollen, sodass der Fahrer das Fahrzeug mit größerer Wahrscheinlichkeit als rollend wahrnehmen kann.
  • Mit Verweis auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 umfasst einen Motor 102, der ein Kraftstoff-Luftgemisch verbrennt, um ein Antriebsmoment für ein Fahrzeug, basierend auf Fahrereingaben von einem Fahrereingabemodul 104, zu erzeugen. Der Motor 102 kann ein Fremdzündungs-Benzinverbrennungsmotor oder ein anderer geeigneter Motortyp sein. Obgleich das Beispiel eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine vorgestellt wird, gilt die vorliegende Anmeldung auch für Fahrzeuge, die nicht von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden, wie Elektrofahrzeuge.
  • Die Luft wird durch einen Ansaugkrümmer 110 über ein Drosselventil 112 angesaugt. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (Engine Control Module, ECM) 114 steuert ein Drosselstellgliedmodul 116, das wiederum die Öffnung der Drosselklappe 112 zur Regulierung der in den Ansaugkrümmer 110 angesaugten Luftmenge steuert.
  • Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhalten kann, ist hier zu Veranschaulichungszwecken nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. So kann beispielsweise der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann einem Zylinderstellgliedmodul 120 die Anweisung erteilen, selektiv bestimmte Zylinder zu deaktivieren. Durch Deaktivieren eines oder mehrerer Zylinder kann unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
  • Der Motor 102 kann mit Anwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen Betriebszyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, der nachfolgend beschrieben wird, werden als Einlasstakt, Verdichtungstakt, Verbrennungstakt und Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann.
  • Während des Einlasstakts wird die Luft aus dem Ansaugkrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung so regelt, dass ein bestimmtes Soll-Kraftstoff-/Luftverhältnis erreicht wird. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. In verschiedenen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundene Mischkammern eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
  • Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Ein Zündfunkenstellgliedmodul 126 legt basierend auf einem Signal vom ECM 114 Spannung an eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 an, die das Kraftstoff-/Luftgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann so gelegt werden, dass sich der Kolben in diesem Moment in seiner als oberer Totpunkt (OT) bezeichneten obersten Stellung befindet.
  • Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem OT der Funke ausgelöst werden soll. Weil die Kolbenstellung direkt mit der Kurbelwellendrehung zusammenhängt, kann die Funktion des Zündfunkenstellgliedmoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Das Erzeugen des Funkens kann als Zündung bezeichnet werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Fähigkeit haben, den Zündzeitpunkt für jedes Zündereignis zu variieren. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann den Zündzeitpunkt für eine nächste Zündung verschieben, wenn der Zündzeitpunkt zwischen einer letzten Zündung und der nächsten Zündung verändert wurde. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Zündung für deaktivierte Zylinder sperren.
  • Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemischs den Kolben weg vom OT, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Moment bezeichnet werden, in dem der Kolben den OT erreicht und dem Moment, in dem der Kolben den unteren Totpunkt (UT) erreicht. Während des Auslasstaktes bewegt sich der Kolben vom UT weg und stößt die Verbrennungsabfallprodukte durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
  • Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. In verschiedenen Implementierungen kann das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Vorrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie z. B. durch nockenlose Ventilstellglieder. Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren.
  • Die Zeit, wenn das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Einlassnockenversteller 148 variiert werden. Die Zeit, wenn das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann im Verhältnis zum TDC des Kolbens durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenverstell 148 und den Auslassnockenverstell 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. Insofern implementiert, kann ein variabler Ventilhub (nicht dargestellt) zudem durch das Phasenstellgliedmodul 158 gesteuert werden.
  • Das Motorsystem 100 kann eine oder mehrere Aufladeeinrichtungen, wie einen Turbolader, beinhalten. Der Turbolader beinhaltet eine Heißgasturbine 160-1, die durch die heißen Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader beinhaltet zudem einen Kaltluftkompressor 160-2, der von der Turbine 160-1 angetrieben wird. Der Kompressor 160-2 komprimiert die in das Drosselventil 112 geführte Luft. In verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbolader (nicht dargestellt) die Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft in den Ansaugkrümmer 110 befördern.
  • Ein Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Ein Ladedruckstellgliedmodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers regeln, indem es die Öffnung des Ladedruckregelventils 162 steuert. In verschiedenen Implementierungen können zwei oder mehrere Turbolader zum Einsatz kommen, die von dem Ladedruckstellgliedmodul 164 gesteuert werden können.
  • Ein Luftkühler (nicht dargestellt) kann Wärme von der komprimierten Ladeluft an ein Kühlmedium, wie z. B. Motorkühlflüssigkeit oder Luft, übertragen. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwenden der Motorkühlflüssigkeit kühlt, kann als Intercooler bezeichnet werden. Ein Luftkühler, der die komprimierte Ladeluft unter Verwendung von Luft kühlt, kann als Ladeluftkühler bezeichnet werden. Die komprimierte Ladeluft kann z. B. durch Kompression und/oder von anderen Komponenten des Abgassystems 134 aufgeheizt werden. Obwohl aus Gründen der Veranschaulichung getrennt dargestellt können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 miteinander verbunden sein und die Einlassluft in die Nähe heißer Abgase leiten.
  • Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 beinhalten, das Abgas selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers angeordnet sein. Das AGR-Ventil 170 kann von einem AGR-Stellgliedmodul 172 basierend auf Signalen des ECM 114 gesteuert werden.
  • Das Fahrzeug kann eine Wippe beinhalten, die ein Fahrer betätigen kann, um das Fahrzeug abzubremsen, mit dem Bestreben zur Minimierung oder Verhinderung der Anwendung von mechanischen-/Reibungsbremsen. Der Fahrer kann die mechanischen Bremsen durch das Herunterdrücken eines Bremspedals (nicht dargestellt) betätigen. Die Betätigung der Wippe ermöglicht dem Fahrer, das Fahrzeug ohne die Anwendung der mechanischen Bremsen zu verzögern, wodurch der Verschleiß der mechanischen Bremsen minimiert wird. Die Verzögerung kann beispielsweise über regeneratives Bremsen und/oder Verwendung von einem oder mehreren elektrischen Motoren erreicht werden. Ein Wippensensor 174 überwacht die Betätigung der Wippe und erzeugt ein Signal, das anzeigt, ob die Wippe betätigt wird oder nicht. Hier wird das Beispiel einer Schaufel angegeben, es kann jedoch auch eine Taste, ein Schalter, ein Knopf oder ein anderes geeignetes Betätigungselement verwendet werden. Regenerierbares Bremsen kann unter bestimmten Umständen zusätzlich oder alternativ durchgeführt werden, wenn die Schaufel nicht betätigt wird. Regenerierbares Bremsen kann unabhängig oder in Kombination mit mechanischem Bremsen angewendet werden.
  • Eine Position der Kurbelwelle kann unter Verwendung eines Kurbelwellenpositionssensors 180 gemessen werden. Eine Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl) kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird, wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
  • Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen (MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch die Drosselklappe 112 beinhaltet.
  • Das Drosselstellgliedmodul 116 kann die Stellung des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselstellungssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Temperatur der in den Motor 102 zugeführten Umgebungsluft kann unter Verwendung eines Einlasslufttemperatur (IAT)-Sensors 192 gemessen werden. Das Motorsystem 100 kann auch einen oder mehrere andere Sensoren 193, wie einen Umgebungsfeuchtigkeitssensor, einen oder mehrere Klopfsensoren, einen Kompressorauslass-Drucksensor und/oder einen Drosseleinlassdrucksensor, einen Ladedruckregelventil-Stellungssensor, ein EGR-Stellungssensor und/oder einen oder mehrere andere geeignete Sensoren, beinhalten. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerungsentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
  • Das ECM 114 kann mit einem Getriebesteuermodul 194 in Verbindung stehen, um den Gangwechsel in einem Getriebe zu koordinieren (nicht dargestellt). So kann beispielsweise das ECM 114 bei einem Gangwechsel das Motordrehmoment reduzieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 in Verbindung stehen, um den Einsatz des Verbrennungsmotors 102 und von einem oder mehreren Elektromotor(en) (EM) 198 zu koordinieren. Elektromotoren können auch als Motor-Generator-Einheiten (MGUs) bezeichnet werden. Der Elektromotor 198 kann Drehmoment für die beabsichtigte Fahrtrichtung erzeugen (auch als positives Drehmoment bezeichnet) und kann Drehmoment für die zur beabsichtigten Fahrtrichtung entgegengesetzten Richtung erzeugen (auch als negatives Drehmoment bezeichnet). Negatives Drehmoment kann beispielsweise verwendet werden, um ein Fahrzeug an einem Gefälle zurückzuhalten, wenn das Fahrzeug im Fahrbetrieb oder in einem anderen Vorwärtsgang ist. Der Elektromotor 198 kann auch als Generator zum Erzeugen elektrischer Energie betrieben werden, beispielsweise zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Batterie. In verschiedenen Ausführungen können verschiedene Funktionen des ECM 114, des Getriebesteuermoduls 194 und des Hybridsteuermoduls 196 in ein oder mehrere Module integriert werden.
  • Jedes System, das einen Motorparameter beeinflusst, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. So kann beispielsweise das Drosselstellgliedmodul 116 die Öffnung des Drosselventils 112 einstellen, um einen Soll-Öffnungsbereich des Drosselventils zu erreichen. Das Zündungsstellgliedmodul 126 steuert die Zündkerzen so, dass ein Sollzündzeitpunkt im Verhältnis zum oberen Totpunkt des Kolbens erreicht wird. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 steuert die Einspritzdüsen so, dass bestimmte Kraftstoffzufuhr-Sollwerte erreicht werden. Das Verstellerstellgliedmodul 158 kann die Einlass- und Auslassnockenversteller 148 und 150 so steuern, dass jeweils Soll-Phasenverstellwinkel für Einlass- und Auslassnocken erreicht werden. Das AGR-Stellgliedmodul 172 kann das AGR-Ventil 170 so steuern, dass ein Sollöffnungsquerschnitt für das AGR erreicht wird. Das Ladedruck-Stellgliedmodul 164 steuert das Ladedruckregelventil 162 so, dass ein Sollöffnungsbereich für das Ladedruckregelventil erzielt wird. Das Zylinderstellgliedmodul 120 steuert die Zylinderdeaktivierung so, dass eine Sollanzahl aktivierter und deaktivierter Zylinder erreicht wird. Das ECM 114 generiert die Sollwerte für die Motorstellglieder, um zu bewirken, dass der Motor 102 ein Soll-Motorausgangsdrehmoment generiert.
  • Mit Verweis auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsteuersystems dargestellt. Das ECM 114 beinhaltet ein Fahrer-Drehmomentmodul 204, das eine Fahrerdrehmomentanforderung 208 basierend auf Fahrereingaben 212 ermittelt. Die Fahrereingaben 212 können beispielsweise eine Fahrpedalstellung (APP), eine Bremspedalstellung (BPP) und Eingaben in ein Fahrtreglersystem beinhalten. In verschiedenen Implementierungen kann die Fahrtreglereingabe durch ein adaptives Fahrtreglersystem erfolgen, das bestrebt ist, zumindest einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Fahrzeug und Objekten zu halten, die sich in der Bahn des Fahrzeugs befinden. Das Fahrer-Drehmomentmodul 204 ermittelt die Fahrerdrehmomentanforderung 208 basierend auf einer oder mehreren Nachschlagetabellen, die die Fahrereingaben mit den Fahrerdrehmomentanforderungen in Verbindung bringen. Die APP und BPP können jeweils mit einem oder mehreren APP-Sensoren und BPP-Sensoren gemessen werden.
  • Die Fahrerdrehmomentanforderung 208 ist eine Achsdrehmomentanforderung. Achsmomente (einschließlich Achsmomentanforderung) beziehen sich auf Drehmoment an den Rädern. Wie weiter unten erörtert, unterscheiden sich Antriebsmomente (einschließlich Antriebsmomentanforderungen) von Achsmomenten darin, dass sich Antriebsmomente auf das an einer Getriebeantriebswelle anliegende Drehmoment beziehen können.
  • Ein Achsmoment-Arbitriermodul 216 arbitriert zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung 208 und anderen Achsen-Drehmomentanforderungen 220. Das Achsmoment (Drehmoment an den Rädern) kann aus verschiedenen Quellen erzeugt werden, darunter der Verbrennungsmotor 102 und/oder eine oder mehrere Elektromotoren wie der Elektromotor 198. Beispiele anderer Achsmomentanforderungen 220 beinhalten unter anderem eine von einem Antriebsschlupfregelungssystem angeforderte Drehmomentreduzierung, wenn positiver Radschlupf erfasst wird, eine Drehmomenterhöhungsanforderung, um negativem Radschlupf entgegenzuwirken, Bremsmanagmentanforderungen, um das Achsmoment zu verringern, um zu gewährleisten, dass das Achsmoment nicht die Fähigkeit der Bremsen zum Anhalten des Fahrzeugs überschreitet, wenn das Fahrzeug gestoppt wird und Fahrzeugübergeschwindigkeits-Drehmomentanforderungen, die das Achsmoment verringern, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet. Das Achsmoment-Arbitriermodul 216 gibt eine oder mehrere Achsmomentanforderungen 224 basierend auf den Ergebnissen der Arbitrierung zwischen den empfangenen Achsmomentanforderungen 208 und 220 aus.
  • Ein Hybridmodul 228 kann ermitteln, wie viel von dem einen oder mehreren Achsmomentanforderungen 224 durch den Motor 102 erzeugt werden soll und wie viel von der einen oder mehreren Achsmomentanforderungen 224 durch den Elektromotor 198 erzeugt werden soll. Das Beispiel des Elektromotors 198 wird der Einfachheit halber fortgesetzt, es können jedoch auch mehrere Elektromotoren verwendet werden. Das Hybridmodul 228 gibt eine oder mehrere V-Motordrehmomentanforderungen 232 an ein Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 aus. Die V-Motordrehmomentanforderung 232 gibt eine angeforderten Drehmomentausgabe des Motors 102 an. Der Hybridbaustein 228 gibt auch eine Motordrehmomentanforderung 234 an das Hybridsteuermodul 196 aus. Die Motordrehmomentanforderung 234 zeigt ein gefordertes Abtriebsdrehmoment (positiv oder negativ) des Elektromotors 198 an. Bei Fahrzeugen, bei denen der Motor 102 weggelassen wird oder nicht mit dem Abtriebsdrehmoment des Fahrzeugs verbunden ist, kann das Achsmoment-Arbitriermodul 216 eine Achsmomentanforderung ausgeben und die Motordrehmomentanforderung 234 kann dieser Achsmomentanforderung entsprechen.
  • Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 wandelt die V-Motordrehmomentanforderungen 232 von einem Achsmomentbereich (Drehmoment an den Rädern) in einen Antriebsmomentbereich (Drehmoment an der Kurbelwelle) um. Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 arbitriert zwischen den umgewandelten Antriebsmomentanforderungen 240 und anderen Antriebsmomentanforderungen. Beispiele für andere Antriebsmomentanforderungen 240 beinhalten unter anderem zum Schutz vor Motorüberdrehzahlen angeforderte Drehmomentsenkungen und zur Blockierverhinderung angeforderte Drehmomenterhöhungen. Das Antriebsmoment-Arbitriermodul 236 kann eine oder mehrere Antriebsmomentanforderungen 244 als Ergebnis der Arbitrierung ausgeben.
  • Ein Stellglied-Steuermodul 248 steuert die Stellglieder 252 des Motors 102 basierend auf den Antriebsdrehmomentanforderungen 244. Basierend auf die Antriebsmomentanforderungen 244 kann das Stellglied-Steuermodul 248 die Öffnung der Drosselklappe 112, den Zündzeitpunkt von Zündkerzen, Zeitpunkt und Menge des eingespritzten Kraftstoffs, die Zylinderaktivierung/-deaktivierung, die Ansaug- und Abgasventilverstellung, die Ausgaben einer oder mehrerer Aufladeeinrichtungen (z. B. Turbolader, Kompressoren usw.), das Öffnen des EGR-Ventils 170 und/oder ein oder mehrere andere Motorstellglieder steuern. In verschiedenen Anwendungen können die Antriebsmomentanforderungen 244 vor der Nutzung durch das Stellglied-Steuermodul 248 eingestellt oder verändert werden, z. B. um eine Drehmomentreserve zu schaffen.
  • Das Hybridsteuermodul 196 steuert das Schalten eines Wechselrichtermoduls 256 basierend auf der Drehmomentanforderung 234. Das Schalten des Wechselrichtermoduls 256 steuert den Kraftfluss von der Energiespeichervorrichtung (ESD) 260, bestehend aus einer oder mehreren Batterien, zum Elektromotor 198. Demnach steuert das Schalten des Wechselrichtermoduls 256 das Drehmoment des Elektromotors 198. Das Wechselrichtermodul 256 wandelt auch die vom Elektromotor 198 erzeugte Leistung um und gibt die Leistung an das ESD 260 ab, um zum Beispiel das ESD 260 zu laden.
  • 3 beinhaltet ein funktionelles Blockschaltbild einer exemplarischen Implementierung des Hybridsteuermoduls 196. Das Hybridsteuermodul 196 beinhaltet ein Motordrehmomentmodul 304 (siehe auch 4), das ein Motordrehmoment 308 für den Elektromotor 198 ermittelt, basierend auf der Motordrehmomentanforderung 234, einem Closed-Loop (CL)-Drehmoment 312, und einem Feedforward (FF)-Drehmoment 316.
  • Ein CL-Modul 320 ermittelt das CL-Drehmoment 312. So kann beispielsweise das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 basierend auf der Einstellung eines Unterschieds zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 gegen Null mit CL-Feedbacksteuerung ermitteln, wenn ein CL-Zustand 330 in einem aktiven Zustand ist. Das CL-Drehmoment 312 kann positiv oder negativ sein. So kann beispielsweise das CL-Drehmoment 312 negativ sein, wenn das Fahrzeug vorwärts ein Gefälle herunterrollt (oder rollen würde) während die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 Null ist. Das negative CL-Drehmoment 312 veranlasst den Elektromotor 198 zur Erzeugung von negativem Drehmoment, um das Fahrzeug zu stoppen und trotz des Gefälles im Stillstand bei Nullgeschwindigkeit zu halten.
  • Das CL-Modul 320 kann beispielsweise eine proportionale integralen (PI)-Steuerung beinhalten, die das CL-Drehmoment 312 basierend auf der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Zielfahrzeuggeschwindigkeit 328 ermittelt. Das CL-Modul 320 erzeugt beispielsweise das CL-Drehmoment 312 zum Einstellen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 auf die Zielfahrzeuggeschwindigkeit 328. Anders ausgedrückt erzeugt das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 zum Einstellen der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Zielfahrzeuggeschwindigkeit 328 gegen Null. Hier ist das Beispiel einer PI-Steuerung angegeben, es kann jedoch auch eine andere geeignete CL-Steuereinheit verwendet werden.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmodul 332 ermittelt die Fahrzeuggeschwindigkeit 324. So kann beispielsweise das Fahrzeuggeschwindigkeitsmodul 332 die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 basierend auf einer Motordrehzahl 336 des Elektromotors 198 ermitteln. Im Beispiel mehrerer Elektromotoren kann das Fahrzeuggeschwindigkeitsmodul 332 die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 basierend auf oder gleich einem Durchschnitt der Motordrehzahlen des Elektromotors festlegen. Ein oder mehrere Übersetzungsverhältnisse zwischen der Drehung eines Elektromotors und der Drehung eines oder mehrerer Räder können ebenfalls berücksichtigt werden. Die Motordrehzahlen 336 können beispielsweise mittels Motordrehzahl- (oder Stellungs)sensoren mit dem Elektromotor 198 gemessen werden. Hier ist das Beispiel des Ermittelns der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 basierend auf den Motordrehzahlen 336 beschrieben, die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 kann jedoch auch auf eine andere geeignete Weise ermittelt werden, wie basierend auf einer oder mehreren Raddrehzahlen des Fahrzeugs oder basierend auf einer Drehzahl einer Getriebewelle oder der Antriebswelle des Fahrzeugs.
  • Ein Fahrzeugbeschleunigungsmodul 340 ermittelt eine Fahrzeugbeschleunigung 344 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324. So kann beispielsweise das Fahrzeugbeschleunigungsmodul 340 die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 basierend auf einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 über einen vorgegebenen Zeitraum ermitteln, wie einen Regelkreis.
  • Ein Zieldrehzahlmodul 348 ermittelt ein Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil für einen zukünftigen Zeitraum und insbesondere für eine zukünftige Anzahl an Regelkreisen, wenn der CL-Zustand 330 in den aktiven Zustand übergeht. Während der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand ist, wählt das Zieldrehzahlmodul 348 bei jedem Regelkreis eine nächste Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aus dem Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil aus und stellt die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 auf die ausgewählte Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Der Wippensensor 174 kann einen Wippenzustand 352 generieren, um anzuzeigen, ob die Wippe betätigt wird. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann ermitteln, wie das Zielfahrzeuggeschwindigkeitsprofil zum Einstellen des Fahrzeugs von der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 auf null gesetzt wird, wenn der Schaufelzustand 352 anzeigt, dass die Schaufel betätigt wird.
  • Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann das Zielfahrzeuggeschwindigkeitsprofil zum Einstellen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 (z. B. auf null) veranlassen, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der gegenwärtigen Fahrzeugbeschleunigung 344, wenn der CL-Zustand 330 in den aktiven Zustand übergeht und/oder wenn sich der Schaufelzustand 352 ändert, während der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand ist.
  • Das Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil kann drei Phasen beinhalten, eine erste Phase, die während einer ersten Periode der zukünftigen Periode auftritt, eine zweite Phase, die während einer ersten Periode der zukünftigen Periode auftritt und eine dritte Phase, die während einer dritten Periode der zukünftigen Periode auftritt. Die erste Periode beginnt, wenn die Freigabebedingungen erfüllt sind, die zweite Periode beginnt, wenn die erste Periode endet, und die dritte Periode beginnt, wenn die zweite Periode endet und entspricht dem Ende der zukünftigen Periode. Das Abbremsen kann während der ersten Periode verstärkt werden (d. h. die Beschleunigung kann sinken), das Abbremsen kann während der zweiten Periode annähernd konstant bleiben oder minimal abnehmen, und das Abbremsen kann während der dritten Periode abnehmen.
  • Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann die zukünftige Periode und die Prozentsätze der zukünftigen Periode jeweils für die erste, zweite, und dritte Periode basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 ermitteln, wenn die Freigabebedingungen erfüllt sind. Eine Summe der Prozentsätze ist gleich 100 Prozent, und jeder der Prozentsätze ist weniger als oder gleich 100 Prozent.
  • So kann beispielsweise das Solldrehzahlmodul 348 die zukünftigen Periode und den ersten, zweiten und dritten Prozentsatz basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 ermitteln, unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder Mappings, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Beschleunigungen von zukünftigen Perioden und ersten, zweiten, und dritten Prozentsätzen zuordnen. Das Sollgeschwindigkeitsmodul 348 kann dann die erste Periode basierend auf einem Produkt der zukünftigen Periode und dem ersten Prozentsatz festlegen. Das Sollgeschwindigkeitsmodul 348 kann die zweite Periode basierend auf einem Produkt der zukünftigen Zeitdauer und dem zweiten Prozentsatz festlegen. Das Sollgeschwindigkeitsmodul 348 kann die dritte Periode basierend auf einem Produkt der zukünftigen Zeitdauer und dem dritten Prozentsatz festlegen. In verschiedenen Implementierungen kann das Solldrehzahlmodul 348 die erste, zweite, und dritte Periode direkt auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 ermitteln, wenn die Freigabebedingungen erfüllt sind.
  • Das Sollgeschwindigkeitsmodul 348 kann zudem erste, zweite, und dritte Verzögerungsraten für die erste, zweite, und dritte Periode der zukünftigen Periode ermitteln, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344, wenn die Freigabebedingungen erfüllt sind. So kann beispielsweise das Solldrehzahlmodul 348 die erste, zweite und dritte Verzögerungsrate basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 unter Verwendung einer oder mehrerer Funktionen und/oder Mappings ermitteln, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Beschleunigungen ersten, zweiten, und dritten Verzögerungsraten zuordnen. Eine oder mehrere der ersten, zweiten, und dritten Verzögerungsrate können sich von kann als einer oder mehreren anderen der ersten, zweiten, und dritten Verzögerungsrate unterscheiden. Die erste, zweite, und/oder dritte Verzögerungsrate können jeweils innerhalb der ersten, zweiten oder dritten Periode variieren. Die Verzögerungsrate am Ende einer Periode kann jedoch gleich einem vorgegebenen Betrag der Verzögerungsrate des Beginns einer nächsten Periode sein oder innerhalb derselben liegen, sodass keine Stufe oder große Änderungen bei der Verzögerung auftreten. Das Sollgeschwindigkeitsmodul 348 erzeugt das Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil basierend auf dem Erreichen der ersten, zweiten, und dritten Verzögerungsrate während der ersten, zweiten, und dritten Perioden der zukünftigen Periode. Das Soll-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil steuert die Art und Weise, in der das Fahrzeug zum Stehen gebracht wird, sodass das Anhalten des Fahrzeugs von einem Fahrer als glatt, zufriedenstellend und wiederholbar wahrgenommen wird, und zu dem Fahrzeugverhalten (z. B. Verzögerung) vor dem Wechsel des CL-Zustands 330 in den aktiven Zustand passt.
  • Wenn der CL-Zustand 330 in einem Sperrzustand oder einem inaktiven Zustand ist, kann das Solldrehzahlmodul 348 die Zielfahrzeuggeschwindigkeit 328 mit einer vordefinierten Rampenrate auf die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 absenken.
  • Wie oben erwähnt, ermittelt das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 zur Einstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 auf die Zielfahrzeuggeschwindigkeit 328, wenn der CL-Zustand 330 aktiv ist. Anders ausgedrückt ermittelt das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 zum Einstellen der Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 gegen Null. Wenn der CL-Zustand 330 inaktiv ist, kann das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 auf null setzen (zurücksetzen). Wenn der CL-Zustand 330 gesperrt ist, kann das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 unverändert lassen und das CL-Drehmoment 312 nicht zurücksetzen.
  • Die Straßenqualität beeinflusst die Fahrzeuggeschwindigkeit 324. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug in einem Vorwärtsgang schneller eine Steigung hinunterfährt, kann es bei gegebenen aktuellen Motor- und Motordrehmomentausgängen schneller vorwärtsfahren, als wenn sich das Fahrzeug auf einer ebenen Strecke unter denselben Motor- und Motordrehmomentausgängen befindet. Ein Straßenlastmodul 380 ermittelt eine Straßenlast (Drehmoment) 384 auf dem Fahrzeug basierend auf den aktuellen Betriebsbedingungen. Die Straßenlast 384 entspricht einem Achsdrehmoment, um unter den aktuellen Betriebsbedingungen die Beschleunigung auf null zu halten. Die Straßenlast 384 kann sowohl die Reibungsbelastung des Fahrzeugs als auch die aerodynamische Luftwiderstandsbelastung des Fahrzeugs, die Schwerkraftbelastung des Fahrzeugs usw. beinhalten.
  • Das Straßenlastmodul 380 ermittelt die Straßenlast 384 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und einem oder mehreren der Achsmomentanforderungen 224. Das Straßenlastmodul 380 kann die Straßenlast 384 unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen ermitteln, die Fahrzeuggeschwindigkeiten und Achsmomentanforderungen mit Straßenlasten in Beziehung setzen. So kann beispielsweise das Straßenlastmodul 380 basierend auf einem oder mehreren der Achsmomentanforderungen 224 eine erwartete Fahrzeuggeschwindigkeit unter den aktuellen Betriebsbedingungen ermitteln. Straßenzustand, Masse des Fahrzeugs (einschließlich der vom Fahrzeug mitgeführten Gegenstände), aerodynamische Kräfte und andere Kräfte können dazu führen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 von der erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht. Eine Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit kann der Straßenlast entsprechen. Ein Beispiel zum Ermitteln der Straßenlast ist beispielsweise in der allgemein anerkannten U.S. Pat. Anmeldung Nr. 7.739.016 zu finden, die hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Im Allgemeinen wird angegeben, dass die Straßenlast 384 positiv oder negativ sein kann, abhängig davon, ob sich das Getriebe in einem Vorwärtsgang oder Rückwärtsgang befindet und ob das Fahrzeug in Fahrtrichtung eine Steigung nach oben oder nach unten fährt.
  • Ein Initialisierungsmodul 388 speichert die Fahrerdrehmomentanforderung 208 für jede vorgegebene Periode, wie beispielsweise jeden Regelkreis. Wenn der CL-Zustand 330 von inaktiv auf aktiv wechselt, ermittelt das Initialisierungsmodul 388 eine Änderung (z. B. Prozentsatz) basierend auf der Differenz zwischen einer zuvor gespeicherten Fahrerdrehmomentanforderung und der Fahrerdrehmomentanforderung 208. So kann beispielsweise die zuvor gespeicherte Fahrerdrehmomentanforderung aus einer vorbestimmten Periode vor oder aus einer vorbestimmten Anzahl an Regelkreisen vor einem vorhandenen Regelkreis resultieren. Alternativ dazu kann die zuvor gespeicherte Fahrerdrehmomentanforderung bei Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses erfolgen, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 208 beginnt abzunehmen. So kann beispielsweise nur das Initialisierungsmodul 388 die Änderung basierend auf oder gleich setzen: ( P r e v D T R − D T R ) P r e v D T R
    Figure DE102018104484B4_0001
    wobei PrevDTR das zuvor gespeicherte DTR ist und DTR die Fahrerdrehmomentanforderung 208 ist.
  • In verschiedenen Implementierungen speichert das Initialisierungsmodul 388 den Motordrehmomentbefehl 308 für jede vorbestimmte Periode, wie beispielsweise jeden Regelkreis. Wenn der CL-Zustand 330 von inaktiv auf aktiv wechselt, ermittelt das Initialisierungsmodul 388 eine Änderung (z. B. Prozentsatz) basierend auf der Differenz zwischen einem zuvor gespeicherten Motordrehmomentbefehl und dem Motordrehmomentbefehl 308. So kann beispielsweise der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl aus einer vorbestimmten Periode vor oder aus einer vorbestimmten Anzahl an Regelkreisen vor einem vorhandenen Regelkreis resultieren. Alternativ dazu kann der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl bei Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses erfolgen, beispielsweise wenn der Motordrehmomentbefehl 308 beginnt abzunehmen. So kann beispielsweise nur das Initialisierungsmodul 388 die Änderung basierend auf oder gleich setzen: ( P r e v M T C − M T C ) P r e v M T C
    Figure DE102018104484B4_0002
    wobei PrevMTC der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl und MTC der Motordrehmomentbefehl 308 ist.
  • Wenn der CL-Zustand 330 von inaktiv auf aktiv wechselt, setzt das Initialisierungsmodul 388 ein anfängliches CL-Drehmoment 392 basierend auf der Straßenlast 384 und der Änderung. Das Initialisierungsmodul 388 kann das anfängliche CL-Drehmoment 392 unter Verwendung einer Gleichung und einer Nachschlagetabelle einstellen, die Straßenlasten und Änderungen (Werte) mit den anfänglichen CL-Drehmomenten in Beziehung setzt. So kann beispielsweise das Initialisierungsmodul 388 das anfängliche CL-Drehmoment 392 basierend auf der Straßenlast 384 multipliziert mit der Änderung einstellen.
  • Wenn der CL-Zustand 330 vom inaktiven in den aktiven Zustand übergeht, setzt das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 auf das anfängliche CL-Drehmoment 392. Dadurch wird das CL-Modul 320 basierend auf der Straßenlast 384 initialisiert, um es dem CL-Modul 320 so zu ermöglichen, das CL-Drehmoment 312 schneller zu stabilisieren, das Fahrzeug schneller zum Stillstand zu bringen und/oder eine Periode zu minimieren, in der das Fahrzeug eine Steigung hinunterrollt.
  • Ein CL-Zustandsmodul 356 stellt den CL-Zustand 330 ein. Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 geringer als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist, kann das CL-Zustandsmodul 356 den CL-Zustand 330 in den aktiven Zustand setzen, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 208 Null oder weniger als ein vorgegebenes Drehmoment beträgt. Die vorgegebene Geschwindigkeit ist höher als Null und kann beispielsweise etwa 5 Kilometer pro Stunde oder eine andere geeignete Geschwindigkeit sein. Die vorgegebene Geschwindigkeit ist höher als (eine Obergrenze von) einem vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereich, der im Folgenden beschrieben wird. In verschiedenen Implementierungen kann die Motordrehmomentanforderung 234 anstelle des Antriebsdrehmoments 208 verwendet werden.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das CL-Zustandsmodul 356 den CL-Zustand 330 in den aktiven Zustand setzen, wenn das Fahrzeug vorwärts ein Gefälle hinabrollt, wenn der Antriebsmodus 360 im Rückwärtsgang ist, oder wenn das Fahrzeug rückwärts ein Gefälle hinab rollt, wenn der Antriebsmodus 360 im Drive-, Low- oder einem anderen Vorwärtsgang ist. Der Fahrmodus 360 kann beispielsweise Parkstellung, Vorwärtsfahrt, Low-Range, Leerlaufstellung oder in einigen Fahrzeugen rückwärts sein. Der Fahrzustand 360 kann von einem Benutzer basierend auf einer Stellung eines Wahlhebels für Parkstellung, Rückwärtsgang, Leerlaufstellung, Vorwärtsfahrt, Low-Range (PRNDL) vorgegeben werden. Der Zweck für den Übergang des CL-Zustands 330 in den aktiven Zustand unter diesen Umständen ist es, das Fahrzeug mit aktivierter CL-Steuerung zu stoppen, trotzdem der Fahrer Drehmoment anfordert, entweder über das Fahrpedal und/oder das Bremspedal, wenn die Drehmomentanforderung des Fahrers nicht ausreicht, um das Fahrzeug am Rollen in einer der beabsichtigten Bewegung entgegengesetzten Richtung zu hindern.
  • Das CL-Zustandsmodul 356 kann den CL-Zustand 330 in den Sperrzustand setzen, wenn die APP und/oder die BPP größer als Null sind (wodurch angezeigt wird, dass das Fahrpedal und/oder das Bremspedal niedergedrückt/betätigt wird) und/oder die Fahrerdrehmomentanforderung 208 größer als Null oder größer als das vorgegebene Drehmoment ist, während die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 niedriger als die vorgegebene Geschwindigkeit ist. Das CL-Zustandsmodul 356 kann den CL-Zustand 330 in den inaktiven Zustand setzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 außerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs ist, Belegung des Fahrers nicht erfasst wird und/oder wenn eine oder mehrere weitere Bedingungen erfüllt sind.
  • Ein FF Modul 364 (siehe auch 5) ermittelt das FF-Drehmoment 316, um das Fahrzeug an einem Gefälle stillzuhalten, wenn ein Fahrer den Antriebsmodus 360 vom Fahrgang in den niedrigen Low-Gang schaltet, während die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 Null ist. Unter diesen Umständen kann die Änderung des Antriebsmodus 360 ohne das FF-Modul 364 zulassen, dass das Fahrzeug ein Gefälle hinab rollt. Das FF-Module 364 wird weiter unten abgehandelt.
  • Wie vorstehend erwähnt, ermittelt das Motordrehmomentmodul 304 das Motordrehmoment 308 basierend auf der Motordrehmomentanforderung 234, dem CL-Drehmoment 312 und dem FF-Drehmoment 316. Ein Schaltsteuermodul 370 steuert die Funktion der Schalter des Wechselrichtermoduls 256 zum Steuern des Kraftflusses zu und vom Elektromotor 198 basierend auf dem Motordrehmoment 308.
  • 4 ist ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Motordrehmomentmoduls 304. Ein Ratenbegrenzungsmodul 412 erzeugt ein ratenbegrenztes CL-Drehmoment 416, indem es Änderungen des CL-Drehmoments 312 von Regelkreis zu Regelkreis auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Insbesondere wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 kleiner ist als der erste CL-Drehmoment 312, erhöht das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 hin zum CL_Drehmoment 312 bis zu einem ersten Maximalbetrag pro Regelkreis. Wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 größer als das CL-Drehmoment 312 ist, verringert das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 hin zum CL-Drehmoment 312 bis zu einem zweiten Maximalbetrag pro Regelkreis. Das Ratenbegrenzungsmodul 412 stellt das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 auf das CL-Drehmoment 312 ein, wenn die Differenz zwischen dem ratenbegrenzten CL-Drehmoment 416 und dem CL-Drehmoment 312 kleiner ist als der erste und zweite Maximalbetrag. In verschiedenen Implementierungen kann das Ratenbegrenzungsmodul 412 nicht das CL-Drehmoment 312 begrenzen und das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 entsprechend dem CL-Drehmoment 312 einstellen.
  • Die ratenbegrenzenden Änderungen des CL-Drehmoments 312 dienen der Formgebung, um zu verhindern, dass große Änderungen des CL-Drehmoments 312 zwischen aufeinanderfolgenden Regelkreisen ausgeführt werden. Das CL-Drehmoment 312 und das CL-Modul 320 können als stabilisiert bezeichnet werden, wenn die Differenz zwischen dem ratenbegrenzten CL-Drehmoment 416 und dem CL-Drehmoment 312 kleiner als der vorgegebene Maximalbetrag ist.
  • Der erste und zweite Maximalbetrag werden durch ein Maximummodul 420 eingestellt sind und gemeinsam durch 424 dargestellt. Das Maximummodul 420 stellt den ersten und zweiten Maximalbetrag 424 jeweils auf den ersten und zweiten vorgegebenen Wert, wenn der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand ist. Das Maximummodul 420 stellt den ersten und zweiten Maximalbetrag 424 jeweils auf den dritten und vierten vorgegebenen Wert, wenn der CL-Zustand 330 im gesperrten Zustand ist. Der erste und zweite vorgegebene Wert lassen größere Änderungen je Regelschleife zu als der dritte und vierte vorgegebene Wert. Mit anderen Worten ist der erste vorgegebene Wert größer als der dritte vorgegebene Wert, und der zweite vorgegebene Wert ist größer als der vierte vorgegebene Wert. In verschiedenen Implementierungen kann der erste vorgegebene Wert gleich dem zweiten vorgegebenen Wert sein und der dritte vorgegebene Wert kann gleich dem vierten vorgegebenen Wert sein.
  • Ein Begrenzungsmodul 428 begrenzt das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 auf ein vorgegebenes oberes und unteres Drehmoment, um ein endgültiges CL-Drehmoment 432 zu erzeugen. Genauer gesagt, setzt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 gleich dem ratenbegrenzten CL-Drehmoment 416, wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 zwischen den vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerten liegt. Mit anderen Worten setzt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 gleich dem ratenbegrenzten CL-Drehmoment 416, wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 sowohl größer als der vorgegebene untere Drehmomentgrenzwert als auch kleiner als der vorgegebene obere Drehmomentgrenzwert ist. Wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 größer als der vorgegebene obere Drehmomentgrenzwert ist, setzt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 auf den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert. Wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 niedriger als der vorgegebene untere Drehmomentgrenzwert ist, setzt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 auf den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert.
  • Die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte werden durch ein Begrenzungsmodul 436 vorgegeben und sind durch 440 zusammengefasst veranschaulicht. Das Begrenzungsmodul 436 setzt im Allgemeinen die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte auf die jeweils positiven und negativen vorgegebenen Drehmomente. n verschiedenen Implementierungen kann die Größe des positiven vorgegebenen Drehmoments gleich der Größe des negativen vorgegebenen Drehmoments sein.
  • Unter gewissen Straßenlastbedingungen kann die Begrenzung des durch das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 auf den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert oder den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert dazu führen, dass das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit (ungleich Null) eine Steigung abwärts rollen kann, die von einem Fahrer nicht als rollende Bewegung wahrgenommen wird. Mit anderen Worten kann das Hybridsteuermodul 196 mit den vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerten das Fahrzeug möglicherweise nicht zum Stillstand bringen und das Fahrzeug kann mit einer langsamen Geschwindigkeit rollen, die für den Fahrer nicht wahrnehmbar ist.
  • Um zu verhindern, dass das Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten rollt, wenn der CL-Zustand 330 aktiv ist, passt das Begrenzungsmodul 436 die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte an (erhöht oder verringert), sodass das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann oder das Fahrzeug mit einer etwas höheren Geschwindigkeit rollt, die für den Fahrer wahrnehmbar ist. So ermittelt beispielsweise das Begrenzungsmodul 436, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb eines vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereichs liegt, dessen oberen und unteren Begrenzungen größer als Null sind. Der vorgegebene niedrige Geschwindigkeitsbereich wird basierend auf Fahrzeuggeschwindigkeiten kalibriert, zwischen denen ein Fahrer das Fahrzeug nicht als rollend (bewegend) wahrnehmen kann, obwohl das Fahrzeug tatsächlich rollt. So kann beispielsweise nur der vorgegebene niedrige Geschwindigkeitsbereich ungefähr 0,1-0,3 km/h oder ein anderer geeigneter niedriger Geschwindigkeitsbereich sein.
  • Wenn der CL-Zustand 330 aktiv ist, kann das Begrenzungsmodul 436 die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte auf die vorgegebenen Werte einstellen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 außerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs liegt. Das Begrenzungsmodul 436 passt die vorgegebenen oberen und/oder unteren Drehmomentgrenzwerte an, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs liegt (d.h. kleiner als der obere und größer als der untere Grenzwert) und der CL-Zustand 330 aktiv ist.
  • Wenn beispielsweise das Getriebe in einem Vorwärtsgang nach unten an einer Steigung steht, der CL-Zustand 330 aktiv, die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs liegt und die Größe der Straßenlast 384 kleiner ist als die Größe eines vorgegebenen maximalen negativen Drehmoments, kann das Begrenzungsmodul 436 den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert in Fahrtrichtung (z. B. um einen vorgegebenen Betrag) oder bis zum vorgegebenen maximalen negativen Drehmoment verringern (d. h. negativer machen). Dies ermöglicht das Steuern des Elektromotors 198 durch das Hybridsteuermodul 196, um ein größeres negatives Drehmoment auszugeben, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Das vorgegebene maximale negative Drehmoment kann basierend auf einem maximalen negativen Wert des endgültigen CL-Drehmoments 432 kalibriert werden.
  • Als ein weiteres Beispiel, wenn sich das Getriebe in einem Rückwärtsgang befindet und nach oben gerichtet, der CL-Zustand 330 aktiv und die Größe der Straßenlast 384 kleiner als die Größe eines vorgegebenen maximalen positiven Drehmoments ist, können die Begrenzungsmodule 436 den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert in Fahrtrichtung (z. B. um einen vorbestimmten Betrag) oder bis zum vorgegebenen maximalen positiven Drehmoment erhöhen (d. h. positiver machen). Dies ermöglicht das Steuern des Elektromotors 198 durch das Hybridsteuermodul 196, um ein größeres positives Drehmoment auszugeben, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Das vorgegebene maximale positive Drehmoment kann basierend auf einem maximalen positiven Wert des endgültigen CL-Drehmoments 432 kalibriert werden.
  • In verschiedenen Implementierungen können die Größen der vorgegebenen maximalen positiven und negativen Drehmomente gleich sein. Das Begrenzungsmodul 436 kann eine Größe des Straßenlastmoments 384 mit der Größe des vorgegebenen maximalen positiven Drehmoments und/oder der Größe des vorgegebenen maximalen negativen Drehmoments vergleichen.
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 gleich Null wird, während das Begrenzungsmodul 436 die oberen und/oder unteren Drehmomentgrenzwerte einstellt, kann das Begrenzungsmodul 436 die oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte beibehalten, um das Fahrzeug im Stillstand zu halten. Ein Karosseriesteuermodul kann auch eine oder mehrere mechanische Bremsen (z. B. eine Feststellbremse) des Fahrzeugs betätigen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 in verschiedenen Implementierungen gleich Null wird (z. B. kontinuierlich für mindestens eine vorgegebene Periode, kann das Begrenzungsmodul 436 die oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte auf die vorgegebenen maximalen positiven und negativen Drehmomente einstellen.
  • Wenn sich das Getriebe in einem Vorwärtsgang in Fahrtrichtung nach unten befindet, der CL-Zustand 330 aktiv ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs liegt und die Größe der Straßenlast 384 größer oder gleich der Größe des vorgegebenen maximalen negativen Drehmoments ist, kann das Hybridsteuermodul 196 das Fahrzeug möglicherweise nicht zum Stillstand bringen. Somit kann das Begrenzungsmodul 436 den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert z. B. um einen vorgegebenen Betrag erhöhen (d. h. weniger negativ machen). Der Elektromotor 198 gibt dann ein geringeres negatives Drehmoment ab und ermöglicht so, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit rollen kann, die über dem vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich liegt. Fahrzeugbewegungen über den vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich hinaus können für den Fahrer wahrnehmbar sein und beispielsweise dazu führen, dass der Fahrer mechanische Bremsen oder das Fahrpedal betätigt.
  • Als ein anderes Beispiel, wenn sich das Getriebe in einem Rückwärtsgang in Fahrtrichtung nach oben befindet, der CL-Zustand 330 aktiv ist, und die Größe der Straßenlast 384 größer oder gleich der Größe des vorgegebenen maximalen positiven Drehmoments ist, kann das Hybridsteuermodul 196 möglicherweise nicht in der Lage sein, das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Somit kann das Begrenzungsmodul 436 den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert um einen vorgegebenen Betrag verringern (d. h. weniger positiv machen). Der Elektromotor 198 gibt dann ein geringeres positives Drehmoment ab und ermöglicht so, dass das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit rollen kann, die über dem vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich liegt. Fahrzeugbewegungen über den vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich hinaus sind für den Fahrer wahrnehmbar und führen dazu, dass der Fahrer mechanische Bremsen oder das Fahrpedal betätigt.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die Reihenfolge der Ratenbegrenzungsmodule 412 und 428 umgeschaltet werden. Mit anderen Worten kann die Begrenzung durch das Begrenzungsmodul 428 angewendet werden und das Ratenbegrenzungsmodul 412 kann die Leistung des Begrenzungsmoduls 428 begrenzen, um das endgültige CL-Drehmoment 432 zu erzeugen.
  • Ein Auswahlmodul 450 stellt das ausgewählte Drehmoment 454 auf das endgültige CL-Drehmoment 432 und auf null 458 basierend auf dem CL-Zustand 330 ein. Insbesondere stellt das Auswahlmodul 450 das ausgewählte Drehmoment 454 auf das endgültige CL-Drehmoment 432 ein, wenn der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand ist. Das Auswahlmodul 450 stellt das ausgewählte Drehmoment 454 auf null 458, wenn der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand ist. Das Auswahlmodul 450 stellt auch das ausgewählte Drehmoment 454 auf null 458, wenn der CL-Zustand 330 im gesperrten Zustand ist.
  • Ein Summiermodul 462 stellt ein erstes Motordrehmoment 466 ein, basierend auf oder gleich einer Summe des ausgewählten Drehmoments 454, der Motordrehmomentanforderung 234 und dem FF-Drehmoment 316. Ein Begrenzungsmodul 470 begrenzt den ersten Motordrehmomentbefehl 466 zwischen einem oberen und einem unteren Drehmomentgrenzwert und gibt das Ergebnis als den Motordrehmomentbefehl 308 aus. Die oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte können fest vorgegebene Werte sein, oder das Begrenzungsmodul 470 kann die oberen und unteren Grenzen basierend auf einem oder mehreren aktuellen Betriebsparameter, wie den Ladezustand der ESD 260 ermitteln. In verschiedenen Implementierungen kann das Begrenzungsmodul 470 auch Änderungen im Motordrehmomentbefehl 308 begrenzen.
  • In verschiedenen Implementierungen kann ein weiteres Auswahlmodul implementiert werden, das es ermöglicht, dass das ausgewählte Drehmoment 454 (bzw. das endgültige CL-Drehmoment 432, das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 oder das CL-Drehmoment 312) entweder (i) als Eingang für das Summiermodul 462, wie im Beispiel von 4, oder (ii) als Eingang für ein anderes Summiermodul zur Ergänzung des Ausgangs des Begrenzungsmoduls 470 verwendet wird. Im Beispiel von (ii) würde die Summe des FE-Drehmoments 316 und der Motordrehmomentanforderung 234 durch das Begrenzungsmodul 470 begrenzt und ratenbegrenzt werden, bevor das Ergebnis mit dem gewählten Drehmoment 454 (oder dem endgültigen CL-Drehmoment 432, dem ratenbegrenzten CL-Drehmoment 416 oder dem CL-Drehmoment 312) summiert wird, um den Motordrehmomentbefehl 308 zu erzeugen.
  • 5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des FF-Moduls 364. Ein Ansteuermodul 504 generiert selektiv ein Auslösesignal 508, basierend auf dem Antriebsmodus 360 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 324. Genauer gesagt erzeugt das Ansteuermodul 504 das Triggersignal 508 wenn alle folgenden Bedingungen erfüllt sind: (i) der Antriebsmodus 360 geht aus dem Fahrmodus in die niedrige Low-Gangstufe über; (ii) die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 ist Null (und die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 ist auch Null); und (iii) eine Bremspedalstellung (BPP) 536 zeigt an, dass der Fahrer das Bremspedal nicht betätigt (z. B. BPP=0). Das Ansteuermodul 504 erzeugt kein Auslösesignal 508, wenn zumindest eine der Bedingungen (i), (ii) und (iii) nicht erfüllt ist. Wenn der Antriebsmodus 360 aus dem Fahrgang in den niedrigen Low-Gang übergeht, während die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 Null ist, kann sich das Fahrzeug bewegen, wenn sich das Fahrzeug auf einem Gefälle befindet. In solchen Umständen würde das CL-Modul 320 durch Erzeugen des CL-Drehmoments 312 ansprechen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 auf null zurückzustellen, aber das Fahrzeug würde anrollen. Die FF Modul 364 minimiert oder verhindert Fahrzeugbewegung unter solchen Umständen.
  • Wenn das Triggersignal 508 erzeugt wird, ermittelt ein FF-Bestimmungsmodul 528 das FF-Drehmoment 316, um die, Fahrzeugbewegung trotz der Änderung des Antriebsmodus 360 vom Fahrgang in den niedrigen Low-Gang zu verhindern. Das FF-Bestimmungsmodul 528 ermittelt die FF Drehmoment 316 basierend auf dem Antriebsmodus 360 Wechseln von auf niedrige. Das FF-Drehmoment 316 kann ein fester, vordefinierter Wert sein, kalibriert um das Fahrzeug gestoppt zu halten, wenn der Antriebsmodus 360 im Low-Gang ist.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Einstellen des CL-Drehmoment 312 darstellt. Wie oben beschrieben kann das CL-Modul 320 kann das CL-Drehmoment 312 basierend auf der Verringerung des Unterschieds zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 auf null einstellen. Die Steuerung beginnt mit 604, wobei das Initialisierungsmodul 388 die Fahrerdrehmomentanforderung 208 speichert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 kann Null sein oder bei ungleich Null 604. Das Initialisierungsmodul 388 speichert für jeden Regelkreis die Fahrerdrehmomentanforderung 208. Eine zuvor gespeicherte Fahrerdrehmomentanforderung (von einem früheren Regelkreis) wird verwendet, um die Änderung zu ermitteln, wenn der CL-Zustand 330 von inaktiv nach aktiv wechselt.
  • Bei 608 ermittelt das Straßenlastmodul 380, wie oben beschrieben, die Straßenlast (Drehmoment) 384. Bei 612 ermitteln das CL-Modul 320 und das Initialisierungsmodul 388, ob der CL-Zustand 330 vom inaktiven in den aktiven Zustand übergegangen ist. Wenn 612 wahr ist, wird die Steuerung mit 616 fortgesetzt. Sollte 612 nicht zutreffen, geht die Steuerung auf 628 über, worauf nachstehend näher eingegangen wird.
  • Das Initialisierungsmodul 388 ermittelt die Änderung zum Beispiel basierend auf der Fahrerdrehmomentanforderung 208 und der zuvor gespeicherten Fahrerdrehmomentanforderung. So kann beispielsweise die zuvor gespeicherte Fahrerdrehmomentanforderung aus einer vorbestimmten Periode vor oder aus einer vorbestimmten Anzahl an Regelkreisen vor einem vorhandenen Regelkreis resultieren. Alternativ dazu kann die zuvor gespeicherte Fahrerdrehmomentanforderung bei Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses erfolgen, beispielsweise wenn die Fahrerdrehmomentanforderung 208 beginnt abzunehmen. So kann beispielsweise nur das Initialisierungsmodul 388 die Änderung basierend auf oder gleich setzen: ( P r e v D T R − D T R ) P r e v D T R
    Figure DE102018104484B4_0003
    wobei PrevDTR das zuvor gespeicherte DTR ist und DTR die Fahrerdrehmomentanforderung 208 ist.
  • Alternativ ermittelt das Initialisierungsmodul 388 die Änderung basierend auf dem zuvor gespeicherten Motordrehmomentbefehl und dem Motordrehmomentbefehl 308. So kann beispielsweise der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl aus einer vorbestimmten Periode vor oder aus einer vorbestimmten Anzahl an Regelkreisen vor einem vorhandenen Regelkreis resultieren. Alternativ dazu kann der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl bei Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses erfolgen, beispielsweise wenn der Motordrehmomentbefehl 308 beginnt abzunehmen. So kann beispielsweise nur das Initialisierungsmodul 388 die Änderung basierend auf oder gleich setzen: ( P r e v M T C − M T C ) P r e v M T C
    Figure DE102018104484B4_0004
    wobei PrevMTC der zuvor gespeicherte Motordrehmomentbefehl und MTC der Motordrehmomentbefehl 308 ist.
  • Das Initialisierungsmodul 388 ermittelt das anfängliche CL-Drehmoment 392 basierend auf der Straßenlast 384 und der Änderung bei 620. So kann beispielsweise das Initialisierungsmodul 388 das anfängliche CL-Drehmoment 392 auf die Straßenlast 384 multipliziert mit der Änderung einstellen. Bei 624 stellt das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 gleich dem anfänglichen CL-Drehmoment 392 ein. Das Motordrehmomentmodul 304 ermittelt dann basierend auf dem CL-Drehmoment 312 den Motordrehmomentbefehl 308. Das Schaltsteuermodul 370 steuert die Funktion der Schalter des Wechselrichtermoduls 256 basierend auf dem Motordrehmomentbefehl 308. Das Wechselrichtermodul 256 versorgt daher den Elektromotor 198 mit Leistung, basierend auf dem Erreichen des Motordrehmomentbefehls 308.
  • Unter Bezugnahme zurück auf 628 kann das CL-Modul 320 ermitteln, ob sich der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand befindet und vorher im aktiven Zustand war (d. h. nicht vom inaktiven Zustand in den aktiven Zustand im aktuellen Regelkreis übergegangen ist). Wenn 628 wahr ist, aktualisiert das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 basierend auf dem Anpassen der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 an die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit 328 bei 632. Das Motordrehmomentmodul 304 ermittelt dann basierend auf dem CL-Drehmoment 312 den Motordrehmomentbefehl 308.
  • Das Schaltsteuermodul 370 steuert die Funktion der Schalter des Wechselrichtermoduls 256 basierend auf dem Motordrehmomentbefehl 308. Das Wechselrichtermodul 256 versorgt daher den Elektromotor 198 mit Leistung, basierend auf dem Erreichen des Motordrehmomentbefehls 308. Wenn 628 falsch ist, kann die Steuerung enden. Wie vorstehend besprochen, kann das CL-Modul 320, wenn sich der CL-Zustand 330 im inaktiven Zustand befindet, das CL-Drehmoment 312 zurücksetzen. Wenn der CL-Zustand 330 im Sperrzustand ist, kann das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 unverändert lassen. Die Steuerung wird hier als endlich dargestellt und abgehandelt, entspricht das Beispiel nach 6 jedoch einem Regelkreis, und ein Regelkreis kann in jeder vorgegebenen Zeitdauer gestartet werden.
  • 7 beinhaltet ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zur Steuerung eines Elektromotors. Die Steuerung beginnt mit 704, wo der Hybridbaustein 228 die Motordrehmomentanforderung 234 ermittelt, das CL-Modul 320 das CL-Drehmoment 312 ermittelt und das FF-Modul das FF Drehmoment 316 ermittelt. Bei 708 ermittelt das Auswahlmodul 450, ob sich der CL-Zustand 330 im aktiven Zustand befindet. Wenn 708 wahr ist, wird die Steuerung mit 712 fortgesetzt und das ausgewählte Drehmoment 454 wird basierend auf dem CL-Drehmoment 312 eingestellt. Wenn 708 falsch ist, setzt das Auswahlmodul 450 das ausgewählte Drehmoment 454 auf null 458 bei 710, und die Steuerung geht auf 748 über, was im Folgenden näher erläutert wird.
  • Bei 712 stellt das Maximummodul 420 den ersten und zweiten Maximalbetrag auf den ersten und zweiten vorgegeben Wert ein. Bei 716 erzeugt das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 durch die Ratenbegrenzung der Änderungen im CL-Drehmoment 312. Insbesondere wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 kleiner ist als das erste CL-Drehmoment 312, erhöht das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 hin zum CL-Drehmoment 312 bis zu einem ersten Maximalbetrag. Wenn die Differenz zwischen dem ratebegrenzten CL-Drehmoment 416 und dem CL-Drehmoment 312 kleiner als der erste Maximalbetrag ist, stellt das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratebegrenzte CL-Drehmoment 416 auf das CL-Drehmoment 312 ein. Umgekehrt, wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 größer als das CL-Drehmoment 312 ist, verringert das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 hin zum CL-Drehmoment 312 bis zu dem zweiten Maximalbetrag. Wenn die Differenz zwischen dem ratebegrenzten CL-Drehmoment 416 und dem CL-Drehmoment 312 kleiner als der zweite Maximalbetrag ist, stellt das Ratenbegrenzungsmodul 412 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 auf das CL-Drehmoment 312 ein.
  • Bei 720 ermittelt das Begrenzungsmodul 436, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb des vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereichs liegt, in dem die Fahrzeugbewegung vom Fahrer nicht wahrgenommen werden kann. Wenn 720 wahr ist, wird die Steuerung mit 728 fortgesetzt. Wenn 720 falsch ist, ermittelt das Begrenzungsmodul 436, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 kleiner als die (untere Geschwindigkeitsgrenze) des vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereichs bei 724 ist. So kann beispielsweise das Begrenzungsmodul 436 ermitteln, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 für mindestens eine vorgegebene Periode bei 724 kontinuierlich gleich Null ist. Wenn 724 falsch ist, kann die Steuerung enden. Wenn 724 wahr ist, kann das Begrenzungsmodul 436 die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte auf die vorgegebenen maximalen positiven bzw. negativen Drehmomente bei 732 einstellen und mit 740 fortfahren. Dies kann dazu beitragen, dass das Fahrzeug im Stillstand gehalten wird. In verschiedenen Implementierungen, wenn 728 wahr ist, kann das Begrenzungsmodul 436 stattdessen die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte des Begrenzungsmoduls 428 beibehalten, und die Steuerung kann mit 740 fortgesetzt werden.
  • Bei 728 (wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 innerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs liegt) ermittelt das Begrenzungsmodul 436, ob die Straßenlast 384 innerhalb der vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwerte des Begrenzungsmoduls 428 liegt. Wenn sich das Getriebe beispielsweise in einem Vorwärtsgang befindet und eine Steigung hinunter gerichtet ist (wie durch die negative Straßenlast 384 angezeigt), kann das Begrenzungsmodul 436 ermitteln, ob die Straßenlast 384 niedriger ist (d. h. negativer als) als vorgegebene maximale negative Drehmoment bei 728. Alternativ kann das Begrenzungsmodul 436 ermitteln, ob die Größe der Straßenlast 384 größer ist als die Größe des vorgegebenen maximalen negativen Drehmoments. Wenn sich das Getriebe in einem Rückwärtsgang befindet und eine Steigung nach oben gerichtet ist (was durch die positive Straßenlast 384 angezeigt wird), kann das Begrenzungsmodul 436 ermitteln, ob die Straßenlast 384 größer ist (d. h. positiver als) das vorgegebene maximale positive Drehmoment bei 728.
  • Wenn 728 wahr ist, passt das Begrenzungsmodul 436 mindestens eine der vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte so an, dass das CL-Drehmoment verwendet werden kann, um das Fahrzeug bei 732 zu stoppen, und die Steuerung wird mit 740 fortgesetzt. So kann beispielsweise das Begrenzungsmodul 436 den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert hin zu (z. B. um einen vorgegebenen Betrag) oder auf das vorgegebene maximale positive Drehmoment erhöhen. Das Begrenzungsmodul 436 kann zusätzlich oder alternativ den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert hin zu (z. B. um einen vorgegebenen Betrag) oder auf das vorgegebene maximale negative Drehmoment herabsetzen. Dies ermöglicht das Steuern des Elektromotors 198 durch das Hybridsteuermodul 196, um ein größeres positives oder negatives Drehmoment auszugeben, um das Fahrzeug an der Steigung zum Stillstand zu bringen.
  • Wenn 728 falsch ist, passt das Begrenzungsmodul 436 mindestens einen der vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte an, dass das CL-Drehmoment verwendet werden kann, damit das Fahrzeug bei 736 schneller rollen kann, und die Steuerung wird bei 740 fortgesetzt. So kann beispielsweise das Begrenzungsmodul 436 den vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert (z. B. um einen vorgegebenen Betrag) gegen Null verringern. Das Begrenzungsmodul 436 kann zusätzlich oder alternativ den vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert (z. B. um einen vorgegebenen Betrag) gegen Null erhöhen. Dies begrenzt die Fähigkeit des CL-Drehmoments 312, den Motordrehmomentbefehl 308 zu beeinflussen. Als Ergebnis steuert das Hybridsteuermodul 196 den Elektromotor 198, um weniger Drehmoment (positiv oder negativ) auszugeben, damit das Fahrzeug mit einer höheren Geschwindigkeit rollen kann, die vom Fahrer besser wahrgenommen werden kann. Wenn das Fahrzeug weiterhin mit niedriger Geschwindigkeit (innerhalb des vorgegebenen niedrigen Drehzahlbereichs) rollt, kann das Begrenzungsmodul 436 bei einer nächsten Iteration von 736 mindestens einen der vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte weiter einstellen, um ein schnelleres Rollen des Fahrzeugs zu ermöglichen.
  • Bei 740 begrenzt das Begrenzungsmodul 428 das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 auf einen Wert zwischen die vorgegebenen oberen und unteren Drehmomentgrenzwerte, um das endgültige CL-Drehmoment 432 zu erzeugen. Wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 größer als der vorgegebene obere Drehmomentgrenzwert ist, stellt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 gleich dem vorgegebenen oberen Drehmomentgrenzwert ein. Wenn das ratenbegrenzte CL-Drehmoment 416 niedriger als der vorgegebene untere Drehmomentgrenzwert ist, stellt das Begrenzungsmodul 428 das endgültige CL-Drehmoment 432 gleich dem vorgegebenen unteren Drehmomentgrenzwert ein.
  • Bei 744, basierend auf dem CL-Zustand 330 im aktiven Zustand, stellt das Auswahlmodul 450 das ausgewählte Drehmoment 454 auf das endgültige CL-Drehmoment 432 ein. Bei 748 ermittelt das Summiermodul 462 den ersten Motordrehmomentbefehl 466 basierend auf der Motordrehmomentanforderung 234, dem ausgewählten Drehmoment 454 und dem FF-Drehmoment 316. So kann beispielsweise das Summiermodul 462 den ersten Motordrehmomentbefehl 466 basierend auf oder gleich einer Summe aus der Motordrehmomentanforderung 234, dem gewählten Drehmoment 454 und dem FF-Drehmoment 316 einstellen.
  • Das Begrenzungsmodul 428 begrenzt den ersten Motordrehmomentbefehl 466 zwischen den oberen und unteren Drehmomentgrenzwerten bei 752, um den Motordrehmomentbefehl 308 zu erzeugen. Insbesondere wenn der erste Motordrehmomentbefehl 466 zwischen dem oberen und unteren Drehmomentgrenzwert liegt, stellt das Begrenzungsmodul 470 den Motordrehmomentbefehl 308 gleich oder basierend auf dem ersten Motordrehmomentbefehl 466 ein. Wenn das erste Motordrehmoment 466 größer ist als der obere Drehmomentgrenzwert, stellt das Begrenzungsmodul 470 den Motordrehmomentbefehl 308 auf den oberen Drehmomentgrenzwert ein. Wenn der erste Motordrehmomentbefehl 466 niedriger ist als der obere Drehmomentgrenzwert, stellt das Begrenzungsmodul 470 den Motordrehmomentbefehl 308 auf den unteren Drehmomentgrenzwert ein.
  • Das Schaltsteuermodul 370 steuert bei 756 die Funktion der Schalter des Wechselrichtermoduls 256 basierend auf dem Motordrehmomentbefehl 308. Das Wechselrichtermodul 256 versorgt daher den Elektromotor 198 mit Leistung, basierend auf dem Erreichen des Motordrehmomentbefehls 308. Die Steuerung wird hierin als endlich dargestellt und abgehandelt, das Beispiel nach 7 entspricht jedoch einem Regelkreis, und ein Regelkreis kann für jede vorgegebene Zeitdauer gestartet werden.
  • 8 zeigt ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zum Einstellen einer Zielgeschwindigkeit für ein Fahrzeug und die Steuerung eines Elektromotors. Die Steuerung beginnt bei 804 mit der Feststellung durch das Zielgeschwindigkeitsmodul 348, ob eine oder mehrere Freigabebedingungen erfüllt sind. So kann beispielsweise das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 feststellen, ob das Gas- und das Bremspedal nicht getreten werden und die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 geringer als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist. Die vorgegebene Geschwindigkeit ist größer als null und kann beispielsweise kleiner als 16,1 km/h sein. Wenn 804 wahr ist, fährt die Steuerung mit 808 fort. Wenn 804 falsch ist, kann die Steuerung zu 804 zurückkehren.
  • Bei 808 ermittelt das Zielgeschwindigkeitsmodul 348, ob der Wippenstatus 352 auf eine Betätigung der Wippe durch den Fahrer hindeutet. Wenn 808 falsch ist, generiert das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 das Profil der Zielgeschwindigkeit um eine Änderung der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 mit einer zweiten vorbestimmten Geschwindigkeit über den zukünftigen Zeitraum bei 812 durchzuführen, die Steuerung kehrt dann zurück zu 804. Die zweite vorgegebene Geschwindigkeit ist größer als null und kann kleiner sein als eine vorgegebene Geschwindigkeit sein. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann das Profil für die Zielgeschwindigkeit basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 festlegen, wie schon zuvor erörtert. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann das Profil für die Zielgeschwindigkeit weiterhin anhand des Antriebsmodus' 360 festlegen. So kann beispielsweise das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 das Profil für die Zielgeschwindigkeit zur Änderung der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 über einen kürzeren Zeitraum erzeugen, wenn der Antriebsmodus 360 auf langsam steht, relativ im Vergleich zum Antriebsmodus 360 im Fahrbetrieb.
  • Das CL-Modul 320 generiert das CL-Drehmoment 312 zur Reduzierung der Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 auf null. Das Schaltsteuermodul 370 steuert also den Betrieb des Wechselrichtermoduls 256 und damit die Drehmomentabgabe des Elektromotors 198 basierend auf der Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 gegen null. Wenn 808 wahr ist, fährt die Steuerung mit 816 fort.
  • Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 generiert das Profil für die Zielgeschwindigkeit, um bei 816 die Änderung der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 über den vorbestimmten Zeitraum auf null zu bringen. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann das Profil für die Zielgeschwindigkeit basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 324 und der Fahrzeugbeschleunigung 344 festlegen, wie schon zuvor erörtert. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 kann das Profil für die Zielgeschwindigkeit weiterhin anhand des Antriebsmodus' 360 festlegen. So kann beispielsweise das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 das Profil für die Zielgeschwindigkeit zur Änderung der Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 über einen kürzeren Zeitraum erzeugen, wenn der Antriebsmodus 360 auf langsam steht, relativ im Vergleich zum Antriebsmodus 360 im Fahrbetrieb.
  • Bei 820 ermittelt das Zielgeschwindigkeitsmodul 348, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit 324 null erreicht hat (in Reaktion auf die Bedienung der Wippe durch den Fahrer). Wenn 820 falsch ist, ermittelt das Zielgeschwindigkeitsmodul 348, ob der Wippenstatus 352 anzeigt, dass der Fahrer die Wippe bei 824 freigegeben hat. Wenn 824 falsch ist, kann die Steuerung zu 820 zurückkehren. Wenn 824 wahr ist, kann die Steuerung zu 812 zurückkehren und das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 generiert das Profil für die Zielgeschwindigkeit, um die Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 auf die vorgegebene Geschwindigkeit zu ändern.
  • Wenn 820 wahr ist, fährt die Steuerung mit 828 fort. Bei 828 kann das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 ermitteln, ob der Wippenstatus 352 anzeigt, dass der Fahrer die Wippe freigegeben hat. Der Fahrer kann die Wippe freigeben und das Hybridsteuermodul 196 wird zumindest versuchen, das Fahrzeug im Stillstand zu halten, auch an Gefällestrecken ungleich null. So kann beispielsweise das Halten des Fahrzeugs im Stillstand mit dem FF-Modul 364 und dem FF-Drehmoment 316 erreicht werden, wie oben beschrieben. Das Zielgeschwindigkeitsmodul 348 behält auch die Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 328 von null bei. Als solches, wenn 828 wahr oder falsch ist, steuert das Hybridsteuermodul 196 die Versorgung des Elektromotors 198 mit Energie, um das Fahrzeug an 832 im Stillstand zu halten, bis eine oder mehrere deaktivierende Bedingung(en) erfüllt ist (sind). Diese deaktivierenden Bedingungen können beispielsweise die Betätigung des Brems- und/oder Gaspedals sein. Die Steuerung kann zu 804 zurückkehren.
  • Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
  • In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
  • In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
  • Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ermittelten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
  • Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
  • Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
  • Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
  • Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language), XML (extensible markup language) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einer Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python®, geschrieben werden.
  • Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als Mittel für eine Funktion (sog. „means plus function“) nach 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Begriffes „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Begriffe „Vorgang für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.

Claims (10)

  1. Elektromotor-Steuersystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Straßenlastmodul, das dazu konfiguriert ist, ein Straßenlastmoment zum Aufrechterhalten der Fahrzeugbeschleunigung zu ermitteln; ein Initialisierungsmodul, das dazu konfiguriert ist, aus dem Straßenlastmoment ein Anlaufdrehmoment zu ermitteln; ein Closed Loop (CL)-Modul, das dazu konfiguriert ist: wenn ein CL-Zustand von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand übergeht, ein CL-Drehmoment auf das Anlaufdrehmoment einzustellen; und wenn sich der CL-Zustand nach dem Wechsel in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, einstellen des CL-Drehmoments basierend auf einer Differenz zwischen einer Zielfahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Motordrehmomentmodul, das dazu konfiguriert ist, ein Motordrehmoment basierend auf dem CL-Drehmoment und einer auf einer Fahrpedalstellung basierenden Motordrehmomentanforderung zu ermitteln; und ein Schaltsteuermodul, das dazu konfiguriert ist, das Schalten eines Wechselrichters basierend auf dem Motordrehmomentbefehl zur Regelung der Versorgungsspannung an einem Elektromotor des Fahrzeugs zu steuern.
  2. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Initialisierungsmodul dazu konfiguriert ist, das Anlaufdrehmoment weiter basierend auf einer Fahrerdrehmomentanforderung zu ermitteln, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird.
  3. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Initialisierungsmodul konfiguriert ist auf Folgendes: das Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert der Fahrerdrehmomentanforderung und der Fahrerdrehmomentanforderung; und das Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  4. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 2, worin das Initialisierungsmodul konfiguriert ist auf Folgendes: das Ermitteln einer Änderung basierend auf einer Differenz zwischen einem früheren Wert des Motordrehmomentbefehls und dem Motordrehmomentbefehl; und das Ermitteln des Anlaufdrehmoments basierend auf der Änderung und dem Straßenlastmoment.
  5. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Motordrehmomentmodul dazu konfiguriert, basierend auf der Summe des CL-Drehmoments und der Motordrehmomentanforderung den Motordrehmomentbefehl zu ermitteln.
  6. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das CL-Modul dazu konfiguriert ist, wenn sich der CL-Zustand nach dem Übergang in den aktiven Zustand im aktiven Zustand befindet, das CL-Drehmoment einzustellen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung der Zielfahrzeuggeschwindigkeit anzupassen.
  7. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das CL-Modul dazu konfiguriert ist, das CL-Drehmoment gegen Null einzustellen, wenn sich der CL-Zustand in einem inaktiven Zustand befindet.
  8. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, worin das Straßenlastmodul dazu konfiguriert ist, das Straßenlastmoment basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Achsdrehmomentanforderung zu ermitteln.
  9. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein CL-Zustandsmodul, das dazu konfiguriert ist, den CL-Zustand in den aktiven Zustand zu versetzen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist und eine Drehmomentanforderung, die basierend auf der Fahrpedalstellung ermittelt wird, kleiner als ein vorgegebenes Drehmoment ist.
  10. Elektromotor-Steuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Sollgeschwindigkeitsmodul das dazu konfiguriert ist, die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs über einen Zeitraum, in dem sich der CL-Zustand im aktiven Zustand befindet, gegen Null einzustellen.
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