DE102010052240A1

DE102010052240A1 - Verfahren zur Bestimmung von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102010052240A1
Application number: DE102010052240A
Authority: DE
Inventors: Sean W. Mich. McGrogan; Anthony H. Mich. Heap
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: US8126604B2; CN102079306B; US20110130904A1; CN102079306A; DE102010052240B4

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang mit einer Vielzahl von Komponenten umfasst die Überwachung individueller Komponentengrenzen einschließlich einer Grenze eines ersten Motors, einer Grenze eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und einer Batterieleistungsgrenze. Jede der individuellen Komponentengrenzen umfasst eine minimale und eine maximale individuelle Grenze auf Grund jeder entsprechenden Komponente. Das Verfahren bestimmt auch, ob jede der individuellen Komponentengrenzen eingehalten werden kann, indem ein erster Drehmomentwert gewählt wird. Das Verfahren legt eine Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung fest, indem es den ersten Drehmomentwert wählt, wenn der erste Drehmomentwert jede der individuellen Komponentengrenzen einhält. Das Verfahren wählt einen zweiten Drehmomentwert, wenn der erste Drehmomentwert nicht jede der individuellen Komponentengrenzen einhält, und priorisiert die Grenze des ersten Motors, dann die Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und dann die Batterieleistungsgrenze.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft die Bestimmung von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für Antriebsstränge, die in Alternativenergie Fahrzeugen wie z. B. Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Kraftfahrzeuge umfassen einen Antriebsstrang, der dazu dient, das Fahrzeug anzutreiben und die im Fahrzeug eingebaute Elektronik zu betreiben. Der Antriebsstrang oder Antrieb umfasst allgemein eine Maschine, die das Achsantriebsystem über ein mehrstufiges Leistungsgetriebe betreibt. Viele Fahrzeuge werden durch eine Hubkolben-Brennkraftmaschine (ICE, von internal combustion engine) angetrieben.
Hybridfahrzeuge verwenden viele verschiedene alternative Leistungsquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, und minimieren das Angewiesensein auf die Maschine für Leistung. Ein Elektrohybridfahrzeug (HEV, von hybrid electric vehicle) beinhaltet z. B. sowohl elektrische Energie als auch chemische Energie und wandelt dieselben in mechanische Leistung um, um das Fahrzeug anzutreiben und die Fahrzeugsysteme zu betreiben. Das HEV verwendet allgemein eine oder mehrere Elektromaschinen (Motor/Generatoren), die einzeln oder mit der Brennkraftmaschine gemeinsam arbeiten, um das Fahrzeug anzutreiben.
Die Elektromaschinen wandeln kinetische Energie in elektrische Energie um, die in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert werden kann. Die elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung kann dann in kinetische Energie zurückverwandelt werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Elektrofahrzeuge umfassen auch eine oder mehrere Elektromaschinen und Energiespeichervorrichtungen, die verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben.
Zusammenfassung
Es ist ein Verfahren zum Bestimmen von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang mit einer Vielzahl von Komponenten vorgesehen. Der Antriebsstrang umfasst eine Maschine, einen ersten Motor, eine Batterie und einen ersten Drehmomentübertragungsmechanismus. Das Verfahren umfasst die Überwachung individueller Komponentengrenzen einschließlich einer Grenze eines ersten Motors, einer Grenze eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und einer Batterieleistungsgrenze.
Jede der individuellen Komponentengrenzen umfasst eine minimale und eine maximale individuelle Grenze auf Grund jeder entsprechenden Komponente. Das Verfahren bestimmt auch, ob jede der individuellen Komponentengrenzen eingehalten werden kann, indem ein erster Drehmomentwert gewählt wird. Das Verfahren legt eine Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung fest, indem es den ersten Drehmomentwert wählt, wenn der erste Drehmomentwert jede der individuellen Komponentengrenzen einhält. Das Verfahren wählt jedoch einen zweiten Drehmomentwert, wenn der erste Drehmomentwert nicht jede der individuellen Komponentengrenzen einhält.
Das Wählen des zweiten Drehmomentwerts umfasst, dass den Prioritäten gefolgt wird: Einhalten der Grenze des ersten Motors; dann, wenn möglich, Einhalten der Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus; und dann, wenn möglich, Einhalten der Batterieleistungsgrenze. Das Verfahren setzt auch die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen auf den zweiten Drehmomentwert. Das Verfahren kann umfassen, dass entlang einer primären Linie arbitriert wird, um eine erste eindeutige Lösung zu finden. Die erste eindeutige Lösung ist eine Lösung, die alle von den individuellen Komponentengrenzen einhält.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten und weiterer Ausführungsformen, um die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Kraftflussdiagramm eines Hybrid-Antriebsstranges, der mit der beanspruchten Erfindung verwendbar ist;
2 ist ein schematisches Flussdiagramm der oberen Ebene eines Verfahrens oder Algorithmus zum Bestimmen von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen in Hybrid-Antriebssträngen;
3 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Subroutine des in 2 gezeigten Algorithmus;
4 ist ein schematisches Flussdiagramm einer weiteren Subroutine des in 2 gezeigten Algorithmus;
5 ist eine beispielhafte graphische Darstellung von individuellen Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang zusammen mit Ergebnissen des in den 2–4 gezeigten Algorithmus, welche den Schutz und die Einhaltung aller Motor-, Kupplungs- und Batteriegrenzen zeigt, wobei er jedoch bei einem niedrigeren als der optimalen Ausgabe arbeitet;
6 ist eine weitere beispielhafte graphische Darstellung von individuellen Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang zusammen mit Ergebnissen des in den 2–4 gezeigten Algorithmus, welche den Schutz und die Einhaltung aller Motorgrenzen und die Übertretung einer Kupplungsgrenze zeigt;
7 ist eine noch weitere beispielhafte graphische Darstellung von individuellen Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang zusammen mit Ergebnissen des in den 2–4 gezeigten Algorithmus, welche den Schutz und die Einhaltung aller Motorgrenzen und Kupplungsgrenzen, aber die Übertretung der Batterieleistungsgrenze zeigt;
8 ist eine beispielhafte graphische Darstellung von individuellen Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang, der in einem elektrisch variablen Getriebemodus arbeitet; und
9 ist eine beispielhafte graphische Darstellung von individuellen Zwangsbedingungen für einen Riemen-Drehstromgenerator/Anlasser(BAS von belt alternator starter)-Antriebsstrang zusammen mit den Ergebnissen des in den 2–4 gezeigten Algorithmus zeigt.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Fig. durchweg gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in 1a ein schematisches Diagramm eines Hybrid-Antriebsstranges 100 gezeigt, der mit der beanspruchten Erfindung verwendbar ist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Hybrid-Antriebsstrang allgemein auf jeden Antriebsstrang, der zur Verwendung mit mehreren Leistungsquellen (wie z. B. einer Maschine und einer Elektromaschine) ausgebildet ist, zur Verwendung mit rein elektrischen Leistungsquellen (wie z. B. einem Elektrofahrzeug) ausgebildet ist, oder zur Verwendung mit Alternativenergie-Traktionsvorrichtungen oder Primär-Antriebsaggregaten ausgebildet ist. Das Schema des in 1 gezeigten Antriebsstranges 100 ist stark vereinfacht und kann viele zusätzliche Komponenten umfassen oder mit Extrakomponenten gezeigt sein, welche die beanspruchte Erfindung nicht benötigt.
Während die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf Automobilanwendungen beschrieben ist, werden Fachleute auf dem Gebiet die breitere Anwendbarkeit der Erfindung erkennen. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass Ausdrücke wie „über”, „unter”, „nach oben”, „nach unten” etc. zur Beschreibung der Fig. verwendet werden und keine Einschränkungen des Schutzumfanges der Erfindung darstellen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
Der Antriebsstrang 100 umfasst eine Brennkraftmaschine 110 und ein Getriebe 112. Der Antriebsstrang 100 überträgt ein Ausgangsdrehmoment zum Antreiben des Hybridfahrzeuges, in dem der Antriebsstrang 100 eingebaut ist, mit einem Antriebsmechanismus 114. Der Antriebsmechanismus 114 kann der Achsantrieb, der den Antriebsstrang 100 mit der Achse verbindet, eine direkte Verbindung zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeuges, ein Verteilergetriebe für Vierradantrieb- oder Allradantriebfahrzeuge oder ein anderer Mechanismus sein, der Drehmoment von dem Antriebsstrang 100 weiterleitet, um das Fahrzeug anzutreiben und Traktion für dasselbe bereitzustellen, wie Fachleute auf dem Gebiet einsehen werden. Zusätzlich zu der Maschine 110 umfasst der gezeigte Antriebsstrang 100 zwei weitere Primär-Antriebsaggregate, von denen beide Elektromaschinen, ein erster Motor/Generator 116 und ein zweiter Motor/Generator 118 sind. Der erste und der zweite Motor/Generator 116 und 118 können auch als Motor/Generator A bzw. Motor/Generator B bezeichnet sein.
Drehmoment wird zwischen den Komponenten des Antriebsstranges über Drehmomentübertragungsmechanismen (TTM von torque transmitting mechanisms) 130, 131, 132, 133, 134 und 135 übertragen. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 können Riemen oder Wellen sein, sodass die Komponenten nicht selektiv miteinander verbunden oder voneinander getrennt sind. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 können jedoch auch hydraulisch betätigte, selektive Drehmomentübertragungsmechanismen wie z. B. Kupplungen, Bremsen, Klauenkupplungen etc. sein.
Die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 lassen eine Übertragung zwischen den verbundenen Komponenten zu. Einige Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 lassen sowohl eine positive als auch eine negative Drehmomentübertragung zu und einige lassen nur eine Drehmomentübertragung in einer einzigen Richtung zu. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 130 lässt beispielweise zu, dass die Maschine 110 Drehmoment an den Motor/Generator 118 überträgt, und lässt auch zu, dass der Motor/Generator 118 Drehmoment an die Maschine 110 überträgt.
Der gezeigte Antriebsstrang 100 ist rein illustrativ und die gezeigten Verbindungen sind lediglich als Kraftflussdiagramme gedacht. Die Motor/Generatoren 116, 118 können innerhalb des Getriebes 112 angeordnet und das Getriebe 112 als ein Multimode-Getriebe ausgebildet sein, das die Fähigkeit besitzt, als ein elektrisch variables Getriebe (EVT von electrically-variable transmission) oder in Modi mit fester Übersetzung zu arbeiten, sodass das Getriebe in parallelen, Reihen- und leistungsgeteilten Hybridmodi, Nur-Elektromodi und herkömmlichen (Nicht-Hybrid)-Getriebemodi arbeiten kann.
Der Antriebsstrang 100 kann nur einen Motor/Generator 116 in direkter Kommunikation mit nur der Maschine 110 und nicht in direkter Kommunikation mit dem Getriebe 112 umfassen. Ein Motor/Generator 116 kann zwischen der Maschine 110 und dem Getriebe 112 angeordnet sein und kann über eine Welle oder Hohlwelle direkt mit der Maschine 110 gekoppelt sein.
Des Weiteren kann der Antriebsstrang 100 zur Verwendung in reinen Elektrofahrzeugen ausgebildet sein, sodass keine Brennkraftmaschine eingeschlossen ist. Der Motor/Generator 116, 118 kann direkt mit dem Antriebsmechanismus 114 verbunden sein.
Eine Energiespeichervorrichtung (ESD von energy storage device) wie z. B. eine Batterie 120 (in 1 mit ESD bezeichnet) nimmt von den Motor/Generatoren 116, 118 erzeugte Energie ab und liefert Energie an die Motor/Generatoren 116, 118, um sie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Antriebsstrang 100 kann mehrere Energiespeichervorrichtungen umfassen. Die Batterie 120 kann eine chemische Speicherbatterie oder eine andere Energiespeichervorrichtung sein, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Jede einzelne Energiespeichervorrichtung oder Batterie 120 kann entweder eine einzige Einheit (die wahrscheinlich mehrere Zellen umfasst) oder ein Batteriesatz sein. Die Batterie 120 kann ferner verwendet werden, um einen Zündfunken an die Maschine 110 zu liefern, und kann mit einem Startermotor verbunden sein, um das Anlassen der Maschine 110 zu unterstützen – was auch mit einem der Motor/Generatoren 116, 118 bewerkstelligt werden kann.
Individuelle Komponenten innerhalb des Antriebsstranges 100 weisen Betriebs-Zwangsbedingungen oder -grenzen auf, jenseits derer, insbesondere über längere (länger als transiente) Zeitspannen, die Komponente anfällig gegenüber Schäden, Defekten oder übermäßigem Verschleiß sein kann. Jede der individuellen Komponentengrenzen umfasst eine minimale und eine maximale individuelle Grenze auf Grund der jeweiligen Komponente, sodass – sofern das Maximum und das Minimum nicht gleich sind – die individuellen Komponentengrenzen Bereiche sind. Wie hierin verwendet, muss, um Grenzen für jede spezifische individuelle Komponente „einzuhalten”, die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung derart gewählt sein, dass das Drehmoment der Motor/Generatoren 116, 118 an einem Punkt innerhalb des Bereiches von Grenzen für diese individuelle Komponente (der kleiner ist als das Maximum und größer ist als das Minimum) auftritt.
Wenn sich die Betriebsbedingungen des Fahrzeuges und des Antriebsstranges 100 ändern, so ändern sich auch die individuellen Komponentengrenzen. Um diese Komponenten zu schützen, überwacht ein Controller 140 – oder mehrere Controller 140 – die Betriebsbedingungen des Antriebsstranges 100 und der Einzelkomponenten und bestimmt die daraus folgenden Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für den Antriebsstrang 100, die am besten in der Lage sind, alle Einzelkomponenten zu schützen, wie hierin beschrieben.
Der Controller 140 umfasst eine Computerverarbeitungseinheit, die in der Lage ist, das Ausgangsdrehmoment aus einem Algorithmus (wie z. B. der hierin beschriebenen Erfindung) zu berechnen und entweder direkt eine Steuerung der Motor/Generatoren 116, 118 zu steuern oder zu befehlen. Der Controller 140 kann Teil eines Hybrid-Drehmomentbestimmungsmoduls, ein selbständiger Controller, der in den Hybrid-Steuerprozessor (HPC von hybrid control processor) eingebaut ist, ein Teil des Fahrzeugcomputers oder der ECU (elektronischen Steuereinheit) oder ein anderer geeigneter Controller sein, der Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
Wenn einer oder mehrere der Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 eine Welle oder ein Riemen ist, sind die individuellen Komponentengrenzen für diesen TTM physikalische Grenzen auf der Basis der Größe und des Materials der Welle oder der Größe und des Reibungsverhaltens des Riemens (und der Riemenscheiben). Wenn jedoch einer oder mehrere der Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 eine hydraulische Kupplung oder Bremse ist, sind die individuellen Komponenten-Zwangsbedingungen für diesen TTM nicht nur physikalische Grenzen auf der Basis der Reibungsmaterialien der Kupplung, sondern auch Grenzen auf der Basis des hydraulischen Druckes, der die Kupplungsplatten einrückt.
Allgemein werden die individuellen Grenzen für Kupplungsdrehmomentübertragungsmechanismen 130–135 nur berechnet, wenn die Kupplung eingerückt oder teilweise eingerückt ist (schlupft), im Gegensatz dazu, wenn sie vollständig ausgerückt ist (offen ist und kein Drehmoment weiterleitet oder überträgt). Dies wird hierin als „gesperrte” Kupplung bezeichnet. Eine vollständig offene, nicht gesperrte, kein Drehmoment weiterleitende Kupplung kann als unendlich weite Grenzen aufweisend modelliert werden (was den Betrieb des Antriebsstranges 100 niemals begrenzen würde). Um die gesperrten Kupplungen zu schützen, können individuelle Grenzen oder Zwangsbedingungen als Mimimal- und Maximal beträge eines Drehmoments, das über einzelne gesperrte Kupplungen hinweg übertragen werden kann, berechnet werden. Die Einhaltung dieser individuellen Grenzen wird den Schutz der gesperrten Kupplungen zur Folge haben.
Zusätzlich zu den Grenzen der Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 können weitere Hardware-Grenzen oder Komponenten-Zwangsbedingungen implementiert sein, um die Motor/Generatoren 116, 118 zu schützen und den Controller 140 bei der Bestimmung der Betriebsgrenzen für den ersten Motor/Generator 116 und (falls er in dem Antriebsstrang 100 umfasst ist) den zweiten Motor/Generator 118 zu unterstützen. Die individuellen Grenzen für die Motor/Generatoren 116, 118 werden auf der Basis von Zustandsinformationen und Hardware-Eigenschaften berechnet, die ohne Einschränkung umfassen: die Motortemperatur, die Motordrehzahl (oft mit N_A und N_B bezeichnet), die an die Motor/Generatoren 116, 118 gelieferte Spannung, den Motortyp (Permanentmagnet, Induktion etc.) und weitere Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind.
Die Batterie 120 kann ebenfalls individuelle Komponentengrenzen aufweisen, welche die Gesamt-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für den Antriebsstrang 100 beeinflussen können. Die individuellen Komponentengrenzen für die Batterie 120 können auch als Hardware-Grenzen bezeichnet werden. Individuelle Komponentengrenzen für die Batterie 120 können durch Eigenschaften der Batterie 120 und Zustandsinformationen bestimmt sein, welche: die Batterietemperatur, den Ladezustand der Batterie 120, die vorgesehene Lebensdauer (in Jahren oder Arbeitszyklen) der Batterie 120, die spezielle Zellenchemie des Batteriesatzes, die Anzahl der Zellen innerhalb des Batteriesatzes, und weitere Zustandsinformationen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Zu Illustrationszwecken ist die wird die individuelle Komponentengrenze für die Energiespeichervorrichtung hierin als Batterieleistungsgrenze bezeichnet. Der Antriebsstrang 100 kann jedoch jede beliebige Energiespeichervorrichtung umfassen, für welche die primären individuellen Grenzen als eine Funktion der individuellen Drehmomente der Motor/Generatoren 116, 118 ausgedrückt werden können.
Die Bestimmung der Hardware-Grenzen oder individuellen Komponenten-Zwangsbedingungen kann innerhalb des Controllers 140 stattfinden oder kann anderswo in der Steuerarchitektur für das Fahrzeug oder den Antriebsstrang 100 bestimmt werden. Wenn die individuellen Komponenten Zwangsbedingungen anderswo bestimmt werden, kann der Controller 140 sie als Eingänge oder gegebene Werte in Gleichungen behandeln. Der Controller 140 überwacht die individuellen Komponentengrenzen und teilt diese Grenzen in eine Bestimmung der Maximal- und Minimal-Gesamt-Drehmoment-Zwangsbedingungen für den Antriebsstrang 100, wie hierin beschrieben.
Jede der individuellen Komponentengrenzen (für die Batterie 120, die Motor/Generatoren 116, 118 und die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135) kann als eine Funktion des Drehmoments des Motor/Generators 116 (der Einfachheit halber als TA bezeichnet, da der Motor/Generator 116 auch als Motor A bezeichnet ist) und des Drehmoments des Motor/Generators 118 (der Einfachheit halber als TB bezeichnet, da der Motor/Generator 118 auch als Motor B bezeichnet ist) ausgedrückt werden. Das Gesamt-Ausgangsdrehmoment (der Einfachheit halber als TO bezeichnet) kann ebenfalls als eine Funktion von TA und TB ausgedrückt werden, sodass TA und TB gesteuert sein können, um die durch den Controller 140 bestimmten Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen zu implementieren.
Wie mit Bezug auf die 5–7 gezeigt und hierin in größerem Detail beschrieben, können die individuellen Komponentengrenzen und die resultierenden Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen graphisch in Bezug auf TA und TB aufgetragen werden. Wenn sie in einem TA-TB-Diagramm aufgetragen sind, ergeben die Hardware-Grenzen (Motor/Generatoren 116, 118 und Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135) gerade Linien und die Grenzen für die Batterie 120 ergeben Ellipsen (wenngleich einige Anwendungen der beanspruchten Erfindung die Grenzen für die Batterie als 120-Hardware-Grenzen betrachten können). Das Ausgangsdrehmoment TO ist ebenfalls eine gerade Linie.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2, 3 und 4 – und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 – ist ein Verfahren oder ein Algorithmus 200 zum Bestimmen einer Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung TO aus individuellen Komponentengrenzen gezeigt. In 2 ist die obere Ebene des Algorithmus 200 gezeigt. Die 3 und 4 zeigen die Subroutinen 300 bzw. 400 des Algorithmus 200.
Der Algorithmus 200 kann durch den Controller 140 oder einen anderen Controller ausgeführt werden, der in der Lage ist, die individuellen Komponentengrenzen zu verarbeiten und die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung TO – oder die Zwangsbedingungen TO_MAX und TO_MIN, wenn er verwendet wird, um obere und untere Zwangsbedingungen zu bestimmen – in einer Weise auszugeben, die verwendbar ist, um die Drehmomentausgabe des Antriebsstranges 100 einzuschränken, falls erforderlich. Der Algorithmus 200 kann in einer Schleifenform, als eine periodische Aufruffunktion von einem Controller arbeiten oder kann in einer stationären Weise (konstant rechnen und überwachen) ablaufen.
Die exakte Reihenfolge der Schritte des in gezeigten Algorithmus 200 ist unter Umständen nicht notwendig; Schritte können umgestellt, Schritte können weggelassen und zusätzliche Schritte können enthalten sein, wie für Fachleute auf dem Gebiet einzusehen sein würde. Die Initiierung des Algorithmus 200 kann automatisch erfolgen, wenn das Fahrzeug zur Verwendung gestartet oder aktiviert wird, oder kann auf der Basis individueller Aufrufe von dem Controller 140 erfolgen.
Bei Schritt 210 ermittelt der Algorithmus 200 den Schnittpunkt einer primären Linie und einer Batteriegrenze und bestimmt, ob der Schnittpunkt alle individuellen Komponentengrenzen einhält. Die primäre Linie ist die erste Bezugslinie, entlang der der Algorithmus 200 nach einem Ausgangsdrehmoment TO sucht, das alle individuellen Komponentengrenzen einhalten wird. Die primäre Linie kann z. B. ein optimales Teilungsverhältnis für die Motordrehmomente TA und TB sein, sodass für ein gegebenes Ausgangsdrehmoment TO ein Betrieb entlang der optimalen Teilungslinie Energie von der Batterie effizienter nutzt als ein von der optimalen Teilungslinie entfernter Betrieb.
Unter einigen Bedingungen kann eine Abweichung von dem optimalen Teilungsverhältnis intuitiv als den Motor/Generatoren 116, 118 zu befehlen, gegeneinander zu arbeiten, betrachtet werden. Die optimale Teilungslinie ist von den Verlusten der zwei Motor/Generatoren 116, 118 relativ zueinander und von den Drehzahlen (N_A und N_B) der Motor/Generatoren 116, 118, die direkt proportional zu der Ausgangsdrehzahl (N_O) sind, abhängig. Das optimale Teilungsverhältnis tritt allgemein nur auf, während der Antriebsstrang 100 in festen Übersetzungszuständen arbeitet.
Wenn der Algorithmus 200 eine Überprüfung im Hinblick auf einen Wert entlang einer Linie, eines Schnittpunktes mit einer Linie oder einer Übertretung einer Linie durchführt, bezieht sich der Algorithmus auf den mathematischen Ausdruck einer der individuellen Komponentengrenzen als eine Funktion der Motordrehmomente TA und TB. Graphisch und optisch sind diese Funktionen Linien in Graphen oder Diagrammen der individuellen Komponentengrenzen in Bezug auf die Motordrehmomente TA und TB (siehe die 5–9 für illustrative graphische Beispiele). Der Schnittpunkt mit einer beliebigen spezifischen Bezugslinie bezieht sich allgemein auf einen Punkt entlang dieser Linie, der ermittelt werden kann, indem mathematisch eine Lösung für den Punkt entlang der Bezugslinie gefunden wird, oder optisch ein Schnittpunkt der Bezugslinie ermittelt wird. Eine Übertretung einer beliebigen spezifischen Bezugslinie bedeutet, dass mathematisch keine Lösung für den Punkt entlang der Bezugslinie gefunden werden kann, oder dass kein optischer Schnittpunkt ermittelt werden kann.
Der Algorithmus 200 ist ausgebildet, um entweder ein maximales Ausgangsdrehmoment (TO_MAX) oder ein minimales Ausgangsdrehmoment (TO_MIN) zu ermitteln. Wie in den 2–4 gezeigt, kann, wenn der Algorithmus 200 ein Element mit „_LIM” bezeichnet, das Element in Abhängigkeit von dem Ziel des Algorithmus 200 entweder „_MAX” oder „_MIN” sein. Daher ist in Schritt 210 PBAT_LIM die maximale Batterieleistung (PBAT_MAX), wenn der Algorithmus eine Lösung für das maximale Ausgangsdrehmoment (TO_MAX) findet, und die minimale Batterieleistung (PBAT_MIN), wenn der Algorithmus eine Lösung für das minimale Ausgangsdrehmoment (TO_MIN) findet.
Man beachte, dass, wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt (umdreht), sodass die Ausgangsdrehzahl (N_O) negativ ist, der Algorithmus die Batterieleistungsgrenzen, die verwendet werden, um die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen zu bestimmen, umschaltet. Daher ist, während sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, die Batterieleistungsgrenze, die verwendet wird, um TO_MAX zu bestimmen, PBAT_MIN, und PBAT_MAX wird verwendet, um TO_MIN zu bestimmen.
Wenn Schritt 210 bestimmt, dass der Schnittpunkt der primären Linie und PBAT_LIM alle individuellen Komponentengrenzen einhält, hat der Algorithmus 200 bereits die beste verfügbare Lösung gefunden und es ist gegebenenfalls keine weitere Berechnung erforderlich. Daher schreitet der Algorithmus direkt zu Schritt 212 weiter und die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung (entweder TO_MIN oder TO_MAX) für den Antriebsstrang 100 wird auf den Wert des Ausgangsdrehmoments an dem Schnittpunkt gesetzt.
Der Schritt 212 ist die beste Lösung und der Antriebsstrang 100 kann derart ausgebildet sein, dass der Algorithmus 212 während der meisten Betriebsbedingungen den Schritt 212 erreicht. Es können jedoch Bedingungen vorliegen, während denen die beste Lösung nicht verfügbar ist, insbesondere während transienter Ereignisse wie z. B. Schaltungen zwischen Modi eines elektrisch variablen Getriebes, oder während sich eine der Einzelkomponenten in einer unerwarteten Weise verhält.
Wenn der Algorithmus 200 eine Lösung im Hinblick auf ein maximales Ausgangsdrehmoment sucht oder zu finden trachtet, setzt Schritt 212 TO_MAX auf den Ausgangsdrehmomentwert an dem Schnittpunkt von PBAT_MAX und der primären Linie, und wenn der Algorithmus eine Lösung im Hinblick auf ein minimales Ausgangsdrehmoment sucht, setzt Schritt 212 TO_MIN auf den Ausgangsdrehmomentwert an dem Schnittpunkt von PBAT_MIN und der primären Linie. Das Festlegen von TO_LIM bei Schritt 212 dient als eine Abkürzung und reduziert die Gesamtzahl an Datendurchläufen, die von dem Algorithmus 200 gefordert wird, indem die Berechnungen beendet werden, sobald eine Lösung gefunden ist. Reduzierte Datendurchläufe für den Controller 140 können (ohne Einschränkung) schnellere Verarbeitungszeiten, weniger Leistungsverbrauch durch den Controller 140, oder die Fähigkeit ergeben, den Algorithmus 200 früher erneut zu durchlaufen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Festlegen” von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen darauf, einen Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungswert für den Betrieb des Antriebsstranges 100 bereitzustellen. In Abhängigkeit von der Konfiguration des Antriebsstrangs 100 und den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges kann die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung (entweder minimal oder maximal) direkt als durch den Algorithmus 200 bereitgestellt verwendet werden. Allerdings kann die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung auch einer weiteren Modifikation oder einem Filtern unterzogen werden. Man beachte auch, dass die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung das von dem Antriebsstrang 100 angeforderte Ausgangsdrehmoment nicht immer begrenzen kann, da das angeforderte Ausgangsdrehmoment oft bereits innerhalb der durch den Algorithmus 200 bestimmten Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen liegen kann.
Wenn der Schnittpunkt von PBAT_LIM und der primären Linie nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält, schreitet der Algorithmus zu Schritt 214 weiter. Der Schritt 214 bestimmt, ob eine Kupplungsgrenze durch den Schnittpunkt von PBAT_LIM und der primären Linie überschritten wird. Während sich das schematische Flussdiagramm von 2 auf „Kupplungs” grenzen in Schritt 214 bezieht, kann der Algorithmus 200 ausgebildet sein, um eine Überprüfung im Hinblick auf eine Übertretung irgendeines Drehmomentübertragungsmechanismus 130–135 (einschließlich Riemen, Wellen etc.) durchzuführen.
Wenn der Algorithmus 200 nicht in der Lage ist, ein Ausgangsdrehmoment (TO_MAX oder TO_MIN) zu ermitteln, das alle individuellen Komponentengrenzen einhält – sodass eine eindeutige Lösung nicht gefunden werden kann – wird der Algorithmus 200 einige der Komponentengrenzen einhalten, indem er einer Priorität oder Hierarchie folgt. Die höchste Priorität für den Algorithmus 200 ist die Einhaltung der Grenzen der Motor/Generatoren 116 und 118. Die nächst höhere Priorität ist die Einhaltung der Grenzen des Drehmomentübertragungsmechanismus 130–135. Die niedrigste Priorität ist die Einhaltung der Batterieleistungsgrenzen für die Batterie 120. Daher besitzen die Hardware-Grenzen der Motor/Generatoren 116, 118 und des Drehmomentübertragungsmechanismus 130–135 Priorität gegenüber den Leistungsgrenzen der Batterie 120.
Wenn Schritt 214 bestimmt, dass eine erste überschrittene Kupplungslinie vorhanden ist, schreitet der Algorithmus 200 unter Verwendung der ersten überschrittenen Kupplungslinie zu Schritt 216 weiter. Wenn mehr als eine Kupplung überschritten ist, kann die erste überschrittene Kupplungslinie von der anderen (zweiten oder dritten) überschrittenen Kupplungslinie mittels eines von mehreren Verfahren unterschieden werden. Zum Beispiel und ohne Einschränkung kann die erste überschrittene Kupplungslinie aus der am extremsten überschrittenen Kupplungslinie entlang der primären Linie gewählt werden – d. h., wenn der Algorithmus eine Lösung im Hinblick auf TO_MAX sucht, ist die erste überschrittene Kupplungslinie die überschrittene Kupplungslinie mit dem höchsten Ausgangsdrehmoment entlang der primären Linie. In solch einer Konfiguration weist die erste überschrittene Kupplungslinie auch den Schnittpunkt am weitesten in der Richtung eines höher werdenden Ausgangsdrehmoments auf, wenn die individuellen Komponentengrenzen in Bezug auf TA und TB aufgetragen sind.
Alternativ kann die erste überschrittene Kupplungslinie auch die dem Schnittpunkt am nächsten liegende überschrittene Kupplung (die Linie mit dem nächsten Punkt) sein. Des weiteren kann die erste überschrittene Kupplungslinie gewählt werden, indem einfach alle Kupplungen mit einer Nummer versehen werden, und die Kupplung mit der niedrigsten oder höchsten Nummer zuerst gewählt wird.
Die erste überschrittene Kupplungslinie dient als eine sekundäre Linie und der Algorithmus 200 kann die sekundäre Linie verwenden, um eine eindeutige Lösung zu finden, wenn eine Arbitrierung entlang der primären Linie eine eindeutige Lösung bereitstellt. Wie hierin verwendet, umfasst das „Arbitrieren” entlang einer Bezugslinie (z. B. der primären Linie oder der sekundären Linie), dass eine Lösung für ein Ausgangsdrehmoment (TO_MAX oder TO_MIN) entlang der Bezugslinie gefunden wird, die alle individuellen Komponentengrenzen einhält. Die Lösung kann tatsächlich ein Bereich von Punkten (d. h. ein Liniensegment) sein, der alle individuellen Komponentengrenzen einhält, sodass z. B. TO_MAX irgendwo entlang des Bereiches festgelegt werden kann, während alle individuellen Komponentengrenzen eingehalten werden. Wenn kein solcher Punkt oder Bereich existiert – sodass keine eindeutige Lösung entlang der Bezugslinie existiert und eine endgültige Lösung entlang der Bezugslinie gefunden werden muss, dann wird die Arbitrierung ferner umfassen, dass die nicht eingehaltene individuelle Komponentengrenze mit der niedrigsten Priorität ausgeschlossen wird und die der nicht eingehaltenen individuellen Komponentengrenze mit der niedrigsten Priorität am nächsten liegende Lösung gefunden wird, die noch alle übrigen individuellen Komponentengrenzen einhält.
Die primären und sekundären Linien sind Linien, entlang derer der Algorithmus 200 und die Subroutinen 300, 400 versuchen werden, eine eindeutige Lösung zu finden. Wenn eine Arbitrierung entlang der primären und sekundären Linien jedoch keine Lösung bereitstellen kann, kann sich der Algorithmus zu einer weiteren Linie, einer tertiären Linie, bewegen. Der Algorithmus 200 ist ausgebildet, um immer eine Lösung zu finden, sobald er sich zu einer tertiären Linie bewegt hat, sodass über keine weiteren Linien nach der tertiären Linie arbitriert wird. Die Arbitrierung entlang der primären, sekundären und tertiären Bezugslinien wird weiter in Bezug auf die Subroutinen 300 und 400 erklärt und ist in den 5 und 6 graphisch dargestellt.
Der Schritt 216 bestimmt, ob die erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments TO verläuft. Wenn irgendeine Linie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, dann würde eine Arbitrierung entlang dieser Linie nur einen einzigen Punkt ergeben (alle Punkte entlang der parallelen Linie besitzen denselben TO-Wert). Wenn die erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, schreitet der Algorithmus 200 zu Schritt 218 weiter, um zu bestimmen, ob der Schnittpunkt der primären Linie und der ersten überschrittenen Kupplungslinie alle Nicht-Batteriegrenzen einhält (das heißt, ob der Schnittpunkt alle Hardware-Grenzen einhält).
Wenn Schritt 218 bestimmt, dass der Schnittpunkt der primären Linie und der ersten überschrittenen Kupplungslinie alle Nicht-Batteriegrenzen einhält, schreitet der Algorithmus 200 zu Schritt 220 weiter und legt das Ausgangsdrehmoment an dem Schnittpunkt fest. Der Schritt 220 dient als eine weitere Verkürzungsoperation, indem TO_LIM festgelegt wird, ohne entlang einer oder mehrerer zusätzlicher Bezugslinien zu arbitrieren, wenn der Schnittpunkt der primären Linie und der ersten überschrittenen Kupplungslinie alle Grenzen außer jene mit der niedrigsten Priorität (die Leistungsgrenze für die Batterie 120, PBAT_LIM) einhält.
Wenn Schritt 216 bestimmt hätte, dass die erste überschrittene Kupplungslinie nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verlaufen ist, dann kann eine Arbitrierung entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie (der sekundären Linie) eine eindeutige Lösung ergeben. Der Algorithmus schreitet dann zu Schritt 222 weiter und führt einen Block für überschrittene Kupplungsgrenzen, die Subroutine 300, entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie aus.
Wenn Schritt 218 bestimmt hätte, dass der Schnittpunkt der primären Linie und der ersten überschrittenen Kupplungslinie nicht alle Nicht-Batteriegrenzen einhält, dann wird entweder eine weitere Kupplungsgrenze oder eine Motorgrenze überschritten und der Algorithmus 200 schreitet zu Schritt 224 weiter, um zu bestimmen, welche weiteren individuellen Komponentengrenzen nicht eingehalten werden. Wenn eine weitere (eine zweite) Kupplungsgrenze überschritten wird, bewegt sich der Algorithmus wieder zu Schritt 222 und führt die Subroutine 300 aus. Man beachte, dass der Algorithmus 200 die Subroutine 300 immer ausführt, indem er entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie (der sekundären Linie) beginnt.
Wenn eine weitere Kupplungsgrenze nicht überschritten wurde, bewegt sich der Algorithmus von Schritt 224 zu Schritt 226. Der Schritt 226 führt einen Block für überschrittene Motorgrenzen, die Subroutine 400, entlang einer ersten überschrittenen Motorlinie aus.
Die Subroutine 300 beginnt bei Schritt 310, indem sie bestimmt, ob beide von den Grenzen für den Motor/Generator 116 und den Motor/Generator 118 gleichzeitig entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie erreichbar sind. Wenn beide Motorgrenzen auf der ersten überschrittenen Kupplungslinie erreichbar sind, scheitet die Subroutine 300 zu Schritt 312 weiter, um zu bestimmen, ob die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung durch Nicht-Batteriegrenzen entlang der Bezugslinie begrenzt ist. Wenn Schritt 312 bestimmt, dass der Schnittpunkt von PBAT_LIM und der ersten überschrittenen Kupplungslinie alle übrigen Grenzen einhält, ist die Subroutine 300 durch die Batterieleistung begrenzt und schreitet zu Schritt 314 weiter.
Bei Schritt 316 arbitriert die Subroutine entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie, um eine eindeutige Lösung zu finden. Da der Schnittpunkt von PBAT_LIM und der ersten überschrittenen Kupplungslinie alle übrigen Grenzen einhält, weiß der Algorithmus, dass eine eindeutige Lösung verfügbar ist, und wird einfach die beste Lösung finden. Der Schritt 316 führt die folgende Logik aus, um im Hinblick auf das Ausgangsdrehmoment entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie zu arbitrieren: TO_LIM = maximum (TO_MIN_LINEAR, minimum [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM).
Alle linearen Werte für die Arbitrierung sind die Ausgangsdrehmomentwerte einer individuellen Komponentengrenze an ihren Schnittpunkten mit der Bezugslinie, sodass jede schneidende Komponente ein maximales Ausgangsdrehmoment auf Grund dieser Komponente und ein minimales Ausgangsdrehmoment auf Grund dieser Komponente bereitstellt. Lineare Werte werden nur von den Hardware-Grenzen (für die Motor/Generatoren 116, 118 und die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135) genommen, und umfassen keine Schnittpunkte der Batterieleistung mit der Bezugslinie.
In Schritt 316 ist die Bezugslinie die erste überschrittene Kupplungslinie, die eine sekundäre Linie ist. TO_MIN_LINEAR ist die maximale aller individuellen minimalen Ausgangsdrehmoment-Grenzen, die sich aus den individuellen Komponentengrenzen ergeben, welche die sekundäre Linie schneiden (d. h., das kleinste Extrem aller individuellen minimalen Komponenten-Ausgangsdrehmoment-Grenzen). TO_MIN_LINEAR entlang einer gegebenen Bezugslinie ist das minimale Ausgangsdrehmoment, das sowohl die Motor-Zwangsbedingungen als auch die Kupplungs-Zwangsbegrenzungen entlang dieser Bezugslinie einhält. Sie z. B. die 5, 6 und 8 als Beispiele einer linearen Arbitrierung entlang einer Bezugslinie.
Ebenso ist TO_MAX_LINEAR das Minimum aller individuellen maximalen Komponentengrenzen (d. h., das kleinste Extrem aller individuellen maximalen Komponenten-Ausgangsdrehmoment-Grenzen entlang der Bezugslinie). Man beachte, dass die weiten individuellen Komponentengrenzen (jene mit einer relativ großen Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum) flexiblere Grenzen sind als schmale individuelle Komponentengrenzen (jene mit relativ engen maximalen und minimalen Grenzen).
Der Schritt 316 arbitriert entlang der sekundären Linie, der ersten über schrittenen Kupplungslinie, um ein TO_LIM zu finden, welches alle der individuellen Komponentengrenzen einhält, und setzt TO_LIM auf diesen Wert. Allerdings findet Schritt 316 im Gegensatz zu Schritt 212 nicht die optimale Lösung. Schritt 316 findet eine nicht optimale Lösung, die dennoch alle individuellen Komponentengrenzen ohne jegliche Ausschlüsse niedrigerer Priorität einhält und daher eine eindeutige Lösung ist. Für ein illustratives Beispiel von Betriebsbedingungen, für die der Algorithmus 200 und die Subroutine 300 bei Schritt 316 enden, gemeinsam mit einem optischen Beispiel einer Arbitrierung entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie siehe 5 und die Beschreibung des Graphen 500 hierin.
Wenn Schritt 312 bestimmt hätte, dass der Schnittpunkt von PBAT_LIM und der ersten überschrittenen Kupplungslinie nicht alle übrigen Grenzen einhält, erkennt Schritt 318, dass die Subroutine 300 durch entweder eine Motorgrenze oder eine weitere Kupplungsgrenze begrenzt ist. Der Schritt 318 wird die die höchste Priorität begrenzende Komponente als die Begrenzungslinie erkennen und diese Linie als eine tertiäre Linie einrichten. Demzufolge wird Schritt 318 einen begrenzenden Motor/Generator 116, 118 erkennen, bevor er eine weitere begrenzende Kupplungslinie erkennt. Dies deshalb, da die Subroutine 300 sich nicht zu einer Kupplungs- als eine tertiäre Linie bewegen wird, wenn dies eine Übertretung der Motor/Generator 116 oder 118-Grenze höherer Priorität verursachen würde.
Die Subroutine 300 schreitet dann mit der identifizierten Begrenzungs(tertiären) Linie zu Schritt 320 weiter, der bestimmt, ob die Begrenzungslinie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft. Wenn die Begrenzungslinie parallel zu dem Ausgangsdrehmoment verläuft, schreitet die Subroutine zu Schritt 322 weiter. Die Arbitrierung entlang der Begrenzungslinie würde immer eine einzige Ausgabe zur Folge haben, da nur ein Wert des Ausgangsdrehmoments entlang der Begrenzungslinie vorhanden ist. Bei Schritt 322 setzt die Subroutine das Ausgangsdrehmoment für den Antriebsstrang 100 auf das Ausgangsdrehmoment entlang der Begrenzungslinie. Für ein illustratives Beispiel von Betriebsbedingungen, für die der Algorithmus 200 und die Subroutine 300 bei Schritt 322 enden, siehe 7 und die Beschreibung des Graphen 700 hierin.
Wenn die Begrenzungslinie nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, schreitet die Subroutine von Schritt 320 zu Schritt 324 weiter und schaltet auf die Begrenzungslinie zur Arbitrierung um. Bei Schritt 326 arbitriert die Subroutine entlang der Begrenzungslinie, um die beste verfügbare Lösung zu finden. Die Arbitrierung entlang der Begrenzungslinie kann eine Lösung ergeben, die die Batterieleistungsgrenze, alle Kupplungsgrenzen oder eine Kombination davon nicht einhält.
Zurückkommend auf den Beginn der Subroutine 300, schreitet die Subroutine 300, wenn Schritt 310 bestimmt, dass kein Segment der ersten überschrittenen Kupplungslinie vorhanden ist, das gleichzeitig die Grenzen beider Motoren erreicht, zu Schritt 350 weiter. Das Unvermögen der ersten überschrittenen Kupplungslinie, gleichzeitig die Grenzen sowohl des Motor/Generators 116 als auch des Motor/Generators 118 einzuhalten bedeutet, dass die erste überschrittene Kupplungslinie nicht eingehalten werden kann, während auch die der Motoren eingehalten werden, welche die individuellen Komponentengrenzen höchster Priorität sind.
Bei Schritt 350, nach dem Verlassen der sekundären Linie (der ersten überschrittenen Kupplungslinie), beginnt die Subroutine eine Lösung im Hinblick auf eine endgültige Lösung zu suchen, indem sie eine tertiäre Linie ermittelt, die verwendet werden kann, um eine Lösung zu finden, die beide Motorgrenzen einhält und so nahe wie möglich an diese heran kommt, auf die erste ausgeschlossene überschrittene Kupplungslinie zu treffen. Der Schritt 350 bestimmt, ob die erste überschrittene Kupplungslinie, die erste überschrittene Motorlinie und die Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments alle parallel verlaufen.
Die Grenzen für die Motor/Generatoren 116 und 118 sind rechtwinkelige Linien in einem Diagramm von Motor A- und Motor B-Drehmomenten. Wenn daher die erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu einer der Motorgrenzen (z. B. von Motor A) verläuft, wird die erste überschrittene Kupplungslinie die Grenzlinien für diesen Motor niemals schneiden und sie wird die Grenzlinien für den anderen Motor (welcher der Motor B sein würde) zweimal schneiden. Wenn auf Schritt 350 affirmativ geantwortet wird, ist nur eine überschrittene Motorlinie in Bezug auf die erste überschrittene Kupplungslinie vorhanden (Motor A in dem obigen Beispiel) und die Subroutine schaltet bei Schritt 352 zu dieser Linie. Die überschrittene Motorlinie wird die tertiäre Linie.
Die überschrittene Motorlinie stellt auch ein Kupplungsdrehmoment so nahe wie möglich an der ersten überschrittenen Kupplungslinie dar, die ausgeschlossen wurde und in der endgültigen Lösung nicht eingehalten wird. Es ist keine weitere Arbitrierung entlang der überschrittenen Motorlinie notwendig, da diese Linie parallel zu dem Ausgangsdrehmoment (wie durch Schritt 350 bestimmt) verläuft, und alle Punkte entlang der überschrittenen Motorlinie gleiche Werte für TO besitzen und gleich weit davon entfernt sind, die erste überschrittene Kupplungslinie einzuhalten. Der Schritt 354 setzt die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung für den Antriebsstrang 100 auf TO entlang der überschrittenen Motorlinie.
Bei Schritt 356 bestimmt die Subroutine 300, ob die erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu einer Motorgrenze verläuft – wenngleich keine parallel zu Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, wie in Schritt 350 bestimmt. Wenn die erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu einer der Motorgrenzen verläuft, schaltet Schritt 358 zu dieser Grenze. Man beachte, dass sowohl die maximalen als auch die minimalen Motorgrenzlinien parallel zu der ersten überschrittenen Kupplungslinie verlaufen, sodass Schritt 358 zu der parallelen Motorgrenze schaltet, die durch die erste überschrittene Kupplungslinie überschritten wird (dies ist auch die nächstliegende Motorgrenzlinie).
Bei Schritt 360 arbitriert die Subroutine 300 entlang der parallelen Motorlinie, um die beste verbleibende Lösung zu finden. Man beachte, dass jeder Punkt entlang der parallelen Motorlinie gleich nahe an der ersten überschrittenen Kupplungslinie liegt, sodass eine Arbitrierung entlang der parallelen Motorlinie die erste überschrittene Kupplungslinie vollständig ignoriert. Die Arbitrierung in Schritt 360 verwendet wiederum die Formel: TO_LIM = maximum (TO_MIN_LINEAR, minimum [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM). Diese Arbitrierung kann auch eine Übertretung der Batteriegrenze (PBAT_LIM) zur Folge haben oder nicht, da diese individuelle Komponentengrenze eine niedrigere Priorität besitzt als die Motorgrenzen. Allerdings wird die Arbitrierung versuchen, die Batterieleistungsgrenzen, wenn möglich, einzuhalten.
Die Arbitrierung wird versuchen, jegliche weitere Kupplungsgrenzen einzuhalten, welche die parallele Motorlinie schneiden. Für ein illustratives Beispiel von Betriebsbedingungen, für die der Algorithmus 200 und die Subroutine 300 bei Schritt 360 enden, gemeinsam mit einer optischen Darstellung einer Arbitrierung entlang der tertiären Linie (der parallelen Motorlinie) siehe 6 und die Beschreibung des Graphen 600 hierin.
Wenn Schritt 356 bestimmt, dass die erste überschrittene Kupplungslinie nicht parallel mit einer Motorgrenze verläuft, dann schreitet die Subroutine 300 zu Schritt 362 weiter. Die nächste Ecke der Grenzen für die Motor/Generatoren 116 und 118 ist auch der Punkt, der beide Motorgrenzen einhält und die erste überschrittene Kupplungslinie am wenigsten überschreitet.
Der Schritt 362 könnte alternativ als lineare Arbitrierung entlang einer der überschrittenen Motorgrenzlinien ausgedrückt werden, da eine lineare Arbitrierung entlang dieser Linien in beinahe allen Fällen eine Wahl des Schnittpunktes der Motorgrenzlinien, die der ersten überschrittenen Kupplungslinie am nächsten sind, zur Folge haben würde.
Über Schritt 226 des Algorithmus 200 kann auf die Subroutine 400, wie in 4 gezeigt, zugegriffen und diese befohlen werden, wie in 2 gezeigt. Der Algorithmus 200 bewegt sich zu der Subroutine 400, wenn er einen Punkt erreicht, an dem die Kupplungsgrenzen eingehalten werden, eine oder beide der Motorgrenzen jedoch nicht eingehalten wird/werden. Da die Grenzen für die Motor/Generatoren 116 und 118 die höchste Priorität erhalten, schreitet der Algorithmus 200 sofort zu der Subroutine 400 weiter, um die Motorgrenzen einzuhalten. Die Motorgrenzlinien können als tertiäre (oder endgültige) Linien behandelt werden, entlang derer eine Lösung – entweder eine eindeutige Lösung oder eine Lösung, die individuelle Komponentengrenzen niedrigerer Priorität ausschließt – immer gefunden wird.
Die Subroutine 400 wird entlang der ersten überschrittenen Motorlinie ausgeführt. Wenn die Grenzen von mehr als einem Motor/Generator 116, 118 (an z. B. dem Schnittpunkt der primären Linie und PBAT_LIM) überschritten werden, kann die Subroutine 400 die erste überschrittene Motorlinie bestimmen, indem sie die extremste der überschrittenen Motorlinien wählt. Die extremste Motorlinie schneidet die Bezugslinie an dem höchsten Wert des Ausgangsdrehmoments TO, wenn der Algorithmus 200 eine Lösung im Hinblick auf TO_MAX sucht, und an dem niedrigsten Wert von TO, wenn der Algorithmus 200 eine Lösung im Hinblick auf TO_MIN sucht. Alternativ kann die Subroutine 400 ausgebildet sein, um immer den Motor/Generator 116 (Motor A) zu wählen, oder ausgebildet sein, um die nächste Grenze an der Bezugslinie oder dem Schnittpunkt zu wählen.
Bei Schritt 410 bestimmt die Subroutine 400, ob die erste überschrittene Motorlinie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft. Wenn die erste überschrittene Motorlinie parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, schaltet die Subroutine ihre Bezugslinie bei Schritt 412 auf die erste überschrittene Motorlinie. Bei Schritt 414 wird das Ausgangsdrehmoment für den Antriebsstrang 100 auf den Wert von TO entlang der ersten überschrittenen Motorlinie gesetzt.
Wenn Schritt 410 bestimmt, dass die erste überschrittene Motorlinie nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, schreitet die Subroutine stattdessen zu Schritt 416 weiter. Die nicht parallele erste überschrittene Motorlinie wird die Bezugslinie. Bei Schritt 418 findet eine Arbitrierung entlang der ersten überschrittenen Motorlinie statt. Die Subroutine 400 sucht nach einer eindeutigen Lösung entlang der ersten überschrittenen Motorlinie und lässt zu, dass individuelle Komponentengrenzen niedrigerer Priorität überschritten werden, um die Motorgrenzen einzuhalten, wenn kein Ausgangsdrehmomentbereich, der alle anderen Zwangsbedingungen erfüllt, entlang der ersten überschrittenen Motorlinie gefunden werden kann.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 5–7 und mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 1–4 sind drei beispielhafte graphische Darstellungen von individuellen Zwangsbedingungen für den Antriebsstrang 100 zusammen mit den Ergebnissen des Algorithmus 200, der während der dar gestellten Betriebsbedingungen ausgeführt wird, gezeigt. Die beispielhaften Antriebsstränge 100, die in den 5–7 gezeigt und graphisch dargestellt sind, weisen jeweils zwei Motor/Generatoren 116 und 118 auf und weisen zumindest zwei gesperrte Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 auf. Es können jedoch andere Konfigurationen von Antriebssträngen 100 die gleichen oder ähnliche Betriebsbedingungen aufweisen. Die 5–7 werden in Verbindung mit dem Weg beschrieben, der durch die in den 2–4 gezeigten schematischen Flussdiagramme genommen wird, um einige wenige mögliche Anwendungen des Algorithmus 200 (und der Subroutinen 300, 400) zu veranschaulichen.
Wie in 5 zu sehen, ist ein erster Graph 500 gezeigt, der in Bezug auf das Drehmoment des Motor/Generators 116 (TA) entlang einer Achse 502 (der x-Achse) und das Drehmoment des Motor/Generators 118 (TB) entlang einer Achse 504 (der y-Achse) aufgetragen ist. Die Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments für den Antriebsstrang 100 ist durch einen Pfeil 506 gezeigt. Eine optimale Teilungslinie 510 ist die primäre Linie.
Die individuellen Komponentengrenzen sind als Paare von Linien oder Ellipsen gezeigt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 116 (Motor A) sind durch die Linien 512 bzw. 513 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 118 (Motor B) sind durch die Linien 514 bzw. 515 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Batterieleistungsgrenzen (PBAT_MIN und PBAT_MAX) für die Batterie 120 sind als Ellipsen 516 bzw. 517 gezeigt.
Wie in 5 gezeigt, arbeitet der Antriebsstrang 100 mit drei gesperrten Kupplungen, die beliebige drei von den Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 sein können. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine erste gesperrte Kupplung (TCL1_MIN und TCL1_MAX) sind als Linien 520 bzw. 521 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine zweite gesperrte Kupplung (TCL2_MIN und TCL2_MAX) sind als Linien 522 bzw. 523 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine dritte gesperrte Kupplung (TCL3_MIN und TCL3_MAX) sind als Linien 524 bzw. 525 gezeigt. Um die Drehmomentgrenzen für die dritte gesperrte Kupplung einzuhalten, müssen die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für den Antriebsstrang 100 derart gewählt sein, dass das Drehmoment der Motor/Generatoren 116, 118 an einem Punkt arbeitet, der zwischen den Linien 524 und 525 liegt.
Das minimale Ausgangsdrehmoment (TO_MIN) ist als eine Linie 530 gezeigt und das maximale Ausgangsdrehmoment (TO_MAX) ist als eine Linie 531 gezeigt, wobei beide mithilfe des Algorithmus 200 ermittelt wurden, wie hierin erklärt. Mit Ausnahme der Linien 530 und 531 können die übrigen in dem Graph 500 gezeigten Linien als gegebene herangezogen werden und Eingänge für die Ausführung des Algorithmus 200 bereitstellen.
Um TO_MIN, das minimale Ausgangsdrehmoment für den Antriebsstrang 100 unter diesen Bedingungen, zu ermitteln, beginnt der Algorithmus 200 bei Schritt 210. Der Algorithmus 200 bestimmt dann, dass der Schnitt Punkt von PBAT_MIN (der Ellipse 516) und der primären Linie (der optimalen Teilungslinie 510), der als ein optimaler Schnittpunkt 534 gezeigt ist, nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält.
Der Schritt 214 bestimmt, dass eine Kupplungsgrenze überschritten ist. In diesem Fall wird die Minimal-Drehmomentgrenze für die erste gesperrte Kupplung, TCL1_MIN, die auf der Linie 520 gezeigt ist, an dem optimalen Schnittpunkt 534 nicht eingehalten. Daher ist TCL1_MIN oder die Linie 520 die erste überschrittene Kupplungslinie und wird die sekundäre Linie. Der Algorithmus schreitet dann zu Schritt 216 weiter und bestimmt, dass TCL1_MIN nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft. Die Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments stehen rechtwinklig zu der Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments, wie durch den Pfeil 506 gezeigt. In diesem Fall sind die Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments horizontale Linien, wie in 5 zu sehen.
Der Algorithmus 200 bewegt sich dann zu Schritt 222 und führt den Block für überschrittene Kupplungsgrenzen entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie (TCL1_MIN) aus. Bei Schritt 310 bestimmt die Subroutine 300, dass beide Motorgrenzen auf TCL1_MIN erreichbar sind. Da die Motorgrenzen die höchste Priorität im Algorithmus 200 besitzen, sind diese Grenzen graphisch als ein Kasten gezeigt, erstrecken sich tatsächlich aber darüber hinaus (das heißt z. B., die Linien 514 und 515 laufen horizontal weiter und die Linien 512 und 513 laufen tatsächlich vertikal weiter, genauso wie die Linien 522 und 523 vertikal weiter laufen). Um beide Motorgrenzen einzuhalten, muss die erste überschrittene Kupplungslinie durch den Kasten verlaufen, der durch die TA- und TB-Grenzen geschaffen ist.
Als Nächstes bestimmt Schritt 312, dass der Schnittpunkt von PBAT_MIN und TCL1_MIN alle übrigen individuellen Komponentengrenzen einhalten würde. Es ist optisch erkennbar, dass der Schnittpunkt von PBAT_MIN und TCL1_MIN zwischen allen übrigen Paaren von Begrenzungslinien liegt: 512 und 513 (TA_MIN und TA_MAX); 514 und 515 (TB_MIN und TB_MAX); 522 und 523 (TCL2_MIN und TCL2_MAX); und 524 und 525 (TCL3_MIN und TCL3_MAX).
Die Subroutine 300 hat verifiziert, dass alle Grenzen entlang dieser Linie erreichbar sind, weshalb eine eindeutige Lösung entlang der sekundären Linie existiert, und der Algorithmus 200 muss nicht nach einer tertiären Linie suchen. Die Subroutine 300 hat bestimmt, dass der Antriebsstrang 100 unter diesen Bedingungen durch die Batterieleistung begrenzt ist, und schreitet zu Schritt 316 weiter, um entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie zu arbitrieren, um eine Lösung zu finden.
Die Arbitrierung entlang der ersten überschrittenen Kupplungslinie (TCL1_MIN, Linie 520) ist graphisch auf einer Arbitrierungslinie 540 gezeigt. Die Ausgangsdrehmomentpunkte, die auf der Arbitrierungslinie 520 gezeigt sind, sind der Wert des Ausgangsdrehmoments auf Grund eines jeden der Schnittpunkte der individuellen Komponentengrenzen (d. h., die Linie ist im Hinblick auf das Ausgangsdrehmoment parameterisiert. Die Arbitrierungslinie ist eine Projektion der Schnittpunkte auf Grund der individuellen Ausgangsdrehmomentgrenzen mit der Bezugslinie (TCL1_MIN, Linie 520, eine sekundäre Linie) auf eine einzige Linie, die nur die relativen Ausgangsdrehmomentwerte zeigt.
Die Textmarkierungen neben jedem Schnittpunkt können als die individuellen Ausgangsdrehmomentgrenzen gelesen werden, die sich aus den individuellen Komponentengrenzen entlang der Bezugslinie ergeben. Zum Beispiel, wie in 5 zu sehen, ist der Ausgangsdrehmomentpunkt, wo TCL1_MIN, Linie 520, TCL2_MAX, Linie 523, schneidet, ohne weiteres als direkt horizontal (d. h., er besitzt ein gleiches Ausgangsdrehmoment) zu dem mit TO_TCL2_MAX markierten Ausgangsdrehmomentpunkt auf der Arbitrierungslinie 540 zu sehen.
Man beachte, dass TB_MAX und TB_MIN (Linien 515 und 514) nicht als TCL1_MIN, Linie 520, schneidend gezeigt sind, da die TA- und TB-Grenzen als ein Kasten dargestellt wurden. Allerdings würde das Verlängern der TB-Grenzlinien einen Schnittpunkt mit TCL1_MIN ergeben.
Wie auf der Arbitrierungslinie 540 gezeigt, ist der maximale aller linearen minimalen Ausgangsdrehmomentwerte TO_TA_MIN. Daher ist TO_TA_MIN gleich TO_MIN_LINEAR. Ebenso ist der minimale aller linearen maximalen Ausgangsdrehmomentwerte TO_TA_MAX. Daher ist TO_TA_MAX gleich TO_MAX_LINEAR. Man beachte, dass das lineare Maximum und Minimum nicht immer von derselben Hardware-Komponente stammen, wenn gleich dies das Ergebnis in diesem Beispiel war.
Die Subroutine 300 wendet dann die Arbitrierungsformel von Schritt 316 auf die Arbitrierungslinie 540 an, um das minimale Ausgangsdrehmoment für den Antriebsstrang 100 zu ermitteln. TO_MIN = maximum (TO_MIN_LINEAR, minimum [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM). Durch Substitution des linearen Maximums und Minimums wird die Formel zu: TO_MIN = maximum (TO_TA_MIN, minimum [TO_TA_MAX, TO@PBAT_MIN]). Das Ergebnis lautet dann, dass TO_MIN = TO@PBAT_MIN.
Man beachte, dass die Arbitrierung optisch entlang der Arbitrierungslinie 540 gelöst werden kann. Das Minimum von TO_TA_MAX und TO@PBAT_MIN ist TO@PBAT_MIN; und das Maximum von TO_TA_MIN und TO@PBAT_MIN ist wiederum TO@PBAT_MIN. Daher wird die Minimal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung für den Antriebsstrang 100 unter den in dem Graph 500 gezeigten Betriebsbedingungen auf das Ausgangsdrehmoment an dem Schnittpunkt von TCL1_MIN (Linie 520) und der Minimal-Batterieleistungsgrenze (Ellipse 516) gesetzt und ist graphisch als Linie 530 gezeigt.
Man beachte, dass die Minimal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung noch weiter nach unten zu dem Schnittpunkt der Minimal-Batterieleistungsgrenze (Ellipse 516) und TCL1_MAX (Linie 521) gedrückt werden könnte, ohne irgendwelche anderen Grenzen zu überschreiten. Dies würde jedoch eine Bewegung von der optimale Teilungslinie weg zur Folge haben, ohne irgendeiner weiteren Hardware zu genügen. Der Algorithmus 200 ist derart ausgebildet, dass er von der optimalen Teilung nicht abweicht oder nicht weiter abweicht, nur um eine niedrigere Ausgangsleistung in einer weniger effizienten Weise zu erzielen.
Der Graph 500 wird nun im Hinblick auf die Ermittlung von TO_MAX beschrieben. Um TO_MAX, das maximale Ausgangsdrehmoment für den Antriebsstrang 100 unter diesen Bedingungen, zu ermitteln, beginnt der Algorithmus 200 bei Schritt 210 und folgt demselben. Weg, wie oben im Hinblick auf die Ermittlung von TO_MIN beschrieben. Der Algorithmus 200 bestimmt dann, dass der Schnittpunkt von PBAT_MAX (Ellipse 517) und der primären Linie (optimale Teilungslinie 510), der als ein optimaler Schnittpunkt 535 gezeigt ist, nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält.
Der Algorithmus 200 nimmt den folgenden Weg, um TO_MAX zu ermitteln, welcher der gleiche ist, wie oben für TO_MIN: Schritt 210; Schritt 214; Schritt 216; Schritt 222; Schritt 310; Schritt 312; Schritt 314; und Schritt 316. Bei Schritt 316 arbitriert die Subroutine 300 entlang derselben sekundären Bezugslinie, der ersten überschrittenen Kupplungslinie (TCL1_MIN, als Linie 520 gezeigt). Das Ergebnis der Arbitrierung entlang von TCL1_MIN, Linie 520, ist beinahe identisch mit dem oben beschriebenen bei der Ermittlung von TO_MIN, und ist auch auf der Arbitrierungslinie 540 gezeigt.
Die verwendete Formel lautet nun: TO_MAX = maximum (TO_MIN_LINEAR, minimum [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_MAX]. Durch Substitution des linearen Maximums und Minimums wird die Formel zu: TO_MAX = maximum (TO_TA_MIN, minimum [TO_TA_MAX, TO@PBAT_MAX]). Das Ergebnis lautet dann TO_MAX = TO@PBAT_MAX, wie als Linie 531 gezeigt.
Die durch den Algorithmus 200 bestimmten Werte für TO_MIN und TO_MAX liegen beide etwas unter den optimalen Schnittpunkten 534, 535. Allerdings wurden sowohl TO_MIN als auch TO_MAX als eindeutige Lösungen gefunden und es werden keine individuellen Komponentengrenzen durch diese Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen überschritten. Ein Betrieb an den optimalen Schnittpunkten 534 oder 535 hätte die TCL1-Grenzen überschritten. Der Controller 140 wird die Minimal- und Maximal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen auf diese durch den Algorithmus 200 bestimmten Werte setzen. Des Weiteren wird der Controller 140 befehlen, dass die Motor/Generatoren 116 und 118 in einem Bereich betrieben werden, der die Maximal- und Minimal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen nicht überschreitet.
Wie in 6 zu sehen, ist ein zweiter Graph 600 gezeigt, der in Bezug auf das Drehmoment des Motor/Generators 116 (TA) entlang einer Achse 602 (der x-Achse) und das Drehmoment des Motor/Generators 118 (TB) entlang einer Achse 604 (der y-Achse) aufgetragen ist. Die Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments für den Antriebsstrang 100 ist durch einen Pfeil 606 gezeigt. Eine optimale Teilungslinie 610 ist die primäre Linie.
Die individuellen Komponentengrenzen sind wiederum als Paare von Linien oder Ellipsen gezeigt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 116 (Motor A) sind durch die Linien 612 bzw. 613 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 118 (Motor B) sind durch die Linien 614 bzw. 615 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Batterieleistungsgrenzen (PBAT_MIN und PBAT_MAX) für die Batterie 120 sind als Ellipsen 616 bzw. 617 gezeigt.
Wie in 6 gezeigt, kann der Antriebsstrang 100 mit nur zwei gesperrten Kupplungen arbeiten, die beliebige zwei von den Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 sein können. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine erste gesperrte Kupplung (TCL1_MIN und TCL1_MAX) sind als Linien 620 bzw. 621 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine zweite gesperrte Kupplung (TCL2_MIN und TCL2_MAX) sind als Linien 622 bzw. 623 gezeigt. Der Graph 600 zeigt nur einen Abschnitt der individuellen Komponentengrenzen, sodass eine dritte gesperrte Kupplung (TCL3) vorhanden sein kann, die Grenzen besitzt, welche zu weit sind, um in der Ansicht des Graphen 600 gezeigt zu werden. Allerdings würde, da die Grenzen von TCL3 weit – und einfach einzuhalten sind, TCL3 nicht in die Berechnung von TO_MAX und TO_MIN eingehen.
Die Betriebsbedingungen, die in dem Graph 600 gezeigt sind, sind von jenen verschieden, die in dem Graph 500 gezeigt sind. Aus diesem Grund nimmt der Algorithmus 200 einen anderen Weg, um TO_MAX und TO_MIN zu ermitteln. Die 6 und der Graph 600 werden nur im Hinblick auf das Ermitteln von TO_MAX vollständig beschrieben, der Algorithmus 200 kann jedoch auch verwendet werden, um TO_MIN zu ermitteln.
Wie auf den Graph 600 angewendet, bewegt sich der Algorithmus von Schritt 210 zu Schritt 214, da der optimale Schnittpunkt von PBAT_MAX und der optimalen Teilungslinie 610 (der primären Linie) nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält. Die Grenzen für die zweite gesperrte Kupplung, die auf den Linien 622 und 623 gezeigt sind, werden von dem optimalen Schnittpunkt nicht eingehalten. Der Schritt 214 erkennt, dass TCL2_MIN, Linie 622, die erste überschrittene Kupplungsgrenze ist, und zu der sekundären Linie wird. TCL2_MIN, Linie 622, verläuft nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments, sodass Schritt 216 den Algorithmus 200 zu Schritt 222 führt, um den Block für überschrittene Kupplungsgrenzen entlang von TCL2_MIN, der ersten überschrittenen Kupplungslinie, auszuführen.
Die Subroutine 300 bestimmt bei Schritt 310, dass beide Motorgrenzen auf TCL2_MIN nicht erreichbar sind. Die Grenzen für die Motor/Generatoren 116, 118 sind die Grenzen höchster Priorität. Um beide Motorgrenzen einzuhalten, muss die erste überschrittene Kupplungslinie durch den Kasten verlaufen, der durch die TA- und TB-Grenzen (Linien 612, 613 und 614, 615) geschaffen ist. In diesem Fall ist die Minimal-Drehmomentgrenze für den Motor/Generator 116, TA_MIN, Linie 612, an keinem Punkt entlang von TCL2_MIN, Linie 622, eingehalten. Da die Motorgrenzen entlang der sekundären Linie (der ersten überschrittenen Kupplungslinie) nicht erreichbar sind, wird die Subroutine 300 zu Schritt 350 vorrücken und eine tertiäre Linie ermitteln, welche die Motorgrenzen hoher Priorität einhalten kann.
Der Schritt 350 wird bestimmen, dass weder die erste überschrittene Kupplungslinie (TCL2_MIN) noch die überschrittene Motorlinie (TA_MIN) parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft, und wird zu Schritt 356 weiterschreiten. Da TCL2_MIN und TCL2_MAX parallel zueinander verlaufen, schreitet die Subroutine zu Schritt 358 weiter und schaltet zu der überschrittenen, parallelen Motorlinie. Daher wird TA_MIN die tertiäre Linie und die Subroutine wird entlang von TA_MIN arbitrieren, um eine endgültige Lösung zu finden. Da TCL2_MIN und TA_MIN parallel verlaufen, wird die endgültige Lösung keine eindeutige Lösung sein und sie wird (zumindest) TCL2_MIN ausschließen müssen.
Der Schritt 360 arbitriert entlang von TA_MIN, wobei die Ergebnisse davon auf der Arbitrierungslinie 640 gezeigt sind. Der Wert des Ausgangsdrehmoments für jede individuelle Komponentengrenze an ihrem Schnittpunkt mit TA_MIN ist auf der Arbitrierungslinie 640 gezeigt.
Man beachte, dass TCL1_MAX, Linie 621, auch TA_MIN schneidet, dies jedoch unter der verbundenen Ansicht der Arbitrierungslinie 640, wie in 6 gezeigt, tut. Dieser Wert, TO_TCL1_MIN, ist weiter unten auf der Arbitrierungslinie 640 gezeigt. Man beachte, dass, da der Schnittpunkt von TCL1_MAX mit TA_MIN einen niedrigeren Ausgangsdrehmomentwert zur Folge hat, als der Schnittpunkt von TB_MIN mit TA_MIN, die Arbitrierungslinie 640 dennoch alle relevanten Werte mit TO_TCL1_MIN zeigen würde. Man beachte auch, dass TO_TCL1_MIN von dem Schnittpunkt von TCL1_MAX kommt, aber dennoch das minimale Ausgangsdrehmomentniveau ist.
Bei Schritt 360 verwendet die Arbitrierung entlang von TA_MIN die folgende Formel: TO_MAX = maximum (TO_MIN_LINEAR, minimum [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_MAX]). Der höchste Minimalwert entlang der Arbitrierungslinie 640 ergibt TO_MIN_LINEAR = TO_TB_MIN; und der niedrigste Maximalwert entlang der Arbitrierungslinie 640 ergibt TO_MAX_LINEAR = TO_TB_MAX.
Diese Werte in die Arbitrierungsformel substitutiert, TO_MAX = maximum (TO_TB_MIN, minimum [TO_TB_MAX, TO@PBAT_MAX]). Das Ergebnis lautet dann TO_MAX = TO@PBAT_MAX und ist auf der Linie 631 gezeigt.
Um TO_MIN zu ermitteln, folgt der Algorithmus exakt demselben Weg, dem er für TO_MAX gefolgt ist, und gelangt wiederum zum Arbitrieren für TO_MIN entlang von TA_MIN. Daher sind die Arbitrierungslinie 640 und die Schnittwerte, in 6 gezeigt, dieselben für sowohl das maximale als auch das minimale Ausgangsdrehmoment. Das Ergebnis der Arbitrierung für das minimale Ausgangsdrehmoment lautet dann TO_MIN = TO@PBAT_MIN und ist als Linie 630 gezeigt. Man beachte, dass nicht alle Betriebsbedingungen zur Folge haben werden, dass der Algorithmus 200 dem gleichen oder selbst ähnlichen Weg für sowohl TO_MAX und TO_MIN folgt.
Wie in 7 zu sehen, ist ein dritter Graph 700 gezeigt, der in Bezug auf das Drehmoment des Motor/ Generators 116 (TA) entlang einer Achse 702 (der x-Achse) und das Drehmoment des Motor/Generators 118 (TB) entlang einer Achse 704 (der y-Achse) aufgetragen ist. Die Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments für den Antriebsstrang 100 ist durch einen Pfeil 706 gezeigt. Eine optimale Teilungslinie 710 ist die primäre Linie.
Die individuellen Komponentengrenzen sind wiederum als Paare von Linien oder Ellipsen gezeigt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 116 (Motor A) sind durch die Linien 712 bzw. 713 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 118 (Motor B) sind durch die Linien 714 bzw. 715 dargestellt. Die Maximal-Batterieleistungsgrenze (PBAT_MAX) für die Batterie 120 ist als Ellipse 717 gezeigt.
Die Minimal-Batterieleistungsgrenze (PBAT_MIN) für die Betriebsbedingungen des Graphen 700 ist nicht erreichbar (d. h., es gibt keine PBAT_MIN-Ellipse). In Fällen, in denen die Minimal-Batterieleistungsgrenze (normalerweise durch die PBAT_MIN-Ellipse dargestellt) nicht erreichbar ist, kann der Algorithmus den niedrigsten Wert der Batterieleistung entlang der Bezugslinie verwenden, der der am weitesten innen liegende Punkt von der PBAT_MAX-Ellipse entlang der Bezugslinie ist.
Die in dem Graph 700 gezeigten Betriebsbedingungen sind von den in den Graphen 500 und 600 gezeigten verschieden. Aus diesem Grund nimmt der Algorithmus 200 einen anderen Weg, um TO_MAX zu ermitteln.
Wie in 7 gezeigt, kann der Antriebsstrang 100 mit nur zwei gesperrten Kupplungen arbeiten, die beliebige zwei von den Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 sein können. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine erste gesperrte Kupplung (TCL1_MIN und TCL1_MAX) sind als Linien 720 bzw. 721 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine zweite gesperrte Kupplung (TCL2_MIN und TCL2_MAX) sind als Linien 722 bzw. 723 gezeigt.
Wie auf den Graph 700 angewendet, bewegt sich der Algorithmus von Schritt 210 zu Schritt 214, da der optimale Schnittpunkt von PBAT_MAX und der optimalen Teilungslinie 710 (der primären Linie) nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält. Eine Kupplungsgrenze wird überschritten, da die Grenzen für die zweite gesperrte Kupplung, wie auf den Linien 722 und 723 gezeigt, von dem optimalen Schnittpunkt nicht eingehalten werden. Schritt 214 erkennt, dass TCL2_MAX, Linie 723, die erste überschrittene Kupplungsgrenze ist, was TCL2_MAX zu der sekundären Linie macht. TCL2_MAX, Linie 723, verläuft nicht parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments, sodass Schritt 216 den Algorithmus 200 zu Schritt 222 führt, um den Block für überschrittene Kupplungsgrenzen entlang von TCL2_MAX, der ersten überschrittenen Kupplungslinie, auszuführen.
Die Subroutine 300 bestimmt bei Schritt 100, dass beide Motorgrenzen auf TCL2_MAX erreichbar sind. Als Nächstes bestimmt Schritt 312, dass der Schnittpunkt von PBAT_MAX und TCL2_MAX nicht alle übrigen individuellen Komponentengrenzen einhalten würde. Es ist optisch erkennbar, dass der Schnittpunkt von PBAT_MAX und TCL2_MAX außerhalb des durch die TCL1-Grenzen eingeschlossenen Bereiches, d. h. jenes Bereiches zwischen TCL1_MIN (Linie 720) und TCL1_MAX (Linie 721) liegt. Somit ist TCL1_MIN, Linie 720, die Begrenzungslinie und dient als eine tertiäre Linie.
Die Subroutine 300 hat bestimmt, dass der Antriebsstrang 100 unter diesen Bedingungen entweder motor- oder kupplungsbegrenzt ist, und schreitet von Schritt 318 zu Schritt 320 weiter, um eine bessere Lösung entlang der tertiären Linie (TCL1_MIN, Linie 720) zu finden als die entlang der sekundären Linie (TCL2_MAX, Linie 723) verfügbare. Bei Schritt 320 erkennt die Subroutine 300, dass TCL1_MIN, Linie 720, parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft.
Die Arbitrierung entlang von TCL1_MIN, Linie 720, würde nur einen Wert eines Ausgangsdrehmoments ergeben. Daher setzt Schritt 322 das maximale Ausgangsdrehmoment, TO_MAX, auf den Wert des Ausgangsdrehmoments bei TCL1_MIN, Linie 720. Man beachte, dass in dem Graph 700 TO_MAX nicht mit einer separaten Linie gekennzeichnet ist, da diese Linie die Linie 720 überlappen würde.
Die beanspruchte Erfindung besitzt Anwendbarkeit auf viele Konfigurationen und Betriebsmodi des Antriebsstranges 100. Auch der Algorithmus 200 kann auf viele Konfigurationen und Betriebsmodi des Antriebsstranges 100 angewendet werden. Die beispielhaften Bedingungen, die in den 5–7 gezeigt sind, sind allesamt mit einem Multi-Mode-Antriebsstrang 100 aufgetreten, der in Zuständen oder Modi mit fester Übersetzung arbeitet. Wenn er in einem Zustand mit fester Übersetzung arbeitet, bestimmt die Drehzahl des Antriebsstrang 100-Ausgangselements die Drehzahlen aller anderen rotierenden (d. h. nicht fixierten) Komponenten innerhalb des Getriebes 112.
Wenn der Antriebsstrang 100 in Modi mit elektrisch variablem Getriebe (EVT) arbeitet, stellt der Antriebsstrang 100 kontinuierliche variable Drehzahlverhältnisse bereit, indem er Merkmale sowohl von Reihen- als auch parallelen Hybrid- Antriebsstrangarchitekturen kombiniert. EVT-Modi können auch zum Betrieb der Maschine 110 ausgebildet sein, die von dem Antriebsmechanismus 114 mechanisch unabhängig ist (was einschließt, dass die Maschine 110 von dem Rest des Antriebsstranges 100 vollständig getrennt ist).
8 zeigt einen EVT-Graph 800 mit einer illustrativen Darstellung der individuellen Komponentengrenzen für den Antriebsstrang 100, während er in einem EVT-Modus arbeitet. Der Graph 800 ist in Bezug auf das Drehmoment des Motor/Generators 116 (TA) entlang einer Achse 802 (der x-Achse) und das Drehmoment des Motor/Generators 118 (TB) entlang einer Achse 804 (der y-Achse) aufgetragen gezeigt. Die Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments für den Antriebsstrang 100 ist durch einne Pfeil 806 gezeigt.
Während in EVT-Modi gearbeitet wird, stehen die individuellen Drehmomentbeiträge der Motor/Generatoren 116 und 118, wenn das Eingangsdrehmoment bekannt ist, in linearer Beziehung zueinander. Der Graph 800 weist eine Absolutlinie 810 auf, da das Ausgangsdrehmoment des Antriebsstranges 100 variieren kann, aber TA und TB sind auf dem Niveau des Ausgangsdrehmoments basierend fixiert. Die Absolutverhältnislinie ist nicht nur eine primäre Linie, sondern sie ist die einzige Linie, auf der die Lösung gefunden werden kann.
Der Graph 800 kann auch mithilfe des Algorithmus 200 gelöst werden. Um dies zu bewerkstelligen, werden die Prioritäten neu geordnet, sodass die Absolutlinie 810 die höchste Priorität darstellt und die gesamte Arbitrierung entlang der Absolutlinie 810 stattfindet. Alternativ kann die Absolutlinie 810 als Kupplungslinie modelliert sein, bei der die Maximal- und Minimalwerte einander gleichen, und die die höchste Priorität in dem Algorithmus, selbst gegenüber den Motordrehmomentgrenzen (die die höchste Priorität in Zuständen mit fester Übersetzung erhalten) erhält. Der Algorithmus 200 würde die Absolutlinie 810 sowohl als die primäre Linie – auf der der Algorithmus 200 zuerst nach einer eindeutigen Lösung sucht – als auch eine tertiäre Linie – auf der der Algorithmus 200 immer eine endgültige Lösung finden wird, selbst wenn eine eindeutige Lösung nicht zur Verfügung steht – behandeln.
Die individuellen Komponentengrenzen sind wiederum als Paare von Linien oder Ellipsen gezeigt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 116 (Motor A) sind durch die Linien 812 bzw. 813 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen für den Motor/Generator 118 (Motor B) sind durch die Linien 814 bzw. 815 dargestellt. Die Maximal- und Minimal-Batterieleistungsgrenzen (PBAT_MIN und PBAT_MAX) für die Batterie 120 sind als Ellipsen 816 bzw. 817 gezeigt.
Unter den Bedingungen, die in 8 gezeigt sind, kann der Antriebsstrang 100 im EVT-Modus mit bis zu zwei gesperrten Kupplungen arbeiten, die beliebige zwei von den Drehmomentübertragungsmechanismen 13 0–135 sein können. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine erste gesperrte Kupplung (TCL1_MIN und TCL1_MAX) sind als Linien 820 bzw. 821 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine zweite gesperrte Kupplung (TCL2_MIN und TCL2_MAX) sind als Linien 822 bzw. 823 gezeigt.
Für eine Lösung im Hinblick auf TO_MAX und TO_MIN muss der Controller entlang der primären Linie, der Absolutlinie 810, arbitrieren. Eine Arbitrierungslinie 840 zeigt optisch die Werte des Ausgangsdrehmoments an den Schnittpunkten der individuellen Komponentengrenzen und der Absolutlinie 810.
Die Arbitrierung entlang der Absolutlinie 810 ignoriert Kupplungsgrenzen, deren Linien parallel zu der Linie 810 verlaufen, da diese Grenzen entweder eingehalten werden, wenn sie weit genug sind, um die Absolutverhältnislinie einzuschließen, oder nie eingehalten werden können, wenn sie zu schmal sind, um die Absolutlinie 810 einzuschließen. Daher sind in dem gezeigten Fall TCL2_MIN und TCL2_MAX (die Linien 822 bzw. 823) in der Arbitrierung nicht umfasst.
Das Ergebnis der Arbitrierung im Hinblick auf ein maximales Drehmoment ist, dass TO_MAX = TO@PBAT_MAX, was auf der Linie 831 gezeigt ist. Das Ergebnis der Arbitrierung im Hinblick auf ein minimales Drehmoment ist, dass TO_MIN = TO_TB_MIN, was auf der Linie 830 gezeigt ist. Diese Arbitrierung könnte als Teil des Algorithmus 200 erfolgt sein oder könnte einfach als ein eigener Algorithmus zur Arbitrierung entlang der Absolutlinie 810 initiiert worden sein.
Parallele Hybrid-Antriebsstränge können nur einen Motor/Generatoren 116 und die Maschine 110 für einen kombinierten Vortrieb und eine kombinierte Traktion verwenden. Die Systeme umfassen z. B. Antriebsstränge mit einem riemengetriebenen Generator-Starter (BAS von belt alternator starter) und Antriebsstränge mit einer direkten Verbindung (z. B. mit einer Welle oder Hohlwelle) zwischen der Maschine 110 und dem Motor/Generator 116.
9 zeigt einen BAS-Graph 900 mit einer illustrativen Darstellung der individuellen Komponentengrenzen für den Antriebsstrang 100, während er in einem Zustand mit fester Übersetzung (welcher der einzige Betriebsmodus oder -zustand für den BAS-Antriebsstrang 100 sein kann) arbeitet. Der Graph 900 ist in Bezug auf das Drehmoment des Motor/Generators 116 (TA) entlang einer Achse 902 (der x-Achse) und das Drehmoment des Motor/Generators 118 (TB) entlang einer Achse 904 (der y-Achse) aufgetragen gezeigt. Die Richtung des zunehmenden Ausgangsdrehmoments für den Antriebsstrang 100 ist durch einen Pfeil 906 gezeigt.
Der Algorithmus 200 kann angewendet werden, um die Maximal- und Minimal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für den in dem Graph 900 gezeigten Antriebsstrang 100 zu bestimmen. Da in dem Antriebsstrang 100 nur ein Motor/Generator 116 umfasst ist, ist das Drehmoment für den Motor B (TB) immer null und die Drehmomentgrenzen für den Motor B (TB_MIN und TB_MAX) sind unendlich weit. Eine optimale Teilungslinie 910 ist wiederum die primäre Linie. Da kein Motor B vorhanden ist, ist jedoch die optimale Teilungslinie 910 eine horizontale Linie (wie in 9 zu sehen) bei null TB.
Die Maximal- und Minimal-Drehmomentgrenzen (TA_MIN und TA_MAX) für den Motor/Generator 116 (Motor A) sind durch die Linien 912 bzw. 913 dargestellt. Die Maximal und Minimal-Batterieleistungsgrenzen (PBAT_MIN und PBAT_MAX) für die Batterie 120 sind als Linien 916 bzw. 917 gezeigt. Man beachte, dass in dem BAS-System die Batterieleistungsgrenzen einfach Linien anstelle von Ellipsen sind.
Unter den Bedingungen, die in 9 gezeigt sind, weist der Antriebsstrang 100 zwei gesperrten Kupplungen auf, die beliebige zwei von den Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 sein können. Für den BAS-Antriebsstrang 100 werden die Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 wahrscheinlich ein Riemen- und Riemenscheiben-System oder eine Welle sein. Der Algorithmus 200 arbeitet jedoch in derselben Weise, unabhängig davon, ob die Drehmomentübertragungsmechanismusgrenzen auf der Reibung und den hydraulischen Bedingungen einer hydraulischen Kupplung oder den physikalischen Grenzen einer Welle öder eines Riemens beruhen. Zur Konsistenz kann der Algorithmus 200 für den BAS-Antriebsstrang 100 die gleiche Nomenklatur weiter verwenden, sodass der erste Drehmomentübertragungsmechanismus weiterhin als erste gesperrte Kupplung (TCL1) bezeichnet wird.
Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine erste gesperrte Kupplung, einen ersten gesperrten Riemen oder eine erstegesperrten Welle (TCL1_MIN und TCL1_MAX) sind als Linien 920 bzw. 921 gezeigt. Die Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine zweite gesperrte Kupplung, einen zweiten gesperrten Riemen oder eine zweite gesperrte Welle (TCL2_MIN und TCL2_MAX) sind als Linien 922 bzw. 923 gezeigt. Der Algorithmus 200 kann wiederum verwendet werden, um bis zu drei gesperrte Drehmomentübertragungsmechanismen 130–135 zu schützen, sodass Minimal- und Maximal-Drehmomentgrenzen für eine dritte gesperrte Kupplung, einen dritten gesperrten Riemen oder eine dritte gesperrte Welle, die nicht gezeigt sind, vorhanden sind.
Die Anwendung des Algorithmus 200, um TO_MAX für den BAS-Graph 900 zu ermitteln, ist unter den veranschaulichten Betriebsbedingungen relativ einfach. Bei Schritt 210 bestimmt der Algorithmus 200, dass der Schnittpunkt von PBAT_MAX und der optimalen Teilungslinie 910 alle individuellen Komponentengrenzen einhält. Daher wird bei Schritt 212 TO_MAX auf den Wert des Ausgangsdrehmoments an dem Schnittpunkt von PBAT_MAX und der optimalen Teilungslinie 910 gesetzt, der ein optimaler Schnittpunkt 935 ist.
Die Anwendung des Algorithmus 200, um TO_MIN für den BAS-Graph 900 zu ermitteln, folgt für die veranschaulichten Betriebsbedingungen einem anderen Weg als TO_MAX. Bei Schritt 210 bestimmt der Algorithmus 200, dass der Schnittpunkt von PBAT_MIN und der optimalen Teilungslinie 910 nicht alle individuellen Komponentengrenzen einhält.
Das minimale Drehmoment für den Motor/Generator 116 (Motor A), TA_MIN auf der Linie 912, wird an einem optimalen Schnittpunkt 934 nicht eingehalten. Daher kann der optimale Schnittpunkt nicht als der Betriebspunkt für TO_MIN verwendet werden. Der Algorithmus 200 schreitet dann zu Schritt 214 weiter. Da die überschrittene Grenze eine Motorgrenze ist, schreitet der Algorithmus zu Schritt 226 weiter, um den Block für überschrittene Motorgrenzen entlang von TA_MIN, Linie 912, der ersten überschrittenen Motorlinie, auszuführen.
Die Subroutine 400 bestimmt in Schritt 410, dass die überschrittene Motorgrenze TA_MIN, Linie 912, parallel zu den Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments verläuft. Die Subroutine 400 schaltet dann bei Schritt 412 zu TA_MIN, Linie 912, und schreitet zu Schritt 414 weiter. Dann wird die Minimal-Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung TO_MIN auf den Wert des Ausgangsdrehmoments an der ersten überschrittenen Motorlinie TA_MIN, Linie 912 festgelegt. Ein Betriebspunkt 936 markiert die durch den Algorithmus 200 gewählte Minimal-AusgangsdrehmOment-Zwangsbedingung (über die Subroutine 400), die etwas höher ist als das Ausgangsdrehmoment an dem optimalen Schnittpunkt 934.
Während die besten Arten und weitere Ausführungsformen, um die beanspruchte Erfindung auszuführen, im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzumfanges der beiliegenden Ansprüche praktisch umzusetzen.
Bezugszeichenliste
zu Fig. 2

210: Halten PBAT_LIM & primäre Linie alle Grenzen ein?
212: TO_LIM = Schnittpunkt von PBAT_LIM & primärer Linie
214: Kupplungsgrenze überschritten?
216: Verläuft erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments?
218: Halten primäre Linie & erste überschrittene Kupplungslinie alle Nicht-Batteriegrenzen ein?
220: TO_LIM = Schnittpunkt von erster überschrittener Kupplungslinie & primärer Linie
222: Führe Block für überschrittene Kupplungsgrenzen (Block 300) entlang erster überschrittener Kupplungslinie aus
224: Weitere (zweite) Kupplungsgrenze überschritten?
226: Führe Block für überschrittene Motorgrenzen (Block 400) entlang erster überschrittener Motorlinie aus

*: Block für überschrittene Kupplungsgrenzen
310: Beide Motorgrenzen auf erster überschrittener Linie erreichbar?
312: Halten PBAT_LIM & erste überschrittene Kupplungslinie alle übrigen Grenzen ein?
314: Batterieleistung begrenzt
316: TO_LIM = MAX (TO_MIN_LINEAR, MIN [TO_MAX_LINEAR,
TO: @PBAT_LIM])
318: Motor begrenzt oder Kupplung begrenzt
320: Begrenzungslinie parallel zu Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments?
322: TO_LIM = TO entlang paralleler Linie
324: Schalte zu Begrenzungslinie
326: TO_LIM = MAX (TO_MIN_LINEAR, MIN [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM])
350: Erste überschrittene Kupplungslinie, überschrittene Motorlinie und Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoment parallel?
352: Schalte zu überschrittener Motorlinie
354: TO_LIM = TO entlang der überschrittenen Motorlinie
356: Erste überschrittene Kupplungslinie parallel zu einer Motorgrenze?
358: Schalte zu paralleler Motorlinie
360: TO_LIM = MAX (TO_MIN_LINEAR, MIN [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM])
362: TO_LIM = TO an nächster Ecke der Motorgrenzen

*: Block für überschrittene Motorgrenzen
410: Verläuft erste überschrittene Motorlinie parallel zu Linien eines konstanten Ausgangsdrehmoments?
412: Schalte zu paralleler Motorlinie
414: TO_LIM = TO entlang dieser Motorlinie
416: Schalte zu überschrittener Motorlinie
418: TO_LIM = MAX (TO_MIN_LINEAR, MIN [TO_MAX_LINEAR, TO@PBAT_LIM])

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang mit einer Vielzahl von Komponenten, einschließlich einer Maschine, eines ersten Motors, einer Batterie und eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, und umfassend, dass: individuelle Komponentengrenzen überwacht werden, die eine Grenze des ersten Motors, eine Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und eine Batterieleistungsgrenze umfassen, wobei jede der individuellen Komponentengrenzen eine minimale und eine maximale individuelle Grenze umfasst; bestimmt wird, ob jede der individuellen Komponentengrenzen eingehalten werden kann, indem ein erster Drehmomentwert gewählt wird; eine Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung festgelegt wird, indem der erste Drehmomentwert gewählt wird, wenn der erste Drehmomentwert jede der individuellen Komponentengrenzen einhält; ein zweiter Drehmomentwert gewählt wird, wenn der erste Drehmomentwert nicht jede der individuellen Komponentengrenzen einhält, wobei das Wählen des zweiten Drehmomentwerts umfasst, dass den Prioritäten gefolgt wird: eines Einhaltens der Grenze des ersten Motors, dann, wenn möglich, eines Einhaltens der Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, und dann, wenn möglich, eines Einhaltens der Batterieleistungsgrenze; und die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen auf den zweiten Drehmomentwert festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebsstrang ferner einen zweiten Motor und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfasst, wobei die individuellen Komponentengrenzen ferner eine Grenze des zweiten Motors und eine Grenze des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen, und wobei das Wählen des zweiten Drehmomentwerts umfasst, dass den Prioritäten gefolgt wird: eines Einhaltens der Grenze des ersten Motors und der Grenze des zweiten Motors, dann, wenn möglich, eines Einhaltens der Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus, und dann, wenn möglich, eines Einhaltens der Batterieleistungsgrenze.
Verfahren zum Bestimmen von Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen für einen Antriebsstrang mit einer Vielzahl von Komponenten, einschließlich einer Maschine, eines ersten Motors, einer Batterie und eines ersten Drehmomentübertragungsmechanismus, und umfassend, dass: individuelle Komponentengrenzen überwacht werden, die eine Grenze des ersten Motors, eine Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus und eine Batterieleistungsgrenze umfassen, wobei jede der individuellen Komponentengrenzen eine minimale und eine maximale individuelle Grenze umfasst; entlang einer primären Linie arbitriert wird, um eine erste eindeutige Lösung zu finden, wobei die erste eindeutige Lösung bei einer Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingungen auftritt, die alle von den individuellen Komponentengrenzen einhält; die erste nicht eingehaltene Grenze dann, wenn die erste eindeutige Lösung nicht gefunden werden kann, sodass eine erste nicht eingehaltene Grenze der individuellen Komponentengrenzen entlang der primären Linie nicht eingehalten wird, als eine sekundäre Linie eingerichtet wird; entlang der sekundären Linie arbitriert wird, um eine zweite eindeutige Lösung zu finden; die zweite nicht eingehaltene Grenze dann, wenn die zweite eindeutige Lösung nicht gefunden werden kann, sodass eine zweite nicht eingehaltene Grenze der individuellen Komponentengrenzen entlang der sekundären Linie nicht eingehalten wird, als eine tertiäre Linie eingerichtet wird; entlang der tertiären Linie arbitriert wird, um eine dritte eindeutige Lösung zu finden; dann, wenn die dritte eindeutige Lösung nicht entlang der tertiären Linie gefunden werden kann, eine endgültige Lösung gefunden wird, indem der Ausschluss einer dritten nicht eingehaltenen Grenze der individuellen Komponentengrenzen zugelassen wird, wobei die endgültige Lösung die der dritten nicht eingehaltenen Grenze am nächsten liegende Lösung ist, welche die höchste Anzahl der übrigen individuellen Komponentengrenzen einhält; und die Ausgangsdrehmoment-Zwangsbedingung für den Antriebsstrang nacheinander auf die letzte von der ersten eindeutigen Lösung, der zweiten eindeutigen Lösung, der dritten eindeutigen Lösung und der endgültigen Lösung gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend, dass die dritte nicht eingehaltene Grenze dadurch gewählt wird, dass: die Grenze des ersten Motors immer eingehalten wird; der Ausschluss der Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus zugelassen wird, wenn der Ausschluss der Grenze des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus die Grenze des ersten Motors einhalten wird; und der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze zugelassen wird, wenn der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze einhalten wird: die Grenze des ersten Motors oder sowohl die Grenze des ersten Motors als auch die Grenze der ersten Drehmomentübertragung.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Antriebsstrang ferner einen zweiten Motor und einen zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfasst, wobei die individuellen Komponentengrenzen ferner eine Grenze des zweiten Motors und eine Grenze des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen, und wobei die dritte nicht eingehaltene Grenze ferner dadurch gewählt wird, dass: die Grenzen sowohl des ersten als auch des zweiten Motors immer eingehalten werden; der Ausschluss der Grenze des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus zugelassen wird, wenn der Ausschluss der Grenze des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus die Grenzen sowohl des ersten als auch des zweiten Motors einhalten wird; und der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze zugelassen wird; wenn der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze einhalten wird: die Grenzen sowohl des ersten als auch des zweiten Motors, oder die Grenzen sowohl des ersten und des zweiten Motors als auch des ersten oder des zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die primäre Linie ein optimales Teilungsverhältnis zum Betrieb des ersten Motors und des zweiten Motors ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die sekundäre Linie eine von den Grenzen der ersten, der zweiten oder der dritten Drehmomentübertragung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Grenzen des ersten und des zweiten Motors immer als tertiäre Linien behandelt werden, sodass eine Arbitrierung entlang der Grenzen des ersten und des zweiten Motors umfassen kann, dass der Ausschluss der dritten, nicht eingehaltenen Grenze zugelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Arbitrieren entlang einer von der primären, der sekundären und der tertiären Linie umfasst, dass: ein erster Punkt an der maximalen aller minimalen individuellen Ausgangsdrehmomentgrenzen ermittelt wird; ein zweiter Punkt an der minimalen aller maximalen individuellen Ausgangsdrehmomentgrenzen ermittelt wird; ein dritter Punkt an dem Schnittpunkt der Arbitrierungslinie und der Batterieleistungsgrenze ermittelt wird; und ein vierter Punkt gewählt wird, der dem kleineren Ausgangsdrehmomentwert des zweiten Punktes und des dritten Punktes entspricht, und dann der größere Ausgangsdrehmomentwert des vierten Punktes und des ersten Punktes gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Antriebsstrang ferner einen dritten Drehmomentübertragungsmechanismus umfasst, wobei die individuellen Komponentengrenzen ferner eine Grenze des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen und wobei die dritte nicht eingehaltene Grenze ferner dadurch gewählt wird, dass: die Grenzen sowohl des ersten Motors als auch des zweiten Motors immer eingehalten werden; der Ausschluss der Grenze des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus zugelassen wird, wenn der Ausschluss der Grenze des dritten Drehmomentübertragungsmechanismus die Grenzen sowohl des ersten als auch des zweiten Motors einhalten wird; und der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze zugelassen wird; wenn der Ausschluss der Batterieleistungsgrenze einhalten wird: die Grenzen sowohl des ersten als auch des zweiten Motors, oder die Grenzen sowohl des ersten und des zweiten Motors als auch zumindest von zwei von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Drehmomentübertragungsmechanismus.