DE10336743A1

DE10336743A1 - Steuerungssystem für Antriebsstränge

Info

Publication number: DE10336743A1
Application number: DE10336743A
Authority: DE
Inventors: Charles Henry Troy Folkerts; Kenneth Paul Rochester Hills Dudek; Gregory Paul West Bloomfield Matthews; William Burton Hartland Orrell; Michael Ann Arbor Livshiz
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-03-04
Also published as: US20040034460A1

Abstract

Ein System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung für ein Fahrzeug enthält eine Steuereinheit für einen Antriebsstrang, ein Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung, das in der Steuereinheit für einen Antriebsstrang enthalten ist, ein Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung, das mit dem Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung kommuniziert, ein Modul zur Leistungserzeugung und -übertragung, das mit dem Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung kommuniziert, wobei das Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung unabhängig von der im Fahrzeug verwendeten Technologie zur Antriebsstrangsteuerung programmiert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem für Fahrzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um den Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu steuern.

Gegenwärtig stellen Automobilunternehmen ein weites Spektrum von Antriebssträngen für Fahrzeuge wie z.B. Verbrennungsmotoren (ICEs), von Brennstoffzellen und Batteriebaugruppen angetriebene Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge mit mehreren, in seriellen oder parallelen Konfigurationen angeordneten Antriebsstrangkomponenten her. ICE-betriebene Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge sind typischerweise mit einem automatischen oder manuellen Getriebe ausgestattet, und alle Technologien für Antriebsstränge von Fahrzeugen enthalten Steuereinheiten für Antriebsstränge. Steuereinheiten für Antriebsstränge oder Motor und Getriebe in modernen Fahrzeugen sind mit Eingängen/Ausgängen (I/O) und einer Software ausgestattet, die verwendet wird, um das Fahrzeug und den Antriebsstrang zu steuern. Die Software in modernen Steuereinheiten ist im allgemeinen für Fahrzeuge und Antriebsstränge spezifisch und muss umfassend abgewandelt werden, um bei wechselnden Antriebssystemen wie z.B. Hybridantriebssträngen genutzt zu werden. Ein Fahrzeughersteller muss eine Softwarebibliothek für eine Vielzahl von Fahrzeugmodellen und Antriebssträngen unterhalten, was Infrastrukturkosten und Komplexität schafft.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Liefern eines Steuerungssystems für Antriebsstränge, die bei einem beliebigen Antriebsstrang mit spezifischer Technologie mit einer nur verhältnismäßig kleinen Abwandlung genutzt werden kann. Die Softwarearchitektur oder -struktur der vorliegenden Erfindung umfasst Plug-and-Play-Softwaremodule, die Informationen gemäß vordefinierten Eingaben und Ausgaben (I/O) nahtlos übertragen. Die modulare Software ist so strukturiert, dass Steuerungsfunktionen für Antriebsstränge von Fahrzeugen entkoppelt sind. Wenn Steuerungssysteme, Teilsysteme oder Module von Fahrzeugen gekoppelt sind, stehen sie miteinander in enger Wechselwirkung. Wenn die Leistungscharakteristik eines Teilsystems durch Ändern der Kalibrierung seiner Parameter modifiziert wird, wird dann folglich die Leistungscharakteristik eines anderen Teilsystems beeinflusst. Dies ergibt einen iterativen Kalibrierungsprozess, um sich einer erwünschten Leistungscharakteristik für das gesamte integrierte System anzunähern. Wenn Teilsysteme entkoppelt sind, kann dann jedoch die Kalibrierung eines Teilsystems verhältnismäßig unabhängig von den anderen miteinander verbundenen Teilsystemen ausgeführt werden.

Die modulare Struktur des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung entkoppelt eine Steuerung für Antriebsstränge von Fahrzeugen wie z.B. für einen ICE, ein Getriebe und/oder Elektromotor, um Wechselwirkung zu begrenzen und zu ermöglichen, dass die Steuerungen und der Antriebsstrang in Richtung auf ein gemeinsames Ziel, die erwünschten Trajektorien der Fahrzeugleistung mit einer beliebigen Kombination der Variablen Drehmoment, Beschleunigung, Beschleunigungssprung bzw. Ruck, Drehzahl und/oder Leistung zu liefern, zusammenarbeiten. Die entkoppelte Struktur vereinfacht den Kalibrierungsprozess, indem gestattet wird, dass die Fahrzeug- und Antriebsstrangsteuerungen mit minimaler Wechselwirkung kalibriert werden. Die modulare Software architektur und Struktur des Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung sind verallgemeinert, um wechselnde Antriebssysteme mit maximaler Wiederverwendung der Steuerungs- oder Softwaremodule und anderer Algorithmen zu unterstützen. Das Steuerungssystem der vorliegenden Erfindung ist dafür ausgelegt, die Fähigkeit für eine einen Plug-and-Play-Betrieb einer Steuerungssoftware für ICE und Getriebe, einer Steuerungssoftware für mit Brennstoffzellen und Batterien betriebene Elektrofahrzeuge, einer Steuerungssoftware für Hybridfahrzeuge und einer Steuerungssoftware für andere Antriebsstränge und Systeme zu unterstützen. Folglich ist es möglich, früher kalibrierte Motoren und ein Getriebe oder elektrische Antriebsstränge mit verhältnismäßig minimaler Nachkalibrierung oder ohne Nachkalibrierung und minimaler neuer Software zu mischen und anzupassen.

Ein zweiter Vorteil der modularen Struktur der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Aufteilung in höhere Ebenen der Funktionen derart geschaffen wird, dass Software von einem dritten Teilnehmer wie z.B. einem Zulieferer für Automobilsoftware einfacher in die Software eines Erstausstatters (OEM) von Antriebssträngen integriert werden kann. Der Softwarezulieferer erzeugt die Softwaremodule bezüglich einer funktionalen Spezifizierung und vordefinierter Eingangs- und Ausgangsvariablen. Die Aufteilung in höhere Ebenen bietet einem OEM die Möglichkeit, große algorithmische funktionale Einheiten für eine schnellere Integration und Produktionseinführung neuer Hardware- oder Softwaremerkmale zu kaufen, ohne ganze Steuerungssysteme kaufen zu müssen. Die Aufteilung bietet dem OEM mehr Möglichkeiten, wenn neue Antriebsstrangsteuerungen und Antriebssysteme entwickelt werden, und ermöglicht dem OEM, ohne signifikante Entwicklungszeit und Kosten neue Merkmale und Technologien schneller einzuführen.

In der vorliegenden Erfindung wird der Antriebsstrang von den Steuerungssystemen eines Fahrzeugs als eine Servoeinrichtung zur Drehmoment- oder Leistungserzeugung betrachtet, die ein Drehmoment oder eine Leistung abgibt, um das Fahrzeug anzutreiben. Die Steuerungen eines Antriebsstrangs betrachten die Einheit zur Leistungserzeugung (Motor und dessen Steuerungssystem in einem herkömmlichen Antriebsstrang) als eine Servoeinrichtung für Drehmoment oder Leistung, die mit einer Einheit zur Kraft- bzw. Leistungsübertragung (Getriebe und dessen Steuerungssystem in einem herkömmlichen Antriebsstrang) zusammenarbeitet, wobei sie als eine Übersetzungs-Servoeinrichtung arbeitet, um das Drehmoment oder die Leistung zu modifizieren. In der Softwarearchitektur der vorliegenden Erfindung ist die Architektur für eine Antriebssystemtechnologie nicht spezifisch. Die Software ist gemäß den fundamentalen physikalischen Variablen aufgeteilt, die die Leistungscharakteristik eines Fahrzeugs und Antriebssystems definieren, wie z.B. Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung, Ruck und/oder Leistung. Die Schnittstellen- oder Stellgliedvariablen für die höheren Ebenen des vorliegenden Steuerungssystems hängen von der Hardwaretechnologie ab, die verwendet wird, um das Drehmoment zu erzeugen, wie z.B. Zündfunke, Luft, Kraftstoff, EGR, Kupplungsdrücke und/oder andere ähnliche Variablen. Die Stellgliedvariablen sind für die verwendeten Technologien zur Leistungserzeugung und -übertragung spezifisch und werden im vorliegenden Steuerungssystem gesteuert. Die Stellgliedvariablen liegen auf der niedrigsten Ebene des Systems, wo sie den geringsten Einfluss auf die Integration der größeren funktionalen Blöcke haben.

Der modulare entkoppelte Charakter des vorliegenden Steuerungssystems für Antriebsstränge ermöglicht einfacher eine Entwicklung und Anwendung von auf einer Steuertheorie basierenden Algorithmen zur Abschätzung, Vorhersage, Steuerung und Diagnose, um die relative Leistungscharakteristik des gesamten Systems signifikant zu verbessern.

Konkret schafft die Anwendung einer modellgestützten Abschätzung und Vorhersage im ganzen Steuerungssystem die Fähigkeit, die Leistungscharakteristik aller Elemente im Steuerungssystem zu koordinieren. Die Leistungscharakteristik des Steuerungssystems für Antriebsstränge der vorliegenden Erfindung kann gesteuert und diagnostiziert werden, indem die Leistungscharakteristik der individuellen Softwarekomponenten auf solch eine Weise gesteuert und diagnostiziert wird, dass sie zusammenwirken, um die gesamte erwünschte Leistungscharakteristik des Systems zu erzielen. Durch Abschätzen und Vorhersagen von Variablen wichtiger Zustände (wie z.B. Drehmoment, Beschleunigung, Ruck, Drehzahl und/oder Leistung) und Systemparameter und anschließendes Nutzen dieser Variablen wichtiger Zustände und Parameter bei einer Steuerung kann das System genau gesteuert werden, um eine erwünschte Leistungscharakteristik im Sinne von Formen von Trajektorien Zustandsvariablen-Ansprechverhalten bzw. -Antwort, Kraftstoffverbrauch und Emissionen zu haben. Demgemäß wird jedes Softwaremodul der vorliegenden Erfindung präzise gesteuert, um eine erforderliche Antwort und Leistung zu liefern, die die gewünschte Antwort und Leistungscharakteristik des gesamten Systems unterstützt. Die modulare und entkoppelte Softwarearchitektur oder Struktur des vorliegenden Steuerungssystems für Antriebsstränge ergibt die Fähigkeit, die Steuerung des gesamten Systems zum präzisen Steuern einzelner Komponenten in mehrere kleinere Probleme zu teilen und sie zu gewinnen.

Die Softwarearchitektur der vorliegenden Erfindung gestattet einem OEM auch, auf sich schnell ändernde Marketingtrends und Technologieentwicklungen zu reagieren. Infolge der offenen, entkoppelten, modularen und Plug-and-Play-Struktur der vorliegenden Softwarearchitektur werden wechselnde Antriebstechnologien wie z.B. Hybridfahrzeuge und brennstoffzellen- oder batteriebetriebene Elektrofahrzeuge in einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit minimalen erforderlichen Änderungen einfacher und schneller integriert. Falls die Motor- oder Leistungserzeugungstechnologie in einem Fahrzeug geändert werden muss, muss dann demgemäß die fundamentale Steuerungssystemarchitektur nicht geändert werden. Das Steuerungssystem für Antriebsstränge der vorliegenden Erfindung kann mit einem verhältnismäßig geringen Umfang an Überarbeitung bei jedem beliebigen Typ eines Antriebssystems verwendet werden. Außerdem ermöglicht die Anwendung einer Abschätzung und Vorhersage von Schlüsselvariablen und -parametern, dass die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs präzise gestaltet bzw. angepaßt wird und die Softwaremodule unabhängig diagnostiziert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung, die die Architektur in höheren Ebenen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Zeichnung, die eine detaillierte Architektur einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1 veranschaulicht die hierarchische modulare Softwarearchitektur oder Struktur des Steuerungssystems 10 für einen Antriebsstrang 15 der vorliegenden Erfindung. 1 ist schematisch so dargestellt, dass die höchste Ebene von Entscheidungen der Fahrzeugsteuerung auf der linken Seite von 1 getroffen werden und die Entscheidungen der niedrigsten Ebene auf der rechten Seite von 1 getroffen werden. Falls die Kraft- bzw. Leistungsquelle 11 oder (falls erforderlich) die Vorrichtung 13 zur Kraft- bzw. Leistungsübertragung des Antriebsstrangs 15 zu einer anderen Technologie gewechselt wird, wird dann die am meisten beeinflusste Steuerungssoftware bei der niedrigsten Steuerungsebene liegen. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Leistungsquelle 11 ein ICE, und die Vorrichtung 13 zur Leistungsübertragung ist ein Automatikgetriebe; aber jedes beliebige Leistungsgerät wie z.B. ein serieller/paralleler Hybrid-ICE/elektrischer Antriebsstrang oder ein von Brennstoffzellen oder Batterien gespeister Elektromotor liegt innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Die Steuerung bei den höheren Ebenen des Steuerungssystems 10 erfordert keine Änderungen oder minimale Änderungen wie z.B. eine Kalibrierung, um mit mehreren Leistungsquellen zu arbeiten. Höhere Ebenen der Steuerung in der vorliegenden Erfindung sind nicht an den spezifischen Details über eine Leistungsübertragung zum Fahrzeug beteiligt, die vom Antriebsstrang 15 geliefert wird. Die Steuerungen höherer Ebenen sind mit den Leistungscharakteristiken höherer Ebenen des Systems verbunden, wie in dieser Beschreibung dargestellt wird.
Die Steuerungssystemsoftware der vorliegenden Erfindung wird in Fahrzeug-, Antriebsstrang-, Motor- und/oder Getriebesteuereinheiten ausgeführt und gespeichert. Die Softwarearchitektur hängt von der physikalischen Implementierung der Hardware von Steuereinheiten ab. Die Ausführung der Software kann in einer verteilten Computerumgebung implementiert sein, wobei alle oder verschiedene Teile der Software in den Fahrzeug-, Antriebsstrang-, Motor- und/oder Getriebesteuereinheiten ausgeführt sind. Die Fahrzeugsteuerungsfunktionen können unter mehreren Steuereinheiten wie z.B. Steuereinheiten für Fahrwerk, Traktion, Fahrzeugstabilität, Bremsen, Lenkung und/oder Karosserie verteilt werden. Die Wahl der Verteilung der Ausführung ändert sich von Anwendung zu Anwendung basierend auf der Verfügbarkeit, Beschränkungen und Anforderungen der Hardware. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass die gesamte Software in einer Fahrzeugsteuereinheit ausgeführt wird. Die Fahrzeugsteuereinheit kann irgendein bekannter Mikroprozessor oder eine Steuereinheit sein, die in der Technik der Motor- oder Antriebsstrangsteuerung genutzt wird.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeugsteuereinheit ein Mikroprozessor mit einem Eingang/Ausgang (I/O), einem nichtflüchtigen Speicher (NVM) wie z.B. einem Nurlesespeicher (ROM), einem elektrisch löschbaren ROM (EEPROM) oder Flash-Speicher, einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU). Die Fahrzeugsteuereinheit enthält auch im NVM gespeicherte Kalibrierungskonstanten, die verwendet werden kön nen, um zahlreiche Antriebsstrangtypen zu steuern. Die Fahrzeugsteuereinheit kann mit Fahrzeugsystemen kommunizieren, die einen getrennten I/O, analogen I/O und/oder ein Netzwerk für Kraftfahrzeugkommunikation einschließlich, nicht aber darauf beschränkt, der folgenden üblicherweise verwendeten Netzwerkstandards für Fahrzeugkommunikation nutzen: CAN, SAE J1850 und GMLAN.
In der vorliegenden Erfindung sind Steuerungsentscheidungen, die auf der Ebene des Fahrers und des Fahrzeugs im Integrationsblock 12 der Fahrzeugsteuerung getroffen werden, im Wesentlichen unabhängig davon, welche Technologien verwendet werden, um das Drehmoment oder die Leistung für den Antriebsstrang 15 zu erzeugen. Die Steuerungsentscheidungen basieren auf den Erfordernissen und/oder auf Forderungen bzw. Abfragen des Fahrers 20 und der Fahrzeugteilsysteme 24 und sind durch die Leistungsbeschränkungen begrenzt, die für das spezifische Marktsegment und/oder die Anwendung aufgestellt wurden, zu deren Erfüllung das Fahrzeug und der Antriebsstrang 15 entworfen wurden. Die Ebene der Fahrzeugintegration von Block 12 benötigt (zur Beschreibung der verwendeten Antriebsstrangtechnologien) ein Modell des Leistungsvermögens bzw. der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs und Antriebsstrangs 15, das ein Modell einer hohen Ebene der Leistungsfähigkeiten des Fahrzeugs und Antriebsstrangs 15 als Gesamtsystem betrachtet ist.
Der Integrationsblock 12 der Fahrzeugsteuerung enthält ferner Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 17, eine Steuerungssoftware 19 und Diagnosesoftware 21. Die Abschätzungs- und Vorhersagemodelle 17 gestalten oder glätten einen erzeugten Drehmoment- oder Leistungsbefehl 26 basierend auf der Interpretation der Eingaben des Fahrers und der Eingaben der Fahrzeugteilsysteme. Die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 17 werden verwendet, um zu definieren: (1) die erforderlichen Drehmoment oder Leistungsbefehlstrajektorien und (2) die erwarteten (oder gewünschten) Leistungscharakteristiktrajektorien 22 des Drehmoments, der Drehzahl, der Beschleunigung, des Rucks und/oder der Leistung des Fahrzeugs basierend auf der aktuellen Abschätzung der Systemparameter (wie z.B. Fahrzeugmasse, Reibung und Fahrbetrieb) und anderer Zustandsvariablen. Die Steuerungssoftware 19 nutzt eine Rückkopplung und/oder adaptive Steuerung, um sicherzustellen, dass: (1) die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs die erwarteten (oder erwünschten) Leistungscharakteristiktrajektorien erfüllt oder (2) das Vorhersage-Referenzmodell zur Leistungscharakteristik des Fahrzeugs passt. Der Korrekturbetrag, der von der Steuerungssoftware 19 geliefert wird, ist eine Angabe darüber, wie weit die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs vom normalen vorgesehenen Verhalten gestreut hat. Die Steuerungssoftware 19 wird mit Verweis auf 2 ausführlicher beschrieben.
Die Diagnosesoftware 21 nutzt die Informationen (Rückkopplung und/oder adaptive Korrektur) von der Steuerungssoftware 19 als eine Angabe darüber, dass das Fahrzeug korrekt arbeitet. Falls die Steuerungssoftware 19 einen verhältnismäßig großen Korrekturbetrag liefert, arbeitet dann das System nicht wie vorgesehen, und eine weitere Diagnosesoftware wird ausgeführt, um die Probleme zu isolieren, und dem Fahrer wird mitgeteilt, das Fahrzeug zur Auswertung zu einer Werkstatt zu bringen. Dieser modellgestützte Steuerungsansatz ermöglicht, dass Probleme erfasst werden, bevor sie ein Hardwareversagen zur Folge haben würden.
Die nächsthöhere Ebene einer Entscheidungsfindung in der Softwarearchitektur der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungsebene des Antriebsstrangs beim Integrationsblock 14 der Antriebsstrangsteuerung. Der Integrationsblock 14 der Antriebsstrangsteuerung empfängt die Antriebsstrangbefehle 26 vom Block 12 einschließlich des Drehmoment- oder Leistungsbefehls und die erwarteten Reaktionen bzw. Antworten der Trajektorien von Leistungscharakteristiken (Drehmoment, Beschleunigung, Ruck, Drehzahl und/oder Leistung), die vom Block 17 vorhergesagt wurden. Der Antriebsstrangblock 14 trifft Entscheidungen darüber, wie die angeforderte Leistung innerhalb der Beschränkungen des Antriebsstrangs 15 effizient abgegeben wird. Die Software zur Antriebsstrangsteuerung in Block 14 entscheidet, wie viel Drehmoment oder Leistung von der Einheit 16 zur Steuerung der Leistungserzeugung erzeugt werden muss und welches Übersetzungsverhältnis von der Einheit 18 zur Steuerung der Leistungsübertragung (falls eine vorhanden ist) geliefert werden muss, um es innerhalb der Beschränkungen und Begrenzungen des Entwurfs des Antriebsstrangs 15 effizient und ansprechend zu liefern.
Die Antriebsstrangsoftware und Steuerungen des Blocks 14 koordinieren eine Drehmomenterzeugung mit dem Gangwechsel eines Getriebes 13, so dass die Leistungscharakteristik während des Gangwechsels gesteuert wird, um Anforderungen für eine spezifische Fahrzeugverwendung oder Situation zu erfüllen. Der Block 14 zur Antriebsstrangsteuerung verwendet Informationen über die Leistungsfähigkeit einer hohen Ebene (Leistungsfähigkeitsmodelle) von sowohl Leistungserzeugungs- als auch Leistungsübertragungstechnologien, benötigt aber keine Informationen über die technologischen Details darüber, wie die Leistung erzeugt und übertragen wird.
Der Integrationsblock 14 der Antriebsstrangsteuerung enthält ferner Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 23, Steuerungssoftware 25 und Diagnosesoftware 27. Die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 23 gestalten oder glätten Befehle 28 für die Kraft- bzw. Leistungsübertragung und Befehle 30 für die Drehmoment-Leistungserzeugung basierend auf den Antriebsstrangbefehlen 26. Die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 23 werden auf der Fahrzeugebene mit den Abschätzungs- und Vorhersagemodellen 17 koordiniert, so dass sie die Befehle 30 für die Leistungserzeugung und die Befehle 28 für die Leistungsübertragung in einer Weise bilden, die notwendig ist, um das durch die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 14 definierte Ansprechverhalten des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Ausgaben der Abschätzungs- und Vorhersagemodelle 23 sind die Drehmoment- oder Leistungsbefehle und die erwarteten Leistungscharakterstiktrajektorien für die Einheit 16 zur Steuerung der Leistungserzeugung und die Trajektorien für Drehmoment-Übersetzungsverhältnisse für die Einheit 18 zur Steuerung der Kraft- bzw. Leistungsübertragung.
Die Steuerungssoftware 25 verwendet eine Rückkopplung und/oder adaptive Steuerung, um sicherzustellen, dass: (1) die Leistungscharakteristik der Drehmomenterzeugung und des Gangwechsels die erwarteten (oder erwünschten) Leistungscharakteristiktrajektorien erfüllt oder (2) das Vorhersage-Referenzmodell zur Leistungscharakteristik der Drehmomenterzeugung und des Gangwechsels passt. Der von der Steuerungssoftware 25 gelieferte Korrekturbetrag ist eine Angabe darüber, wie weit die Leistungscharakteristik des Gangwechsels vom nominellen vorge sehenen Verhalten gestreut hat. In 2 wird die Steuerungssoftware 25 weiter ausführlich beschrieben.
Die Diagnosesoftware 27 verwendet die Rückkopplungs- und/oder adaptive Korrekturinformation von der Steuerungssoftware 25 als eine Angabe über die korrekte Arbeitsweise der Drehmomenterzeugung und des Schaltvorgangs. Falls die Steuerungssoftware 25 einen großen Korrekturbetrag (oder Steueraktion) liefert, arbeitet dann das System nicht wie vorgesehen, und eine weitere Diagnosesoftware wird ausgeführt, um die Probleme zu isolieren, und dem Fahrer wird mitgeteilt, das Fahrzeug zur Auswertung zu einer Werkstatt zu bringen. Dieser modellgestützte Steuerungsansatz ermöglicht, dass Probleme früh erfasst werden, bevor sie zu einem Hardwareversagen führen würden.
Auf der rechten Seite von 1 wird eine Entscheidung des Steuerungssystems auf der niedrigsten Ebene getroffen, wo ein Block 16 für die Leistungserzeugung und ein Block 18 für die Leistungsübertragung durch die Leistungsübertragungsbefehle 28 und Leistungserzeugungsbefehle 30 gesteuert werden. Bei dieser Ebene nutzen die Steuerungssoftware oder Systeme die spezifischen Details darüber, wie eine spezifische Technologie die Leistung liefert. Obgleich die Steuerungssoftware und Systeme bei dieser niedrigsten Ebene auf die spezifischen Details der verwendeten Technologie des Antriebsstrangs zugeschnitten sind, können sie auch in modularer Weise strukturiert sein, um den Einfluss einer Änderung von Teilsystemtechnologien zu minimieren. Unter dem Steuerungssystem 10 für einen Antriebsstrang der vorliegenden Erfindung kann der Großteil der Systemkomponenten wiederverwendet werden, um eine beliebige Technologie mit dem Zusatz oder der Löschung kleinerer modularer Steuerungssystemkomponenten nach Bedarf zu unterstützen, um spezifische Technologien zu unterstützen. Der Block 16 für die Leistungserzeugung und der Block 18 für die Leistungsübertragung (falls erforderlich) sind dafür ausgelegt, Technologien wechselnder Leistungserzeugung wie z.B. Ottomotoren mit Einzeleinspritzung (engl. multi-point fuel injected spark-ignited engines), Dieselmotoren, elektrische und Hybridantriebsstränge und batterie- und brennstoffzellenbetriebene Elektrofahrzeuge zu unterstützen. Falls die Technologie der Leistungserzeugung ein Getriebe erfordert, können Technologien oder Getriebe für wechselnde Leistungsübertragungen wie z.B. abgestufte, stufenlose, stufenlos regulierbare, automatisierte manuelle und manuelle Getriebe nahtlos in das Steuerungssystem 10 der vorliegenden Erfindung integriert werden. Der Antriebsstrang 15 wird schließlich von dem Leistungserzeugungsblock 16 und in Antriebssträngen, in denen ein Getriebe vorhanden ist, dem Block 18 für die Leistungsübertragung gesteuert.
Der Leistungserzeugungsblock 16 enthält ferner Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 29, Steuerungssoftware 31 und Diagnosesoftware 33. Die Abschätzungs- und Vorhersagemodelle 29 erzeugen auf der Leistungsbefehlstrajektorie 30 basierende Trajektorien für Steuerungsvariablen. Die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 29 sind mit den Abschätzungs- und Vorhersagemodellen 23 auf der Ebene des Antriebsstrangs koordiniert, so dass sie die Trajektorien der Steuerungsvariablen in einer Weise gestalten, die notwendig ist, um das durch die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 17 definierte Ansprechverhalten des Fahrzeugs herbeizuführen. Die Ausgaben der Abschätzungs- und Vorhersagemodelle 29 sind die Trajektorien der Steue rungsvariablen, die von der Einheit für die Leistungserzeugung gefordert werden, um die gewünschten Leistungsbefehle zu erzeugen.
Die Trajektorien der Steuerungsvariablen umfassen die erforderlichen Trajektorien aller Variablen, die die Erzeugung des Drehmoments oder der Leistung steuern. In einem herkömmlichen ICE umfassen z.B. die Trajektorien der Steuerungsvariablen, die Menge an Luft, Kraftstoff und restlichem Abgas, die im Zylinder benötigt werden, um das gewünschte Drehmoment zu erzeugen. In einem herkömmlichen ICE stellt die Steuerungssoftware 31 die Stellglieder für die Steuerung des Drosselwinkels, Zündwinkels, der Impulsbreite des Kraftstoffeinspritzers, der Stellung des EGR-Ventils und andere ähnliche Stellglieder ein, um sicherzustellen, dass die Trajektorien der Steuerungsvariablen erreicht werden. Die Steuerungssoftware 31 nutzt eine Rückkopplung und/oder adaptive Steuerung, um sicherzustellen, dass: (1) eine Leistungscharakteristik von Trajektorien der Steuerungsvariablen die erwarteten (oder erwünschten) Leistungscharakteristiktrajektorien erfüllt oder (2) das Vorhersage-Referenzmodell zur Leistungscharakteristik passt. Der von der Steuerungssoftware 31 gelieferte Korrekturbetrag ist eine Angabe darüber, wie weit die Leistungscharakteristik vom nominellen vorgesehenen Verhalten gestreut hat.
Die Diagnosesoftware 33 verwendet eine Rückkopplungs- oder adaptive Korrekturinformation von der Steuerungssoftware 31 als eine Angabe über das korrekte Arbeiten des Motors. Falls die Steuerungssoftware 31 einen großen Korrekturbetrag (oder Steueraktion) liefert, arbeitet dann das System nicht wie vorgesehen, und eine weitere Diagnosesoftware wird ausgeführt, um die Probleme zu isolieren, und dem Fahrer wird mitgeteilt, das Fahrzeug zur Auswertung zu einer Werkstatt zu bringen. Dieser modellgestützte Steuerungsansatz ermöglicht, dass Probleme früh erfasst werden, bevor sie ein Hardwareversagen zur Folge haben würden. Außerdem kann die Diagnosesoftware 33 verwendet werden, um korrigierende oder Abhilfe schaffende Steueraktionen auszuführen, die eine reduzierte Leistungscharakteristik des Systems liefern. Die reduzierte Leistungsfähigkeit der Hardware wird über die Rückkopplungssignale 80 zu den höheren Ebenen des Systems rückgekoppelt. Demgemäß würde die gesamte Leistungscharakteristik des Systems zweckmäßig eingestellt werden, um die Beschränkungen der Leistungscharakteristik der Hardware zu berücksichtigen, und das ganze System würde koordiniert arbeiten.
Der Block 18 für die Leistungsübertragung enthält ferner Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 35, Steuerungssoftware 37 und Diagnosesoftware 39. Die Abschätzungs- und Vorhersagemodelle 35 erzeugen Trajektorien für Steuerungsvariablen basierend auf den Trajektorien 28 für Drehmomentübertragungsbefehle. Die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 35 sind mit den Abschätzungs- und Vorhersagemodellen 23 bei der Ebene des Antriebsstranges koordiniert, so dass sie die Trajektorien der Steuerungsvariablen in einer Weise gestalten, die notwendig ist, um das Ansprechverhalten bei einem Übersetzungs- bzw. Gangwechsel herbeizuführen, das durch die Abschätzungs- und Vorhersage-Referenzmodelle 17 definiert ist. Die Ausgaben der Abschätzungs- und Referenzmodelle 35 sind die Trajektorien der Steuerungsvariablen, die von der Drehmomentübertragungseinheit 18 gefordert werden, um die gewünschten Befehle 28 für einen Gangwechsel und eine Drehmomentübertragung zu erzeugen. Die Trajektorien für Steuerungsvariab len beinhalten die erforderlichen Trajektorien mehrerer Variablen, die die Erzeugung des Drehmoments während des Schaltvorgangs steuern. In einem herkömmlichen Stufengetriebe würden z.B. die Trajektorien für Steuerungsvariablen die Leitungs- und Kupplungsdruckprofile einschließen, die benötigt werden, um das gewünschte Drehmoment während des Schaltvorgangs zu übertragen. In einem herkömmlichen Stufengetriebe würde die Steuerungssoftware 37 die Stellglieder für die Steuerung der Stellung des Leitungsdruckventils und Stellungen von Schaltventilen einstellen, um sicherzustellen, dass die Trajektorien der Steuerungsvariablen von Hydraulikdrücken der Kupplung erreicht werden.
Die Steuerungssoftware 37 verwendet eine Rückkopplung und/oder adaptive Steuerung, um sicherzustellen, dass: (1) die Leistungscharakteristik für einen Gangwechsel zu den erwarteten (oder erwünschten) Leistungscharakteristiktrajektorien passt oder (2) das Vorhersage-Referenzmodell zur Leistungscharakteristik des Gangwechsels passt. Der von der Steuerungssoftware 37 gelieferte Korrekturbetrag ist eine Angabe darüber, wie weit die Leistungscharakteristik eines Gangwechsels vom nominellen vorgesehenen Verhalten gestreut hat.
Die Diagnosesoftware 39 verwendet die Rückkopplungs- und/oder adaptive Korrekturinformation von der Steuerungssoftware 37 als eine Angabe über das korrekte Ablaufen des Schaltvorgangs. Falls die Steuerungssoftware 37 einen großen Korrekturbetrag (oder Steueraktion) liefert, arbeitet dann das System nicht wie vorgesehen, und eine weitere Diagnosesoftware wird ausgeführt, um die Probleme zu isolieren, und dem Fahrer wird mitgeteilt; das Fahrzeug zur Auswertung zu einer Werkstatt zu bringen. Wie vorher beschrieben wurde, ermöglicht dieser modellge stützte Steuerungsansatz, dass Probleme früh erfasst werden, bevor sie zu einem Hardwareversagen führen würden.
2 veranschaulicht eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Funktion des Blocks 12 für die Interpretation oder Absicht des Fahrers unter Verwendung der Eingaben oder Anforderungen 20 des Fahrers veranschaulicht. Die Eingaben oder Anforderungen des Fahrers umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, eine Gaspedalstellung und/oder Änderungsrate, eine Bremspedalkraft und/oder Änderungsrate, Tempomateingaben, Gangwahl, Kupplungsstellungen und/oder Wählknöpfe für Fahrmodi (wie z.B. einen Knopf für sportlich/wirtschaftlich, einen Knopf für Anhängerbetrieb/Schleppbetrieb und/oder Knöpfe für einen Fahrbetrieb im Winter), um die gewünschte Leistungscharakteristik zu bestimmen, die der Fahrer gerade anfordert. Die Anforderung des Fahrers wird vom Block 40 für die Fahrerinterpretation als eine erwünschte Leistungscharakteristik des Fahrzeugs interpretiert, die als erwünschte Zeittrajektorien der Beschleunigung, des Rucks, der Geschwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Leistung des Fahrzeugs ausgedrückt werden kann, die durch Plots 22 in 1 dargestellt sind. Diese erwünschte Leistungscharakteristik wird in eine Anforderung für den Antriebsstrang 15 umgewandelt, um das Ansprechverhalten zu liefern, das notwendig ist, um die Erwartungen des Fahrers zu erfüllen. Die Integration der Funktionen auf der Fahrer- und Fahrzeugebene im Integrationsblock 12 der Fahrzeugsteuerung ermöglicht, dass der Antriebsstrang 15 als ein Servosystem betrachtet wird, das die angeforderten Befehle gemäß einer Trajektorie mit der gewünschten Form an das Fahrzeug liefern wird.
Während des Betriebs und der Lebensdauer des Fahrzeugs kann die Funktion zur Fahrerinterpretation über eine Rückkopplung 80b modifiziert werden, so dass verhindert wird, dass der Fahrer dem Fahrzeug befiehlt, etwas zu tun, dass der Antriebsstrang 15 nicht liefern kann. Unter diesen Umständen kann dem Fahrer über eine optische und/oder akustische Rückkopplung 80a die reduzierte Leistungscharakteristik mitgeteilt werden. Während sich die Leistungsfähigkeiten des Fahrzeugs und/oder Antriebsstrangsystems verschlechtern, kann dem Fahrer unter Verwendung einer Rückkopplung 80a auch geraten werden, das Fahrzeug zum Service zu bringen. Außerdem kann die Fahrzeugsteuereinheit die Durchführung einer Diagnoseanalyse über die Rückkopplung 80a an ein Telematiksystem (wie z.B. OnStar®) anfordern, das das Problem diagnostiziert und Korrekturen vornimmt oder dem Fahrer rät, den Service aufzusuchen, und ihm beim Vereinbaren eines Servicetermins unterstützt.
Das Fahrverhalten des Fahrers kann durch die Abschätzungs- und Vorhersagefunktionen für den Fahrerzustandes des Blocks 17 überwacht werden, der vorher mit Verweis auf 1 beschrieben wurde. Der Block 17 enthält ein Modell der Reaktion oder des Fahrverhaltens des Fahrers, das im Verlauf einer Zeitspanne gelernt wurde. Zum Vergleichen der Reaktion oder des Fahrverhaltens des Fahrers mit dem gelernten Modell kann eine Rückkopplungssteuerung im Block 17 eingerichtet werden, um das Modell dem aktuellen Fahrverhalten des Fahrers folgen zu lassen. Die Korrekturgröße, die von der Rückkopplung und/oder adaptiven Steuerung benötigt wird, um das Modell mit dem aktuellen Fahrverhalten des Fahrers übereinstimmen zu lassen, kann genutzt werden, um die Kontrolle des Fahrers über das Fahrzeug einzustellen oder zu beschränken, um ein reduziertes Fahrverhalten oder eine reduzierte Reakti onszeit (aufgrund einer Beeinträchtigung des Fahrers) zu kompensieren. Unter Verwendung dieser Informationen zur Steuerungskorrektur kann die Diagnosefunktion des Blocks 17 für den Fahrer über die optische und/oder akustische Rückkopplung 80a dem Fahrer das verminderte Fahrverhalten mitteilen. Außerdem könnte die Diagnostik das Telematiksystem auslösen, um mit einer zweckmäßigen Aktion zu antworten.
Zur gleichen Zeit, zu der der Fahrer Ansprüche an die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs stellt, überwachen Eingaben oder Anforderungen bzw. Abfragen 24 von Fahrzeugteilsystemen wie z.B. einem Antiblockiersystem (ABS), einem System zur Antischlupfregelung (TCS), Fahrzeugstabilitätssteuerungen (VSC), einem Schleppsteuerungssystem (DCS), einem Bremssteuerungssystem (BCS), einem adaptiven Tempomatsystem (ACC) und/oder einem Tempomatsystem die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs und stellen ebenfalls Anforderungen an die Leistungscharakteristik. Die Anforderungen 24 von Fahrzeugteilsystemen unter bestimmten Bedingungen modifizieren oder übersteuern die Forderungen bzw. Abfragen 20 des Fahrers. Das Teilsystem kann eine erwünschte Leistungscharakteristik des Fahrzeugs anfordern, die auch als erwünschte Zeittrajektorien der Beschleunigung, des Rucks, der Geschwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Leistung ausgedrückt werden kann. Wenn die Anforderungen 24 von Fahrzeugteilsystemen von den Anforderungen 20 des Fahrers verschieden sind oder diesen widersprechen, müssen die Anforderungen schiedsrichterlich vermittelt werden.
Der Integrationsblock 120 für die Fahrzeugsteuerung führt eine Fahrzeugkoordinierungsfunktion in Block 42 aus, der die Anforderungen 20, 24 des Fahrers und der Fahrzeugteilsysteme empfängt und zwischen den Forderungen schiedsrichterlich vermittelt, um zu bestimmen, welche Leistungscharakteristikfunktion oder Anforderung an den Antriebsstrang 15 gesendet werden soll. Diese Funktion kompensiert auch (innerhalb von Grenzen) etwaige Verluste oder Beschränkungen, die durch das Fahrzeug (wie z.B. Masse, Reifenradius, aerodynamische Verluste, Transmissionsverluste, Verluste im 4WD/AWD-Verteilergetriebe, maximale Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder andere Variablen), die Umgebung (wie z.B. Straßensteigung, Reibung der Straßenoberfläche und/oder andere Variablen) oder die Hardware (wie z.B. Transmissionsverluste, Beschränkungen des maximalen Drehmoments und/oder ähnliche Variablen) auferlegt werden, beim Liefern der angeforderten Leistungscharakteristik vom Antriebsstrang 15 an das Fahrzeug. Außerdem fordert die Vermittlungsfunktion nicht, dass der Antriebsstrang 15 irgend etwas liefert, das jenseits seiner Fähigkeiten liegt.
Der Fahrzeugkoordinierungsblock 42 enthält ein Leistungsfähigkeitsmodell einer hohen Ebene des Antriebsstrangs 15, das im Block 17 enthalten ist, um die Befehle zu beschränken, die an den Antriebsstrang 15 gegeben werden. Das Leistungsfähigkeitsmodell ist anfangs auf die bekannte Leistungscharakteristik eines spezifischen Antriebsstrangs 15 eingestellt, kann aber während des Betriebs und der Lebensdauer des Fahrzeugs über eine Rückkopplung 80b vom Antriebsstrang 15 geändert werden. Ist die Vermittlung und Beschränkung einmal abgeschlossen, wird der Block 17 zur Abschätzung und Vorhersage des Fahrzeugzustandes zusammen mit dem Steuerungsblock 19 die Leistungscharakteristikanforderung weiter modifizieren, und die Leistungscharakteristikanforderung wird an den Integrationsblock 14 für die Antriebsstrangsteuerung als die Drehmomentanforderung oder der Leistungsbefehl 26 geliefert, der Spezifikationen zum Drehmoment, zur Leistung, zur Drehzahl, zur Beschleunigung und/oder zum Ruck des Fahrzeugs enthalten kann.
Bezugnehmend auf 1 enthalten die Abschätzungs- und Vorhersageelemente für den Fahrzeugzustand des Blocks 17 mathematische Modelle (Referenzmodelle), die die gewünschte Leistungscharakteristik des Fahrzeugs im Sinne des Drehmoments, der Leistung, der Drehzahl, der Beschleunigung und/oder des Rucks des Fahrzeugs definieren. Die Steuerungsfunktionen von Block 19 nehmen Korrekturen an der Leistungscharakteristikanforderung vor, indem die gewünschte Leistungscharakteristik mit der tatsächlichen Leistungscharakteristik, über einen Rückkopplungssteuermechanismus (wie z.B. eine PID-Regelung, eine Fuzzy-Regelung, eine Steuerung mit einem neuronalen Netzwerk, eine adaptive oder irgendeine andere Theorie einer selbsttätigen Regelung) verglichen wird. Demgemäß veranlasst die selbsttätige Regelung, dass die tatsächliche Leistungscharakteristik des Fahrzeugs mit der gewünschten Leistungscharakteristik übereinstimmt. Falls eine Leistungscharakteristik des Fahrzeugs über einen Regelkreis nicht erwünscht ist, kann die selbsttätige Regelung bzw. Rückkopplungssteuerung alternativ für den alleinigen Zweck einer Diagnose von Systemausfällen oder einer Verschlechterung verwendet werden, um zu veranlassen, dass die Referenzmodelle des Abschätzungs- und Vorhersageblocks 17 mit der tatsächlichen Leistungscharakteristik des Fahrzeugs übereinstimmen.
Die Funktion der Rückkopplungssteuerung des Fahrzeugs vom Block 19 kann auch eine adaptive Steuerung oder Lernschemata enthalten, um systematische Fehler oder Tendenzen (die die Folge der Alterung des Systems oder von Unterschieden von System zu System aufgrund einer Fertigungsschwankung sind) zu kompensieren. Die adaptive Steuerung wird die Korrektur reduzieren, die von der Rückkopplungssteuerung gefordert wird, um das System zur gewünschten Leistungscharakteristik zurückzubringen. Alternativ dazu kann die adaptive Steuerung für den alleinigen Zweck einer Diagnose von Ausfällen oder einer Verschlechterung des Systems verwendet werden, um das Referenzmodell zur tatsächlichen Leistungscharakteristik zurück zu bringen. Basierend auf sowohl den erlernten als auch Rückkopplungskorrekturen können die Diagnosefunktionen des Fahrzeugs im Block 21 bestimmen, ob das Fahrzeug gemäß den erwünschten Spezifikationen arbeitet oder ob das Fahrzeug eine Wartung benötigt. Die Diagnosefunktionen von Block 21 verwenden auch eine Diagnoserückkopplungsinformation von den Diagnosefunktionen der Blöcke 27, 33 und 39, um die Quellen von Problemen oder Komponentenausfällen zu isolieren. Demgemäß kann die Diagnostik im Block 21 bestimmen, ob eine Änderung der Leistungscharakteristik von Änderungen im Fahrzeugsystem (wie z.B. Reifendruck, Zustand der Reifenaufstandsfläche, Transmissionsverlusten, Schmierung und/oder ähnlichen Messungen) im Gegensatz zum Motor, Getriebe oder anderer Hardware zur Leistungserzeugung (wie z.B. Zubehör, Elektromotor, Schwungrad oder andere Quellen oder Senken eines Drehmoments) herrührt. Ist ein Problem einmal diagnostiziert, unternimmt die Diagnosesoftware einen korrigierende oder für Abhilfe sorgende Aktion, um das Problem zu eliminieren oder zu minimieren, wird der Fahrer durch optische oder akustische Rückkopplung darüber informiert, dass das Fahrzeug eine Wartung benötigt, und/oder wird das Telematiksystem (wie z.B. OnStar®) freigegeben, um nach Bedarf weitere Unterstützung zu bieten.
Um die Funktion zur Abschätzung und Vorhersage des Fahrzeugzustandes vom Block 17 genauer auszuführen, kann Block 17 eine Funktion zur Abschätzung eines Fahrbetriebs (engl. road load) enthalten. Das Modell zur Abschätzung des Fahrbetriebs liefert Informationen über den aktuellen Zustand der Straßensteigung, Fahrzeugmasse, Rollwiderstand, Reifenverluste, Reifenrollradius, aerodynamische Verluste und/oder viskose Verluste über den Antriebsstrang. Die Modellinformation sagt die Leistungscharakteristik des Fahrzeugs vorher und liefert die erforderliche Steuerungsantwort des Antriebsstrangs auf Befehle des Fahrers. Ein Fahrzeug auf einer Steigung oder ein schweres Fahrzeug würde z.B. mehr Leistung erfordern, um eine erwünschte Reaktion zu erzielen.
Zusätzlich können die Funktionen des Blocks 17 verwendet werden, um den Fahrstil des Fahrers und die Fahrsituation zu bestimmen. Der Stil kann über ein Spektrum von Klassifizierungen von konservativ bis hohe Leistung klassifiziert werden. Die Fahrsituation kann über einen Bereich von Situationen von städtischem Stop-and-go-Verkehr bis zur Autobahnfahrt, über einen Bereich von Straßenbedingungen von rau bis glatt und über einen Bereich von Umgebungsbedingungen wie z.B. Schnee, Regen und Trockenheit klassifiziert werden. Durch Abschätzen von Parametern in einem Fahrermodell kann der Fahrstil klassifiziert werden, um zu bestimmen, ob der Fahrer ein mehr oder weniger aggressives Fahrzeuggefühl bevorzugt, was genutzt wird, um Pedalgefühl, Schaltprogramme, Schaltqualität einzustellen, und andere ähnliche Systeme, um das gewünschte Ansprechverhalten des Fahrzeugs zu liefern. Die Fahrsituation und Umgebung können klassifiziert werden, indem Parameter in den Modellen zur Fahrsituation und Umgebung von Block 17 abge schätzt werden. Unter Verwendung der Abschätzungsmodelle von Block 17 für den Fahrerstil, den Straßenzustand, die Fahrumgebung, den Fahrzeugzustand und den Fahrbetrieb bestimmt Block 17 den geeigneten Fahrstil, um dafür zu sorgen, dass der Fahrer seinen Bedürfnissen und den Anforderungen der aktuellen Fahrsituation gerecht wird.
Bezugnehmend auf 2 empfängt die Funktion zur Integration der Antriebsstrangsteuerung des Blocks 14 die Drehmoment- oder Leistungsbefehle 26 vom Integrationsblock 12 für die Fahrzeugsteuerung und führt zwei Hauptfunktionen am Befehl 26 aus: Übersetzungsauswahl und Stabilisierung (falls ein Getriebe im Antriebsstrang 15 enthalten ist) bei Block 44 und Leistungserzeugung und Übertragungskoordinierung bei Block 46. Die Funktion zur Integration der Antriebsstrangsteuerung von Block 14 bestimmt das erforderliche Übersetzungsverhältnis des Getriebes, das notwendig ist, um die angeforderte Reaktion vom Fahrzeug zu liefern oder zu erreichen, während die Ziele des Kraftstoffverbrauchs und der Leistungscharakteristik mit Beschränkung des Antriebsstrangsystems in Einklang gebracht werden.
Die Übersetzungs- und Stabilisierungsfunktion von 44 bestimmt das erforderliche Übersetzungsverhältnis basierend auf einem Ausgleich von Anforderungen wie z.B.: Fahrertyp, Straßenbedingungen, Fahrbetrieb, Fahrsituation, optimaler Wirkungsgrad des Antriebsstrangs, Gefälligkeit (engl. please-ability) (Schalthäufigkeit bzw. -frequenz) und Hardwarebeschränkung wie z.B. Ausfallmoden, Leistungsfähigkeit bei der Drehmomenterzeugung, Drehzahlbeschränkungen, Leistungsfähigkeiten bei der Drehmomentübertragung, Geräusch, Vibration und/oder Härte. Der Übersetzungsverhältnisbefehl enthält das Übersetzungsverhältnis und den Zustand der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (Schlupf oder Verriegelt), falls eine vorhanden ist. Der Befehl für das Übersetzungsverhältnis oder die Befehle 28 zur Leistungsübertragung, die vom Block 14 erzeugt werden, werden auf Stabilität ausgewertet, um häufiges Schalten zu verhindern, indem sichergestellt wird, dass der Gangwechsel genug Leistungsvermögen für eine vernünftige Betriebsspanne liefern wird, um einen Schaltvorgang und dessen Annullieren unmittelbar danach zu vermeiden.
Die Stabilisierung eines Schaltvorgangs wird über die Funktionen zur Abschätzung der Zustände von Block 23 bewerkstelligt, der vorher mit Verweis auf 1 beschrieben wurde. Block 23 schätzt den zukünftigen Zustand des Fahrzeugs oder sagt hin vorher durch Verwenden der vorher im Block 17 abgeschätzten Fahrzeugparameter und des befohlenen Ausgangsdrehmoments des Antriebsstrangs oder der Leistung von den Antriebsstrangbefehlen 26. Mit dieser Information kann der Stabilisierungsalgorithmus den Einfluss einer Änderung des befohlenen Übersetzungsverhältnisses durch Berechnen des erforderlichen Übersetzungsverhältnisses und Reservedrehmoments auswerten, die zu einem gewissen Zeitpunkt in der Zukunft verfügbar sein werden, nachdem der Befehl für das vorgeschlagene Verhältnis ausgeführt ist. Durch Vergleichen des vorgeschlagenen Gang- oder Verhältniswechsels mit der zukünftigen vorhergesagten Anforderung des Übersetzungsverhältnisses kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, den aktuellen vorgeschlagenen Gang- oder Verhältniswechsel auszuführen oder ihn zu übersteuern, um häufiges Schalten zu vermeiden oder zu steuern.
Ist der Verhältnisbefehl 28 einmal bestimmt, wird dann der Verhältnisbefehl 28 mit einem Block 16 für die Leistungserzeugungsfunktion über einen Leistungserzeugungsbefehl 30 koordiniert. Die Koordinierung zwischen dem Verhältnisbefehl 28 und dem Leistungserzeugungsbefehl 30 wird über die Funktion zur Koordinierung der Leistungserzeugung und -übertragung des Blocks 46 bewerkstelligt. Block 46 befiehlt der Funktion zur Leistungserzeugung, die Drehmomenterzeugung so zu ändern, dass die Änderung des Drehmoments mit der Laständerung zusammenfällt, die sich aus dem Verhältnis- oder Gangwechsel ergibt. Block 46 führt die Koordinierung durch, indem der Leistungserzeugungsbefehl 30 (der an die Leistungserzeugungsfunktion 16 gegeben wird, um das Drehmoment zu ändern) mit dem Verhältnisänderungsbefehl 28 (der an die Leistungsübertragungsfunktion 18 gegeben wird, um das Übersetzungsverhältnis oder den Gang zu wechseln) richtig synchronisiert wird. Dies hat zur Folge, dass die Leistungscharakteristik des Schaltvorgangs für ein gutes Fahrverhalten gesteuert wird, indem die gewünschten Zeittrajektorien der Beschleunigung, des Rucks, der Geschwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Leistung während des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses mit Verweis auf die Modelle zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen des Blocks 23 korrekt gestaltet werden.
Die Abschätzungs- und Vorhersagemodelle von Block 23 werden verwendet, um die Übergangsleistungscharakteristik während eines Getriebeschaltvorgangs dynamisch vorherzusagen und zu gestalten, indem Trajektorien oder ein Motordrehmoment und eine Motordrehzahl während des Schaltvorgangs befohlen werden. Die Steuerungsfunktion von Block 25 nutzt eine Rückkopplungssteuerung, um entweder die tatsächliche Leistungscharakteristik zur gewünschten Leistungscharakteris tik zu steuern oder die Referenzmodelle des Abschätzungs- und Vorhersageblocks 23 mit der tatsächlichen Leistungscharakteristik übereinstimmen zu lassen. Diagnosesoftware des Blocks 27 nutzt den Betrag der Rückkopplung und/oder adaptiven Korrektur von Block 25, um entweder einen Alterungsprozess zu kompensieren oder dem Fahrer mitzuteilen, dass eine Reparatur oder Wartung erforderlich ist.
Block 46 kompensiert auch etwaige Verluste oder Verstärkungen in der Leistungsübertragungsfunktion (wie zum Beispiel Verluste der Getriebezahnräder und Verstärkungen der Drehmomentwandler), um sicherzustellen, dass die Leistungserzeugungsfunktion genug Leistung liefert, so dass die auf der Fahrzeugebene angeforderte Leistungscharakteristik erzielt wird. Um sicherzustellen, dass der Schaltvorgang korrekt bewerkstelligt wird, versorgt Block 46 Block 18 auch mit dem Drehmoment- oder Leistungsbetrag, den die Einheit zum Fahrzeug übertragen muss.
Zusätzlich zum Steuern des Schaltvorgangs gestalten die Funktionen zur Koordinierung der Leistungserzeugung und -übertragung der Blöcke 44 und 46 auch Leistungscharakteristikbefehle an die Leistungserzeugungsfunktion 16, um sicherzustellen, dass die erwünschten Zeittrajektorien der Beschleunigung, des Rucks, der Geschwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Leistung bei der Fahrzeugebene erreicht werden. Um Trajektorien der Leistungscharakteristiken zu gestalten, enthält die Funktion zur Koordinierung der Leistungserzeugung und -übertragung des Blocks 46 Leistungsfähigkeitsmodelle auf hoher Ebene sowohl der Leistungserzeugungsfunktion als auch der Leistungsübertragungsfunktion, die in Block 23 enthalten sind. Diese Leistungsfähigkeitsmodelle sind anfangs auf die bekannte Leistungscharakteristik der verwendeten Funktionen zur Leistungserzeugung 16 und Leistungsübertragung 18 eingestellt, können aber während des Betriebs und der Lebensdauer des Fahrzeugs über eine Rückkopplung 80c und 80d von sowohl der Funktion zur Leistungserzeugung als auch der Funktion zur Leistungsübertragung geändert werden: Block 16 wird verwendet, um diese Funktion zum Steuern der Leistungscharakteristik auszuführen, wenn kein Schaltvorgang erforderlich ist. Die Verwendung des Blocks 46, um eine Leistungscharakteristik kontinuierlich statt nur während Schaltvorgängen zu gestalten, reduziert jedoch die Komplexität des gesamten Systems, da die Steuerung der Schaltvorgänge auch die Funktion zur Koordinierung der Leistungserzeugung und -übertragung des Blocks 46 erfordern würde, um Leistungsfähigkeitsmodelle der Funktionen zur Leistungserzeugung 16 und der Leistungsübertragung 18 zu enthalten.
Die Leistungserzeugungsfunktion des Blocks 16 empfängt die Leistungscharakteristikbefehle für die erwünschten Zeittrajektorien der Beschleunigung, des Rucks, der Geschwindigkeit, des Drehmoments und/oder der Leistung vom Block 46 zur Koordinierung der Leistungserzeugung und Übertragung des Blocks 14. Block 16 wandelt diese Befehle hoher Ebene in die erforderlichen Befehle niedriger Ebene um (wie zum Beispiel Drosselstellung und Zündzeitpunktverstellung für einen ICE, ein Spannungs- und/oder Strombefehl für einen Elektromotor und/oder andere Steuerungsvariablen für andere Quellen oder Senken eines Drehmoments), die die gewünschte Leistungscharakteristik auf Fahrzeugebene liefern. Bevor Block 16 den Befehl 30 in Befehle niedriger Ebene umwandelt, kompensiert er etwaige Verluste (wie zum Beispiel Reibung oder Zusatzgerätlasten), die bei der Leistungserzeugungsfunktion auftreten, so dass die abgegebene Beschleunigung, Ruck, Geschwindigkeit, Drehmoment und/oder Leistung des Fahrzeugs die erwünschte oder angeforderte Leistungscharakteristik auf Fahrzeugebene liefern werden.
Die Leistungsübertragungsfunktion von Block 18 ist ein Übersetzungsverhältnis-Servosystem. Es empfängt den Leistungscharakteristikbefehl oder -befehle 28 von der Funktion zur Koordinierung der Leistungserzeugung und -übertragung des Blocks 44 und stellt sicher, dass der Verhältnis- oder Gangwechsel rechtzeitig stattfindet, um die Leistung zu übertragen, die notwendig ist, um die gewünschte Leistungscharakteristik des Fahrzeugs zu erzielen. Block 18 wandelt diese Befehle 28 hoher Ebene in die erforderlichen Befehle niedriger Ebene wie zum Beispiel Hydraulikleitungsdruck des Getriebes, Kupplungsdrücke, Solenoidspannungen und -ströme um, um die entsprechenden Kupplungen sequentiell anzusteuern, und stellt sicher, dass der Kupplungsdruck ausreicht, um die Leistung zur Abtriebswelle des Leistungsübertragungsgeräts mit der gewünschten Leistungscharakteristik zu übertragen. Block 18 führt auch den Verhältniswechsel gemäß einer erwünschten Trajektorie durch, so dass dem Fahrer das erwünschte Leistungscharakteristikgefühl vermittelt wird.
Innerhalb der Leistungserzeugungsfunktion des Blocks 16 ist das Steuerungssystem so organisiert, um mehrere Quellen oder Senken der Leistung oder des Drehmoments zu nutzen. Block 16 enthält: einen Koordinatorblock 50 zur Drehmomentsteuerung, der entscheidet, wie viel Leistung oder Drehmoment jede der verschiedenen Leistungs- oder Drehmomentquellen liefern muss, um die erforderlichen Trajektorien der Leistung, des Drehmoments, der Beschleunigung, der Geschwindigkeit und/oder des Rucks der Leistungscharakteristik des Fahrzeugs zu liefern; einen Steuerungsblock 52 für das ICE-Drehmoment, um Stellglieder 54 für die Motorsteuerung wie zum Beispiel eine elektronische Drossel, Zündkerze, Abgasrückführung (EGR), Zylinderabschaltung und/oder einen Kraftstoffeinspritzer zu steuern; einen Steuerungsblock 56 für Antriebsstrangzubehör, um Stellglieder 58 zur Steuerung von Zubehör wie zum Beispiel Schalter oder Leistungstreiber zu steuern, die Zubehör wie zum Beispiel die Klimaanlage und/oder die Last des Drehstromgenerators betätigen (durch Modulieren oder Ein- oder Ausschalten elektrischer Lasten), einen Steuerungsblock 60 zum Steuern anderer Drehmomentquellen und -senken (wie zum Beispiel eines Schwungrades, Gegenstrombremsen) durch Stellglieder 62 zur Steuerung zum Beispiel Schalter oder Leistungstreiber, die Quellen und Senken des Drehmoments wie zum Beispiel Schwungräder und Gegenstrombremsen betätigen; und einen Steuerungsblock 64 für einen Elektromotor zum Steuern von Stellgliedern 66 eines Elektromotors wie zum Beispiel einer Ansteuerschaltung für elektrische Leistung, um die Strom- und/oder Spannungswellenformen des Elektromotors zu steuern.
Außerdem enthält der Block 16 den Block 29 zur Zustandsabschätzung und -vorhersage, der Schlüssel- oder wesentliche Variablen oder Zustandsvariablen vorhersagt, um zu ermöglichen, dass jede der Leistungs- oder Drehmomentquellen oder -senken genau ihren Anteil der Leistung oder des Drehmoments abgibt, der erforderlich ist, um die erwünschte Leistungscharakteristik des Fahrzeugs zu erfüllen. Block 29 weist eine separate Abschätzungs- und Vorhersagefunktion auf, die mit jeder Leistungs- oder Drehmomentquelle oder -senke verbunden ist. Diese Abschätzungs- und Vorhersagefunktionen können mit der Steuerung jeder der Quellen oder Senken eingebaut sein. Block 29 schätzt den Zustand wesentlicher Variablen von jeder der Leistungs- oder Drehmomentquellen oder -senken ab und sagt diesen vorher durch einen Algorithmus, der Informationen von Sensoren und Stellgliedern für jede der Quellen oder Senken nutzt. Zum Beispiel. würde in einem ICE Block 29 die im Zylinder bei der aktuellen und nächsten Zylinderzündung eingeschlossene Luftmenge, die Kraftstoffmenge im Zylinder, die im Zylinder eingeschlossene Abgasmenge und das erzeugte Drehmoment abschätzen und vorhersagen. Der Algorithmus zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen für die Luftmenge im Zylinder verwendet Eingaben der Drosselstellung, des Ansaugdrucks (MAP), Luftmassenstroms, der Motordrehzahl und der Zylinderlufttemperatur.
Die ICE-Steuer- und Diagnosefunktionen des Blocks 52 zur Steuerung des Motordrehmoments nutzen die Luftmenge in einem Zylinder in Kombination mit dem befohlenen Drehmoment und andere abgeschätzte und vorhergesagte Zustandsvariablen des Motors, um die erforderliche Drosselstellung zu bestimmen, die dem Stellglied zur Motorsteuerung einer elektronischen Drossel im Block 54 befohlen wurde. Die abgeschätzten und vorhergesagten Variablen werden von den Regelungs- und Diagnosefunktionen des Blocks 52 verwendet, um Systemausfallmoden (wie zum Beispiel Luftlecks im Luftansaugsystem) zu bestimmen, einen Korrekturvorgang (wie zum Beispiel Abschalten von Kraftstoff und Funkenzündung für Zylinder oder Verzögern, Zündzeitpunktverstellung) durchzuführen und dem Fahrer (durch Aufleuchten einer Leuchte baldiger Motorservice) mitzuteilen, einen Service aufzusuchen.
Die Funktion für das Stellglied zur Motorsteuerung des Blocks 54 liefert die Steuer- und Diagnosefunktionen, die notwendig sind, um sicherzustellen, dass die Befehle vom Block 52 genau wie notwendig abgegeben werden. Block 54 repräsentiert die niedrigste Ebene des vorliegenden Steuerungssystems und ist mit der spezifischen Technologie verbunden, die genutzt wird, um die Variablen der Motorsteuerung zu bedienen. Um seine Funktionen zu erfüllen, nutzt der Block 54 auch die Funktionen zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen des Blocks 29. Im Fall eines elektronischen Drosselsystems beinhaltet der Block 54 Steuerungsalgorithmen für positive Rückkopplung, Rückkopplung und/oder adaptive Steuerung (wie sie dem Fachmann gewöhnlich bekannt sind), um sicherzustellen, dass die erwünschte Genauigkeit und Trajektorie der Drosselstellung erzielt werden. Für das elektronische Drosselsteuerungssystem messen die Steuerung des Blocks 54, die Drosselstellung und stellen die Spannung und den Strom ein, die an das Motorstellglied geliefert werden, um die Stellung der Drossel zu steuern. Block 29 für einen Elektromotor schätzt ähnlich aktuelle und zukünftige Werte kritischer Zustandsvariablen wie zum Beispiel Wicklungsstrom, Spannung, Drehzahl, Beschleunigung, Ruck, Drehmoment, erzeugte Leistung (basierend auf aktuellen und früheren Werten des Wicklungsstroms), Spannung, Motortemperatur, Ladezustand der Batterie, Drehzahl, Beschleunigung, Ruck und/oder Drehmoment ab und sagt diese vorher. Für die Motorsteuerungen des Blocks 64 werden Steuer- und Diagnosefunktionen durchgeführt, um die erforderliche Genauigkeit und Trajektorien der Motordrehzahl, der Beschleunigung, des Rucks, des Drehmoments und/oder der Leistung aufrechtzuerhalten, um sicherzustellen, dass die zweckmäßige Leistung und das zweckmäßige Drehmoment geliefert werden. Durch Überwachen des Umfangs eines vom Regelkreis vorgenommenen Korrekturvorgangs der Drehzahl, der Beschleunigung, des Rucks, des Drehmoments und/oder der Leistung bestimmen die Diagnosefunktionen des Blocks 64, wann der Motor nicht in annehmbaren Spezifkationen arbeitet, und teilen dem Fahrer mit, das Fahrzeug zum Service zu bringen. Die Steuerungsfunktionen des Blocks 64 bestimmen die erforderlichen Strom- und/oder Spannungsbefehle. Sind die erforderlichen Strom- und/oder Spannungsbefehle einmal bestimmt, werden sie an Block 66 geliefert. Block 66 enthält elektronische Leistungstreiberschaltungen, die die Spannung und den Strom in den Wicklungen des Motors überwachen und den Arbeitszyklus der Leistungstreiber einstellen, um sicherzustellen, dass die zweckmäßige Spannung und der zweckmäßige Strom geliefert werden. Durch Überwachen des Umfangs eines vom Regelkreis vorgenommenen Korrekturvorgangs der Spannung oder des Stroms bestimmen die Diagnosefunktionen vom Block 66, wann der Motor oder Leistungstreiber des Motors nicht in akzeptablen Spezifikationen arbeitet oder arbeiten, und teilen dem Fahrer mit, das Fahrzeug zum Service zu bringen.
Der Arbeitsablauf der Abschätzungs- und Vorhersagefunktionen von Block 29 für Block 56 zur Steuerung von Zubehör des Antriebsstrangs und Stellgliedblock 58 zur Zubehörsteuerung ist analog zu den Abschätzungs-, Vorhersage-, Steuer- und Diagnosefunktionen, die oben für einen Antriebsstrang mit einem ICE und einem Elektromotor beschrieben wurden. Außerdem läuft der Vorgang einer Abschätzung und Vorhersage (Block 29) für eine Steuerung anderer Drehmomentquellen und -senken in Block 60 und anderer Steuerstellglieder im Block 62 in ähnlicher Weise zu den Blöcken 56 und 58 ab.
Bezug nehmend auf 2 und Block 50 können mehrere Leistungsquellen und -senken koordiniert und integriert werden, um eine nahtlos koordinierte Leistungs- oder Drehmomentsteuerung zu liefern. Zum Beispiel können ein Verbrennungsmotor, Zubehörlasten eines Antriebsstrangs, ein Elektromotor und ein Schwungrad integriert und koordiniert werden. Durch die Koordinatorfunktion zur Leistungs-Drehmomentsteuerung von Block 50 werden mehrere Leistungsquellen und -senken durch eine offene Architektur koordiniert und integriert. Block 50 trifft Überwachungsentscheidungen hinsichtlich dessen, welchen Quellen oder Senken von Leistung öder Drehmoment befohlen wird, und der Befehlsgrößen an jede Drehmomentquelle. Block 50 trifft diese Entscheidungen basierend auf den Eigenschaften und dem Zustand jedes Drehmoment- oder Leistungsgenerators, während die Leistungsbeschränkungen des Ansprechverhaltens, des Wirkungsgrades, des Leistungsvermögens bzw. der Leistungsfähigkeit und andere Anforderungen wie zum Beispiel Geräusch, Vibration, thermische Beschränkungen, Drehzahlbeschränkungen und ähnliche Kriterien ausgeglichen werden.
Jedem Drehmoment- oder Leistungsgenerator wird befohlen, die erwünschten und geeignet gestalteten bzw. angepaßten Beschleunigungs-, Ruck-, Geschwindigkeits-, Drehmoment- und/oder Leistungstrajektorien zu liefern, die dazu beitragen, die geeignet gestalteten Trajektorien des Ansprechverhaltens des Fahrzeugs zu liefern. Um dies zu bewerkstelligen, verfügt der Koordinator für die Drehmomentsteuerung von Block 50 über Leistungscharakteristikmodelle jeder Leistungs- und Drehmomentquelle in Block 29. Die Modelle sind Modelle höherer Ebenen, die die Leistungscharakteristik jeder der Drehmomentquellen in Form ihrer maximalen und minimalen Drehmoment- oder Leistungsfähigkeiten und ihres Ansprechverhaltens beschreiben. Um sicherzustellen, dass die geeignet gestalteten Trajektorien des Ansprechverhaltens des Fahrzeugs erreicht werden, bestimmt demgemäß Block 50, welchen Drehmoment- oder Leistungsquellen oder -senken Ein- oder Ausschalten befohlen wird und wie viel von jeder Quelle oder Senke erforderlich ist, um die gewünschte Leistungscharakteristik in Abhängigkeit von Beschränkungen der Leistungscharakteristiken von Komponenten zu erzielen.
In einem Hybridantriebssystem beispielsweise kann unter gewissen Bedingungen wie zum Beispiel einer Forderung nach Drehmomentreduzierung vom System zur Antischlupfregelung Block 50 bestimmen, dass der beste Weg, das Drehmoment zu reduzieren, darin besteht, den Elektromotor vorübergehend als Generator zu verwenden. Demgemäß erlegt die Generatorfunktion des Motors dem Fahrzeug schnell eine Last auf und liefert eine Drehmomentreduzierung über eine kurze Übergangsperiode für kurze Traktionsverlustereignisse, während das Drehmoment des ICE auf einen niedrigeren Pegel für ein längeres Traktionsverlustereignisses reduziert wird. Ein Elektromotor wird verwendet, um zu Anfang Forderungen nach schneller Drehmomentänderung zu behandeln, und der ICE wird mit dem Elektromotor koordiniert, um eine längerfristige Drehmomentreduzierung zu liefern, so dass Emissionen optimiert werden. Die Drehmomentreduzierung wird so koordiniert, dass der Motor schnell auf einen Generatormodus umgeschaltet wird. Falls der Traktionsverlust für eine signifikante Zeitspanne beibehalten würde, wird die Generatorlast in koordinierter Weise mit der Reduzierung des vom ICE erzeugten Drehmoments reduziert. Der ICE kann den Drehmomentpegel durch Einstellen der Drossel reduzieren. Um Emissionsbeschränkungen zu genügen, deckt der Elektromotor die anfängliche Übergangsdrehmomentreduzierung ab, während die Drehmomentreduzierung des ICE mit einer langsameren Rate geändert wird, um den Einfluss auf Emissionen zu minimieren.
Der Leistungsübertragungsblock 18 enthält: einen Koordinator 68 zur Getriebesteuerung; einen Steuerungsblock 70 für die Getriebekupplung zum Steuern von Stellgliedern 72 zur Kupplungssteuerung wie zum Beispiel Solenoide; einen Block 74 zur Steuerung der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung, um Stellglieder 76 zur Kupplungssteuerung wie zum Beispiel Solenoide oder Kraftmotoren zu steuern. Die Leistungsübertragungsfunktion von Block 18 erscheint der Einheit zur Integration der Leistungssteuerung von Block 14 als Übersetzungsverhältnis-Servogerät, das die zweckmäßigen gestalteten Übersetzungsverhältnistrajektorien liefert und die zweckmäßig gestalteten Trajektorien des Drehmoments, der Leistung, des Rucks, der Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit an die Abtriebswelle des Antriebsstrangs überträgt.
Der Koordinator zur Getriebesteuerung von Block 68 bestimmt, welche Kupplungen betätigt werden müssen, um die geeignete Getriebeübersetzung zu erreichen, die erforderlich ist, um das Drehmoment an die Abtriebswelle des Antriebsstrangs zu übertragen. Block 68 synchronisiert das Einrücken und Ausrücken verschiedener Kupplungen, indem Befehle an die Steuerungen für die Getriebekupplung von Block 70 und die Steuerungen der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung von Block 74 gesendet werden. Block 68 enthält Leistungsfähigkeitsmodelle (Modelle höherer Ebenen der Fähigkeit bzw. des Leistungsvermögens der Kupplungen wie zum Beispiel Drehmomentkapazität, Drehzahlbeschränkungen, Temperaturbeschränkungen und/oder andere) der Kupplungen und verwendet diese Modelle zusammen mit Beschränkun gen der Leistungscharakteristik des Systems, um zu bestimmen, welche Kupplungen zu steuern sind. Die Entscheidung, spezifische Kupplungen effektiver zu steuern, basiert auf Informationen von Block 35, der Informationen über den Zustand der Kupplungen über Algorithmen zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen und Parametern liefert. Die Algorithmen im Block 35 bestimmen den aktuellen Zustand der Kupplungen, welche die Schlupfdrehzahl, Temperatur, Drehmomentkapazität, Reibungskoeffizient und andere signifikante Variablen und Parameter einschließen, die die Fähigkeit bzw. das Leistungsvermögen der Kupplungen definieren. Diese Information erlaubt dem Block 68, das Getriebe sicher und effektiv zu betätigen, um das angeforderte Drehmoment oder die angeforderte Leistung zu liefern.
Empfangen die Steuerungen für das Getriebedrehmoment von Block 70 einmal einen Befehl, bestimmte Kupplungen zu betätigen, der einschließt, wie viel Drehmoment über die Kupplungen übertragen werden muss, bestimmt Block 70 den Druckbetrag, der an die Kupplungen anzulegen ist, um das Drehmoment oder die Kraft bzw. Leistung zur Abtriebswelle zu übertragen. Block 70 steuert und koordiniert den Druckanstieg auf der einrückenden Kupplung und die Druckabnahme auf der ausrückenden Kupplung, so dass die Drehmomentübertragung von einer Kupplung und einem Satz Zahnräder auf eine andere für ihre gute Schaltqualität und Kupplungslebensdauer synchronisiert wird. Um diese Steuerungsaufgabe effektiver zu bewerkstelligen, empfängt Block 70 zusätzliche Informationen über den Zustand der Kupplungen vom Block 35. Block 35 liefert geschätzte und vorhergesagte Werte des Zustands kritischer Variablen und Parameter wie zum Beispiel Kupplungsdruck, Temperatur, Reibungskoeffizient und/oder anderer ähnlicher Variablen.
Block 70 steuert ferner die Schlupfdrehzahlprofile der Kupplungen, um die zweckmäßig gestalteten Profile des Drehmoments, der Beschleunigung, des Rucks und/oder der Geschwindigkeit während des Schaltvorgangs zu liefern. Block 70 nutzt Steuerungen mit positiver Rückkopplung und/oder Rückkopplung, um die Schaltausführung zu steuern. Falls die gewünschten Profile nicht erreicht werden, steuern die Regelkreise die Kupplungsdrücke, wie es angebracht ist, um die gewünschte Schaltausführung zu liefern. Außerdem enthalten die Steuerungen von Block 70 adaptive Rückkopplungs- oder Lernalgorithmen, die verwendet werden, um die Befehle für positive Rückkopplung der Kupplungsdrücke zu verbessern. Adaptive Rückkopplung minimiert den von den Regelkreisen erforderlichen Aufwand, um den Kupplungsdruck während eines Schaltvorgangs einzustellen und sicherzustellen, dass die Schaltqualität während der Lebensdauer des Antriebsstrangs aufrechterhalten wird.
Der von den Regelkreisen und adaptiven Steuerungen benötigte Korrekturbetrag wird von den Diagnosesteuerungsfunktionen von Block 70 verwendet, um zu bestimmen, wann das Getriebe eine Überholung benötigt. Wenn die Regelkreise und adaptiven Steuerungen der Kupplungsdrücke große Ausgleichsvorgänge für die Hardware durchführen, können dann die Diagnosealgorithmen von Block 70 bestimmen, dass die Kupplungen nicht gemäß akzeptablen Spezifikationen arbeiten, und dem Fahrer mitteilen, das Fahrzeug zum Service zu bringen. Die Funktion der Steuerungen der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung im Block 74 arbeitet mit der optionalen Hilfe von Algorithmen zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen und Parametern von Block 35 arbeiten analog zu Block 70.
Die Ausgaben des Blocks 70 sind Befehle der erwünschten Trajektorien von Kupplungsdrücken, die von den Stellgliedern zur Kupplungssteuerung von Block 72 geliefert werden. Block 72 steuert die Kupplungsdrücke durch Steuern von Stellgliedern, die hydraulische, elektrische und/oder mechanische Geräte regulieren, welche sicherstellen, dass die geeignet gestalteten Drucktrajektorien an die Kupplungen geliefert werden. Zum Beispiel steuert Block 72 die Stellung eines Solenoidventils, das den Strom eines Hydraulikfluids durch ein Schiebekolbenventil zu den Kupplungsplatten einstellt und zur Folge hat, dass ein geeigneter Druck zwischen den Eingangs- und Ausgangsplatten der Kupplung angelegt wird. Die Steuerungen des Blocks 72 umfassen ein System mit positiver Rückkopplung und/oder Rückkopplung, das dafür ausgelegt ist, die Stellung des Solenoidventils durch Regulieren der Spannungs- und Stromwellenformen zu steuern, die an die Spule des Solenoids angelegt werden. Leistungstreiberschaltungen sind in Block 72 enthalten, um sicherzustellen, dass die Spannungs- und Stromwellenformen geeignet geformt sind, um sicherzustellen, dass das Solenoid die Drücke nach Bedarf steuert.
Ähnlich der Operation anderer Steuer- und Diagnosefunktionen, die oben beschrieben würden, sind Diagnosesteuerungen in Block 72 enthalten, um zu bestimmen, ob die Steuerung der Solenoidstellung und die Leistungstreiberschaltungen korrekt arbeiten, indem der Betrag einer Rückkopplungskorrektur eines Regelkreises, die von der Positionssteuerung gefordert wird, bzw. der Betrag einer Rückkopplungskorrektur eines Regelkreises überwacht wird, die von einer Strom- oder Spannungssteuerung gefordert wird. Durch Verwenden separater Steuer- und Diagnosefunktionen für die Positions- und Leistungstreibersteuerung kann die Diagnostik Störungen zwischen den mechanischen und elektrischen Komponenten trennen und isolieren. Um die Steuer- und Diagnosefunktionen des Blocks 72 effektiver zu bewerkstelligen, empfängt Block 72 zusätzliche Informationen über den Zustand des Solenoids und/oder Leistungstreiberschaltungen vom Block 35. Block 35 liefert abgeschätzte und vorhergesagte Werte des Zustands kritischer Variablen und Parameter wie zum Beispiel Solenoidstellung, Temperatur, Reibungskoeffizient, Dämpfungskoeffizient, Eigenfrequenzen, Wicklungswiderstand, Wicklungsinduktivität und/oder andere ähnliche Variablen. Die Funktion der Stellgliedsteuerung für eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung im Block 76 arbeitet mit Hilfe der Algorithmen zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen und Parametern von Block 35 analog zu Block 72.
[0064] 2 zeigt ferner im Detail das Steuerungssystem mit den Rückkopplungen 80(a–d) von rechts nach links. Diese Rückkopplungen 80 erlauben eine konsistente und zuverlässige Leistungsfähigkeit während der Lebensdauer des Antriebsstrangs 15 des Fahrzeugs. Jedes Softwaremodul liefert die Informationen, die notwendig sind, um dessen aktuelle Leistungsfähigkeiten zu den Modulen links von ihnen zu beschreiben, wie in 2 durch die gestrichelten Linien schematisch dargestellt ist, die von rechts nach links zeigen. Die Rückkopplungen 80 ermöglichen zu vermeiden, dass Module höherer Ebenen auf der linken Seite eine Leistungscharakteristik anfordern, die nicht erreicht werden kann. Obgleich die Rückkopplung 80 nur zwischen benachbarten Blöcken in 2 dargestellt sind, sind zusätzliche Rückkopplungen, die über die Nachbarn hinausgehen, für den effizienten Betrieb dieses Steuerungssystems 10 für einen Antriebsstrang von Vorteil. Das Diagramm in 2 zeigt ähnlich Signale, die von links nach rechts zwischen benachbarten Softwareblöcken/Modulen verlaufen. Im Allgemeinen sollte angenommen werden, dass diese Signale und die Rückkopplung 80 durch das System zu jedem Block geführt werden könnten, der die Informationen benötigt, selbst wenn eine direkte Verbindung nicht explizit dargestellt ist.
Ein weiterer Vorteil der Softwarearchitektur des vorliegenden Steuerungssystems ist, dass die Softwarearchitektur ermöglicht, dass Plug-and-Play-Softwaremodule innerhalb der Blöcke 12, 14, 16 und 18 vordefinierte Funktionen und ein I/O aufweisen, der in die Softwarearchitektur der vorliegenden Erfindung einfach integriert werden kann. Indem das Steuerungssystem für den Antriebsstrang als die oben beschriebene modulare Struktur behandelt wird, behandelt jedes Modul links von Block 16 des Systems Block 16 als eine Drehmoment- oder Leistungs-Servoeinrichtung, die die geeignet gestalteten bzw. angepaßten Trajektorien des Drehmoments, des Rucks, der Beschleunigung, der Geschwindigkeit und/oder der Leistung liefert. Die Steuerungssysteme, die Block 16 umgeben, arbeiten unabhängig von der Quelle für Drehmoment oder Leistung und der Technologie, die verwendet wird, um es oder sie zu erzeugen, solange sie mit einem Modell höherer Ebene (Leistungsfähigkeitsmodell) der Leistungscharakteristik von Block 16 ausgestattet sind. Eine beliebige Einheit eines Systems zur Steuerung der Leistungserzeugung kann für Block 16 mit minimalem Einfluss auf die Kalibrierung und Integration der Steuerungsalgorithmen links von Block 16 eingesteckt werden. Demgemäß kann ein vorher kalibriertes System zur Steuerung einer Leistungser zeugungseinheit in den Rest des Steuerungssystems gesteckt werden und wie gewünscht ohne oder mit minimaler Kalibrierung arbeiten. Alle den Block 16 umgebenden Steuerungssysteme integrieren und arbeiten wie vorgesehen mit minimalem Kalibrierungs- und Integrationsaufwand. Falls sich Markttrends oder Technologietrends ändern, ist es möglich, eine verschiedene Leistungserzeugungsquelle (Benzin mit Direkteinspritzung, Diesel, Reihen- oder Parallelhybrid, elektrisch, Brennstoffzelle; und/oder eine beliebige Kombination) mit verhältnismäßig geringem oder ohne Aufwand schnell in das Steuerungssystem für einen Fahrzeugantrieb zu integrieren.
Die Plug-and-Play-Konfiguration des vorliegenden Systems ermöglicht, dass die Leistungsübertragungseinheit vom Block 18 vom Rest des Systems als Übersetzungsverhältnis-Servogerät betrachtet werden kann, das die geeignet gestalteten Trajektorien des Drehmoments, des Rucks, der Beschleunigung, der Geschwindigkeit und/oder Leistung liefert. Wie vorher beschrieben wurde, kann das umgebende Steuerungssystem unabhängig von der Technologie arbeiten, die verwendet wird, um die Leistungsübertragung durchzuführen, und erfordert nur ein Leistungsfähigkeitsmodell einer hohen Ebene von Block 18 hinsichtlich der Parameter, die dessen Leistungsfähigkeiten und Beschränkungen definieren. Der unabhängige Betrieb vom Block 18 liefert die Fähigkeit, irgendeine Technologie zur Leistungsübertragung (automatisches Freilaufsystem, automatisches System mit Doppelkupplung, manuelle, automatisierte manuelle Systeme, manuelle Systeme mit doppelten Antriebskupplungen, stufenlose Systeme, stufenlos regulierbare Systeme und/oder andere Getriebesysteme) in eilt Antriebssystem eines Fahrzeug mit verhältnismä ßig minimalem oder ohne Kalibrierungs- oder Integrationsaufwand zu stecken.
Vom Gesichtspunkt der Einheit zur Fahrzeugsteuerung und Integration von Block 12 erscheint alles rechts vom Block 12 in den Figuren als Drehmoment- oder Leistungs-Servoeinrichtung, die Drehmoment oder Leistung an den Ausgang des Getriebes oder die Achse liefert, so dass Block 12 die geeignet gestalteten Trajektorien des Drehmoments, des Rucks, der Beschleunigung, der Geschwindigkeit und/oder Leistung liefert. Das Fahrzeugsteuerungssystem kann unabhängig von der Technologie arbeiten, die das Drehmoment oder die Leistung liefert, vorausgesetzt dass der Block 12 mit den entsprechenden Parametern versorgt wird, die das Leistungsfähigkeitsmodell einer hohen Ebene der Leistungscharakteristik und Beschränkungen des Antriebssystems kennzeichnen.
Aus der Perspektive der Fahrzeugsteuerungssysteme kann durch Teilen des Antriebssystems wie oben beschrieben ein vorher kalibriertes Antriebsstrang-(Antriebs)System in ein vorher kalibriertes Fahrzeugsteuerungssystem eingesteckt werden und das gesamte Fahrzeug innerhalb der Beschränkungen des Antriebsstrangs mit minimalem oder ohne Kalibrierungs- oder Integrationsaufwand geeignet arbeiten lassen. Die Plug-and-Play-Fähigkeiten des vorliegenden Systems liefern die Fähigkeit, vorher kalibrierte Fahrzeug- und Antriebsstrangsysteme zu mischen und anzupassen, um eine Vielfalt von Fahrzeugleistungscharakteristiken und Technologien zu liefern, um sich ändernde Markt- und Technologietrends schnell nutzen zu können. Es gibt einen minimalen Bedarf oder keinen Bedarf dahingehend, die Art und Weise neu zu kalibrieren, in der der Fahrer und Teilsysteme der Fahrzeugsteuerung (Traktion, Bremsen, Lenkung, Aufhängung, Stabilität, Gieren, Dynamik und andere Teilsysteme der Fahrzeugsteuerung) mit dem Antriebssystem in Wechselwirkung stehen, unter der Annahme, dass das Antriebsstrang-(oder Antriebs)System für die Fahrzeuganwendung geeignet bemessen wurde.
Außerdem liefert der Koordinator für die Drehmomentsteuerung von Block 50 eine ähnliche Chance für Plug-and-Play von Technologien zur Drehmoment- und Leistungserzeugung, aber bei einer viel niedrigeren Ebene in der Systemstruktur. Da Block 50 die verschiedenen Quellen und Senken von Drehmoment oder Leistung über Leistungsfähigkeitsmodelle höherer Ebenen integriert, die die Leistungsfähigkeiten und Beschränkungen der verschiedenen Quellen und Senken von Drehmoment oder Leistung beschreiben, kann Block 50 die Leistungserzeugung relativ unabhängig von der Technologie steuern, die verwendet wird, um das Drehmoment oder die Leistung zu erzeugen. Diese Softwarestruktur liefert die Fähigkeit, vorher kalibrierte Teilsysteme zur Drehmoment- oder Leistungssteuerung mit minimalem oder ohne Kalibrierungs- oder Integrationsaufwand zu mischen und anzupassen.
Das Plug-and-Play-Konzept für die Koordinatoreinheit zur Getriebesteuerung von Block 68 arbeitet ähnlich der Funktion von Block 50 für die Leistungserzeugungseinheit. Da Block 68 die verschiedenen Kupplungen über Leistungsfähigkeitsmodelle höherer Ebenen integriert, die die Leistungsfähigkeiten und Beschränkungen der verschiedenen Kupplungen beschreiben, kann Block 68 die Kraft- bzw. Leistungsübertragung verhältnismäßig unabhängig von der Technologie steuern, die verwendet wird, um das Drehmoment oder die Leistung zu übertragen. Diese Struktur liefert die Fähigkeit, vorher kalibrierte Kupplungssteue rungssysteme (Geräte, um Wegnahme oder Anwendung von Drehmoment oder Leistung zu steuern) mit minimalem oder ohne Kalibrierungs- oder Integrationsaufwand zu mischen und anzupassen.
Plug-and-Play kann sogar weiter auf die niedrigste Ebene des Systems ausgedehnt werden, falls die Steuerstellglieder (Blöcke 54, 58, 62, 66, 72 und 76) am äußersten rechten Ende von 2 als Servosysteme behandelt werden, die die gewünschte physikalische Variable liefern. Die Blöcke 54, 58, 62, 66, 72 und 76 können von den Steuerungssystemelementen unmittelbar links von ihnen als gemäß einem Leistungsfähigkeitsmodell höherer Ebene arbeitend betrachtet werden, das deren Leistungsfähigkeit und Beschränkungen definiert. Einer der Eingabebefehle in Block 54 könnte zum Beispiel der gewünschte Wert der Luftmenge im Zylinder sein. Dieser Befehl ist von der Technologie oder Hardware unabhängig, die verwendet wird, um die Luftmenge im Zylinder zu steuern. Das von Block 54 gesteuerte Stellglied kann eine elektronisch gesteuerte Drossel, elektrohydraulisch gesteuerte Ventile oder irgendein anderes Stellglied sein, das die Luftmenge im Zylinder steuern kann. Soweit es die Funktionen zur Motordrehmomentsteuerung im Block 52 betrifft, wirkt Block 54 als ein Servosystem, das die Luftmenge im Zylinder in der gewünschten Genauigkeit und gemäß den geeignet gestalteten Trajektorien steuert, die notwendig sind, um das gewünschte Drehmoment zu liefern.
Die Teilsysteme links in den Figuren der Luftmengensteuerung im Block 54 müssen nur mit den Parametern versorgt werden, die das Leistungsfähigkeitsmodell höherer Ebene des Systems zur Stellgliedsteuerung definieren. Falls die Systemtechnologie oder -hardware zur Stellgliedsteuerung geändert wird, wäre eine neue Steuerungssoftware für das Stellglied zusammen mit dessen Kalibrierung in Block 54 und die Kalibrierung seines Leistungsfähigkeitsmodells erforderlich. Die Systemsoftware zur Stellgliedsteuerung kann jedoch eingesteckt werden und (innerhalb seiner Auslegungsbeschränkungen) mit dem Rest des Systems geeignet arbeiten, obgleich die Leistungscharakteristik in Abhängigkeit von den Fähigkeiten des Systems zur Stellgliedsteuerung beschränkt oder verstärkt werden kann. Demgemäß wäre es möglich, das System zur Stellgliedsteuerung (in Blöcken 54, 58, 62, 66, 72 und 76) mit minimalem oder ohne Kalibrierungsaufwand für den Rest des Steuerungssystems zu ändern.
Zusammenfassend umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung ein System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung für ein Fahrzeug eine Steuereinheit für einen Antriebsstrang, ein Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung, das in der Steuereinheit für einen Antriebsstrang enthalten ist, ein Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung, das mit dem Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung kommuniziert, ein Modul zur Leistungserzeugung und -übertragung, das mit dem Integrationsmodul für eine Antriebsstrangsteuerung kommuniziert, wobei das Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung unabhängig von der im Fahrzeug verwendeten Technologie zur Antriebsstrangsteuerung programmiert werden kann.

Claims

System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung für ein Fahrzeug, mit: einer Steuereinheit für einen Antriebsstrang; einem Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung, das in der Steuereinheit für einen Antriebsstrang enthalten ist; ein Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung, das mit dem Steuerungsmodul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung kommuniziert; ein Modul für eine Leistungserzeugung und -übertragung, das mit dem Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung kommuniziert; wobei das Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung unabhängig von der im Fahrzeug verwendeten Technologie der Antriebsstrangsteuerung programmiert werden kann.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung Fahrereingaben verarbeitet, um einen Drehmomentbefehl an das Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung zu erzeugen.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung Eingaben von Fahrzeugteilsystemen verarbeitet, um einen Drehmomentbefehl an das Modul zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung zu erzeugen.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung ein Abschätzungs- und Vorhersagemodul, ein Steuerungsmodul und ein Diagnose– modul enthält.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung ein Fahrerinterpretationsmodul, um Fahrereingaben zu verarbeiten, ein Fahrzeugkoordinationsmodul, um Eingaben von Teilsystemen des Fahrzeugs zu verarbeiten, und ein Modul zur Abschätzung und Vorhersage von Zuständen und Parametern von Fahrer und Fahrzeug enthält.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung einen Befehl für ein angepaßtes Drehmoment erzeugt.
System für eine koordinierte Drehmomentsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Integration einer Fahrzeugsteuerung eine Intervention von Eingaben von Teilsystemen des Fahrzeugs mit Fahrereingaben schiedsrichterlich vermittelt.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung für ein Fahrzeug, umfassend: eine Steuereinheit; eine Software zur Integration einer Fahrzeugsteuerung, die in der Steuereinheit enthalten ist, wobei die Software zur Integration einer Fahrzeugsteuerung einen Abschätzungs- und Vorhersagealgorithmus enthält, um einen ersten Leistungsbefehl zu erzeugen; eine Software zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung, die in der Steuereinheit enthalten ist, wobei die Software zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung den ersten Leistungsbefehl verarbeitet, um einen zweiten Leistungsbefehl zu erzeugen; und eine Software zur Steuerung der Leistungserzeugung, die in der Steuereinheit enthalten ist, wobei die Software zur Steuerung der Leistungserzeugung den zweiten Leistungsbefehl verarbeitet, um die Leistungsabgabe eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs zu steuern.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Software zur Integration einer Fahrzeugsteuerung Fahrereingaben und Eingaben von Teilsystemen des Fahrzeugs verarbeitet.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des ersten Leistungsbefehls mit der Zeit variiert wird.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leistungsbefehl aus mehreren gespeicherten Wellenformen (die nicht notwendigerweise als Wellenformen gespeichert sind, sondern aus Transferfunktion erzeugt werden, die die Wellenform erzeugen würden), der Auswahl einer der mehreren gespeicherten Wellenformen, in Abhängigkeit von Fahrereingaben und Eingaben von Teilsystemen des Fahrzeugs ausgewählt wird.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang des Fahrzeugs einen Verbrennungsmotor enthält.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang des Fahrzeugs einen Elektromotor enthält.
Modulares System zur Antriebsstrangsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang des Fahrzeugs eine Brennstoffzelle enthält.
Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, mit den folgenden Schritten: Vorsehen eines Moduls zur Fahrzeugsteuerung; Speichern mehrerer Befehle für Drehmomentwellenformen im Modul zur Fahrzeugsteuerung entsprechend einer Fahrzeugkalibrierung; Verarbeiten von Fahrereingaben und Eingaben von Teilsystemen des Fahrzeugs mit einem Abschätzungs- und Vorhersagealgorithmus, um einen ersten Drehmomentbefehl auszuwählen, wobei der erste Drehmomentbefehl zumindest einen der mehreren gespeicherten Befehle für Drehmomentwellenformen umfasst; Verarbeiten des ersten Drehmomentbefehls mit einem Algorithmus zur Integration einer Antriebsstrangsteuerung, um einen zweiten Drehmomentbefehl zu erzeugen; und Steuern eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs mit dem zweiten Drehmomentbefehl unter Verwendung eines Algorithmus zur Steuerung der Leistungserzeugung.