DE102007035546A1

DE102007035546A1 - Verfahren zur Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeuges

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Publication number: DE102007035546A1
Application number: DE102007035546A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Rehm; Jürgen Dipl.-Ing. Schenk; Hans-Christoph Dr. Wolf
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-07-28
Filing date: 2007-07-28
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einer Antriebsteuereinheit (1), einer Fahrerwunscherfassung, einer Steuereinheit, einer Kraftübertragungseinrichtung und einem Radsensor.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Antriebssteuerung für einen Kraftfahrzeugantrieb darzustellen, welches auch für Kraftfahrzeuge mit mehreren Antriebseinheiten geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird dazu eine Radistleistung (P_Rad_ist) oder eine Radistenergie (E_Rad_ist) ermittelt und mit einer Radsollleistung (P_Rad_soll) bzw. Radsollenergie (E_Rad_soll) verglichen. Die Abweichung des Radistwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist) von dem Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) dient zur Korrektur des Istwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist). Damit ist eine Antriebssteuerung darstellbar, die unabhängig von der mechanischen Ausgestaltung des Antriebsstranges ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 102 51 095 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine bekannt, mit einem Ansteuersystem, wobei eine Betriebsgröße der elektrischen Maschine und/oder des Ansteuersystems überwacht wird, und wobei die Zulässigkeit eines Istmoments der elektrischen Maschine überprüft und bei Nicht-Zulässigkeit des Istmoments eine Fehlerreaktion eingeleitet wird. Die Zulässigkeit des Istmoments wird vorzugsweise derart überprüft, dass ein zulässiges Moment aus einem Sollmoment und vordefinierten Grenzwerten für das Sollmoment gebildet wird, wobei das Istmoment zulässig ist, wenn seine Abweichung von dem zulässigen Moment einen bestimmten Betrag nicht überschreitet. Dieses Verfahren kann zur Überwachung einer als Starter/Generator oder eines Hybridantriebes in einem Kraftfahrzeug eingesetzten elektrischen Maschine angewendet werden.
Aus der DE 10102773 A1 ist eine Antriebstrangüberwachung bekannt, bei der eine radkraftmessende Sensorik eingesetzt wird, um das von den Antriebsrädern auf die Straße übertragene Drehmoment zu bestimmen. Eine Auswerteeinrichtung führt Soll- und Istmoment zusammen. Die Antriebstrangüberwachung ist geeignet zur Anwendung in Hybridfahrzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Antriebssteuerung für einen Kraftfahrzeugantrieb darzustellen, welches auch für Kraftfahrzeuge mit mehreren Antriebseinheiten geeignet ist.
Zur Lösung der Aufgabe erfolgt in einer ersten Ebene einer Steuereinheit, der Funktionsebene, die Berechnung einer Soll-Rad-Antriebsleistung bzw. für Beschleunigungs- und Verzögerungsbetriebsarten. Dabei erfolgt die Berechnung einer Ist-Rad-Antriebsleistung bzw. aus einer gemessenen Rad-Geschwindigkeit bzw. Rad-Beschleunigung und einem vorgegebenem Trägheitsmoment. Die Betrags-Überschreitung des Istwerts gegenüber dem Sollwert wird zur Korrektur der Soll-Rad-Antriebsleistung bzw. Soll-Rad-Antriebsenergie verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von der mechanischen Ausgestaltung des Antriebsstranges (Anordnung von Antriebseinheiten, Betriebsarten etc.). Entscheidend ist, was am Rad gefordert wird und was am Rad ankommt. Das Verfahren kann an gängige Konzepte der 3-Ebenen-Überwachung angepasst werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, dass der Antriebs- und Topologie-neutrale Überwachungsansatz sowohl für klassischen Verbrennungsmotor als auch für komplexe Antriebssysteme geeignet ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass in einer zweiten Ebene der Steuereinheit, der Funktionsüberwachungsebene, eine bezüglich der Funktionsebene redundante Erfassung/Berechnung von Soll- und Istwert mit Antriebs- bzw. Energievergleich erfolgt. Bei unzulässiger Betrags-Überschreitung erfolgt nach zeitlicher Entprellung die Einleitung von Ersatzmaßnahmen.
Die Überwachung der Antriebssteuereinheiten kann als Drei-Ebenen-Überwachungskonzept ausgeführt sein. Ein derartiges Überwachungskonzept ist aus der Druckschrift DE 44 38 714 A1 bekannt. Sie beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeuges mit einem Mikrocomputer mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Ebenen, wobei eine erste Ebene die Steuerfunktionen und eine zweite Ebene die Überwachungsfunktionen durchführt. Eine dritte Ebene bildet eine Kontrollebene, welche die Überwachungsebene und damit den Mikrocomputer kontrolliert.
Das Verfahren zur Antriebssteuerung kann bei alternativen Antrieben mit Betriebsstrategie eingesetzt werden. Der Systemaufbau kann ohne Änderung des erfindungsgemäßen Verfahrens um zusätzliche Antriebseinheiten erweitert werden. Beispielsweise können E-Maschinen mit ihnen zugeordneten Steuereinheiten vorgesehen sein. Die Auslegung dieser Steuereinheiten kann sowohl mit als auch ohne Überwachungseinheiten erfolgen.
Im Hinblick auf die Erkennung von Fehlern im Gesamtsystem, die eine fehlerhafte Fahrzeugreaktion bewirken, und zur Erhöhung der Verfügbarkeit des Gesamtantriebs bei Ausfall einzelner Komponenten empfiehlt sich jedoch Ausgestaltung aller Antriebseinheiten als eigensichere Systeme. Die Steuereinheit weist daher typischerweise neben einer Sollwert-Koordinationsfunktion eine Überwachungseinheit auf. Um die Eigensicherheit des Systems zu gewährleisten, führt diese Überwachungseinheit interne Überwachungsmaßnahmen durch (z. B. Erkennung von Fehlern in der Antriebseinheit mittels 3-Ebenen-Überwachungskonzept).
Die Antriebssteuereinheit ermittelt die Betriebszustände für die im Antriebsstrang integrierten Antriebseinheiten anhand der vom Fahrer bzw. den Assistenz-Systemen vorgegebenen Sollgrößen für das Fahrzeug (z. B. Rad-Sollmoment). Die Berechnung der Sollwerte für die Antriebselemente erfolgt unter Berück sichtigung der eingestellten Antriebsübersetzung bis zu den Rädern. Die Ausgabe und Übermittlung der Sollwerte an die Antriebseinheiten wird über abgesicherte Verfahren in der Antriebssteuerung dargestellt. Als Feedback der Antriebseinheiten an die Antriebssteuerung ist u. a. die Rückmeldung des eingestellten Abtriebsistwertes als auch der durch die Überwachung ermittelte Fehlerstatus vorgesehen.
Das Verfahren zur Antriebssteuerung beinhaltet ein Überwachungskonzept, um auftretende Fehler, die zu unzulässig hohen Fahrleistungsüberhöhungen/-Verzögerungen führen, zu erkennen. Bei erkannten Fehlern wird das System nach deren zeitlicher Entprellung in einen Ersatzbetrieb geschaltet. Die Qualität der Ersatzbetriebe (Fahrbetrieb mit den verbleibenden fehlerfreien Antriebseinheiten des Antriebsstranges) steigt mit der Ausgestaltung der beteiligten Antriebseinheiten als eigensichere Teilsysteme.
Zur Rad-Leistungsüberwachung wird in der Funktionsebene und der Funktionsüberwachungsebene der Antriebseinheit ein Sollwert der Radleistung P_Rad_soll und ein Istwert der Radleistung P_Rad_ist berechnet. Der Sollwert der Radleistung P_Rad_soll ermittelt sich aus der Gleichung P_Rad_soll = M_Rad_soll·w_Rad_soll
Dabei ist M_Rad_soll das aus den vom Fahrer und ggf. vorhandenen den Assistenzsystemen geforderten Radmomenten im Rahmen einer Momentenkoordination berechnete geforderte Soll-Radmoment, und w_Rad_soll ist die aus der Soll-Radbeschleunigung berechnete Rad-Drehzahl.
Der Istwert der Radleistung P_Rad_ist ermittelt sich aus den Gleichungen P_Rad_ist = M_Rad_ist·w_Rad_ist M_Rad_ist = T_Rad·w_Rad_ist
Dabei ist M_Rad_ist das an den Antriebsrädern aus den Radbeschleunigungen berechnetes Istmoment, und w_Rad_ist ist die aus der Ist-Radbeschleunigung berechnete Rad-Drehzahl, d(w_Rad_ist)/dt ist die gemessene Ist-Radbeschleunigung und T_Rad das Trägheitsmoment der Antriebsräder.
Für die Überwachungsmechanismen in der Funktionsüberwachungsebene lautet der i. O.-Zustand für Konstantfahrt bzw. Vortrieb (wenn also die Sollradleistung P_Rad_soll >= 0 ist): P_Rad_soll + Toleranz(> 0) > P_Rad_ist und P_Rad_ist >= 0
Der i. O. Zustand für Schubbetrieb/Fahrzeug-Verzögerung/Regeneration etc. (wenn also die Sollradleistung P_Rad_ist < 0 ist) lautet: P_Rad_Soll – Toleranz(> 0) < P_Rad_ist und P_Rad_ist < 0
Mittels einer applizierbaren Toleranz können fahrdynamische Lastzustände wie z. B. Vorzeichenumkehr in der Radleistung oder Fahrzeugbeschleunigungen im Gefälle berücksichtigt und entprellt werden.
Beispiel für eine Implementierung einer Rad-Leistungsüberwachung als 3-Ebenen-Überwachungsmodell (nur die Funktionsebene und die Funktionsüberwachungsebene sind beschrieben):
In der Funktionsebene wird aus dem nach der Momentenkoordination berechneten Soll-Radmoment M_Rad_soll eine Soll- Radbeschleunigung (d/dt)w_Rad_soll, eine Soll-Raddrehzahl w_Rad_soll und eine Soll-Radleistung P_Rad_soll berechnet.
Aus der gemessenen Ist-Radbeschleunigung (d/dt)w_Rad_ist und einem vorgegebenen Rad-Trägheitsmoment T_Rad kann der Momentanwert des Radleistungs-Istwertes P_Rad_ist berechnet werden.
In der Funktionsüberwachungsebene wird aus dem nach der Sollwertkoordination berechneten zulässigen Radmoment M_Rad_zul eine zulässige Radbeschleunigung (d/dt)w_Rad_zul, eine zulässige Raddrehzahl w_Rad_zul und eine zulässige Radleistung P_Rad_zul berechnet.
Aus gemessener Ist-Radbeschleunigung (d/dt)w_Rad ist und vorgegebenem Rad-Trägheitsmomentes T_Rad kann der Momentanwert des Radleistungs-Istwertes P_Rad_ist berechnet werden.
Entsprechend den Plausibilitäten der Überwachungsmechanismen der Funktionsüberwachungsebene wird die Abweichung zwischen der zulässigen und aktuellen Radleistung überwacht. Hierbei ist den Zuständen im motorischen und generatorischen Betrieb Rechnung zu tragen.
Eine erkannte fehlerhafter Abweichung wird zweistufig zeitlich entprellt. Nach Ablauf der Entprellzeit T1 erfolgt ein Eingriff der Funktionsüberwachungsebene in die Funktionsebene mit dem Ziel, die Systemverfügbarkeit mittels Momentenkorrektur wieder herzustellen. Gelingt dies nicht, erfolgt nach Ablauf der Entprellzeit T2 die Einleitung der Fehlerreaktion (Ersatzbetrieb).
Beispiel für eine Implementierung einer Rad-Energieüberwachung als 3-Ebenen-Überwachungsmodell (nur die Funktionsebene und die Funktionsüberwachungsebene sind beschrieben) ist die Überwachung der Antriebsenergie auf Basis abgegebene Radenergie. Das Verfahren kann analog der zuvor zur Rad-Leistungsüberwachung beschriebenen Mechanismen angewandt werden. Für die Rad-Antriebsenergie gelten die Zusammenhänge: E_Rad_soll = M_Rad_soll·phi_Rad_soll E_Rad_ist = 1/2·T_Rad·w_Rad_ist^2
Die Ausgestaltung kann ebenfalls in einem 3-Ebenen-Überwachungskonzept erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und den Beschreibungen hervor. Nachfolgend werden die in den 1 und 2 gezeigten schematischen Darstellungen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1 eine schematischen Darstellung eines Kraftfahrzeugantriebs mit mehreren Antriebseinheiten
2 eine schematischen Darstellung des inneren Aufbaus einer Antriebssteuereinheit eines Kraftfahrzeugs
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Kraftfahrzeugantrieb zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der dargestellte Fahrzeugantrieb beinhaltet ein Verfahren zur Antriebssteuerung mit einer Sollwert-Koordinationsfunktion und einer integrierten Überwachungseinheit, welche interne Überwachungsmaßnahmen beinhaltet, um die Eigensicherheit des Systems zu gewährleisten (z. B. Erkennung von Fehlern in der Antriebseinheit mittels 3-Ebenen-Überwachungskonzept). Dabei kann eine Betriebsstrategie zum Betreiben von alternativen Antrieben vorgesehen sein.
Eine Antriebssteuereinheit 1 erhält eine Sollwertvorgabe des Fahrers. Dabei handelt es sich üblicherweise um ein Signal eines Pedalwertgebers 2 über eine Betätigungsstellung eines Fahrpedals.
Zusätzlich kann der Antriebssteuereinheit 1 eine weitere Sollwertvorgabe einer Einrichtung 3 zugeführt werden. Beispielsweise ist diese Einrichtung 3 ein Assistenz-System welches einen Sollwert vorgibt. Die Zuführung weiterer Sollvorgaben von anderen Einrichtungen an die Antriebssteuereinheit 1 ist ebenfalls möglich.
Beispielsweise handelt es sich bei den durch die Einrichtungen 2 und 3 zugeführten Sollwertvorgaben um Radsollwertvorgaben.
Die Antriebssteuereinheit 1 berechnet aus den Vorgabewerten der Einrichtungen 2 und 3 einen Antriebssollwert. Dazu ermittelt die Antriebssteuereinheit 1 eine Sollradleistung P_Rad_soll.
Alternativ kann vorgesehen sein, eine Sollradenergie E_Rad_soll zu ermitteln.
Den Antriebssollwert teilt die Antriebssteuereinheit 1 in Teilsollwerte auf, die den zur Verfügung stehenden Antriebseinheiten zugeordnet sind. Die Antriebssteuereinheit 1 gibt an jede zur Verfügung stehende Steuereinheit 4 bis 7 den ihr zugeordneten Teilsollwert als Sollwert weiter. Im dargestellten Beispiel ordnet die Antriebssteuereinheit 1 der Steuereinheit 4 eines Verbrennungsmotors 8 einen Sollwert_VM zu, der Steuereinheit 5 einer ersten elektrischen Maschine 9 ordnet sie einen Sollwert_EM1 zu, der Steuereinheit 6 einer zweiten elektrischen Maschine 10 ordnet sie einen Sollwert_EM2 zu und möglichen weiteren Steuereinheiten 7 von weiteren Antriebseinheiten XMn 11 ordnet sie jeweils einen Sollwert_XMn zu.
Jede der Steuereinheiten 4 bis 7 kommuniziert jeweils mit der ihr zugeordneten Antriebseinheit 8 bis 11 und steuert die ihr zugeordnete Antriebseinheit 8 bis 11 mit dem ihr zugeordneten Sollwert an. Als Feedback der Antriebseinheiten 8 bis 11 ist u. a. die Rückmeldung des eingestellten Abtriebsistwertes vorgesehen. Die Steuereinheiten 4 bis 7 melden jeweils einen Istwert der ihr zugeordneten Antriebseinheit 8 bis 11 und einen durch die Überwachung ermittelten Fehlerstatus an die Antriebssteuereinheit 1 zurück.
Die Antriebseinheiten 8 bis 11 sind mit einer Getriebeeinrichtung 12 verbunden und wirken nach Maßgabe des ihnen zugeführten Sollwertes auf die Getriebeeinrichtung 12 ein. Die Getriebeeinrichtung 12 weist eine Getriebemechanik und eine Getriebesteuerung auf. Die Getriebeeinrichtung 12 gibt eine Information über das Übersetzungsverhältnis i_getr der Getriebemechanik über eine Datenleitung 13 an die Antriebssteuereinheit 1 weiter.
Die Getriebemechanik der Getriebeeinrichtung 12 gibt den Gesamtistwert, der sich aus den von den Antriebseinheiten 8 bis 11 zugeführten Einzelistwerten ergibt, an die angetriebenen Räder 16, 17 weiter. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Weitergabe über eine Antriebsübertragung 14. Das Übersetzungsverhältnis i_HAÜ der Antriebsübertragung 14 wird über eine Datenleitung 15 an die Antriebssteuereinheit 1 weitergegeben.
Die Istwerte der Räder 16, 17 werden über eine Datenleitung 18, 19 an die Antriebssteuereinheit 1 weitergegeben. Istwerte der Räder sind dabei die Istradleistung P_Rad_ist oder die Istradenergie E_Rad_ist. In dem in 1 dargestellten Beispiel werden auch das Trägheitsmoment der Antriebsräder T_Rad, die Raddrehzahl w_Rad_ist, die Ist-Radbeschleunigung d(w_Rad_ist)/dt und phi_Rad_ist an die Antriebssteuereinheit 1 weitergegeben.
Die Antriebssteuereinheit 1 ermittelt aus den zugeführten Istwerten die Istradleistung P_Rad_ist bzw. die Istradenergie E_Rad_ist und überprüft das Vorliegen von Fehlern. Die Antriebssteuereinheit 1 berechnet aus den Vorgabewerten der Einrichtungen 2 und 3 die Sollwerte für die Antriebe.
Der Systemaufbau kann um zusätzliche Antriebseinheiten erweitert werden (z. B. E-Maschinen mit Steuereinheiten bei alternativen Antriebskonzepten). Ebenso kann auch nur eine Brennkraftmaschine allein oder eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine vorgesehen sein.
Im Hinblick auf die Erkennung von Fehlern im Gesamtsystem, die eine fehlerhafte Fahrzeugreaktion bewirken, kann deren Auslegung sowohl mit als auch ohne Überwachungseinheiten erfolgen. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit des Gesamtantriebs bei Ausfall einzelner Komponenten empfiehlt sich jedoch Ausgestaltung aller Antriebseinheiten als eigensichere Systeme.
2 zeigt schematisch den inneren Aufbau der in 1 dargestellten Antriebssteuereinheit 1. Die Antriebssteuereinheit 1 weist eine Funktionsebene 20 auf. In der in 2 dargestellten Ausführungsform weist die Antriebssteuereinheit 1 auch eine Funktionsüberwachungsebene 21 auf. Darüber hinaus kann im Rahmen eines Drei-Ebenen- Überwachungskonzeptes eine Kontrollebene als dritte Ebene vorgesehen sein. Diese dritte Ebene ist bevorzugt in einem separaten Rechner angeordnet und überprüft z. B. den ordnungsgemäßen Ablauf des Verfahrens (Siehe Druckschrift DE 44 38 714 A1 ).
In der Funktionsebene 20 werden Sollwerte berechnet. Dazu weist die Funktionsebene 20 einen Sollwertkoordinator 22 auf. Dem Sollwertkoordinator 22 werden die Sollwertvorgaben eines Pedalwertgebers 2 zugeführt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform werden dem Sollwertkoordinator 22 zusätzlich die Sollwertvorgaben eines Assistenz-Systems 3 und eines Geschwindigkeitsbegrenzers 23 zugeführt. Es können auch weitere und andere zusätzliche Sollwertvorgaben vorgesehen sein, z. B. von einer Anfahrregelung.
Dem Sollwertkoordinator 22 werden außerdem von den Steuereinheiten 4, 5 etc. die Istwerte Istwert_VM, Istwert_EM1 etc. der anzusteuernden Antriebseinheiten 8, 9 etc. der Antriebseinheiten zugeführt. Aus diesen zugeführten Informationen ermittelt der Sollwertkoordinator 22 einen Radsollwert M_Rad_soll und die Sollvorgaben Sollwert_VM, Sollwert_EM1 etc. für die ansteuerbaren Antriebseinheiten 8, 9 etc..
Außerdem erhält der Sollwertkoordinator 22 über die Datenleitungen 13, 15 Informationen über das aktuelle Übersetzungsverhältnis i_getr der Getriebeeinrichtung 12 und das Übersetzungsverhältnis i_HAÜ der Antriebsübertragung 14.
Der Sollwertkoordinator 22 der Funktionsebene 20 verarbeitet die eingehenden Informationen und berechnet aus den unterschiedlichen eingehenden Mess-/Stellgrößen und ggf. den ihnen zugeordneten Zusatzinformationen ein Radsollmoment M_Rad_soll und die Sollvorgaben Sollwert_VM, Sollwert_EM1 etc. für die Antriebseinheiten 8, 9 etc.
Die Sollvorgaben Sollwert_VM, Sollwert_EM1 etc. für die Antriebseinheiten 8, 9 etc. werden an deren Steuereinheiten 4, 5 etc. weitergeleitet.
Der Sollwertkoordinator 22 gibt das Radsollmoment M_Rad_soll an die Einrichtungen 24, 26, 27, 36 der Funktionsebene 20 weiter.
Die Zuordnungseinrichtung 24 der Funktionsebene 20 ordnet dem ihr von der Sollwertkoordinator 22 zugeführten Radsollmoment M_Rad_soll eine Soll-Radbeschleunigung dw_Rad_soll/dt zu und gibt diese Information an einen Integrator 25 der Funktionsebene 20 weiter.
Der Integrator 25 ordnet der ihm von der Zuordnungseinrichtung 24 zugeführten Soll-Radbeschleunigung dw_Rad_soll/dt eine Soll-Raddrehzahl w_Rad_soll zu und gibt diese Information an einen Multiplikator 26 der Funktionsebene 20 weiter.
Der Multiplikator 26 multipliziert die ihm von der Zuordnungseinrichtung 24 über den Integrator 25 zugeführte Soll-Raddrehzahl w_Rad_soll mit dem ihm von dem Sollwertkoordinator 22 zugeführten Radsollmoment M_Rad_soll und gibt das Ergebnis als Soll-Radleistung P_Rad_soll an einen Subtrahierer 32 der Funktionsebene 20 weiter.
Die in 1 dargestellte Datenleitung 19 führt der Antriebssteuereinheit 1 Informationen über die gemessene Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt zu. Innerhalb der Funktionsebene 20 der Antriebssteuereinheit 1 wird die gemessene Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt an einen Integrator 28 und einen Multiplikator 31 weitergegeben.
Außerdem wird dem Multiplikator 31 von einer Einrichtung 30 das Radträgheitsmoment T_Rad, zugeführt wird. Bei der Einrichtung 30 kann es sich um eine Datenverbindung zu einer anderen Rechnereinrichtung oder um einen Datenspeicher handeln. In der dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung 30 als Datenspeicher der Funktionsebene 20 ausgeführt.
Der Multiplikator 31 multipliziert die ihm zugeführte Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt mit einem Radträgheitsmoment T_Rad und gibt das sich daraus ergebende Ist-Radmoment M_Rad_ist an einen Multiplikator 29 weiter.
Aus der von der Datenleitung 19 dem Integrator 28 der Funktionsebene 20 zugeführten Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt ermittelt dieser in eine Ist-Raddrehzahl w_Rad_ist und gibt sie an den Multiplikator 29 weiter.
Der Multiplikator 29 multipliziert die Ist-Raddrehzahl w_Rad_ist mit dem Ist-Radmoment M_rad_ist und bildet daraus eine Ist-Leistung P_Rad_ist. Diese Ist-Leistung P_Rad_ist führt der Multiplikator 29 dem Subtrahierer 32 zu.
Der Subtrahierer 32 subtrahiert die Ist-Radleistung P_Rad_ist von der vom Multiplikator 26 zugeführten Soll-Radleistung P_Rad_soll und gibt das Ergebnis an einen Betragbilder 33 und eine Vorzeichenerkennung 37 weiter.
Der Betragbilder 33 gibt den Betragswert der Differenz zwischen Ist-Radleistung P_Rad_ist und Soll-Radleistung P_Rad_soll an einen Leistungsregler 34 weiter.
Dieser Betragswert der Differenz zwischen Ist-Radleistung P_Rad_ist und Soll-Radleistung P_Rad_soll wird als Eingangsgröße auf den Leistungsregler 34 geschaltet. Diese Reglerstellgröße wirkt bei fehlerhafter Leistungsüberschreitung im Vortrieb momentenreduzierend und bei fehlerhafter Leistungsunterschreitung im Verzögerungsbetrieb momentenerhöhend.
Der Leistungsregler 34 gibt einen Betragswert für die Momentenänderung M_diff an eine Auswahleinrichtung 27 und einen Invertierer 35 weiter.
Der Invertierer 35 invertiert den Betragswert für die Momentenänderung M_diff und gibt ihn an eine Auswahleinrichtung 36 weiter. Die Auswahleinrichtung 36 ist beispielsweise als Vergleicher ausgeführt.
Der Auswahleinrichtung 36 wird von dem Sollwertkoordinator 22 das Radsollmoment M_Rad_soll zugeführt.
Die Auswahleinrichtung 36 weist einen weiteren Eingang auf, dem ein Wert Mmax oder Mmin aus der Funktionsüberwachungsebene 21 invertiert zugeführt werden kann. Dabei kann es sich bei Mmax um ein maximales Grenzmoment der Antriebseinrichtung, z. B. einer Brennkraftmaschine oder um ein maximales Grenzmoment eines Fahrzeugrades handeln.
Die Auswahleinrichtung 36 vergleicht die ihr zugeführten Werte und gibt den größten der Werte als Maximalwert an eine Schalteinrichtung 40 aus.
Die Schalteinrichtung 40 ist mit einer Einrichtung 39 verbunden. Diese Einrichtung 39 steuert die Schaltposition der Schalteinrichtung 40. Sie bestätigt den Schalter, wenn die Vorzeichen an ihren beiden Eingängen gleich sind. Dazu wird der eine Eingang der Einrichtung 39 von einem Datenspeicher 38 mit einem positiven Vorzeichen versorgt. Dem anderen Eingang der Einrichtung 39 wird von der Vorzeichenerkennung 37 das Vorzeichen des Ergebnisses weitergegeben, welches sich ergibt, wenn der Subtrahierer 32 die Ist-Radleistung P_Rad_ist von der Soll-Radleistung P_Rad_soll subtrahiert.
Die Einrichtung 39 verbindet den mit der Einrichtung 36 verbundenen Eingang der Schalteinrichtung 40 mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 40, wenn die an den beiden Eingängen der Einrichtung 39 anliegenden Vorzeichen gleich sind. In diesem Fall wird der größte der an der Einrichtung 36 anliegenden Werte an die Schalteinrichtung 40 ausgegeben.
Die Auswahleinrichtung 27 erhält von dem Sollwertkoordinator 22 das Radsollmoment M_Rad_soll und von dem Leistungsregler 34 den Betragswert für die Momentenänderung M_diff. In der Auswahleinrichtung 27 wird das Radsollmoment M_Rad_soll mit der Momentenänderung M_diff sowie in der dargestellten Ausführungsform mit einem von der Funktionsüberwachungsebene 21 zugeführten Wert M_min oder M_max verglichen. Die Auswahleinrichtung 27 gibt den kleinsten der zugeführten Werte an die Schalteinrichtung 40 aus.
Die Einrichtung 39 verbindet den mit der Auswahleinrichtung 27 verbundenen Eingang der Schalteinrichtung 40 mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 40, wenn die an den beiden Eingängen der Einrichtung 39 anliegenden Vorzeichen ungleich sind. In diesem Fall wird der kleinste der an der Auswahleinrichtung 27 anliegenden Werte an die Schalteinrichtung 40 ausgegeben.
Schalteinrichtung 40 gibt den an seinen aktiv geschalteten Eingang liegenden Wert als sich ergebendes reduziertes Soll-Radmoment M_Rad_soll an den Sollwertkoordinator 22 aus.
Dabei erfolgt die Berechnung einer Ist-Rad-Antriebsleistung bzw. aus einer gemessenen Rad-Geschwindigkeit bzw. Rad-Beschleunigung und einem vorgegebenem Trägheitsmoment. Die Betrags-Überschreitung des Istwerts gegenüber dem Sollwert wird zur Korrektur der Soll-Rad-Antriebsleistung bzw. Soll-Rad-Antriebsenergie verwendet.
Die in der in 2 dargestellte Ausführungsform der Antriebssteuereinheit 1 weist auch eine Funktionsüberwachungsebene 21 auf.
In der Funktionsüberwachungsebene 21 erfolgt eine bezüglich der Funktionsebene 20 redundante Erfassung/Berechnung von Soll- und Istwert mit Antriebs- bzw. Energievergleich. Bei unzulässiger Betrags-Überschreitung erfolgt nach zeitlicher Entprellung die Einleitung von Ersatzmaßnahmen. Dazu weist die Funktionsüberwachungsebene 21 einen Sollwertkoordinator 42 auf. Der Sollwertkoordinator erhält die Sollwertvorgabe des Pedalwertgebers 2 zugeführt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform werden zusätzlich die Sollwertvorgaben eines Assistenz-Systems 3 und eines Geschwindigkeitsbegrenzers 23 zugeführt. Es können auch weitere und andere zusätzliche Sollwertvorgaben vorgesehen sein, z. B. von einer Anfahrregelung.
Dem Sollwertkoordinator 42 werden außerdem die Istwerte Istwert_VM, Istwert_EM1 etc. der anzusteuernden Antriebseinheiten 8, 9 etc. von den Steuereinheiten 4, 5 etc. der Antriebseinheiten zugeführt. Aus diesen zugeführten Informationen ermittelt der Sollwertkoordinator 42 einen zulässigen Radsollwert M_Rad_zul.
Der Sollwertkoordinator 42 der Funktionsüberwachungsebene 21 verarbeitet die eingehenden Informationen und berechnet aus den unterschiedlichen eingehenden Mess-/Stellgrößen und ggf. den ihnen zugeordneten Zusatzinformationen ein zulässiges Radsollmoment M_Rad_zul.
Der Sollwertkoordinator 42 gibt das zulässige Radsollmoment M_Rad_zul an die Einrichtungen 44, 46 der Funktionsüberwachungsebene 21 weiter.
Die Zuordnungseinrichtung 44 der Funktionsüberwachungsebene 21 ordnet dem ihr von der Sollwertkoordinator 42 zugeführten zulässigen Radsollmoment M_Rad_zul eine zulässige Soll-Radbeschleunigung dw_Rad_zul/dt zu und gibt diese Information an einen Integrator 45 der Funktionsüberwachungsebene 21 weiter.
Der Integrator 45 ordnet der ihm von der Zuordnungseinrichtung 44 zugeführten zulässigen Soll-Radbeschleunigung dw_Rad_zul/dt eine zulässige Raddrehzahl w_Rad_zul zu und gibt diese Information an einen Multiplikator 46 der Funktionsüberwachungsebene 21 weiter.
Der Multiplikator 46 multpliziert die ihm von der Zuordnungseinrichtung 44 zugeführte zulässige Raddrehzahl w_Rad_zul mit dem ihm von dem Sollwertkoordinator 42 zugeführten zulässigen Radsollmoment M_Rad_zul und gibt das Ergebnis als zulässige Radleistung P_Rad_zul an eine Vorzeichenerkennung 47 und einen Subtrahierer 52 der Funktionsüberwachungsebene 21 weiter.
Die Vorzeichenerkennung 47 gibt das Vorzeichen der zulässigen Radleistung P_Rad_zul an einen Multiplikator 54 und einen Vergleicher 57 weiter.
Die Datenleitung 19 führt der Funktionsüberwachungsebene 21 der Antriebssteuereinheit 1 Informationen über die gemessene Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt zu. Innerhalb der der Funktionsüberwachungsebene 21 wird die gemessene Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt an einen Integrator 48 und einen Multiplikator 51 weitergegeben.
Dem Multiplikator 51 wird außerdem von einer Einrichtung 50 das Radträgheitsmoment T_Rad zugeführt. Bei der Einrichtung 50 kann es sich beispielsweise um eine Datenverbindung zu einer anderen Rechnereinrichtung oder um einen Datenspeicher handeln. In der dargestellten Ausführungsform ist die Einrichtung 50 als Datenspeicher der Funktionsüberwachungsebene 21 ausgeführt.
Der Multiplikator 51 multipliziert die ihm zugeführte Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt mit dem Radträgheitsmoment T_Rad und gibt das sich daraus ergebende Ist-Radmoment M_Rad_ist an einen Multiplikator 49 weiter.
Der Integrator 48 ermittelt aus der ihm von der Datenleitung 19 zugeführten Ist-Radbeschleunigung dw_Rad_ist/dt eine Ist-Raddrehzahl w_Rad_ist und gibt diese an den Multiplikator 49 weiter.
Der Multiplikator 49 bildet aus der Ist-Raddrehzahl w_Rad_ist mit dem Ist-Radmoment M_Rad_ist und eine Ist-Radleistung P_Rad_ist. Die Ist-Radleistung P_Rad_ist führt der Multiplikator 49 dem Subtrahierer 52 und einer Vorzeichenerkennung 53 zu.
Der Subtrahierer 52 subtrahiert die Ist-Radleistung P_Rad_ist von der zulässigen Radleistung P_Rad_zul und gibt die sich ergebende Radleistungsabweichung P_abw an den Multiplikator 54 weiter.
Der Multiplikator 54 multipliziert die Radleistungsabweichung P_abw mit einer 1 mit dem ihm von der Vorzeichenerkennung 47 zugeführten Vorzeichen der zulässigen Radleistung P_Rad_zul. und gibt das Ergebnis als Radleistungsabweichung P_abw+- an eine Einrichtung 55 weiter.
Die Einrichtung 55 versieht die Radleistungsabweichung P_abw+- mit einer Toleranz und führt diesen Wert einem Verleicher 56 zu.
Auf dem zweiten Eingang wird dem Vergleicher 56 der Wert Null zugeführt. Der Vergleicher gibt den kleineren der beiden Werte an ein Logikelement 58 aus.
Die Vorzeichenerkennungen 47 und 53 geben ihre Vorzeichen an einen Vergleicher 57 weiter. Wenn die beiden Vorzeichenerkennungen 47 und 53 unterschiedliche Vorzeichen an den Vergleicher 57 gegeben haben, gibt der Vergleicher 57 einen Wert 1 an das Logikelement 58 aus. Dies ist dann der Fall, wenn die Ist-Radleistung P_Rad_ist und die zulässigen Radleistung P_Rad_zul ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen.
Das Logikelement 58 gibt dann ein Fehlersignal aus, wenn der von dem Vergleicher 56 ausgegebene Wert und der vom Vergleicher 57 ausgegebene Wert zusammen größer oder gleich 1 sind. Dies ist dann der Fall, wenn die Vorzeichen der zulässigen Radleistung P_Rad_zul und der Ist-Radleistung P_Rad_ist ungleich sind und/oder die Ist-Radleistung P_Rad_ist über eine festlegbare Toleranz hinaus betraglich größer als die zulässige Radleistung P_Rad_zul ist. Das Logikelement 58 gibt das Fehlersignal an eine erste Entprellung 59 weiter.
Die erste Entprellung 59 betätigt eine Schalteinrichtung 64, wenn dass Fehlersigal über eine erste Entprellzeit hinaus ansteht.
Schalteinrichtung 64 gibt den an ihrem aktiv geschalteten Eingang liegenden Wert an die Auswahleinrichtung 27 der Funktionsebene 20 und an einen Invertierer 65 aus.
Im unbetätigten Zustand ist der Eingang der Schalteinrichtung 64 aktiv der mit einer Dateneinrichtung 62 verbunden ist. In diesem Fall gibt die Schalteinrichtung 64 einen Wert für ein maximal zulässiges Moment M_MAX weiter. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser Wert größer Null.
Wird die Schalteinrichtung 64 betätigt ist der Eingang der Schalteinrichtung 64 aktiv der mit einer Dateneinrichtung 63 verbunden ist. In diesem Fall gibt die Schalteinrichtung 64 einen Wert für ein minimal zulässiges Moment M_MIN an die Auswahleinrichtung 27 weiter. In der dargestellten Ausführungsform ist dieser Wert größer Null.
Der Invertierer 65 invertiert den am Ausgang des Schalters 64 anliegenden Wert für das minimale Moment M_MIN und gibt es an die Auswahleinrichtung 36 der Funktionsebene 20 weiter.
Die Ausgänge der Auswahleinrichtung 27 und der Auswahleinrichtung 36 der Funktionsebene 20 sind mit der Schalteinrichtung 40 verbunden, die den an ihrem aktiv geschalteten Eingang liegenden Wert als sich ergebendes reduziertes Soll-Radmoment M_Rad_soll an den Sollwertkoordinator 22 ausgibt. Damit wird der in der Funktionsebene 20 gebildete Radsollwert M_Rad_soll auf einen sicheren Wert (typischerweise das minimal zulässige Moment M_MIN) reduziert, wenn die Funktionsüberwachungsebene 21 erkennt, dass eine nicht mehr tolerierbare Betragsüberscheitung der Ist-Radleistung P_Rad_ist gegenüber der zulässigen Radleistung P_Rad_zul vorliegt.
Die erste Entprellung 59 gibt das Fehlersignal des Logikelement 58 an eine zweite Entprellung 60 weiter.
Die zweite Entprellung 60 löst eine Fehlerreaktion aus und/oder schaltet in einen Ersatzbetrieb um, wenn dass Fehlersignal über eine zweite Entprellzeit hinaus ansteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10251095 A1 [0002]
- DE 10102773 A1 [0003]
- DE 4438714 A1 [0008, 0047]

Claims

Verfahren zur Antriebssteuerung eines Kraftfahrzeuges mit einer Antriebseinheit (8, 9, 10, 11), einer Fahrerwunscherfassung (2), einer Antriebsteuereinheit (1), einer Kraftübertragungseinrichtung (12, 14) und einem Radsensor, dadurch gekennzeichnet, dass – nach Maßgabe der einer Funktionsebene (20) der Antriebssteuereinheit (1) zugeführten Sollwertsignale ein Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) berechenbar ist und – nach Maßgabe der Signale des Radsensors einen Radistwert (P_Rad_ist, E_Rad_ist) berechenbar ist, wobei die Abweichung des Radistwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist) von dem Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) zur Korrektur des Istwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist) dient.
Verfahren zur Antriebssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Funktionsebene (20) der Antriebsteuereinheit (1), mehreren Antriebseinheiten (8, 9, 10, 11) jeweils ein Anteil des Sollwerts (P_Rad_soll, E_Rad_soll) zuordenbar ist.
Verfahren zur Antriebssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinheit (21) der Antriebsteuereinheit (1), nach Maßgabe der ihr zugeführten Sollwertsignale einen Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) berechnet und nach Maßgabe der Signale des Radsensors einen Radistwert (P_Rad_ist, E_Rad_ist) berechnet, wobei eine Ersatzmaßnahme durchführbar ist, wenn die Abweichung des Radistwerts (P_Rad_ist, E_Rad_ist) von dem Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) nach einer zeitlichen Entprellung ein zulässiges Maß übersteigt.
Verfahren zur Antriebssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – als Radsollwert eine Radsollleistung (P_Rad_soll) berechenbar ist und – als Radistwert eine Radistleistung (P_Rad_ist) berechenbar ist.
Verfahren zur Antriebssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – als Radsollwert eine Radsollenergie (E_Rad_soll) berechenbar ist und – als Radistwert eine Radistenergie (E_Rad_ist) berechenbar ist.
Antriebssteuerung für ein Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebseinheit (8, 9, 10, 11), einer Fahrerwunscherfassung (2), einer Antriebsteuereinheit (1), einer Kraftübertragungseinrichtung (12, 14) und einem Radsensor, dadurch gekennzeichnet, dass – die Antriebsteuereinheit (1), eine Funktionsebene (20) aufweist, die nach Maßgabe der ihr zugeführten Sollwertsignale einen Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) berechnet und – nach Maßgabe der Signale des Radsensors einen Radistwert (P_Rad_ist, E_Rad_ist) berechnet, wobei die Abweichung des Radistwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist) von dem Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) zur Korrektur des Istwertes (P_Rad_ist, E_Rad_ist) dient.
Antriebssteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Antriebseinheiten (8, 9, 10, 11) vorgesehen sind und die Funktionsebene (20) der Antriebsteuereinheit (1), jeder Antriebseinheit (8, 9, 10, 11), einen Anteil des Sollwerts (P_Rad_soll, E_Rad_soll) zuordnet.
Antriebssteuerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsteuereinheit (1), eine Überwachungseinheit (21) aufweist, die – nach Maßgabe der ihr zugeführten Sollwertsignale einen Radsollwert (P_Rad_soll, E_Rad_soll) berechnet und – nach Maßgabe der Signale des Radsensors eine Radistenergie (P_Rad_ist, E_Rad_ist) berechnet, wobei – eine Ersatzmaßnahme durchgeführt wird, wenn die Abweichung der Radistenergie (P_Rad_ist, E_Rad_ist) von der Radsollenergie (P_Rad_soll, E_Rad_soll) nach einer zeitlichen Entprellung (T2) ein zulässiges Maß übersteigt.