DE102013214942A1

DE102013214942A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Stellgenauigkeit von Antrieben für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013214942A1
Application number: DE102013214942.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Capellaro; Marc Espenhain; Thomas Hopper
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05
Also published as: CN104340219B; CN104340219A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine mindestens ein Rad der ersten und/oder zweiten Achse antreiben, wobei die Vorrichtung aufweist eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der ersten Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der zweiten Achse, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit und zum Ausgeben eines Radvergleichssignals, und eine Fehlererkennungseinrichtung zum Erkennen eines Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine, wobei die Fehlererkennungseinrichtung das Radvergleichssignal von der Vergleichseinrichtung empfängt und anhand mindestens einer Referenzgröße analysiert, und wobei die Referenzgröße repräsentativ für das Auftreten des Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine ist, wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise ein Abschaltsignal erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von Antrieben, insbesondere hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse. Diese Vorrichtung ist insbesondere geeignet zur Verwendung in einem hybridisierten Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mit mindestens einer Elektromaschine wobei der Verbrennungsmotor mindestens ein Rad einer Achse des Kraftfahrzeugs und die Elektromaschine ebenfalls mindestens ein Rad einer Achse des Kraftfahrzeugs antreiben.
Die EP 0 224 144 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug mit Hauptantriebsachse und zuschaltbarer Antriebsachse wobei das Fahrzeug eine in herkömmlicher Weise durch Verbrennungsmotor antreibbare Hauptantriebsachse besitzt. Bei erhöhtem Schlupf der Räder der Hauptantriebsachse können die Räder einer zuschaltbaren Antriebsachse mittels eines gesonderten Zusatzantriebsaggregates, insbesondere eines Elektromotors, automatisch angetrieben werden. Bei höheren Geschwindigkeiten bleibt der Zusatzantrieb ständig ausgeschaltet bzw. ausgekuppelt.
Allerdings können Elektromaschinen, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, im Fehlerfall deutlich höhere Schleppmomente aufbringen als herkömmliche Verbrennungsmotoren. Zudem unterliegen Elektromaschinen eines Kraftfahrzeugsantriebes der ISO-Norm 262626 für sicherheitsrelevante elektrische/elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen. Daher muss eine Möglichkeit gefunden werden, Elektro-Antriebskomponenten eines Kraftfahrzeugs auf korrekte Stellung der Sollmomente zu überwachen. Dabei ist eine indirekte Überwachung, insbesondere wenn konventionelle Antriebe wie Benzin- oder Dieselverbrennungsmotoren mit elektrischen Antrieben kombiniert sind, schwierig, da die Momente beim Wirken auf eine gemeinsame Welle nicht einfach zu ermitteln sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Steilgenauigkeit von Antrieben, insbesondere hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse mit einem Verbrennungsmotor und vorzugsweise mit mindestens einer Elektromaschine.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung bzw. dem Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Die abhängigen Patentansprüche offenbaren weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, dass die Momenteinstellung nicht direkt, sondern hinsichtlich der Fehlerauswirkung überwacht wird. Mit anderen Worten wird nicht das tatsächliche Moment einer Momentenquelle überwacht, sondern die Auswirkung auf die Antriebsachse. Dies ist insofern im Hinblick auf die ISO-Norm 262626 gerechtfertigt, da nur die Fehlerauswirkung betrachtet wird. Im vorliegenden Fall wird also das Radverhalten der Antriebsachse betrachtet. Erfindungsgemäß erfolgt die konkrete Umsetzung durch ein Steuergerät wie beispielsweise das ESP- bzw. ABS-Steuergerät, wodurch ein Vergleich der Radgeschwindigkeiten der beiden Achsen durchgeführt wird. Wird beispielsweise an einer der zu überwachenden Achsen ein hoher negativer Radschlupf (Bremsschlupf) festgestellt, wird ein entsprechendes Integral erstellt. Erreicht das Integral einen bestimmten Schwellwert, erfolgt die temporäre oder dauerhafte Abschaltung der betreffenden Antriebskomponenten. Beispielsweise kann zunächst eine kurzzeitige Abschaltung der Antriebskomponente bzw. der Antriebskomponenten erfolgen und bei wiederholtem Auftreten ein dauerhaftes Abschalten der Antriebskomponente bzw. der Antriebskomponenten.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse, mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine mindestens ein Rad der ersten und/oder zweiten Achse antreiben, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der ersten Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der zweiten Achse, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit und zum Ausgeben eines Radvergleichssignals, und eine Fehlererkennungseinrichtung zum Erkennen eines Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine, wobei die Fehlererkennungseinrichtung das Radvergleichssignal von der Vergleichseinrichtung empfängt und anhand mindestens einer Referenzgröße analysiert, und wobei die Referenzgröße repräsentativ für das Auftreten des Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine ist, wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise ein Abschaltsignal ausgibt.
Die Radgeschwindigkeit kann die Bahngeschwindigkeit sein, angegeben durch die zurückgelegte Wegstrecke pro Zeit. Die Radgeschwindigkeit kann allerdings auch die Winkelgeschwindigkeit sein, d. h. die Größe, die angibt, wie schnell sich ein Winkel mit der Zeit um eine Achse, beispielsweise die Radachse, ändert. Im Fall von zwei Rädern pro Achse kann die erste Radgeschwindigkeit der Mittelwert der Radgeschwindigkeiten des ersten und zweiten Rades der ersten Achse und die zweite Radgeschwindigkeit der Mittelwert der Radgeschwindigkeiten des ersten und zweiten Rades der zweiten Achse sein. Auch können nur die Radgeschwindigkeiten einer Fahrzeugseite gemessen werden, d. h. nur die Radgeschwindigkeit des linken Rades der ersten Achse und die Radgeschwindigkeit des linken Rades der zweiten Achse oder nur die Radgeschwindigkeit des rechten Rades der ersten Achse und die Radgeschwindigkeit des rechten Rades der zweiten Achse.
Der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs kann dabei beispielsweise ein Benzin-, Diesel-, Gas-, und/oder Ethanolverbrennungsmotor sein. Die Elektromaschine kann ein Elektromotor sein. Die erste und die mindestens eine zweite Achse können jeweils ein Paar Räder oder auch ein einzelnes Rad oder mehrere Räder, beispielsweise ein Vielfaches von zwei. Rädern, aufweisen. So kann das Fahrzeug durch eine gemeinsame, eine sogenannte hybridisierte Achse, durch einen Verbrennungsmotor gemeinsam mit einer Elektromaschine angetrieben werden, wobei der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine beispielsweise mit einer gemeinsamen Antriebswelle verbunden sind. Ferner können der Verbrennungsmotor mit einer Achse und die Elektromaschine mit einer anderen Achse verbunden sein. Auch ist es möglich, dass das Fahrzeug eine hybridisierte Achse aufweist und mindestens eine weitere Elektromaschine mindestens eine zweite Achse antreibt.
Eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindesten eines Rades der zweiten Achse kann auf optischen und/oder magnetischen Grundlagen beruhen. So kann die Detektionseinrichtung vorzugsweise auf dem Magnetwiderstand beruhen, besonders bevorzugt auf dem Riesenmagnetwiderstand. Erfindungsgemäß kann als Detektionseinrichtung beispielsweise ein bestehendes ESP- und/oder ABS-System verwendet bzw. entsprechend modifiziert werden. Eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit und zum Ausgeben eines Radvergleichssignals und/oder die Fehlererkennungseinrichtung kann beispielsweise ein entsprechendes Steuergerät sein oder Teil eines entsprechenden Steuergeräts sein. Das Steuergerät kann einen Mikrocomputer, einen integrierten Schaltkreis, ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder ähnliches aufweisen.
In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Referenzgröße aus der folgenden Gruppe ausgewählt: eine erste Referenzzeit zum Vergleich mit einer Einzeldauer eines auftretenden Radvergleichssignals, eine zweite Referenzzeit zum Vergleich mit einer Summe der Einzeldauern von mehreren in einem vorgegebenen Zeitraum aufeinanderfolgend auftretenden Radvergleichssignalen, ein Referenzmaß zum Vergleich mit einem Maß eines auftretenden Radvergleichssignals, wobei das Maß vorzugsweise repräsentativ ist für einen Unterschied der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit, wobei besonders bevorzugt die Referenzgröße abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Gierrate.
Das Maß, welches vorzugsweise repräsentativ für einen Unterschied der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit ist, kann beispielsweise die Differenz der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit sein. Dementsprechend kann beispielsweise das Maß als Differenz der Bahngeschwindigkeiten oder der Winkelgeschwindigkeiten angegeben sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine ein Rad der ersten oder der zweiten Achse antreiben.
In einer weiteren Ausführungsform erstellt die Fehlererkennungseinrichtung eine Fehlergröße, wenn das Radvergleichssignal die Referenzgröße übersteigt, und wobei die Fehlererkennungseinrichtung eine Integrationseinrichtung aufweist zum Bilden des Integrals aus Dauer eines auftretenden Radvergleichssignals und der entsprechenden Fehlergröße. Das Integral kann im Folgenden auch als Fehlerintegral bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Fehlererkennungseinrichtung ferner eine Einrichtung zum Vergleichen des gebildeten Integrals mit einer vorgegebenen Integralreferenzgröße auf. Desweiteren kann die Fehlererkennungseinrichtung eine Einrichtung zum Ausgeben des Abschaltsignals aufweisen, wenn das gebildete Integral die Integralreferenzgröße übersteigt.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Integral über eine Dauer von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden gebildet. Die Dauer des Integrals kann unter Berücksichtigung der Größe des auftretenden Radvergleichssignals und der fahrdynamischen Rahmenbedingungen, wie vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die Gierrate bestimmt werden. Dadurch kann die Dauer der Bestimmung des Integrals dynamisch an die jeweiligen fahrdynamischen Rahmenbedingungen angepasst werden. So kann beispielsweise bei sehr hohen Kurvengeschwindigkeiten die Dauer der Bestimmung des Integrals bedeutend kürzer sein als bei normaler Geradeausfahrt. Dementsprechend kann auch die Anzahl der gemessenen Datenpunkte pro Zeit der ersten und zweiten Radgeschwindigkeit bei sehr hohen Kurvengeschwindigkeiten erhöht werden und in der zeitlich kurzen Bestimmung des Integrals werden dennoch ausreichend viele Datenpunkte der ersten und zweiten Radgeschwindigkeit erfasst.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Integralreferenzgröße abhängig von mindestens einer fahrdynamischen Rahmenbedingung, vorzugsweise von mindestens einer der folgenden Größen: Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung des Fahrzeugs und Gierrate.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Wert reduziert oder die Bildung des Integrals wird gestoppt, wenn die Größe eines auftretenden Radvergleichssignals um einen vorgegebenen Wert kleiner als die Größe eines zuvor aufgetretenen Radvergleichssignals ist. So kann das Integral auf den Anfangswert zurückgesetzt, um einen vorgegebenen Wert reduziert oder auch ganz gestoppt werden, wenn die Größe eines auftretenden Radvergleichssignals um einen vorgegebenen Wert kleiner als die Größe eines zuvor aufgetretenen Radvergleichssignals ist, d. h. wenn die Diskrepanz der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit zeitlich wieder abnimmt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Abschalteinrichtung zum Abschalten der mindestens einen Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors auf, wenn die Fehlererkennungseinrichtung das Abschaltsignal ausgibt. Das Abschalten kann dabei temporär vorgenommen werden. So kann das Abschalten der mindestens einen Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors temporär vorgenommen werden, d. h. über einen zeitlich begrenzten Zeitraum. Auch kann das Abschalten nach erstmaliger Ausgabe des Abschaltsignals temporär vorgenommen werden. Kommt es zur wiederholten Ausgabe des Abschaltsignals, beispielsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums so kann nach wiederholter Ausgabe des Abschaltsignals die mindestens eine Elektromaschine und/oder der Verbrennungsmotors dauerhaft abgeschaltet werden. Desweiteren können die mindestens eine Elektromaschine und der Verbrennungsmotor zeitlich versetzt/verzögert abgeschaltet werden, beispielsweise zuerst die mindestens eine Elektromaschine und in einem bestimmten zeitlichen Abstand der Verbrennungsmotor. Auch kann die Dauer der Abschaltung der mindestens einen Elektromaschine und des Verbrennungsmotors unterschiedlich sein. Im Fall von mehreren Elektromaschinen kann die Abschaltung der Elektromaschinen gleichzeitig oder zeitlich versetzt stattfinden. Zudem kann auch das (Wieder-)Anschalten der Elektromaschinen ebenfalls gleichzeitig oder zeitlich versetzt stattfinden.
In einer weiteren Ausführungsform führt die Abschalteinrichtung die Abschaltung der Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors gemäß mindestens einem Abschaltplan durch, wobei die Abschalteinrichtung den Abschaltplan abhängig von fahrdynamischen Rahmenbedingungen auswählt, wie vorzugsweise die Fahrstabilität des Fahrzeuges. Die Vorrichtung weist besonders bevorzugt Sensoreinrichtungen zur Bestimmung von Gierraten oder Beschleunigungen auf.
Ein Abschaltplan kann beispielsweise Informationen aufweisen, wie schnell der Verbrennungsmotor und/oder die mindestens eine Elektromaschine abgeschaltet werden. Wie schnell der Verbrennungsmotor und/oder die mindestens eine Elektromaschine abgeschaltet werden, wird durch die sogenannte Momentenwegnahme bestimmt, d. h., durch das betragsmäßige Herabsetzen des Drehmomentes. So kann beispielsweise verhindert werden, dass durch eine zu abrupte Abschaltung sich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs signifikant ändern. Desweiteren kann der Abschaltplan Informationen aufweisen in welcher Reihenfolge der Verbrennungsmotor als auch die mindestens eine Elektromaschine abgeschaltet und/oder wieder angeschaltet werden sollen.
In einer weiteren Ausführungsform wählt die Abschalteinrichtung mindestens einen Abschaltplan aus, wobei die Momentenwegnahme in Schritten oder kontinuierlich erfolgen kann und wobei die Geschwindigkeit mit der die Momentenwegnahme durchführbar ist variabel sein kann, von langsam bis sehr schnell.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine mindestens ein Rad der ersten und/oder zweiten Achse antreiben, mit den Schritten: Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der ersten Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der zweiten Achse mittels einer Detektionseinrichtung, Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit mittels einer Vergleichseinrichtung und Ausgeben eines Radvergleichssignals mittels der Vergleichseinrichtung, und Erkennen eines Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine mittels einer Fehlererkennungseinrichtung, wobei die Fehlererkennungseinrichtung das Radvergleichssignal von der Vergleichseinrichtung empfängt und anhand mindestens einer Referenzgröße analysiert, und wobei die Referenzgröße repräsentativ für das Auftreten des Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine ist, wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise ein Abschaltsignal erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt auf: Auswählen der mindestens einen Referenzgröße aus der folgenden Gruppe: eine erste Referenzzeit zum Vergleich mit einer Einzeldauer eines auftretenden Radvergleichssignals, eine zweite Referenzzeit zum Vergleich mit einer Summe der Einzeldauern von mehreren in einem vorgegebenen Zeitraum aufeinanderfolgend auftretenden Radvergleichssignalen, ein Referenzmaß zum Vergleich mit einem Maß eines auftretenden Radvergleichssignals, wobei das Maß vorzugsweise repräsentativ ist für einen Unterschied der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit, wobei besonders bevorzugt die Referenzgröße abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Gierrate.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt auf: Erstellen einer Fehlergröße mittels der Fehlererkennungseinrichtung, wenn das Radvergleichssignal die Referenzgröße übersteigt, und Bilden des Integrals aus Dauer eines auftretenden Radvergleichssignals und der entsprechenden Fehlergröße mittels einer in der Fehlererkennungseinrichtung enthaltenen Integrationseinrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt auf: Vergleichen des gebildeten Integrals mit einer vorgegebenen Integralreferenzgröße mittels einer in der Fehlererkennungseinrichtung enthaltenen entsprechenden Einrichtung und Ausgeben des Abschaltsignals mittels einer anderen in der Fehlererkennungseinrichtung enthaltenen entsprechenden Einrichtung, wenn das gebildete Integral die Integralreferenzgröße übersteigt, aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Verfahren das Integral über eine Dauer von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden gebildet und/oder die Dauer des Integrals wird unter Berücksichtigung der Größe des auftretenden Radvergleichssignals und der fahrdynamischen Rahmenbedingungen, wie vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die Gierrate bestimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist bei dem Verfahren die Integralreferenzgröße abhängig von mindestens einer fahrdynamischen Rahmenbedingung, vorzugsweise von mindestens einer der folgenden Größen: Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung des Fahrzeugs und Gierrate.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei dem Verfahren der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Wert reduziert oder die Bildung des Integrals gestoppt, wenn die Größe eines auftretenden Radvergleichssignals um einen vorgegebenen Wert kleiner als die Größe eines zuvor aufgetretenen Radvergleichssignals ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt auf: Abschalten der mindestens einen Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors mittels einer Abschalteinrichtung, wenn die Fehlererkennungseinrichtung das Abschaltsignal ausgibt, wobei das Abschalten vorzugsweise temporär vorgenommen wird, besonders bevorzugt nach erstmaliger Ausgabe des Abschaltsignals temporär, nach wiederholter Ausgabe des Abschaltsignals dauerhaft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Abschaltung der Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors mittels der Abschalteinrichtung gemäß mindestens einem Abschaltplan durchführt und der Abschaltplan wird mittels der Abschalteinrichtung abhängig von fahrdynamischen Rahmenbedingungen auswählt, wie vorzugsweise die Fahrstabilität des Fahrzeuges.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Abschaltplan mittels der Abschalteinrichtung ausgewählt, wobei die Momentenwegnahme in Schritten oder kontinuierlich erfolgen kann und die Geschwindigkeit, mit der die Momentenwegnahme durchführbar ist, kann variabel sein, von langsam bis sehr schnell.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Bespielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung, und
6 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer sechsten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 10 weist dabei vier Räder 41–44 auf, wobei jeweils zwei Räder an einer ersten Achse 20 und einer zweiten Achse 30 befestigt sind. Die erste Achse 20 befindet sich im hinteren Teil des Fahrzeugs und bildet somit die Hinterachse, die zweite Achse 30 befindet sich am vorderen Teil des Fahrzeugs und bildet somit die Vorderachse. Das Fahrzeug 10 weist ferner eine Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben auf, wobei die Vorrichtung vier Detektionseinrichtungen 51–54 aufweist mit denen die jeweiligen Radgeschwindigkeiten der Räder 41–44 detektiert werden können. Ein Verbrennungsmotor 60 und eine Elektromaschine 70 sind über eine gemeinsame Welle und einem Differentialgetriebe (schwarzer Kreis) mit der ersten Achse 20 verbunden und bilden einen sogenannten Hinterradantrieb. Weitere Aggregate eines Antriebsstrangs, wie Kupplung und Getriebe, insbesondere Automatikgetriebe, sind der Übersichtlichkeit halber in den schematischen Zeichnungen weggelassen.
Neben den Detektionseinrichtungen zum Detektieren der Radgeschwindigkeiten weist die Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit ferner eine Vergleichseinrichtung 80 zum Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit(en) und zum Ausgeben eines Radvergleichssignals auf. Dazu ist die Vergleichseinrichtung 80 mit den Detektionseinrichtungen 51–54 kabellos oder -gebunden verbunden und empfängt die detektierten Radgeschwindigkeiten der Räder 41–44. Die Vergleichseinrichtung 80 vergleicht die Radgeschwindigkeiten der Räder der ersten Achse 20 mit den Radgeschwindigkeiten der Räder der zweiten Achse 30. Aus den Radgeschwindigkeiten der Räder der ersten Achse 20 wird eine sogenannte erste Radgeschwindigkeit und aus den Geschwindigkeiten der Räder der zweiten Achse 30 eine sogenannte zweite Radgeschwindigkeit erstellt. Anschließend gibt die Vergleichseinrichtung 80 das Radvergleichssignal an eine Fehlererkennungseinrichtung 90 aus. Das Radvergleichssignal ist im vorliegenden Fall eine Winkelgeschwindigkeit und wird erfindungsgemäß durch rad/s angegeben. In der Fehlererkennungseinrichtung 90 wird das Radvergleichssignal mit einer Referenzgröße analysiert. Die Referenzgröße ist dabei abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, die mit der Fahrzeuggeschwindigkeitseinrichtung 100 gemessen wird. Desweiteren wird mit der Fahrzeuggeschwindigkeitseinrichtung 100 noch die Fahrzeugbeschleunigung sowie die Gierrate gemessen und diese beiden Größen können ebenfalls in die Bestimmung der Referenzgröße einfließen. So kann beispielsweise die Referenzgröße ebenfalls in Winkelgeschwindigkeit angeben sein und die zuvor genannte Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung und/oder Gierrate werden in der Referenzgröße durch entsprechende Skalierung repräsentiert. Übersteigt das Radvergleichssignal die Referenzgröße so wird von der Fehlererkennungseinrichtung 90 eine Fehlergröße erstellt und eine Integrationseinrichtung 91 der Fehlererkennungseinrichtung 90 bildet das Integral aus Dauer des auftretenden Radvergleichssignal und der entsprechenden gebildeten Fehlergröße. Desweiteren weist die Fehlererkennungseinrichtung 90 eine Einrichtung 92 zum Vergleichen des gebildeten Integrals mit einer vorgegebenen Integralreferenzgröße auf. Die Integralreferenzgröße ist dabei abhängig von den fahrdynamischen Rahmenbedingungen, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung des Fahrzeugs und der Gierrate. Typischerweise wird das Integral über eine Dauer von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden gebildet, wobei die Dauer des Integrals unter Berücksichtigung der Größe des auftretenden Radvergleichssignals und der fahrdynamischen Rahmenbedingung, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder der Gierrate bestimmt wird. Übersteigt das gebildete Integral die Integralreferenzgröße, mit anderen Worten das Integral läuft voll, so wird in einer Einrichtung 93 zum Ausgeben eines Abschaltsignals ein entsprechendes Abschaltsignal an eine Abschalteinrichtung 110 gegeben. Wird während der Dauer der Integralbildung die Größe des auftretenden Radvergleichssignals um einen vorgegebenen Wert kleiner als die Größe des unmittelbar zuvor aufgetretenen Radvergleichssignals, so kann der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Wert reduziert, auf einen bestimmten Anfangswert zurückgesetzt oder sogar ganz gestoppt werden.
Ist jedoch das Abschaltsignal an die Abschalteinrichtung 110 von der Fehlererkennungseinrichtung 90 gesendet worden, so schaltet die Abschalteinrichtung 110 nach Erhalt des Abschaltsignals den Verbrennungsmotor 60 bzw. die Elektromaschine 70 aus. Dabei findet die Abschaltung gemäß einem sogenannten Abschaltplan statt. In diesem Abschaltplan ist festgelegt, ob die mit der Abschaltung verbundene Momentenwegnahme in Schritten oder kontinuierlich erfolgen soll, wie die Geschwindigkeit der Momentenwegnahme durchgeführt werden soll und ob nur die Elektromaschine 70 oder auch der Verbrennungsmotor 60 abgeschaltet werden soll. Dabei können die Abschaltungen der Elektromaschine 70 und des Verbrennungsmotors 60 gemäß dem Abschaltplan gleichzeitig oder zeitlich versetzt stattfinden. Erfindungsgemäß findet die Abschaltung des Verbrennungsmotors 60 und/oder der Elektromaschine 70 bei erstmaligem Auftreten eines Fehlers nur temporär d. h. über einen bestimmten Zeitraum statt. Dieser Zeitraum kann abhängig von den fahrdynamischen Rahmenbedingungen bestimmt sein. So kann beispielsweise die Abschaltdauer unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Gierrate erfolgen. Bevorzugt wird hierbei und in den folgenden Ausführungsformen das Drehmoment des Verbrennungsmotors 60 nach den Regeln der Betriebsbewährtheit bestimmt, so dass im Falle eines auftretenden Fehlers, d. h. im Falle, dass das gebildete Integral die Integralreferenzgröße übersteigt, von einem Fehler der Elektromaschine 70 ausgegangen werden kann. Daher wird bei einem Ausgeben eines Abschaltsignals von der Fehlererkennungseinrichtung 90 an die Abschalteinrichtung 110 besonders bevorzugt zuerst und in zeitlichem Abstand die Elektromaschine 70 abgeschaltet, dann erst gegebenenfalls der Verbrennungsmotor 60.
Treten jedoch wiederholt Fehler auf, d. h. das jeweilig gebildete Integral übersteigt wiederholt die Integralreferenzgröße, so kann auch eine dauerhafte Abschaltung der Elektromaschine 70 oder der Verbrennungsmaschine 60 erfolgen, besonders bevorzugt eine dauerhafte Abschaltung der Elektromaschine 70.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur vorher in 1 gezeigten Ausführungsform liegt darin, dass der Verbrennungsmotor 60 und die Elektromaschine 70 an einer gemeinsamen Welle über ein entsprechendes Differential, mit der zweiten Achse 30, d. h. mit der Vorderachse verbunden sind. Die Erkennung eines Fehlers in der Fehlererkennungseinrichtung 90 und das Abschalten des Verbrennungsmotor 60 bzw. der Elektromaschine 70 finden analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel statt.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 60 über ein Differential mit der ersten Achse 20, d. h. mit der Hinterachse verbunden und die Elektromaschine 70 ist über ein entsprechendes Differential mit der Vorderachse 30 verbunden. Wie bereits erörtert, wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 60 nach den Regeln der Betriebsbewährtheit bestimmt, so dass im Falle eines auftretenden Fehlers, d. h. im Falle, dass das gebildete Integral die Integralreferenzgröße übersteigt, von einem Fehler der Elektromaschine 70 ausgegangen werden kann. Daher wird bei einem Ausgeben eines Abschaltsignals von der Fehlererkennungseinrichtung 90 an die Abschalteinrichtung 110 besonders bevorzugt zuerst und in zeitlichem Abstand die Elektromaschine 70 abgeschaltet, dann erst gegebenenfalls der Verbrennungsmotor 60.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer vierten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur der in 3 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, liegt darin, dass die Verbrennungsmaschine 60 diesmal über ein entsprechendes Differential mit der Vorderachse bzw. zweiten Achse 30 und die Elektromaschine 70 über ein entsprechendes Differential mit der ersten bzw. Hinterachse 20 verbunden sind.
5 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist über ein entsprechendes Differential ein Verbrennungsmotors 60 und eine Elektromaschine 70 über eine gemeinsame Welle mit der ersten bzw. Hinterachse 20 verbunden. Eine zweite Elektromaschine 71 ist über ein entsprechendes Differential mit der Vorderachse 30 verbunden. Im Falle, dass das gebildete Integral die Integraldifferenzgröße übersteigt und ein Abschaltsignal an die Abschalteinrichtung 110 gesendet wird, schaltet die Abschalteinrichtung 110 gemäß eines vorgegeben Abschaltplans die Elektromaschinen 70, 71 bzw. den Verbrennungsmotor 60 ab. Dabei wird bevorzugt zuerst die Elektromaschine 71 abgeschaltet bei weiter auftretenden Fehler(n) die Elektromaschine 70 und dann erst bei weiter auftretenden Fehler(n) der Verbrennungsmotor 60. In einer weiteren Ausführungsform werden die Elektromaschinen 70 und 71 gleichzeitig abgeschaltet, der Verbrennungsmotor 60 zuerst jedoch nicht. Der Verbrennungsmotor 60 wird erst bei wiederholt auftretendem Fehler abgeschaltet.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer sechsten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur der in 5 gezeigten Ausführungsform ist, dass diesmal über eine gemeinsame Welle ein Verbrennungsmotor 60 und eine Elektromaschine 70 über ein entsprechendes Differential mit der zweiten Achse d. h. mit der Vorderachse 30 verbunden sind und eine zweite Elektromaschine 71 über ein entsprechendes Differential mit der Hinterachse bzw. ersten Achse 20 verbunden ist. Die Abschaltung der Elektromaschinen 70, 71 bzw. der Verbrennungsmaschine 60 findet dabei bevorzugt gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform verwendeten Abschaltplänen statt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das oben beschriebene Verfahren unter Verwendung der in den 1 bis 6 dargelegten Ausführungsformen durchgeführt werden.
Obwohl die Erfindung mittels der Erfindung und der zugehörigen Beschreibung und dargestellt und detailliert beschrieben ist, sind diese Darstellungen und diese detaillierte Beschreibung illustrativ und beispielhaft zu verstehen und nicht als die Erfindung einschränken. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen machen können, ohne den Umfang und den Geist der folgenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung ebenfalls Ausführungsformen mit einer Kombination von Merkmalen, die vorstehend oder nachfolgend zu verschiedenen Ausführungsformen genannt oder gezeigt werden.
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend oder nachfolgend nicht genannt sind. Auch können die in den Figuren und der Beschreibung beschriebenen Alternativen von Ausführungsformen und einzelne Alternativen deren Merkmale vom Erfindungsgegenstand bzw. von dem offenbarten Gegenstand ausgeschlossen sein. Die Offenbarung umfasst Ausführungsformen, die ausschließlich die in den Ansprüchen bzw. in den Ausführungsbeispielen beschriebenen. Merkmale umfasst, sowie auch solche, die zusätzlich andere Merkmale umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0224144 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-Norm 262626 [0003]
ISO-Norm 262626 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine mindestens ein Rad der ersten und/oder zweiten Achse antreiben, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der ersten Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der zweiten Achse, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit und zum Ausgeben eines Radvergleichssignals, und eine Fehlererkennungseinrichtung zum Erkennen eines Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine, wobei die Fehlererkennungseinrichtung das Radvergleichssignal von der Vergleichseinrichtung empfängt und anhand mindestens einer Referenzgröße analysiert, und wobei die Referenzgröße repräsentativ für das Auftreten des Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine ist, wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise ein Abschaltsignal erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Referenzgröße ausgewählt ist aus der folgenden Gruppe: eine erste Referenzzeit zum Vergleich mit einer Einzeldauer eines auftretenden Radvergleichssignals, eine zweite Referenzzeit zum Vergleich mit einer Summe der Einzeldauern von mehreren in einem vorgegebenen Zeitraum aufeinanderfolgend auftretenden Radvergleichssignalen, ein Referenzmaß zum Vergleich mit einem Maß eines auftretenden Radvergleichssignals, wobei das Maß vorzugsweise repräsentativ ist für einen Unterschied der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit, wobei besonders bevorzugt die Referenzgröße abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Gierrate.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine ein Rad der ersten oder der zweiten Achse antreibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fehlererkennungseinrichtung eine Fehlergröße erstellt, wenn das Radvergleichssignal die Referenzgröße übersteigt, und wobei die Fehlererkennungseinrichtung eine Integrationseinrichtung aufweist zum Bilden des Integrals aus Dauer eines auftretenden Radvergleichssignals und der entsprechenden Fehlergröße, und wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zum Vergleichen des gebildeten Integrals mit einer vorgegebenen Integralreferenzgröße und eine Einrichtung zum Ausgeben des Abschaltsignals, wenn das gebildete Integral die Integralreferenzgröße übersteigt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Integral über eine Dauer von einigen Millisekunden bis einigen Sekunden gebildet wird und/oder wobei die Dauer des Integrals unter Berücksichtigung der Größe des auftretenden Radvergleichssignals und der fahrdynamischen Rahmenbedingungen, wie vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder die Gierrate bestimmt wird.
Vorrichtung Anspruch 4 oder 5, wobei die Integralreferenzgröße abhängig ist von mindestens einer fahrdynamischen Rahmenbedingung, vorzugsweise von mindestens einer der folgenden Größen: Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung des Fahrzeugs und Gierrate, und/oder wobei der Wert des Integrals um einen vorgegebenen Wert reduziert oder die Bildung des Integrals gestoppt wird, wenn die Größe eines auftretenden Radvergleichssignals um einen vorgegebenen Wert kleiner als die Größe eines zuvor aufgetretenen Radvergleichssignals ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Abschalteinrichtung zum Abschalten der mindestens einen Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors, wenn die Fehlererkennungseinrichtung das Abschaltsignal ausgibt, wobei das Abschalten vorzugsweise temporär vorgenommen wird, besonders bevorzugt nach erstmaliger Ausgabe des Abschaltsignals temporär, nach wiederholter Ausgabe des Abschaltsignals dauerhaft, und wobei die Abschalteinrichtung vorzugsweise die Abschaltung der Elektromaschine und/oder des Verbrennungsmotors gemäß mindestens einem Abschaltplan durchführt, wobei die Abschalteinrichtung den Abschaltplan abhängig von fahrdynamischen Rahmenbedingungen auswählt, wie vorzugsweise die Fahrstabilität des Fahrzeuges, wobei die Vorrichtung besonders bevorzugt Sensoreinrichtungen aufweist zur Bestimmung von Gierraten oder Beschleunigungen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Abschalteinrichtung mindestens einen Abschaltplan auswählt, wobei die Momentenwegnahme in Schritten oder kontinuierlich erfolgen kann und wobei die Geschwindigkeit mit der die Momentenwegnahme durchführbar ist variabel sein kann, von langsam bis sehr schnell.
Verfahren zur Überwachung der Stellgenauigkeit von hybridisierten Antrieben, vorzugsweise zum Durchführen in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und mindestens einer zweiten Achse mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einer Elektromaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die mindestens eine Elektromaschine mindestens ein Rad der ersten und/oder zweiten Achse antreiben, mit den Schritten: – Detektieren einer ersten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der ersten Achse und einer zweiten Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades der zweiten Achse mittels einer Detektionseinrichtung, – Vergleichen der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit mittels einer Vergleichseinrichtung und Ausgeben eines Radvergleichssignals mittels der Vergleichseinrichtung, und – Erkennen eines Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine mittels einer Fehlererkennungseinrichtung, wobei die Fehlererkennungseinrichtung das Radvergleichssignal von der Vergleichseinrichtung empfängt und anhand mindestens einer Referenzgröße analysiert, und wobei die Referenzgröße repräsentativ für das Auftreten des Fehlers des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine ist, wobei die Fehlererkennungseinrichtung vorzugsweise ein Abschaltsignal erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt: Auswählen der mindestens einen Referenzgröße aus der folgenden Gruppe: eine erste Referenzzeit zum Vergleich mit einer Einzeldauer eines auftretenden Radvergleichssignals, eine zweite Referenzzeit zum Vergleich mit einer Summe der Einzeldauern von mehreren in einem vorgegebenen Zeitraum aufeinanderfolgend auftretenden Radvergleichssignalen, ein Referenzmaß zum Vergleich mit einem Maß eines auftretenden Radvergleichssignals, wobei das Maß vorzugsweise repräsentativ ist für einen Unterschied der ersten und der zweiten Radgeschwindigkeit, wobei besonders bevorzugt die Referenzgröße abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Gierrate, und vorzugsweise ferner mit den Schritten: Erstellen einer Fehlergröße mittels der Fehlererkennungseinrichtung, wenn das Radvergleichssignal die Referenzgröße übersteigt, und Bilden des Integrals aus Dauer eines auftretenden Radvergleichssignals und der entsprechenden Fehlergröße mittels einer in der Fehlererkennungseinrichtung enthaltenen Integrationseinrichtung.