DE102016122929A1

DE102016122929A1 - Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, Steuergerät und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102016122929A1
Application number: DE102016122929.6A
Authority: DE
Inventors: Kay Koppenhagen; Alexander Weß; Christian Meißner; Hendrik Schröder
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-05-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit wenigstens einer Antriebseinheit (20, 30, 40) in einem Antriebssystem (100), insbesondere in einem Antriebssystem (100) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend die Schritte: Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) während sich die wenigstens eine Antriebseinheit (20, 30, 40) in einem passiven Schaltzustand befindet, und Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) für einen aktiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät (60), das zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist sowie ein Computerprogrammprodukt (70), das zur Verwendung in einem Steuergerät (60) ausgelegt und zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät, das zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs konfiguriert und ausgestaltet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das zur Verwendung in einem Steuergerät ausgelegt und zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs konfiguriert und ausgestaltet ist.
Durch den zunehmenden Einsatz von verschiedenen Antriebseinheiten in Kraftfahrzeugen ist es notwendig, diese qualitativ hochwertig zu diagnostizieren. Bei der Umsetzung neuartiger, komplexer Getriebekonzepte können Fehler bei diesen Komponenten auftreten, die nur unzureichend diagnostiziert werden können.
Bei bekannten Lösungen lesen Antriebseinheiten oder Aktoren im weiteren Sinne nach Anforderung einer Verstellung durch die übergeordnete Steuerung ihre eigene Bewegung, meist Inkremente einer Drehbewegung, zurück. Aufgrund dieser Daten wird eine Absolutposition ermittelt. Fehler werden detektiert, wenn die Drehbewegung nach Anforderung nicht durchgeführt werden kann oder wenn eine Drehbewegung ohne Anforderung erkannt wurde, oder wenn Ströme und Spannungen in der Ansteuerung der Aktoren nicht einem Sollwert entsprechen. Je nach Art der sicherheitstechnischen Anforderungen werden optional redundante Sensoren im Rahmen einer Inkrement- oder Wegsensorik eingesetzt.
In der EP 2 331 848 B1 wird ein Getriebe über Massenträgheiten analysiert, wobei dies in Abhängigkeit eines aktuell eingelegten Ganges durchgeführt wird. D.h., es werden aktive Teile des Getriebes diagnostiziert. Dadurch können Fehler erst dann diagnostiziert werden, wenn sie bereits vorliegen bzw. wenn sie zu einem Fehlverhalten geführt haben. Daraus folgt, dass Antriebseinheiten bzw. Aktoren besonders robust entwickelt werden, um Fehler im Vorfeld zu vermeiden. Dies führt jedoch zu entsprechend hohen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit für einen Schaltvorgang in einem Antriebssystem, ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt hierfür zur Verfügung zu stellen, wobei die Funktionsfähigkeit auf einfache und kostengünstige Weise ermittelt und dabei fehlerhafte Betriebsvorgänge im Antriebssystem verhindert werden können.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das Steuergerät gemäß Anspruch 10 sowie das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit in einem Antriebssystem, insbesondere in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, zur Verfügung gestellt. das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit, während sich die wenigstens eine Antriebseinheit in einem passiven Schaltzustand befindet, und
- Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit für einen aktiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand.

Im passiven Schaltzustand können die wenigstens eine Antriebseinheit sowie Schaltelemente, die durch die wenigstens eine Antriebseinheit angesteuert bzw. bewegt werden, auf ihre Funktionsfähigkeit getestet werden, ohne dass die wenigstens eine Antriebseinheit bzw. die Schaltelemente Einfluss auf einen Betriebsvorgang, beispielsweise einen Schaltvorgang, im Antriebssystem bzw. einem Getriebe des Antriebssystems, nehmen. Das Verstellen der wenigstens einen Antriebseinheit sowie das Erfassen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft hierbei können jedoch während eines Funktionsbetriebs des Antriebssystems, in welchem zumindest Teile des Antriebssystems aktiv sind, durchgeführt werden. Das Erfassen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft wird zeitlich vor einer Anforderung eines Betriebsvorgangs, in welchem die wenigstens eine Antriebseinheit aktiviert werden soll, zur Verfügung gestellt. Dadurch können Fehler in der wenigstens einen Antriebseinheit diagnostiziert werden, bevor ein fehlerhafter Betriebsvorgang, beispielsweise in Form eines Schaltvorgangs, ausgeführt werden würde.
Die wenigstens eine physikalische Eigenschaft wird insbesondere auch dann erfasst, wenn sich die wenigstens eine Antriebseinheit in dem passiven Schaltzustand befindet und sich wenigstens eine andere Antriebseinheit des Antriebssystems in einem aktiven Schaltzustand befindet.
Das Antriebssystem ist zum Antreiben wenigstens eines Gegenstandes ausgestaltet. Wenn sich die wenigstens eine Antriebseinheit im passiven Schaltzustand befindet, kann die wenigstens eine Antriebseinheit nicht zu einem Antrieb des wenigstens einen Gegenstandes beitragen. Die wenigstens eine Antriebseinheit kann als Elektromotor, Verbrennungsmotor oder Getriebeeinheit im Antriebssystem ausgestaltet sein. Im passiven Schaltzustand ist der Elektromotor, der Verbrennungsmotor oder die Getriebeeinheit von einer Abtriebseinheit zum Übertragen einer Antriebs- bzw. Abtriebskraft auf den wenigstens einen Gegenstand, der in diesem Fall in Form eines Fahrwerks bzw. von Rädern eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein kann, entkoppelt. D.h., im passiven Schaltzustand können der Elektromotor oder der Verbrennungsmotor nicht zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendet werden, da sie sich in einer Art Leerlauf befinden. Im aktiven Schaltzustand kann die wenigstens eine Antriebseinheit zum Antreiben des wenigstens einen Gegenstandes, beispielsweise der Räder des Kraftfahrzeugs, über die Abtriebseinheit beitragen.
Anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit im passiven Schaltzustand der Antriebseinheit kann darauf geschlossen werden, ob die wenigstens eine Antriebseinheit auch im aktiven bzw. aktivierten Schaltzustand fehlerfrei funktionieren würde.
Nach dem Erfassen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft wird vorzugsweise ein Vergleich zwischen der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft und wenigstens einer zugehörigen physikalischen Soll-Eigenschaft durchgeführt und anhand des Vergleichs die Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand bzw. einen entsprechenden Schaltvorgang ermittelt. Wenn anhand des Vergleichs beispielsweise festgestellt wird, dass die wenigstens eine physikalische Eigenschaft nicht der zugehörigen wenigstens einen physikalischen Soll-Eigenschaft entspricht, weil sich die wenigstens eine Antriebseinheit beispielsweise nicht wunschgemäß bewegen oder betreiben lässt, kann davon ausgegangen werden, dass die wenigstens eine Antriebseinheit auch nicht zum Durchführen eines Schaltvorgangs im aktiven Schaltzustand geeignet ist bzw. nicht fehlerfrei in den aktiven Schaltzustand geschaltet werden kann bzw. wenn dies bevor steht. In diesem Fall kann ein bevorstehender Fehler durch eine Wartung oder Reparatur behoben werden, bevor der Fehler tatsächlich auftritt. Wenn anhand des Vergleichs festgestellt wird, dass die wenigstens eine physikalische Eigenschaft der zugehörigen wenigstens einen physikalischen Soll-Eigenschaft entspricht, kann hingegen davon ausgegangen werden, dass die wenigstens eine Antriebseinheit auch zum Durchführen eines Schaltvorgangs geeignet ist bzw. fehlerfrei in den aktiven Schaltzustand geschaltet oder in diesem betrieben werden kann. Die physikalische Soll-Eigenschaft ist bevorzugt nicht als einzelner Wert, sondern als Wertebereich, Kennlinie, oder Kombination aus mehreren Eigenschaften zu verstehen. Die wenigstens eine Antriebseinheit kann durch eine Verstelleinheit verstellt werden. Die wenigstens eine physikalische Eigenschaft kann durch eine Erfassungseinheit, beispielsweise einen geeigneten Sensor, erfasst werden. Die Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand bzw. einen Antriebszustand zum Antreiben wenigstens eines Gegenstandes kann durch eine Ermittlungseinheit, beispielsweise eine Recheneinheit eines Steuergerätes, erfasst werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein Wechsel zwischen dem passiven Schaltzustand und dem aktiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit abhängig von der ermittelten Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit durchgeführt werden. So kann verhindert werden, dass ein fehlerhafter Betriebsvorgang, beispielsweise ein Schaltvorgang, eingeleitet oder durchgeführt wird. Wird anhand der ermittelten Funktionsfähigkeit erkannt, dass ein bestimmter Betriebsvorgang vermutlich nicht korrekt ausgeführt werden könnte, kann ein anderer Betriebsvorgang, beispielsweise eine alternative Schaltstrategie gewählt werden. Schäden im Antriebssystem, das insbesondere als Getriebe-Antriebssystem ausgestaltet ist, können dadurch verhindert werden. Entsprechend können Kosten für eine Reparatur der Schäden vermieden werden. Die Antriebseinheit ist bevorzugt als Antriebseinheit zum Antreiben von Getriebekomponenten in einem Getriebe-Antriebssystem ausgestaltet.
Unter dem Verstellen der wenigstens einen Antriebseinheit kann eine Positionsverstellung der wenigstens einen Antriebseinheit oder eine Zustandsveränderung der wenigstens einen Antriebseinheit verstanden werden. Die Zustandsveränderung kann eine Drehzahl- und/oder Drehmomentenveränderung sein.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die wenigstens eine Antriebseinheit (nachfolgend abschnittsweise nur Antriebseinheit genannt) in dem passiven Schaltzustand kontinuierlich verstellt wird und die wenigstens eine physikalische Eigenschaft (nachfolgend abschnittsweise nur physikalische Eigenschaft genannt) entsprechend kontinuierlich erfasst wird. Das kontinuierliche Verstellen der Antriebseinheit sowie das entsprechend kontinuierliche Erfassen der physikalischen Eigenschaft während des Verstellens werden erst durch das erfindungsgemäße Erfassen der physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand der Antriebseinheit begünstigt. Durch das kontinuierliche Verstellen der Antriebseinheit sowie das entsprechend kontinuierliche Erfassen der physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand der Antriebseinheit können kontinuierlich genaue Aussagen über die Funktionsfähigkeit bzw. ein Fehlverhalten der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand der Antriebseinheit getroffen werden. Entsprechend zuverlässig und rechtzeitig kann ein möglicherweise fehlerhafter Betrieb des Antriebssystems vorhergesagt werden. Dadurch können der etwaige fehlerhafte Betrieb, beispielsweise ein Schaltvorgang im Antriebssystem, entsprechend zuverlässig rechtzeitig verhindert und somit eine Beschädigung des Antriebssystems vermieden werden. Unter einem kontinuierlichen Verstellen bzw. einem entsprechend kontinuierlichen Erfassen ist vorliegend ein definiert wiederholendes, ggf. regelmäßig wiederholendes Verstellen bzw. Erfassen zu verstehen.
Ferner ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren im Antriebssystem mittels der Antriebseinheit ein Schaltvorgang durchgeführt wird und eine physikalische Eigenschaft während des Schaltvorgangs erfasst wird, wobei anschließend ein Vergleich zwischen der physikalischen Eigenschaft während des Schaltvorgangs und der physikalischen Eigenschaft, welche als physikalische Soll-Eigenschaft verstanden werden kann, im passiven Schaltzustand durchgeführt wird und basierend auf diesem Vergleich eine Bewertung für das Ermitteln der Funktionsfähigkeit, insbesondere anhand eines statistischen Modells, durchgeführt wird. Die erfasste physikalische Eigenschaft während des Schaltvorgangs bzw. die Änderungsverhalten der physikalischen Eigenschaft während des Schaltvorgangs kann als physikalische Ist-Eigenschaft verstanden werden. Durch den Abgleich zwischen der physikalischen Soll-Eigenschaft und der physikalischen Ist-Eigenschaft kann die Genauigkeit bzw. die Zuverlässigkeit beim Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit bewertet werden. Dadurch kann eine Einteilung getroffen werden, wann oder bei welchen Bewertungsergebnissen eine Schlussfolgerung von einer funktionierenden Verstellung im passiven Schaltzustand auf eine funktionierende Verstellung im aktiven Schaltzustand, also eine Verstellung während des Schaltvorgangs, gültig ist. Weiterhin ist es möglich, während einer Betriebsdauer des Antriebssystems zunächst Statistiken zu erstellen in denen abgelegt ist, bei welchem Bewertungsergebnis mittels Verstellung im passiven Schaltzustand, auch eine vollständige Verstellung im Rahmen des Schaltvorgangs möglich war und wann nicht. Dies eignet sich für Fehlerarten, die bei einer Entwicklung des Antriebssystems nur teilweise abgedeckt werden können. Auf Basis dieser Daten können mittels Schätzfunktionen oder anderer Methoden die Antriebseinheit bzw. mehrere Antriebseinheiten diagnostiziert werden. Dies kann durch Anlernen eines Steuergerätes in einem Fahrzeug mit dem Antriebssystem, insbesondere in Form eines Fahrzeuggetriebes, oder durch Auswertung von Fahrzeugdaten offline nach Auslesung in einer Werkstatt bzw. Online-Übertragung und Neuparametrierung erfolgen. Ebenfalls ist eine Übertragung der statistischen Ergebnisse auf andere Fahrzeuge oder Kraftfahrzeuge zur Verbesserung der Steuerung bzw. Fehlerauswertung möglich. Im Rahmen der Bewertung kann berücksichtigt werden, ob und wie häufig eine Vorhersage bezüglich der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den Schaltvorgang zutreffend war, wie häufig eine Vorhersage bezüglich der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den Schaltvorgang nicht zutreffend war, und wie häufig eine Vorhersage wegen Fehlern beim Durchführen des Erfassens der physikalischen Eigenschaft während des Verstellens der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand oder bereits beim Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand nicht durchführbar war. Anhand des Vergleichs und/oder der Bewertung können Toleranzen und Alterungserscheinungen im Antriebssystem bezüglich der Antriebseinheit erkannt und ausgeglichen werden. Dies wirkt sich positiv auf die Langlebigkeit des Antriebssystems aus. Das Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand kann basierend auf den ermittelten Daten durchgeführt oder modifiziert werden.
Außerdem ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schaltvorgang oder ein anderer Betrieb im Antriebssystem abhängig von der Bewertung für das Ermitteln der Funktionsfähigkeit durchgeführt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der Schaltvorgang nur dann abhängig von der erfassten physikalischen Eigenschaft während des Verstellens der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand durchgeführt wird, wenn von der erfassten physikalischen Eigenschaft auch zuverlässig auf ein Verhalten der Antriebseinheit während des Schaltvorgangs geschlossen werden kann. Wenn durch den Vergleich, der bevorzugt kontinuierlich durchgeführt wird, beispielsweise festgestellt wird, dass die physikalische Soll-Eigenschaft jedes Mal mit der physikalischen Ist-Eigenschaft übereinstimmt, kann davon ausgegangen werden, dass das Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit anhand der physikalischen Soll-Eigenschaft zuverlässig funktioniert. In diesem Fall kann die erfindungsgemäß ermittelte Funktionsfähigkeit bzw. die entsprechend vorausgesagte Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit mit einer gewissen Sicherheit verwendet bzw. berücksichtigt werden, um basierend darauf einen gewünschten Schaltvorgang durchzuführen. Wenn durch den Vergleich hingegen festgestellt wird, dass die physikalische Soll-Eigenschaft nur selten mit der physikalischen Ist-Eigenschaft übereinstimmt oder die physikalische Ist-Eigenschaft häufig stark von der physikalischen Soll-Eigenschaft abweicht, kann davon ausgegangen werden, dass das Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den Schaltvorgang anhand der physikalischen Soll-Eigenschaft während des Verstellens der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand nicht zuverlässig funktioniert. In diesem Fall sollte das Erfassen der physikalischen Eigenschaft modifiziert bzw. korrigiert werden. Außerdem sollte in diesem Fall die ermittelte Funktionsfähigkeit bzw. die entsprechend vorausgesagte Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit zumindest vorerst nicht als Entscheidungsgrundlage für das Durchführen eines gewünschten Schaltvorgangs oder Betriebs verwendet werden.
Darüber hinaus kann anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur zwischen einer Funktionsfähigkeit einer Antriebseinheit und einem Defekt der Antriebseinheit unterschieden werden, sondern weiterhin auch eine frühzeitige Alterung der Antriebseinheit erkannt werden. Durch diese Alterungserkennung kann eine Aufforderung zu einer Wartung oder Reparatur erfolgen oder das Schaltverhalten dahingehend beeinflusst werden, dass mittels einer alternativen Schaltung ein Fortschreiten der Alterung gehemmt werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, dass bei einem Verfahren die wenigstens eine Antriebseinheit im passiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit in dem Antriebssystem anhand eines definierten Testmusters verstellt wird. Anhand eines definierten Testmusters für das Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand können die physikalische Eigenschaft besonders umfangreich und entsprechend genau erfasst und somit die Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den Schaltvorgang oder einen anderen Betrieb entsprechend genau ermittelt werden. Unter dem definierten Testmuster ist bevorzugt eine bestimmte Vorgehensweise beim Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand zu verstehen. So wird die Antriebseinheit im Rahmen des Testmusters beispielsweise abwechselnd schnell und langsam verstellt und/oder zunächst innerhalb eines ersten definierten Bereichs und anschließend innerhalb eines zweiten definierten Bereichs verstellt. Unter dem Testmuster ist wenigstens ein Testmuster zu verstehen. D.h., im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch mehrere und/oder verschiedene Testmuster bzw. Verstellungen im Rahmen der Testmuster durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß kann es von Vorteil sein, wenn bei einem Verfahren das definierte Testmuster anhand des Vergleichs und/oder anhand der Bewertung erstellt wird. D.h., das Testmuster bzw. das wenigstens eine Testmuster kann adaptiv an das Erfassen der physikalischen Eigenschaft während des Verstellens der Antriebseinheit und/oder das Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand angepasst werden. So kann zunächst ein erstes Testmuster durchgeführt werden und abhängig von einer ermittelten Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit anschließend ein zweites Testmuster durchgeführt werden, wobei sich das zweite Testmuster von dem ersten Testmuster unterscheidet. Dadurch können die physikalische Eigenschaft besonders flexibel erfasst und die Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand entsprechend genau ermittelt werden.
Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit für einen Antriebsvorgang in einem Antriebssystem in einem Kraftfahrzeug durchgeführt wird, wobei das Erfassen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand sowie das Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft durch ein Steuergerät im Kraftfahrzeug während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Dadurch kann ein fehlerhafter Schaltvorgang oder Betrieb des Antriebssystems während einer Fahrt des Fahrzeugs rechtzeitig verhindert werden. Dies führt zu einer entsprechend hohen Fahrsicherheit während einer Fahrt des Fahrzeugs und zu einer sicheren Betriebsweise des Fahrzeuges über die gesamte Fahrzeuglebensdauer. Dadurch, dass sich das Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand nicht auf den Betrieb des Antriebssystems auswirkt, kann die Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand der Antriebseinheit während der Fahrt des Fahrzeugs kontinuierlich durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die erfasste wenigstens eine physikalische Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit während des Verstellens sowie die ermittelte Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit in Form von entsprechenden Daten gespeichert werden. Durch das Speichern der Daten bezüglich der erfassten physikalischen Eigenschaft während des Verstellens sowie der ermittelten Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit ist es möglich, das Ermitteln der Funktionsfähigkeit zeitversetzt zum Erlangen dieser Daten durchzuführen. So können die gespeicherten Daten beispielsweise auch in einer Werkstatt bei einem Kundenservice ausgelesen und entsprechend ausgewertet werden. In der Werkstadt können im Falle von erkannten Fehlern beim Erfassen der physikalischen Eigenschaft während des Verstellens der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand und/oder beim Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand anhand der Daten geeignete Gegenmaßnahmen zum Beheben der Fehler vorgenommen werden. Die gespeicherten Daten können ferner als Grundlage für eine statistische Auswertung zum Bewerten der Ermittlungsgenauigkeit beim Ermitteln der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand verwendet werden. Auf Basis einer entsprechend umfangreichen statistischen Auswertung der Daten kann das Ermitteln der Funktionsfähigkeit zuverlässig bewertet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass sich beim Durchführen des Schaltvorgangs oder eines anderen Betriebs des Antriebssystems auf eine angebliche Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand verlassen wird, die möglicherweise nicht korrekt ermittelt wurde.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann die wenigstens eine physikalische Eigenschaft ein Trägheitsmoment, ein Drehmoment, eine Beschleunigung, eine Elastizität, eine Drehzahl, eine Geschwindigkeit und/oder eine Temperatur der wenigstens einen Antriebseinheit oder innerhalb der wenigstens einen Antriebseinheit sein. Zur Erlangung dieser Eigenschaften können mathematische Operation wie beispielsweise Ableitung und/oder Integration verwendet werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät zur Verfügung gestellt, das zum Durchführen eines wie vorstehend im Detail beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist. Damit bringt das erfindungsgemäße Steuergerät die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Das Steuergerät bzw. ein entsprechendes Steuersystem weist eine Verstelleinheit zum Verstellen der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand auf. Hierzu kann die Antriebseinheit vom Steuergerät entsprechend angesteuert, insbesondere elektrisch angesteuert, werden. Das Steuergerät bzw. ein Steuersystem weist ferner wenigstens eine Erfassungseinheit zum Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft von wenigstens einer Antriebseinheit während des Verstellens der Antriebseinheit auf. Die Erfassungseinheit weist bevorzugt wenigstens einen Sensor zum Erfassen von Messgrößen zum Erlangen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft der Antriebseinheit auf. Außerdem weist das Steuergerät eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln der physikalischen Eigenschaft bzw. Eigenschaften und damit der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit für den aktiven Schaltzustand anhand der Messgrößen während des Verstellens der Antriebseinheit im passiven Schaltzustand auf. Die Ermittlungseinheit weist vorzugsweise eine Recheneinheit zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit auf. Darüber hinaus weist das Steuergerät eine Vergleichseinheit für einen Vergleich zwischen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft während des aktiven Schaltzustandes und der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft während des passiven Schaltzustandes auf. Die Vergleichseinheit ist bevorzugt für den Vergleich der ermittelten physikalischen Eigenschaft mit einem Referenzverhalten der physikalischen Eigenschaft konfiguriert. Die Vergleichseinheit kann innerhalb der Recheneinheit implementiert sein. In der Recheneinheit kann ebenso eine Bewertungseinheit zur Bewertung des Ermittelns der Funktionsfähigkeit implementiert sein. Ein erfindungsgemäßes Steuersystem weist ferner einen Speicher sowie eine Speichereinheit auf, sodass die erfasste wenigstens eine physikalische Eigenschaft während des passiven Schaltzustandes sowie die ermittelte Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit in Form von entsprechenden Daten auf dem Speicher gespeichert werden können.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, das zur Verwendung in einem wie vorstehend beschriebenen Steuergerät ausgelegt und zum Durchführen eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist. Damit bringt auch das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie vorstehend ausführlich beschrieben worden sind. Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C, C+, oder C++ erstellt worden sein und ist als ausführbarer Anweisungscode im Steuergerät implementiert. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (Datendisk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden bzw. sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer herunter geladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden bzw. sein.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch:

1 ein Antriebssystem mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät sowie einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt in einem ersten Betriebszustand,
2 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem zweiten Betriebszustand,
3 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem dritten Betriebszustand, und
4 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem vierten Betriebszustand.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Antriebssystem 100 mit einem Steuergerät 60, das zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist. In dem Steuergerät 60 ist ein Computerprogrammprodukt 70 gespeichert, das ebenfalls zum Durchführen eine erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist.
Das Antriebssystem 100 weist ein Getriebe 10 auf. Das Getriebe weist eine erste Kupplung 11, eine zweite Kupplung 12, eine dritte Kupplung 13 und eine vierte Kupplung 14 auf. Das Getriebe 10 weist ferner eine Getriebeeinheit 15 in Form einer Zahnradstufe auf.
Mit dem Getriebe 10 sind ein erster Elektromotor 20 (Antriebseinheit), ein zweiter Elektromotor 30 (Antriebseinheit) und ein Verbrennungsmotor 40 (Antriebseinheit) verbindbar. Genauer gesagt ist der erste Elektromotor 20 durch die erste Kupplung 11 mit der Getriebeeinheit 15 koppelbar. Der zweite Elektromotor 30 ist durch die dritte Kupplung 13 mit der Getriebeeinheit 15 koppelbar. Der Verbrennungsmotor 40 ist durch die zweite Kupplung 12 mit der Getriebeeinheit 15 koppelbar.
Das Antriebssystem 100 weist ferner eine Abtriebseinheit 50 auf, durch welche eine mechanische Bewegung auf ein Fahrwerk bzw. Räder des Kraftfahrzeugs, in welchem das Antriebssystem 100 angeordnet ist, übertragen werden kann. Die Abtriebseinheit 50 ist durch die vierte Kupplung 14 mit der Getriebeeinheit 15 koppelbar. In 1 ist ein Betriebszustand des Antriebssystems 100 dargestellt, in welchem alle Kupplungen 11, 12, 13, 14 geöffnet sind. In diesem Fall werden Messungen bezüglich Einzeldrehzahlen des ersten Elektromotors 20, des zweiten Elektromotors 30, des Verbrennungsmotors 40 sowie der Getriebeeinheit 15 durchgeführt. Außerdem werden Trägheitsmomente im ersten Elektromotor 20, im zweiten Elektromotor 30 und im Verbrennungsmotor 40 ohne der Getriebeeinheit 15 bestimmt.
In 2 ist ein Betriebszustand des Antriebssystems 100 dargestellt, in welchem nur die erste Kupplung 11 geschlossen ist. D.h., der erste Elektromotor 20 ist mit der Getriebeeinheit 15 gekoppelt. In diesem Fall werden Messungen bezüglich Einzeldrehzahlen des ersten Elektromotors 20, des zweiten Elektromotors 30, des Verbrennungsmotors 40 sowie der Getriebeeinheit 15 durchgeführt. Außerdem wird ein Trägheitsmoment des ersten Elektromotors 20 mit der Getriebeeinheit 15 durchgeführt.
In 3 ist ein Betriebszustand des Antriebssystems 100 dargestellt, in welchem nur die zweite Kupplung 12 geschlossen ist. D.h., der Verbrennungsmotor 40 ist mit der Getriebeeinheit 15 gekoppelt. In diesem Fall werden Messungen bezüglich Einzeldrehzahlen des ersten Elektromotors 20, des zweiten Elektromotors 30, des Verbrennungsmotors 40 sowie der Getriebeeinheit 15 durchgeführt. Außerdem wird ein Trägheitsmoment des Verbrennungsmotors 40 mit der Getriebeeinheit 15 durchgeführt.
In 4 ist ein Betriebszustand des Antriebssystems 100 dargestellt, in welchem die erste Kupplung 11 und die dritte Kupplung 13 geschlossen sind. D.h., der erste Elektromotor 20 und der zweite Elektromotor 30 sind mit der Getriebeeinheit 15 gekoppelt. In diesem Fall wird eine Drehzahlplausibilisierung bezüglich des ersten Elektromotors 20, des zweiten Elektromotors 30 sowie der Getriebeeinheit 15 getestet. Außerdem wird eine motorische Motorenprüfung des ersten Elektromotors 20 und eine generatorische Motorenprüfung des zweiten Elektromotors 43 durchgeführt. Zusätzlich kann ein Trägheitsmoment des ersten Elektromotors 20, des zweiten Elektromotors 30 sowie der Getriebeeinheit 15 unter Berücksichtigung der durch den ersten Elektromotor 20 sowie den zweiten Elektromotor 30 bereitgestellten Drehmomente bestimmt werden.
Mit Bezug auf 2 wird anschließend ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit des Verbrennungsmotors 40 sowie des zweiten Elektromotors 30 im Antriebssystem 100 beschrieben.
Hierbei werden zunächst der Verbrennungsmotor 40 sowie der zweite Elektromotor 30 in ihrem passiven Schaltzustand verstellt. Genauer gesagt werden beide Motoren 30, 40 im Rahmen eines Testmusters angedreht bzw. entsprechend betrieben. Während dieses Betriebs der beiden Motoren 30, 40 wird jeweils eine Drehzahl sowie ein Trägheitsmoment der beiden Motoren 30 ,40 erfasst. Anschließend wird die Funktionsfähigkeit der beiden Motoren 30, 40 für einen aktiven Schaltzustand der beiden Motoren 30, 40, d.h., für einen Schaltzustand, in welchen die erste und die dritte Kupplung 11, 13 geschlossen sind, anhand der erfassten physikalischen Eigenschaft während des Verstellens bzw. des Betriebs der beiden Motoren 30, 40 im passiven Schaltzustand ermittelt.
Bezugszeichenliste

10: Getriebe
11: erste Kupplung
12: zweite Kupplung
13: dritte Kupplung
14: vierte Kupplung
15: Getriebeeinheit
20: erster Elektromotor
30: zweiter Elektromotor
40: Verbrennungsmotor
50: Abtriebseinheit
60: Steuergerät
70: Computerprogrammprodukt
100: Getriebesystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2331848 B1 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit wenigstens einer Antriebseinheit (20, 30, 40) in einem Antriebssystem (100), insbesondere in einem Antriebssystem (100) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend die Schritte: - Erfassen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40), während sich die wenigstens eine Antriebseinheit (20, 30, 40) in einem passiven Schaltzustand befindet, und - Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) für einen aktiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Antriebseinheit (20, 30, 40) in dem passiven Schaltzustand kontinuierlich verstellt wird und die wenigstens eine physikalische Eigenschaft entsprechend kontinuierlich erfasst wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebssystem (100) mittels der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) ein Schaltvorgang durchgeführt wird und wenigstens eine physikalische Eigenschaft während des Schaltvorgangs erfasst wird, wobei anschließend ein Vergleich zwischen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft während des Schaltvorgangs und der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand durchgeführt wird und basierend auf diesem Vergleich eine Bewertung für das Ermitteln der Funktionsfähigkeit, insbesondere anhand eines statistischen Modells, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltvorgang im Antriebssystem (100) abhängig von der Bewertung für das Ermitteln der Funktionsfähigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Antriebseinheit (20, 30, 40) im passiven Schaltzustand der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) in dem Antriebssystem (100) anhand eines definierten Testmusters verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Testmuster anhand des Vergleichs und/oder anhand der Bewertung erstellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) für einen Antriebsvorgang in einem Antriebssystem (100) in einem Kraftfahrzeug durchgeführt wird, wobei das Erfassen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft im passiven Schaltzustand sowie das Ermitteln der Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) anhand der erfassten wenigstens einen physikalischen Eigenschaft durch ein Steuergerät (60) im Kraftfahrzeug während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste wenigstens eine physikalische Eigenschaft der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) im passiven Schaltzustand sowie die ermittelte Funktionsfähigkeit der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) in Form von entsprechenden Daten gespeichert werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine physikalische Eigenschaft ein Trägheitsmoment, ein Drehmoment, eine Beschleunigung, eine Elastizität, eine Drehzahl, eine Geschwindigkeit und/oder eine Temperatur der wenigstens einen Antriebseinheit (20, 30, 40) ist.
Steuergerät (60), das zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt (70), das zur Verwendung in einem Steuergerät (60) ausgelegt und zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert und ausgestaltet ist.