DE102012200608B4

DE102012200608B4 - Verfahren zur Momentenüberwachung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012200608B4
Application number: DE102012200608A
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg VEITEL; Daniel Damm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: DE102012200608A1

Abstract

Verfahren zur Momentenüberwachung (63) in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (41) und wenigstens einem Elektromotor (481, 482, 43), wobei das Fahrzeug zwei Vorderräder (471, 472) umfasst, die jeweils einen eigenen Elektromotor (481, 482) aufweisen, sowie mit mehreren unabhängig voneinander angetriebenen Antriebssträngen, die jeweils wenigstens einen Drehmomentsensor (45, 491, 492) zur Erfassung des auf den Antriebsstrang wirkenden Drehmoments (611) umfassen, wobei ein nicht modelliertes Vortriebsmoment (612, 622) mit einem Vorgabemoment (65) verglichen wird und unterschiedliche Antriebsmomente des Fahrzeugs plausibilisiert (67) werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Momentenüberwachung in einem Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.
Stand der Technik
Heutige Fahrzeuge verwenden Motorsteuerungen, um ihre Verbrennungs- bzw. Elektromotoren zu betreiben. Diese Motorsteuerungen basieren im Allgemeinen auf einer Momentenstruktur, in der Soll- und Istmomente berechnet werden. Die Istmomente, auch Vortriebsmomente genannt, werden für die Steuerung bzw. Regelung des Fahrverhaltens und die Sicherheitsfunktionen, welche beispielsweise einen Momentenvergleich beinhaltet, benötigt. Der Algorithmus für eine momentenbasierte Berechnung des Vortriebsmoments hängt von der Antriebsart ab (Otto, Diesel, Elektro etc.) und muss an die Besonderheiten des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden. Die Berechnung des Sollmoments, auch Vorgabemoment genannt, muss ebenfalls den fahrzeugspezifischen Anforderungen angepasst werden. Hierbei muss der komplexe Zusammenhang vieler Einflussgrößen modelliert werden.
Eine herkömmliche Momentenüberwachung ist in 1 dargestellt. Mehrere Eingangsgrößen, wie beispielsweise die Füllung 111, der Lambdawert 112, die Kraftstoffmasse 113, der Einspritzwirkungsgrad 114 und der Zündwinkel 115 werden zur Modellierung eines Vortriebsmoments 12 verwendet. Zur Plausibilisierung dieser Eingangsgrößen wird eine rl-rk-Prüfung 116 durchgeführt. Der Fahrerwunsch 131 sowie mehrere externe Eingriffe, beispielsweise durch Fahrerassistenzsysteme 132, wie beispielsweise CruiseControl und ESP, innere Verlustmomente 133, wie beispielsweise Ladungswechselverluste, externe Verbraucher 134, d. h. Verbraucher, welche kein Teil des Motorsystems sind, wie beispielsweise Klimakompressoren sowie eine Momentenkompensation 135 werden zur Modellierung des Vorgabemoments 14 verwendet. Dieses wird anschließend einem Filter 15 zugeführt, welcher die Fahrbarkeit und das Systemverhalten verbessert. Das Ergebnis der Filterung wird zusammen mit dem modellierten Vortriebsmoment 12 in einen Momentervergleich 16 eingegeben.
Die derzeit verwendete Momentenüberwachung wird immer komplexer und kostenintensiver. Zudem hängt sie sehr stark von fahrzeugspezifischen Gegebenheiten ab und muss an diese angepasst werden. Diese Anpassung verhindert eine Anwendung an unterschiedlichen Fahrzeugen.
Die WO 2009/140976 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor und mehreren unabhängig voneinander angetriebenen Antriebssträngen. An mehreren Positionen der Antriebsstränge sind Drehmomentsensoren angebracht. Ein von diesen Drehmomentsensoren aufgenommenes Drehmoment geht als Regelgröße in eine Drehmomentenregelung ein.
Die DE 37 29 967 C2 beschreibt eine Anordnung zum Regeln der Radhaftung eines Kraftfahrzeugs in der mehrere Drehmomentsensoren an jedem Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
In der DE 10 2006 060 308 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben bei dem die Brennkraftmaschine durch mindestens eine in Abhängigkeit eines Solldrehmoments ermittelte Ansteuergröße angesteuert wird. Die Ansteuergröße wird im Sinne einer vorgebbaren Begrenzung für die Ausgangsgröße begrenzt Eine Fehlerreaktion wird eingeleitet, wenn ein von der Brennkraftmaschine tatsächlich abgegebenes Istdrehmoment um einen vorgebbaren Betrag von dem Solldrehmoment abweicht.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein sicheres und flexibles Verfahren zur Momentenüberwachung eines Fahrzeuges, das einen Verbrennungsmotor sowie zwei Vorderräder mit je einem eigenen Elektromotor umfasst, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 5 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 6 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Verbrennungsmotor und/oder wenigstens einem Elektromotor sowie mehreren unabhängig voneinander angetriebenen Antriebssträngen, die jeweils wenigstens einen Drehmomentsensor zur Erfassung des auf den Antriebsstrang wirkenden Drehmoments umfassen, eingesetzt. Unter einem Antriebsstrang werden erfindungsgemäß alle Komponenten verstanden, welche in einem Fahrzeug ein Drehmoment von einem Motor bis auf eine Fahrbahn übertragen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Momentenüberwachung wird ein nicht modelliertes Vortriebsmoment mit einem Vorgabenmoment verglichen. Das nicht modellierte Vortriebsmoment wird insbesondere mittels des Drehmomentsensors direkt an mindestens einem Antriebsstrang bestimmt. Weiterhin kann das nicht modellierte Vortriebsmoment einem Steuergerät eines Elektromotors, insbesondere einem Invertersteuergerät entnommen werden. Eine aufwendige Modellierung des Vortriebsmoments aus den Eingangsgrößen verschiedener Antriebsaggregaten, im Falle eines Hybridantriebs beispielsweise eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors, ist im erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr erforderlich. Durch eine Kombination aus der Erfassung des Drehmoments durch Sensorik und der Übernahme aus vorhandenen Steuergeräten kann zudem eine Redundanz erzeugt werden, die zur Erfüllung erhöhter Sicherheitsziele erforderlich ist.
Das Vorgabemoment wird erfindungsgemäß aus einem Fahrerwunsch und externen Eingriffen gegebenenfalls vorhandener Fahrerassistenzsystemen ermittelt. Die Kompensation innerer Verlustmomente und die Berücksichtigung externer Verbraucher, die sich nicht auf die Fahrzeugbewegung auswirken, kann im erfindungsgemäßen Verfahren entfallen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass unterschiedliche Antriebsdrehmomente des Fahrzeugs plausibilisiert werden, um eine Destabilisierung des Fahrzeugs durch eine fehlerhafte Verteilung der Antriebsdrehmomente zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt führt alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, wenn es auf einem Rechengerät abläuft Dies ermöglicht es, unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem System zu implementieren, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ermöglicht das Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung einer Momentenüberwachung gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine beispielhafte vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Verbrennungsantrieb gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine beispielhafte vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Einzelrad-Elektroantrieb gemäß der Erfindung.
4 zeigt eine beispielhafte vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Einzelrad-Elektroantrieb und Hybridantrieb gemäß der Erfindung.
5 zeigt eine beispielhafte vereinfachte Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Fahrzeugs mit Hybrid- und Elektroantrieb gemäß der Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Ein bekannter Antriebsstrang, welcher wenigstens einen Drehmomentsensor zur Erfassung des auf den Antriebsstrang wirkenden Drehmoments umfasst, kann in verschiedenen Fahrzeugtypen eingesetzt werden. 2 zeigt die Verwendung dieses Antriebsstrangs in einem Fahrzeug mit Verbrennungsantrieb. Dieses weist einen Hinterachsenantrieb auf. Ein Verbrennungsmotor 21 ist über Antriebswellen mit einem Differentialgetriebe 221 verbunden. Das Differentialgetriebe 221 verbindet die Antriebswellen mit der Hinterachse 22 des Fahrzeugs, an welcher die Hinterräder 222, 223 angeordnet sind. Zwischen dem Verbrennungsmotor 21 und dem Differentialgetriebe 221 sind eine Kupplung 23 und ein Getriebe 24 angeordnet. Zwischen dem Getriebe 24 und dem Differentialgetriebe 221 ist ein Drehmomentsensor 25 angeordnet. Die Vorderräder 261, 262 des Kraftfahrzeugs werden nicht aktiv angetrieben. Eine Erfassung des nicht modellierten Vortriebsmoments ist in diesem Fahrzeug durch den Drehmomentsensor 25 möglich. Eine Momentenüberwachung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in diesem Fahrzeug nicht möglich.
3 zeigt ein Kraftfahrzeug mit Einzelrad-Elektroantrieb. Jedes Rad 311, 312, 313, 314 ist mit einem separaten Elektromotor 321, 322, 323, 324 verbunden. Zwischen jedem Elektromotor 321, 322, 323, 324 und dem ihm zugeordneten Rad 311, 312, 313, 314 ist ein Drehmomentsensor 331, 332, 333, 334 angeordnet. In diesem Kraftfahrzeug ist die Ermittlung des Vortriebsmoments für jedes Rad 311, 312, 313, 314 sowohl aus dem ihm zugeordneten Drehmomentsensor 331, 332, 333, 334 als auch aus einem Steuergerät (nicht gezeigt) des jeweiligen Elektromotors 321, 322, 323, 324 möglich, was eine redundante Bestimmung des Vortriebsmoments ermöglicht.
4 zeigt ein Kraftfahrzeug mit Einzelradelektroantrieb und Hybridantrieb. Von einem Verbrennungsmotor 41 geht eine Antriebswelle aus, an der hintereinander eine Kupplung 42, ein Elektromotor 43, ein Getriebe 44, ein Drehmomentsensor 45 und ein Differentialgetriebe 461 angeordnet sind. Das Differentialgetriebe 461 verbindet die Antriebswelle mit der Hinterachse 46 des Fahrzeugs, an welcher die Hinterräder 462, 463 angeordnet sind. Jedes der beiden Vorderräder 471, 472 weist einen eigenen Elektromotor 481, 482 auf und zwischen jedem dieser beiden Elektromotoren 481, 482 und dem ihm zugeordneten Rad 471, 472 ist ein Drehmomentsensor 491, 492 angeordnet. In diesem Fahrzeug ist die Erfassung des Vortriebsmoments der Hinterachse 46 über den hinteren Drehmomentsensor 45 möglich und die Erfassung des Vortriebsmoments an den Vorderrädern 471, 472 über die beiden vorderen Drehmomentsensoren 491, 492 sowie zusätzlich aus einem Steuergerät (nicht gezeigt) des jeweiligen Elektromotors 481, 482.
5 zeigt ein Fahrzeug mit Elektromotor und Hybridantrieb. Von einem Verbrennungsmotor 51 geht eine Antriebswelle aus, an der hintereinander eine Kupplung 52, ein Elektromotor 53, ein Getriebe 54, ein erster Drehmomentsensor 55 und ein Differentialgetriebe 561 angeordnet sind. Das Differentialgetriebe 561 verbindet die Antriebswelle mit der Hinterachse 56 des Fahrzeugs, an welcher die Hinterräder 562, 563 angeordnet sind. Ein zweiter Elektromotor 57 ist mittels einer zweiten Antriebswelle mit einem zweiten Differentialgetriebe 581 verbunden. Dieses verbindet die zweite Antriebswelle mit der Vorderachse 58 des Fahrzeugs, an welcher die Vorderräder 582, 583 angeordnet sind. Zwischen dem zweiten Elektromotor 57 und dem zweiten Differentialgetriebe 581 ist ein zweiter Drehmomentsensor 59 angeordnet. In diesem Fahrzeug ist eine Bestimmung des Vortriebsmoments an der Hinterachse 56 über den ersten Drehmomentsensor 55 möglich. Eine Bestimmung des Drehmoments an der Vorderachse ist über den zweiten Drehmomentsensor 59 und über ein Steuergerät (nicht gezeigt) des zweiten Elektromotors 57 möglich.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz in dem Kraftfahrzeug gemäß 3. Aus dem Messergebnis 611 eines der Drehmomentsensoren 331, 332, 333, 334 wird ein erstes Vortriebsmoment 612 ermittelt. Aus einem Steuergerät 621 des entsprechenden Elektromotors 321, 322, 323, 324 wird ein zweites Vortriebsmoment 622 entnommen. Diese Vortriebsmomente 612, 622 werden in einen Momentenvergleich 63 eingegeben. Aus einem Fahrerwunsch 641 und dem externen Eingriff 642 eines Fahrerassistenzsystems wird ein Vorgabenmoment 65 ermittelt. Dieses durchläuft einen Filter 66 und wird ebenfalls in einen Momentenvergleich 63 eingegeben. Weiterhin wird es einer Plausibilisierungsfunktion 67 zur Verfügung gestellt, um eine Destabilisierung des Fahrzeugs gemäß 3 aufgrund einer fehlerhaften Verteilung der Antriebsmomente aufgrund der unabhängig voneinander angetriebenen Räder 311, 312, 313, 314 zu verhindern.

Claims

Verfahren zur Momentenüberwachung (63) in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Verbrennungsmotor (41) und wenigstens einem Elektromotor (481, 482, 43), wobei das Fahrzeug zwei Vorderräder (471, 472) umfasst, die jeweils einen eigenen Elektromotor (481, 482) aufweisen, sowie mit mehreren unabhängig voneinander angetriebenen Antriebssträngen, die jeweils wenigstens einen Drehmomentsensor (45, 491, 492) zur Erfassung des auf den Antriebsstrang wirkenden Drehmoments (611) umfassen, wobei ein nicht modelliertes Vortriebsmoment (612, 622) mit einem Vorgabemoment (65) verglichen wird und unterschiedliche Antriebsmomente des Fahrzeugs plausibilisiert (67) werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das nicht modellierte Vortriebsmoment (612) mittels des Drehmomentsensors (45, 491, 492) direkt an mindestens einem Antriebsstrang bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das nicht modellierte Vortriebsmoment (622) zusätzlich einem Steuergerät (621) eines Elektromotors (43, 481, 482) entnommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgabemoment (65) aus einem Fahrerwunsch (641) und externen Eingriffen (642) gegebenenfalls vorhandener Fahrerassistenssystemen ermittelt wird.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.