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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen
Betätigungsgröße einer Mensch-Maschinenschnittstelle
zum manuellen Ansteuern einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mittels
einer von einer Ist-Betätigungsgröße
der Mensch-Maschinenschnittstelle abhängigen Ist-Antriebssteuergröße.
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Bei
der Mensch-Maschinenschnittstelle kann es sich um ein Fahrpedal
des Kraftfahrzeugs handeln, mittels dem die Antriebseinheit des
Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist. Dabei kann abhängig von
der Ist-Betätigungsgröße, beispielsweise
einem Betätigungswinkel des Fahrpedals die Ist-Antriebssteuergröße
zum Ansteuern der Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs generiert werden.
Es ist bekannt, mittels der Ist-Betätigungsgröße
nicht nur die Antriebseinheit sondern auch ein dieser nachgeschaltetes
Automatikgetriebe anzusteuern. Bei einer Vorrichtung gemäß der
DE 10 2005 057 805
A1 zur Steuerung eines Automatikgetriebes mit einer elektronischen
Steuereinheit und mit einem Leistungssteuerorgan erfasst die Steuereinheit
ein der Stellung des Leistungssteuerorgans entsprechendes Leistungswunschsignal und
veranlasst grundsätzlich abhängig von diesem Leistungswunschsignal
einen Gangwechsel entsprechend den in der Steuereinheit abgespeicherten Schaltkennlinien.
Ferner ist es bekannt, die Antriebseinheit in einem Automatikmodus
nicht mittels des Fahrpedals sondern mittels einer Längsdynamikeinheit,
beispielsweise einer Geschwindigkeitsregelanlage, anzusteuern. Die
DE 195 09 492 C2 betrifft
ein Verfahren zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs
auf eine einstellbare Höchstgeschwindigkeit, wobei ein
beschleunigungsregelnder Systemeingriff mit einem abhängig
von der Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit und Ist-Geschwindigkeit
vorgegebenen Beschleunigungssollwert erfolgt, wenn die Differenz
zwischen eingestellter Höchstgeschwindigkeit und Ist-Geschwindigkeit
größer ist als ein vorgegebener Wert und die Ist-Beschleunigung
den Beschleunigungssollwert übersteigt und ein geschwindigkeitsregelnder
Systemeingriff erfolgt, wenn die Differenz zwischen Höchstgeschwindigkeit
und Ist-Geschwindigkeit kleiner als der vorgegebene Wert ist und
die fahrerangeforderte Geschwindigkeit über der Höchstgeschwindigkeit
liegt. Für den Fall, dass die Längsdynamikeinheit
die Antriebseinheit steuert, muss auch die Gangwahl unabhängig
von einer Stellung des Fahrpedals gesteuert werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verbesserte Gangwahl eines Kraftfahrzeuges
zu ermöglichen, dessen Längsdynamik gegebenenfalls
automatisch von einer Längsdynamikeinheit steuerbar ist,
insbesondere unter Einbeziehung vorhandener Komponenten eine besonders
rechenzeit- und speicherplatzschonende Umsetzung in dem Kraftfahrzeug
zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Betätigungsgröße
einer Mensch-Maschinenschnittstelle zum manuellen Ansteuern einer
Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mittels einer von einer Ist-Betätigungsgröße
der Mensch-Maschinenschnittstelle abhängigen Ist-Antriebssteuergröße,
wobei das Kraftfahrzeug eine gegebenenfalls vorrangig die Antriebseinheit
mittels einer Automatikantriebssteuergröße steuernde
Längsdynamikeinheit aufweist gelöst. Bei dem Verfahren sind
ein Ermitteln eines ersten Startwerts mittels Anwenden einer vereinfachten
Inversen einer Übertragungsfunktion der Mensch-Maschinenschnittstelle auf
die von der Längsdynamikeinheit ausgegebene Automatikantriebssteuergröße,
ein Ermitteln zumindest eines sich von dem ersten Startwert unterscheidenden
zweiten Startwerts, insbesondere des zweiten Startwerts und des
dritten Startwerts, ein Anwenden der Übertragungsfunktion
auf zumindest zwei der Startwerte zum Ermitteln jeweils zugehöriger Kontrollwerte,
ein Ermitteln eines zugehörigen Fehlerwerts für
jeden der ermittelten Startwerte mittels Verrechnen oder Vergleichen
des jeweiligen Kontrollwerts mit der Automatikantriebssteuergröße,
ein Ermitteln einer Regressionsfunktion für zumindest zwei Wertepaare
in der Form: Startwert; Fehlerwert, und ein Ermitteln der virtuellen
Betätigungsgröße mittels der Regressionsfunktion
vorgesehen. Unter einer vereinfachten Inversen der Übertragungsfunktion
der Mensch-Maschinenschnittstelle kann beispielsweise eine fehlerbehaftete
Inverse verstanden werden, beispielsweise derart, dass diese nur
für den Fall eines linearen Übertragungsverhaltens
der Mensch-Maschinenschnittstelle ein korrektes Ergebnis liefern würde.
Vorteilhaft kann mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens trotz der fehlerbehafteten Inversen der Übertragungsfunktion
eine sehr genaue Rückrechnung der virtuellen Betätigungsgröße
erfolgen. Es ist vorteilhaft keine rechenzeit- und speicherplatzaufwendige
Iterationsrechnung notwendig. Ferner ist der Rechenzeitaufwand exakt
vorhersagbar, so dass eine zugehörige Steuerung kleiner
dimensioniert auslegbar ist. Vorteilhaft findet im Vergleich zur iterativen
Ermittlung lediglich das Ermitteln des ersten Startwerts mittels
der vereinfachten inversen Übertragungsfunktion der Mensch-Maschinenschnittstelle
statt. Bereits der zweite Startwert kann auf einfache Art und Weise,
beispielsweise mittels Anwenden eines Abstandsoperators, beispielsweise mit
Hilfe eines vorgegebenen oder vorgebbaren Faktors und/oder Offsets
ermittelt werden. Genauso können ein dritter Startwert
oder beliebig viele weitere Startwerte ermittelt werden. Die Startwerte
werden vorteilhaft nicht iterativ zurückgeführt,
es wird vielmehr lediglich die Übertragungsfunktion der Mensch-Maschinenschnittstelle
einmalig auf diese angewendet, was auf einfache Art und Weise ohne größeren
Rechenzeitaufwand erfolgen kann. Hieraus kann pro Startwert ein
Kontrollwert ermittelt werden, der auf einfache Art und Weise mit
der ohnehin vorhandenen Automatikantriebssteuergröße
verrechnet und/oder verglichen werden kann, um daraus einen zugehörigen
Fehlerwert zu ermitteln. Vorteilhaft kann dadurch ein Raum mit einer
Dimension der Startwerte und der zweiten Dimension der Fehlerwerte
ermittelt werden, in dem zumindest zwei Wertepaare der Form: Startwert;
Fehlerwert zum Ermitteln einer entsprechenden Regressionsfunktion
hergenommen werden können. Bei der Regressionsfunktion
kann es sich beispielsweise im einfachsten Fall um eine Regressionsgerade
handeln, jedoch auch um eine beliebige andere Regressionsfunktion,
beispielsweise ein Polynom n-ter Ordnung. In dem besonders einfachen
Fall, dass lediglich zwei Wertepaare der Regressionsfunktion zugeführt
werden, kann es sich im Falle einer Gerade um eine solche handeln,
auf der beide Wertepaare liegen. Vorteilhaft kann mittels der Regressionsfunktion
ein Rückschluss darauf gezogen werden, für welchen
Startwert sich ein Fehler von 0 ergeben würde. Vorteilhaft
kann dieser Startwert ohne weitere Rückführung
bzw. Iteration als virtuelle Betätigungsgröße
verwendet werden. Dies kann vorteilhaft durch ein einfaches Nullsetzen
des Fehlerwerts der Regressionsfunktion erfolgen.
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Bei
einer Ausführungsform des Verfahrens sind ein Steuern einer Übersetzungswahl
einer der Automatikeinheit nachgeschalteten Getriebeeinheit in Abhängigkeit
der Ist-Betätigungsgröße falls die Längsdynamikeinheit
die Antriebseinheit nicht steuert und ein Steuern der Übersetzungsgangwahl
der Getriebeeinheit in Abhängigkeit der virtuellen Betätigungsgröße
falls die Längsdynamikeinheit die Antriebseinheit vorrangig
steuert vorgesehen. Vorteilhaft kann das Verfahren auch bei Kraftfahrzeugen
erfolgen, die beispielsweise die Längsdynamikeinheit als
Sonderausstattung aufweisen, die lediglich zu einer bestehenden
Struktur hinzugefügt wird. Vorteilhaft können
die ohnehin vorhandenen Steuer- und/oder Regelwege, bei denen beispielsweise
die Gangwahl mittels der Ist-Betätigungsgröße
angesteuert wird, weiter verwendet werden, wobei lediglich, im Falle
eines Vorhandenseins der Längsdynamikeinheit die Gangwahl
gegebenenfalls mittels der virtuellen Betätigungsgröße
gesteuert wird. Vorteilhaft ist also für eine Hinzunahme
der Längsdynamikeinheit kein kompletter erneuter Entwicklungs- und/oder
Applikationsaufwand zur Implementierung der Gangwahl notwendig.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln
der Regressionsfunktion mittels einer Geradengleichung vorgesehen.
Vorteilhaft kann die Geradengleichung für den Fall einer
Verwendung von nur zwei Wertepaaren auf besonders einfache Art und
Weise ermittelt werden. Für drei oder mehr Wertepaare kann
die Regressionsgerade ebenfalls mittels einfacher Summen- und Durchschnittsbildungen
auf einfache Art und Weise ermittelt werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln
der virtuellen Betätigungsgröße mittels
Einsetzen eines Fehlerwerts von 0 in die Regressionsfunktion vorgesehen.
Vorteilhaft kann auf diese Art und Weise die virtuelle Betätigungsgröße
sehr einfach ermittelt werden, wobei sich ein vorteilhaft geringer
Rückrechnungsfehler ergibt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein
Ermitteln der Ist-Antriebsgröße mittels der Übertragungsfunktion
mittels einer Kennfeldeinheit und zumindest einer weiteren Kennfeldeinheit
in Abhängigkeit der Ist-Betätigungsgröße und
einer einen Zustand der Antriebseinheit kennzeichnenden Antriebszustandsgröße
als Eingangsgrößen der Kennfeldeinheiten und ein Überblenden einer
Kennfeldeinheitsausgangsgröße der Kennfeldeinheit
und einer weiteren Kennfeldeinheitsausgangsgröße
der weiteren Kennfeldeinheit mittels eines Überblenders
in Abhängigkeit eines Progressionsüberblendfaktors
vorgesehen. Vorteilhaft können die Kennfeldeinheiten unterschiedliche
Abstimmungen der Mensch-Maschinenschnittstelle, beispielsweise für
eine sportliche, für eine energiesparende, für
eine komfortable und/oder eine beliebige andere Fahrweise aufweisen.
Ferner ist es denkbar, mehr als zwei der Kennfeldeinheiten vorzusehen,
und diese gegebenenfalls ebenfalls zu überblenden. Vorteilhaft kann
mittels des Progressionsüberblendfaktors eine beliebige
zwischen Extremen der Kennfeldeinheiten liegende Abstimmung der Übertragungsfunktion
der Mensch-Maschinenschnittstelle erfolgen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein
Ermitteln der Kennfeldeinheitsausgangsgrößen jeweils
mittels eines Progressionskennfelds und eines Anfahrprogressionskennfelds und
ein Überblenden jeweiliger Ausgangsgrößen
des jeweiligen Progressionskennfelds und Anfahrprogressionskennfelds
mittels eines jeweiligen inneren Überblenders in Abhängigkeit
eines Anfahrüberblendfaktors vorgesehen. Vorteilhaft kann
zusätzlich die Übertragungsfunktion der Mensch-Maschinenschnittstelle
für einen Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs abgestimmt werden,
wobei dies ebenfalls stufenlos mittels des Anfahrüberblendfaktors
erfolgen kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Ermitteln
des ersten Startwerts mittels der vereinfachten Inversen der Übertragungsfunktion mittels
einer identischen Struktur des Überblenders und/oder der
inneren Überblender der Kennfeldeinheiten in Abhängigkeit
des Progressionsüberblendfaktors und/oder des Anfahrüberblendfaktors
vorgesehen, wobei anstelle der Kennfelder jeweilige inverse Kennfelder
zur Verarbeitung der Automatikantriebssteuergröße
und der Antriebszustandsgröße vorgesehen sind.
Aufgrund der zumindest einfachen Überblendung beziehungsweise
der mehrfachen Überblendung mittels des Überblenders
und/oder der inneren Überblender und eines progressiven Übertragungsverhaltens
zumindest eines der vorgesehenen Kennfelder weist eine derartig
vereinfachte Inverse der Übertragungsfunktion einen Rückrechnungsfehler
auf. Dieser Rückrechnungsfehler kann vorteilhaft wie vorab
beschrieben mittels der einmaligen Ermittelung des ersten Startwerts
und der darauf aufgebauten Regressionsfunktion mit einem minimalen
Rechenaufwand und einer demgegenüber stehenden sehr hohen
Genauigkeit abgeschätzt werden, wobei vorteilhaft die virtuelle
Betätigungsgröße mit einer sehr hohen
Genauigkeit ermittelbar ist. Vorteilhaft kann die vereinfachte Inverse
der Übertragungsfunktion auf einfache Art und Weise mittels
Invertieren der jeweiligen vorhandenen Kennfelder ermittelt bzw.
implementiert werden, wobei vorteilhaft die übrige Struktur
der Überblender zum Implementieren der vereinfachten Inversen
der Übertragungsfunktion unverändert bleiben kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen,
dass die Ist-Betätigungsgröße einen Pedalwinkel
und/oder einen Stellweg aufweist und/oder die Längsdynamikeinheit
eine Geschwindigkeitsregelung und/oder eine Geschwindigkeitsbegrenzungsvorrichtung
aufweist und/oder die Antriebszustandsgröße eine
Drehzahl der Antriebseinheit aufweist. Vorteilhaft kann das Verfahren
mit ohnehin vorhandenen Steuergrößen des Kraftfahrzeugs
durchgeführt werden.
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Die
Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer
Antriebseinheit, die mittels einer von einer Ist-Betätigungsgröße
einer Mensch-Maschinenschnittstelle abhängigen Ist-Antriebsgröße oder
gegebenenfalls vorrangig mittels einer Automatikantriebssteuergröße
einer Längsdynamikeinheit steuerbar ist gelöst.
Es ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug eine Motorsteuerung aufweist,
mittels der ein vorab beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls
unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte
Merkmale bilden für sich oder in beliebiger sinnvoller
Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig
von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich
auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Erfindung/en sein.
Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht zur Steuerung eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeugs
mittels einer Mensch-Maschinenschnittstelle;
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2 die
in 1 gezeigte Steuerung, wobei im Unterschied der
Triebstrang des Kraftfahrzeugs mittels einer Längsdynamikeinheit
vorrangig und automatisch gesteuert wird;
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3 eine
schematische Ansicht einer Übertragungsfunktion der in
den 1 und 2 gezeigten Mensch-Maschinenschnittstelle;
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4 eine
schematische Ansicht einer in den 1 und 2 gezeigten
Motorsteuerung zum Ermitteln einer virtuellen Betätigungsgröße;
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5 eine
schematische Ansicht einer in 4 gezeigten
Iterationsstrategieeinheit;
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6 eine
schematische Ansicht einer vereinfachten Inversen der in 3 gezeigten Übertragungsfunktion
der Mensch-Maschinenschnittstelle;
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7 eine
schematische Ansicht einer in 4 gezeigten
Berechnungseinheit der Motorsteuerung zum Ermitteln der virtuellen
Betätigungsgröße; und
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8 ein
Schaubild einer mittels einer in 7 dargestellten
Regressionseinheit ermittelbaren Regressionsfunktion zum Ermitteln
der virtuellen Betätigungsgröße.
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1 zeigt
in schematischer Ansicht als Teil eines nur teilweise dargestellten
Kraftfahrzeugs 1 eine Motorsteuerung 3, beispielsweise
eine digitale Motorelektronik sowie dieser zugeordnete Funktionseinheiten.
Die Motorsteuerung 3 ist zur Steuerung einer Antriebseinheit 5 des
Kraftfahrzeugs 1 ausgelegt. Bei der Antriebseinheit 3 kann
es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor, und/oder einen
Elektromotor und/oder eine Kombination aus beiden handeln. Die Antriebseinheit 5 ist
Teil eines mittels zwei gestrichelten Linien teilweise angedeuteten Triebstrangs 7 des
Kraftfahrzeugs 1. Als weiterer Teil des Triebstrangs 7 ist
der Antriebseinheit 5 eine Getriebeeinheit 9 nachgeschaltet,
der weitere, nicht näher dargestellte Einheiten zur Kraft-
bzw. Drehmomentübertragung auf nicht dargestellte Antriebsräder des
Kraftfahrzeugs 1 nachgeschaltet sind. Die Getriebeeinheit 9 wird
mittels einer automatischen Getriebesteuerung 11 angesteuert,
insbesondere wird eine Gangwahl der Getriebeeinheit 9 mittels
der automatischen Getriebesteuerung 11 gesteuert, beispielsweise
mittels einer hinterlegten Schaltkennlinie. Zur manuellen Ansteuerung
des Triebstrangs 7 ist diesem eine Mensch-Maschinenschnittstelle 13 vorgeschaltet.
Die Mensch-Maschinenschnittstelle 13 weist ein Fahrpedal 15 auf,
das einer Ist-Eingangsgröße 17 einer
Ist-Betätigungsgröße 19 zur Ansteuerung
der Motorsteuerung 3 und der automatischen Getriebeeinheit 11 zuordnet.
Bei der Ist-Betätigungsgröße 19 kann
es sich beispielsweise um einen Auslenkungswinkel des manuell niedertretbaren Fahrpedals 15 handeln.
Es kann sich jedoch auch um eine beliebige andere abgeleitete Größe,
beispielsweise einen Stellweg oder eine Größe
zwischen 0 und 100% Betätigung des Fahrpedals 15 handeln. Mittels
der Motorsteuerung 3 wird die Ist-Betätigungsgröße 19 in
eine Ist-Antriebssteuergröße 21 zur Steuerung
der Antriebseinheit 5 umgerechnet. Bei der Ist-Antriebssteuergröße 21 kann
es sich beispielsweise um eine Momentenanforderung handeln. Mittels
der automatischen Getriebesteuerung 11 wird die Ist-Betätigungsgröße 19 in
eine Gangwahlsteuergröße 23 zur Ansteuerung
der Getriebeeinheit 9, insbesondere zur Wahl eines Gangs
der Getriebeeinheit 9, umgerechnet.
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2 zeigt
im Wesentlichen die in 1 gezeigte Motorsteuerung 3 des
Kraftfahrzeugs 1, wobei im Unterschied das Fahrpedal 15 nicht
die Motorsteuerung 3 sowie die automatische Getriebeansteuerung 11 steuert,
was mittels gestrichelter Signalpfeile der Ist-Betätigungsgröße 19 symbolisiert
ist. Im Unterschied zur Darstellung der 1, wird
eine Längsdynamik des Kraftfahrzeugs 1 mittels
einer Längsdynamikeinheit 25 gesteuert. Dies ist
in 2 mittels durchgezogener Signalpfeile symbolisiert,
die im Unterschied in 1 gestrichelt eingezeichnet sind.
Bei der Längsdynamikeinheit 25 kann es sich um
eine Geschwindigkeitsregelanlage, eine Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung,
eine Abstandsregelung und/oder eine beliebige andere Längsdynamikregeleinheit
für das Kraftfahrzeug 1 handeln. Die Längsdynamikeinheit 25 erzeugt
eine Automatikantriebssteuergröße 27,
mittels der die Antriebseinheit 5 unabhängig von
dem Fahrpedal 15 der Mensch-Maschinenschnittstelle 13 steuerbar
ist. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Längsdynamikeinheit 25 Teil
der Motorsteuerung 3 sein.
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In 2 ist
ersichtlich, dass die automatische Getriebesteuerung 11 ebenfalls
unabhängig von der Ist-Eingangsgröße 17 bzw.
der Ist-Betätigungsgröße 19 des
Fahrpedals 15 gesteuert wird. Hierzu weist die Motorsteuerung 3 eine
Rückrechnungseinheit 29 auf, mittels der die Automatikantriebssteuergröße 27 in
eine virtuelle Betätigungsgröße 31 rückrechenbar
ist. Mittels der virtuellen Betätigungsgröße 31,
die vorzugsweise in Einheit und/oder Dimension der Ist-Betätigungsgröße 19 entspricht, kann
die automatische Getriebesteuerung 11 wie auch in 1,
also mittels identischen Rechenschritten, auch bei dem Automatikbetrieb
mittels der Längsdynamikeinheit 25 die Gangwahlsteuergröße 23 für
die Gangwahl der Getriebeeinheit 9 generieren.
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Wie
in 2 gezeigt, erfolgt die Steuerung der Antriebseinheit 5 und
der Getriebeeinheit 9 unabhängig von der Ist-Eingangsgröße 17 des
Fahrpedals 15. Im Unterschied erfolgt die Ansteuerung der
Antriebseinheit 5 mittels der Automatikansteuergröße 27 der
Längsdynamikeinheit 25 und die der Getriebeeinheit 9 mittels
der Gangwahlsteuergröße 23, die im Unterschied
mittels der virtuellen Betätigungsgröße 31 und
der automatischen Getriebesteuerung 11 berechnet wird.
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3 zeigt
ein Übertragungsfunktion 113 der Mensch-Maschinenschnittstelle 13,
die als Ausgangsgröße die Ist-Antriebssteuergröße 21 aufweist. Als
Eingangsgröße weist die in 3 gezeigte Übertragungsfunktion 113 der
Mensch-Maschinenschnittstelle 13 die Ist-Betätigungsgröße 19 sowie
eine Antriebszustandsgröße 33 auf. Die
Antriebszustandsgröße 33 kennzeichnet
einen Zustand der Antriebseinheit 5. Bei der Antriebszustandsgröße 33 kann
es sich beispielsweise um eine aktuelle Drehzahl der Antriebseinheit 5 handeln.
Die Ist-Betätigungsgröße 19 sowie
die Antriebszustandsgröße 33 können
beispielsweise über eine Bus 35 des Kraftfahrzeuges 1, beispielsweise
einen CAN-Bus, verfügbar sein. Die in 3 dargestellte Übertragungsfunktion 113 der Mensch-Maschinenschnittstelle 13 weist
eine Kennfeldeinheit 37 sowie eine weitere Kennfeldeinheit 39 auf.
Die Kennfeldeinheit 37 liefert eine Kennfeldeinheitsausgangsgröße 41.
Die weitere Kennfeldeinheit 39 liefert eine weitere Kennfeldeinheitsausgangsgröße 43.
Die Kennfeldeinheitsausgangsgrößen 41 und 43 der
Kennfeldeinheiten 37 und 39 werden mittels eines Überblenders 45 zu
der Ist-Antriebssteuergröße 21 überblendet.
Die Überblendung des Überblenders 45 erfolgt
in Abhängigkeit eines Progressionsüberblendfaktors 47.
Die Kennfeldeinheiten 37 und 39 können
progressive Übertragungsverhalten aufweisen, die auf unterschiedliche
Fahrweisen des Kraftfahrzeugs 1 ausgelegt sind, beispielsweise
für eine sportliche Abstimmung, eine komfortable Abstimmung
und/oder eine energiesparende Abstimmung und/oder weitere Abstimmungen.
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Die
Kennfeldeinheit 37 weist ein Progressionskennfeld 51 und
ein Progressionsanfahrkennfeld 53 auf. Die weitere Kennfeldeinheit 39 weist
ein weiteres Progressionskennfeld 55 sowie ein weiteres Progressionsanfahrkennfeld 57 auf.
Die Kennfelder 51 bis 57 liefern jeweils eine
Ausgangsgröße 59, wobei die Ausgangsgrößen 59 der
Kennfelder 51 und 53 einem inneren Überblender 61 und
die Ausgangsgrößen 59 der weiteren Progressionskennfelder 55 und 57 einem
weiteren inneren Überblender 63 zugeführt werden.
Die inneren Überblender 61 und 63 überblenden
die Ausgangsgrößen 59 jeweils in Abhängigkeit
eines Anfahrüberblendfaktors 65 zu der Kennfeldeinheitsausgangsgröße 41 und
der weiteren Kennfeldeinheitsausgangsgröße 43.
Mittels des Anfahrüberblendfaktors 65 und den
inneren Überblendern 61 und 63 ist es
möglich, während eines Anfahrvorgangs des Kraftfahrzeugs 1 eine
Progression der Mensch-Maschinenschnittstelle 13 für
das Anfahren vorteilhaft einzustellen. Der Anfahrüberblendfaktor 65 kann
von weiteren Parametern des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere
von einem Fortschreiten des Anfahrens des Kraftfahrzeugs 1,
abhängig sein.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht der in den 1 und 2 gezeigten
Motorsteuerung 3 zum Ermitteln der virtuellen Betätigungsgröße 31.
Als Eingangsgrößen erhält die Motorsteuerung 3 die
Automatikantriebsgröße 27, die Antriebszustandsgröße 33,
den Anfahrüberblendfaktor 65 sowie den Progressionsüberblendfaktor 47.
Die Eingangsgrößen 63, 65 und 47 werden
einer Iterationsstrategieeinheit 67 zugeführt,
die ein Strategieflag 69 liefert. Mittels des Strategieflags 69 kann
die in 4 dargestellte Rückrechnungseinheit 29 der
Motorsteuerung 3 aktiviert oder deaktiviert werden. Mittels
des Strategieflags 69 wird ein Actionschalter 71 angesteuert,
der bei gesetztem Strategieflag 69 ein Umgehungsflag 73 und
andernfalls ein Actionflag 75 schaltet. Mittels des Actionflags 75 kann
bei gesetztem Actionflag 75 eine Berechnungseinheit 77 zugeschaltet
und andernfalls abgeschaltet werden. Das Umgehungsflag 73 steuert
einen Umgehungsschalter 79, der bei gesetztem Umgehungsflag 73 durchgängig
geschaltet ist.
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Alle
vier Eingangsgrößen 27, 33, 65 und 47 werden
einer vereinfachten Inversen 81 der in 3 dargestellten Übertragungsfunktion 113 der Mensch-Maschinenschnittstelle 13 zugeführt.
Diese berechnet einen ersten Startwert 83 für
die virtuelle Betätigungsgröße 31.
Der erste Startwert 83 wird mit einem unteren Schwellwert 85,
einem oberen Schwellwert 87, einer Maximalwertbildung 89 und
einer Minimalwertbildung 91 verrechnet. Bei dem unteren
Schwellwert 85 kann es sich um einen Schwellwert von 0
Prozent und bei dem oberen Schwellwert 87 um einen Schwellwert
um 100 Prozent handeln, wobei über die Maximalwertbildung 89 und
die Minimalwertbildung 91 sichergestellt ist, dass der
erste Startwert 83 Null Prozent nicht unterschreitet und
100 Prozent nicht überschreitet. Der erste Startwert 83 wird
bei gesetztem Umgehungsflag 73, also durchgängig
geschaltetem Umgehungsschalter 79 einem Mischer 93 zugeführt,
mittels dem der erste Startwert 83 bei durchgängig
geschaltetem Umgehungsschalter 79 als virtuelle Betätigungsgröße 31 ausgegeben wird.
In diesem Zustand ist das Actionflag 75 nicht gesetzt,
so dass die Berechnungseinheit 77 abgeschaltet ist. Im
gegenteiligen Zustand des Actionschalters 71 wird der erste
Startwert 83 mittels der Berechnungseinheit 77 in
die virtuelle Betätigungsgröße 31 umgerechnet,
die dann ebenfalls über den Mischer 93 ausgegeben
wird.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung der Iterationsstrategieeinheit 67,
der die Eingangsgrößen 33, 65 sowie 47 zugeführt
werden. Die Iterationsstrategieeinheit 67 weist einen ersten
Vergleicher 95, einen zweiten Vergleicher 97,
einen dritten Vergleicher 99, einen vierten Vergleicher 101 sowie einen
fünften Vergleicher 103 auf. Der erste Vergleicher 95 vergleicht
die Antriebssteuergröße 33 mit einem
Schwellwert und liefert ein wahres Signal, falls diese oberhalb
des Schwellwerts liegt. Bei dem Schwellwert kann es sich um eine
Drehzahl, beispielsweise von 2500 U/min, insbesondere zwischen 2300
und 2700 U/min handeln. Der zweite Vergleicher 97 und der
dritte Vergleicher 99 prüfen, ob der Anfahrüberblendfaktor
unterhalb einem unteren Schwellwert oder oberhalb eines oberen Schwellwerts
liegt und liefern dementsprechend ein wahres Signal. Falls der Anfahrüberblendfaktor 65 zwischen den
Schwellwerten liegt, liefern beide ein unwahres Signal.
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Bei
dem unteren Schwellwert kann es sich beispielsweise um einen Wert
von 0,01 handeln. Bei dem oberen Schwellwert kann es sich beispielsweise um
einen Wert von 0,99 handeln, wobei der Anfahrüberblendfaktor
zwischen 0 und 1 liegen kann. Ebenso verhält es sich mit
dem vierten Vergleicher 101 und dem fünften Vergleicher 103,
die prüfen, ob der Progressionsüberblendfaktor
unterhalb eines unteren Schwellwerts oder oberhalb eines oberen
Schwellwerts, beispielsweise unterhalb von 0,01 und oberhalb von
0,99 liegen, wobei diese, falls der Progressionsüberblendfaktor 47 zwischen
den Schwellwerten liegt, jeweils ein unwahres Signal liefern. Den Vergleichern 101 und 103 des
Progressionsüberblendfaktors 47 ist ein erstes
Oderglied 105 nachgeschaltet, dem wiederum ein erstes Undglied 107 nachgeschaltet
ist. Das erste Undglied 107 ist dem dritten Vergleicher 99 zur
Abprüfung des Anfahrüberblendfaktors 65 nachgeschaltet.
Dem ersten Undglied 107 ist ein zweites Oderglied 109 nachgeschaltet,
das dem zweiten Vergleicher 97 und einem zweiten Undglied 111 neben
dem ersten Undglied 107 nachgeschaltet ist. Das zweite
Oderglied 109 schaltet das Strategieflag 69. Es
ist ersichtlich, dass das Strategieflag 69 geschaltet ist,
falls die Antriebszustandsgröße 33 oberhalb
des Schwellwerts des ersten Vergleichers 95 liegt und der
Anfahrüberblendfaktor 65 oberhalb des Schwellwerts
des dritten Vergleichers 99 liegt. Der Strategieflag 69 ist
also gesetzt, wenn ein Anfahrvorgang abgeschlossen ist und die Antriebszustandsgröße 33 einen
Schwellwert überschritten hat, beispielsweise von 2500
U/min. Ferner wird das Strategieflag 69 gesetzt, falls
der dritte Vergleicher 99 ein wahres Ergebnis liefert,
also ein Anfahrvorgang abgeschlossen ist und gleichzeitig keine Überblendung
mittels des Progressionsüberblendfaktors 47 stattfindet,
dieser also entweder unterhalb des Schwellwerts des vierten Vergleichers 101 oder
oberhalb des fünften Vergleichers 103 liegt. Vorteilhaft
findet in den genannten Zuständen keine bzw. keine wesentliche Überblendung
mittels den in 3 dargestellten Überblendern 45, 61 sowie 63 statt,
so dass die Kennfelder 51, 53, 55 sowie 57 auf einfache
Art und Weise durch inverse Kennfelder ersetzt werden können,
wobei eine sich dann ergebende Übertragungsfunktion der
vereinfachten Inversen 81 einen nur geringen oder keinen
Fehler liefert, so dass der erste Startwert 83 ohne weiteres über
den Umgehungsschalter 79 sowie den Mischer 93 als
die virtuelle Betätigungsgröße 31 ausgegeben
werden kann. Die vereinfachte Inverse 81 entspricht dann
im Wesentlichen einer Invertierung eines der Kennfelder 51, 53, 55, 57,
da im Wesentlichen keine Überblendung stattfindet.
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6 zeigt
eine schematische Ansicht der vereinfachten Inversen 81,
die in 4 dargestellt ist. Die vereinfachte Inverse 81 verarbeitet
ebenfalls die Eingangsgrößen 27, 33, 65 sowie 47.
Die Struktur der vereinfachten Inversen 81 entspricht der
in 3 dargestellten Übertragungsfunktion 113,
wobei insofern auf die Beschreibung der 3 verwiesen
wird. Als einziger Unterschied wird der vereinfachten Inversen 81 anstelle
der Ist-Betätigungsgröße 19 die Automatikantriebssteuergröße 27 zugeführt.
Die Funktion sowie Ansteuerung des Überblenders 45, des
inneren Überblenders 61 sowie des weiteren Überblenders 63 sind
identisch. Als weiterer Unterschied sind die Progressionskennfelder 51 und 55 sowie
die Progressionsanfahrkennfelder 53 und 57 der
Kennfeldeinheit 37 sowie der weiteren Kennfeldeinheit 39 jeweils
invertiert. Bei den in 3 dargestellten Kennfeldern
kann es sich um invertierbare Kennfelder handeln, die keine Sprünge
und keine waagrecht verlaufende Übertragungsbereiche aufweisen.
Mittels der in 6 dargestellten vereinfachten
Inversen 81 kann der erste Startwert 83 ermittelt werden,
der systembedingt aufgrund der Progressionen der Kennfelder und
der Überblender 45, 61 sowie 63 fehlerbehaftet
sein kann. Um dennoch eine möglichst fehlerfreie virtuelle
Betätigungsgröße 31 zu ermitteln,
ist die in 4 dargestellte Berechnungseinheit 77 der
Rückrechnungseinheit 29 der Motorsteuerung 3 vorgesehen.
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7 zeigt
eine schematische Ansicht der in 4 gezeigten
Berechnungseinheit 77, der neben den Eingangsgrößen 27, 33, 65, 47 auch
die Ausgangsgröße der vereinfachten Inversen 81,
also der erste Startwert 83 zugeführt wird. Der
erste Startwert 83 wird in einem ersten Verarbeitungsblock
der in 3 gezeigten Übertragungsfunktion 113 zugeführt,
die als Ausgang einen ersten Kontrollwert 115 liefert.
Mittels einer Erhöhungseinheit 117 wird ein zweiter
Startwert 119 ermittelt. Die Erhöhungseinheit 117 addiert
zu dem ersten Startwert 83 einen Erhöhungswert 121 und
limitiert diesen gegebenenfalls auf den oberen Schwellwert 87.
Der so ermittelte zweite Startwert 119 wird einem zweiten
Verarbeitungsblock zugeführt, der ebenfalls die Übertragungsfunktion 113 ausführt,
und einen zweiten Kontrollwert 123 liefert. Mittels einer
Erniedrigungseinheit 125 wird der erste Startwert 83 um
einen Erniedrigungswert 127 erniedrigt, wobei zusätzlich
noch sichergestellt wird, dass ein daraus resultierender dritter
Startwert 129 den unteren Schwellwert 85 nicht unterschreitet.
Aus dem dritten Startwert 129 wird mittels eines dritten
Verarbeitungsblocks, der ebenfalls die Übertragungsfunktion 113 ausführt,
ein dritter Kontrollwert 131 gebildet. Die Automatikantriebssteuergröße 27 und
die Startwerte 83, 119 sowie 129 werden
einer Regressionseinheit 133 zugeführt. Außerdem
werden der Regressionseinheit 133 die Kontrollwerte 115, 123 sowie 131 zugeführt.
Die Regressionseinheit 133 vergleicht jeden der Kontrollwerte 115, 123, 131 mit
der Automatikantriebssteuergröße 27 und
errechnet dazu einen jeweils zugehörigen Fehlerwert. So
entstehen Wertepaare zwischen jeweils einem Startwert und einem
zugehörigen Fehlerwert. Zumindest zwei dieser Wertepaare
werden mittels der Regressionseinheit 133 in eine Regressionsfunktion überführt.
-
8 zeigt
beispielhaft eine solche Regressionsfunktion 137, die mittels
drei Wertepaaren 135 der Startwerte 85, 119 sowie 129 sowie
zugehöriger Fehlerwerte gebildet wurde. Bei der Regressionsfunktion 137,
wie in 8 dargestellt, handelt es sich um eine Regressionsgerade.
Auf einer x-Achse der 8 ist die Einheit der Ist-Betätigungsgröße 19 bzw.
der virtuellen Betätigungsgröße 31 aufgetragen. Auf
einer y-Achse 141 ist ein zugehöriger Fehlerwert aufgetragen,
beispielsweise in Form einer Abweichung der Kontrollwerte 115, 123 sowie 131 von
der Automatikantriebssteuergröße 27.
Es ist jedoch auch denkbar, dass es sich bei der auf der y-Achse 141 aufgetragenen
Größe um einen relativen Fehler handelt. Wie in 8 ersichtlich,
weist die Regressionsfunktion 137 einen Nulldurchgang 143 auf,
bei dem diese die x-Achse 139 schneidet. Vorteilhaft zeigt
die Regressionsfunktion 137 an dem Nulldurchgang 143 einen
Fehler von 0 an, so dass mittels des Nulldurchgangs 143 die
virtuelle Betätigungsgröße 31 ermittelt werden
kann, wobei mittels der Regressionsfunktion 137 angenommen
werden kann, dass sich an dem Nulldurchgang 143 ein hinnehmbar
kleiner Fehler für die Berechnung der virtuellen Betätigungsgröße 31 ergibt.
-
Bei
der Ist-Antriebssteuergröße 21 bzw. der Automatiksteuergröße 27 kann
es sich um ein relatives Drehmoment, bezogen auf ein maximales Drehmoment
der Antriebseinheit 5 zwischen 0 und 100 Prozent handeln.
-
Die
in 8 gezeigte Regressionsfunktion 137 kann
mittels üblicher Regressionsformel ermittelt werden, beispielsweise
mittels einer Geradengleichung der Form y = ax + b, wobei x die
Startwerte 85, 119 sowie 129 repräsentiert
und y die Fehlerwerte, beispielsweise bezogen auf die Automatikantriebssteuergröße 27 oder
als Differenz. Der Koeffizient a kann mittels der Formel a = (Σi = 1 bis n (xi·yi) – n·xquer·yquer)/(Σi
= 1 bis n(xi
2) – n·xquer2) ermittelt werden.
-
Der
Koeffizient b ist mittels der Formel b = yquer – xquer·a, ermittelbar,
wobei (xi; yi) die
Wertepaare für i = 1 bis n und xquer und yquer jeweils
die Durchschnittswerte über xi und
yi sind.
-
Es
ist denkbar, die Überblendung mittels des Anfahrüberblendfaktors 65 und
den damit angesteuerten Überblendern 61 und 63 nur
bis zu einer gewissen Geschwindigkeit durchzuführen, beispielsweise für
Geschwindigkeiten kleiner als 50 km/h.
-
Vorteilhaft
kann eine sehr hohe Genauigkeit für die virtuelle Betätigungsgröße 31 erreicht
werden, wobei vorteilhaft keine Iterationsschleife mit einem nicht
vorhersagbaren Zutreffen eines Abbruchkriteriums notwendig ist,
so dass vorteilhaft der erforderliche Rechenzeitaufwand vorhersagbar
bzw. kalkulierbar ist.
-
Vorteilhaft
wird eine effiziente Rechenzeitnutzung gewährleistet, da
mittels der Iterationsstrategieeinheit 67 nur dann eine
Rückrechnung der virtuellen Betätigungsgröße 31 mittels
der Berechnungseinheit 67 erfolgt, wenn dies auch notwendig
ist, also eine einfache Ermittlung des ersten Startwerts 83 erwartungsgemäß einen
zu hohen Fehler aufweisen würde. Vorteilhaft können
bestehende Module des Kraftfahrzeugs 1 weiter genutzt werden
und mittels des beschriebenen Verfahrens nach Hinzunahme der Längsdynamikeinheit 25 weiter
verwendet bzw. wie gewohnt angesteuert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Motorsteuerung
- 5
- Antriebseinheit
- 7
- Triebstrang
- 9
- Getriebeeinheit
- 11
- Getriebesteuerung
- 13
- Mensch-Maschinenschnittstelle
- 15
- Fahrpedal
- 17
- Eingangsgröße
- 19
- Ist-Betätigungsgröße
- 21
- Antriebssteuergröße
- 23
- Gangwahlsteuergröße
- 25
- Längsdynamikeinheit
- 27
- Automatikantriebssteuergröße
- 29
- Rückrechnungseinheit
- 31
- Betätigungsgröße
- 33
- Antriebszustandsgröße
- 35
- Bus
- 37
- Kennfeldeinheit
- 39
- Kennfeldeinheit
- 41
- Kennfeldeinheitsausgangsgröße
- 43
- Kennfeldeinheitsausgangsgröße
- 45
- Überblender
- 47
- Prgressionsüberblendfaktor
- 51
- Progressionskennfeld
- 53
- Progressionsanfahrkennfeld
- 55
- Progressionskennfeld
- 57
- Progressionsanfahrkennfeld
- 59
- Ausgangsgröße
- 61
- innerer Überblender
- 63
- innerer Überblender
- 65
- Anfahrüberblendfaktor
- 67
- Iterationsstrategieeinheit
- 69
- Strategieflag
- 71
- Actionschalter
- 73
- Umgehungsflag
- 75
- Actionflag
- 77
- Berechnungseinheit
- 79
- Umgehungsschalter
- 81
- Inverse
- 83
- erster
Startwert
- 85
- unterer
Schwellwert
- 87
- oberer
Schwellwert
- 89
- Maximalwertbildung
- 91
- Minimalwertbildung
- 93
- Mischer
- 95
- erster
Vergleicher
- 97
- zweiter
Vergleicher
- 99
- dritter
Vergleicher
- 101
- vierter
Vergleicher
- 103
- fünfter
Vergleicher
- 105
- erstes
Oderglied
- 107
- erstes
Undglied
- 109
- zweites
Oderglied
- 111
- zweites
Undglied
- 113
- Übertragungsfunktion
- 115
- erster
Kontrollwert
- 117
- Erhöhungseinheit
- 119
- zweiter
Startwert
- 121
- Erhöhungswert
- 123
- zweiter
Kontrollwert
- 125
- Erniedrigungseinheit
- 127
- Erniedrigungswert
- 129
- dritter
Startwert
- 131
- dritter
Kontrollwert
- 133
- Regressionseinheit
- 135
- Wertepaare
- 137
- Regressionsfunktion
- 139
- x-Achse
- 141
- y-Achse
- 143
- Nulldurchgang
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005057805
A1 [0002]
- - DE 19509492 C2 [0002]
