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Die
Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Es
sind bereits Steuervorrichtungen, insbesondere Motor- und/oder Getriebesteuervorrichtungen,
mit einer Steuereinheit, die für
einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, bekannt.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung
bereitzustellen, mittels der ein verbessertes Motormanagement realisiert
werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung, insbesondere eine
Motor- und/oder Getriebesteuervorrichtung, mit einer Steuereinheit,
die für einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in zumindest einem Betriebsmodus
dazu vorgesehen ist, ein Solldrehzahlband und/oder ein Solldrehmomentband
vorzugeben. Unter einem „Solldrehzahlband” soll insbesondere
ein Wertebereich verstanden werden, innerhalb dessen eine Antriebsmaschinendrehzahl
frei eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist das Solldrehzahlband
durch eine obere Solldrehzahlgrenze und eine untere Solldrehzahlgrenze
begrenzt, wobei das Solldrehzahlband besonders bevorzugt die obere
Solldrehzahlgrenze und die untere Solldrehzahlgrenze einschließt. Unter
einem „Solldrehmomentband” soll insbesondere
ein Wertebereich verstanden werden, innerhalb dessen ein Antriebsmaschinendrehmoment
frei eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist das Solldrehmomentband
durch eine obere Solldrehmomentgrenze und eine untere Solldrehmomentgrenze
begrenzt, wobei das Solldrehmomentband besonders bevorzugt die obere
Solldrehmomentgrenze und die untere Solldrehmomentgrenze einschließt.
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Durch
eine Vorgabe eines Solldrehzahlbands bzw. eines Solldrehmomentbands
kann die Antriebsmaschinendrehzahl bzw. das Antriebsdrehmoment frei
innerhalb des Solldrehzahlbands bzw. des Solldrehmomentbands eingestellt
werden, wobei zur Einstellung der Antriebsmaschinendrehzahl bzw. des
Antriebsdrehmoments vorteilhafterweise weitere Parameter genutzt
werden können.
Dadurch können die
Antriebsmaschinendrehzahl bzw. das Antriebsdrehmoment auf einen
vorteilhaften Wert innerhalb des Solldrehzahlbands bzw. des Solldrehmomentbands
eingestellt werden, wodurch ein verbessertes Motormanagement realisiert
werden kann.
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Das
Solldrehmomentband bzw. das Solldrehzahlband werden vorteilhafterweise
einer Motorsteuereinheit zugeführt.
Vorzugsweise werden die Solldrehzahlgrenzen und/oder die Solldrehmomentgrenzen
der Motorsteuereinheit gleichzeitig zugeführt. Unter ”gleichzeitig” soll hier
insbesondere verstanden werden, dass von der Motorsteuereinheit
auf der Grundlage von Solldrehzahlgrenzen bzw. Solldrehmomentgrenzen,
die der Motorsteuereinheit von der Steuereinheit zugeführt werden,
eine momentane Motoreinstellung vorgenommen wird. In dem Falle beispielsweise,
dass ein ausgewähltes
Kommunikationsnetz zwischen der Getriebesteuereinheit und der Motorsteuereinheit
auf einem seriellen Protokoll beruht, soll unter ”gleichzeitig” auch eine
sequentielle Übertragung
im Rahmen eines seriellen Protokolls verstanden werden.
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Die
Steuereinheit ist vorteilhafterweise dazu vorgesehen, der Motorsteuereinheit
gleichzeitig ein Solldrehzahlband und ein Drehmomentband vorzugeben,
wodurch die Motorsteuereinheit zum Ansteuern der Antriebsmaschine
ein definiertes Operationsgebiet zugewiesen bekommt.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist,
zur Einstellung einer oberen Solldrehzahlgrenze des Solldrehzahlbands zumindest
zwei obere Solldrehzahlen gleichzeitig zu empfangen. Dadurch können Drehzahlanforderungen
einfach nach oben begrenzt werden, wodurch die Antriebsmaschinendrehzahl
vorteilhaft nach oben gedeckelt bzw. gesenkt werden kann. Grundsätzlich soll
die Steuereinheit aber auch dazu vorgesehen sein, lediglich eine
obere Solldrehzahl zu empfangen und weiterzureichen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist,
zur Einstellung einer unteren Solldrehzahlgrenze des Solldrehzahlbands
zumindest zwei untere Solldrehzahlen gleichzeitig zu empfangen.
Dadurch können
Drehzahlanforderungen einfach nach unten begrenzt werden, wodurch die
Antriebsmaschinendrehzahl vorteilhaft nach unten gedeckelt bzw.
erhöht
werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit
dazu vorgesehen ist, zur Einstellung einer oberen Solldrehmomentgrenze
des Solldrehmomentbands zumindest zwei obere Solldrehmomente gleichzeitig
zu empfangen. Dadurch können
Drehmomentanforderungen einfach nach oben begrenzt werden, wodurch
das Antriebsmaschinendrehmoment vorteilhaft nach oben gedeckelt
bzw. erniedrigt werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zur Einstellung einer unteren
Solldrehmomentgrenze des Solldrehmomentbands zumindest zwei untere
Solldrehmomente gleichzeitig zu empfangen. Dadurch können Drehmomentanforderungen
einfach nach unten begrenzt werden, wodurch das Antriebsmaschinendrehmoment
vorteilhaft nach unten gedeckelt bzw. erhöht werden kann.
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Ferner
wird das Solldrehzahlband und/oder Solldrehmomentband eine Breite
aufweisen, die zumindest gleich groß ist wie eine definierte Mindestbreite.
Dadurch ist eine flexible Anpassung der Antriebsmaschinendrehzahl
bzw. des Antriebsmaschinendrehmoments mittels der Motorsteuereinheit möglich, da
der Motorsteuereinheit ein Solldrehzahlband bzw. ein Solldrehmomentband
mit einer ausreichend großen
Breite bereitgestellt wird, das einen ausreichend großen Wertebereich
zur Auswahl von einstellbaren Werten aufweist. Unter einer „definierten
Mindestbreite” soll
dabei insbesondere eine Mindestbreite größer Null verstanden werden.
Grundsätzlich
kann die Steuereinheit beispielsweise in einem weiteren Betriebsmodus
dazu vorgesehen sein, ein Solldrehzahlband oder Solldrehmomentband
mit einer Breite vorzugeben, die kleiner ist als die Mindestbreite,
wodurch die Steuereinheit nahezu eine Absolutsolldrehzahl bzw. ein
Absolutdrehmoment vorgibt. Weiter denkbar ist außerdem ein Betriebsmodus, in
dem die Steuereinheit eine exakte Absolutsolldrehzahl bzw. ein exaktes
Absolutdrehmoment, d. h. ein Solldrehzahlband bzw. ein Solldrehmomentband
mit der Breite Null, vorgibt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit
dazu vorgesehen ist, einen zeitlichen Verlauf des Solldrehzahlbands und/oder
des Solldrehmomentbands vorzugeben. Dadurch kann das Solldrehzahlband
bzw. das Solldrehmomentband der Motorsteuereinheit in dem zeitlich
vorgebbaren Verlauf zugeführt
werden, wodurch auch bei komplexen Vorgängen, wie beispielsweise einem
Schaltvorgang, ein vorteilhaftes Motormanagement erreicht werden
kann. Als ”Schaltvorgang” soll hierbei
insbesondere eine Abfolge von Steuersignalen zur Steuerung des Motors,
des Getriebes und der Kupplung, vorzugsweise einer Doppelkupplung, verstanden
werden, insbesondere bei einem Antriebsstrang mit einem automatischen
Getriebe. Ein Schaltvorgang, der auf dem vorzugsweise koordinierten
Zusammenarbeiten der Getriebesteuereinheit und der Motorsteuereinheit
beruht, beinhaltet beispielsweise aufeinanderfolgend eine Reduktion eines
Motormoments, ein Öffnen
der Kupplung und ein Entkuppeln des Getriebes, einer Gangwahl, einer Wahl
einer neuen Antriebsmaschinendrehzahl, ein Schließen der
Kupplung und abschließend
ein Zurückführen des
Antriebsmaschinenmoments beispielsweise auf einen von einem Fahrer
vorgegebenen Wert.
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Vorteilhafterweise
ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, eine Vorrangpriorität für das Solldrehzahlband
oder das Solldrehmomentband bereitzustellen. Dadurch kann einfach
dem Solldrehzahlband oder dem Solldrehmomentband in einem Konfliktfall Vorrang
gegeben werden, beispielsweise wenn Einstellungen des Antriebsmaschinendrehmoments
auf einen Wert innerhalb des Solldrehmomentbands dazu führen würden, dass
die Antriebsmaschinendrehzahl einen Wert außerhalb des Solldrehzahlbands
annimmt.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung einen Drehmoment-
und/oder Drehzahl-Koordinator aufweist, der dazu vorgesehen ist, zumindest
zwei Solldrehzahlen und/oder zwei Solldrehmomente einer Kategorie
zu koordinieren. Vorteilhafterweise sind die Solldrehzahlen und
die Solldrehmomente jeweils in eine untere Kategorie und eine obere
Kategorie einteilbar. Unter „Solldrehzahlen” einer
Kategorie sollen also insbesondere alle unteren Solldrehzahlen bzw.
alle oberen Solldrehzahlen verstanden werden. Unter „Solldrehmomenten” einer Kategorie
sollen also insbesondere alle unteren Solldrehmomente bzw. alle
oberen Solldrehmomente verstanden werden. Unter „koordinieren” soll in
diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die zumindest
zwei Solldrehzahlen und/oder zwei Solldrehmomente einer Kategorie
zueinander in Beziehung gestellt werden. Durch eine Koordination
von einzelnen Solldrehzahlen bzw. Solldrehmomenten können einfach
Anforderungen verschiedener Module zusammengefasst werden, wodurch
ein Motormanagement erreicht werden kann, das besonders vorteilhaft
auf die Anforderungen der einzelnen Module angepasst ist.
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Unter ”Modul” soll dabei
insbesondere eine Vorgangssteuerung für einen einzelnen Vorgang verstanden
werden. Die Anzahl der Module ist vorzugsweise nicht begrenzt. Es
kann beispielsweise ein einzelnes Modul vorgesehen sein, wie beispielsweise ein
einzelnes Modul der Getriebesteuereinheit. Es können aber auch mehrere Module
vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Gangwechselmodul, ein Anfahrmodul,
ein Heizmodul zum Heizen eines Katalysators, ein Temperaturschutzmodul
oder ein Bauteilschutzmodul. Grundsätzlich ist es auch möglich, Module
verschiedenartiger Steuereinheiten zu koordinieren, wie beispielsweise
Module der Getriebesteuereinheit, einer ESP-Steuereinheit und/oder
einer ASR-Steuereinheit.
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Vorteilhafterweise
werden mittels der Module Einzelsolldrehzahlbänder bzw. Einzelsolldrehmomentbänder angefordert,
die mittels des Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinators koordiniert werden
und auf deren Grundlage der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator dann
ein Solldrehzahlband bzw. ein Solldrehmomentband vorgibt. Grundsätzlich kann
der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator aber auch Absolutdrehzahlen und/oder
Absolutdrehmomente vorgeben, die mittels des Drehmoment- und/oder
Drehzahl-Koordinators auf Grundlage der Einzelsolldrehzahlbänder bzw.
der Einzelsolldrehmomentbänder
ermittelt werden.
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Der
Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator kann auch unabhängig von
der Steuereinheit vorgesehen sein. Insbesondere soll der Drehmoment-
und/oder Drehzahl-Koordinator
als eine unabhängige
Einheit vorgesehen sein, die grundsätzlich zumindest teilweise
in die Getriebesteuereinheit und/oder in die Motorsteuereinheit
integriert werden kann oder die als eine eigenständige Steuereinheit ausgeführt sein
kann. Vorteilhaft ist es dabei insbesondere, die Steuereinheit mit
dem Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator als eine unabhängige Einheit
auszulegen, da dadurch eine hohe Flexibilität, wie beispielsweise eine
einfache Anpassung auf verschiedene Fahrzeugtypen, erreicht werden
kann.
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Vorteilhafterweise
weist der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator zumindest eine
Drehzahlkoordinationseinheit auf, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit
von den zumindest zwei Solldrehzahlen einer Kategorie eine Solldrehzahlgrenze
zu bestimmen. Dadurch kann eine einfache Bestimmung für die Solldrehzahlgrenzen
zur Vorgabe des Solldrehzahlbands realisiert werden. Für die untere Solldrehzahlgrenze
ist dabei insbesondere eine Maximumbildung aller unteren Solldrehzahlen
vorteilhaft. Für
die obere Solldrehzahlgrenze ist dabei insbesondere eine Minimumbildung
aller oberen Solldrehzahlen vorteilhaft.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator
zumindest eine Drehmomentkoordinationseinheit aufweist, die dazu
vorgesehen ist, in Abhängigkeit
von den zumindest zwei Solldrehmomenten einer Kategorie eine Solldrehmomentgrenze
zu bestimmen. Dadurch kann eine einfache Bestimmung für die Solldrehmomentgrenzen
zur Vorgabe des Drehmomentbands realisiert werden. Für die untere
Solldrehmomentgrenze ist dabei insbesondere eine Maximumbildung aller
unteren Solldrehmomente vorteilhaft. Für die obere Solldrehmomentgrenze
ist dabei insbesondere eine Minimumbildung aller oberen Solldrehmomente vorteilhaft.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator
eine Kontrolleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest
eine Solldrehzahlgrenze und/oder zumindest eine Solldrehmomentgrenzen
zu überprüfen. Dadurch
können
unvorteilhafte und insbesondere fehlerbehaftete Solldrehzahlgrenzen
bzw. Solldrehmomentgrenzen vermieden werden. Vorzugsweise weist
die Kontrolleinheit zwei Stufen auf, die nacheinander ausgeführt und
in denen die Solldrehzahlgrenzen bzw. Solldrehmomentgrenzen auf
Konflikte und auf Plausibilität
hin überprüft werden.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass der Drehmoment- und/oder Drehzahl-Koordinator
eine Überwachungseinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Solldrehzahlgrenze
und/oder zumindest eine Solldrehmomentgrenze auf passiv zu setzten.
Dadurch kann eine Überwachung
von fehlerfreien, aber unvorteilhaften Solldrehzahlgrenzen bzw. Solldrehmomentgrenzen
erreicht werden. Vorteilhafterweise findet eine Überwachung auf zwei Ebenen statt.
Auf einer ersten Ebene kann die Überwachungseinheit
dazu vorgesehen sein, unvorteilhafte Eingriffe innerhalb des Drehmoment-Drehzahl-Koordinators
abzuschalten. Auf einer zweiten Ebene kann die Überwachungseinheit durch übergeordnete
Eingriffe beeinflusst werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass
der Drehmoment- und/oder
Drehzahl-Koordinator eine Prioritätenkoordinationseinheit aufweist,
die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Eingangsprioritäten zu koordinieren. Dadurch
können
unterschiedliche Eingangsprioritäten
einfach koordiniert werden, wodurch die Steuereinheit eine Vorrangpriorität bereitstellen
kann, die die Eingangsprioritäten
berücksichtigt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und
die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Steuervorrichtung mit einer Getriebesteuereinheit und
einer Motorsteuereinheit,
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2 ein
schematisches Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien-Diagramm eines mit
der Steuervorrichtung aus 1 angesteuerten
Motors,
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3 einen
Drehzahleingriff bei Schub-Rückschaltung,
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4 einen
Drehmomenteingriff bei Zug-Rückschaltung,
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5 einen
Drehmomenteingriff bei Schub-Hochschaltung,
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6 einen
Drehmomenteingriff bei Zug-Hochschaltung und
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7 einen
Drehmoment-Drehzahl-Koordinator der Steuervorrichtung aus 1.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung, die als eine
Motor- und Getriebesteuervorrichtung
für einen
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung
weist eine Steuereinheit 10 auf, die dazu vorgesehen ist,
ein Solldrehzahlband 11 und ein Solldrehmomentband 12 für eine nicht
näher dargestellte Antriebsmaschine
vorzugeben.
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Die
Steuervorrichtung weist eine Getriebesteuereinheit 43 und
eine Motorsteuereinheit 44 auf. Die Getriebesteuereinheit 43 ist
mit einem nicht näher
dargestellten Getriebe verbunden. Das Getriebe ist als ein lastschaltbares
Getriebe ausgeführt,
wobei der mechanische Aufbau keine Rolle spielt. Es kann also beispielsweise
als ein Doppelkupplungsgetriebe, ein Automatikgetriebe mit mehreren
gekoppelten Planetensätzen
oder ein stufenloses Getriebe ausgeführt sein. Die Getriebesteuereinheit 43 ist
dazu vorgesehen, das Getriebe zu steuern. Das Getriebe ist als zumindest
teilautomatisiertes Getriebe ausgebildet. Insbesondere ist dabei
eine Ausbildung als Doppelkupplungsgetriebe vorteilhaft. Die Motorsteuereinheit 44 ist
dazu vorgesehen, die Antriebsmaschine zu steuern. Die Antriebsmaschine
ist als eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Grundsätzlich ist
aber auch eine Ausbildung als Elektromotor oder als ein Hybridantrieb
möglich.
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Die
Getriebesteuereinheit 43 und die Motorsteuereinheit 44 sind
getrennt voneinander ausgeführt
und mittels einer Datenleitung 45 miteinander verbunden.
Die Steuereinheit 10, mittels der das Solldrehzahlband 11 und
das Solldrehmomentband 12 vorgegeben werden, ist zumindest
teilweise in die Getriebesteuereinheit 43 integriert. Grundsätzlich ist es
aber auch denkbar, die Steuereinheit 10 zumindest teilweise
in die Motorsteuereinheit zu integrieren oder getrennt von der Getriebesteuereinheit
und der Motorsteuereinheit auszuführen.
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Beispielsweise
bei einem Schaltvorgang gibt die Getriebesteuereinheit 43 Grenzen
für eine
Antriebsmaschinendrehzahl n und ein Antriebsmaschinendrehmoment
Tq vor. Für
die Antriebsmaschinendrehzahl n gibt die Getriebesteuereinheit 43 eine
untere Solldrehzahl 18 und eine obere Solldrehzahl 14 vor.
Für das
Antriebsmaschinendrehmoment Tq gibt die Getriebesteuereinheit 43 ein
unteres Solldrehmoment 26 und ein oberes Solldrehmoment 22 vor.
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Die
Steuereinheit empfängt
die Solldrehzahlen 14, 18 und die Solldrehmomente 22, 26 und
gibt in Abhängigkeit
von den Solldrehzahlen 14, 18 und den Solldrehmomenten 22, 26 eine
untere Solldrehzahlgrenze 17 und eine obere Solldrehzahl 13 des Solldrehzahlbands 11 sowie
eine untere Solldrehmomentgrenze 25 und eine obere Solldrehmomentgrenze 21 des
Solldrehmomentbands 12 vor. Die obere Solldrehzahlgrenze 13 begrenzt
das Solldrehzahlband 11 in Richtung höherer Antriebsmaschinendrehzahlen
n. Die untere Solldrehzahlgrenze 17 begrenzt das Solldrehzahlband 11 in
Richtung niedrigerer Antriebsmaschinendrehzahlen n. Die obere Solldrehmomentgrenze 21 begrenzt
das Solldrehmomentband 12 in Richtung höherer Antriebsmaschinendrehmomente
Tq. Die untere Solldrehmomentgrenze 25 begrenzt das Solldrehmomentband 12 in Richtung
niedrigerer Antriebsmaschinendrehmomente Tq. Das Solldrehzahlband 11 und
das Solldrehmomentband 12 weisen eine definierte Mindestbreite
auf, die größer als
Null ist.
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2 zeigt
ein schematisches Antriebsmaschinendrehmoment-Antriebsmaschinendrehzahl-Diagramm für die mittels
der Steuervorrichtung angesteuerte Antriebsmaschine. Als eine Abszisse ist
die Antriebsmaschinendrehzahl n aufgetragen. Als eine Ordinate ist
das Antriebsmaschinendrehmoment Tq aufgetragen.
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In
dem Antriebsmaschinendrehmoment-Antriebsmaschinendrehzahl-Diagramm
sind ein Maximaldrehmoment 46 und ein Minimaldrehmoment 47 sowie
eine Maximaldrehzahl 48 und eine Minimaldrehzahl 49 eingetragen.
Das Maximaldrehmoment 46, das Minimaldrehmoment 47,
die Maximaldrehzahl 48 und die Minimaldrehzahl 49 sind
durch eine konstruktive Ausgestaltung der Antriebsmaschine vorgegeben.
Die in dem in 2 gezeigten Antriebsmaschinendrehmoment-Antriebsmaschinendrehzahl-Diagramm
Minimaldrehzahl 49 ist größer als Null, da die Antriebsmaschine
als eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Das Minimaldrehmoment 47 ist
kleiner als Null, da die Antriebsmaschine in einem Schubbetrieb
aufgrund einer inneren Reibung ein Gegenmoment erzeugen kann.
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Weiter
sind in das Antriebsmaschinendrehmoment-Antriebsmaschinendrehzahl-Diagramm die untere
Solldrehzahlgrenze 17 und die obere Solldrehzahlgrenze 13 sowie
die untere Solldrehmomentgrenze 25 und die obere Solldrehmomentgrenze 21 eingetragen.
Die untere Solldrehzahlgrenze 17 und die obere Solldrehzahlgrenze 13 begrenzen
die einstellbare Antriebsmaschinendrehzahl n nach oben und nach
unten. Sie definieren somit das Solldrehzahlband 11, innerhalb
dem die Motorsteuereinheit 44 die Antriebsmaschinendrehzahl
n einstellen kann. Die untere Solldrehmomentgrenze 25 und
die obere Solldrehmomentgrenze 21 begrenzen das einstellbare
Antriebsmaschinendrehmoment Tq nach oben und nach unten. Sie definieren
somit das Solldrehmomentband 12, innerhalb dem die Motorsteuereinheit 44 das
Antriebsmaschinendrehmoment Tq einstellen kann. Das Solldrehzahlband 11 und
das Solldrehmomentband 12 definieren ein Operationsgebiet 50 der
Antriebsmaschine. Grundsätzlich
kann das Operationsgebiet 50 auch nur durch das Solldrehzahlband 11 oder
das Solldrehmomentband 12 eingeschränkt sein.
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Bei
einer Vorgabe des Solldrehmomentbands 12 und des Solldrehzahlbands 11 stellt
die Steuereinheit 10 eine Vorrangpriorität 31 für das Solldrehzahlband 11 oder
das Solldrehmomentband 12 bereit, die von der Motorsteuereinheit 44 ausgewertet
wird. Die Motorsteuereinheit 44 gibt dann anhand des übermittelten
Solldrehzahlbands 11, des übermittelten Solldrehmomentbands 12 und
der Vorrangpriorität 31 die
einzustellende Antriebsmaschinendrehzahl n und das einzustellende
Antriebsmaschinendrehmoment Tq vor. Die Motorsteuereinheit 44 trifft
diese Entscheidung selbstständig
und ist nur durch das Operationsgebiet 50 eingeschränkt.
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Die
Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 können nach
oben und unten variiert werden, wie durch Doppelpfeile 51, 52 angezeigt
ist. Abhängig
hiervon ergibt sich ein größeres oder
kleineres Operationsgebiet 50 des Motors. Beispielsweise
kann eine niedrigere obere Solldrehzahlgrenze 13 vorgegeben
werden, die zu einem kleineren Operationsgebiet 50 des
Motors führt.
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Die
Steuereinheit 10 ist dazu vorgesehen, einen zeitlichen
Verlauf der Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und der
Solldrehmomentgrenzen 21, 25 vorzugeben. Der zeitliche
Verlauf wird der Motorsteuereinheit zugeführt, die dadurch die Antriebsmaschinendrehzahl
n und das Antriebsmaschinendrehmoment Tq vorausschauend einstellen
kann.
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Beispielsweise
zur Durchführung
von einem Schaltvorgang, insbesondere in Doppelkupplungsgetrieben
zum Schalten unter Last, ist ein koordiniertes Zusammenarbeiten
der Getriebesteuereinheit 43 und der Motorsteuereinheit 44 erforderlich.
In einem Doppelkupplungsgetriebe wird beispielsweise eine erste Teilkupplung
sukzessive geöffnet,
während
eine zweite Teilkupplung sukzessive geschlossen wird. Die Teilkupplungen
sind dabei unterschiedlichen Getriebegängen zugeordnet, wodurch koordiniert
mit einem Öffnen
und Schließen
der Teilkupplungen das Antriebsmaschinendrehmoment Tq und/oder die
Antriebsmaschinendrehzahl n verändert
werden muss, bis sie nach dem Schaltvorgang wieder auf von einem
Fahrer vorgegebene Einstellungen zurückgeführt werden können.
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Die 3 bis 6 zeigen
beispielhaft jeweils für
einen Schaltvorgang das vorgegebene Solldrehzahlband 11 und
das vorgegebene Solldrehmomentband 12 sowie die sich tatsächlich einstellende Antriebsmaschinendrehzahl
n und das Antriebsmaschinendrehmoment Tq. Zur Vereinfachung sind
sich einander entsprechende Verläufe
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die 3 bis 6 zeigen
jeweils das Solldrehzahlband 11 und die Antriebsmaschinensolldrehzahl
n sowie das Solldrehmomentband 12 und das Antriebsmaschinendrehmoment
Tq. Hierbei übermittelt
die Getriebesteuereinheit 43 der Steuereinheit 10 die
untere Solldrehzahl 18, die obere Solldrehzahl 14,
das untere Solldrehmoment 26 und das obere Solldrehmoment 22,
mittels der die Steuereinheit 10 die untere Solldrehzahlgrenze 17,
die obere Solldrehzahlgrenze 13, die untere Solldrehmomentgrenze 25 und
die obere Solldrehmomentgrenze 21 bestimmt und als Solldrehzahlband 11 sowie
als Solldrehmomentband 12 der Motorsteuereinheit 44 vorgibt.
Die Motorsteuereinheit 44 stellt dann die Antriebsmaschinendrehzahl
n und das Antriebsmaschinendrehmoment Tq in Abhängigkeit von dem Solldrehzahlband 11 und
dem Solldrehmomentband 12 ein. Das Solldrehzahlband 11 und
das Solldrehmomentband 12 werden der Motorsteuereinheit 44 als zeitliche
Verläufe
vorgegeben.
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Der
zeitliche Verlauf ist in einen ersten Teilbereich 53 vor
dem Schaltvorgang, einen zweiten Teilbereich 54 während des
Schaltvorgangs, also während
eines Gangwechsels, und einen dritten Teilbereich 55 nach
dem Schaltvorgang untergliedert.
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Bei
dem in 3 gezeigten Schub-Rückschaltvorgang nimmt vor dem
Schaltvorgang die Antriebsmaschinendrehzahl n bei konstantem Antriebsmaschinendrehmoment
Tq ab, bis sie einen Wert erreicht, der innerhalb des Solldrehzahlbands 11 liegt, das
von der Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von der Getriebesteuereinheit 43 für einen
Beginn des Schaltvorgangs vorgegeben ist. Während des Schaltvorgangs gibt
die Steuereinheit 10 ein schmales Solldrehzahlband 11 vor,
in dem die untere Solldrehzahlgrenze 17 und die obere Solldrehzahlgrenze 13 nahezu
identisch sind, wodurch nahezu eine Absolutdrehzahl vorgegeben wird.
Die Motorsteuereinheit 44 ist im Wesentlichen lediglich
in der Wahl des Antriebsmaschinendrehmoments Tq frei. Nach dem Schaltvorgang
gibt die Steuereinheit 10 in Abhängigkeit von der Getriebesteuereinheit 43 wieder
ein breites Solldrehzahlband 11 und ein breites Solldrehmomentband 12 frei.
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Bei
dem in 4 gezeigten Zug-Rückschaltvorgang, der beispielsweise
einem Rückschaltvorgang
bei konstanter Geschwindigkeit entspricht, sind vor dem Schaltvorgang
die Antriebsmaschinendrehzahl n und das Antriebsmaschinendrehmoment
Tq nahezu konstant. Während
des Schaltvorgangs gibt die Steuereinheit 10 ein schmales
Solldrehmomentband 12 vor, innerhalb dessen das Antriebsmaschinendrehmoment
Tq eingestellt wird, wodurch nahezu ein Absolutdrehmoment vorgegeben
wird. Die Antriebsmaschinendrehzahl n wird während des Schaltvorgangs durch
das breite Solldrehzahlband 11 begrenzt, wobei die Antriebsmaschinendrehzahl
n im Wesentlichen durch die obere Solldrehzahlgrenze 13 „gedeckelt” wird.
Tatsächlich
beschleunigt die Antriebsmaschine aufgrund des eingestellten Antriebsmaschinendrehmoments
Tq und die Antriebsmaschinendrehzahl n erreicht nahezu die obere
Solldrehzahlgrenze 13. Nach dem Schaltvorgang werden das Solldrehzahlband 11 und
das Solldrehmomentband 12 durch die Steuereinheit 10 in
Abhängigkeit
von der Getriebesteuereinheit 43 wieder breit freigegeben.
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Bei
dem in 5 gezeigten Schub-Hochschaltvorgang wird während des
gesamten Verlaufs das Solldrehzahlband 11 breit freigegeben.
Während des
Schaltvorgangs wird die untere Solldrehzahlgrenze 17 angehoben,
um ein zu weites Abfallen der Antriebsmaschinendrehzahl n während des
Schaltvorgangs zu verhindern. Das Antriebsmaschinendrehmoment Tq
wird durch den Verlauf der unteren Solldrehmomentgrenze 25 nach
oben geführt.
Die obere Solldrehmomentgrenze 21 ist während des Schaltvorgangs konstant.
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Bei
dem in 6 gezeigten Zug-Hochschaltvorgang wird während des
Schaltvorgangs das Antriebsmaschinendrehmoment Tq mittels des engen Solldrehzahlbands 12 nahezu
als Absolutdrehmoment geführt.
Das durch die Steuereinheit 10 vorgegebene Solldrehzahlband 11 ist
vor, während
und nach dem Schaltvorgang gleich und breit.
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Die
Steuereinheit 10 kann mehrere obere Solldrehzahlen 14, 15, 16,
mehrere untere Solldrehzahlen 18, 19, 20,
mehrere obere Solldrehmomente 22, 23, 24 und
mehrere untere Solldrehmomente 26, 27, 28 gleichzeitig
empfangen. Eine Anzahl der Solldrehzahlen 14, 15, 16, 18, 19, 20 und
der Solldrehmomente 22, 23, 24, 26, 27, 28 muss
dabei nicht gleich sein. Die mehreren Solldrehzahlen 14, 15, 16, 18, 19, 20 und
die mehren Solldrehmomente 22, 23, 24, 26, 27, 28 können dabei
grundsätzlich
von einem Steuergerät,
wie beispielsweise der Getriebesteuereinheit 43, oder von
verschiedenen Steuergeräten bereitgestellt
werden.
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Um
die mehreren Solldrehzahlen 14, 15, 16, 18, 19, 20 und
die mehren Solldrehmomente 22, 23, 24, 26, 27, 28 berücksichtigen
zu können,
weist die Steuereinheit 10 einen Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 auf,
mittels dem die Solldrehzahlen 14, 15, 16, 18, 19, 20 und
Solldrehmomente 22, 23, 24, 26, 27, 28 einer
Kategorie, d. h. die unteren Solldrehzahlen 18, 19, 20 und
die oberen Solldrehzahlen 14, 15, 16 bzw.
die unteren Solldrehmomente 26, 27, 28 und
die oberen Solldrehmomente 22, 23, 24,
koordiniert werden (vgl. 7). Zur Veranschaulichung werden
dabei im Folgenden drei Module 56, 57, 58 beschrieben,
die jeweils eine der unteren Solldrehzahlen 17, 18, 19,
eine der oberen Solldrehzahlen 13, 14, 15,
eines der unteren Solldrehmomente 26, 27, 28 und
eines der oberen Solldrehmomente 22, 23 24 bereitstellen.
Grundsätzlich
ist eine Anzahl der Module 56, 57, 58 aber
unbeschränkt.
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In
der folgenden Beschreibung ist das erste Modul 56 als die
Getriebesteuereinheit 43 ausgebildet. Wird der Drehmoment-
und Drehzahl-Koordinator 32 lediglich mit dem als die Getriebesteuereinheit 43 ausgebildeten
Modul 56 verwendet, erhält
man die bisher beschriebene Funktionsweise der Steuereinheit 10.
Grundsätzlich
ist aber ein derartiger Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32,
bzw. die Steuereinheit 10 mit dem Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32,
unabhängig
von der Getriebesteuereinheit 43 und der Motorsteuereinheit 44 realisierbar.
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Jedes
mit der Steuereinheit 10 verbundene Modul 56, 57, 58 führt der
Steuereinheit 10 eine der unteren Solldrehzahlen 18, 19, 20 und
eine der oberen Solldrehzahlen 14, 15, 16 sowie
eines der unteren Solldrehmomente 26, 27, 29 und
eines der oberen Solldrehmomente 22, 23, 24 zu.
Grundsätzlich könnte ein
Modul der Steuereinheit 10 beispielsweise auch nur eine
untere Motorsolldrehzahl zuführen. Weiter
führt jedes
Modul 56, 57, 58 dem Drehmoment- und
Drehzahl-Koordinator 32 eine Eingangspriorität 40, 41, 42 zu.
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Der
Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 weist zwei Drehzahlkoordinationseinheiten 33, 34, zwei
Drehmomentkoordinationseinheiten 35, 36 und eine
Prioritätenkoordinationseinheit 39 auf,
mit denen die Module 56, 57, 58 verbunden
sind. Die Drehzahlkoordinationseinheit 33 ist für eine Koordination der
oberen Solldrehzahlen 14, 15, 16 vorgesehen. Die
Drehzahlkoordinationseinheit 34 ist für eine Koordination der unteren
Solldrehzahlen 18, 19, 20 vorgesehen.
Die Drehmomentkoordinationseinheit 35 ist für eine Koordination
der oberen Solldrehmomente 22, 23, 24 vorgesehen.
Die Drehmomentkoordinationseinheit 35 ist für eine Koordination
der unteren Solldrehmomente 26, 27, 28 vorgesehen.
Die Prioritätenkoordinationseinheit 39 ist
für eine
Koordination der Eingangsprioritäten 40, 41, 42 vorgesehen.
Die zwei Drehzahlkoordinationseinheiten 33, 34,
die zwei Drehmomentkoordinationseinheiten 35, 36 und
die Prioritätenkoordinationseinheit 39 sind
dabei unabhängig
von einer Anzahl der angebundenen Module 56, 57, 58 und
können
prinzipiell mit einer beliebigen Anzahl von Modulen verwendet werden.
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Die
Drehzahlkoordinationseinheit 33, die für die oberen Solldrehzahlen 14, 15, 16 vorgesehen
ist, vergleicht die oberen Solldrehzahlen 15, 16, 17 der angebundenen
Module 56, 57, 58 und identifiziert die der
Solldrehzahlen 14, 15, 16, die ein Minimum
aller oberen Solldrehzahlen 14, 15, 16 bildet.
Die als Minimum gefundene obere Solldrehzahl wird als die obere
Solldrehzahlgrenze 13 in dem Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 gespeichert.
Weiter ordnet der Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 dem der Module 56, 57, 58,
dessen obere Solldrehzahl als die obere Solldrehzahlgrenze 13 gefunden
wurde, eine Gewinnerkennung zu.
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Die
Drehzahlkoordinationseinheit 34, die für die unteren Solldrehzahlen 18, 19, 20 vorgesehen
ist, vergleicht die unteren Solldrehzahlen 18, 19, 20 der angebundenen
Module 56, 57, 58 und identifiziert die der
Solldrehzahlen 18, 19, 20, die ein Maximum
aller unteren Solldrehzahlen 18, 19, 20 bildet.
Die als Maximum gefundene untere Solldrehzahl wird als die untere
Solldrehzahlgrenze 17 in dem Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 gespeichert.
Weiter ordnet der Drehmoment- und Drehzahl-Koordinator 32 dem der Module 56, 57, 58,
dessen untere Solldrehzahl als die untere Solldrehzahlgrenze 17 gefunden
wurde, eine Gewinnerkennung zu.
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Die
Drehmomentkoordinationseinheiten 35, 36 suchen
analog zu den Drehzahlkoordinationseinheiten 33, 34 die
obere Solldrehmomentgrenze 21 und die untere Solldrehmomentgrenze 25.
Auch hier werden dem oder denen der Module 56, 57, 58,
die ein Maximum für
die untere Solldrehmomentgrenze 25 und ein Minimum für die obere
Solldrehmomentgrenze 21 bereitstellen, Gewinnerkennungen
zugeordnet.
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Mittels
der Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und der Solldrehmomentgrenzen 21, 25 können in
einem späteren
Schritt das Solldrehzahlband 11 und das Solldrehmomentband 12 bestimmt
werden, die mittels der Steuereinheit 10 vorgegeben werden
können.
Bevor die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 an
die Motorsteuereinheit 44 übermittelt werden, werden sie
zunächst einer
Kontrolleinheit 37 zugeführt, die die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und
die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 in zwei Schritten überprüft.
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In
einem ersten Schritt werden die untere Solldrehzahlgrenze 17 und
die obere Solldrehzahlgrenze 13 sowie die untere Solldrehmomentgrenze 25 und
die obere Solldrehmomentgrenze 21 jeweils miteinander verglichen
und überprüft.
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Ist
die obere Solldrehzahlgrenze 13 größer oder zumindest gleich groß wie die
untere Solldrehzahlgrenze 17, werden die untere Solldrehzahlgrenze 17 und
die obere Solldrehzahlgrenze 13 beibehalten und bleiben
für eine
spätere
Verwendung abgespeichert. Ist die untere Solldrehzahlgrenze 17 größer als
die obere Solldrehzahlgrenze 13, werden Identifikationsnummern
der Module 56, 57, 58, die die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 in
Form von Solldrehzahlen 14, 15, 16, 18, 19, 20 bereitgestellt
haben, in eine bedatbare Tabelle eingelesen und ausgewertet. Anhand
der Tabelle wird dann eine Konfliktlösung gewählt, wie beispielsweise Auswahl
einer der Solldrehzahlgrenzen 13, 17 oder Bildung
eines Mittelswerts. Grundsätzlich
können
dabei zwei neue Drehzahlgrenzen 13, 17 gespeichert
werden oder es kann nur eine der Drehzahlgrenzen 13, 17 beibehalten bzw.
neu bestimmt werden, die dann später
als ein Absolutsolldrehzahl vorgegeben wird.
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Analog
werden die untere und die obere Solldrehmomentgrenze 21, 25 miteinander
verglichen. Auch hier werden beide Solldrehmomentgrenzen 21, 25 beibehalten,
wenn die obere Solldrehmomentgrenze 21 größer oder
zumindest gleich groß wie
die untere Solldrehmomentgrenze 25 ist. Ist die untere Solldrehmomentgrenze 25 größer als
die obere Solldrehmomentgrenze 21, werden analog zur Prüfung der
Solldrehzahlgrenzen 13, 17 die Identifikationsnummern
der Module 56, 57, 58 in die bedatbare
Tabelle eingelesen und es wird mittels der Tabelle eine Konfliktlösung analog
zu der Konfliktlösung
für die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 durchgeführt.
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In
einem zweiten Schritt werden in der Kontrolleinheit die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und
die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 auf ihre Plausibilität hin überprüft.
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Beispielsweise
wird in dem zweiten Schritt überprüft, ob die
Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 innerhalb
eines definierten Bereichs sind, da eine Einstellung von Antriebsmaschinendrehmomenten
Tq bzw. Antriebsmaschinendrehzahlen n außerhalb definierter Bereiche unplausibel
sein kann. Die der Solldrehzahlgrenzen 13, 17 bzw.
die der Solldrehmomentgrenzen 21, 25, die außerhalb
des definierten Bereichs liegen, können dann auf passiv gesetzt
werden, wodurch sie für eine
Einstellung der Antriebsmaschinendrehzahl n bzw. des Antriebsmaschinendrehmoments
Tq unberücksichtigt
bleiben.
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Weiter
wird beispielsweise überprüft, ob zumindest
das Solldrehzahlband 11 oder das Solldrehmomentband 12 eine
definierte Mindestbreite aufweist, da eine gleichzeitige Vorgabe
einer zumindest nahezu Absolutdrehzahl und eines zumindest nahezu
Absolutdrehmoments unplausibel sein kann. Wenn sowohl die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 als auch
die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 einen Abstand
aufweisen, der kleiner ist als die definierte Mindestbreite, oder
wenn aufgrund der Überprüfung in der
ersten Stufe nur noch eine der Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und
eine der Drehmomentgrenze 21, 25 abgespeichert
sind, können
die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 zumindest
teilweise auf passiv gesetzt werden.
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Ferner
wird in dem zweiten Schritt beispielsweise überprüft, ob das Solldrehzahlband 11 die
definierte Mindestbreite aufweist und gleichzeitig ein Triebstrang
geschlossen ist, da bei einem geschlossenen Triebstrang die Antriebsmaschinendrehzahl
n durch ein Übersetzungsverhältnis des
Triebstrangs und eine Geschwindigkeit gegeben ist und eine Einstellung
somit unplausibel sein kann. Wenn der Triebstrang geschlossen ist
und die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 einen Abstand
kleiner als die definierte Mindestbreite aufweisen, kann zumindest
eine der Drehzahlgrenzen 13, 17 auf passiv gesetzt
werden.
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Nach
der Kontrolleinheit 37 werden die Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und
die Solldrehmomentgrenzen 21, 25 einer Überwachungseinheit 38 des Drehmoment-
und Drehzahl-Koordinators 32 zugeführt, die in einer erste Ebene
eine interne Überwachung
und in einer zweiten Ebene eine externe Überwachung ermöglicht.
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In
der ersten Ebene werden Kollisionen innerhalb des Drehmoment- und
Drehzahl-Koordinators 32 berücksichtigt,
wie beispielsweise ein Wert für die
untere Solldrehmomentgrenze 25, der größer ist als ein Fahrerwunsch.
Bei Kollisionen kann die Überwachungseinheit 38 entsprechende
Werte auf passiv setzen. In einer zweiten Ebene werden Eingriffe
von einer höheren
Ebene berücksichtigt,
so dass beispielsweise alle Werte auf passiv gesetzt werden oder
eine Schnittstelle zur Motorsteuereinheit 44 abgeschaltet
werden kann.
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Mittels
der Prioritätenkoordinationseinheit 39 des
Drehmoment- und Drehzahl-Koordinators 32 werden
die Eingangsprioritäten 40, 41, 42 koordiniert.
Die Vorrangpriorität 31,
die durch die Steuereinheit 10 bereitgestellt wird, wird
in Abhängigkeit
der Eingangsprioritäten 40, 41, 42 der
Module 56, 57, 58, die von den Drehzahlkoordinationseinheiten 33, 34 und
den Drehmomentkoordinationseinheiten 35, 36 die
Gewinnerkennung erhalten haben, bestimmt. Da maximal vier verschiedene
Module die Gewinnerkennung erhalten können, werden maximal vier verschiedene
Eingangsprioritäten
berücksichtigt.
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Die
Eingangsprioritäten 40, 41, 42 können einen
Wert für
eine Drehzahl bzw. das Solldrehzahlband 11 und einen Wert
für ein
Drehmoment bzw. das Solldrehmomentband 12 aufweisen. Weisen
alle berücksichtigten
Eingangsprioritäten 40, 41, 42 den Wert
für die
Drehzahl bzw. das Solldrehzahlband 11 auf, wird die Vorrangpriorität 31,
die durch die Steuereinheit 10 an die Motorsteuereinheit 44 übermittelt wird,
auf das Solldrehzahlband 11 gesetzt. Weist zumindest eine
der berücksichtigten
Eingangsprioritäten 40, 41, 42 den
Wert für
das Drehmoment bzw. das Solldrehmomentband 12 auf, wird
die Vorrangpriorität 31 auf
das Solldrehmomentband 12 gesetzt.
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Von
der Steuereinheit 10 werden die mittels des Drehmoment-
und Drehzahl-Koordinators 32 ermittelten
und als aktiv beibehaltenen Solldrehzahlgrenzen 13, 17 und
Solldrehmomentgrenzen 21, 25 sowie die Vorrangpriorität 31 der
Motorsteuereinheit 44 zugeführt. Sind sowohl die obere
Solldrehzahlgrenze 13 als auch die untere Solldrehzahlgrenze 17 aktiv,
stellt die Steuereinheit das zugehörige Solldrehzahlband 11 ein.
Sind sowohl die obere Solldrehmomentgrenze 21 als auch
die untere Solldrehmomentgrenze 21 aktiv, stellt die Steuereinheit
zusätzlich
bzw. andernfalls das zugehörige
Solldrehmomentband 12 ein. Im Konfliktfall, wenn beispielsweise aufgrund
des vorgegebenen Solldrehzahlbands die Antriebsmaschinendrehzahl
außerhalb
des Solldrehmomentbands liegen würde,
berücksichtigt
die Motorsteuereinheit 44 die Vorrangpriorität.