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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur adaptiven Ermittlung eines Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine entsprechende Schaltungsanordnung nach Anspruch 10.
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Verfahren zur Ermittlung eines Kupplungsmoments in Kraftfahrzeugen sind beispielsweise bereits aus der
DE 43 04 779 B4 und der
EP 1 259 731 B1 bekannt.
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Die Ermittlung des Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs, das die Brennkraftmaschine an die Kurbelwelle abgibt, wird insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen in der Regel mittels eines Drehmomentenmodells simuliert. Dieses Modell basiert auf einer Umrechung der Ansteuerdauer der Injektoren auf eine Einspritzmenge über ein Injektorkennfeld. Die daraus berechnete Einspritzmenge wird über ein Wirkungsgradkennfeld auf ein inneres Motormoment umgerechnet. Das innere Motormoment wird anschließend um ein ermitteltes Motorreibmoment und um die Momente der Nebenaggregate, z. B. der Klimaanlage, des Generators und der Servopumpe reduziert. Das dadurch entstehende Kupplungsmoment wird bspw. über eine Schnittstelle eines Bussystems dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt.
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Alle Drehmomentenmodelle haben den Nachteil, dass sie an jedem Übergang von einem Wert zum nächsten Wert fast immer fehlerhaft sind. Das führt dazu, dass die Information über das Kupplungsmoment, das dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt wird, ebenfalls fehlerhaft ist. Die führt vor allem im ausgekuppelten Leerlauf zu Problemen, z. B. zu einer schlechten Schaltqualität.
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Aus der
DE 103 05 092 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Anpassung eines Drehmomentenmodells bekannt, bei dem während einer Konstantfahrt des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Parameter des Drehmomentenmodells verstellt wird und anschließend die Auswirkungen auf das Drehmomentenmodell analysiert werden. Im speziellen wird während einer Konstantfahrt das mit Hilfe des Drehmomentenmodells ermittelte Ist-Drehmoment mit einem berechneten Fahrzeug-Drehmoment verglichen. Treten während der Fahrt Verschiebungen zwischen dem berechneten Fahrzeug-Drehmoment und dem ermittelten Ist-Drehmoment auf, dann werden ein oder mehrere Parameter im Drehmomentenmodell angepasst. Mögliche Parameter können bspw. der Zündwinkel oder die Zylinderfüllung sein. Ein derartiges Verfahren ist äußerst aufwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein einfaches und genaues Verfahren sowie eine dazugehörige Schaltungsanordnung zur Ermittlung eines Kupplungsmoments eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass das Kupplungsmoment, das die Brennkraftmaschine an die Kurbelwelle abgibt, mittels eines herkömmlichen Drehmomentenmodells ermittelt wird. Dieses Modell basiert auf einer Umrechung der Ansteuerdauer der Injektoren auf eine Einspritzmenge über ein Injektorkennfeld. Die daraus berechnete Einspritzmenge wird über ein Wirkungsgradkennfeld auf ein inneres Motormoment umgerechnet. Das innere Motormoment wird anschließend um das aktuell ermittelte Motorreibmoment und um aktuell ermittelte Nebenaggregatmomente, wie z. B. das Moment der Klimaanlage, des Generators und der Servopumpe reduziert.
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Weiter liegt der Erfindung die Kenntnis zugrunde, dass im ausgekuppelten stationären Leerlauf das Kupplungsmoment in etwa Null sein muss, d. h. das innere Motormoment entspricht in etwa der Summe aus Motorreibmoment und Nebenaggregatmomente, wenn das Getriebeaufnahmemoment nicht berücksichtigt wird. Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass im (ausgekuppelten) stationären Leerlauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein derartiges Korrekturdrehmoment ermittelt wird, so dass das im stationären Leerlauf ermittelte Kupplungsmoment nach der Adaption des Drehmomentenmodells in etwa Null wird bzw. das innere Moment in etwa gleich der Summe aus aktuell ermitteltem Motorreibmoment und aktuellen Nebenaggregatmomenten entspricht oder einem vorgegebenen Wert entspricht. Dieses ermittelte Korrekturdrehmoment wird anschließend für die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen. Je nachdem, welche Signale berücksichtigt werden, wird das Korrekturdrehmoment derart ermittelt, dass das Kupplungsmoment Null wird, oder dass es einen vorgegebenen Wert annimmt.
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Vorteilhafterweise wird das Korrekturdrehmoment während des stationären Leerlaufs zu vorgegebenen Adaptionszeitpunkten ermittelt. Weiter kann das ermittelte Korrekturdrehmoment mittels eines PT1-Filters gefiltert werden, so dass das ermittelte Korrekturdrehmoment mit einer gewissen Verzögerung zur Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen wird. Die Zeitkonstante des PT1-Filters bzw. die Adaptionszeitkonstante kann variabel sein. Vorteilhafterweise wird die Zeitkonstante des PT1-Filters bzw. die Adaptionszeitkonstante in Abhängigkeit von der Laufzeit des Kraftfahrzeugs vorgegeben. So ist es sinnvoll, zu Beginn der Laufzeit des Kraftfahrzeugs sehr kleine Adaptionszeitkonstanten bzw. Zeitkonstanten vorzugeben, bspw. ca. 0,5 s, da zu Beginn der Laufzeit des Kraftfahrzeugs das Drehmomentenmodell – speziell das Motorreibmoment – noch nicht an aktuelle Fahrzeugparameter und eventuell vorliegende Bauteiletoleranzen angepasst ist. Ist das Fahrzeug bereits länger in Betrieb, können größere Adaptionszeitkonstanten bzw. eine größere Zeitkonstante des PT1-Filters vorgegeben werden, da in der Regel nur noch eine Drift des Drehmomentenmodells – speziell des Motorreibmoments bzw. des Kupplungsmoments – erkannt und korrigiert werden muss.
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Werden bei der Ermittlung des Korrekturdrehmoments lediglich Momente berücksichtigt, die bereits im Drehmomentenmodell einen Einfluss auf die Ermittlung des Kupplungsmoments nehmen, also Motorreibmoment und die Momente der Nebenaggregate, wird ein derartiges Korrekturdrehmoment ermittelt, so dass das im stationären Leerlauf ermittelte Kupplungsmoment nach der Adaption des Drehmomentenmodells in etwa Null wird. Vorteilhafterweise kann bei der Ermittlung des Korrekturdrehmoments jedoch auch ein ermitteltes Getriebeaufnahmemoment berücksichtigt werden. In diesem Fall wird ein derartiges Korrekturdrehmoment ermittelt, das einen vorgegebenen Wert annimmt, der in diesem Fall dem Getriebeaufnahmemoment entspricht.
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Vorteilhafterweise werden für verschiedene Betriebsmodi der Brennkraftmaschine, bspw. Normalbetrieb oder Regenerationsbetrieb, verschiedene Adaptionswerte zum Adaptieren des Motorreibmoment-Kennfelds gelernt bzw. ermittelt. Dadurch wird aus dem Motorreibmoment-Kennfeld ein für jeden Betriebsmodus der Brennkraftmaschine optimales Motorreibmoment ermittelt, welches wiederum in die Ermittlung des Kupplungsmoments einfliest. Damit die Adaptionswerte nicht verloren gehen, können die ermittelten Korrekturdrehmomente jeweils in einem nichtflüchtigen Speicher (EE-Prom) gespeichert werden. Somit können diese Werte weiter für die Adaption des Drehmomentenmodells verwendet werden, bis ein neues Korrekturdrehmoment im jeweiligen Betriebsmodus ermittelt wird.
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Vorteilhafterweise wird das Drehmomentenmodell derart adaptiert, dass das ermittelte Motorreibmoment direkt, oder ein Motorreibmoment-Kennfeld, das zur Ermittlung des aktuellen Motorreibmoments verwendet wird, in Abhängigkeit vom ermittelten Korrekturdrehmoment adaptiert bzw. korrigiert wird. Dies bedeutet, dass das ermittelte Motorreibmoment unter Berücksichtigung des Korrekturdrehmoments derart verändert wird, dass dieses ermittelte Motorreibmoment möglichst genau dem tatsächlich aktuell vorliegenden Motorreibmoment entspricht. Dabei wird vorteilhafterweise vorausgesetzt, das das für einen bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ermittelte Korrekturdrehmoment, also das im stationären Leerlauf ermittelten Korrekturdrehmoment näherungsweise als Offset für alle Betriebspunkte genutzt werden kann. Somit kann bei einer Adaption des Motorreibmoment-Kennfeldes das Kennfeld in jedem Punkt mit einem Offset beaufschlagt werden, der dem ermittelten Korrekturdrehmoment entspricht. Alternativ dazu kann auch das ermittelte Motorreibmoment erst nach der Ermittlung des vorläufigen Motorreibmoments mit einem Offset beaufschlagt werden, der dem ermittelten Korrekturdrehmoment entspricht. Alternativ kann auch erst das mittels eines bereits bekannten Drehmomentenmodells ermittelte Kupplungsdrehmoment am Ende des Drehmomentenmodells um einen Offset reduziert werden, der dem ermittelten Korrekturdrehmoment entspricht.
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Vorteilhafterweise wird eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des Motorreibmoments in Abhängigkeit des ermittelten Korrekturdrehmoments erst dann vorgenommen, wenn ein vorgegebenes Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall überschritten ist, d. h. erst dann, wenn das erstmalig ermittelte Korrekturkupplungsmoment für eine vorgegebene Zeit vorliegt bzw. ermittelt wurde. Erst ab diesem Zeitpunkt kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem ermittelten Korrekturkupplungsmoment um einen zuverlässigen Wert handelt.
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Ebenso ist es sinnvoll, bei der Adaption des Drehmomentenmodells bzw. der Adaption des Motorreibmoments in Abhängigkeit des ermittelten Korrekturdrehmoments zusätzlich noch vorgegebene Fahrzeugparameter, bspw. die Getriebetemperatur und/oder den Lenk(rad)winkel und/oder den Lenk(rad)winkelgradienten zu berücksichtigen. In Abhängigkeit der aktuellen Werte dieser Fahrzeugparameter wird entschieden, ob ein zuverlässiges Korrekturdrehmoment ermittelt worden ist, welches für die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen werden kann. Nur wenn fahrzeugparameter-abhängige Bedingungen erfüllt sind, ist eine Adaption sinnvoll. Ist das Korrekturdrehmoment nicht zuverlässig, wird es verworfen und das zuletzt ermittelte und zuverlässige Korrekturdrehmoment, das in einem Speicher gespeichert ist, zur Adaption des Drehmomentenmodells verwendet.
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Schließlich kann auch noch der Momentenbedarf der Nebenaggregate einschließlich des Momentenbedarfs der Klimaanlage berücksichtigt werden. Somit soll eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des Motorreibmoments in Abhängigkeit des ermittelten Korrekturdrehmoments nur dann vorgenommen werden, wenn der Momentenbedarf der Nebenaggregate eine vorgegebene Momentenbedarfs-Schwelle nicht überschreitet.
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Um ein für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine optimales Korrekturdrehmoment anzugeben, welches für die Adaption des Drehmomentenmodells verwendet wird, kann das ermittelte Korrekturdrehmoment in Abhängigkeit von aktuell vorliegenden Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs korrigiert werden. Erst dieses korrigierte Korrekturdrehmoment wird dann zur Adaption des Drehmomentenmodells verwendet. Bei den vorgegebenen Betriebsparametern kann es sich beispielsweise um die aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder um die aktuelle Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder um das aktuelle Drehmoment der Brennkraftmaschine handeln. Ebenso ist es sinnvoll das ermittelte Korrekturdrehmoment auf einen vorgegebenen maximalen oder minimalen Korrekturgrenzwert zu begrenzen, fall das ermittelte Korrekturdrehmoment darüber hinausgeht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer dazugehörigen Schaltanordnung durchgeführt werden, wobei die Schaltanordnung in einem bereits vorhandenen Steuergerät zur Ermittlung des Kupplungsmoments integriert sein kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
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1 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Korrekturdrehmoments und
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2 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines adaptierten Motorreibmoments innerhalb eines Drehmomentenmodells in Abhängigkeit eines ermittelten Korrekturdrehmoments.
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Die 1 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Ermittlung eines Korrekturdrehmoments K_n bzw. K_r, in Abhängigkeit dessen ein Drehmomentenmodell zur Ermittlung eines Kupplungsmoments adaptiert werden soll. Das Korrekturdrehmoment K_n ist der relevante Wert, wenn sich die Brennkraftmaschine im Normalbetriebmodus befindet und das Korrekturdrehmoment K_r ist der relevante Wert, wenn sich die Brennkraftmaschine im Regenerationsbetriebmodus befindet.
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Um mit der Ermittlung des Korrekturdrehmoments K_n bzw. K_r überhaupt beginnen zu können, müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein. Zum einen muss sich die Brennkraftmaschine im stationären Leerlauf LL befinden, da nur in diesem Zustand eine Voraussage über das tatsächliche Kupplungsdrehmoment getroffen werden kann. Schließlich kann bereits hier die Bedingung t > dt0 abgefragt werden, die erfüllt ist, wenn das Fahrzeug bereits länger als ein gewisses Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall dt0 in Betrieb ist. Des Weiteren können oder müssen weitere Bedingungen Bed erfüllt sein.
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Sobald diese Bedingungen LL, t > dt0 und Bed erfüllt sind, wird im Schritt 10 ein (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoment K_LL in Abhängigkeit, von dem mittels eines Drehmomentenmodells aktuell ermittelten Kupplungsdrehmoment im Leerlauf, also M_K_LL und unter Berücksichtigung eines Getriebeaufnahmemoments M_G ermittelt, also K_LL = f(M_K_LL, M_G). Das Korrekturmoment K_LL entspricht dem Wert des um das Getriebeaufnahmemoment M_G reduzierten und im Leerlauf ermittelten Kupplungsdrehmoments M_K_LL.
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Im nächsten Schritt 20a bzw. 20b wird die Zuordnung des (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoments K_LL zu einem Betriebsmodus vorgenommen. Befindet sich die Brennkraftmaschine im Normalbetrieb, wird im Schritt 20a das (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoment K_LL zum Korrekturdrehmoment K_n im Normalbetrieb. Dieses Korrekturdrehmoment K_n im Normalebetrieb wird anschließend im nächsten Schritt 25a mittels eines ersten PT1-Filters PT1a gefiltert. Die Zeitkonstante ta des PT1-Filters PT1a wird in Abhängigkeit von der Laufzeit lz des Kraftfahrzeugs mittels eines Kennfels Ka_lz vorgegeben. Schließlich wird das gefilterte Korrekturdrehmoment im Schritt 30a in einem nichtflüchtigen Speicher Sp1 gespeichert, so dass es auch später zur Verfügung steht. Dieser Wert von K_n bleibt solange gespeichert, bis ein neuer Wert für K_n ermittelt wird. Befindet sich die Brennkraftmaschine im Regenerationsbetrieb, wird das (noch nicht zugeordnetes) Korrekturdrehmoment K_LL im Schritt 20b zum Korrekturdrehmoment K_r im Regenerationsbetrieb. Dieses Korrekturdrehmoment K_r im Regenerationsbetrieb wird anschließend im nächsten Schritt 25b mittels eines zweiten PT1-Filters PT1b gefiltert. Die Zeitkonstante tb des PT1-Filters PT1b wird in Abhängigkeit von der Laufzeit lz des Kraftfahrzeugs mittels eines Kennfels Kb_lz vorgegeben. Anstelle des ersten und zweiten PT1-Filters PT1a und PT1b kann auch ein gemeinsames PT1-Filter eingesetzt werden. Schließlich wird das gefilterte Korrekturdrehmoment im Schritt 30b in einem nichtflüchtigen Speicher Sp2 gespeichert, so dass auch dieses später zur Verfügung steht. Dieser Wert von K_r bleibt solange gespeichert, bis ein neuer Wert für K_r ermittelt wird.
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Die gespeicherten Korrekturdrehmomente K_n und K_r werden anschließend zur Adaption des Drehmomentenmodells verwendet.
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In der 2 wird gezeigt, wie die Adaption des Drehmomentenmodells in Abhängigkeit von den ermittelten Korrekturdrehmomenten K_n bzw. K_r in alles Betriebspunkten vorgenommen wird.
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Eine Adaption des Drehmomentenmodells wird nur vorgenommen, wenn verschiedene Bedingungen erfüllt sind. So muss bspw. eine Bedingung t > dt0 erfüllt sein. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Brennkraftmaschine länger als ein vorgegebenes Kraftfahrzeug-Laufzeitintervall dt0 in Betrieb ist, da erst dann das zu ermittelnde Korrekturdrehmoment K_n bzw. K_r einen zuverlässigen Wert liefert und eine Adaption sinnvoll ist.
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Schließlich muss auch noch der Momentenbedarf M_neb der Nebenaggregate einschließlich des Momentenbedarfs der Klimaanlage berücksichtigt werden. Somit soll eine Adaption des Drehmomentenmodells bzw. eine Adaption des Motorreibmoments in Abhängigkeit des ermittelten Korrekturdrehmoments nur dann vorgenommen werden, wenn der Momentenbedarf der Nebenaggregate eine vorgegebene Momentenbedarfs-Schwelle X nicht überschreitet, d. h. M_neb < X.
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Schließlich müssen auch noch vorgegebene fahrzeugparameter-abhängige Bedingungen Par erfüllt sein. Dabei kann es sich bspw. um die Getriebetemperatur und/oder den Lenk(rad)winkel und/oder den Lenk(rad)winkelgradienten handeln. In Abhängigkeit der aktuellen Werte dieser Fahrzeugparameter wird entschieden, ob ein zuverlässiges Korrekturdrehmoment ermittelt worden ist, welches für die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen werden kann. Nur wenn fahrzeugparameter-abhängige Bedingungen erfüllt sind, ist eine Adaption sinnvoll.
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Sind die Bedingungen erfüllt, wird in einem ersten Schritt 100 in Abhängigkeit vom Betriebsmodus der Brennkraftmaschine n oder r das dazugehörige ermittelte Korrekturdrehmoment K_r oder K_n für die Adaption des Drehmomentenmodells herangezogen. Zu vereinfachten Darstellung werden in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebsmodus n oder r die Korrekturdrehmomente K_n bzw. K_r einem neuen Parameter K zugeordnet.
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In den nächsten Schritten 200, 300 und 400 wird der Korrekturwert K an aktuell vorliegende Betriebsparameter angepasst. So wird im Schritt 200 in Abhängigkeit von der Temperatur T der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit E_T, die bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus der aktuellen Temperatur T ein erster Korrekturfaktor x1 ermittelt, mit dem das Korrekturdrehmoment K multipliziert wird, so dass sich ein erstes korrigiertes Korrekturdrehmoment K1 ergibt. Im Schritt 300 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit E_n, die bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus der aktuellen Drehzahl n ein zweiter Korrekturfaktor x2 ermittelt, mit dem das erste korrigierte Korrekturdrehmoment K1 multipliziert wird, so dass sich ein zweites korrigiertes Korrekturdrehmoment K2 ergibt. Schließlich wird im Schritt 400 in Abhängigkeit vom Drehmoment M der Brennkraftmaschine mittels einer Ermittlungseinheit E_M, die bspw. ein Kennfeld umfassen kann, aus dem aktuellen Drehmoment M ein dritter Korrekturfaktor x2 ermittelt, mit dem das zweite korrigierte Korrekturdrehmoment K2 multipliziert wird, so dass sich ein drittes korrigiertes Korrekturdrehmoment K3 ergibt.
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Dieses dritte Korrekturdrehmoment fließt nun im Schritt 500 in das Drehmomentenmodell zur adaptiven Ermittlung des Kupplungsdrehmoments ein. In diesem Schritt wird das Motorreibmoment M_R bzw. die Ermittlung des Motorreibmoments in Abhängigkeit vom ermittelten dritten korrigierten Korrekturdrehmoment K3 verändert. So kann beispielsweise das vorläufig ermittele Motorreibmoment M_R dadurch adaptiert werden, dass es in allen Betriebspunkten mit dem ermittelten dritten korrigierten Korrekturdrehmoment als Offsetwert addiert wird und das sich daraus ergebene Motorreibmoment innerhalb des Drehmomentenmodells zur Ermittlung des Kupplungsdrehmoments verwendet wird.
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Durch diese Adaption verbessert sich die Schaltqualität des Kraftfahrzeugs erheblich, da die Laufzeitdrift verringert wird. Somit ergibt sich ein verbessertes dynamisches Verhalten des Fahrzeugs.
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Zusätzlich ist es auch möglich eine Adaption des Drehmomentenmodells vor der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs durchzuführen. Hierbei können noch weitere Parameter berücksichtigt werden.
