CN112512889A - 用于给控制设备加载数据的方法以及用于运行机动车的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于给用于机动车(10)的控制设备(26)加载数据的方法。首先，提供具有存储器的控制设备(26)。建立传动系(14)的至少一个区段的映射的数学模型，其中，所述传动系(14)的区段包括传动装置(20)。在此，所述映射的数学模型描述具有传动比(i)为1的传动系(14)的区段并且能够通用地应用在不同的传动装置(20)中。所述映射的数学模型然后储存在控制设备(26)的存储器中。此外，提出一种机动车(10)以及用于运行机动车的方法。

Description

用于给控制设备加载数据的方法以及用于运行机动车的方法
技术领域
本发明涉及一种用于给用于机动车的控制设备加载数据的方法以及一种用于运行机动车的方法。
背景技术
一般性地，机动车主要可以在传动系的结构方面不同，传动系将电动机和/或内燃机与机动车的车轮以传递力的方式连接，尤其是在混合动力车辆中。在此，传动系主要关于在传动系中构造的传动装置不同，所述传动装置将与电动机和/或内燃机连接的驱动轴的转速转换成车轮的转速。
为了控制某种机动车功能，需要的是，传动系的确定的参数被储存在对应的控制设备中。所述参数例如是传动装置的传动比和/或是传动系的区段或部件的质量。
因为这些参数从车辆类型到车辆类型是不同的，所以对于每种车辆类型必须建立和验证这些参数的独有的组，由于车辆类型的不断增加的变型多样性，这意味着高的开发和试验耗费，由此成本对应地是高的。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于给控制设备加载数据的方法以及一种用于运行机动车的方法，其中，消除了现有技术的缺点。
按照本发明，所述任务通过一种用于给用于机动车的控制设备加载数据的方法来解决，所述方法具有如下步骤：提供具有存储器的控制设备。建立传动系的至少一个区段的映射的数学模型，其中，所述传动系的区段包括传动装置。在此，所述映射的数学模型描绘具有传动比为1的传动系的区段并且能够通用地应用在不同的传动装置中。映射的数学模型然后储存在控制设备的存储器中。
“给控制设备加载数据”在此并且在下面可以理解为，将数据以任意格式、计算机程序和/或控制命令存储或者说保存在控制设备上，尤其在控制设备的存储器中。
亦即，按照本发明提供一种能够通用地使用的数学模型，其能够与传动系的具体的物理上的设计方案无关地应用于几乎每一种传动系。因此不再需要的是，对于每一种车辆类型得出、验证在传动系的系统参数方面的独有的组并且以该组给控制设备加载数据。更多地，对应的控制设备能够通用地应用于不同的车辆类型，由此开发和试验耗费被显著降低。就此而言，能够尤其在机动车的高多样性的情况下显著降低成本，但是不同的传动系包括结构相同的控制设备。
按照本发明的一种设计方案，传动系的区段被模型化为至少两个彼此经由弹簧元件和/或经由阻尼元件耦联的质量。换言之，传动系的包括传动装置的区段被模型化为阻尼谐波振荡器。如果传动系包括多个传动装置，则模型也可以包括多个质量，所述质量串联地和/或并联地连接并且成对地分别经由弹簧元件和/或经由阻尼元件耦联。模型化为阻尼谐波振荡器足够精确地描述所有重要的系统特性(主要是传动装置的阻尼和弹性)并且此外允许容易地生成系统矩阵以及快速解算耦合的质量的运动方程和/或状态方程，尤其数值地解算运动方程和/或状态方程。这尤其实时地实现解算耦合的质量的运动方程和/或状态方程。
按照本发明，所述任务此外通过一种用于运行机动车的方法来解决，其中，机动车包括具有至少一个传动装置——所述传动装置具有传动比——的传动系并且包括控制设备，所述控制设备按照上面所描述的方法被加载数据，其具有如下步骤：首先，基于所述至少一个传动装置的实际的传动比将映射的数学模型的参数和/或变量进行缩放。然后基于映射的数学模型和被缩放的参数和/或变量生成至少一个系统矩阵。
亦即，按照本发明的方法基于如下构思，即通用的数学模型的参数和/或变量基于传动装置的真实的特性进行适配、更准确地说基于传动装置的实际的传动比。由此，控制设备能够容易与相应的机动车的传动系的具体的、实际的物理上的设计方案相适配并且因此能够通用地应用于不同的车辆类型。
在此，所述参数和/或变量优选根据预先定义的模式进行缩放。每个要缩放的参数和每个要缩放的变量固定地配属有公式关系，所述公式关系描述对应的被缩放的参数或变量与传动装置的实际的传动比的相关性。
基于所述系统矩阵，能够解算、尤其数值地解算从传动系的数学模型中得出的运动方程和/或状态方程。
优选地，所述参数和/或变量缩放成，使得映射的数学模型描绘传动系的至少一个区段。换言之，具有被缩放的参数和/或变量的映射的数学模型等同于传动系的区段的考虑到了传动比的“真实的”数学的模型。然而，不必针对每种传动系建立独有的数学模型。更多地足够的是，根据预先定义的模式对通用的映射的数学模型的参数和/或变量进行适配。由此应用耗费显著降低，由此成本能够对应地下降。
在下面，“基于系统矩阵进行控制”可以理解为，为了控制而考虑到系统矩阵本身、对应的运动方程的解算和/或对应的状态方程的解算。
本发明的一方面规定，基于系统矩阵控制至少一个机动车功能。尤其是基于系统矩阵对驱动功能、转向功能和/或干扰抑制功能进行控制。驱动功能例如是提供预先定义的转矩和/或在内燃机与电动马达之间分配转矩。转向功能可以是提供用于转向支持的预先定义的辅助力矩和/或提供自适应的转向感觉。干扰抑制功能例如是对在传动系中的扭振的抑制和/或是对从传动系到方向盘上的干扰的反作用(例如“在平滑的道路上摇晃”)的抑制。
按照本发明的另一方面，基于系统矩阵控制机动车的驱动机器。驱动机器例如是内燃机和/或是电动马达，其中，控制设备可以是马达控制设备。通过对机动车的驱动器的有针对性的控制能够例如主动地抑制在传动系中的扭振。
另一方面规定，对机动车的主动阻尼装置进行控制。尤其涉及主动地抑制在传动系中的扭振的阻尼装置，由此能够显著提高行驶舒适性。
优选地，传动装置的传动比的实际值、尤其是传动比的当前的实际值传输至控制设备。换言之，传动比的实际值不必手动地并且针对每一种机动车类型单独地存入到控制设备中。更多地，控制设备直接从传动装置、尤其从传动装置控制设备获得传动比的实际值。如果涉及到具有多个挡位或挡级的传动装置，则还能够始终将传动比的当前的实际值传输至控制设备，由此映射的数学模型的参数和/或变量能够始终与传动比的当前的值相适配。
备选地或附加地，传动比的实际值可以在制造机动车时被储存在控制设备中。当传动装置仅具有一个固定的传动比时和/或当传动装置没有传动装置控制设备时，这是特别有利的。
如果涉及到具有多个挡位或挡级的传动装置，则还可以将各个挡位的传动比的实际值储存在控制设备中并且控制设备然后还从传动装置例如仅获得如下信号，即刚好挂入哪个挡位。在这里，映射的数学模型的参数和/或变量还始终与传动比的当前的值相适配。
此外，所述任务按照本发明通过具有如下传动系的机动车来解决，所述传动系包括具有传动比的至少一个传动装置并且包括控制设备，所述控制设备按照上面所描述的用于给控制设备加载数据的方法进行加载数据，其中，机动车构造成用于执行上面所描述的用于运行机动车的方法。关于优点参考上面的阐释。
附图说明
另外的优点和特性从随后的描述和所参考的附图中得出。在附图中：
图1示意性地示出按照本发明的机动车；
图2示出按照本发明的用于给用于机动车的控制设备加载数据的方法的步骤的示意性的流程图；
图3a示出传动系的数学模型；图3b示出传动系的映射的数学模型；并且
图4示出按照本发明的用于运行机动车的方法的步骤的示意性的流程图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出机动车10，所述机动车具有驱动机器12以及传动系14，所述传动系将驱动机器12以传递力的方式与机动车10的至少一个车桥连接。在示出的示例中，驱动机器12与机动车10的后车桥16连接。
亦即，机动车10构造有后轮驱动器。备选地或附加地，机动车10然而还可以具有前轮驱动器。
驱动机器12可以包括内燃机和/或电动马达。换言之，机动车10可以构造为具有内燃机驱动器的车辆、构造为电动车辆或构造为包括内燃机和电动马达的混合动力车辆。
传动系14包括具有传动比i的至少一个传动装置20。在图1中示出的示例中，传动装置20将配属于驱动机器12的驱动轴22的转速转换成后轮18的转速。尤其地，传动装置20具有多个挡位，其中，传动比i于是取决于所挂入的挡位。
如果机动车构造为混合动力车辆，则传动系14也还可以包括将内燃机和电动马达的转矩传递到驱动轴22上的分动器。
可选地，在传动系14中设有阻尼装置24，所述阻尼装置设置成用于主动地抑制在传动系14中的干扰的扭振。
此外，机动车10具有设置成用于控制至少一个机动车功能的控制设备26。
尤其地，控制设备26是马达控制设备和/或是阻尼装置24的控制设备。因此，控制设备26能够与驱动机器12和/或与阻尼装置24以传递信号的方式连接。
“以传递信号的方式连接”在此可以理解为每一种适用于传递数据和/或信号的无线或有线连接。以传递信号的方式的连接在图1中通过虚线示意性地示出。
备选地或附加地，控制设备26构造成用于控制驱动功能、转向功能和/或干扰抑制功能。驱动功能例如是通过驱动机器提供预先定义的转矩和/或在内燃机与电动马达之间分配转矩。转向功能可以是提供用于转向支持的预先定义的辅助力矩和/或提供自适应的转向感觉。干扰抑制功能例如是对在传动系14中的扭振的抑制和/或是对从传动系至方向盘的干扰的反作用——例如“在平滑的道路上摇晃”——的抑制。
此外，控制设备26能够与传动装置20、尤其与传动装置控制设备28以传递信号的方式连接。
优选地，控制设备能够通用地应用于不同类型的传动系，尤其能够应用于具有不同的传动比i的传动系14。
为了这个目的，在控制设备26的存储器中储存有传动系14的映射的数学模型，其中，控制设备26借助于在下面根据图2和3描述的方法进行加载数据。
首先，建立包括传动装置20的传动系14的区段的映射的数学模型(步骤S1)。
在此，映射的数学模型描述具有传动装置传动比i＝1的传动系14的区段。换言之，在映射的数学模型中，通过传动装置20，转速和转矩既没有发生增速也没有发生减速。
为了更好的理解，根据在图3中示出的示例性的数学模型还更详细地阐释步骤S1。
在表示传动系14的数学模型或传动系14的映射的数学模型的图3a和3b中，传动系14分别被模型化为阻尼谐波振荡器。
第一质量m1在这里代表在传动装置20的第一侧30上的结构部件的有效质量，而第二质量m2代表在传动装置20的第二侧32上的结构部件的有效质量。
这两个质量m1、m2通过具有传动比i的传动级34、具有弹簧常数k的弹簧元件36以及具有阻尼常数c的阻尼元件38彼此耦联。此外，转矩f作用于第二质量m2。
传动级34的传动比i在此实现为，使得在图3a中从左向右将转速乘以i并且将转矩除以i。
传动级34、弹簧元件36和阻尼元件38一起形成传动装置20的模型。
对于质量m1或m2的坐标x1和x2，能够从在图3a中示出的数学模型中推导出如下耦合的运动方程：
Figure BDA0002917959670000071
Figure BDA0002917959670000072
图3b的映射的数学模型正好对应于按照图3a的数学模型，然而具有固定的选择i＝1和被修改的弹簧常数
Figure BDA0002917959670000073
以及被修改的阻尼常数
Figure BDA0002917959670000074
对应于此地，运动方程为：
Figure BDA0002917959670000075
Figure BDA0002917959670000076
在这里应再次提到的是，上面所描述的数学模型仅是用于说明的示例。当然，对于传动系14可以选择任意的合适的数学模型。
然而，数学模型始终包含运动方程和/或状态方程，其描述在传动装置20之上和之下的轴的转动运动。类似地，映射的数学模型始终对应于传动系14的数学模型，然而，具有传动比i＝1。
映射的数学模型，尤其是从属的运动方程和/或状态方程储存在控制设备26的存储器中(步骤S3)。
控制设备26现在能够通用地应用于不同类型的传动系，尤其能够用于具有不同的传动比i的传动系14。
对此，仅需执行在下面根据图3和4描述的方法步骤。
首先，基于传动装置20的实际的传动比将映射的数学模型的参数和/或变量缩放(步骤S4)，更确切地说缩放成，使得映射的数学模型描绘传动系14的相关的包含传动装置20的区段。换言之，具有被缩放的参数和/或变量的映射的数学模型等同于传动系14的区段的考虑到了传动比的“真实的”数学模型。
应根据来自图3的模型再一次更详细地说明该步骤。
通过将上面所提及的来自“真实的”数学模型的用于坐标x1和x2的耦合运动方程与来自映射的数学模型的用于坐标x1和x3的耦合运动方程进行比较表明，映射的数学模型在如下的缩放的情况下等同于“真实的”模型：
Figure BDA0002917959670000081
在这里，示出的模型还可以又被理解为仅是对于基础原理的纯说明性的示例，即映射的数学模型的参数和/或变量被缩放，以便描绘真实的传动系14。
对于真实的传动系14的这样的映射，传动比i的实际值明显是需要的。
优选地，传动比i的实际值、尤其传动比i的当前的实际值从传动装置20传输至控制设备26。换言之，传动比i的实际值不是手动地并且对于每辆机动车10单独地存入到控制设备26中。
更多地，控制设备26直接从传动装置20、尤其从传动装置控制设备28获得传动比的实际值。如果涉及到具有多个挡位的传动装置20，则因此还可以将传动比i的当前的实际值传输至控制设备26。
备选地或附加地，传动比i的实际值能够在制造机动车10时储存在控制设备26中。
基于映射的数学模型和被缩放的参数和/或变量，现在生成至少一个系统矩阵(步骤S5)。此外，从传动系的数学模型中得出的运动方程和/或状态方程被解算，尤其数值地被解算(步骤S6)。
基于系统矩阵，现在上面所描述的车辆功能中的至少一个车辆功能可以由控制设备26控制。
在此，“基于系统矩阵进行控制”可以理解为，为了控制而考虑到系统矩阵本身、对应的运动方程的解算和/或对应的状态方程的解算。

Claims (10)

1.用于给用于机动车(10)的控制设备(26)加载数据的方法，所述方法具有如下步骤：
-提供具有存储器的控制设备(26)；
-建立传动系(14)的至少一个区段的映射的数学模型，其中，所述传动系(14)的区段包括传动装置(20)，其中，所述映射的数学模型描述具有传动比(i)为1的传动系(14)的区段并且能够通用地应用在不同的传动装置(20)中；以及
-将所述映射的数学模型储存在所述控制设备(26)的存储器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传动系(14)的区段被模型化为彼此经由弹簧元件(36)和/或经由阻尼元件(38)耦联的至少两个质量(m1、m2)。
3.用于运行机动车(10)的方法，其中，所述机动车(10)包括具有至少一个传动装置(20)的传动系(14)并且包括控制设备(26)，所述传动装置具有传动比(i)，所述控制设备按照根据权利要求1或2所述的方法被加载数据，其具有如下步骤：
-基于所述至少一个传动装置(20)的实际的传动比(i)来将所述映射的数学模型的参数和/或变量进行缩放；以及
-基于所述映射的数学模型和被缩放的参数和/或变量来生成至少一个系统矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述参数和/或变量缩放成，使得所述映射的数学模型描绘所述传动系(14)的至少一个区段。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，基于所述系统矩阵来控制至少一个机动车功能。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述机动车(10)的驱动机器(12)进行控制。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，对所述机动车(10)的主动阻尼装置(24)进行控制。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动比(i)的实际值、尤其所述传动比(i)的当前的实际值从所述传动装置(20)传输至所述控制设备(26)。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动比(i)的实际值在制造所述机动车(10)时被储存在所述控制设备(26)中。
10.机动车(10)，所述机动车具有传动系(14)，所述传动系包括具有传动比(i)的至少一个传动装置(20)并且包括控制设备(26)，所述控制设备按照根据权利要求1或2所述的方法被加载数据，其中，所述机动车(10)构造成用于执行根据权利要求3至9中任一项所述的方法。
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