DE102008046296A1

DE102008046296A1 - Verfahren und Steuerarchitektur zur Optimierung der Maschinen-Kraftstoffabschaltungsauswahl und des Maschinenantriebsdrehmoments für ein Hybridantriebsstrangsystem

Info

Publication number: DE102008046296A1
Application number: DE102008046296A
Authority: DE
Inventors: Anthony A. Ann Arbor Heap
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US8265813B2; CN101429898B; CN101429898A; US20090070019A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und ein Herstellungsartikel zum Betreiben einer Brennkraftmaschine geschaffen, die dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment an ein Hybridgetriebe zu übertragen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Maschinenantriebsdrehmoments, das an das Hybridgetriebe übertragbar ist, für mehrere Maschinenzustände, wobei die Maschinenzustände einen Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine und einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfassen. Die Kosten werden so bestimmt, dass die Maschine und das Hybridgetriebe in den Maschinenzuständen betrieben werden, die eine Betreiberanforderung im Wesentlichen erfüllen. Der Maschinenzustand wird auf Grundlage der Kosten auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf den Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb gesteuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Steuersysteme für Antriebsstrangsteuersysteme, die elektromechanische Getriebe nutzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Antriebsstrangarchitekturen umfassen Drehmomenterzeugungsvorrichtungen einschließlich Brennkraftmaschinen und Elektromotoren/-generatoren, die ein Drehmoment über eine Getriebevorrichtung an einen Fahrzeugendantrieb übertragen. Ein solches Getriebe enthält ein kombiniert-leistungsverzweigtes elektromechanisches Zweifachmodusgetriebe, das ein Antriebselement zum Empfangen eines Bewegungsdrehmoments von einer Antriebsmaschinenleistungsquelle, üblicherweise einer Brennkraftmaschine, und ein Abtriebselement zum Liefern eines Bewegungsdrehmoments von dem Getriebe an den Fahrzeugendantrieb nutzt. Elektromotoren/-generatoren, die funktional mit einer Elektroenergie-Speichervorrichtung verbunden sind, umfassen Motoren/Generatoren, die unabhängig von der Drehmomenteingabe von der Brennkraftmaschine zum Erzeugen eines Bewegungsdrehmoments zur Eingabe in das Getriebe betreibbar sind. Ferner sind die Elektromotoren/-generatoren zum Umwandeln kinetischer Fahrzeugenergie, die über den Fahrzeugendantrieb übertragen wird, in Elektroenergiepotential betreibbar, das in der Elektroenergie-Speichervorrichtung gespeichert werden kann. Ein Steuersystem überwacht verschiedene Eingaben von dem Fahrzeug und von dem Betreiber und liefert eine Betriebssteuerung des Antriebsstrangsystems einschließlich des Steuerns der Getriebegangschaltung, des Steuerns der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und des Regulierens des elektrischen Leistungsaustauschs zwischen der Elektroenergie-Speichervorrichtung und den Elektromotoren.
Die beispielhaften elektromechanischen Getriebe sind über die Betätigung der Drehmomentübertragungskupplungen, die üblicherweise einen Hydraulikkreis nutzen, um die Kupplungsbetätigung zu bewirken, wahlweise in Festgangmodi und stufenlosen Modi betreibbar. Ein Festgangmodus tritt auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements, üblicherweise wegen Betätigung einer oder mehrerer Drehmomentübertragungsvorrichtungen, in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Antriebselements von der Maschine steht. Ein stufenloser Modus tritt auf, wenn die Drehzahl des Getriebeabtriebselements auf Grundlage der Drehzahlen einer oder mehrerer Elektromotoren/-generatoren variabel ist. Die Elektromotoren/-generatoren können über die Betätigung einer Kupplung oder durch direkte Verbindung mit der Abtriebswelle verbunden werden. Die Kupplungsbetätigung und -deaktivierung wird üblicherweise über einen Hydraulikkreis ausgeführt.
Ingenieure, die Antriebsstrangsysteme mit elektromechanischen Getrieben realisieren, erhalten die Aufgabe, Steuerschemata zum Überwachen von Systemzuständen und zum Steuern des Betriebs verschiedener Systeme und Stellglieder zum effektiven Steuern des Antriebsstrangbetriebs zu realisieren. Ein solches System wird im Folgenden beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment an ein Hybridgetriebe zu übertragen, geschaffen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Antriebsdrehmoments, das an das Hybridgetriebe übertragbar ist, für mehrere Maschinenzustände, wobei die Maschinenzustände einen Betrieb, in dem der Maschine Kraftstoff zugeführt wird, und einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfassen. Die Kosten werden so bestimmt, dass die Maschine und das Hybridgetriebe in den Maschinenzuständen betrieben werden, die eine Betreiberanforderung im Wesentlichen erfüllen. Der Maschinenzustand wird auf Grundlage der Kosten auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf den Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb gesteuert.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren, das für die Ausführung in einem Steuersystem für ein Hybridantriebsstrangsystem bestimmt ist, das eine Brennkraftmaschine und ein elektromechanisches Getriebe enthält. Das bevorzugte Steuersystem umfasst eine verteilte Steuermodularchitektur, die mehrere signalgebungsverbundene Steuermodule umfasst. Das Verfahren, das als maschinenlesbarer Code in einem oder in mehreren Steuermodulen ausgeführt wird, enthält das Betreiben der Brennkraftmaschine, die zum Übertragen eines Drehmoments an das Hybridgetriebe ausgelegt ist, umfassend: Bestimmen des Antriebsdrehmoments, das an das Hybridgetriebe übertragbar ist, für jeden von mehreren Maschinenzuständen. Es werden bevorzugte Kosten für die Maschi nenzustände bestimmt. Auf Grundlage der bevorzugten Kosten für die Maschinenzustände wird ein bevorzugter Maschinenzustand ausgewählt. Die Maschine wird auf Grundlage des bevorzugten Maschinenzustands gesteuert, um eine Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann in Bezug auf bestimmte Teile und Anordnungen von Teilen eine physikalische Form annehmen, von der eine Ausführungsform ausführlich in den beigefügten Zeichnungen beschrieben und veranschaulicht ist, die einen Teil hiervon bilden und in denen:
1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Antriebsstrangs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Architektur für ein Steuersystem und für einen Antriebsstrang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist; und
3–9 parametrische Ablaufpläne in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind.
AUSFÜRHLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Anhand der Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung der Erfindung und nicht zu deren Beschränkung dienen, wird nun ein taktisches Steuerschema für den Betrieb einer Brennkraftmaschine beschrieben, die dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment an ein Hybridgetriebesystem zu übertragen. Das taktische Steuerschema, das anhand der 3–9 gezeigt ist, wird vorzugsweise als einer oder mehrere Algorithmen in einem elektronischen Steuermodul ausgeführt.
Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Antriebsdrehmoments, das an das Hybridgetriebe übertragbar ist, für jeden von mehreren Maschinenzuständen, die einen Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine und einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfassen, und das Bestimmen bevorzugter Kosten für den Betrieb der Maschine und des Hybridgetriebes in den Maschinenzuständen, um eine Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen. Der Maschinenzustand wird auf Grundlage der Kosten auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf den Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb gesteuert.
Das Verfahren enthält das Überwachen einer Abgabe des Hybridgetriebes, üblicherweise der Drehzahl einer Abtriebswelle N_O. Die taktische Steuerung 130 wird ausgeführt, um das von der Brennkraftmaschine angewiesene (oder gewünschte) Antriebsdrehmoment T_{I_CMD} und einen gewünschten Maschinenzustand zu bestimmen. Die Schlüsseleingaben für die taktische Steuerung umfassen vorzugsweise: die Getriebeabtriebsdrehzahl N_O, die Maschinenantriebsdrehzahl N_I, den gegenwärtigen Maschinenzustand und die Zulässigkeit verschiedener Maschinenzustände, die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und den gegenwärtigen tatsächlichen Betriebsbereichszustand des Getriebes. Beispielhafte gegenwärtige Maschinenzustände umfassen den normalen Maschinenbetrieb ('ALL_CYL'), den Maschinenbetrieb mit deaktivierten Zylindern ('DEACT'), die Maschinenkraftstoffabschaltung ('FCC') und die Maschinenkraftstoffabschaltung mit Zylinderdeaktivierung ('FCO_DEACT'). Die Maschinenzu standszulässigkeit ist eine Angabe, dass die Maschine, üblicherweise auf Grundlage der Maschinenbetriebsbedingungen, effektiv in einen oder mehrere der Maschinenzustände überführt werden kann. Das Steuern des Antriebsdrehmoments von der Brennkraftmaschine umfasst das Steuern des Betriebs der Maschine auf einen bevorzugten Drehzahl/Last-Arbeitspunkt zum Erzielen des Antriebsdrehmoments in einem der Maschinenzustände, vorzugsweise ohne andere Betriebsbedingungen und -anforderungen einschließlich jener in Bezug auf Antriebsverhalten, Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Emissionen zu verletzen. Dies wird im Folgenden ausführlich diskutiert.
In den 1 und 2 ist ein beispielhaftes Hybridantriebsstrangsystem gezeigt, das eine Maschine 14, ein Getriebe 10, ein Steuersystem und einen Endantrieb 90 umfasst, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert sind. Das beispielhafte Hybridantriebsstrangsystem ist so konfiguriert, dass es das in 3–9 gezeigte Steuerschema zum Steuern der Maschine ausführt. Mechanische Aspekte des beispielhaften Getriebes 10 sind ausführlich im gemeinsamen übertragenen US-Patent Nr. 6,953,409 mit dem Titel 'Two-Mode, Compound-Split, Hybrid Electro-Mechanical Transmission having Four Fixed Ratios" offenbart, das hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodus-Hybridgetriebe, das die Konzepte der vorliegenden Erfindung verkörpert, ist in 1 gezeigt. Das Getriebe 10 enthält eine Antriebswelle 12 mit einer Antriebsdrehzahl N_I, die vorzugsweise durch die Brennkraftmaschine 14 angetrieben wird, und eine Abtriebswelle 64 mit einer Abtriebsdrehzahl N_O. Die Maschine 14 weist eine Kurbelwelle mit der charakteristischen Drehzahl N_E auf, die funktional mit der Getriebeantriebswelle 12 verbunden ist. Wenn eine Drehmomentwandler-Über brückungskupplungsvorrichtung (nicht gezeigt) die Maschine und das Getriebe funktional verbindet, können sich die Maschinendrehzahl N_E und das Abtriebsdrehmoment T_E von der Getriebeantriebsdrehzahl N_I und von dem Maschinenantriebsdrehmoment T_I unterscheiden.
Das Getriebe 10 nutzt drei Planetenzahnradsätze 24, 26 und 28 und vier Drehmomentübertragungsvorrichtungen, d. h. Kupplungen, C1 70, C2 62, C3 73 und C4 75. Ein elektrohydraulisches Steuersystem 42, das vorzugsweise durch ein Getriebesteuermodul ('TCM') 17 gesteuert wird, ist funktional, um die Betätigung und die Deaktivierung der Kupplungen zu steuern. Die Kupplungen C2 und C4 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte Rotationsreibungskupplungen. Die Kupplungen C1 und C3 umfassen vorzugsweise hydraulisch betätigte feststehende Vorrichtungen, die zu dem Getriebegehäuse 68 geerdet sind.
Es gibt einen ersten Elektromotor/-generator, der einen als MG-A bezeichneten Motor/Generator 56 umfasst, und einen zweiten Elektromotor/-generator, der einen als MG-B bezeichneten Motor/Generator 72 umfasst, die funktional über die Planetenzahnräder mit dem Getriebe verbunden sind. Die Getriebeabtriebswelle 64 ist funktional mit dem Fahrzeugendantrieb 90 verbunden, um ein Bewegungsabtriebsdrehmoment T_O an die Fahrzeugräder zu liefern. Jede Kupplung wird vorzugsweise hydraulisch betätigt, wobei sie über eine elektrohydraulische Steuerschaltung 42 Druckhydraulikfluid von einer im Folgenden beschriebenen Pumpe empfängt.
Das Getriebe 10 empfängt im Ergebnis der Energieumwandlung von Kraftstoff oder von in einer Elektroenergie-Speichervorrichtung (ESD) 74 gespeichertem elektrischem Potential von den Drehmomenterzeugungsvor richtungen einschließlich der Maschine 14 und dem MG-A 56 und dem MG-B 72 ein Antriebsdrehmoment, das in dieser Reihenfolge als 'T_I', 'T_A' und 'T_B' bezeichnet ist. Die ESD 74 ist über Gleichstromübertragungsleiter 27 mit einem Getriebe-Leistungs-Wechselrichter/Gleichrichter-Modul (das im Folgenden nur noch als Getriebe-Leistungswechselrichtermodul bezeichnet wird) ('TPIM') 19 Hochspannungs-Gleichspannungs-gekoppelt. Das TPIM 19 ist ein Element des im Folgenden anhand von 2 beschriebenen Steuersystems. Das TPIM 19 überträgt über die Übertragungsleiter 29 Elektroenergie zum und vom MG-A 56 und das TPIM 19 überträgt ähnlich über die Übertragungsleiter 31 Elektroenergie zum und vom MG-B 72. In Übereinstimmung damit, ob die ESD 74 geladen oder entladen wird, wird elektrischer Strom zu und von der ESD 74 übertragen. Das TPIM 19 enthält das Paar Leistungswechselrichter und jeweiliger Motorsteuermodule, die zum Empfangen von Motorsteuerbefehlen und zum Steuern von Wechselrichterzuständen davon zum Bereitstellen der Motorantriebs- oder Motorrückgewinnungsfunktionalität konfiguriert sind. Vorzugsweise sind der MG-A 56 und der MG-B 72 Dreiphasen-Wechselstrommotoren/-generatoren, jeweils mit einem Rotor, der betreibbar ist, um sich in einem Stator zu drehen, der in ein Gehäuse des Getriebes eingebaut ist. Die Wechselrichter umfassen bekannte komplementäre Dreiphasen-Leistungselektronikvorrichtungen.
In 2 ist ein Prinzipschaltbild des Steuersystems gezeigt, das eine verteilte Steuermodularchitektur umfasst. Die im Folgenden beschriebenen Elemente umfassen eine Teilmenge der Gesamtfahrzeugsteuerarchitektur und sind zum Bereitstellen einer koordinierten Systemsteuerung des hier beschriebenen Antriebsstrangsystems betreibbar. Das Steuersystem ist betreibbar, um relevante Informationen und Eingaben zu synthetisieren und Algorithmen zum Steuern verschiedener Stellglieder zum Erreichen von Steuerzielen einschließlich solcher Parameter wie Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistung, Antriebsverhalten und Schutz der Hardware einschließlich der Batterien der ESD 74 und des MG-A und des MG-B 56, 72 auszuführen. Die verteilte Steuermodularchitektur enthält ein Maschinensteuermodul ('ECM') 23, das Getriebesteuermodul ('TCM') 17, ein Batteriepacksteuermodul ('BPCM') 21 und das TPIM 19. Ein Hybridsteuermodul ('HCP') 5 stellt eine allumfassende Steuerung und Koordinierung der oben erwähnten Steuermodule bereit. Es gibt eine Anwenderschnittstelle ('UI') 13, die funktional mit mehreren Vorrichtungen verbunden ist, über die ein Fahrzeugbetreiber durch eine Anforderung für ein Abtriebsdrehmoment üblicherweise den Betrieb des Antriebsstrangs einschließlich des Getriebes 10 steuert oder anweist. Beispielhafte Fahrzeugbetreibereingaben in die UI 13 enthalten ein Fahrpedal, ein Bremspedal, einen Getriebewählhebel und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung. Jedes der oben erwähnten Steuermodule kommuniziert über einen Bus 6 eines lokalen Netzes ('LAN'-Bus 6) mit anderen Steuermodulen, Sensoren und Stellgliedern. Der LAN-Bus 6 ermöglicht eine strukturierte Kommunikation von Steuerparametern und Befehlen zwischen den verschiedenen Steuermodulen. Das spezifische genutzte Kommunikationsprotokoll ist anwendungsspezifisch. Der LAN-Bus und geeignete Protokolle stellen eine robuste Mitteilungsübermittlung und Mehr-Steuermodul-Schnittstellen zwischen den oben erwähnten Steuermodulen und weiteren Steuermodulen, die eine Funktionalität wie etwa Antiblockierbremsen, Traktionssteuerung und Fahrzeugstabilität bereitstellen, bereit.
Das HCP 5 stellt eine allumfassende Steuerung des Hybridantriebsstrangsystems bereit, die zum Koordinieren des Betriebs des ECM 23, des TCM 17, des TPIM 19 und des BPCM 21 dient. Das HCP 5 erzeugt auf Grundlage verschiedener Eingangssignale von der UI 13 und dem Antriebsstrang einschließlich des Batteriepacks verschiedene Befehle einschließlich: einer Betreiberdrehmomentanforderungsabgabe ('T_{O_REQ}'-Abgabe) an den Endantrieb 90, des Maschinenantriebsdrehmoments T_I, eines Kupplungsdrehmoments ('T_{CL_N}') für die N verschiedenen Drehmomentübertragungskupplungen C1, C2, C3, C4 des Getriebes 10; und Motordrehmomenten T_A und T_B für MG-A und MG_B. Das TCM 17 ist funktional mit der elektrohydraulischen Steuerschaltung 42 verbunden, einschließlich der Überwachung verschiedener Druckabfühlvorrichtungen (nicht gezeigt) und dem Erzeugen und Ausführen von Steuersignalen für verschiedene Elektromagnete zum Steuern darin enthaltener Druckschalter und Steuerventile.
Das ECM 23 ist funktional mit der Maschine 14 verbunden und wirkt so, dass es über mehrere diskrete Leitungen, die zusammen als Leitungsgruppe 35 gezeigt sind, Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst bzw. eine Vielzahl von Stellgliedern der Maschine 14 steuert. Das ECM 23 empfangt von dem HCP 5 den Maschinendrehmomentbefehl und erzeugt ein gewünschtes Achsdrehmoment und eine Angabe des tatsächlichen Maschinendrehmoments T_I an das Getriebe, die an das HCP 5 übermittelt wird. Der Einfachheit halber ist das ECM 23 allgemein mit einer doppelt gerichteten Schnittstelle mit der Maschine 14 über die Leitungsgruppe 35 gezeigt. Verschiedene weitere Parameter, die durch das ECM 23 abgefühlt werden können, enthalten die Maschinenkühlmitteltemperatur, die Maschinenantriebsdrehzahl N_E zur Welle 12, die in die Getriebeantriebsdrehzahl N_I übersetzt wird, den Krümmerdruck, die Umgebungslufttemperatur und den Umgebungsdruck. Verschiedene Stellglieder, die durch das ECM 23 gesteuert werden können, enthalten Kraftstoffeinspritzdüsen, Zündungsmodule und Drosselsteuermodule.
Das TCM 17 ist funktional mit dem Getriebe 10 verbunden und wirkt so, dass es Daten von einer Vielzahl von Sensoren erfasst und Befehlssignale an das Getriebe liefert. Eingaben von dem TCM 17 in das HCP 5 enthalten die geschätzten Kupplungsdrehmomente (T_{CL_EST_N}) für jede der N Kupplungen C1, C2, C3 und C4 und die Abtriebsdrehzahl N_O der Abtriebswelle 64. Es können weitere Stellglieder und Sensoren verwendet werden, um für Steuerzwecke zusätzliche Informationen von dem TCM an das HCP zu liefern. Das TCM 17 überwacht Eingaben von Druckschaltern und betätigt wahlweise Drucksteuer-Elektromagnete und Schaltelektromagnete zum Betätigen verschiedener Kupplungen, um verschiedene wie im Folgenden beschriebene Getriebemodi zu erreichen.
Das BPCM 21 ist signalgebend mit einem oder mit mehreren Sensoren verbunden, die zum Überwachen von Parametern des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung der ESD 74 betreibbar sind, um Informationen über den Zustand der Batterien an das HCP 5 zu liefern. Solche Informationen enthalten den Batterieladezustand, die Batteriespannung und die verfügbare Batterieleistung, die als ein Bereich P_{BAT_MIN} bis P_{BAT_MAX} bezeichnet ist.
Jedes der oben erwähnten Steuermodule ist vorzugsweise ein Universaldigitalcomputer, der allgemein einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die Nur-Lese-Speicher (ROM), Schreib-Lese-Speicher (RAM), elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) umfassen, einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-(A/D-) und eine Digital/Analog-(D/A-)Schaltungsanordnung, eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und -vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalaufbereitungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst. Jedes Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die resi dente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers bereitzustellen. Die Informationsübertragung zwischen den verschiedenen Computer wird vorzugsweise unter Verwendung des oben erwähnten LAN 6 ausgeführt.
Die Algorithmen zur Steuerung und Zustandsschätzung in jedem der Steuermodule werden üblicherweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, sodass jeder Algorithmus in jedem Schleifenzyklus wenigstens einmal ausgeführt wird. Die in den nichtflüchtigen Speichervorrichtungen gespeicherten Algorithmen werden von einer der Zentraleinheiten ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von den Abfühlvorrichtungen und zum Ausführen von Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der jeweiligen Vorrichtung unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen betreibbar. Die Schleifenzyklen werden während des andauernden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs üblicherweise in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.

Das beispielhafte kombiniert-leistungsverzweigte elektromechanische Zweifachmodusgetriebe arbeitet in einem von mehreren Betriebsbereichszuständen, die den Festgangbetrieb und den stufenlosen Betrieb umfassen, die anhand von 1 und der folgenden Tabelle 1 beschrieben sind. Tabelle 1

Getriebebetriebsbereichszustand ('Op_range')	Betätigte Kupplungen
Modus I – Maschine aus (M1_Eng_Off)	C1 70
Modus I – Maschine ein (M1_Eng_On)	C1 70
Festes Verhältnis 1 (GR1)	C1 70	C4 75
Festes Verhältnis 2 (GR2)	C1 70	C2 62
Modus II – Maschine aus (M1_Eng_Off)	C2 62
Modus II – Maschine ein (M1_Eng_On)	C2 62
Festes Verhältnis 3 (GR3)	C2 62	C4 75
Festes Verhältnis 4 (GR4)	C2 62	C3 73

Die verschiedenen in der Tabelle beschriebenen Getriebebetriebsbereichszustände geben an, welche der spezifischen Kupplungen C1, C2, C3 und C4 für jeden der Betriebsbereichzustände eingerückt oder betätigt sind.
Ein erster Modus, d. h. Modus I, wird ausgewählt, wenn die Kupplung C1 70 betätigt ist, um das Außenzahnradelement des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu "erden". Die Maschine 14 kann entweder ein oder aus sein. Ein zweiter Modus, d. h. Modus II, wird ausgewählt, wenn die Kupplung C1 70 gelöst ist und die Kupplung C2 62 gleichzeitig betätigt ist, um die Welle 60 mit dem Träger des dritten Planetenzahnradsatzes 28 zu verbinden. Die Maschine 14 kann wiederum ein oder aus sein. Für diese Erfindung ist Maschine aus dadurch definiert, dass die Maschinenantriebsdrehzahl N_E gleich null Umdrehung pro Minute (min^–1) ist, d. h., dass sich die Maschinenkurbelwelle, üblicherweise im Ergebnis dessen, dass die Maschine von dem Getriebe entkoppelt ist, nicht dreht. Weitere Faktoren außerhalb des Umfangs der Erfindung beeinflussen, wann die Elektromotoren/-generatoren 56, 72 als Motoren und Generatoren arbeiten und sind hier nicht diskutiert.
Der erste und der zweite Betriebsmodus beziehen sich auf Umstände, unter denen die Getriebefunktionen durch eine Kupplung, d. h. entweder durch die Kupplung C1 62 oder durch die Kupplung C2 70, und durch die gesteuerte Drehzahl und durch das gesteuerte Drehmoment der Elektromotoren/-generatoren 56 und 72 gesteuert werden, was als ein stufenloser Getriebemodus bezeichnet werden kann. Im Folgenden werden bestimmte Betriebsbereiche beschrieben, in denen durch Anwenden einer zusätzlichen Kupplung feste Übersetzungsverhältnisse erzielt werden. Wie in der obigen Tabelle gezeigt ist, kann diese zusätzliche Kupplung die Kupplung C3 73 oder C4 75 sein. Wenn die zusätzliche Kupplung angewendet wird, wird ein Betrieb mit festem Verhältnis der Antriebs- zur Abtriebsdrehzahl des Getriebes, d. h. N_I/N_O, erzielt. Die Drehungen der Motoren/Generatoren MG-A und MG-B 56, 72 hängen von der inneren Drehung des Mechanismus ab, wie sie durch die Kupplungsbetätigung definiert ist und proportional zu der bei der Welle 12 gemessenen Antriebsdrehzahl ist.
Das Überwachungs-HCP-Steuermodul 5 und eines oder mehrere der anderen Steuermodule bestimmen in Ansprechen auf eine Betreiberaktion, wie sie durch die UI 13 erfasst wird, die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ}, die bei der Welle 64 ausgeführt werden soll. Die endgültige Fahrzeugbeschleunigung wird durch weitere Faktoren einschließlich z. B. Norm-Fahrwiderstand, Straßenqualität und Fahrzeugmasse beeinflusst. Der Betriebmodus für das beispielhafte Getriebe wird auf Grundlage einer Vielzahl von Betriebscharakteristiken des Antriebsstrangs bestimmt. Wie zuvor beschrieben wurde, enthält dies eine Betreiberanforderung für das Drehmoment, die üblicherweise über Eingaben in die UI 13 übermittelt wird. Außerdem wird anhand externer Bedingungen einschließlich z. B.
Straßenqualität, Straßendeckenbedingungen oder Windlast eine Anforderung für das Abtriebsdrehmoment vorhergesagt. Der Betriebmodus kann anhand einer Antriebsstrang-Drehmomentanforderung vorhergesagt werden, die durch einen Steuermodulbefehl zum Betreiben der Elektromotoren/-generatoren in einem Elektroenergieerzeugungsmodus oder in einem Drehmomenterzeugungsmodus hervorgerufen wird. Der Betriebsmodus kann durch einen Optimierungsalgorithmus oder durch eine Optimierungsroutine bestimmt werden, der/die zum Bestimmen der optimalen Systemeffizienz auf Grundlage der Betreiberanforderung für Leistung, Batterieladezustand und Energieeffizienzen der Maschine 14 und des MG-A und MG-B 56, 72 betreibbar ist. Das Steuersystem managt die Drehmomenteingaben von der Maschine 14 und von dem MG-A und MG-B 56, 72 auf Grundlage des Ergebnisses der ausgeführten Optimierungsroutine, wobei eine Systemoptimierung stattfindet, um die Systemeffizienzen zu optimieren, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und um die Batterieladung zu managen. Darüber hinaus kann der Betrieb auf Grundlage eines Ausfalls in einer Komponente oder in einem System bestimmt werden. Wie im Folgenden beschrieben ist, überwacht das HCP 5 die Parameterzustände der Drehmomenterzeugungsvorrichtungen und bestimmt die Abgabe des Getriebes, die erforderlich ist, um die gewünschte Drehmomentabgabe zu erreichen. Das Getriebe 10 arbeitet unter der Anweisung des HCP 5 über einem Bereich von Abtriebsdrehzahlen von langsam bis schnell, um die Betreiberanforderung zu erfüllen.
Die beispielhafte Maschine 14 umfasst eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die wahlweise in mehreren Zuständen funktional ist, um über die Welle 12 ein Drehmoment an das Getriebe zu übertragen, und kann entweder ein Ottomotor oder ein Dieselmotor sein. Die beispielhaften Maschinenzustände umfassen den normalen Maschinenbetrieb ('ALL_CYL'), den Maschinenbetrieb mit deaktivierten Zylindern ('DEACT'), die Maschi nenkraftstoffabschaltung ('FCO') und die Maschinenkraftstoffabschaltung mit Zylinderdeaktivierung ('FCO_DEACT'). Im normalen Maschinenbetrieb werden alle Maschinenzylinder mit Kraftstoff beaufschlagt und gezündet. In dem Zylinderdeaktivierungszustand sind üblicherweise die Hälfte der Zylinder, z. B. eine Bank einer V-konfigurierten Maschine, deaktiviert. Üblicherweise wird eine Bank von Zylindern dadurch deaktiviert, dass die Kraftstoffförderung dazu unterbrochen wird und wahlweise Abgasventile offen gelassen werden, um die Maschinenpumpverluste zu verringern. In dem Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand wird die Kraftstoffförderung zu allen Zylindern unterbrochen. In dem Zustand der Maschinenkraftstoffabschaltung mit Zylinderdeaktivierung wird die Kraftstoffförderung zu allen Zylindern unterbrochen und wird eine Bank der Zylinder deaktiviert, um Pumpverluste zu verringern.
In den 3–7 wird anhand des in 1 und 2 beschriebenen beispielhaften Antriebsstrangsystems eine ausführlichere Beschreibung der Steuerung des Betriebs des Hybridantriebsstrangs beschrieben. Anhand von 3 umfassen das hier beschriebene Verfahren und System einen Aspekt der strategischen Steuerungsoptimierung, bei dem die Drehmomentabgaben vom MG-A und vom MG-B auf Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ}, der Antriebsdrehzahl N_I und der Abtriebsdrehzahl N_O bestimmt werden. Die strategische Steuerungsoptimierung enthält eine strategische Steuerung 110, eine Schaltungsausführung und -steuerung 120, eine Motordrehmomentbestimmung 140 und eine taktische Steuerung 130. Die Ausgabe der taktischen Steuerung 130 enthält das angewiesene oder angeforderte Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_CMD}, die Eingabe in das ECM 23 und einen gewünschten Maschinenzustand Engine_State_DES. Das ECM 23 bestimmt einen Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment T_I und gibt ihn zur Eingabe in den Motordrehmomentbestimmungsblock (Block 140) aus. Weitere Aspekte der Gesamtarchitektur für die strategische Optimierung und Steuerung des beispielhaften Antriebsstrangs sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung, laufende Nummer 11/561,140 (Anwaltsregister Nr. GP-308478-PTH-CD), beschrieben, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist und nicht beschrieben zu werden braucht.
In 4 enthält das taktische Steuerverfahren das Überwachen der Abgabe des Getriebes, üblicherweise N_O. Die taktische Steuerung 130 wird ausgeführt, um, vorzugsweise während jedes 25-ms-Schleifenzyklus, das von der Brennkraftmaschine angewiesene (oder gewünschte) Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_CMD} und den gewünschten Maschinenzustand Engine_State_DES zu bestimmen, die jeweils an das ECM 23 zur Ausführung darin ausgegeben werden. Schlüsseleingaben in die taktische Steuerung 130 umfassen vorzugsweise die Getriebeabtriebsdrehzahl N_O, die Maschinenantriebsdrehzahl N_I, den gegenwärtigen Maschinenzustand ('Engine_State') und die Maschinenzustandszulässigkeit ('Eng_State_Allow') von dem ECM 23, die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ} und den gegenwärtigen tatsächlichen Betriebsbereichszustand ('Op_Range') des Getriebes, wie zuvor in Block 120 bestimmt. Das von der Brennkraftmaschine T_{I_CMD} gewünschte oder angewiesene Maschinenantriebsdrehmoment wird zur Ausführung darin an das ECM 23 übermittelt. Die oben erwähnten Eingaben in die taktische Steuerung 130 werden in einen taktischen Manager 220 eingegeben, der Ausgaben an einem taktischen Systembeschränkungsblock 240 und an einen taktischen Optimierungsblock 260 erzeugt. Die Ausgabe der taktischen Systembeschränkungen 240 wird außerdem in die taktische Optimierung 260 eingegeben. Die Ausgaben der taktischen Optimierung 260 werden in die Maschinenzustandsstabilisierung und -entscheidung 280 eingegeben, de ren Ausgabe den Maschinenantriebsdrehmomentbefehl T_{I_CMD} und den gewünschten Maschinenzustand Engine_State_DES umfasst.
In 5 umfassen die Eingaben in den taktischen Manager 220 die Originalbetreibereingaben in die UI 13, z. B. Betreibereingaben in das Fahrpedal und in das Bremspedal. Es werden Kostenstrukturinformationen übermittelt, die Kosten umfassen, die dem Betrieb der Maschine unter spezifischen Betriebsbedingungen zugeordnet sind, die wie im Folgenden beschrieben berechnet werden. Die taktischen Originaleingaben in den taktischen Manager 220 umfassen gegenwärtige tatsächliche Parameterdaten für den Getriebebetriebsbereichzustand ("Op_range"), N_I, N_O und die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ}, die Maschinenzustandszulässigkeit und Beschränkungen an die Leistungsabgabe von der ESD74, d. h. P_{BAT_MIN}, P_{BAT_MAX}. Die Ausgaben von dem taktischen Manager 220 enthalten Kostenstruktureingaben in den taktischen Optimierungsblock 260 und taktische Eingaben der gegenwärtigen tatsächlichen Parameterdaten für den Betriebsbereichszustand ("Op_range"), N_I, N_O, und die Betreiberdrehmomentanforderung T_{O_REQ}, für die Eingabe sowohl in den Systembeschränkungsblock 240 als auch in den taktischen Optimierungsblock 260.
In den 6 und 7 werden die tatsächlichen Parameterdaten für Op_range, N_I, N_O und T_{O_REQ} und die Batterieleistungsbeschränkungen P_{BAT_MIN} und P_{BAT_MAX} in die Drehmomentbeschränkungen (Block 230) eingegeben, um Beschränkungen an das Abtriebsdrehmoment T_O des Systems zu bestimmen. Das Drehmomentbeschränkungssegment 230 bestimmt das maximale und das minimale Maschinenantriebsdrehmoment für den Betrieb in jedem der Maschinenzustände auf Grundlage der Ein gabe. Die Maschinenantriebsdrehmomente für die Betriebszustände werden als normaler Zustand (T_{I_MIN_ALL_CYL}, T_{I_MAX_ALL_CYL}); als Zylinderdeaktivierungszustand (T_{L_MIN_DEACT}, T_{I_MAX_DEACT}); als der Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand (T_{I_FCO}); und als Maschinen-Kraftstoffabschaltungs- und Zylinderdeaktivierungszustand (T_{I_FCO_DEACT}) bezeichnet. Diese Informationen werden an die taktischen Systembeschränkungen 240 und an die taktische Optimierung 260 übermittelt. Die taktischen Systembeschränkungen 240 empfangen außerdem die tatsächlichen Parameterdaten für Op_range, N_I, N_O und T_{O_REQ} und die Batterieleistungsbeschränkungen P_{BAT_MIN} und P_{BAT_MAX} als Eingaben. Die taktischen Systembeschränkungen (Block 240) verwenden die Eingaben, um für jede Maschinenbetriebsbedingung den maximalen und den minimalen Maschinenantriebsdrehmomentwert zu bestimmen.
Die verschiedenen Maschinenantriebsdrehmomentparameter oder -bereiche werden zusammen mit dem T_{O_REQ} und den Kostenstruktureingaben vom Block 220 an die taktische Optimierung 260 ausgegeben, wobei sie entlang der Leitungen 242, 244, 246, 248 gezeigt sind. In der taktischen Optimierung 260 werden anhand der Eingaben, die den normalen Betrieb (T_{I_MIN_ALL_CYL}, T_{I_MAX_ALL_CYL}), den Zylinderdeaktivierungszustand (T_{I_MIN_DEACT}, T_{I_MAX_DEACT}) enthalten, die optimalen Arbeitspunkte und die zugeordneten Kosten für den Betrieb der Maschine in jedem Betriebszustand bestimmt. Für den Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand (T_{I_FCO}) und für den Maschinen-Kraftstoffabschaltungs-Zylinderdeaktivierungszustand (TI_FCO_DEACT) gibt es eine Bewertung der Systembetriebskosten auf Grundlage des Maschinenantriebsdrehmoments, üblicherweise von dem ECM, der Betreiberdrehmomentanforderung und der Kostenstruktureingaben. Somit wird die Eingabe von 242 in den Block 262 für die Optimierung des normalen Maschinenzustands eingegeben, wird die Eingabe von 244 in den Block 264 für die Optimierung des Maschinenzustands mit deaktivierten Zylindern eingegeben, wird die Eingabe von 246 in den Maschinen-Kraftstoffabschaltungs-Bewertungsblock 266 eingegeben und wird die Eingabe von 248 in den Maschinen-Kraftstoffabschaltungs- und -Deaktivierungsbewertungsblock 268 eingegeben.
Ein optimaler Arbeitspunkt umfasst vorzugsweise einen innerhalb des Bereichs von Drehmomentwerten für jeden Maschinenzustand erreichbaren Arbeitspunkt, der minimale Betriebskosten verbraucht, wobei er in dem anhand von 8A–8D gezeigten Segment 260 bestimmt wird. Die Ausgaben des Optimierungssegments 260 werden in das Maschinenzustandsstabilisierungs- und Entscheidungssegment 280 eingegeben. In dem Maschinenzustandsstabilisierungs- und -entscheidungssegment 280 wird einer der von der taktischen Optimierung 260 eingegebenen Maschinenzustände auf Grundlage der berechneten Kosten und weiterer Faktoren in Bezug auf die Maschine, den Antriebsstrang und die Fahrzeughaltbarkeit und -stabilität als ein bevorzugter Maschinenzustand ausgewählt. In der Maschinenstabilisierung und -entscheidung (Block 280) werden ein optimaler Arbeitspunkt T_{I_CMD} und Betriebszustand (Engine_State_DES) bestimmt und nachfolgend während des bevorstehenden Schleifenzyklus ausgeführt. Üblicherweise ist der ausgewählte Maschinenzustand der Betriebszustand mit minimalen Kosten.
Anhand der 8A, 8B, 8C und 8D wird nun die Bestimmung des optimalen erreichbaren Arbeitspunkts beschrieben, der für jeden der Maschinenzustände minimale Betriebskosten aufwendet. Anhand von 8A wird der Bereich zulässiger Maschinenantriebsdrehmomentwerte zu dem Getriebe für den normalen Maschinenbetrieb, der das minimale und das maximale Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_MIN_ALL_CYL}, T_{I_MAX_ALL_CYL} umfasst, vom Segment 242 in das Segment 360 für den Block 262 eingegeben. Der Block 360 umfasst eine eindimensionale Suchmaschine ("1D-Suchmaschine"), die innerhalb des Bereichs zulässiger Maschinenantriebsdrehmomente iterativ einen Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_I]_j für die Ausführung in einer Iterationsschleife 366 erzeugt. Der Index "j" bezieht sich auf eine spezifische Iteration und sein Wert liegt im Bereich von 1 bis n. Die Menge der Iterationen n kann durch irgendeines einer Anzahl von Verfahren, entweder intern zu der Suchmaschine oder als Teil des Gesamtverfahrens, erzeugt werden. Die zulässigen Maschinenantriebsdrehmomente umfassen praktische Beschränkungen, die der spezifischen Maschinenausführungsform zugeordnet sind, und beruhen auf Betriebscharakteristiken der spezifischen verwendeten Maschine mit Grenzwerten in Bezug auf Verbrennungsstabilität und Kraftstoffabschaltung.
Der Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_I]_j wird in eine Systemgleichung 362 eingegeben. Die Systemgleichung umfasst eine eindimensionale Optimierungsgleichung, aus der ein optimaler Parameterwert für das Motordrehmoment T_A bestimmt wird. Ein Parameterwert für das Motordrehmoment T_B wird auf Grundlage des bestimmten optimalen Parameterwerts für das Motordrehmoment T_A bestimmt, wenn das Getriebe in einem der Festgangbetriebsmodi arbeitet. Die Motordrehmomente T_A und T_B und das Maschinenantriebsdrehmoment T_I werden in eine Kostenfunktion 364 eingegeben, die die Kosten (P_COST)_j für den Betrieb des beispielhaften Antriebsstrangs zum Erreichen der spezifischen Parametermaschinenantriebsdrehmomente berechnet. Die in jeder Iteration bestimmten Kosten werden zurückgegeben und erfasst oder in der Suchmaschine 360 in Abhängigkeit von den Spezifiken der Suchmaschine 360 analysiert. Die Suchmaschine 360 berechnet iterativ Parameterwerte für die Kosten (P_COST)_j und identifiziert bevorzugte Kosten, was in dieser Ausführungsform minimale Kosten für alle iterativ berechneten Parameterwerte umfasst. Die bevorzugten Kosten und der entsprechende Wert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_{I_ALL_CYL}, P_COST]_PREF werden an den Block 280 ausgegeben.
Die eindimensionale Suchmaschine 360 umfasst irgendeines von mehreren bekannten Verfahren, die als ein Algorithmus in einem der Steuermodule ausgeführt werden, das funktional ist, um Parameterwerte für T_I innerhalb der Bereiche zulässiger Werte zu erzeugen, um die Parameterwerte [T_I]_j an die Iterationsschleife 366 auszugeben, um korrelierte Kosten (P_COST)_j zu bestimmen und um die Resultierende, d. h. [T_I, P_COST]_j, in der Suchmaschine 360 zu bewerten. Die Suchmaschine bestimmt durch Vergleich der Resultierenden aus jeder Iteration mit einer zuvor bestimmten Resultierenden eine bevorzugte Resultierende, d. h. [T_I, P_COST]_PREF. Wenn die bevorzugte Resultierende einen Minimalwert für die korrelierten Kosten umfasst, wählt die Maschine 360 unter der Resultierenden und der zuvor bestimmten Resultierenden den kleineren Wert aus und erfasst und speichert ihn. Wenn die Suchmaschine die Suche über den Bereich von Parameterwerten für T_I ausgeführt hat, umfasst die endgültig erfasste Resultierende die bevorzugte Resultierende [T_I, P_COST]_PREF, die daraufhin an den Block 280 ausgegeben wird. Beispielhaft erzeugt eine solche Suchmaschine iterativ Eingaben über den Gesamtbereich zulässiger Maschinenantriebsdrehmomente T_{I_MIN} bis T_{I_MAX}. Beispielhaft umfasst eine weitere Suchmaschine einen heuristischen Abtastsuchprozess, in dem auf Grundlage der zuvor bestimmten Parameterwerte für T_I und P_COST ein Parame terwert für T_I zur Eingabe in die Systemgleichung (Block 362) bestimmt wird. Das eindimensionale Suchverfahren löst die Optimierungsprobleme, nach dem Wert der Zielfunktion, d. h. nach der Ausgabe der Kostenfunktion, zu suchen, der/die niedriger als der Wert des gegenwärtigen Punkts ist. Es liegt unabhängig von der genutzten Suchmaschine als ein Algorithmus zur Ausführung während des andauernden Betriebs des Fahrzeugs in einem der Steuermodule.
In 8B wird ähnlich 8A der Bereich zulässiger Maschinenantriebsdrehmomentwerte zu dem Getriebe für den Zylinderdeaktivierungsbetrieb, der das minimale und das maximale Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_MIN_DEACT}, T_{I_MAX_DEACT} umfasst, vom Segment 244 in das Segment 360 für den Block 264 eingegeben. Der Block 360 umfasst wieder eine eindimensionale Suchmaschine ("1D-Suchmaschine"), die innerhalb des Bereichs zulässiger Maschinenantriebsdrehmomente iterativ einen Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_I]_j zur Ausführung in der Iterationsschleife 366 erzeugt. Der Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_I]_j wird in die Systemgleichung 362 eingegeben, die eine eindimensionale Optimierungsgleichung umfasst, aus der Parameterwerte für die Motordrehmomente T_A und T_B bestimmt werden, wenn das Getriebe in einem der Festgangbetriebsmodi arbeitet. T_A und T_B und das Maschinenantriebsdrehmoment T_I werden in die Kostenfunktion 364 eingegeben, die die Kosten (P_COST)_j berechnet. Die Suchmaschine 360 berechnet iterativ Parameterwerte für die Kosten (P_COST)_j und identifiziert bevorzugte Kosten, die in dieser Ausführungsform Minimalkosten für alle iterativ berechneten Parameterwerte umfassen. Die bevorzugten Kosten und der entsprechende Wert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_{I_DEACT}, P_COST]_PREF werden an den Block 280 ausgegeben.
In 8C wird das Maschinenantriebsdrehmoment für die Maschinenkraftstoffabschaltung T_{I_FCO} vom Segment 246 eingegeben und im Block 266 bewertet. Der Parameterwert für das Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_FCO} wird in die Systemgleichung 362 eingegeben, die die eindimensionale Optimierungsgleichung umfasst, aus der die Parameterwerte für die Motordrehmomente T_A und T_B bestimmt werden, wenn das Getriebe in einem der Festgangbetriebsmodi arbeitet. T_A und T_B und das Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_FCO} werden in die Kostenfunktion 364 eingegeben, die die Kosten P_COST berechnet. Die bevorzugten Kosten und ein entsprechender Wert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_{I_FCO}, P_COST]_PREF werden an den Block 280 ausgegeben.
In 8D wird das Maschinenantriebsdrehmoment für den Maschinen-Kraftstoffabschaltungs-Zylinderdeaktivierungsbetrieb T_{I_FCO_DEACT} vom Segment 248 eingegeben und im Block 268 bewertet. Der Parameterwert für das Maschinenantriebselement T_{I_FCO} wird in die Systemgleichung 362 eingegeben, die die eindimensionale Optimierungsgleichung umfasst, aus der Parameterwerte für die Motordrehmomente T_A und T_B bestimmt werden, wenn das Getriebe in einem der Festgangbetriebsmodi arbeitet. T_A und T_B und das Maschinenantriebsdrehmoment T_{I_FCO_DEACT} werden in die Kostenfunktion 364 eingegeben, die die Kosten P_COST berechnet. Die bevorzugten Kosten und der entsprechende Wert für das Maschinenantriebsdrehmoment [T_{I_FCO_DEACT}, P_COST]_PREF werden an den Block 280 ausgegeben.
Anhand von 9 wird nun die Maschinenzustandsentscheidung (Block 280) beschrieben, deren Ergebnis das Bestimmen des gewünschten Ma schinenzustands und des gewünschten oder angewiesenen Maschinenantriebsdrehmoments umfasst. In dieser Erfindung wird das an das Getriebe 14 übertragbare Antriebsdrehmoment für die Maschinenzustände bestimmt, die wahlweise in den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine, d. h. den normalen Maschinenzustand und den Zylinderdeaktivierungszustand, und den Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb, d. h. den Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand und den Maschinen-Kraftstoffabschaltungs-Zylinderdeaktivierungszustand, segmentiert sind. Die Kosten für den Betrieb der Maschine und des Hybridgetriebes in den Maschinenzuständen, um die Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen, werden wie anhand von 8 beschrieben bestimmt.
Die Eingaben in die Maschinenzustandsentscheidung umfassen die zulässigen Maschinenzustände und die Kosten aus den Optimierungen und Bewertungen aus Block 260 einschließlich P_COST(ALL_CYL) aus 262, P_COST(DEACT) aus 264, P_COST(FCO) aus 266 und P_COST(FCO_DEACT) aus 268. Der gegenwärtige tatsächliche Maschinenzustand wird durch Block 270 bewertet, der die Kosten bewertet und beurteilt, die jeder Änderung des Maschinenzustands, die in Block 280 eingegeben wird, zugeordnet ist. Die jeweiligen Kosten P_COST(ALL_CYL), P_COST(DEACT), P_COST(FCO) und P_COST(FCO_DEACT) werden auf Grundlage der Ausgabe vom Block 270 gegeneinander versetzt, und die zulässigen Zustände werden bewertet, um ein Maschinenantriebsdrehmoment (T_{I_CMD}) und einen gewünschten Maschinenzustand (Engine_State_DES) für den Betrieb des Antriebsstrangs zu identifizieren, der die Kosten minimiert.
In dieser Bewertung werden die Kosten P_COST(ALL_CYL) und P_COST(DEACT) verglichen, um einen bevorzugten Betrieb mit der mit Kraftstoff beaufschlagten Maschine zu identifizieren. Ähnlich werden die Kosten P_COST(FCO) und P_COST(FCO_DEACT) verglichen, um einen bevorzugten Betrieb mit der Maschinenkraftstoffabschaltung zu identifizieren. Der bevorzugte Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine wird mit dem bevorzugten Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb verglichen, um auf Grundlage der Kosten den bevorzugten Betrieb zu bestimmen. Das Steuersystem weist den Betrieb des Maschinenzustands auf Grundlage der Kosten auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf den Kraftstoffabschaltungsbetrieb an.
Selbstverständlich sind Änderungen im Umfang der Erfindung zulässig. Die Erfindung ist mit spezifischer Bezugnahme auf die Ausführungsformen und Änderungen daran beschrieben worden. Weitere Änderungen und Abwandlungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Alle solchen Änderungen und Abwandlungen, insofern sie im Umfang der Erfindung liegen, sollen enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6953409 [0015]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die so ausgelegt ist, dass sie ein Drehmoment an ein Hybridgetriebe überträgt, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Maschinenantriebsdrehmoments, das an das Hybridgetriebe übertragbar ist, für mehrere Maschinenzustände, wobei die Maschinenzustände einen Betrieb, in dem der Maschine Kraftstoff zugeführt wird, und einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfassen; Bestimmen der Kosten für den Betrieb der Maschine und des Hybridgetriebes in den Maschinenzuständen, um eine Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen; und Steuern des Maschinenzustands auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf den Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb auf Grundlage der Kosten.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen des Maschinenantriebsdrehmoments umfasst, das an das Hybridgetriebe für einen normalen Maschinenzustand und für einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand übertragbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Bestimmen der Kosten für den Betrieb der Maschine und des Hybridgetriebes in den Maschinenzuständen, um die Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen, das Bestimmen minimaler Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und eines zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments, um die Betreiberdrehmomentanforderung bei den minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten im Wesentlichen zu erfüllen, sowohl für den normalen Maschinenzustand als auch für den Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bestimmen der minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und des zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments für den normalen Maschinenzustand das Ausführen einer eindimensionalen Suche über einen Bereich von Maschinenantriebsdrehmomenten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die eindimensionale Suche das iterative Auswählen von Parameterwerten für das Maschinenantriebsdrehmoment über den Bereich von Maschinenantriebsdrehmomenten und das Ausführen einer Systemgleichung und einer Kostenfunktion für jeden der iterativ ausgewählten Parameterwerte für das Maschinenantriebsdrehmoment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, das das Ausführen einer Systemgleichung und einer Kostenfunktion für ein Maschinen-Kraftstoffabschaltungs-Maschinenantriebsdrehmoment zum Bestimmen der Antriebsstrangsystem-Betriebskosten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner das Steuern des Maschinenzustands auf den normalen Zustand oder auf den Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand auf Grundlage der bevorzugten Kosten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen des an das Hybridgetriebe übertragbaren Maschinenantriebsdrehmoments für einen Zylinderdeaktivierungszustand und für einen Zylinderdeaktivierungs-Maschinen-Kraftstoffabschaltungszustand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Bestimmen der Kosten für das Betreiben der Maschine und des Hybridgetriebes in den Maschinenzuständen, um die Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen, das Bestimmen minimaler Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und eines zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments, um die Betreiberdrehmomentanforderung mit den minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten im Wesentlichen zu erfüllen, sowohl für den Zylinderdeaktivierungszustand als auch für den Zylinderdeaktivierungszustand bei Maschinenkraftstoffabschaltung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bestimmen der minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und des zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments für den Zylinderdeaktivierungsmaschinenbetrieb das Ausführen einer eindimensionalen Suche über einen Bereich von Maschinenantriebsdrehmomenten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die eindimensionale Suche das iterative Auswählen von Parameterwerten für das Maschinenantriebsdrehmoment über den Bereich von Maschinenantriebsdrehmomenten und das Ausführen einer Systemgleichung und einer Kostenfunktion für jeden der iterativ ausgewählten Parameterwerte für das Maschinenantriebsdrehmoment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, das das Ausführen einer Systemgleichung und einer Kostenfunktion für ein Zylinderdeaktivierungs- und Kraftstoffabschaltungs-Maschinenantriebsdrehmoment zum Bestimmen der Antriebsstrangsystem-Betriebskosten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Steuern des Maschinenzustands auf den Zylinderdeaktivierungsbetrieb oder auf den Zylinderdeaktivierungs- und Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb auf Grundlage der bevorzugten Kosten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das an das Hybridgetriebe übertragbare Maschinenantriebsdrehmoment für jeden der Maschinenzustände auf Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung, der Maschinenbetriebsbedingungen und der Maschinenbetriebsbeschränkungen bestimmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen des an das Hybridgetriebe übertragbaren Maschinenantriebsdrehmoments für jeden von mehreren Maschinenzuständen auf Grundlage eines gegenwärtigen Betriebsbereichs des Hybridgetriebes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der gegenwärtige Betriebsbereich des Hybridgetriebes einen von mehreren Festgangmodi und zwei stufenlosen Modi umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangs, wobei der Hybridantriebsstrang eine Brennkraftmaschine, ein Energiespeichersystem, einen Elektromotor/-generator und ein elektromechanisches Getriebe umfasst, wobei das Energiespeichersystem und der Elektromotor/-generator für den Leistungsfluss dazwischen elekt risch funktional gekoppelt sind; und wobei die Maschine, der Elektromotor/-generator und das elektromechanische Getriebe zum Übertragen von Leistung dazwischen mechanisch funktional gekoppelt sind, um ein Drehmoment an den Ausgang zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen zulässiger Maschinenzustände und einer Betreiberdrehmomentanforderung; Bestimmen eines Maschinenantriebsdrehmoments, das an das elektromechanische Getriebe übertragbar ist, für Maschinenzustände, die einen Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine und einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfassen; Bestimmen der Kosten für den Betrieb der Maschine und des elektromechanischen Getriebes in den Maschinenzuständen, um eine Betreiberdrehmomentanforderung im Wesentlichen zu erfüllen; und Steuern des Maschinenzustands auf den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine oder auf einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb auf Grundlage der Kosten.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Maschinenantriebsdrehmoment für jeden Maschinenzustand auf Grundlage einer Maschinenantriebsdrehzahl zu dem Getriebe, einer Getriebeabtriebsdrehzahl, eines gegenwärtigen Betriebsbereichszustands des Getriebes, einer Betreiberdrehmomentanforderung und der verfügbaren Leistung von einer elektrischen Speichervorrichtung, die funktional mit dem Elektromotor/-generator verbunden ist, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Bestimmen der Kosten zum Betreiben der Maschine und des elektromechanischen Getriebes in den Maschinenzuständen, um die Betreiberdrehmomentan forderung im Wesentlichen zu erfüllen, das Bestimmen minimaler Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und eines zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments, um die Betreiberdrehmomentanforderung mit den minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten im Wesentlichen zu erfüllen, sowohl für den Betrieb mit mit Kraftstoff beaufschlagter Maschine als auch für einen Maschinen-Kraftstoffabschaltungsbetrieb umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Bestimmen der minimalen Antriebsstrangsystem-Betriebskosten und des zugeordneten Maschinenantriebsdrehmoments das Ausführen einer eindimensionalen Suche umfasst, wobei die Parameterwerte für das Maschinenantriebsdrehmoment über den Bereich der Maschinenantriebsdrehmomente iterativ ausgewählt werden und für jeden der iterativ ausgewählten Parameterwerte für das Maschinenantriebsdrehmoment eine Systemgleichung und eine Kostenfunktion ausgeführt werden.