DE102012210793A1

DE102012210793A1 - Verfahren zur Plausibilisierung eines Vortriebs eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102012210793A1
Application number: DE201210210793
Authority: DE
Inventors: Marco Rajapakse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: CN103507813A; CN103507813B; DE102012210793B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (23) zur Plausibilisierung eines Vortriebs (24) eines Fahrzeuges (2), umfassend: – Bestimmen einer Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) des Fahrzeuges (2) in Fahrrichtung (4); – Erfassen einer Soll-Vortriebsbeschleunigung (54); und – Plausibilisieren (58) der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) basierend auf der Soll-Vortriebsbeschleunigung (54).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuge, insbesondere Fahrzeugüberwachungssysteme in Fahrzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Plausibilisierung eines Vortriebs eines Fahrzeuges.
Stand der Technik
Motorsteuergeräte zur Plausibilisierung von verbrennungsmotorischen Größen in einem Fahrzeug sind beispielsweise aus der DE 10 2006 054 043 A1 bekannt. Das Motorsteuergerät nutzt ein Mehrebenen-Model, um ein gestelltes Moment eines Antriebes, zum Beispiel eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors zu überwachen. Hierbei wird ein Sollmoment in der Überwachungsebene berechnet und mit einem Istmoment verglichen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Vortriebs eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie eine Steuervorrichtung und ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Vortriebs eines Fahrzeuges angegebenen, das folgende Schritte umfasst:

– Bestimmen einer Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges in Fahrrichtung;
– Erfassen einer Soll-Vortriebsbeschleunigung; und
– Plausibilisieren der Ist-Vortriebsbeschleunigung basierend auf der Soll-Vortriebsbeschleunigung.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass das Istmoment in der Überwachungsebene des eingangs genannten Motorsteuergerätes indirekt mit Algorithmen bestimmt werden könnte.
Eine Idee des obigen Verfahrens beruht auf der Erkenntnis, dass in einem derartigen Motorsteuergerät für mehrmotorische Fahrzeuge, wie beispielsweise für ein Hybridfahrzeug, die Überwachung individuell für jeden Antriebstyp durchgeführt werden müsste, das heißt es wird das jeweilige von der Maschine abgesetzte Moment überwacht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auf diese Weise ein Fehler, der in der Summe der einzelnen zum Vortrieb eines Fahrzeuges beitragenden Motoren auftritt, bei der individuellen Überwachung jedes einzelnen Motors nicht gefunden werden könnte. Daher schlägt die Erfindung vor, die Summenmomente zu überwachen und diese zu plausibilisieren. Da sich die Summenmomente direkt im Fahrzeugvortrieb wiederfinden, schlägt die Erfindung vor, eine Soll-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges, die beispielsweise vom Fahrer oder vom Motorsteuergerät vorgegeben werden kann mit einer Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges zu plausibilisieren.
Prinzipiell kann die Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges in jeder beliebigen Weise erfasst werden. So kann die Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges mit geeigneten Sensoren gemessen oder mit geeigneten Modellen simuliert werden.
In besonders günstiger Weise wird bei der Bestimmung der Ist-Vortriebsbeschleunigung das Fahrzeug als starrer Körper betrachtet. Auf diese Weise kann die Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges mit einer vergleichsweise geringen Anzahl an Parametern mit Algorithmen aus der Starrkörpermechanik berechnet werden.
Weiterhin können zur Aufstellung der Algorithmen die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeuges in der Fahrdynamik genutzt werden und nicht die physikalischen Eigenschaften des Momentenstellers, also der Verbrennungsmotoren und/oder der Elektromotoren. Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass die oben genannten Algorithmen prinzipiell diversitär, also redundant ausgelegt sein könnten. Sie würden jedoch auf denselben physikalischen Gegebenheiten basieren. Die Verwendung von diversitären Algorithmen in der Momentenüberwachung führt dazu, dass eine Differenz in den Momenten nicht sofort zu einer Fehlerreaktion führt. Hier müssen Modellabweichungen und Implementierungsabweichungen berücksichtigt werden. Dies kann zu relativ großen Fehlerschwellwerten führen. Demgegenüber kann eine so dargestellte Überwachung in der die Algorithmen als auch die zugrundeliegende Physik unterschiedlich zu denen des Regelalgorithmus (also Überwachung aus der Fahrdynamik, Regelalgorithmus aus dem Momentensteller) ist, als höherwertig im Sinne der Sicherheitstechnik angesehen werden.
In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens liegt der Ist-Vortriebsbeschleunigung eine Antriebsbeschleunigung des Fahrzeuges zugrunde, die um eine durch ein Wanken des Fahrzeuges verursachte Corioliskraft, durch ein Gieren des Fahrzeuges verursachte Corioliskraft und um eine durch ein Nicken auf den Vortrieb des Fahrzeuges übertragene Schwerkraft korrigiert wird. Die Überwachung über die Fahrzeugreaktion stellt, bei Kompensation der Erd- sowie Coriolisbeschleunigung, ein Beschleunigungssignal zur Verfügung das nur von der Trägheit und der antreibenden Kraft abhängt. Auf diese Weise lässt sich der Fahrzeugantrieb über ein vom Fahrzeugantrieb unabhängiges physikalisches und rechentechnisches Modell plausibilisieren.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird zum Plausibilisieren der Ist-Vortriebsbeschleunigung ein Fehler ausgegeben, wenn die Ist-Vortriebsbeschleunigung von der Soll-Vortriebsbeschleunigung um einen vorbestimmten Wert abweicht. Auf diesen Fehler kann dann in beliebiger Weise, beispielsweise durch Umschalten in ein Notprogramm, durch Ausgabe eines Warnsignals oder durch Hinterlegen eines Fehlereintrages in einen Fehlerspeicher reagiert werden.
In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird in Reaktion auf den Fehler eine Antriebsbeschleunigung des Fahrzeuges begrenzt, so dass vermieden wird, dass das Fahrzeug für den Fahrer aufgrund des ermittelten Fehlers unbeherrschbar wird.
In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird in Reaktion auf den Fehler eine Diagnose des Fahrzeuges eingeleitet, um das die Abweichung zwischen der Ist-Vortriebsbeschleunigung und der Soll-Beschleunigung verursachende Aggregat zu finden. Auf diese Weise kann die Schwere des Fehlers und die Art der auf den Fehler einzuleitenden Maßnahme abgeschätzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere Recheneinheit, zur Plausibilisierung eines Vortriebs eines Fahrzeuges angegeben, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:

– eine Ist-Vortriebsbeschleunigung des Fahrzeuges in Fahrrichtung zu bestimmen;
– eine Soll-Vortriebsbeschleunigung zu erfassen; und
– die Ist-Vortriebsbeschleunigung basierend auf der Soll-Vortriebsbeschleunigung zu plausibilisieren.

Mit anderen Worten ist die Vorrichtung eingerichtet, das angegebene Verfahren durchzuführen und kann daher wie das angegebene Verfahren um die Merkmale der Unteransprüche zu dem angegebenen Verfahren erweitert werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor aufweisen. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das die angegebene Steuervorrichtung umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln angegeben, um alle Schritte des angegeben Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer angegebenen Vorrichtung ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt angegeben, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das angegebene Verfahren durchführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges;
2 ein Struktogramm eines in dem Teil eines Motorsteuergeräts durchgeführten Verfahrens zur Berechnung eines Vortriebs des Fahrzeuges der 1.
Beschreibung der Ausführungsformen
In den Figuren werden Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges 2 zeigt.
Das Fahrzeug 2 kann sich entlang einer nicht gezeigten Straße in eine Fahrtrichtung 4 bewegen. Während der Fahrt kann sich das Fahrzeug 2 um drei verschiedene Achsen drehen.
Eine erste Achse 6, nachstehend x-Achse 6 genannt, ist kollinear zur Fahrtrichtung 4 ausgerichtet. Um die x-Achse 6 kann das Fahrzeug 2 mit einer Wankgeschwindigkeit 8 wanken. Derartige Bewegungen können beim durch eine positive beziehungsweise negative Fahrzeugbeschleunigung 9 des Fahrzeuges 2 in Fahrtrichtung 4 entstehen, wenn ein Rumpf 10 des Fahrzeuges 2 gegenüber einem Heck 12 des Fahrzeuges 2 angehoben oder abgesenkt wird.
Eine zweite Achse 14, nachstehend z-Achse 14 genannt, ist normal zu einer Fahrbahn der Straße ausgerichtet. Um die z-Achse 14 kann das Fahrzeug 2 mit einer Giergeschwindigkeit 16 gieren. Derartige Bewegungen entstehen bei Kurvenfahren, aber auch wenn das Fahrzeug 2 durch Untersteuern oder Übersteuern ausbricht. Das Fahrzeug 2 wird entgegen der Richtung der z-Achse 14 mit einer Normalbeschleunigung 17 auf die Fahrbahn gedrückt.
Eine dritte Achse 18, nachstehend um eine y-Achse 18 genannt, ist rechtwinklig zur x-Achse 6 und zur z-Achse 14 ausgerichtet. Um die y-Achse 18 kann das Fahrzeug 2 mit einer Nickgeschwindigkeit 20 nicken. Derartige Bewegungen entstehen beispielsweise bei Kurvenfahrten durch Fliehkräfte, die das Fahrzeug 2 mit einer Fliehbeschleunigung 21 normal zur Fahrtrichtung 4 und parallel zur Fahrbahn nach außen drücken.
Es wird auf 2 Bezug genommen, die ein Struktogramm eines in einem Motorsteuergerät 22 durchgeführten Verfahrens 23 zur Berechnung eines Vortriebs 24 des Fahrzeuges 2 der 1 zeigt. Der Vortrieb 24 ist dabei die zeitliche Ableitung einer Geschwindigkeit und damit eine Beschleunigung, die das Fahrzeug 2 in der in 1 gezeigten Fahrtrichtung 4 aufweist. Während in die Fahrzeugbeschleunigung 9 nur die durch einen Antrieb verursachten Kräfte eingehen, gehen in den Vortrieb 24 des Fahrzeuges 2 auch andere auf das Fahrzeug einwirkende Kräfte ein, auf die an späterer Stelle eingegangen wird.
Zur Durchführung des Verfahrens werden am Fahrwerk 25 des Fahrzeuges 2 die Wankgeschwindigkeit 8, die Nickgeschwindigkeit 20 und die Giergeschwindigkeit 16 sowie die Fahrzeugbeschleunigung 9, die Fliehbeschleunigung 21 und die Normalbeschleunigung 17 mit an sich bekannten Sensoren 26 gemessen.
Die Werte der gemessenen Größen 8, 9, 16, 17, 20, 21 werden an eine Signalaufbereitungseinheit 28 in der Motorsteuerung 22 weitergeleitet, die die gemessenen Größen 8, 9, 16, 17, 20, 21 in ein rechentechnisch verarbeitbares Format umwandeln kann. Dazu können die gemessenen Größen 8, 9, 16, 17, 20, 21 beispielsweise abgetastet, gefiltert und normalisiert (genormt) werden.
In einer Orientierungsbestimmungseinrichtung 30 wird basierend auf Wankgeschwindigkeit 8, die Nickgeschwindigkeit 20 und die Giergeschwindigkeit 16 die Lage des Fahrzeuges 2 auf der Fahrbahn bestimmt. Dazu wird basierend auf einem dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2008 013 102 A1 bekannten Lagemodell 31 eine Lagewinkelveränderung 32, eine Wankwinkelveränderung 34 und eine Gierwinkelveränderung 36 bestimmt, die über einen Integrator 38 zu einem Lagewinkel 40, einem Wankwinkel 42 und einem Gierwinkel 44 auf integriert werden. Diese Winkel 40, 42, 44 stellen die relative Lage des Fahrzeuges 2 aus 1 gegenüber den in 1 gezeigten Achsen 6, 14, 18 dar.
In einem nächsten Schritt wird über ein dem Fachmann ebenfalls beispielsweise aus der DE 10 2008 013 102 A1 bekanntes Beschleunigungsmodell 46 der durch eine Coriolisbeschleunigung beeinflusste Vortrieb 24, eine Querbeschleunigung 48 und eine Normalbeschleunigung 50 berechnet. Diese werden zur iterativen Aktualisierung des Beschleunigungsmodells 46 in einem Integrator 52 integriert und dem Beschleunigungsmodell 46 zurückgeführt.
Aus den berechneten Beschleunigungen 24, 48, 50 kann der berechnete Vortrieb 24 dann ausgewählt und in einer dem Fachmann bekannten Weise einem vorgegebenen Vortrieb 54 gegenübergestellt werden, der beispielsweise aus einer Stellung eines Fahrpedals 56 des Fahrzeuges abgeleitet werden kann.
Die Gegenüberstellung erfolgt in der vorliegenden Ausführung in einer eigenen Gegenüberstellungseinrichtung 58, die die beiden Vortriebe 24, 54 gegeneinander vergleicht und bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Differenzwertes zwischen beiden Vortrieben ein Fehlersignal 60 ausgibt.
Auf das Fehlersignal 60 kann dann in bestimmter Weise reagiert werden. So kann das Fehlersignal 60 auf einer Anzeige dargestellt, in einem Fehlerspeicher hinterlegt oder zur Auslösung einer Fahrzeugdiagnose herangezogen werden.
Auf diese Weise können alle antriebsbeitragenden Elemente, wie ein oder mehrere Verbrennungsmotoren und/oder ein Elektromotor in dem Fahrzeug in der Summe überwacht und ihr gemeinsam erzeugter Vortrieb plausibilisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006054043 A1 [0002]
DE 102008013102 A1 [0033, 0034]

Claims

Verfahren (23) zur Plausibilisierung eines Vortriebs (24) eines Fahrzeuges (2), umfassend: – Bestimmen einer Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) des Fahrzeuges (2) in Fahrrichtung (4); – Erfassen einer Soll-Vortriebsbeschleunigung (54); und – Plausibilisieren (58) der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) basierend auf der Soll-Vortriebsbeschleunigung (54).
Verfahren (23) nach Anspruch 1, wobei bei der Bestimmung der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) das Fahrzeug (2) als starrer Körper betrachtet wird.
Verfahren (23) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) eine Antriebsbeschleunigung (9) des Fahrzeuges zugrunde liegt, die um eine durch ein Wanken (8) des Fahrzeuges 2 verursachte Corioliskraft, durch ein Gieren (16) des Fahrzeuges (2) verursachte Corioliskraft und um eine durch ein Nicken (20) auf den Vortrieb (24) des Fahrzeuges (2) übertragene Schwerkraft (17) korrigiert wird.
Verfahren (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zum Plausibilisieren der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) ein Fehler (60) ausgegeben wird, wenn die Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) von der Soll-Vortriebsbeschleunigung (54) um einen vorbestimmten Wert abweicht.
Verfahren (23) nach Anspruch 4, wobei in Reaktion auf den Fehler (60) eine Antriebsbeschleunigung (9) des Fahrzeuges (2) begrenzt wird.
Verfahren (23) nach Anspruch 4 oder 5, wobei in Reaktion auf den Fehler (60) eine Diagnose des Fahrzeuges (2) eingeleitet wird, um das die Abweichung zwischen der Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) und der Soll-Beschleunigung (54) verursachende Aggregat im Fahrzeug (2) zu finden.
Vorrichtung (22), insbesondere Recheneinheit, zur Plausibilisierung eines Vortriebs (24) eines Fahrzeuges (2), wobei die Vorrichtung (22) ausgebildet ist, um: – eine Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) des Fahrzeuges (2) in Fahrrichtung (4) zu bestimmen; – eine Soll-Vortriebsbeschleunigung (54) zu erfassen; und – die Ist-Vortriebsbeschleunigung (24) basierend auf der Soll-Vortriebsbeschleunigung (54) zu plausibilisieren.
Fahrzeug (2), umfassend ein Vorrichtung (22) nach Anspruch 7.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchführt.