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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Antrieb und einen Abtrieb, wobei das durch den Antrieb erzeugte Antriebsmoment in der Regel über eine Kupplung auf den Abtrieb gegeben wird. Je nach Kraftfahrzeug kann der Antrieb verschieden ausgestaltet sein. Der Antrieb kann z. B. ein reiner Verbrennungsmotor oder ggf. auch ein Hybridantrieb sein, der einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. In der Druckschrift
DE 10 2010 000 841 A1 ist ein Antriebsstrang für einen Hybridantrieb beschrieben.
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Um zu vermeiden, dass das Antriebsmoment in einem Kraftfahrzeug das vom Fahrer gewünschte Antriebsmoment übersteigt, wird das Antriebsmoment ausgehend von der absoluten Stellung des vom Fahrer betätigten Fahrpedals bzw. Gaspedals überwacht. Weicht dabei das Antriebsmoment von einer zugeordneten Fahrpedalstellung ab, wird ein entsprechender Fehler detektiert. Die Überwachung des Antriebsmoments über die absolute Fahrpedalstellung weist den Nachteil auf, dass sie – insbesondere bei schnellen Veränderungen der Fahrpedalstellung – zur fehlerhaften Detektion von nicht vorhandenen Fehlern führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit dem zuverlässig das Antriebsmoment des Antriebsstrangs überwacht wird.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Antriebstrangs, der einen Antrieb und einen Abtrieb umfasst. Dabei wird ein Antriebsmoment überwacht, welches durch den Antrieb in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung eines von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Fahrpedals an den Abtrieb abzugeben ist oder abgegeben wird. Vorzugsweise wird als Antriebsmoment ein Solldrehmoment erfasst, wobei davon ausgegangen wird, dass dieses Solldrehmoment auch durch den Antrieb bereitgestellt wird. Entsprechende Abweichungen zwischen Solldrehmoment und Ist-Drehmoment können ggf. separat detektiert werden. Hier und im Folgenden ist der Begriff des Fahrpedals weit zu verstehen. Ein Fahrpedal kann dabei jede Art von Betätigungseinrichtung umfassen, mit der ein Fahrer einen Beschleunigungswunsch bzw. die Reduzierung einer Beschleunigung spezifizieren kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Überwachung des Antriebsmoments ein Fahrpedalgradient, der die zeitliche Veränderung der Fahrpedalstellung repräsentiert, zur jeweiligen (Überwachungs-)Zeitpunkten erfasst wird, wobei für einen jeweiligen Zeitpunkt ein Referenz-Antriebsmoment unter Berücksichtigung einer Anzahl von Antriebsmomenten zu vergangenen Zeitpunkten sowie ein von dem Fahrpedalgradienten abhängiger oberer Versatz ermittelt wird. Dieser obere Versatz ist umso größer, je größer die durch den Fahrpedalgradienten repräsentierte zeitliche Veränderung der Fahrpedalstellung hin zu größeren Solldrehmomenten ist, d. h. je größer der Fahrerwunsch nach einer Erhöhung des Antriebsmoments ist. Erfindungsgemäß wird aus dem oberen Versatz ein oberer Schwellwert bestimmt, indem das Referenz-Antriebsmoment um den oberen Versatz erhöht wird, wobei ein Fehler detektiert wird, falls das Antriebsmoment zum jeweiligen Zeitpunkt den oberen Schwellwert überschreitet. Je nach Ausführungsform kann der Fehler unmittelbar zu einer entsprechenden Maßnahme führen. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug in einem sicheren Betriebszustand versetzt werden, z. B. indem der Abtrieb von dem Rest des Antriebsstrangs abgekoppelt wird. Ggf. kann der Fehler auch einen internen Fehler darstellen, der nicht sofort als ein endgültiges Fehlerereignis detektiert wird. Z. B. kann der interne Fehler erst nach Ablauf einer Fehlertoleranzzeit zu einem Fehlerereignis und der Einleitung entsprechender Maßnahmen führen.
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Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird ein entsprechender oberer Schwellwert, der zur Detektion eines Fehlers führt, nicht in Abhängigkeit von der absoluten Fahrpedalstellung, sondern von der zeitlichen Veränderung der Fahrpedalstellung festgelegt. Dabei werden größere Abweichungen des Antriebsmoments zugelassen, wenn die Fahrpedalstellung zeitlich schneller verändert wird. Auf diese Weise kann zuverlässig und robust ein ungewolltes Beschleunigen des Fahrzeugs festgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer bevorzugten Ausführungsform für den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs eingesetzt, dessen Antrieb einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. Das Antriebsmoment stellt dabei das durch den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine bereitzustellende bzw. bereitgestellte Summenantriebsmoment dar. Im Gegensatz zu reinen Verbrennungsmotorfahrzeugen ist im Hybridfahrzeug das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors nicht mehr direkt an das Fahrpedal gekoppelt, sondern wird über ein geeignetes Steuergerät gestellt. Dabei besteht unter anderem auch die Möglichkeit, dass die elektrische Maschine im Generatorbetrieb arbeitet und hierdurch Drehmoment vom Antriebsstrang entnimmt. Es besteht somit eine größere Fehlerwahrscheinlichkeit dahingehend, dass das insgesamt bereitzustellende Antriebsmoment nicht mit dem Fahrerwunsch gemäß der Fahrpedalstellung übereinstimmt.
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Wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zeitliche Veränderung der Fahrpedalstellung hin zu kleineren Antriebsmomenten festgestellt, wird der obere Versatz vorzugsweise auf einen konstanten Wert gesetzt. In einer weiteren Variante der Erfindung wird ferner ein geeigneter unterer Versatz festgelegt, um Fehler zu erfassen, bei denen sich das Fahrzeug stärker verlangsamt, als dies vom Fahrer gemäß der Fahrpedalstellung gewünscht ist. In dieser Variante wird für den jeweiligen Zeitpunkt ein von dem Fahrpedalgradienten abhängiger unterer Versatz ermittelt, der umso größer ist, je größer die durch den Fahrpedalgradienten repräsentierte zeitliche Veränderung der Fahrpedalstellung hin zu kleineren Antriebsmomenten ist, wobei aus dem unteren Versatz ein unterer Schwellwert bestimmt wird, indem das Referenz-Antriebsmoment um den unteren Versatz erniedrigt wird, und ein Fehler detektiert wird, falls das Antriebsmoment zum jeweiligen Zeitpunkt den unteren Schwellwert unterschreitet. In Analogie zur Fehlerdetektion beim Überschreiten des oberen Schwellwerts kann der Fehler sofort zur Einleitung von Maßnahmen führen bzw. ggf. auch ein interner Fehler sein, wobei ein endgültiges Fehlerereignis z. B. erst nach Ablauf einer Fehlertoleranzzeit festgestellt wird. Wird ferner eine zeitliche Veränderung der Fahrpedalstellung hin zu größeren Antriebsmomenten ermittelt, so wird der untere Versatz vorzugsweise auf einem konstanten Wert gehalten.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das oben beschriebene Referenz-Antriebsmoment ein zumindest aus der Anzahl von Antriebsmomenten zu vergangenen Zeitpunkten gemitteltes Antriebsmoment. Ggf. kann das gemittelte Antriebsmoment auch das Antriebsmoment zum aktuellen Zeitpunkt umfassen. In einer besonders bevorzugten Variante wird dabei die für das gemittelte Antriebsmoment verwendete Anzahl von Antriebsmomenten zu vergangenen Zeitpunkten in Abhängigkeit von dem Fahrpedalgradienten festgelegt, wobei die verwendete Anzahl von Antriebsmomenten umso größer ist, je kleiner der Fahrpedalgradient ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei größeren Veränderungen der Fahrpedalstellung durch Berücksichtigung von weniger vergangenen Antriebsmomenten ein größerer Wert für den Mittelwert bestimmt wird. Demzufolge ist bei starken Fahrpedaländerungen ein stärkerer Anstieg der Antriebsmomente erlaubt, was die Zuverlässigkeit der Fehlerdetektion erhöht.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Falle, dass das Antriebsmoment einen oberen Schwellwert überschreitet, das Referenz-Antriebsmoment zum Zeitpunkt des Überschreitens festgehalten und innerhalb einer Fehlertoleranzzeit eine obere Toleranzschwelle ermittelt, indem zu jeweiligen Zeitpunkten innerhalb der Fehlertoleranzzeit auf das festgehaltene Referenz-Antriebsmoment der obere Versatz und ein Funktionswert einer innerhalb der Fehlertoleranzzeit ansteigenden Funktion aufaddiert wird. Dabei wird im Falle, dass das Antriebsmoment innerhalb der Fehlertoleranzzeit die obere Toleranzschwelle unterschreitet, der Fehler rückgesetzt und ansonsten, d. h. wenn es innerhalb der Fehlertoleranzzeit nicht zu einem Unterschreiten der oberen Toleranzschwelle kommt, ein Fehlerereignis ausgeben. Der beim Überschreiten des oberen Schwellwerts ermittelte Fehler ist somit ein interner Fehler und wird erst unter bestimmten Bedingungen nach Ablauf der Fehlertoleranzzeit zur einem endgültigem Fehlerereignis, an das – wie oben beschrieben – eine oder mehrere Maßnahmen gekoppelt sein können. Vorzugsweise wird das Fahrzeug in einen sicheren Zustand überführt, indem die Kupplung zum Abtrieb geöffnet wird bzw. die Antriebsmomente begrenzt werden. Die soeben beschriebene Variante der Erfindung hat den Vorteil, dass kurzzeitige Schwankungen im Antriebsmoment nicht sofort als Fehler gewertet werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert wird.
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Die oben beschriebene Detektion eines endgültigen Fehlerereignisses unter Verwendung einer Fehlertoleranzzeit wird in einer bevorzugten Ausführungsform auch auf den Fall des Unterschreitens des unteren Schwellwerts angewandt. Dabei wird im Falle, dass das Antriebsmoment den unteren Schwellwert unterschreitet, das Referenz-Antriebsmoment zum Zeitpunkt des Unterschreitens festgehalten und innerhalb einer Fehlertoleranzzeit eine untere Toleranzschwelle ermittelt, indem zu jeweiligen Zeitpunkten innerhalb der Fehlertoleranzzeit von dem festgehaltenen Referenz-Antriebsmoment der untere Versatz und einen Funktionswert einer innerhalb der Fehlertoleranzzeit abfallenden Funktion subtrahiert wird. Im Falle, dass das Antriebsmoment innerhalb der Fehlertoleranzzeit die untere Toleranzschwelle überschreitet, wird der Fehler rückgesetzt und ansonsten, d. h. wenn es nicht zum Überschreiten der unteren Toleranzschwelle kommt, wird ein Fehlerereignis ausgegeben, wobei an das Fehlerereignis wieder eine entsprechende Maßnahme gekoppelt werden kann. Vorzugsweise wird das Fahrzeug in einen sicheren Zustand überführt, wie bereits oben beschrieben wurde.
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Die im Vorangegangenen beschriebene ansteigende bzw. abfallende Funktion, über welche die obere bzw. untere Toleranzschwelle beeinflusst wird, kann je nach Anwendungsfall geeignet definiert werden. Vorzugsweise wird dabei eine lineare Funktion verwendet, die einen linearen Zusammenhang zwischen der Zeit und einem entsprechenden Drehmoment repräsentiert.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fall, dass das Fahrpedal durch den Fahrer nicht betätigt wird, als Spezialfall behandelt, d. h. in diesem Fall wird der obere Schwellwert auf andere Weise bestimmt. Vorzugsweise wird im Falle, dass die Nichtbetätigung des Fahrpedals detektiert wird, der obere Schwellwert auf einen vorgegebenen konstanten Wert gesetzt, solange das Fahrpedal unbetätigt bleibt, wobei ein Fehler detektiert wird, wenn das Antriebsmoment den vorgegebenen konstanten Wert überschreitet. Auch in dieser Variante besteht ggf. die Möglichkeit, ein endgültiges Fehlerereignis erst nach Ablauf einer Fehlertoleranzzeit festzustellen. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass nach der Detektion der Nichtbetätigung des Fahrpedals und nach einem Überschreiten des vorgegebenen konstanten Werts durch das Antriebsmoment der detektierte Fehler rückgesetzt wird, wenn das Antriebsmoment innerhalb einer Fehlertoleranzzeit den vorgegebenen konstanten Wert (wieder) unterschreitet, und ansonsten, d. h. wenn es nicht zum Unterschreiten des vorgebenden konstanten Werts kommt, ein Fehlerereignis ausgegeben wird, an das wieder eine entsprechende Maßnahme gekoppelt sein kann.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Antrieb und einen Abtrieb umfasst. Die Vorrichtung beinhaltet dabei ein Mittel zum Überwachen eines Antriebsmoments, welches durch den Antrieb in Abhängigkeit von einer Fahrpedalstellung eines von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Fahrpedals an den Abtrieb abzugeben ist oder abgegeben wird. Das Mittel zum Überwachen des Antriebsmoments ist dabei derart ausgestaltet, dass das erfindungsgemäße Verfahren bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Mittel durchführbar sind.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein Hybridfahrzeug, welches die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Antriebsstrangs, der basierend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann;
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2 ein Diagramm, welches die Ermittlung eines oberen Schwellwerts in Abhängigkeit von dem Fahrpedalgradienten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht;
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3 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen dem oberen Versatz und dem Fahrpedalgradienten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt;
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4 und 5 Diagramme, welche Szenarien der Festlegung einer oberen Toleranzschwelle nach der Detektion eines Fehlers und einer darauf basierenden Fehlerausgabe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergeben; und
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6 ein Diagramm, welches den Spezialfall der Festlegung eines oberen Schwellwerts bei Nichtbetätigung des Fahrpedals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Antriebsstrangs. 1 zeigt exemplarisch ein Blockschaltbild einer möglichen Antriebsstrangkonfiguration, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann. Es handelt sich dabei um den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs. Die Erfindung kann jedoch auch für andere Antriebsstrangkonfigurationen und insbesondere auch für reine Verbrennungsmotorfahrzeuge eingesetzt werden.
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Der in 1 dargestellte Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und eine elektrische Maschine 2. Zwischen dem hierdurch gebildeten Hybridantrieb und einem Abtrieb 3 ist ein Getriebe 4 geschaltet, welches beispielsweise als automatisches Schaltgetriebe ausgeführt ist. Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der elektrischen Maschine 2 ist ferner eine Kupplung 5 geschaltet, wobei dann, wenn die Kupplung 5 geöffnet ist, der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 3 abgekoppelt ist. Zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Getriebe 4 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Anfahrelement 6 geschaltet, welches als getriebeexternes Anfahrelement ausgeführt ist. Anstelle eines getriebeexternen Anfahrelements kann auch ein getriebeinternes Anfahrelement zum Einsatz kommen. Der Antriebsstrang der 1 verfügt ferner über einen elektrischen Energiespeicher 7, welcher die elektrische Maschine 2 im motorischen Betrieb mit Strom versorgt. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, die elektrische Maschine 2 generatorisch zu betreiben, wobei in diesem Fall durch die Maschine 2 mechanische Energie aus dem Antriebsstrang entnommen wird und zur Ladung des Energiespeichers 7 verwendet wird. Der Antriebsstrang der 1 verfügt weiterhin über ein Steuergerät 8 in der Form einer sog. HCU (HCU = Hybrid Control Unit), über welche die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs basierend auf einer Hybridstrategie gesteuert bzw. geregelt werden.
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Im Betrieb des Hybridfahrzeugs wird im Steuergerät 8 ein Solldrehmoment verarbeitet, welches durch den Hybridantrieb an den Abtrieb abzugeben ist. Das Solldrehmoment ergibt sich aus dem Fahrerwunsch, den der Fahrer durch die Betätigung eines entsprechenden Fahrpedals bzw. Gaspedals spezifiziert. Basierend auf diesem Fahrerwunsch werden durch das Steuergerät 8 die von dem Verbrennungsmotor 1 bzw. von der elektrischen Maschine 2 bereitzustellenden Drehmomente geeignet eingestellt, so dass das Summendrehmoment des Motors 1 und der Maschine 2 dem Solldrehmoment gemäß dem Fahrerwunsch entspricht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die elektrische Maschine ggf. auch ein Drehmoment im generatorischen Betrieb aufnehmen kann. Beispielsweise kann der Fall auftreten, dass gemäß der Fahrpedalstellung ein Solldrehmoment von 500 Nm angefordert wird, wobei sich das entsprechende Summendrehmoment derart zusammensetzt, dass ein Antriebsmoment von 1500 Nm durch den Verbrennungsmotor 1 bereitgestellt wird, wohingegen die elektrische Maschine 2 im generatorischen Betrieb ein Drehmoment von –1000 Nm entnimmt und hierdurch den Energiespeicher 7 lädt.
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Beim Auftreten von Fehlern, z. B. bei Ausfall der gerade generatorisch betriebenen elektrischen Maschine, kann es passieren, dass das Solldrehmoment ohne entsprechende Anforderung durch das Fahrpedal massiv ansteigt und damit zu einer ungewollten Beschleunigung des Fahrzeugs führt. Solche ungewollten Beschleunigungen werden durch die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren wird dabei nicht die absolute Position des Fahrpedals berücksichtigt, sondern dessen relative Veränderung, wodurch zuverlässiger eine unerwünschte Abweichung des Solldrehmoments vom Fahrerwunsch detektiert werden kann. Im Besonderen kommt es seltener zu einer falschen Detektion eines (nicht vorhandenen) Fehlers.
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2 zeigt ein Zeitdiagramm, welches eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht. Im unteren Teil der 2 ist abhängig von der Zeit t die entsprechende Fahrpedalstellung FP des Gaspedals des Hybridfahrzeugs wiedergegeben. Wie man erkennt, soll das Fahrzeug zunächst mit konstanter Geschwindigkeit fahren. Anschließend soll das Fahrzeug langsam beschleunigen, bis schließlich die Fahrpedalstellung abrupt geändert wird. Im oberen Teil der 2 ist die zeitliche Entwicklung des Solldrehmoments SD in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung wiedergegeben. Die Ordinate repräsentiert dabei Drehmomentwerte trq. Die Kurven SD und FP weisen im Wesentlichen den gleichen Verlauf auf. D. h., in dem dargestellten Szenario liegt kein Fehler dahingehend vor, dass das Solldrehmoment SD stark von dem entsprechenden Fahrerwunsch gemäß der Fahrpedalstellung FP abweicht. Zur Detektion eines Fehlerfalls wird ein oberer Schwellwert festgelegt, dessen zeitliche Entwicklung in 1 mit OS bezeichnet ist. Überschreitet das Solldrehmoment den oberen Schwellwert, wird ein Fehler festgestellt. Das Solldrehmoment und der entsprechende obere Schwellwert werden zu vorbestimmten Überwachungszeitpunkten ermittelt, wobei in 2 beispielhaft zwei Überwachungszeitpunkte t1 und t2 mit Solldrehmomenten S1 bzw. S2 und entsprechenden oberen Schwellwerten O1 bzw. O2 wiedergegeben sind.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird für den jeweiligen Überwachungszeitpunkt zunächst ein mittleres Solldrehmoment aus den Solldrehmomenten VS zu vorhergehenden Überwachungszeitpunkten bestimmt. Zum Zeitpunkt t1 wird dabei über vier vergangene Solldrehmomente VS gemittelt, wohingegen zum Zeitpunkt t2 nur die zwei letzten Solldrehmomente VS bei der Mittelwertbildung berücksichtigt werden. Es wird darüber hinaus die Änderung der Fahrpedalstellung FP erfasst, wobei diese Änderung als Fahrpedalgradient FPG (siehe 3) angegeben wird. Der Fahrpedalgradient bestimmt den in 2 mit OF angedeuteten Versatz, der zur Ermittlung der oberen Schwelle OS auf das mittlere Solldrehmoment aufaddiert wird, wie weiter unten noch näher beschrieben wird. Ferner dient der Fahrpedalgradient zur Festlegung, wie viele vergangene Solldrehmomente VS bei der Mittelwertbildung berücksichtigt werden. Ein großer Fahrpedalgradient verringert dabei die Anzahl der bei der Mittelwertbildung berücksichtigten Momente VS. Dies hat zur Folge, dass schnelle Fahrpedaländerungen zu einem größeren Mittelwert führen, wodurch berücksichtigt wird, dass eine schnelle Fahrpedaländerung auch einen stärkeren Momentenanstieg erlauben sollte. Ggf. kann die soeben beschriebene Mittelwertbildung auch unabhängig vom Fahrpedalgradienten erfolgen, wobei in diesem Fall der Mittelwert immer basierend auf der gleichen Anzahl von vergangenen Solldrehmomenten bestimmt wird.
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Das sich aus der Mittelwertbildung ergebende Antriebsmoment wird im Folgenden auch als Referenz-Drehmoment bezeichnet und ist in 1 für den Überwachungszeitpunkt t1 mit RD bezeichnet. Für diesen Überwachungszeitpunkt wurden bei der Mittelung nur konstante vergangene Solldrehmomente berücksichtigt, so dass das Referenz-Drehmoment RD mit den vergangenen Solldrehmomenten VS übereinstimmt. Wie bereits erwähnt, wird auf das Referenz-Drehmoment ein geeigneter oberer Versatz OF aufaddiert, wobei dieser Versatz ausschließlich durch den Fahrpedalgradienten FPG bestimmt ist. Ein möglicher Zusammenhang zwischen dem Fahrpedalgradienten FPG und dem Versatz OF ist dabei in 3 angedeutet. In dieser Figur ist entlang der Abszisse das Drehmoment trq und entlang der Ordinate der Fahrpedalgradient FPG wiedergegeben. Der Fahrpedalgradient ist dabei als prozentuale Veränderung der Fahrpedalstellung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums bezogen auf den Gesamtweg des Fahrpedals angegeben. Der Koordinatenursprung des Diagramms beginnt mit einem Fahrpedalgradienten von 0 und mit einem vorgegebenen initialen Drehmomentversatz IOF. Dieser initiale Versatz wird bei einem Fahrpedalgradienten von Null eingestellt. Nimmt der Fahrpedalgradient zu, wird der Versatz OF erhöht, wobei gemäß 3 ein linearer Zusammenhang zwischen Fahrpedalgradient und Erhöhung des Versatzes angedeutet ist. Es kann ggf. auch ein anderer als ein linearer Zusammenhang zwischen Fahrpedalgradient und Versatz berücksichtigt werden. Basierend auf dem Zusammenhang der 3 wird somit zum jeweiligen Überwachungszeitpunkt auf das Referenz-Drehmoment RD ein Versatz OF aufaddiert, der umso größer ist, je stärker sich die Fahrpedalstellung in eine Richtung hin zu größeren Solldrehmomenten verändert. Auf diese Weise wird der Versatz und damit der obere Schwellwert in Abhängigkeit von der relativen Veränderung der Fahrpedalstellung bestimmt. Dabei wird berücksichtigt, dass bei größeren Änderungen der Fahrpedalstellung auch größere Veränderungen des Solldrehmoments zugelassen sein sollten. Hierdurch wird eine zuverlässige und robuste Detektion eines Fehlers erreicht.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird für den Fall, dass das Solldrehmoment SD den oberen Schwellwert OS überschreitet, zunächst ein interner Fehler festgestellt, der erst nach Ablauf einer Fehlertoleranzzeit FTZ zu der endgültigen Detektion eines Fehlerereignisses führt, sofern das Solldrehmoment eine entsprechend festgelegte Toleranzschwelle nicht unterschreitet hat. Dies wird anhand von 4 näher erläutert. Diese Figur zeigt ein Zeitdiagramm, wobei im unteren Teil die Detektion eines Fehlerereignisses basierend auf dem Signal ER wiedergegeben ist. Ist das Signal im Zustand 0 liegt kein Fehlerereignis vor, wohingegen im Zustand 1 ein Fehlereignis detektiert wird. Darüber hinaus ist eine festlegte Fehlertoleranzzeit mit FTZ angedeutet. Im oberen Teil der 4 ist die Detektion des internen Fehlers EI in Anhängigkeit von dem Solldrehmoment SD und der oberen Schwelle OS wiedergegeben. Das Signal des internen Fehlers kann wiederum die Zustände 0 und 1 annehmen, wobei ein interner Fehler dann detektiert wird, wenn das Signal im Zustand 1 ist. In 4 ist ferner die Fahrpedalstellung FP durch eine gepunktete Linie angedeutet, welche aufgrund einer konstanten Fahrpedalstellung in horizontaler Richtung verläuft.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, überschreitet das Solldrehmoment SD zum Zeitpunkt t0 sprunghaft die obere Schwelle OS, obwohl die Fahrpedalstellung FP konstant bleibt. Ab dem Zeitpunkt t0 wird somit ein interner Fehler detektiert. Gleichzeitig beginnt die Fehlertoleranzzeit FTZ zu laufen. Innerhalb der Fehlertoleranzzeit wird nunmehr eine Toleranzschwelle ermittelt. Hierfür wird das zum Zeitpunkt t0 ermittelte Referenz-Drehmoment festgehalten und auf diesen Wert der entsprechende Versatz OF in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung aufaddiert. Zu dem aufaddierten Wert wird ferner eine Gradienten-Rampe hinzugefügt, welche innerhalb der Fehlertoleranzzeit kontinuierlich zunimmt. Hieraus ergibt sich die in 4 mit TS bezeichnete Toleranzschwelle, die als gestrichelte Linie angedeutet ist. Der Verlauf der gestrichelten Linie entspricht dabei der Gradienten-Rampe, denn die Fahrpedalstellung ist in dem Szenario der 4 konstant, so dass sich der Versatz nicht verändert.
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Sofern die Toleranzschwelle TS innerhalb der Fehlertoleranzzeit FTZ von dem Solldrehmoment SD nicht unterschritten wird, wird nach Ablauf der Fehlertoleranzzeit endgültig ein Fehlerereignis detektiert, woraufhin entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Insbesondere wird das Fahrzeug in einen sicheren Zustand überführt, indem beispielsweise die Drehmomente zum Abtrieb begrenzt werden bzw. der Antrieb vom Abtrieb entkoppelt wird, um hierdurch Unfälle zu vermeiden. In 4 ist ein Szenario gezeigt, bei dem nach Ablauf von FTZ schließlich ein Fehlerereignis detektiert wird, denn das Solldrehmoment SD blieb innerhalb der Fehlertoleranzzeit FTZ immer über der Toleranzschwelle TS. Wird die Toleranzschwelle durch das Solldrehmoment jedoch unterschritten, wird der interne Fehler rückgesetzt und kein Fehlerereignis festgestellt. Durch die Verwendung der Toleranzschwelle werden dabei kurzzeitige, nicht durch einen Fehler verursachte Erhöhungen von Solldrehmomenten unter Berücksichtigung des Fahrpedalgradienten zugelassen. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht und die Anzahl von falsch detektierten Fehlern vermindert.
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5 zeigt ein Zeitdiagramm in Analogie zu 4, bei dem zum Zeitpunkt t0 das Solldrehmoment SD die obere Schwelle OS überschreitet, wodurch ein interner Fehler detektiert wird. Im Unterschied zu 4 wird ab dem Zeitpunkt t' innerhalb der Fehlertoleranzzeit FTZ die Fahrpedalstellung hin zu größeren Solldrehmomenten verändert. Dies führt zu einer Vergrößerung des Versatzes, was wiederum zu einem größeren Anstieg der Toleranzschwelle TS führt. In dem Szenario der 5 tritt ferner innerhalb der Fehlertoleranzzeit FTZ der Fall auf, dass das Solldrehmoment SD die Toleranzschwelle TS unterschreitet (Zeitpunkt t''). Dies hat nunmehr zur Folge, dass der interne Fehler rückgesetzt wird und somit kein Fehlerereignis festgestellt wird, was dadurch verdeutlicht wird, dass das Fehlersignal ER immer im Zustand 0 bleibt. Nach dem Zeitpunkt t'' wird der obere Schwellwert OS wieder basierend auf dem Verfahren gemäß 2 bestimmt. Für den Zeitraum innerhalb der Fehlertoleranzzeit wurde dabei das gemittelte Referenz-Drehmoment auf dem Wert zu Beginn der Fehlertoleranzzeit gehalten und auch keine Änderungen der Fahrpedalstellung berücksichtigt, so dass der Schwellwert OS bis zum Zeitpunkt t'' als konstant angenommen wird, was durch die strichpunktierte Linie L angedeutet ist. Ab dem Zeitpunkt t'' wird das Referenz-Drehmoment wieder über eine Mittelwertbildung bestimmt, in welche nunmehr die neuen höheren Solldrehmomente einfließen, so dass die obere Schwelle OS ansteigt und schließlich auf einem Niveau verläuft, das oberhalb des Solldrehmoments SD liegt.
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Im Vorangegangenen wurden Szenarien erläutert, bei denen der obere Schwellwert bei einer Beschleunigungserhöhung durch das Fahrpedal in Abhängigkeit von dem Fahrpedalgradienten verändert wurde. Wird demgegenüber die Beschleunigung durch Veränderung der Fahrpedalstellung in entgegengesetzter Richtung vermindert, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Versatz auf den Wert IOP rückgesetzt und erst wieder bei einer Beschleunigungsanforderung entsprechend dem obigen Verfahren erhöht. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ggf. auch ein unterer Schwellwert für das Solldrehmoment SD festgelegt werden, wobei im Falle des Unterschreitens des unteren Schwellwerts in Analogie zum obigen Verfahren zunächst ein interner Fehler detektiert wird und schließlich ein Fehlerereignis ausgegeben wird. In Übereinstimmung mit dem oberen Schwellwert wird der untere Schwellwert wiederum basierend auf dem Mittelwert der vergangenen Sollwerte und einem Versatz ermittelt, der nunmehr umso größer ist, je größer die Veränderung der Fahrpedalstellung hin zu kleineren Solldrehmomenten ist, d. h. je größer die Verminderung der Beschleunigung ist. Der Versatz wird dabei zur Bestimmung des unteren Schwellwerts von dem Referenz-Drehmoment abgezogen. Der Versatz wird ferner vorzugsweise auf einen konstanten Wert gesetzt, wenn mit dem Fahrpedal die Beschleunigung wieder erhöht wird.
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Die anhand von 2 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen immer dann zum Einsatz, wenn das Fahrpedal durch den Fahrer betätigt wird. Im Spezialfall einer Nichtbetätigung des Fahrpedals wird der obere Schwellwert OS auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten, wie in dem Szenario der 6 angedeutet ist. In dem dort gezeigten Diagramm ist der Fall wiedergegeben, dass der Fahrer die Betätigung des Fahrpedals beendet, was dadurch detektiert wird, dass die Fahrpedalstellung eine vorgegebene Schwelle SW unterschreitet. Als Folge wird der obere Schwellwert OS auf einen konstanten Wert herabgesetzt, was gemäß 6 die Konsequenz hat, dass das Solldrehmoment SD plötzlich den Schwellwert OS überschreitet. Dies hat wiederum zur Folge, dass ein interner Fehler detektiert wird und die Fehlertoleranzzeit FTZ zu laufen beginnt. Im Unterschied zu 4 und 5 wird dann als Toleranzschwelle der konstante Schwellwert OS verwendet. Gemäß 6 bleibt das Solldrehmoment SD innerhalb der Fehlertoleranzzeit FTZ über dem Schwellwert OS, so dass nach Ablauf der Fehlertoleranzzeit schließlich ein Fehlerereignis festgestellt wird.
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Die im Vorangegangen beschriebenen Ausführungsformen kommen immer dann zum Einsatz, wenn im Fahrzeug kein Tempomat aktiv ist und keine Limitierung des Antriebesmoments der Verbrennungsmaschine (z. B. durch eine externe Vorgabe) erkannt wurde. Mit dem beschriebenen Überwachungsverfahren wird dabei eine robuste und zuverlässige Erkennung eines Fehlers erreicht, der zu einem ungewollten Beschleunigen bzw. ggf. auch zu einer ungewollten Verlangsamung des Fahrzeugs führt. Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, dass die absolute Stellung des Fahrpedals bekannt ist. Die Festlegung einer entsprechenden Schwelle, bei deren Über- bzw. Unterschreiten ein Fehler detektiert wird, erfolgt vielmehr basierend auf der relativen Veränderung der Fahrpedalstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Elektrische Maschine
- 3
- Abtrieb
- 4
- Getriebe
- 5
- Kupplung
- 6
- Anfahrelement
- 7
- Energiespeicher
- 8
- Steuergerät
- SD
- Solldrehmoment
- OS
- oberer Schwellwert
- VS
- vergangene Solldrehmomente
- RD
- Referenzdrehmoment
- S1, S2
- aktuelle Solldrehmomente
- O1, O2
- aktuelle Schwellwerte
- OF
- Versatz
- FP
- Fahrpedalstellung
- t, t0, t1, t2, t', t''
- Zeitpunkte
- trq
- Drehmoment
- FPG
- Fahrpedalgradient
- IOF
- initialer Versatz
- TS
- Toleranzschwelle
- EI
- internes Fehlersignal
- ER
- Signal eines Fehlerereignisses
- FTZ
- Fehlertoleranzzeit
- L
- Linie
- SW
- Schwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010000841 A1 [0002]
