DE102015211643A1 - Drehmomentberechnungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentberechnungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsdrehzahlsensor zum Detektieren einer Antriebsdrehzahl einer Kurbelwelle oder eines Elektromotors; zumindest einem Raddrehzahlsensor, der eine Raddrehzahl eines Fahrzeugantriebrads detektiert; einer Recheneinrichtung, welche angepasst ist, aus der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl einen Torsionszustand des Antriebsstrangs festzustellen und daraus ein übertragenes Drehmoment zu bestimmen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Drehmomentberechnung in einem Antriebsstrang.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Drehmomentberechnungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche durch Drehzahlerfassung an Antriebsseite und Abtriebsseite eines Antriebsstrangs den Torsionszustand zwischen den Erfassungspunkten erfasst und daraus ein Drehmoment des Antriebsstrangs bestimmt.
- Für Steuerungsprozesse in Kraftfahrzeugen ist es nützlich, das im Antriebsstrang wirkende Drehmoment zu detektieren. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der
WO 2005/033647 A1 - Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Drehmoment in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Drehmomentberechnungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit einem Antriebsdrehzahlsensor zum Detektieren einer Antriebsdrehzahl einer Kurbelwelle oder eines Elektromotors; zumindest einem Raddrehzahlsensor, der eine Raddrehzahl eines Fahrzeugantriebrads detektiert; einer Recheneinrichtung, welche angepasst ist, aus der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl einen Torsionszustand des Antriebsstrangs zwischen den Erfassungspunkten) festzustellen und daraus ein übertragenes Drehmoment zu bestimmen. Über den Torsionszustand kann mit Hilfe des physikalischen Zusammenhangs, wonach der Torsionswinkel proportional zum wirkenden Torsionsmoment ist, ein Drehmoment bestimmt werden. Dabei entspricht das wirkende Drehmoment des Antriebs dem Torsionsmoment. Die Proportionalitätskonstante entspricht der Torsionssteifigkeit und lässt sich aus geometrischen und materialspezifischen Daten des Antriebsstrangs nach hinlänglich bekannten Methoden ableiten. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass ohne Drehmomentsensor ein Drehmoment bestimmt werden kann. Mit einer derartigen Vorrichtung erreicht man voraussichtlich nicht die gleiche Messgenauigkeit wie mit einem Drehmomentsensor, jedoch ist die erreichte Genauigkeit für viele Verwendungen und Steuerprozesse ausreichend und die Kosten gegenüber einem Drehmomentsensor sind deutlich geringer. Außerdem verwendet die Vorrichtung zur Detektion Sensoren, die heute ohnehin in den meisten Kraftfahrzeugen serienmäßig vorhanden sind. In der Praxis kann eine solche Bestimmung des Drehmoments in Überwachungsfunktionen dazu verwendet werden, den Motor bzw. Antrieb im Hinblick auf das Stellen eines ungewollten Drehmoments sowohl im positiven als auch im negativen Bereich zu überwachen.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Recheneinrichtung angepasst ist, eine zeitliche Verzögerung, einer Änderung zwischen der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl zu detektieren, um daraus ein Drehmoment zu bestimmen. Über die zeitliche Änderung kann auf den Torsionswinkel geschlossen werden, der wiederum proportional zum wirkenden Torsionsmoment ist.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Recheneinrichtung angepasst, bei einer Änderung der Antriebsdrehzahl eine zu erwartende Raddrehzahl zu errechnen, und die zeitliche Verzögerung zu messen, die verstreicht, bis sich die zu erwartende Raddrehzahl eingestellt hat.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Recheneinrichtung angepasst, auf Basis der detektierten Drehzahlen ein Schwingungsverhalten des Antriebsstrangs zu ermitteln und daraus auf das übertragene Drehmoment zu schließen.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Drehmomentberechnungsvorrichtung ferner ein Motorsteuergerät auf, welches direkt mittels einer elektrischen Leitung mit dem zumindest einen Raddrehzahlsensor verbunden ist. Wesentlich ist dabei, dass das Motorsteuergerät direkt mit dem Raddrehzahlsensor verbunden ist, d. h. die Verbindung ist frei von elektrischen Schaltkreisen, Steuergeräten oder Busleitungen (die ja ein Steuergerät erfordern würden), wodurch die Genauigkeit der Erfassung auf Grund einer besseren zeitlichen Konsistenz erhöht werden kann.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Recheneinrichtung angepasst, zu bestimmen, ob ein positives Drehmoment, bei dem ein Antriebsdrehmoment von einem Antriebsaggregat zu dem Antriebsrad oder ein negatives Drehmoment, bei dem ein Drehmoment von dem Antriebsrad zu dem Antriebsaggregat übertragen wird, vorliegt. In anderen Worten ausgedrückt, wird bestimmt, ob das vom Antriebsstrang übertragene Drehmoment vom Antriebsaggregat zu den Rädern oder anders herum übertragen wird und somit ob sich der Antrieb im Zug oder im Schub befindet.
- Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Recheneinrichtung ferner angepasst, eine Getriebeeingangsdrehzahl und/oder eine Getriebeabtriebsdrehzahl zu berücksichtigen, um das Drehmoment zu bestimmen.
- Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Verfahren zur Drehmomentberechnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereit, mit den Schritten: Detektieren einer Antriebsdrehzahl einer Kurbelwelle oder eines Elektromotors, und Detektieren einer Raddrehzahl eines Fahrzeugantriebrads, wobei aus der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl ein Torsionszustand des Antriebsstrangs zwischen den Erfassungspunkten) festgestellt und daraus ein übertragenes Drehmoment bestimmt wird.
- Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung ist Folgendes dargestellt:
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1 zeigt ein schematisches Schaubild eines Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Drehmomentberechnungsvorrichtung, und -
2 zeigt einen Drehzahlverlauf an einer Kurbelwelle und einem Fahrzeugantriebsrad. -
1 zeigt ein schematisches Schaubild eines Kraftfahrzeugs1 mit der erfindungsgemäßen Drehmomentberechnungsvorrichtung. Die Drehmomentberechnungsvorrichtung weist ein Motorsteuergerät2 auf, welches wiederum eine Recheneinrichtung3 umfasst. Das Motorsteuergerät2 übernimmt Steueraufgaben des Verbrennungsmotors. Ferner sind schematisch ein Antriebsstrang4 veranschaulicht, in welchen Antriebskraft von einem Verbrennungsmotor5 eingeleitet wird, die der Antriebsstrang4 über ein Getriebe6 an Fahrzeugantriebsräder7 weiterleitet. Das Motorsteuergerät2 ist über eine elektrische Leitung mit einem Antriebsdrehzahlmesser8 verbunden, der in diesem Ausführungsbeispiel die Drehzahl einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors5 misst. Anstatt oder zusätzlich zum Verbrennungsmotor könnte auch ein Elektromotor vorgesehen sein, wobei für die Ansteuerung eines Elektromotors die Drehzahl des Elektromotors erforderlich ist, weshalb dieses Eingangssignal in einer solchen Antriebkonfiguration auf jeden Fall zur Verfügung steht. Zumindest an den Fahrzeugantriebsrädern7 sind Raddrehzahlsensoren9 vorgesehen, die über elektrische Leitungen einzeln mit dem Motorsteuergerät2 verbunden sind. Solche Raddrehzahlsensoren9 können ebenfalls an den übrigen Fahrzeugrädern vorgesehen sein. Ausgänge der Raddrehzahlsensoren9 sind parallel mit einem Fahrwerkssteuergerät10 verbunden. An einem Getriebeeingang ist ein Drehzahlsensor11 und an einem Getriebeausgang ein Drehzahlsensor12 vorgesehen. -
2 zeigt einen Drehzahlverlauf an der Kurbelwelle und einem Fahrzeugantriebsrad. In dem Diagramm aus2 zeigt die Abszisse einen zeitlichen Verlauf und die Ordinate eine Drehzahl. Die Kurve13 veranschaulicht schematisch eine Drehzahlsteigerung an der Kurbelwelle, die mit dem Antriebsdrehzahmensor8 detektiert wird. Die Kurve14 veranschaulicht schematisch die auf das Niveau der Kurbelwellendrehzahl skalierte Drehzahlsteigerung an den Fahrzeugantriebsrädern7 , die mit den Raddrehzahlsensoren9 detektiert wird. Die Aussage des Diagramms besteht also nicht in der Größenordnung der Drehzahl, sondern vielmehr in der Veranschaulichung der zeitlichen Verzögerung einer Drehzahländerung zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite des Antriebsstrangs4 , welche in2 mit Δt angedeutet ist. Zur Ermittlung der zeitlichen Verzögerung kann die Recheneinrichtung3 über eine der Recheneinrichtung bekannte Getriebeübersetzung feststellen, welche Raddrehzahl auf Basis der gemessenen Antriebsdrehzahl erwartet wird, und misst die verstreichende Zeit bis die vom Raddrehzahlsensor9 erhaltenen Raddrehzahl der Fahrzeugantriebsräder7 der erwarteten Drehzahl entspricht. Diese zeitliche Verzögerung entsteht durch Torsionen im Antriebsstrang4 , wobei sich der Torsionswinkel aus der gemessenen Raddrehzahl und der zeitlichen Verzögerung ermitteln lässt. Aus dem Torsionswinkel kann von der Recheneinrichtung3 unter Berücksichtigung der Torsionssteifigkeit auf das im Antriebsstrang4 wirkende Drehmoment geschlossen werden. Zum einen kann daraus das Vorzeichen des Drehmoments bestimmt werden, d. h. ob es sich um ein positives oder negatives Drehmoment handelt, und zum anderen kann eine Größenordnung des Drehmoments bestimmt werden.2 zeigt den Drehzahlverlauf schematisch und vereinfacht. In der Praxis können im Antriebsstrang4 neben den Torsionen auch Schwingungen auftreten. Durch eine Analyse der durch die Drehzahlerfassung von Antriebsdrehzahl und Raddrehzahl ermittelten Schwingungen könnte ebenfalls auf das Drehmoment geschlossen werden. - Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.
- 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
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- WO 2005/033647 A1 [0002]
Claims (11)
- Drehmomentberechnungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (
1 ), mit einem Antriebsdrehzahlsensor (8 ) zum Detektieren einer Antriebsdrehzahl einer Kurbelwelle oder eines Elektromotors; zumindest einem Raddrehzahlsensor (9 ), der eine Raddrehzahl eines Fahrzeugantriebrads (7 ) detektiert, und einer Recheneinrichtung (3 ), welche angepasst ist, aus der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl einen Torsionszustand des Antriebsstrangs festzustellen und daraus ein übertragenes Drehmoment zu bestimmen. - Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Recheneinrichtung angepasst ist, eine zeitliche Verzögerung, einer Änderung zwischen der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl zu detektieren, um daraus ein Drehmoment zu bestimmen.
- Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Recheneinrichtung angepasst ist, bei einer Änderung der Antriebsdrehzahl eine zu erwartende Raddrehzahl zu errechnen, und die zeitliche Verzögerung zu messen, die verstreicht, bis sich die zu erwartende Raddrehzahl eingestellt hat.
- Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Recheneinrichtung angepasst ist, auf Basis der detektierten Drehzahlen ein Schwingungsverhalten des Antriebsstrangs zu ermitteln und daraus auf das übertragene Drehmoment zu schließen.
- Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Motorsteuergerät (
2 ), welches direkt mittels einer elektrischen Leitung mit dem zumindest einen Raddrehzahlsensor (9 ) verbunden ist. - Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (
3 ) angepasst ist, zu bestimmen, ob ein positives Drehmoment, bei dem ein Antriebsdrehmoment von einem Antriebsaggregat zu dem Antriebsrad oder ein negatives Drehmoment, bei dem ein Drehmoment von dem Antriebsrad zu dem Antriebsaggregat übertragen wird, vorliegt. - Drehmomentberechnungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung ferner angepasst ist, eine Getriebeeingangsdrehzahl und/oder eine Getriebeabtriebsdrehzahl zu berücksichtigen, um das Drehmoment zu bestimmen.
- Verfahren zur Drehmomentberechnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs (
1 ), mit den Schritten: Detektieren einer Antriebsdrehzahl einer Kurbelwelle oder eines Elektromotors, und Detektieren einer Raddrehzahl eines Fahrzeugantriebrads (7 ), wobei aus der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl ein Torsionszustand des Antriebsstrangs festgestellt und daraus ein übertragenes Drehmoment bestimmt wird. - Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei eine zeitliche Verzögerung, einer Änderung zwischen der Antriebsdrehzahl und der Raddrehzahl detektiert wird, um daraus ein Drehmoment zu bestimmen.
- Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei bei einer Änderung der Antriebsdrehzahl eine zu erwartende Raddrehzahl errechnet wird, und die zeitliche Verzögerung gemessen wird, die verstreicht, bis sich die zu erwartende Raddrehzahl eingestellt hat.
- Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Recheneinrichtung angepasst ist, auf Basis der detektierten Drehzahlen ein Schwingungsverhalten des Antriebsstrangs zu ermitteln und daraus auf das übertragene Drehmoment zu schließen.
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DE102015211643.3A DE102015211643A1 (de) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | Drehmomentberechnungsvorrichtung |
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DE102015211643A1 true DE102015211643A1 (de) | 2016-12-29 |
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DE102015211643.3A Withdrawn DE102015211643A1 (de) | 2015-06-24 | 2015-06-24 | Drehmomentberechnungsvorrichtung |
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DE (1) | DE102015211643A1 (de) |
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- 2015-06-24 DE DE102015211643.3A patent/DE102015211643A1/de not_active Withdrawn
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