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Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung eines Antriebs für ein Fahrzeug, wobei das Sollmoment des Antriebs bestimmt wird.
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Die
DE 34 15 596 C2 beschreibt ein Regelsystem für einen Kraftfahrzeugantrieb. Dabei wird, wenn der Gradient des Betätigungsweges eines Gaspedals größer als ein vorbestimmter Wert ist, ein Korrekturwert zu dem Betätigungsweg hinzugezählt.
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Die
EP 1 787 942 B1 betrifft ein Steuersystem für ein mit einem stufenlos-variablen Getriebe ausgestatteten Fahrzeug, wobei eine Soll-Antriebskraft abhängig von einer Beschleunigungsanforderung eingestellt wird.
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Die
DE 10 2007 002 735 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs, wobei für ein gesteigertes Beschleunigungsempfinden eine Wartezeit abgewartet wird und dann die Beschleunigung durch Ergänzung einer elektromotorischen Leistung durchgeführt wird.
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Die
WO 2011/073786 A2 beschreibt ein Fahrzeugsteuersystem, um eine ausreichende Beschleunigung zu erzielen, indem ein Optimum eines angeforderten Wertes bezüglich der Beschleunigungsanforderung des Fahrers bestimmt wird.
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Nach dem Stand der Technik bestimmt ein Motorsteuergerät ein Wunschdrehmoment bzw. Sollmoment des Motors anhand eines Kennfeldes mit den Eingangsparametern Pedalwinkel (d. h. Fahrpedalstellung) und Motordrehzahl. Dabei können für verschiedene Betriebsarten (z. B. Normal-Betrieb, Sport-Betrieb oder Elektro-Betrieb) verschiedene Kennfelder eingesetzt werden. Auch der Einsatz verschiedener Kennfelder abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, beispielsweise ein Kennfeld für Geschwindigkeiten kleiner als 20 km/h und ein anderes Kennfeld für Geschwindigkeiten von größer 20 km/h ist nach dem Stand der Technik bekannt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, das Ansprechverhalten des Motors insbesondere bei der Erhöhung des Momentenwunsches durch den Fahrer zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebs nach Anspruch 8 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebs für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei wird ein Sollmoment bzw. Wunschmoment des Antriebs ausgehend von einem Verfahrweg eines Bedienelements des Fahrzeugs bestimmt. Abhängig von einem Gradienten dieses Verfahrwegs wird ein Korrekturwert bestimmt. Abhängig von diesem Korrekturwert wird dann das Sollmoment erhöht. Der Antrieb des Fahrzeugs wird zum Erzeugen des Ist-Moments derart angesteuert, so dass dieses Ist-Moment dem erhöhten Sollmoment entspricht.
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Bei dem Bedienelement handelt es sich insbesondere um ein Fahrpedal oder Gaspedal des Fahrzeugs, wobei es sich allerdings auch um ein händisch zu betätigendes Bedienelement handeln kann. Der Verfahrweg oder Betätigungsweg des Bedienelements beschreibt denjenigen Weg des Bedienelements, welchen das Bedienelement aufgrund der Betätigung beispielsweise durch den Fahrer des Fahrzeugs zurücklegt. Der aktuelle Verfahrweg des Bedienelements definiert somit auch die Stellung des Bedienelements. Der Gradient des Verfahrwegs entspricht der zeitlichen Ableitung des Verfahrwegs. Je größer der Gradient ist, desto schneller hat sich der Verfahrweg geändert.
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Indem zur Bestimmung des Sollmoments nicht nur der Verfahrweg (d. h. die aktuelle Stellung des Bedienelements), sondern auch der Gradient des Verfahrwegs berücksichtigt wird, kann das Sollmoment vorteilhafterweise bei gleichem Verfahrweg umso höher eingestellt werden, je größer der Gradient ist, d. h. umso schneller der Fahrer das Bedienelement betätigt hat. Damit verbessert die vorliegende Erfindung das Ansprechverhalten des Motors, insbesondere wenn der Fahrer durch eine rasche Betätigung des Bedienelements ein erhöhtes Sollmoment (und damit Ist-Moment) anfordert.
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Der Korrekturwert kann dabei einen Faktor, ein Offset oder einen Faktor und ein Offset umfassen. Das Erhöhen des Sollmoments kann durch eine Multiplikation des Sollmoments mit dem Faktor, durch eine Addition des Sollmoments mit dem Offset oder durch eine Multiplikation des Sollmoments mit dem Faktor und durch eine Addition des Sollmoments mit dem Offset durchgeführt werden. Dabei weist der Faktor insbesondere Zahlenwerte ≥ 1 und das Offset insbesondere Zahlenwerte ≥ 0 auf.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Korrekturwert bei einem konstanten Verfahrweg oder bei einer Änderung des Verfahrwegs, welche zu einer Absenkung des Sollmoments führen würde, auf einen (neutralen) Wert zurückgeführt, bei welchem das erhöhte Sollmoment dem Sollmoment ohne Korrekturwert entspricht.
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Mit anderen Worten wird nach einer Beendigung eines Instationärvorgangs, bei welchem das Bedienelement stark betätigt wird bzw. sich der Verfahrweg stark verändert, der Korrekturwert in geeigneter Weise auf einen neutralen Wert zurückgeführt (beispielsweise Offset = 0, Faktor = 1), so dass die Erhöhung bzw. Veränderung des Sollmoments abhängig von dem Korrekturwert zu keiner Änderung des Sollmoments führt. Anders ausgedrückt wird der Korrekturwert auf den neutralen Wert zurück geregelt, insbesondere sobald der Gradient kein positives Vorzeichen mehr aufweist.
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Die Zurückführung des Korrekturwerts auf den neutralen Wert sollte dabei umso schneller durchgeführt werden, je größer der Betrag des Gradienten des Verfahrwegs (d. h. je negativer der Gradient des Verfahrwegs) ist.
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Bei einem positiven Gradienten sorgt der Korrekturwert dafür, dass das Sollmoment einen größeren Wert aufweist, als es der aktuellen Stellung des Bedienelements oder dem aktuellen Verfahrweg des Bedienelements entspricht. Dagegen wird bei einem negativen Gradienten das Sollmoment nicht gegenüber dem Wert verkleinert, welchen das Sollmoment aufgrund des Verfahrwegs des Bedienelements aufweist. D. h., bei einem negativen Gradienten oder bei einem Gradienten mit dem Wert 0 weist der Korrekturwert in der Regel den neutralen Wert (beispielsweise Offset = 0, Faktor = 1) auf. Das Absenken des Werts des Korrekturwerts von einem Wert, welcher zu einer Erhöhung des Sollmoments führt, zu dem neutralen Wert kann dabei verzögert erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann der Korrekturwert auch abhängig von dem Verfahrweg und nicht nur abhängig von dem Gradienten des Verfahrwegs bestimmt werden.
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Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei demselben Gradienten unterschiedliche Korrekturwerte abhängig von dem aktuellen Verfahrweg bzw. der aktuellen Stellung des Bedienelements zu bestimmen.
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Darüber hinaus kann der Korrekturwert auch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Korrekturwert (bei gleichem Gradienten) derart zu bestimmen, dass das Sollmoment umso mehr erhöht wird, je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
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Bei höheren Geschwindigkeiten reagiert das Fahrzeug normalerweise relativ träge auf eine Erhöhung des Sollmoments und damit des Ist-Moments. Dagegen kann die Erhöhung des Sollmoments bzw. Ist-Moments bei kleineren Geschwindigkeiten (beispielsweise bei einem Parkvorgang) zu einer abrupten Fahrzeugbewegung führen, was unerwünscht ist.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Korrekturwert abhängig von einer Betriebsart des Fahrzeugs bestimmt. Dabei wird der Korrekturwert derart eingestellt, dass das Sollmoment durch den Korrekturwert nicht erhöht wird, wenn das Fahrzeug in einer elektrischen Betriebsart gefahren, d. h. mit einem Elektromotor angetrieben wird. Dagegen kann der Korrekturwert bei einer sportlichen Betriebsart derart bestimmt werden, dass das Sollmoment durch den Korrekturwert stärker erhöht wird (d. h. der Korrekturwert wird größer gewählt), als wenn das Fahrzeug in einer normalen Betriebsart gefahren wird.
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In einer elektrischen Betriebsart soll das Fahrzeug vorzugsweise nur mit dem Elektromotor angetrieben werden. Eine Erhöhung des Sollmoments durch den Korrekturwert könnte dazu führen, dass zum Erreichen des erhöhten Sollmoments der Verbrennungsmotor zugeschaltet wird, was in der elektrischen Betriebsart vermieden werden sollte.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebs für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung einen Sensor, um mit Hilfe dieses Sensors einen Verfahrweg eines Bedienelements des Fahrzeugs zu erfassen, und Steuermittel. Die Steuermittel sind ausgestaltet, um abhängig von dem mit Hilfe des Sensors erfassten Verfahrweg ein Sollmoment des Antriebs zu bestimmen. Abhängig von einem Gradienten des Verfahrwegs, welcher ebenfalls ausgehend von dem erfassten Verfahrweg von den Steuermitteln berechnet wird, bestimmen die Steuermittel einen Korrekturwert, um mit diesem Korrekturwert das Sollmoment zu erhöhen. Die Steuermittel steuern den Antrieb derart an, dass mittels des Antriebs ein Ist-Moment erzeugt wird, welches dem erhöhten Sollmoment entspricht.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Schließlich beschreibt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden nochmals unter einem anderen Blickwinkel erläutert werden.
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Wenn der Fahrer den Pedalwinkel bzw. Verfahrweg erhöht, wird nach dem Stand der Technik ein Wunschdrehmoment bzw. Sollmoment eingestellt, welches der neuen bzw. aktuellen Fahrpedalposition entspricht. Dieses Sollmoment kann auch als stationäres Moment bezeichnet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun auch berücksichtigt, wenn der Fahrer das Fahrpedal schnell betätigt (was zu einem hohen Gradienten führt) und somit einen (vorübergehenden) Wunsch nach einem sehr großen Drehmoment signalisiert (d. h. der Fahrer möchte (stark) beschleunigen). Aus diesem Grund wird das stationäre Moment mit einem Offset (additiv) und/oder mit einem Faktor (multiplikativ) beaufschlagt, so dass das stationäre Moment quasi um ein dynamisches Moment erhöht wird.
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Die temporäre Überhöhung des Drehmoments bzw. das dynamische Moment wird anschließend zeitlich gestreckt wieder abgebaut, bis das Drehmoment bzw. Sollmoment dem stationären Moment entspricht.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und einem Handschaltkonzept geeignet, was Hybridfahrzeuge einschließt. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Fahrzeugen mit einem Automatikgetriebe, bei Elektrofahrzeugen oder auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen einsetzbar ist.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der einzigen Figur im Detail beschrieben.
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Die einzige Figur stellt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.
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Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10, welches einen Verbrennungsmotor 4, ein Fahrpedal bzw. Gaspedal 1 sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst ihrerseits eine Steuerung 3 und einen Sensor 2, um die Stellung oder den Verfahrweg des Fahrpedals 1 zu erfassen.
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Die Steuerung 3 bestimmt anhand des von dem Sensor 2 erfassten Verfahrwegs beispielsweise mit Hilfe eines Kennfeldes ein Sollmoment. Darüber hinaus bestimmt die Steuerung 3 die zeitliche Ableitung des Verfahrwegs bzw. den Gradienten des Verfahrwegs. Zum Beispiel mit Hilfe eines weiteren Kennfeldes bestimmt die Steuerung 3 abhängig von dem aktuellen Verfahrweg bzw. der aktuellen Stellung des Fahrpedals und dem Gradienten ein Offset (Faktor). Dieser Offset (Faktor) kann nun mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, welcher anhand eines anderen Kennfeldes aus der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wurde. Der sich durch diese Multiplikation ergebende Offset (Faktor) kann einem Regler zugeführt werden. Die Zeitkonstanten dieses Reglers werden abhängig davon, ob der Gradient positiv oder negativ ist, bestimmt. Der Ausgang dieses Reglers wird einem Begrenzer zugeführt, um den Offset (Faktor) in einem bestimmten Wertebereich zu halten. Der Ausgangswert des Begrenzers entspricht schließlich dem Offset bzw. dem Faktor, mit dem das Sollmoment addiert bzw. multipliziert wird.
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Bei dem von der Steuerung 3 zur Bestimmung des Offsets bzw. Faktors eingesetzten Regler kann es sich um einen initialisierbaren PT1-Regler handeln, welcher in der Lage ist, einen vorgegebenen Wert (insbesondere Eingangswert) zeitlich gefiltert wieder abzubauen. Der Regler wird auf den Eingangswert initialisiert, wenn der Eingangswert größer als der Ausgangswert ist. Darüber hinaus wird der Regler zurückgesetzt, wenn der Fahrpedalgradient oder die absolute Fahrpedalposition (insbesondere der Verfahrweg des Fahrpedals 1) einen bestimmten Wert unterschreitet (z. B. auf 0 gesetzt wird) oder wenn beispielsweise die Bremse des Fahrzeugs 10 betätigt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3415596 C2 [0002]
- EP 1787942 B1 [0003]
- DE 102007002735 A1 [0004]
- WO 2011/073786 A2 [0005]
