DE102009006590B4

DE102009006590B4 - Steuermodul für eine Rippenkeilriemenspanner-Anordnung als virtueller Spannerwegsensor und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102009006590B4
Application number: DE102009006590.3A
Authority: DE
Inventors: James R. Yurgil
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: US8112193B2; CN101497339B; CN101497339A; US20090195203A1; DE102009006590A1

Abstract

Steuermodul (20) eines Fahrzeuges (10), welches umfasst: ein Fahrdiagnosemodul (100), das eine Lastenergie eines Nebenaggregat-Antriebssystems (40) des Fahrzeuges (10) ermittelt, bei der es sich um eine kumulative, transiente Energie handelt, die verwendet wird, um Lasten an dem Nebenaggregat-Antriebssystem (40) zu betreiben, und das einen Schlupfanteil eines Riemens (56) des Nebenaggregat-Antriebssystems (40) auf der Basis einer Maschinendrehzahl und einer Motordrehzahl ermittelt; und ein Hybridsteuermodul (102), das ein angefordertes Motordrehmoment für einen Motor (36) ermittelt und das Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteils anwendet, wobei das Steuermodul (20) den Motor (36) des Fahrzeuges (10) auf der Basis des begrenzten angeforderten Motordrehmoments steuert.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenlegung betrifft Nebenaggregat-Antriebssysteme und im Spezielleren ein Steuermodul für eine Rippenkeilriemenspanner-Anordnung als virtueller Spannerwegsensor und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
Bezüglich des Standes der Technik wird auf die US 2008/0021603 A1 verwiesen, aus der es bekannt ist, den Motor eines Fahrzeugs auf Basis eines angeforderten Motordrehmoments zu steuern.
Hintergrund
Elektrohybridfahrzeuge können eine Brennkraftmaschine, einen Elektroantriebsmotor und eine aufladbare Batterie umfassen, die den Motor betreibt. Der Motor kann Leistung übertragen und kann die Batterie durch einen Eingriff mit einer Maschinenkurbelwelle aufladen. Der Eingriff kann ein Nebenaggregat-Antriebssystem umfassen. Das Nebenaggregat-Antriebssystem kann einen Rippenkeilriemen umfassen, der mit der Kurbelwelle und einem Eingang/Ausgang des Motors in Eingriff steht, um eine Rotation dazwischen zu übertragen.
Das Nebenaggregat-Antriebssystem kann eine Spanneranordnung umfassen, die die Spannung des Riemens während eines Betriebes aufrechterhält. Die Spanneranordnung kann sich während eines Betriebes bewegen (d. h. verschwenken), um die Spannung an dem Riemen aufrechtzuerhalten. Die Spanneranordnung lässt zu, dass die Kurbelwelle und der Eingang/Ausgang des Motors ein entsprechendes Drehmoment bereitstellen, ohne dass der Riemen entweder von der Kurbelwelle oder dem Motor rutscht. Zusätzliche Komponenten wie z. B. ein Riemen-Lichtmaschine-Anlasser, die dem Nebenaggregat-Antriebssystem hinzugefügt sind, können Betriebsbedingungen schaffen, die zur Folge haben, dass das Nebenaggregat-Antriebssystem jenseits seiner maximalen und minimalen Auslegungsgrenzen arbeitet.
Zusammenfassung
Ein Steuermodul eines Fahrzeuges umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Steuermoduls eines Fahrzeuges umfasst die Merkmale des Anspruchs 12.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenlegung werden aus der hierin nachfolgend bereitgestellten detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sollte einzusehen sein, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Offenlegung angeben, lediglich Illustrationszwecken dienen sollen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Offenlegung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
1 ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Elektrohybridfahrzeuges gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ist;
2 ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Nebenaggregat-Antriebssystems des Fahrzeuges gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ist;
3 ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls des Fahrzeuges gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ist;
4 ein funktionelles Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrdiagnosemoduls und eines beispielhaften Hybridsteuermoduls des Steuermoduls gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ist;
5 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte zeigt, die durch das Steuermodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ausgeführt werden;
6 ein Flussdiagramm ist, das alternative beispielhafte Schritte zeigt, die durch das Steuermodul gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung ausgeführt werden;
7 ein Graph ist, der ein Motordrehmoment gegen die Zeit für einen Elektroantriebsmotor des Fahrzeuges und eine Lastenergie gegen die Zeit für das Nebenaggregat-Antriebssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung zeigt; und
8 ein Graph ist, der ein Motordrehmoment gegen die Zeit für den Motor und eine Lastenergie, eine Spannerauslenkung und einen Schlupfanteil gegen die Zeit für das Nebenaggregat-Antriebssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenlegung zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Die nachfolgende Beschreibung ist rein beispielhaft. Zum besseren Verständnis werden in den Zeichnungen dieselben Bezugsziffern verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Wie hierin verwendet, ist die Phrase zumindest eines von A, B und C so auszulegen, dass damit eine Logik (A oder B oder C) gemeint ist, die ein nicht ausschließendes logisches „oder” verwendet. Es sollte einzusehen sein, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenlegung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (mehrfach genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder weitere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1 ist ein beispielhaftes Elektrohybridfahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Maschinenanordnung 12, eine Hybridleistungsanordnung 14, ein Getriebe 16, eine Antriebsachse 18 und ein Steuermodul 20. Die Maschinenanordnung 12 umfasst eine Brennkraftmaschine 22 in Verbindung mit einem Einlasssystem 24, einem Kraftstoffsystem 26 und einem Zündsystem 28.
Das Einlasssystem 24 umfasst einen Einlasskrümmer 30, eine Drosselklappe 32 und eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) 34. Die ETC 34 steuert die Drosselklappe 32, um eine Luftströmung in die Maschine 22 zu steuern. Das Kraftstoffsystem 26 umfasst Kraftstoffinjektoren (nicht gezeigt), um eine Kraftstoffströmung in die Maschine 22 zu steuern. Das Zündsystem 28 zündet ein Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Maschine 22 durch das Einlasssystem 24 und das Kraftstoffsystem 26 geliefert wird.
Die Hybridleistungsanordnung 14 umfasst einen Elektroantriebsmotor 36 und eine aufladbare Batterie 38. Der Motor 36 steht in elektrischer Verbindung mit der Batterie 38, um Leistung von der Batterie 38 in mechanische Leistung umzuwandeln. Der Motor 36 wird zusätzlich als ein Generator betrieben, um Leistung zum Aufladen der Batterie 38 bereitzustellen. Die Maschine 22 und der Motor 36 sind über ein Nebenaggregat-Antriebssystem 40 gekoppelt.
Die Maschinenanordnung 12 treibt das Getriebe 16 an. Die Maschine 22 umfasst eine Kurbelwelle 42, die mit dem Getriebe 16 über eine Kopplungsvorrichtung 44 gekoppelt ist. Die Kopplungsvorrichtung 44 kann eine Reibungskupplung oder einen Drehmomentwandler umfassen. Das Getriebe 16 verwendet die von der Maschine 22 und/oder dem Motor 36 bereitgestellte Leistung, um eine Ausgangswelle 46 anzutreiben und eine Rotation der Antriebsachse 18 zu betreiben. Alternativ wird die Rotation der Antriebsachse 18 verwendet, um eine Drehung der Kurbelwelle 42 zu betreiben und den Motor 36 anzutreiben, um die Batterie 38 aufzuladen.
Das Steuermodul 20 steht in Verbindung mit dem Kraftstoffsystem 26, dem Zündsystem 28, der ETC 34, dem Motor 36 und der Batterie 38. Das Fahrzeug 10 misst eine Drehzahl der Kurbelwelle 42 (d. h. eine Maschinendrehzahl) mithilfe eines Maschinendrehzahlsensors 48. Der Maschinendrehzahlsensor 48 kann innerhalb der Maschine 22 oder an anderen Orten wie z. B. an der Kurbelwelle 42 (nicht gezeigt) angeordnet sein. Das Steuermodul 20 empfängt die Maschinendrehzahl. Das Steuermodul 20 steuert den Betrieb der Maschine 22 und des Motors 36 und steuert selektiv das Laden der Batterie 38.
Unter Bezugnahme auf 2 ist das Nebenaggregat-Antriebssystem 40 dargestellt und umfasst eine erste, eine zweite und eine dritte Nabe 50, 52, 54, einen Rippenkeilriemen 56 und eine Spanneranordnung 58. Die erste Nabe 50 ist an der Kurbelwelle 42 für eine Rotation mit dieser befestigt. Die zweite Nabe 52 ist an einem Ausgang des Motors 36 befestigt. Die dritte Nabe 54 ist an einer zusätzlichen Komponente 60 befestigt, die durch die Kurbelwelle 42 und/oder den Motor 36 betrieben wird, wie z. B. einem Riemen-Lichtmaschine-Anlasser. Der Riemen 56 steht mit der ersten, der zweiten und der dritte Nabe 50, 52, 54 in Eingriff, um eine Rotation zwischen diesen zu übertragen.
Die Spanneranordnung 58 umfasst einen Bügel 62, eine erste und eine zweite Riemenspannernabe 64, 66, einen reibungsgedämpften Drehspanner 68, einen Hydraulikstrebenspanner 70 und eine Gelenkskopplung 72. Der Bügel 62 umfasst eine Durchbrechung 74, die zwischen einem ersten und einen zweiten Ende 76, 78 davon angeordnet ist. Die erste und die zweite Riemenspannernabe 64, 66 sind rotatorisch mit dem ersten bzw. dem zweiten Ende 76, 78 gekoppelt. Im Spezielleren ist die zweite Riemenspannernabe 66 mit dem reibungsgedämpften Drehspanner 68 gekoppelt, der mit dem zweiten Ende 78 gekoppelt ist. Der Hydraulikstrebenspanner 70 umfasst ein erstes Ende 80, das mit dem ersten Ende 76 des Bügels 62 gekoppelt ist, und ein zweites Ende 82, das mit der Maschine 22 gekoppelt ist.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist das Steuermodul 20 gezeigt und umfasst ein Fahrdiagnosemodul 100, ein Hybridsteuermodul (HCM) 102 und einen Kalibrierspeicher 104. Ein Drehmoment des Ausgangs des Motors 36 (d. h. ein Motordrehmoment) wird unter Verwendung eines Motordrehmomentsensors 106 gemessen. Eine Drehzahl des Ausgangs des Motors 36 (d. h. eine Motordrehzahl) wird unter Verwendung eines Motordrehzahlsensors 108 gemessen. Der Motordrehmoment- und der Motordrehzahlsensor 106, 108 können innerhalb des Motors 36 oder an anderen Orten wie z. B. an dem Ausgang des Motors 36 (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Das Fahrdiagnosemodul 100 empfängt das Motordrehmoment, die Maschinendrehzahl und die Motordrehzahl. Das Fahrdiagnosemodul 100 ermittelt eine kumulative, transiente Energie, die verwendet wird, um Lasten an dem Nebenaggregat-Antriebssystem 40 (d. h. eine Lastenergie) zu betreiben, auf der Basis des Motordrehmoments, der Maschinendrehzahl und der Motordrehzahl. Die Lastenergie ist anfänglich auf Null gesetzt. Das Fahrdiagnosemodul 100 ermittelt ferner einen Anteil eines Schlupfes des Riemens 56 (d. h. einen Schlupfanteil) auf der Basis der Maschinen- und der Motordrehzahl.
Das HCM 102 empfängt die Lastenergie und den Schlupfanteil. Das HCM 102 ermittelt ein angefordertes Motordrehmoment für den Motor 36. Das HCM 102 wendet Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteils an. Das HCM 102 kann Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment ferner auf der Basis von Geometrien von Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 (z. B. ein Verhältnis von Größen zwischen der ersten und der zweiten Nabe 50, 52) anwenden.
Das HCM 102 wendet eine Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn die Lastenergie eine Energieobergrenze erreicht, die für die Haltbarkeit des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 nachteilig ist. Das Anwenden der Drehmomentobergrenze schützt gegen angeforderte Motordrehmomente, die das Nebenaggregat-Antriebssystem 40 beschädigen würden. Die Drehmomentobergrenze und die Energieobergrenze können aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ können die Drehmomentobergrenze und die Energieobergrenze auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden.
Das HCM 102 wendet eine Drehmomentuntergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn die Lastenergie eine Energieuntergrenze erreicht, die für die Haltbarkeit des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 nachteilig ist. Das Anwenden der Drehmomentuntergrenze schützt gegen angeforderte Motordrehmomente, die das Nebenaggregat-Antriebssystem 40 abstellen würden. Die Drehmomentuntergrenze und die Energieuntergrenze können aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ können die Drehmomentuntergrenze und die Energieuntergrenze auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden.
Selbst wenn die Lastenergie die Energieobergrenze nicht erreicht, wendet das HCM 102 die Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn der Schlupfanteil eine Schlupfanteil-Obergrenze erreicht. Die Schlupfanteil-Obergrenze ist nachteilig für die Haltbarkeit des Nebenaggregat-Antriebssystems 40. Die Schlupfanteil-Obergrenze wird aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt.
Selbst wenn die Lastenergie die Energieuntergrenze nicht erreicht, wendet das HCM 102 die Drehmomentuntergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn der Schlupfanteil eine Schlupfanteil-Untergrenze erreicht. Wenn der Schlupfanteil die Schlupfanteil-Untergrenze erreicht, ist dies nachteilig für die Haltbarkeit des Nebenaggregat-Antriebssystems 40. Die Schlupfanteil-Untergrenze wird aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt.
Das HCM 102 gibt das angeforderte Motordrehmoment, so wie begrenzt, an ein Motorsteuermodul 110 aus, das den Motor 36 auf der Basis des angeforderten Motordrehmoments steuert. Das Motorsteuermodul 110 befiehlt der Batterie 38, einen Gleichstrom z. B. an das Motorsteuermodul 110 in einem Betrag zu liefern, der zulässt, dass der Motor 36 das angeforderte Motordrehmoment entwickelt. Das Motorsteuermodul 110 wandelt den Gleichstrom in einen Wechselstrom um und leitet den Wechselstrom zu dem Motor 36, um das angeforderte Motordrehmoment zu entwickeln. Das Motorsteuermodul 110 kann in der Nähe des Motors 36 oder an anderen Orten wie z. B. innerhalb des Steuermoduls 20 (nicht gezeigt) angeordnet sein.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 sind das Fahrdiagnosemodul 100 und das HCM 102 dargestellt. Das Fahrdiagnosemodul 100 umfasst ein Schlupfgeschwindigkeitsmodul 200, ein Schlupfanteilmodul 202, ein Schlupfleistungsmodul 204 und ein Lastenergiemodul 206. Das HCM 102 umfasst ein Spannerwegmodul 300, weitere HCM-Komponenten, die kollektiv bei 302 bezeichnet sind, und ein Drehmomentgrenzmodul 304.
Das Schlupfgeschwindigkeitsmodul 200 empfängt die Maschinen- und die Motordrehzahl. Das Schlupfgeschwindigkeitsmodul 200 ermittelt eine Geschwindigkeit des Schlupfes des Riemens 56 (d. h. eine Schlupfgeschwindigkeit) auf der Basis der Maschinen- und der Motordrehzahl. Die Schlupfgeschwindigkeit ist anfänglich auf Null gesetzt.
Die Schlupfgeschwindigkeit v_s kann gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: v_s(t) = v_s(t – dt) + k_s(v_m(t) – k_engv_eng(t) – v_s(t – dt)), (1) wobei t – dt ein Zeitwert ist, der einer zuvor ermittelten Schlupfgeschwindigkeit zugeordnet ist, k_s eine vorbestimmte Konstante (d. h. ein Glättungsfaktor) mit einem Wert zwischen 0 und 1 ist, v_m die Motordrehzahl ist, k_eng eine vorbestimmte Maschinendrehzahlkonstante ist und v_eng die Maschinendrehzahl ist. Das Schlupfanteilmodul 202 empfängt die Schlupfgeschwindigkeit und die Motordrehzahl und ermittelt den Schlupfanteil auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl. Der Schlupfanteil PER kann gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: PER = 100 × (v_s/v_m). (2)
Das Schlupfleistungsmodul 204 empfängt das Motordrehmoment und die Schlupfgeschwindigkeit. Das Schlupfleistungsmodul 204 ermittelt eine augenblickliche Leistung des Schlupfes des Riemens 56 (d. h. eine Schlupfleistung) auf der Basis des Motordrehmoments und der Schlupfgeschwindigkeit. Die Schlupfleistung P kann gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: P = 2π/60 × T_motv_s, (3) wobei T_mot das Motordrehmoment ist. Das Lastenergiemodul 206 empfängt die Schlupfleistung und ermittelt die Lastenergie auf der Basis der Schlupfleistung. Die Lastenergie E kann gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: E = E + PΔt, (4) wobei Δt eine Änderung in der Zeit zwischen dem Ermitteln der Lastenergie ist.
Das Spannerwegmodul 300 empfängt die Lastenergie und den Schlupfanteil. Das Spannerwegmodul 300 ermittelt ein Spannerwegsignal auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteils. Das Spannerwegsignal gibt an, ob das Nebenaggregat-Antriebssystem 40 an seinen oder jenseits seiner Auslegungsgrenzen arbeitet. Das Spannerwegsignal wird verwendet, um Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment anzuwenden. Das Spannerwegsignal ist anfänglich auf ein vorbestimmtes Signal wie z. B. ein normales Signal gesetzt.
Das Spannerwegmodul 300 setzt das Spannerwegsignal auf ein Obergrenzensignal, wenn die Lastenergie größer oder gleich der Energieobergrenze ist. Das Spannerwegmodul 300 setzt das Spannerwegsignal auf ein Untergrenzensignal, wenn die Lastenergie kleiner oder gleich der Energieuntergrenze ist. Selbst wenn die Lastenergie nicht größer oder gleich der Energieobergrenze ist, setzt das Spannerwegmodul 300 das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal, wenn der Schlupfanteil größer oder gleich der Schlupfanteil-Obergrenze ist. Selbst wenn die Lastenergie nicht kleiner oder gleich der Energieuntergrenze ist, setzt das Spannerwegmodul 300 das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal, wenn der Schlupfanteil kleiner oder gleich der Schlupfanteil-Untergrenze ist. In allen anderen Fällen setzt das Spannerwegmodul 300 das Spannerwegsignal auf das vorbestimmte Signal.
Die weiteren HCM-Komponenten 302 können z. B. ein Hybridoptimierungsmodul umfassen, das ermittelt, wie viel Drehmoment durch die Maschine 22 entwickelt werden sollte und wie viel Drehmoment durch den Motor 36 entwickelt werden sollte (d. h. das angeforderte Motordrehmoment). Die weiteren HCM-Komponenten 302 können ferner die Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermitteln. Die Geometrien können verwendet werden, um Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment anzuwenden.
Das Drehmomentgrenzmodul 304 empfängt das Spannerwegsignal, das angeforderte Motordrehmoment und die Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40. Das Drehmomentgrenzmodul 304 wendet Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment auf der Basis des Spannerwegsignals und/oder der Geometrien an. Das Drehmomentgrenzmodul 304 wendet die Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn das Spannerwegsignal das Obergrenzensignal ist. Das Drehmomentgrenzmodul 304 wendet die Drehmomentuntergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment an, wenn das Spannerwegsignal das Untergrenzensignal ist. Das Drehmomentgrenzmodul 304 gibt das angeforderte Motordrehmoment, so wie begrenzt, an das Motorsteuermodul 110 aus.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 zeigt ein Flussdiagramm beispielhafte Schritte, die durch das Steuermodul 20 ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt in Schritt 400. In Schritt 402 wird das Motordrehmoment ermittelt.
In Schritt 404 wird die Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 406 wird die Maschinendrehzahl ermittelt. In Schritt 408 wird die Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Motor- und der Maschinendrehzahl ermittelt.
In Schritt 410 wird der Schlupfanteil auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 412 wird die Schlupfleistung auf der Basis des Motordrehmoments und der Schlupfgeschwindigkeit ermittelt. In Schritt 414 wird die Lastenergie auf der Basis der Schlupfleistung ermittelt. In Schritt 416 wird das Spannerwegsignal (d. h. der Weg) auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteiles ermittelt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 402 zurück.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 zeigt ein Flussdiagramm alternative beispielhafte Schritte, die durch das Steuermodul 20 ausgeführt werden. Die Steuerung beginnt in Schritt 500. In Schritt 502 wird das Motordrehmoment (d. h. T_mot) ermittelt.
In Schritt 504 ermittelt die Steuerung, ob das Motordrehmoment größer oder gleich der Drehmomentobergrenze (d. h. T_ul) ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 506 fort. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 508 fort. In Schritt 506 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie (d. h. E) kleiner als Null ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 510 fort. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 512 fort.
In Schritt 510 wird die Lastenergie auf Null gesetzt. In Schritt 514 wird das Spannerwegsignal auf das vorbestimmte Signal (d. h. Normal) gesetzt. Die Steuerung setzt in Schritt 512 fort. In Schritt 512 wird ein Steuermodus auf einen Steuermodus für die obere Grenze (d. h. Upper) gesetzt. Der Steuermodus wird anfänglich auf den Steuermodus für die obere Grenze gesetzt.
In Schritt 516 ermittelt die Steuerung, ob das Motordrehmoment größer oder gleich einem oberen Drehmomentmaximum (d. h. T_um) ist. Das obere Drehmomentmaximum kann aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ kann das obere Drehmomentmaximum auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 518 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 518 wird die Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 520 wird die Maschinendrehzahl ermittelt. In Schritt 522 wird die Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Motor- und der Maschinendrehzahl ermittelt.
In Schritt 524 wird der Schlupfanteil (d. h. PER) auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 526 wird die Schlupfleistung auf der Basis des Motordrehmoments und der Schlupfgeschwindigkeit ermittelt. In Schritt 528 wird die Lastenergie auf der Basis der Schlupfleistung ermittelt.
In Schritt 530 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie größer oder gleich einem oberen Energieminimum (d. h. E_um) ist. Das obere Energieminimum kann aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ kann das obere Energieminimum auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 532 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 532 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie größer oder gleich einer Energieobergrenze (d. h. E_ul) ist. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 534 fort. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 536 fort.
In Schritt 534 ermittelt die Steuerung, ob der Schlupfanteil größer oder gleich der Schlupfanteil-Obergrenze (d. h. PER_u) ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 536 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück. In Schritt 536 wird das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal gesetzt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 508 ermittelt die Steuerung, ob das Motordrehmoment kleiner oder gleich der Drehmomentobergrenze (d. h. T_ll) ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 538 fort. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 540 fort.
In Schritt 538 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie größer als Null ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 542 fort. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 544 fort.
In Schritt 542 wird die Lastenergie auf Null gesetzt. In Schritt 546 wird das Spannerwegsignal auf das vorbestimmte Signal gesetzt. Die Steuerung setzt in Schritt 544 fort. In Schritt 544 wird der Steuermodus auf einen Steuermodus für die untere Grenze (d. h. Lower) gesetzt.
In Schritt 548 ermittelt die Steuerung, ob das Motordrehmoment kleiner oder gleich einem unteren Drehmomentminimum (d. h. T_lm) ist. Das untere Drehmomentminimum kann aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ kann das untere Drehmomentminimum auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 550 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 550 wird die Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 552 wird die Maschinendrehzahl ermittelt. In Schritt 554 wird die Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Motor- und der Maschinendrehzahl ermittelt.
In Schritt 556 wird der Schlupfanteil auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl ermittelt. In Schritt 558 wird die Schlupfleistung auf der Basis des Motordrehmoments und der Schlupfgeschwindigkeit ermittelt. In Schritt 560 wird die Lastenergie auf der Basis der Schlupfleistung ermittelt.
In Schritt 562 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie kleiner oder gleich einem unteren Energiemaximum (d. h. E_lm) ist. Das untere Energiemaximum kann aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ kann das untere Energiemaximum auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 564 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 564 ermittelt die Steuerung, ob die Lastenergie kleiner oder gleich einer Energieuntergrenze (d. h. E_ll) ist. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 566 fort. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 568 fort.
In Schritt 566 ermittelt die Steuerung, ob der Schlupfanteil kleiner oder gleich der Schlupfanteil-Untergrenze (d. h. PER_l) ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 568 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück. In Schritt 568 wird das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal gesetzt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 502 zurück.
In Schritt 540 ermittelt die Steuerung, ob der Steuermodus auf den Steuermodus für die obere Grenze gesetzt ist. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 570 fort. Wenn nicht, setzt die Steuerung in Schritt 572 fort.
In Schritt 570 wird ein energieproportionaler Index (d. h. INDEX) auf der Basis der Drehmomentobergrenze und des Motordrehmoments ermittelt. Wenn der Steuermodus auf den Steuermodus für die obere Grenze gesetzt ist, kann der energieproportionale Index INDEX gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: INDEX = T_ul – T_mot, (5) wobei T_ul die Drehmomentobergrenze ist. Die Steuerung setzt in Schritt 574 fort.
In Schritt 572 wird der energieproportionale Index auf der Basis des Motordrehmoments und der Drehmomentuntergrenze ermittelt. Wenn der Steuermodus auf den Steuermodus für die untere Grenze gesetzt ist, kann der energieproportionale Index gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: INDEX = T_mot – T_ll, (6) wobei T_ll die Drehmomentuntergrenze ist. Die Steuerung setzt in Schritt 574 fort.
In Schritt 574 wird eine Energiekonstante (d. h. k_e) auf der Basis des energieproportionalen Index, z. B. aus einer Nachschlagetabelle, ermittelt und ist ein Wert zwischen 0 und 1. Die Energiekonstante k_e kann gemäß der folgenden Beziehung ermittelt werden: k_e = f(INDEX). (7)
In Schritt 576 wird die Lastenergie auf der Basis der Energiekonstanten ermittelt. Die Lastenergie kann gemäß der folgenden Gleichung ermittelt werden: E(t) = E(t – dt) + k_e(0 – E(t – dt)), (8) wobei t – dt ein Zeitwert ist, der einer zuvor ermittelten Lastenergie zugeordnet ist.
In Schritt 578 ermittelt die Steuerung, ob ein Absolutwert der Lastenergie kleiner oder gleich einer Energienormalgrenze (E_n) ist. Die Energienormalgrenze kann aus dem Kalibrierspeicher 104 ermittelt werden. Alternativ kann die Energienormalgrenze auf der Basis der Geometrien der Komponenten des Nebenaggregat-Antriebssystems 40 ermittelt werden. Wenn ja, setzt die Steuerung in Schritt 580 fort. Wenn nicht, kehrt die Steuerung zu Schritt 502 zurück. In Schritt 580 wird das Spannerwegsignal auf das vorbestimmte Signal gesetzt. Die Steuerung kehrt zu Schritt 502 zurück.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 7 zeigt ein Graph ein Motordrehmoment 600 gegen die Zeit für den Motor 36 und eine Lastenergie 602 gegen die Zeit für das Nebenaggregat-Antriebssystem 40. Das Motordrehmoment 600 und die Lastenergie 602 sind anfänglich auf Null gesetzt. Das Motordrehmoment 600 wird bis zu einer Drehmomentobergrenze 604 erhöht und der Steuermodus wird auf einen Steuermodus für die obere Grenze gesetzt, wie bei 606 angegeben.
Das Motordrehmoment 600 wird weiter bis zu einem oberen Drehmomentmaximum 608 erhöht und die Lastenergie 602 wird über die Zeit akkumuliert. Das Motordrehmoment 600 wird auf weniger als das obere Drehmomentmaximum 608 verringert und das Akkumulieren der Lastenergie 602 hört über die Zeit auf. Das Motordrehmoment 600 wird weiter auf weniger als die Drehmomentobergrenze 604 verringert und die Lastenergie 602 verringert sich auf der Basis der energieproportionalen Konstanten.
Das Motordrehmoment 600 wird weiter bis zu einer Drehmomentuntergrenze 610 verringert und der Steuermodus wird auf einen Steuermodus für die untere Grenze gesetzt, wie bei 612 angegeben. Überdies wird die Lastenergie 602 infolge der Abnahme des Motordrehmoments 600 auf Null gesetzt. Das Motordrehmoment 600 wird weiter bis zu einem unteren Drehmomentminimum 614 verringert und die Lastenergie 602 wird über die Zeit akkumuliert, besitzt jedoch einen negativen Wert.
Das Motordrehmoment 600 wird auf mehr als das untere Drehmomentminimum 614 erhöht und das Akkumulieren der Lastenergie 602 hört über die Zeit auf. Das Motordrehmoment 600 wird weiter auf mehr als die untere Drehmomentuntergrenze 610 erhöht und die Lastenergie 602 erhöht sich auf der Basis der energieproportionalen Konstanten. Über die gesamte Zeit ist die Lastenergie 602 nicht größer oder gleich einer Energieobergrenze 616 und nicht kleiner oder gleich einer Energieuntergrenze 618.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 8 zeigt ein Graph ein Motordrehmoment 700 gegen die Zeit für den Motor 36 und eine Lastenergie 702, eine Spannerauslenkung 704 und einen Schlupfanteil 706 gegen die Zeit für das Nebenaggregat-Antriebssystem 40. Das Motordrehmoment 700, die Lastenergie 702, die Spannerauslenkung 704 und der Schlupfanteil 706 sind anfänglich auf Null gesetzt. Wenn das Motordrehmoment 700 auf das obere Drehmomentmaximum erhöht wird, wird die Lastenergie 702 über die Zeit akkumuliert. Außerdem verringert sich die Spannerauslenkung 704 (d. h. der Weg) auf Grund der Erhöhung des Motordrehmoments 700. Wenn die Lastenergie 702 sich bis zu einer Energieobergrenze 708 erhöht, wird das Spannerwegsignal auf ein Obergrenzensignal 710 gesetzt.
Der Schlupfanteil 706 erhöht sich auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl. Wenn der Schlupfanteil 706 sich auf eine Schlupfanteil-Obergrenze 712 gesetzt, wird das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal 710 erhöht. Wenn das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal 710 gesetzt wird, wird die Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment angewendet und eine Grenze für die maximale Auslenkung wird auf die Spannerauslenkung 704 angewendet.
Bezugszeichenliste
zu Fig. 6

500: Start
502: Ermittle T_mot
504: T_mot ≥ T_ul?
506: E < 0?
508: T_mot ≤ T_ll?
510: Setze E auf 0
512: Setze Modus auf Upper
514: Setze Weg auf Normal
516: T_mot ≥ T_um?
518: Ermittle Motordrehzahl
520: Ermittle Maschinendrehzahl
522: Ermittle Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Motor- und der Maschinendrehzahl
524: Ermittle PER auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl
526: Ermittle Schlupfleistung auf der Basis von T_mot und der Schlupfgeschwindigkeit
528: Ermittle E auf der Basis der Schlupfleistung
530: E ≥ E_um ?
532: E ≥ E_ul?
534: PER ≥ PER_u?
536: Setze Weg auf obere Grenze
538: E > 0?
540: Modus = Upper ?
542: Setze E auf 0
544: Setze Modus auf Lower
546: Setze Weg auf Normal
548: T_mot ≤ T_lm?
550: Ermittle Motordrehzahl
552: Ermittle Maschinendrehzahl
554: Ermittle Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Motor- und der Maschinendrehzahl
556: Ermittle PER auf der Basis der Schlupfgeschwindigkeit und der Motordrehzahl
558: Ermittle Schlupfleistung auf der Basis von T_mot und der Schlupfgeschwindigkeit
560: Ermittle E auf der Basis der Schlupfleistung
562: E ≤ E_lm?
564: E ≤ E_ll?
566: PER ≤ PER_l?
568: Setze Weg auf untere Grenze
570: Ermittle INDEX auf der Basis von T_ul und T_mot
572: Ermittle INDEX auf der Basis von T_mot und T_ll
574: Ermittle k_e auf der Basis von INDEX
576: Ermittle E auf der Basis von k_e
578: |E| ≤ E_n?
580: Setze Weg auf Normal

Claims

Steuermodul (20) eines Fahrzeuges (10), welches umfasst: ein Fahrdiagnosemodul (100), das eine Lastenergie eines Nebenaggregat-Antriebssystems (40) des Fahrzeuges (10) ermittelt, bei der es sich um eine kumulative, transiente Energie handelt, die verwendet wird, um Lasten an dem Nebenaggregat-Antriebssystem (40) zu betreiben, und das einen Schlupfanteil eines Riemens (56) des Nebenaggregat-Antriebssystems (40) auf der Basis einer Maschinendrehzahl und einer Motordrehzahl ermittelt; und ein Hybridsteuermodul (102), das ein angefordertes Motordrehmoment für einen Motor (36) ermittelt und das Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteils anwendet, wobei das Steuermodul (20) den Motor (36) des Fahrzeuges (10) auf der Basis des begrenzten angeforderten Motordrehmoments steuert.
Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Fahrdiagnosemodul (100) ferner ein Lastenergiemodul (206) umfasst, das die Lastenergie auf der Basis einer Schlupfleistung des Riemens (56) ermittelt.
Steuermodul nach Anspruch 2, wobei das Fahrdiagnosemodul (100) ferner ein Schlupfleistungsmodul (24) umfasst, das die Schlupfleistung auf der Basis eines Motordrehmoments und einer Schlupfgeschwindigkeit des Riemens (56) ermittelt.
Steuermodul nach Anspruch 3, wobei das Fahrdiagnosemodul (100) ferner ein Schlupfgeschwindigkeitsmodul (200) umfasst, das die Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Maschinendrehzahl und der Motordrehzahl ermittelt.
Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Fahrdiagnosemodul (100) ferner ein Schlupfanteilmodul (202) umfasst, das den Schlupfanteil auf der Basis einer Schlupfgeschwindigkeit des Riemens (56) und der Motordrehzahl ermittelt.
Steuermodul nach Anspruch 1, wobei das Hybridsteuermodul (102) ferner ein Drehmomentgrenzmodul (304) umfasst, das eine Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment anwendet, wenn ein Spannerwegsignal ein Obergrenzensignal ist, und das eine Drehmomentuntergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment anwendet, wenn das Spannerwegsignal ein Untergrenzensignal ist.
Steuermodul nach Anspruch 6, wobei das Hybridsteuermodul (102) ferner ein Spannerwegmodul (300) umfasst, welches das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal setzt, wenn die Lastenergie größer oder gleich einer Energieobergrenze ist.
Steuermodul nach Anspruch 7, wobei das Spannerwegmodul (300) das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal setzt, wenn die Lastenergie kleiner als die Energieobergrenze ist und der Schlupfanteil größer oder gleich einer Schlupfanteil-Obergrenze ist.
Steuermodul nach Anspruch 7, wobei das Spannerwegmodul (300) das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal setzt, wenn die Lastenergie kleiner oder gleich einer Energieuntergrenze ist.
Steuermodul nach Anspruch 9, wobei das Spannerwegmodul (300) das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal setzt, wenn die Lastenergie größer als die Energieuntergrenze ist und der Schlupfanteil kleiner oder gleich einer Schlupfanteil-Untergrenze ist.
Steuermodul nach Anspruch 7, wobei das Spannerwegmodul (300) das Spannerwegsignal auf ein vorbestimmtes Signal setzt.
Verfahren zum Betreiben eines Steuermoduls (20) eines Fahrzeuges (10), welches umfasst, dass: eine Lastenergie eines Nebenaggregat-Antriebssystems (40) des Fahrzeuges (10) ermittelt wird, bei der es sich um eine kumulative, transiente Energie handelt, die verwendet wird, um Lasten an dem Nebenaggregat-Antriebssystem (40) zu betreiben; ein Schlupfanteil eines Riemens (56) des Nebenaggregat-Antriebssystems (40) auf der Basis einer Maschinendrehzahl und einer Motordrehzahl ermittelt wird; ein angefordertes Motordrehmoment für einen Motor (36) ermittelt wird und Grenzen auf das angeforderte Motordrehmoment auf der Basis der Lastenergie und/oder des Schlupfanteils angewendet werden; und der Motor (36) des Fahrzeuges (10) auf der Basis des begrenzten angeforderten Motordrehmoments gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, welches ferner umfasst, dass die Lastenergie auf der Basis einer Schlupfleistung des Riemens (56) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, welches ferner umfasst, dass die Schlupfleistung auf der Basis eines Motordrehmoments und einer Schlupfgeschwindigkeit des Riemens (56) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, welches ferner umfasst, dass die Schlupfgeschwindigkeit auf der Basis der Maschinendrehzahl und der Motordrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, welches ferner umfasst, dass der Schlupfanteil auf der Basis einer Schlupfgeschwindigkeit des Riemens (56) und der Motordrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, welches ferner umfasst, dass: eine Drehmomentobergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment angewendet wird, wenn ein Spannerwegsignal ein Obergrenzensignal ist; und eine Drehmomentuntergrenze auf das angeforderte Motordrehmoment angewendet wird, wenn das Spannerwegsignal ein Untergrenzensignal ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner umfasst, dass das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal gesetzt wird, wenn die Lastenergie größer oder gleich einer Energieobergrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 18, welches ferner umfasst, dass das Spannerwegsignal auf das Obergrenzensignal gesetzt wird, wenn die Lastenergie kleiner als die Energieobergrenze ist und der Schlupfanteil größer oder gleich einer Schlupfanteil-Obergrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner umfasst, dass das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal gesetzt wird, wenn die Lastenergie kleiner oder gleich einer Energieuntergrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 20, welches ferner umfasst, dass das Spannerwegsignal auf das Untergrenzensignal gesetzt wird, wenn die Lastenergie größer als die Energieuntergrenze ist und der Schlupfanteil kleiner oder gleich einer Schlupfanteil-Untergrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches ferner umfasst, dass das Spannerwegsignal auf ein vorbestimmtes Signal gesetzt wird.