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Stand der Technik
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Aus der
DE 197 54 286 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Dabei wird der Betätigungsgrad eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements erfaßt und aus diesem Betätigungsgrad ein Sollwert für das Drehmoment der Antriebseinheit gebildet.
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Aus der Druckschrift
DE 198 33 909 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur drehmomentgestützten Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung bekannt, die einen Fahrer-Überlagerungsmodus umfasst. Der Fahrer-Überlagerungsmodus wird aktiviert, wenn ein vom Fahrer durch das Gaspedal angefordertes Drehmoment ein Drehmoment überschreitet, das entweder von einem Geschwindigkeitsregelungsmodus oder von einem Beschleunigungsregelungsmodus angefordert wird. Der Fahrer-Überlagerungsmodus aktiviert dabei eine voreingestellte Drehmomentanforderung.
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Aus der
DE 100 565 368 A1 ist eine Konstantgeschwindigkeitsfahrt-Steuer-/Regeleinrichtung für Fahrzeuge bekannt, welche eine Soll-Drosselöffnung eines Drosselventils derart festlegt, dass die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bei einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit liegt. Die Einrichtung erfasst einen Gaspedalbetätigungsbetrag als eine Gaspedalöffnung, addiert die festgelegte Soll-Drosselöffnung und die erfasste Gaspedalöffnung um ein Öffnungssignal als das Additionsergebnis zu erzeugen und treibt das Drosselventil an und steuert/regelt eine Getriebestufe eines automatischen Getriebes nach Maßgabe des Öffnungssignals.
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Weiterhin bekannt sind Fahrgeschwindigkeitsregler, die zur Einhaltung einer gewünschten Geschwindigkeit eines Fahrzeugs ein bestimmtes Drehmoment vom Verbrennungsmotor fordern. Will der Fahrer im aktiven Betrieb des Fahrgeschwindigkeitsreglers schneller als die eingestellte Geschwindigkeit fahren, beispielsweise um einen Überholvorgang einzuleiten, so kann er durch Betätigen des Fahrpedals ein höheres Drehmoment vom Verbrennungsmotor anfordern. Dazu muß der Fahrer das Fahrpedal so weit betätigen, dass das daraus resultierende geforderte Drehmoment des Verbrennungsmotors größer als das vom Fahrgeschwindigkeitsregler geforderte Drehmoment ist. Bis zu diesem Betriebspunkt des Fahrpedals ergibt sich also ein Leerweg im Fahrpedal, bei dem sich die Fahrzeugreaktion nicht verändert.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass der Sollwert für das Drehmoment mit einem gerade von einem Fahrgeschwindigkeitsregler geforderten Vorgabewert für das Drehmoment verglichen wird, dass durch Steuerung der Antriebseinheit das Drehmoment der Antriebseinheit nur dann an den Sollwert angenähert wird, wenn der Sollwert den Vorgabewert überschreitet, und dass der Verlauf des Sollwerts für das Drehmoment als Funktion des Betätigungsgrades des Bedienelementes so gewählt wird, dass in einem Schnittpunkt des Verlaufs des Sollwerts für das Drehmoment mit dem gerade vom Fahrgeschwindigkeitsregler geforderten Vorgabewert ein vorgegebener Wert für den Betätigungsgrad des Bedienelementes nicht überschritten wird. Auf diese Weise kann der Leerweg bei der Betätigung des Bedienelementes bis zur Überschreitung des vom Fahrgeschwindigkeitsregler geforderten Vorgabewertes reduziert werden. Das Fahrzeug kann somit schneller auf einen Fahrerwunsch nach Erhöhen des Drehmoments über den vom Fahrgeschwindigkeitsregler geforderten Vorgabewert, beispielsweise zum Einleiten eines Überholvorgangs, reagieren.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens und der Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs gemäß den unabhängigen Ansprüchen möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verlauf des Sollwerts für das Drehmoment den Vorgabewert höchstens um einen vorgegebenen Differenzwert unterschreitet. Auf diese Weise läßt sich der vorgegebene Wert für den Betätigungsgrad des Bedienelementes bei äußerst geringem Rechenaufwand durch einfaches Verschieben eines Teils einer Kennlinie für den Verlauf des Sollwerts realisieren.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs,
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2 einen Ablaufplan für den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs,
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3 eine Kennlinie eines Verlaufs eines Sollwerts für das Drehmoment einer Antriebseinheit über den Betätigungsgrad eines Bedienelementes und
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4 eine erfindungsgemäße Anpassung des Kennlinienverlaufs für den Sollwert zur Erzielung eines gewünschten vorgegebenen Wertes für den Betätigungsgrad des Bedienelementes im Schnittpunkt mit einem von einem Fahrgeschwindigkeitsregler geforderten Vorgabewert.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 kennzeichnet 15 eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung einer Antriebseinheit 1 eines Fahrzeugs. Die elektronische Steuereinheit 15 umfaßt dabei eine Antriebssteuerung 25, Vergleichsmittel 20 und Berechnungsmittel 30. Die Antriebssteuerung 25 ist einerseits mit der Antriebseinheit 1 und andererseits mit den Vergleichsmitteln 20 und den Berechnungsmitteln 30 verbunden. Die Vergleichsmittel 20 sind außerdem mit den Berechnungsmitteln 30 verbunden. Ein Fahrgeschwindigkeitsregler 10 ist mit den Vergleichsmitteln 20, der Antriebssteuerung 25 und den Berechnungsmitteln 30 verbunden. Ein Bedienelement 5 ist mit den Berechnungsmitteln 30 verbunden.
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Das Bedienelement 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Fahrpedal. Ein Betätigungsgrad des Fahrpedals 5 entspricht dann einer Fahrpedalstellung F. Das Fahrpedal 5 informiert die Berechnungsmittel 30 permanent über die aktuelle Fahrpedalstellung F. In den Berechnungsmitteln 30 oder einem in 1 nicht dargestellten Speicher der elektronischen Steuereinheit 15 ist ein Kennfeld K für den Verlauf eines Sollwertes S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 als Funktion der Fahrpedalstellung F des Fahrpedals 5, wie beispielsweise in 3 dargestellt, und einer weiteren Betriebsgröße, wie beispielsweise der Motordrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit, abgelegt. Die Berechnungsmittel 30 ermitteln aus der vom Fahrpedal 5 gelieferten aktuellen Fahrpedalstellung F anhand dieses Kennfeldes K den zugehörigen Sollwert für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 und geben diesen Sollwert S an die Antriebsteuerung 25 ab. Die Antriebsteuerung 25 steuert die Antriebseinheit 1 derart an, dass das Drehmoment der Antriebseinheit 1 an den ermittelten Sollwert S angenähert wird.
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Wird nun der Fahrgeschwindigkeitsregler 10 aktiviert, beispielsweise infolge einer Geschwindigkeitsvorgabe durch den Fahrer des Fahrzeugs, so ermittelt der Fahrgeschwindigkeitsregler 10 in Abhängigkeit der gewünschten Fahrgeschwindigkeit einen Vorgabewert V für das Drehmoment der Antriebseinheit 1. Dieser Vorgabewert V wird ebenfalls an die Berechnungsmittel 30 abgegeben. Gemäß 3 ist dargestellt, dass der Vorgabewert V das Kennfeld K für den Sollwert S bezüglich eines festen zweiten Arbeitspunktes in einem Schnittpunkt SP schneidet. Diesem Schnittpunkt SP entspricht eine Fahrpedalstellung FSP. Wenn der Fahrgeschwindigkeitsregler 10 aktiv ist, so fordert er die Antriebssteuerung 25 auf, den gerade geforderten Vorgabewert V für das Drehmoment an der Antriebseinheit 1 einzustellen. Dies hat zur Folge, dass eine Betätigung des Fahrpedals 5 bis zur Fahrpedalstellung FSP ohne Wirkung bleibt, da erst für eine Fahrpedalstellung F > FSP der Sollwert S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 den gerade von dem aktivierten Fahrgeschwindigkeitsregler 10 geforderten Vorgabewert V überschreitet.
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In den Vergleichsmitteln 20 wird der von den Berechnungsmitteln 30 aus der Fahrpedalstellung F ermittelte Sollwert S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 mit dem vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 geforderten Vorgabewert V verglichen. Nur für den Fall, in dem bei aktiviertem Fahrgeschwindigkeitsregler 10 der Sollwert S über dem Vorgabewert V liegt, wird die Antriebssteuerung 25 von den Vergleichsmitteln 20 dazu veranlaßt, das Drehmoment der Antriebseinheit 1 nicht mehr an den vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 geforderten Vorgabewert V, sondern an den von den Berechnungsmitteln 30 ermittelten Sollwert S anzunähern. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeugs ein Überholvorgang mit einer Fahrgeschwindigkeit einleiten, die über der vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 einzustellenden Fahrgeschwindigkeit liegt.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Berechnungsmittel 30 bei aktiviertem Fahrgeschwindigkeitsregler 10 aus dem gerade vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 geforderten Vorgabewert V ein neues Kennfeld K' berechnen, bei dem in einem Schnittpunkt SP' des Verlaufs des Sollwerts S für das Drehmoment mit dem gerade vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 geforderten Vorgabewert V ein vorgegebener Wert VW für die Fahrpedalstellung F des Fahrpedals 5 nicht überschritten wird. Der vorgegebene Wert VW kann dabei in den Berechnungsmitteln 30 fest voreingestellt sein oder mittels einer in 1 nicht dargestellten Eingabeeinheit der elektronischen Steuereinheit 15 den Berechnungsmitteln 30 zugeführt sein.
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Über den vorgegebenen Wert VW für die Fahrpedalstellung F kann somit sichergestellt werden, dass der Leerweg des Fahrpedals 5 bis zu einer Reaktion des Fahrzeugs in Form einer Erhöhung des Drehmoments der Antriebseinheit 1 über den Vorgabewert V hinaus reduziert wird. Das Fahrzeug reagiert somit schneller auf einen Fahrerwunsch nach Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit über die vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 aktuell einzustellende Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise um einen Überholvorgang einzuleiten. Zu diesem Zweck wird das Kennfeld K beispielsweise gemäß 4 von den Berechnungsmitteln 30 an den Vorgabewert V angepaßt. Dazu wird gemäß dem Beispiel nach 4 der Verlauf des Kennfelds K in einem ersten Bereich 35, der die Nullstellung des Fahrpedals 5 einschließt, in grober Näherung nach oben zu höheren Sollwerten S hin verschoben, wobei zumindest im Anfangsbereich ausgehend von der Nullstellung des Fahrpedals 5 etwa die gleiche Steigung wie bei dem ursprünglichen Kennfeld K erreicht wird. Das ursprüngliche Kennfeld K ist dabei im ersten Bereich 35 gemäß 4 gestrichelt dargestellt, wobei das neue, an den Vorgabewert V angepaßte Kennfeld in 4 im ersten Bereich 35 mit dem Bezugszeichen K' gekennzeichnet ist. Es geht an der Grenze zwischen dem ersten Bereich 35 und einem sich daran anschließenden zweiten Bereich 40 für größere Fahrpedalstellungen F in das ursprüngliche Kennfeld K über. Durch Vergleich der 3 und 4 ist dabei ersichtlich, dass der vorgegebene Wert VW im Vergleich zur Fahrpedalstellung FSP beim ursprünglichen Schnittpunkt SP gemäß 3 erheblich kleiner ist. Die Fahrpedalstellung FSP und der ursprüngliche Schnittpunkt SP ist dabei zum Vergleichszweck in 4 eingetragen. Durch das im ersten Bereich 35 neue Kennfeld K' ergibt sich somit ein geringerer Leerweg des Fahrpedals 5 im Vergleich zum ursprünglichen Kennfeld K.
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Die Bildung des neuen Kennfelds K' im ersten Bereich 35 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Ziel ist es dabei, dass das neue Kennfeld K' den Vorgabewert V im neuen Schnittpunkt SP' schneidet, um den vorgegebenen Wert VW zu realisieren, so dass der Sollwert S für Fahrpedalstellungen F > VW den Vorgabewert V überschreitet. Dabei kann es wie in 4 dargestellt vorgesehen sein, dass die Steigung des neuen Kennfelds K' etwa gleich der Steigung des ursprünglichen Kennfelds K im Bereich der Nullstellung des Fahrpedals 5 ist. Diese Steigung als bekannt in den Berechnungsmitteln 30 vorausgesetzt ergibt sich zur Realisierung des vorgegebenen Wertes VW für die Fahrpedalstellung F des Fahrpedals 5 ein vorgegebener Differenzwert DW, um den der Sollwert S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 den Vorgabewert V höchstens unterschreitet, und zwar in der Nullstellung des Fahrpedals 5 wie in 4 dargestellt.
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Der vorgegebene Differenzwert DW kann dabei beispielsweise etwa 10% des geforderten Vorgabewertes V betragen.
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Eine weitere Möglichkeit für die Bildung des neuen Kennfelds K' besteht darin, ausgehend vom Ausgangspunkt des ursprünglichen Kennfelds K in der Nullstellung des Fahrpedals 5 einen Verlauf für das neue Kennfeld K' zu wählen, der die folgenden beiden Bedingungen erfüllen muß, nämlich
- 1. Den Vorgabewert V in einer Fahrpedalstellung F zu schneiden, die dem vorgegebenen Wert VW entspricht und
- 2. An der Grenze zwischen dem ersten Bereich 35 und dem zweiten Bereich 40 in das ursprüngliche Kennfeld K überzugehen.
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Lediglich die erstgenannte Bedingung ist dabei für die Realisierung der Erfindung wesentlich. Dabei liegt das neue Kennfeld K' für Fahrpedalstellungen F < VW mit seinem Sollwert S unterhalb des Vorgabewertes V. Für Fahrpedalstellung F > VW liegt das neue Kennfeld K' mit seinen Sollwerten S oberhalb des Vorgabewertes V. Sinnvollerweise ist das neue Kennfeld K' zumindest monoton steigend, vorteilhafterweise streng monoton steigend ausgebildet, um vor allem für Fahrpedalstellungen F > VW unnötigen Leerweg zu vermeiden. Abgesehen von diesen Randbedingungen ist der Verlauf des neuen Kennfeldes K' prinzipiell beliebig wählbar. Vorteilhafterweise sollte das neue Kennfeld K' jedoch sowohl für Fahrpedalstellungen F < VW als auch für Fahrpedalstellungen F > VW linear verlaufen und kann beispielsweise im neuen Schnittpunkt SP' einen Knickpunkt aufweisen. Dann läßt sich für den Fahrer ein gleichförmiges Fahrverhalten realisieren. Wird der vorgegebene Werte VW gleich Null gewählt, so führt bereits eine geringfügige Betätigung des Fahrpedals 5 durch den Fahrer zu einem Überschreiten der Anforderung des Fahrgeschwindigkeitsreglers 10 und damit zu einer höheren Fahrgeschwindigkeit im Vergleich zur Vorgabe des Fahrgeschwindigkeitsreglers 10. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr nervöses Fahrverhalten, weil dann kleinste Fahrpedalstellungen über dem Nullpunkt sofort ein Aussetzen des Fahrgeschwindigkeitsreglers 10 zur Folge haben. Deshalb wird der vorgegebene Wert VW vorteilhafterweise größer als Null gewählt, um dem Fahrer für die Betätigung des Fahrpedals 5 angemessenen Spielraum bis zum Überschreiten der Anforderung des Fahrgeschwindigkeitsreglers 10 zu geben.
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In 2 ist ein Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt. Nach Aktivieren des Fahrgeschwindigkeitsreglers 10 führt dieser der Antriebssteuerung 25 den für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 geforderten Vorgabewert V zu. Die Antriebssteuerung 25 veranlaßt daraufhin die Antriebseinheit 1 dazu, das Drehmoment der Antriebseinheit 1 an den Vorgabewert V anzunähern. Der Vorgabewert V wird außerdem den Berechnungsmitteln 30 zugeführt. Bei einem Programmpunkt 100 berechnen die Berechnungsmittel 30 in der zu 4 beschriebenen Weise für den ersten Bereich 35 das neue Kennfeld K', das an der Grenze zwischen dem ersten Bereich 35 und dem zweiten Bereich 40 in das ursprüngliche Kennfeld K übergeht. Das neue Kennfeld K' schneidet dabei den Vorgabewert V in einer Fahrpedalstellung F, die dem vorgegebenen Wert VW entspricht. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt. Bei Programmpunkt 105 ermitteln die Berechnungsmittel 30 aus der aktuell vom Fahrpedal 5 empfangenen Fahrpedalstellung F anhand des neuen Kennfelds K' im ersten Bereich 35 und des ursprünglichen Kennfelds K im zweiten Bereich 40 den zugeordneten Sollwert S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt. Bei Programmpunkt 110 geben die Berechnungsmittel 30 den ermittelten Sollwert S an die Vergleichsmittel 20 ab. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt. Bei Programmpunkt 115 vergleichen die Vergleichsmittel 20 den zugeführten Sollwert S mit dem vom Fahrgeschwindigkeitsregler 10 erhaltenen Vorgabewert V. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 120 verzweigt. Bei Programmpunkt 120 prüfen die Vergleichsmittel 20, ob der Sollwert S größer als der Vorgabewert V ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 130 verzweigt. Bei Programmpunkt 125 veranlassen die Vergleichsmittel 20 die Antriebssteuerung 25 dazu, die Antriebseinheit 1 derart anzusteuern, dass das Drehmoment der Antriebseinheit 1 an den Sollwert S angenähert wird. Anschließend wird das Programm verlassen bzw. für die nächste von den Berechnungsmitteln 30 empfangene Fahrpedalstellung F erneut durchgeführt. Bei Programmpunkt 130 veranlassen die Vergleichsmittel 20 die Antriebssteuerung 25 zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 derart, dass das Drehmoment der Antriebseinheit 1 an den Vorgabewert V angenähert wird. Anschließend wird das Programm verlassen bzw. für die nächste von den Berechnungsmitteln 30 empfangene Fahrpedalstellung F erneut durchlaufen.
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Der beschriebene Ablauf kann durch eine in 1 nicht dargestellte Steuerung in der elektronischen Steuereinheit 15 organisiert werden, die mit den Berechnungsmitteln 30, den Vergleichsmitteln 20 und der Antriebssteuerung 25 verbunden ist. Die Organisation des beschriebenen Ablaufs kann auch von der Antriebssteuerung 25 mit übernommen werden.
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Gemäß 4 wird der minimal darstellbare Sollwert S für das Drehmoment der Antriebseinheit 1 auf dem ursprünglichen Kennfeld K bei der Nullstellung des Fahrpedals 5 zur Bildung des neuen Kennfelds K' auf einen Wert knapp unterhalb des Vorgabewertes V versetzt, der um den Differenzwert DW unterhalb dieses Vorgabewertes V liegt.
