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Diese Offenbarung betrifft die aktive Dämpfungs- und Übergangslaufruheregelung in Hybrid-Elektrofahrzeugen.
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Hybrid-Elektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles, HEVs) können verschiedene Typen von Antriebsstrang-Architekturen verwenden, um eine parallele oder serielle Struktur oder eine Kombination davon zum Übertragen von Drehmoment von zwei oder mehr Quellen auf die Antriebsräder bereitzustellen. Eine Leistungsverzweigungs-Architektur kombiniert das Antriebsdrehmoment, das von der Brennkraftmaschine erzeugt wird, und das Drehmoment, das von einer oder mehreren elektrischen Maschinen erzeugt wird, in verschiedenen Betriebsarten. Eine repräsentative Leistungsverzweigungs-Architektur ist in 1 dargestellt. Die zwei elektrischen Maschinen, die als der Motor und der Generator bezeichnet werden, können durch Permanentmagnet-Wechselstrommotoren mit Drehstromeingang implementiert sein. Die Brennkraftmaschine und der Generator können durch ein Planetengetriebe verbunden sein, wobei die Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle mit dem Planetenträger verbunden ist und der Generatorrotor mit dem Sonnenrad verbunden ist. Das Zahnrad auf der Motorabtriebswelle kann mit der Vorgelegewelle mit einer festen Untersetzung im Eingriff stehen. Das Hohlrad kann ebenfalls mit der Vorgelegewelle in einer Anordnung mit fester Untersetzung verbunden sein.
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In diesem Beispiel ist der Motor mit der Kraftübertragungsanlage über die Vorgelegewelle parallel zu dem Drehmomentausgang von dem Hohlrad, dessen Quelle die Brennkraftmaschine ist, verbunden. Die Hauptfunktionen des Motors beinhalten: 1. Antreiben des Fahrzeugs im elektrischen Antriebsmodus durch Zuführen des gesamten erforderlichen Drehmoments; 2. Kompensieren des Drehmomentausgangs des Hohlrads auf der Basis von Fahrerbefehlen; und 3. Dämpfen von Schwingungen der Kraftübertragung.
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Das Fahrverhalten eines Fahrzeugs, einschließlich eines Fahrzeugbetriebs mit hoher Laufruhe, ist eine große Herausforderung für alle Typen von Implementierungen im Automobilbereich. Eine Resonanz der Kraftübertragung ist eine der Hauptursachen dafür, dass ein Fahrer bei Beschleunigungen und Verzögerungen mit schnellen Drehmomentänderungen ein "unsanftes" Verhalten spürt. Insofern ist eine Erhöhung der Dämpfung um die Resonanzfrequenz der Kraftübertragung herum eine typische Aufgabe für alle Typen von Steuerungen des Kraftfahrzeug-Antriebsstranges. Automatikgetriebe mit hydraulischen Drehmomentwandlern weisen aufgrund des Drehmomentübertragungsverlustes über das Fluid eine große natürliche viskose Dämpfungswirkung auf. In HEV-Anwendungen, welche keinen Drehmomentwandler oder eine ähnliche Einrichtung enthalten, ist diese natürliche Dämpfungswirkung vermindert. Der Resonanzbetrieb kann durch den Motordrehmomenteingang infolge der schnellen Reaktion der elektrischen Maschinen und des kleinen Dämpfungsverhältnisses in der mechanischen Kraftübertragungsanlage erregt werden. Die Übergangs-Laufruhe ist in hohem Maße von einem gut konstruierten Steuerungssystem abhängig.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs beinhaltet das Steuern eines Drehmoments in einem Fahrmotor in Reaktion auf ein vorläufiges Motordrehmoment, welches auf der Basis einer Differenz zwischen einer gemessenen Fahrmotorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst wurde und gefiltert wurde, um Pole einer Kraftübertragungs-Resonanzfrequenz zu löschen. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen basieren, welche von einem Steuerungsmodul eines Antiblockierbremssystems empfangen werden können. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit kann alternativ dazu auf einer gemessenen Motorgeschwindigkeit basieren, welche durch ein Tiefpassfilter gefiltert wurde. Das vorläufige Motordrehmoment kann in Reaktion auf ein Fahrzeugstartereignis erzeugt werden. Das vorläufige Motordrehmoment kann auch in Reaktion auf eine Änderung einer Drehmomentanforderung des Fahrers erzeugt werden.
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Eine Ausführungsform einer Hybridfahrzeug-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dafür ausgebildet, eine Drehmomentanforderung zu empfangen und ein angewiesenes Motordrehmoment auszugeben. Die Steuereinrichtung weist Steuerungslogik auf, welche ein Zieldrehmoment filtert, um eine Kraftübertragungs-Resonanzfrequenz zu dämpfen, das Zieldrehmoment auf der Basis einer Differenz einer gemessenen Motorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit anpasst und ein angewiesenes Motordrehmoment auf der Basis des gefilterten und angepassten Drehmoments erzeugt.
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Bei einigen Ausführungsformen einer Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerungslogik, welche das Zieldrehmoment filtert, ein Bandstoppfilter aufweisen. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen basieren oder kann auf der Basis einer gemessenen Motorgeschwindigkeit berechnet sein, die durch ein Tiefpassfilter gefiltert wurde. Falls die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen basiert, können die Radgeschwindigkeitssignale von einem Steuerungsmodul eines Antiblockierbremssystems empfangen werden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Steuerungslogik, welche das angewiesene Drehmoment auf der Basis der Differenz einer gemessenen Motorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit anpasst, in einem Rückkopplungspfad implementiert sein. Bei solchen Ausführungsformen kann die Steuerungslogik, welche das angewiesene Motordrehmoment filtert, um Frequenzkomponenten zu entfernen, in einem Vorwärtsregelungspfad oder in einem Rückkopplungspfad implementiert sein.
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Eine Ausführungsform eines Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung weist Antriebsräder, einen Motor, der mit den Antriebsrädern durch eine Kraftübertragungsanlage, die eine Resonanzfrequenz aufweist, antriebsverbunden ist, und eine Motorsteuereinrichtung auf. Die Motorsteuereinrichtung ist dafür ausgebildet, ein vorläufiges Motordrehmoment zu erzeugen, das vorläufige Motordrehmoment zu filtern, um eine Kraftübertragungs-Resonanzfrequenz zu dämpfen, das vorläufige Motordrehmoment als eine Funktion einer Differenz einer gemessenen Motorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit zu dämpfen, ein angewiesenes Drehmoment auf der Basis des gefilterten und gedämpften Motordrehmoments zu erzeugen und das angewiesene Drehmoment dem Motor zuzuführen. Das Filtern des vorläufigen Motordrehmoments kann das Verwenden eines Bandstoppfilters beinhalten, um die Pole der Kraftübertragungs-Resonanzfrequenz zu entfernen und ein Paar gut gedämpfter Pole bei einer anderen Frequenz einzuführen. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen basieren, oder sie kann auf der Basis einer gemessenen Motorgeschwindigkeit berechnet werden, die durch ein Tiefpassfilter gefiltert wurde. Falls die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen basiert, können die Radgeschwindigkeitssignale von einem Steuerungsmodul eines Antiblockierbremssystems empfangen werden.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Zum Beispiel stellt die vorliegende Offenbarung ein Steuerungssystem für ein HEV bereit, welches die Robustheit der Motordrehmomentsteuerung erhöhen kann, indem die Kraftübertragungs-Resonanzfrequenz aus einer Motordrehmomentanweisung entfernt wird, um das Fahrverhalten zu verbessern.
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Der obige Vorteil und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
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1 zeigt eine Leistungsverzweigungs-Architektur für ein HEV in schematischer Form.
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2 ist ein Blockschaltbild eines HEV gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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3 ist ein Flussdiagramm, das einen Algorithmus zur Steuerung eines Motordrehmoments in einem HEV gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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4 zeigt eine Steuerung zur aktiven Dämpfung eines Motordrehmoments gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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5 zeigt Verfahren zum Berechnen von Fahrzeuggeschwindigkeiten.
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6 zeigt eine Steuerung zur Dämpfung eines Motordrehmoments mit einem Filter in einem Vorwärtsregelungspfad.
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7 zeigt eine Steuerung zur Dämpfung eines Motordrehmoments mit einem Filter in einem Rückkopplungspfad.
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Wie für den Durchschnittsfachmann klar ist, können verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu erzeugen, welche nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
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Es wird nun auf 1 Bezug genommen; ein HEV kann eine Leistungsverzweigungs-Architektur der dargestellten Form aufweisen. In einem solchen HEV kann das Motordrehmoment zur Dämpfung verwendet werden, indem seine im Vergleich zu der Brennkraftmaschine höhere Bandbreite genutzt wird. Für einen gleichmäßigen Lauf ist eine aktive ("anti-jerky", "anti-shuffle", d. h. einem ruckelnden Lauf entgegenwirkende) Dämpfungsregelung erwünscht.
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Bei dieser Anordnung kann das Hohlraddrehmoment von der Motordrehmoment-Steuereinrichtung zur Drehmomentkompensation verwendet werden. Im stationären Betrieb steht das Hohlraddrehmoment in einem festen Verhältnis zu dem Generatordrehmoment und dem Brennkraftmaschinendrehmoment. Daher kann das Hohlraddrehmoment direkt aus dem Generatordrehmoment gemäß der folgenden Beziehung berechnet werden: τr = 1 / ρτg (1)
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Während Übergangsereignissen ändern sich sowohl die Brennkraftmaschinendrehzahl als auch die Generatordrehzahl. Gewöhnlich wird ein Trägheitsterm einbezogen, was die Gleichung (1) weniger genau macht; es können jedoch auch andere Verfahren angewendet werden, um das Übergangs-Hohlraddrehmoment zu berechnen. Zum Beispiel kann während eines Übergangsereignisses das Sonnenraddrehmoment auf der Basis von Generatordrehmoment minus Generatorträgheitsmoment berechnet werden. Das berichtigte Hohlraddrehmoment kann dann gemäß τ ^r = 1 / ρ(τg – Jgω .g) (2) bestimmt werden, wobei Jg das konzentrierte Trägheitsmoment des Generators und des Sonnenrades ist. Das Hohlraddrehmoment ist entsprechend der hier angewendeten Vorzeichenvereinbarung im stationären Zustand negativ.
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Das Motordrehmoment wird berechnet, um das vom Fahrer angewiesene Raddrehmoment bei beliebiger Hohlrad-Drehmomentabgabe gemäß τm(t) = ρm2dτw_cmd(t) + ρm2pτ ˆr(t) (3) bereitzustellen, wobei τw_cmd das vom Fahrer angewiesene Raddrehmoment ist und ρm2d und ρm2p Untersetzungsverhältnisse vom Motor zum Rad und vom Motor zum Hohlrad sind.
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Während bestimmter Übergangsereignisse, nämlich bei Starts/Stopps der Brennkraftmaschine und bei einer großen Änderung der Drehmomentanweisung des Fahrers, können die Ungenauigkeit des Hohlraddrehmoments und eine große Drehmoment-Rampensteigung die Kraftübertragungs-Resonanzmode(n) erregen und unerwünschte Fahrzeugschwingungen verursachen, falls keine geeignete Gegenmaßnahme getroffen wird, um das Motordrehmoment zu dämpfen. Ein mechanischer Dämpfer ist nicht kosteneffizient und arbeitet nur innerhalb einer engen Bandbreite der Erregerfrequenz. Insofern ist eine logikbasierte Lösung oder Softwarelösung für diesen Fall zu bevorzugen.
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Es wird nun auf 2 Bezug genommen; ein Blockschaltbild zeigt ein Hybridfahrzeug mit einer mechanischen Kraftübertragungsanlage gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Bei einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 100 ein HEV mit einer Leistungsverzweigungs-Architektur, wie sie in 1 dargestellt ist. Das Fahrzeug 100 weist einen Motor 101, Antriebsräder 102 und eine Kraftübertragungsanlage 103, welche den Motor 101 und die Antriebsräder 102 antreibbar verbindet, wie durch die dicke Linie dargestellt, auf. Die Kraftübertragungsanlage 103 weist eine oder mehrere Resonanzfrequenzen auf.
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Das Fahrzeug 100 weist außerdem eine Motorsteuereinrichtung 104 auf. Die Motorsteuereinrichtung empfängt Drehmomentanforderungen als Signale von anderen Steuereinrichtungen (nicht dargestellt). Die Motorsteuereinrichtung 104 steuert oder steht in Kommunikation mit dem Motor 101 und Radgeschwindigkeitssensoren 105, wie durch die gestrichelte Linie angegeben. Die Motorsteuereinrichtung 104 kann Drehmomentanweisungen erzeugen und die Drehmomentanweisungen dem Motor 101 zuführen. Der Motor wiederum erzeugt das angewiesene Drehmoment und überträgt es über die Kraftübertragungsanlage 103 auf die Antriebsräder 102. Ein oder mehrere Radgeschwindigkeitssensoren 105 können direkt oder indirekt mit der Motorsteuereinrichtung 104 kommunizieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen können Radgeschwindigkeitssensoren 105 in ein Antiblockierbremssystem (ABS) integriert sein, welches ein ABS-Steuerungsmodul (nicht dargestellt) aufweist, das mit der Motorsteuereinrichtung 104 in Kommunikation steht.
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Es wird nun auf 3 Bezug genommen; ein Flussdiagramm veranschaulicht die Funktionsweise eines Systems oder Verfahrens zur Steuerung eines Hybridfahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung. Wie für den Durchschnittsfachmann klar ist, können die durch die Blöcke des Flussdiagramms dargestellten Funktionen durch Software und/oder Hardware ausgeführt werden. Je nach der speziellen Verarbeitungsstrategie, wie etwa ereignisgesteuert, interruptgesteuert usw., können die verschiedenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge oder Abfolge ausgeführt werden, als dies in den Figuren dargestellt ist. Ebenso können ein oder mehrere Schritte oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden, auch wenn dies nicht explizit dargestellt ist. Bei einer Ausführungsform sind die dargestellten Funktionen primär durch Software, Anweisungen, Code oder Steuerungslogik implementiert, die in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind und durch einen oder mehrere Mikroprozessor-basierte Computer oder Steuereinrichtungen ausgeführt werden, um den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern. Nicht alle dargestellten Schritte oder Funktionen sind unbedingt erforderlich, um verschiedene Merkmale und Vorteile gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Insofern können bestimmte Schritte oder Funktionen in einigen Anwendungen oder Implementierungen weggelassen werden. Der Algorithmus zur Steuerung eines Motors in einem HEV gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie er in 3 dargestellt ist, weist Schritte oder Funktionen auf, welche durch Steuerungslogik oder -software repräsentiert werden können, die durch einen oder mehrere Mikroprozessor-basierte Steuereinrichtungen wie zum Beispiel die Motorsteuereinrichtung 104 ausgeführt werden.
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Wie in 3 dargestellt, wird in Block 201 eine Drehmomentanforderung empfangen. Die Drehmomentanforderung kann in Reaktion auf ein Fahrzeugstartereignis erfolgen, wie in Block 202 dargestellt, oder in Reaktion auf eine Änderung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments, wie in Block 203 dargestellt. Es wird ein vorläufiges Zieldrehmoment erzeugt, wie in Block 204 dargestellt. Das Zieldrehmoment wird auf der Basis einer Differenz zwischen einer gemessenen Motorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst, wie in Block 205 dargestellt. Bei einer Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines Mittelwertes von Radgeschwindigkeitssignalen, wie sie etwa von einem ABS-Modul empfangen werden können, berechnet, wie in Block 206 dargestellt. Bei einer anderen Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ausführlicher beschrieben wird, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis einer gefilterten gemessenen Motorgeschwindigkeit berechnet, wie in Block 207 dargestellt, wobei die Filterung ein Tiefpassfilter ist, welches Übergangsvorgänge (Transienten) entfernt. Das Zieldrehmoment wird gefiltert, um eine Eigen- oder Resonanzfrequenz der Kraftübertragungsanlage zu dämpfen, wie in Block 208 dargestellt. Diese Filterung kann unter Verwendung eines Bandstopp- oder Kerbfilters, wie in Block 209 dargestellt, oder eines Bandpassfilters, wie in Block 210 dargestellt, durchgeführt werden. Auf der Basis des angepassten und gefilterten Drehmoments wird eine Drehmomentanweisung erzeugt, wie in Block 211 dargestellt. Die Drehmomentanweisung wird anschließend dem Motor zugeführt, wie in Block 212 dargestellt.
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Es wird nun auf
4 Bezug genommen; sie zeigt eine Proportional- plus Differential-(PD-)Regelungsstruktur, welche eine Drehmomentanpassung ausgibt, die auf einer gemessenen Motorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit basiert. Die Eingangsgröße der Steuereinrichtung ist eine Berechnung von Schwingungen der Kraftübertragungsanlage. Diese Berechnung kann unter Verwendung der gemessenen Motorgeschwindigkeit abzüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus den Radgeschwindigkeitssignalen, wie etwa ABS-Geschwindigkeitssignalen, berechnet wurde, durchgeführt werden. Da das Fahrzeug eine wesentlich größere Trägheit als die Kraftübertragungsanlage aufweist, wird seine Geschwindigkeit durch Drehmomentschwankungen vom Antriebsstrang weniger beeinflusst. Die Motorgeschwindigkeit wird jedoch aufgrund der geringen mechanischen Dämpfung der Kraftübertragungsanlage durch Drehmomentänderungen am Motor und an der Brennkraftmaschine beeinflusst. Die bei der Steuerung verwendete Geschwindigkeitsdifferenz nimmt die Form
e = ωm – ωm_w (4) an, wobei die berichtigte Radgeschwindigkeit berechnet wird durch
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Die Geschwindigkeitssignale des linken und des rechten Rades, ωl und ωr, können durch das ABS-Steuerungsmodul oder (einen) andere(n) geeignete(n) Sensor(en) übermittelt werden. Gleichung (4) stellt die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Motor, welcher der Kraftübertragungsanlage vorgelagert ist, und den Fahrzeugrädern, welche der Kraftübertragungsanlage nachgelagert sind, dar.
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In diesen Algorithmus ist auch ein "Reservemechanismus" zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit integriert. Falls die Radgeschwindigkeitssignale nicht verfügbar sind oder die Signalqualität die Steuerungsanforderung nicht erfüllen kann, kann eine alternative Berechnungsmethode zum Berechnen der Radgeschwindigkeit verwendet werden, wie etwa: ωm_down(s) = F(s)ωm(s) (6) wobei F(s) ein Tiefpassfilter ist, das so gewählt ist, dass etwaige schnelle Transienten beseitigt werden, die mit der Motorgeschwindigkeit selbst zusammenhängen. Diese Berechnung erzeugt aus der Motorgeschwindigkeit eine abgeleitete Fahrzeuggeschwindigkeit. Obwohl diese weniger genau ist, ist sie verfügbar, ohne dass die Signale von irgendwelchen Radgeschwindigkeitssensoren benötigt werden. Obwohl diese Berechnung als das primäre Verfahren zur Bestimmung der Radgeschwindigkeit angewendet werden könnte, wird sie bei dieser Ausführungsform des Steuerungssystems als eine Reserveberechnung verwendet. Die Beziehung der Geschwindigkeitssignale ist in 5 dargestellt.
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Bei der dargestellten repräsentativen Ausführungsform hat die PD-Regelung die folgende Übergangsfunktion: H(s) = kp + kD s / s + p (7)
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Für das Kraftübertragungssystem bewirkt die Proportionalregelung der Geschwindigkeitsdifferenz (4) einen zusätzlichen Dämpfungseffekt des Systems. Die Differentialregelung erhöht die Motorträgheit.
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Zusätzlich zu dem PD-Regler ist ein Filter implementiert, um eine Eigenfrequenz der Kraftübertragung zu dämpfen. Die Dynamik der Kraftübertragung hat im Allgemeinen eine feste Resonanzfrequenz zur Folge, die durch verschiedene Systemparameter bestimmt wird. Die Resonanzfrequenz weist während der Fahrzeugnutzung wenig Änderungen auf, kann jedoch von Fahrzeug zu Fahrzeug etwas variieren. Daher kann ein Verfahren zur Pollöschung eine leistungsfähige und zuverlässige Gegenmaßnahme sein, die in dem Steuerungssystem angewendet wird, um die spezifische Frequenz der Kraftübertragung zu dämpfen.
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Die Übergangsfunktion eines vereinfachten Kraftübertragungsmodells für ein repräsentatives Hybrid-Elektrofahrzeug mit einer mechanischen Kraftübertragung kann als
geschrieben werden, was ein System zweiter Ordnung mit einem kleinen Eigendämpfungsverhältnis ist. Ein Weg, um die Schwingung aus diesen weniger gedämpften Systempolen zu entfernen, besteht darin, sie unter Verwendung der Regelung in dem Vorwärtsregelungspfad zu löschen, wie durch
dargestellt ist, wobei φ > ξ. Die Steuereinrichtung (9) löscht die weniger gedämpften Pole der Eigenfrequenz der Kraftübertragung und führt ein Paar gut gedämpfter Pole bei einer anderen Frequenz ein. Die Wahl von Werten für φ und ω
n kann während der Kalibrierung und Entwicklung des Fahrzeugs bestimmt werden und kann je nach der konkreten Fahrzeugkonfiguration variieren.
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Die Steuerung (9) erfüllt die Funktion eines Bandstoppfilters oder eines Kerbfilters. Insofern kann die Steuerung (9) justiert werden, um den Frequenzgehalt zu entfernen, der mit der Eigenfrequenz der Kraftübertragung zusammenhängt, so dass das geschlossene Regelsystem in dem betreffenden Frequenzbereich stärker gedämpft wird.
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Der PD-Regler und das Filter können in dem Steuerungssystem an verschiedenen Orten angeordnet werden, wie in den 6 und 7 dargestellt. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist ein Bandstoppfilter 601 in der Vorwärtsregelungsschleife positioniert, um die Resonanzfrequenz der Kraftübertragung aufzuheben. Es arbeitet zusammen mit der PD-Regelung zur aktiven Dämpfung 602, die in der Rückführungsschleife angeordnet ist, um das Dämpfungsverhältnis des Systems noch weiter zu erhöhen. Die aktive Dämpfungsregelung 602 ist von einem ähnlichen Typ, wie unter Bezugnahme auf 4 dargestellt und beschrieben wurde.
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Wie in 6 allgemein dargestellt, steuert die Steuereinrichtung das Drehmoment des Fahrmotors in Reaktion auf ein vorläufiges Motordrehmoment, welches auf der Basis einer Differenz zwischen der gemessenen Fahrmotorgeschwindigkeit und einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst wird, welche unter Verwendung des in dem Vorwärtsregelungspfad positionierten Bandstoppfilters 601 gefiltert wird, um eine Resonanzfrequenz der Kraftübertragung zu dämpfen. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit basiert auf einem Mittelwert von Radgeschwindigkeitssignalen oder kann aus einem ABS-Fahrzeuggeschwindigkeitssignal bestimmt werden.
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Bei der in 7 dargestellten repräsentativen Ausführungsform wird ein Bandpassfilter 701 in dem Rückkopplungspfad zu der PD-Regelung zur aktiven Dämpfung 702 verwendet, anstelle eines Bandstoppfilters in dem Vorwärtsregelungspfad, wie bei der Ausführungsform von 6 dargestellt. Bei dieser Anordnung entfernt das Bandpassfilter 701 den Frequenzgehalt außerhalb des interessierenden Bereichs. Dies hat zur Folge, dass die durch den PD-Regler 702 erzeugte Dämpfungswirkung um den Bereich der Eigenfrequenz der Kraftübertragung herum konzentriert wird.
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Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarbeitungsvorrichtung, eine Steuereinrichtung oder einen Computer übermittelt werden/durch diese implementiert werden, welche eine beliebige existierende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit enthalten können. Desgleichen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuereinrichtung oder einem Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem in Form von Informationen, die permanent auf nicht-beschreibbaren Speichermedien wie ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die änderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbandspeichern, optischen Speicherbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung von geeigneten Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), feldprogrammierbaren Gatteranordnungen (Field-Programmable Gate Arrays, FPGAs), Zustandsautomaten, Steuergeräten oder beliebigen anderen Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen, oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten implementiert werden.
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Wie aus den verschiedenen Ausführungsformen ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem bereit, welches die Robustheit der Steuerung des Motordrehmoments erhöhen kann, indem es die Resonanzfrequenz der Kraftübertragung aus einer Motordrehmoment-Anweisung entfernt. Dies verbessert das Fahrverhalten eines HEV mit Leistungsverzweigung.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle von den Ansprüchen umfassten möglichen Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind beschreibende und nicht einschränkende Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne die Grundidee und den Schutzumfang der Offenbarung zu verlassen. Wie oben beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl möglicherweise verschiedene Ausführungsformen als Vorteile bietend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt beschrieben wurden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass eventuell ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. gehören. Insofern liegen Ausführungsformen, die als bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben wurden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
dargestellt ist, wobei φ > ξ. Die Steuereinrichtung (9) löscht die weniger gedämpften Pole der Eigenfrequenz der Kraftübertragung und führt ein Paar gut gedämpfter Pole bei einer anderen Frequenz ein. Die Wahl von Werten für φ und ωn kann während der Kalibrierung und Entwicklung des Fahrzeugs bestimmt werden und kann je nach der konkreten Fahrzeugkonfiguration variieren.