-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Antriebsstrangsysteme für Fahrzeuge und zugehörige Steuerroutinen, die direkt diesem zugeordnet sind.
-
HINTERGRUND
-
Antriebsstrangsysteme arbeiten in Abhängigkeit von Bedieneranforderungen und sonstigen Zuständen. Ein derartiger Betrieb beinhaltet die Steuerung einer oder einer Vielzahl an Stellgrößen, wie z. B. einem ausgewählten Getriebegang, Maschinen-EIN/AUS Zustand und sonstigem. Das Steuern und Ändern unterschiedlicher Stellgrößen kann ausgeführt werden, um den Betrieb, zu dem das Ändern einer Stellgröße zum Verringern von Leistungsverlusten gehört, zu optimieren, um den Stromverbrauch zu verringern und die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Als solche kann eine Stellgröße sich als Antwort auf die Änderung einer Betriebsbedingung ändern. Hierzu zählt eine exemplarische Eingabe des Fahrzeugbedieners, eine externe Betriebsbedingungen betreffende Eingabe oder eine den Betrieb des Antriebsstrangsystems betreffende Eingabe.
-
Ein Ändern einer Stellgröße, z. B. ein Wechsel zwischen Antriebs-EIN und AUS-Zuständen oder ein Wechsel zwischen festen Übersetzungsverhältnissen kann eine gewisse Hysterese beinhalten, um Zustandsübergänge, die zu einer Unzufriedenheit des Betreibers führen und/oder die Lebensdauer eines oder mehrerer Bauteile, wie z. B. elektrischer Anlassmotoren und ähnlichem, beeinträchtigen könnten, auf ein Mindestmaß zu halten. Der weitere Betrieb im Rahmen eines Hysteresefensters in einem nicht optimalen Zustand kann den Stromverbrauch erhöhen.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Es wird ein Antriebsstrangsystem einschließlich einem Verfahren zur Steuerung einer Stellgröße für ein Element hiervon beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Ermitteln einer sich im Ausgangszustand befindlichen Übergangsschwelle und eines zugehörigen Hysteresebandes für einen die Stellgröße betreffenden Betriebsparameter. Das Hystereseband ist basierend auf dem Betrieb in einem vorliegenden Zustand der Stellgröße für Antriebsstrangelemente abgeklungen und basierend auf einem Vergleich der Betriebsparameter und des sich im Ausgangszustand befindlichen Übergangsschwellenwerts, der für das abgeklungene Hystereseband für den Betriebsparameter zuständig ist, wird eine bevorzugte Stellgröße für das Antriebsstrangelement ausgewählt. Das Element des Antriebsstrangsystems wird auf den bevorzugten Zustand für die Stellgröße gesteuert.
-
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von ein paar der besten Arten und weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Im Folgenden werden beispielhaft eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
-
1 ein Fahrzeug einschließlich einem Antriebsstrangsystem, das in Übereinstimmung mit der Offenbarung mit einem Endantrieb gekoppelt und von einem Steuersystem gesteuert ist, schematisch veranschaulicht;
-
2 eine schematische Veranschaulichung einer Auswahlroutine zur Auswahl eines bevorzugten Zustands einer Stellgröße ist, die das steuerbare Antriebsstrangelement repräsentiert, worin der bevorzugte Zustand basierend auf einem Zustandsübergangschwellenwert und einem Hysteresefenster, das ein zeitlich abklingendes Element beinhaltet, in Übereinstimmung mit der Offenbarung ausgewählt werden kann;
-
3 Daten graphisch darstellt, die einen sich im Ausgangszustand befindlichen Übergangsschwellenwert, einen sich im unteren Hysteresezustand befindlichen Übergangsschwellenwert, einen sich im oberen Hysteresezustand befindlichen Übergangsschwellenwert repräsentieren und sich auf die Zahnradschaltung in Beziehung zu den Zustandsparametern der Geschwindigkeit und der Ladung in Übereinstimmung mit der Offenbarung beziehen.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur dem Zweck der Veranschaulichung gewisser beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck der Beschränkung derselben dient, ist 1 ein schematisches Schaubild eines Fahrzeugs 100, das ein mit einem Endantrieb 60 gekoppelten Antriebsstrangsystem 20 beinhaltet und von einem Steuersystem 10 gesteuert wird. Gleiche Ziffern beziehen sich durch die gesamte Beschreibung hinweg auf gleiche Elemente. Das dargestellte Antriebsstrangsystem 20 beinhaltet mehrere Drehmomenterzeugungsvorrichtungen, zu denen unter anderem ein Verbrennungsmotor 40 und mindestens eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine (elektrische Maschine) 35, die das Drehmoment über ein Getriebe 50 auf den Antriebsstrang 60 überträgt, gehört. Die hier beschriebenen Konzepte können auf jede geeignete Antriebsstrangkonfiguration angewendet werden, bei der der Verbrennungsmotor 40 über das Getriebe 50 an den Antriebsstrang 60 gekoppelt ist.
-
In einer Ausführungsform beinhaltet das Antriebsstrangsystem 20 die Drehmomentmaschine 35, die an eine Kurbelwelle 36 des Motors 40 drehfest mechanisch gekoppelt ist, das an ein Eingangsglied 33 des Getriebes 50 drehfest mechanisch koppelt. Die mechanische Kopplung kann einen Drehmomentwandler, eine Kupplung, oder sonstige Mechanismen beinhalten. Wie ersichtlich koppelt die Kurbelwelle 36 über einen Laufrollenmechanismus 38 drehfest mechanisch an die Drehmomentmaschine 35 an. Der Laufrollenmechanismus 38 ist ausgebildet, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Motor 40 und der Drehmomentmaschine 35 zu bewirken, zu der unter anderem auch die Übertragung des Drehmoments von der Drehmomentmaschine 35 auf den Motor 40 für die Autostart- und Autostopp-Betriebsabläufe des Motors, die Traktionsdrehmomentunterstützung, die Drehmomentübertragung für die regenerative Fahrzeugbremse, und die Drehmomentübertragung vom Motor 40 auf die Drehmomentmaschine 35 für die elektrische Ladung unter Hochspannung gehören. In einer Ausführungsform beinhaltet der Laufrollenmechanismus 38 einen Serpentinenriemen, der zwischen einer ersten Laufrolle, die an die Kurbelwelle 36 des Motors 40 angebracht ist, und einer zweiten Laufrolle, die an die mit einem Rotor der Drehmaschine 35 gekoppelten rotierenden Welle, die als Riemen-Drehstromgenerator-Starter-System (BAS) bezeichnet wird, geführt wird. Alternativ dazu, kann der Laufrollenmechanismus 38 einen Zahnradmechanismus mit Verdrängung oder eine andere geeignete formschlüssige mechanische Verbindung beinhalten. Als solche kann die elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine 35 eingesetzt werden, um den Motor 40 zu drehen. Andere Konfigurationen des Multimode-Antriebsstrangsystems 20, die eine Drehmomentmaschine 35 beinhalten, die an den Motor 40 drehfest mechanisch gekoppelt ist, können innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung eingesetzt werden.
-
Der Motor 40 ist bevorzugt ein mehrzylindriger Verbrennungsmotor, der Kraftstoff über einen thermodynamischen Verbrennungsprozess in ein mechanisches Drehmoment umwandelt. Der Motor 40 ist mit einer Vielzahl an Stellantrieben und Sensorvorrichtungen zur Überwachung des Betriebs und der Abgabe von Kraftstoff ausgestattet, um die im Zylinder stattfindenden Verbrennungsladungen, die eine Expansionskraft auf die Kolben generieren, auf eine Kurbelwelle 36 zu übertragen, um ein Drehmoment zu erzeugen. Der Motor 40 kann einen elektromagnetbetätigten elektrischen Niederspannungsstarter 42 zum Starten des Motors als Antwort auf das mit einem Schlüssel durchgeführte Anlassereignis in einer Ausführungsform, beinhalten.
-
Der Motor 40 wird bevorzugt von einer Motorsteuerung (ECM) 44, die die Steuerung des Motorbetriebs in einem oder mehreren unterschiedlichen Zuständen beinhaltet, gesteuert. Diese beinhalten einen eingeschalteten Zustand, einen ausgeschalteten Zustand, einen Alle-Zylinder-Zustand, einen vollgetankten Zustand und einen Kraftstoffabschaltungszustand (FCO). Der Motor 40 ist bevorzugt mit einer geeigneten Hardware mechanisiert und das ECM 44, beinhaltet bevorzugt geeignete ausführbare Routinen zum Ausführen von Autostart- und Autostoppfunktionen, Kraftstoffabschaltungs-(FCO)-Funktionen und Zylinderabschaltungsfunktionen während des laufenden Betriebs des Antriebsstrangsystems 20. Der Motor 40 befindet sich im ausgeschalteten Zustand, wenn er sich nicht dreht. Der Motor 40 befindet sich im eingeschalteten Zustand, wenn er sich dreht. Hierzu zählen unter anderem auch ein oder mehrere FCO-Zustände, in denen der Motor 40 sich ohne eine Zufuhr von Kraftstoff dreht. Der Zylinderdeaktivierungszustand beinhaltet einen Motorbetrieb, worin eine oder eine Vielzahl an Motorzylindern durch Zustände, in denen kein Kraftstoff zugeführt wird und kein anfeuern stattfindet und der bevorzugt mit Motorauslassventilen in offenen Zuständen betrieben wird, um die Pumpverluste zu minimieren, während übrig gebliebene Zylinder mit Kraftstoff versorgt werden, angefeuert werden und ein Drehmoment erzeugen. Motormechanisierungen und Steuerroutinen zur Durchführung von Autostart-, Autostopp-, FCO- und Zylinderabschaltungsroutinen sind bekannt und werden hier nicht beschrieben.
-
Ein exemplarisches Getriebe 50 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe mit festen Gangstufen, die ausgebildet ist, um bei vorgegebenen Schaltpunkten mit einer bestimmten Motordrehzahl/Drehmoment automatisch Gänge zu wechseln. Das Getriebe 50 ist ausgebildet, um in einer Vielzahl an auswählbaren festen Gangstufen betrieben zu werden, mittels denen eine bevorzugte Übereinstimmung zwischen einer Drehmomentanforderung des Bedieners und einem Motorbetriebspunkt erzielt wird, und setzt bevorzugt einen/eine oder eine Vielzahl an Differenzialzahnradsätzen und hydraulisch aktivierten Kupplungen ein, um eine Gangschaltung zu bewirken, mittels der eine Drehmomentübertragung in einer der auswählbaren festen Übersetzungsverhältnisse über einen Bereich von Drehzahlverhältnissen zwischen den Eingangsgliedern 33 und den Ausgangsgliedern 62 ermöglicht werden soll. Das Getriebe 50 kann anhand eines steuerbaren hydraulischen Kreislaufs, der mit einer Getriebesteuerung (TCM) 55 kommuniziert, gesteuert werden. Das Getriebe 50 führt Hochschaltungen aus, um in einen festen Gang zu schalten, der über ein niedrigeres nummerisches Multiplikationsverhältnis (Getriebeübersetzungsverhältnis) verfügt und führt Rückschaltungen aus, um in einen festen Gang zu schalten, der über ein höheres nummerisches Multiplikationsverhältnis verfügt. Ein Hochschalten des Getriebes kann eine Verringerung der Motordrehzahl erfordern, damit die Motordrehzahl bei einem mit einem Soll-Getriebezustand in Verbindung stehenden Getriebeübersetzungsverhältnis mit der mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multiplizierten Getriebeausgangsdrehzahl übereinstimmt. Ein Herunterschalten des Getriebes kann eine Erhöhung der Motordrehzahl erfordern, damit die Motordrehzahl bei einem mit dem Soll-Getriebezustand in Verbindung stehenden Getriebeübersetzungsverhältnis mit der mit dem Getriebeübersetzungsverhältnis multiplizierten Getriebeausgangsdrehzahl übereinstimmt.
-
Die elektrische Maschine 35 ist bevorzugt ein mehrphasiger Hochspannungselektromotor/-generator, der ausgebildet ist, um die gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung umzuwandeln und die mechanische Leistung in elektrische Energie umzuwandeln, die innerhalb einer Hochvolt-Energiespeichervorrichtung (Batterie) 25 gespeichert werden kann. Die Batterie 25 kann eine Hochvolt-Energiespeichervorrichtung jeglicher Art sein, z. B. eine mehrzellige Lithium-Ionen Vorrichtung, ein Ultrakondensator, oder eine geeignete Vorrichtung ohne Begrenzung. Überwachte Parameter, die mit der Batterie 25 im Bezug stehen, beinhalten bevorzugt einen Lade-(SOC), Temperaturzustand und sonstige Zustände. In einer Ausführungsform kann die Batterie 25 zum Laden elektrisch über ein fahrzeugeigenes Batterieladegerät 24 mit einer entfernten, sich außerhalb des Fahrzeugs befindlichen elektrischen Energiequelle verbunden werden, während das Fahrzeug 100 stationär ist. Die Batterie 25 wird mit einem Wechselrichtermodul 32 über einen Hochspannung-DC-Bus 29 elektrisch verbunden, um eine elektrische Hochspannungsgleichstromenergie über drei Phasenleiter 31 auf eine elektrische Maschine 35 als Antwort auf aus dem Steuersystem 10 stammende Steuerungssignale, zu übertragen.
-
Die elektrische Maschine 35 beinhaltet bevorzugt einen Rotor und einen Stator und wird über das Wechselrichtermodul 32 und den Hochspannungsbus 29 mit der Hochspannungsbatterie 25 elektrisch verbunden. Das Wechselrichtermodul 32 wird mit geeigneten Steuerschaltungen ausgestattet, zu denen unter anderem Leistungstransistoren, wie z. B. IGBTs zum Umwandeln elektrischer Hochspannungsgleichstromenergie in elektrische Hochspannungswechselstromenergie und zum Umwandeln elektrischer Hochspannungswechselstromenergie in elektrische Hochspannungsgleichstromenergie, gehören. Das Wechselrichtermodul 32 setzt bevorzugt eine Impulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung auf die IGBTs ein, um gespeicherte elektrische Gleichstromenergie, die aus der Hochspannungsbatterie 25 stammt, in elektrische Wechselstromenergie umzuwandeln, um die elektrische Maschine 35 anzutreiben, um ein Drehmoment zu erzeugen. Auf ähnliche Weise wandelt das Wechselrichtermodul 32 mechanische Leistung, die auf die elektrische Maschine 35 übertragen worden ist, in elektrische Gleichstromenergie, zum elektrische Energie zu erzeugen, die unter anderem als Teil einer regenerativen Steuerstrategie in einer Batterie 25 speicherbar ist. Das Wechselrichtermodul 32 erhält Motorsteuerungsbefehle und steuert die Wechselrichterzustände, um den Motorantrieb und die regenerative Fahrzeugbremsfunktionalität bereitzustellen. In einer Ausführungsform stellt ein DC/DC Gleichstromwandler 23 eine elektrische Verbindung zum Hochspannungsbus 29 her und stellt einer Niederspannungsbatterie 27 elektrischen Strom über einen Niederspannungsbus 28 bereit. Derartige elektrische Stromanschlüsse sind bekannt und werden nicht näher erläutert. Die Niederspannungsbatterie 27 stellt eine elektrische Verbindung zum zusätzlichen Netzsystem her, um elektrischen Strom niedriger Spannung an ein Niederspannungssystem 45 des Fahrzeugs bereit zu stellen, zu dem unter anderem z. B. elektrische Fenster, HVAC-Lüfter, Sitze und der elektromagnetbetätigte elektrische Niederspannungsschalter 42 gehören.
-
Der Antriebsstrang 60 kann ein Differenzialzahnradgerät 65 beinhalten, das mechanisch an eine Achse 64, ein Achsgetriebe oder eine Halbwelle koppelt, die wiederum mechanisch an ein Rad 66 in einer Ausführungsform koppelt. Der Antriebsstrang 60 überträgt Zugleistung zwischen dem Getriebe 50 und der Fahroberfläche.
-
Das Steuersystem 10 beinhaltet eine Steuerung 12, die signaltechnisch an die Bedienerschnittstelle 14 anbindet. Die Steuerung 12 beinhaltet bevorzugt eine Vielzahl an diskreten Geräten, die zusammen mit den individuellen Elementen des Antriebsstrangsystems 20 angeordnet sind, um eine Betriebssteuerung auf individuellen Elementen des Antriebsstrangssystems 20 zu bewirken, zu denen unter anderem z. B. das Wechselrichtermodul 32, das ECM am 44 und das TCM 55 zählen. Die Steuerung 12 kann auch eine Steuervorrichtung beinhalten, die eine hierarchische Steuerung sonstiger Steuervorrichtungen bereitstellt. Die Steuerung 12 kommuniziert entweder direkt oder über einen Kommunikationsbus 18 mit jeder Batterieladevorrichtung 24, dem Wechselrichtermodul 32, dem ECM 44 dem TCM 55, um den Betrieb zu überwachen und die Betriebsabläufe derselben zu steuern.
-
Die Bedienerschnittstelle 14 des Fahrzeugs 100 beinhaltet eine Steuerung, die signaltechnisch an eine Vielzahl von Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtungen anbindet, über die der Fahrzeugbedienung den Betrieb des Fahrzeugs 100 steuert. Die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung beinhaltet z. B. ein Fahrpedal 15, ein Bremspedal 16 und eine Getriebebereichsauswahleinrichtung (PRNDL) 17. Sonstige Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtungen beinhalten bevorzugt ein Zündschloss, um es einem Bediener zu ermöglichen den Motor 40, ein Lenkrad, und einen Scheinwerferschalter anzulassen und zu starten. Das Fahrpedal 15 stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Fahrpedalposition angibt und das Bremspedal 16 stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Bremspedalposition angibt. Die Getriebebereichsauswahleinrichtung 17 stellt eine Signaleingabe bereit, die eine Richtung der vom Bedienter beabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs angibt, zu der unter anderem eine diskrete Anzahl an vom Bedienter auswählbaren Positionen zählen, die eine bevorzugte Drehrichtung des Ausgangsgebiets 62 in entweder einer vorwärts- oder einer rückwärts Richtung angeben.
-
Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen anwendungsspezifisch integrierter Schaltungen (ASIC), elektronischer Schaltkreise, Zentraleinheiten, wie z. B. Mikroprozessoren und mit diesen verbundene nicht vorübergehende Speicherkomponente 11 in Form von Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen, ist die nicht vorübergehende Speicherkomponente 11 über ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder Routinen, kombinatorische Logikschaltungen, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und Vorrichtungen, Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen und sonstige Komponente, auf die anhand eines oder mehrerer Prozessoren zugegriffen werden kann, in der Lage maschinenlesbare Anweisungen zu speichern. (Eine) Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und Vorrichtungen beinhalten Analog-/Digitalwandler und damit im Bezug stehende Geräte, die Eingaben von Sensoren überwachen, wobei derartige Eingaben bei einer vorgegebenen Abtastfrequenz oder als Antwort auf ein Auslöseereignis überwacht werden. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbaren Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Lookup-Tabellen. Jede Steuerung führt für die gewünschten Funktionen Steuerroutine(n) aus, wie z. B. die Überwachung der Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Reglern und die Ausführung von Steuer- und Diagnoseroutinen zur Steuerung der Stellantriebe. Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, wie z. B. alle 100 Mikrosekunden oder alle 3,125; 6,25; 12,5 25 und 100 Millisekunden während des laufenden Betriebs. Alternativ dazu können Routinen auch als Reaktion auf das Auftreten eines Auslöseereignisses ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und zwischen Steuerungen, Stellantrieben und/oder Sensoren kann anhand einer Direktverkabelung, einer vernetzten Kommunikationsbus-Verbindung, einer drahtlosen Verbindung, einem Serial Peripheral Interface Bus oder jeder anderen geeigneten Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Kommunikationsinhalte beinhalten das Austauschen von Datensignalen auf jede beliebige geeignete Art. Hierzu zählen unter anderem z. B. auch elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale über die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter u. Ä.. Datensignale können unter anderem Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren repräsentieren, wobei diese Signale Stellbefehle und Kommunikationssignale zwischen Steuerungen repräsentieren. Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch” und „dynamischerweise” Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.
-
Ein Fahrzeugbetrieb, der auf die Anforderungen des Bedieners reagiert beinhaltet Betriebsarten, denen Beschleunigungs-, Brems-, Beharrungs- und Leerlaufzustände zugeordnet sind. Der Beschleunigungsmodus beinhaltet eine Bedieneranforderung zum Erhöhen der Motordrehzahl des Fahrzeugs. Der Bremsmodus beinhaltet eine Bedieneranforderung zum Verringern der Motordrehzahl des Fahrzeugs. Der Behaarungszustand beinhaltet einen Fahrzeugbetrieb, worin das Fahrzeug sich gegenwärtig mit einer Motordrehzahlrate bewegt, die weder eine Bedieneranforderung für das Bremsen noch für das Beschleunigen erfordert, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der Fahrzeugeigendynamik, dem Windwiderstand des Fahrzeugs, dem Rollwiderstand und der Trägheitskraft des Antriebsstrangs ermittelt wird. Der Leerlaufmodus beinhaltet einen Fahrzeugbetrieb, worin die Fahrzeuggeschwindigkeit sich oberhalb des minimalen Schwellenwerts befindet und die Bedieneranforderung an das Fahrpedal sich an einem Punkt befindet, der geringer als angefordert, um die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, ist. Der Leerlaufmodus beinhaltet einen Fahrzeugbetrieb, worin die Fahrzeuggeschwindigkeit sich bei oder nahe bei Null befindet, und wobei die Getriebebereichsauswahleinrichtung sich außerhalb des Vortriebbereichs oder in einem der Vortriebsbereiche mit einer Bedieneranforderung befindet, die einen Null-Eingang an das Fahrpedal und einen minimalen oder ein leichten Eingang an das Bremspedal beinhaltet.
-
Der Motorbetrieb kann im Sinne mehrerer Stellgrößen, zu denen unter anderem der Motorbetriebszustand, der Betankungszustand uns der Motorzylinderzustand gehören, beschrieben werden. Die Stellgröße des Motorbetriebs beinhaltet entweder den eingeschalteten oder den ausgeschalteten Zustand. Die Stellgröße für die Betankung des Motors beinhaltet entweder den vollgetankten oder den FCO Zustand. Die Stellgröße des Motorzylinders beinhaltet entweder den Alle-Zylinder- oder den Zylinderdeaktivierungszustand. Der Getriebebetrieb kann im Sinne einer Stellgröße, die mit einem auswählbaren festen Gangzustand in Verbindung steht, beschrieben werden. In einer Ausführungsform kann der Getriebebetrieb im Sinne einer Stellgröße, die je nach der spezifischen Ausbildung des Getriebes in Beziehung zu einem festen Gangmodus, einem stufenlos verstellbaren Modus oder einem elektrisch verstellbaren Modus steht, beschrieben werden.
-
Der Betrieb einer Ausführungsform des Antriebsstrangs 100 der mit Bezug auf 1 beschrieben wird, beinhaltet das Ändern einer der Stellgrößen, um den Betrieb zu optimieren. Hierzu gehört unter anderem das Ändern einer Stellgröße, um Leistungsverluste zu verringern, um den Stromverbrauch zu verringern und um die Leistung zu verbessern. Als solche kann eine Stellgröße sich als Antwort auf die Änderung einer Betriebsbedingung ändern. Hierzu zählt unter anderem eine exemplarische Eingabe des Fahrzeugbedieners, eine externe Betriebsbedingungen betreffende Eingabe oder eine den Betrieb des Antriebsstrangsystems 20 betreffende Eingabe. Vom Fahrzeugbediener überwachte Eingaben können Eingaben beinhalten, die über das Fahrpedal 15 oder das Bremspedal 16 kommuniziert werden. Überwachte Eingaben, die mit Betriebsbedingungen in Beziehung stehen, beinhalten Eingaben in Bezug auf eine Änderung der Straßenbelastung, wie zum Beispiel das Beginnen des Betriebs auf einer schiefen Fahrbahn. Überwachte Eingaben, die mit dem Betrieb des Antriebsstrangsystems 20 in Beziehung stehen, können z. B. eine Änderung des Ladezustands der Batterie 25 oder einen Systemfehler beinhalten.
-
Ein Ändern einer Stellgröße, z. B. ein Wechsel zwischen Antriebs-EIN und AUS-Zuständen oder ein Wechsel zwischen festen Übersetzungsverhältnissen kann eine gewisse Hysterese beinhalten, um Zustandsübergänge, die zu einer Unzufriedenheit des Betreibers führen und/oder die Lebensdauer eines oder mehrerer Bauteile, wie z. B. elektrischer Anlassmotoren u. Ä. beeinträchtigen könnten, auf ein Mindestmaß zu halten. Der weitere Betrieb im Rahmen eines Hysteresefensters in einem nicht optimalen Zustand kann den Stromverbrauch erhöhen.
-
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Zustandsauswahlroutine
200 zur Auswahl eines bevorzugten Zustands einer Stellgröße, der das steuerbare Antriebsstrangelement repräsentiert, worin der bevorzugte Zustand basierend auf einem Zustandsübergangschwellenwert und einem Hysteresefenster, das ein zeitlich abklingendes Element beinhaltet, das sich einer Ausführungsform des hierin oben beschriebenen Systems bedient, ausgewählt werden kann. Tabelle 1 enthält eine Aufschlüsselung, in der die nummerisch gekennzeichneten Blocks und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Zustandsauswahlroutine
200 aufgeführt sind. Tabelle 1
| BLOCK | BLOCK-INHALTE |
| 200 | Zustandsauswahlroutine |
| 210 | Einstellung des anfänglichen Zustandsübergangschwellenwerts und eines anfänglichen Hysteresebands bei t = 0 |
| 212 | Überwachung des Antriebsstrangbetriebs |
| 214 | Auswahl des bevorzugten Zustands auf der Grundlage eines Vergleichs des überwachten Antriebstrangbetriebs, des anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerts und des Hysteresebands |
| 216 | Wurden der Zustandsübergangbefehl eingegeben? |
| 218 | Durchführung der Zustandsübergangs |
| 220 | Inkrementzeit t |
| 222 | Abklingen des Hysteresebands zur inkrementierten Zeit t |
-
Die Zustandsauswahlroutine 200 wird periodisch während des Antriebsstrangbetriebs ausgeführt, um eine mit einem Antriebsstrangelement in Beziehung stehenden Stellgröße, die in einer Vielzahl an steuerbaren Zuständen betreibbar ist, zu steuern. Die Stellgröße kann exemplarisch ein-/ausgeschaltete Zustände des Motors, einen Getriebegangzustand, der mit dem Betrieb eines festen Gangzustandbetriebs und anderen Antriebsstrangzuständen in Beziehung steht, beinhalten.
-
Während des Betriebs werden eine oder eine Vielzahl an anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerten, die mit einem oder mehreren Betriebsparametern für die Zeit t = 0 in Beziehung stehen, zusammen mit dem ursprünglichen Hystereseband (210) eingestellt. Der anfängliche Zustandsübergangsschwellenwert repräsentiert bevorzugt einen optimalen Schwellenwert für die Betriebsparameter für den Übergang von einem ersten Zustand der Stellgröße in einen zweiten Zustand der Stellgröße, der ausgewählt werden kann, um den Stromverlust im Antriebsstrangsystem zu verringern oder die Kraftstoffökonomie darin zu maximieren. Das anfängliche Hystereseband repräsentiert plus und/oder minus Größenordnungen für den Betriebsparameter in der Form von plus und/oder minus Prozentänderungen gegenüber dem anfänglichen Zustandübergangsschwellenwert, oder plus und/oder minus Differenzialwerte gegenüber dem anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwert. Alternativ dazu, kann es sich hierbei um weitere geeignete lineare oder nicht lineare Änderungen im Schwellenwert, handeln. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels kann das ursprüngliche Hystereseband einen oberen Hystereseübergangsschwellenwert, der 10% größer ist als der anfängliche Zustandsübergangschwellenwert, d. h., +10%, und einen niedrigeren Hystereseübergangsschwellenwert, der 10% niedriger liegt als der ursprüngliche Stanzübergangsschwellenwert, d. h. –10%, beinhalten. Die Größenordnung des ursprünglichen Hysteresebands ist bevorzugt auf eine Größenordnung eingestellt, die das Auftreten von Änderungen in der Stellgröße auf ein Mindestmaß reduzieren wenn das Antriebsstrangsystem 10 unter Bedingungen betrieben wird, unter denen der Betriebsparameter für die Stellgröße von Interesse sich unterhalb seines anfänglichen Zustandsübergangschwellenwerts bei oder nahe bei Null befindet. Wenn die Stellgröße ein Getriebegangzustand ist, können die Betriebsparameter mit dem Motor oder der Motordrehzahl des Fahrzeugs und der Straßenlast in Beziehung stehen, und derartige Übergangsschwellenwerte können einen optimalen Umschlagpunkt für die Motordrehzahl/Last im Hinblick auf die Ausführung einer Getriebeschaltung zwischen angrenzenden festen Gangzuständen, beinhalten. Die Hysteresebänder können mit der Motordrehzahl und/oder den Ladepunkten in Beziehung stehen, die mit dem Ausführen eines Hochschalten des Getriebes und dem Ausführen eines Herunterschaltens des Getriebes zwischen angrenzenden festen Gangzuständen in Beziehung stehen. Ein Hystereseband kann auch als Todband bezeichnet werden.
-
Wenn die Stellgröße sich auf das Auswählen eines ein- oder ausgeschalteten Zustands des Motors bezieht, kann der Betriebsparameter mit der Motorlast in Beziehung stehen und derartige Zustandsübergangsschwellenwerte können einen optimalen Umschlagpunkt für die Motordrehzahl/Last zum Ausführen einer Autostart- bzw. Autostopproutine beinhalten. Die Hysteresebänder können mit der Motordrehzahl und/oder den Ladepunkten im Beziehung stehen, die mit dem Ausführen der Autostartroutine bei ausgeschaltetem Zustand des Motors 40 und dem Ausführen der Autostopproutine bei eingeschaltetem Motor 40 in Beziehung stehen.
-
Wenn die Stellgröße sich auf das Auswählen einer Zylinderabschaltung des Motors bezieht, kann der Betriebsparameter mit der Motorlast in Beziehung stehen und derartige Zustandsübergangsschwellenwerte können einen optimalen Umschlagpunkt für die Motordrehzahl/Last zum Ein- oder Auskuppeln einer Zylinderabschaltung beinhalten. Die Hysteresebänder können mit der Motordrehzahl und/oder den Motorlastpunkten in Beziehung stehen, die in Beziehung stehen mit dem Befehlsbetrieb im Zylinderdeaktivierungszustand wenn der Motor 40 im Alle-Zylinder-Zustand betrieben wird und dem Befehlsbetrieb im Alle-Zylinder-Zustand wenn der Motor 40 im Zylinderdeaktivierungszustand betrieben wird.
-
Wenn die Stellgröße sich auf das Auswählen einer Kraftstoffabschaltung (FCO) des Motors bezieht, kann der Betriebsparameter mit der Motorlast in Beziehung stehen und derartige Zustandsübergangsschwellenwerte können einen optimalen Umschlagpunkt für die Motordrehzahl/Last zum Ein- oder Auskuppeln der Kraftstoffabschaltung beinhalten. Die Hysteresebänder können mit der Motordrehzahl und/oder den Motorlastpunkten in Beziehung stehen, die in Beziehung stehen mit dem Befehlsbetrieb im Kraftstoffabschaltungszustand wenn der Motor 40 im eingeschalteten Zustand mit Kraftstoff versorgt wird und dem Befehlsbetrieb im vollgetankter Zustand wenn der Motor 40 im Kraftstoffabschaltungszustand betrieben wird.
-
Das Betreiben des Antriebsstrangs 100 wird überwacht (212) und eine bevorzugte Stellgröße wird auf der Grundlage des überwachten Betriebs in Beziehung mit dem Zustandsübergangschwellenwert, der den optimalen Übergangsschwellenwert beinhaltet, ausgewählt und der über die oberen und unteren Hysterese-Übergangsschwellenwerte des Hysteresebands an das ggf. damit im Zusammenhang stehende Abklingen der Hysterese (214) angepasst wird. Wenn die bevorzugte Stellgröße sich von der gegenwärtigen Stellgröße für das Antriebsstrangelement unterscheidet (216) (1) kann ein Zustandsübergang befohlen werden (218) und der Betrieb des Antriebsstrangelements, zu dem das Einstellen der anfänglichen Zustandsübergangsstellenwerte in Bezug auf die Betriebsparameter für die Zeit t = 0 und die anfänglichen Hysteresefenster (210) gehört, fortgesetzt werden.
-
Wenn die bevorzugte Stellgröße der gegenwärtigen Stellgröße entspricht, (216) (0), wird die verstrichene Zeit im Zustand t erhöht (218) und das Hystereseband ist abgeklungen (220). Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe „Abklang”, „abklingend” und ähnliche Begriffe eine zeit- oder ereignisbezogene Änderung der Größenordnung in Richtung eines idealen Werts oder eines nominalen Werts, worin die Größenordnung als Prozentsatz des idealen oder nominalen Wert oder als nummerischer Wert in Bezug auf den idealen oder nominalen Wert ausgedrückt werden kann. Daher wird das Abklingen des Hysteresebands exemplarisch durch die zeit- oder ereignisbezogenen Änderungen entweder einer oder beider der oberen und unteren Hysterese-Übergangsschwellenwerte in Richtung des anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerts angegeben. Als solcher klingt ein unterer Hysterese-Übergangsschwellenwert durch die Zunahme der Größenordnung in Richtung des anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerts ab und ein oberer Hysterese-Übergangsschwellenwert klingt durch die Abnahme der Größenordnung in Richtung des anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerts ab. Das Hystereseband ist bevorzugt mit einer Geschwindigkeit abgeklungen, die Faktoren berücksichtigt, die sich auf die Minimierung unnötiger Übergänge bei gleichzeitigem Erzielen eines optimalen Stromverbrauchs, zu dem auch die Minimierung eines Stromverlusts gehört, beziehen. Das Hystereseband kann mit einer Geschwindigkeit von 0,1 %/Sekunde exemplarisch abklingen, wobei das Hystereseband nach 100 Sekunden des Betriebs eliminiert wird. Während darauffolgender Wiederholungen der Zustandsauswahlroutine 200, kann die Wahrscheinlichkeit eines Zustandsübergangs ansteigen falls der Betriebsparameter sich in der Nähe des anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwerts befindet.
-
3 stellt Daten graphisch dar, die sich auf einen anfänglichen Zustandsübergangsschwellenwert 310, einen unteren Hysteresezustandsübergangsschwellenwert 315 und einen oberen Hysteresezustandsübergangsschwellenwert 305 für eine Zahnradschaltung in Bezug auf Zustandsparameter beziehen, die mit der auf der horizontalen Achse dargestellten Motordrehzahl 302 und der auf der vertikalen Achsen dargestellten Last 304 in Beziehung stehen. Der anfängliche Zustandsübergangsschwellenwert 310 ist die bevorzugte Schaltpunktkurve. Der obere Hystereseübergangsschwellenwert 305 bezieht sich auf die Motordrehzahl-/Lastumschlag-Schaltpunkte, die ein Hochschalten zur Folge haben und der untere Hystereseübergangsschwellenwert 315 bezieht sich auf die Motordrehzahl-/Lastumschlag-Schaltpunkte, die ein Herunterschalten zur Folge haben. Ein Abklingen des unteren Hysteresezustandsübergangsschwellenwerts 315 wird von Pfeilen 320 angegeben.
-
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.
