DE102016211084A1

DE102016211084A1 - Steuergerät, Aktorsystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät

Info

Publication number: DE102016211084A1
Application number: DE102016211084.5A
Authority: DE
Inventors: Lothar Kiltz; Tomas Szabo
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät (140) vorgeschlagen. Das Steuergerät (140) ist signalübertragungsfähig mit zumindest einer Sensorvorrichtung (120) und mit zumindest einer Aktorvorrichtung (130) verbindbar oder verbunden. Das Kennfeld weist eine Mehrzahl von Bestandsdatensätzen zum Steuern der zumindest einen Aktorvorrichtung (130) auf. Jeder Bestandsdatensatz weist zumindest eine Bestandsordinate auf. Das Verfahren weist einen Schritt des Einlesens mindestens einer durch die zumindest eine Sensorvorrichtung (120) erfassten Messgröße (125) und einen Schritt des Adaptierens ausgewählter Bestandsordinaten (155) unter Verwendung der mindestens einen Messgröße (125) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät, auf ein entsprechendes Steuergerät, auf ein Aktorsystem für ein Fahrzeug und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Es können in einem Steuergerät eines mechatronischen Systems Kennfelder bzw. Kennlinien gespeichert sein, um zeit-, arbeitspunkt- und exemplarabhängige Systemeigenschaften zu berücksichtigen.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät, ein verbessertes Steuergerät, ein verbessertes Aktorsystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Adaption oder auch Echtzeit-Adaption von in Steuergeräten hinterlegten Kennlinien oder Kennfeldern durchgeführt werden. Dabei können beispielsweise in einem Steuergerät hinterlegte Kennfelder bzw. Kennlinien während eines Betriebs eines das Steuergerät aufweisenden Systems angepasst bzw. adaptiert werden. Insbesondere können in einem Steuergerät hinterlegte bzw. gespeicherte Kennlinien und Kennfelder unter Verwendung von Werten modifiziert werden, die im Betrieb des Systems ermittelt werden, beispielsweise unter Verwendung von Sensorsignalen oder hieraus errechneten Werten.
Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere Kennlinien und Kennfelder numerisch effizient in einem Steuergerät angepasst werden, wobei jeder Adaptionsschritt mit einer minimalen Anzahl von Rechenoperationen durchgeführt und ein erforderlicher Speicher minimiert werden kann. Somit kann beispielsweise eine stabile und effiziente Adaption von in einem Steuergerät hinterlegten Kennlinien bzw. Kennfeldern beliebiger Dimension realisiert werden. Die Adaption oder auch Echtzeit-Adaption kann insbesondere für mechatronische Systeme, bei denen eine im Steuergerät hinterlegte Kennlinie bzw. ein im Steuergerät hinterlegtes Kennfeld während des Betriebs des Systems adaptiert werden soll, vielfältig eingesetzt werden.
Es wird ein Verfahren zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Steuergerät signalübertragungsfähig mit zumindest einer Sensorvorrichtung und mit zumindest einer Aktorvorrichtung verbindbar oder verbunden ist, wobei das Kennfeld eine Mehrzahl von Bestandsdatensätzen zum Steuern der zumindest einen Aktorvorrichtung aufweist, wobei jeder Bestandsdatensatz zumindest eine Bestandsordinate aufweist, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte aufweist:
Einlesen mindestens einer durch die zumindest eine Sensorvorrichtung erfassten Messgröße; und
Adaptieren ausgewählter Bestandsordinaten des Kennfelds unter Verwendung der mindestens einen Messgröße.
Das Steuergerät kann Teil eines Aktorsystems sein. Bei dem Aktorsystem kann es sich insbesondere um ein mechatronisches System handeln. Das Steuergerät kann Teil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs sein. Somit kann das Aktorsystem oder mechatronische System Teil eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs sein. Bei dem Kennfeld kann es sich um ein eindimensionales oder mehrdimensionales Kennfeld oder eine Kennlinie handeln. Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um die zumindest eine Aktorvorrichtung unter Verwendung der Bestandsdatensätze des Kennfelds zu steuern bzw. anzusteuern. Durch das Kennfeld kann beispielsweise ein Bewegungsablauf oder eine Zustandsänderung der Aktorvorrichtung oder einer unter Verwendung der Aktorvorrichtung betriebenen Einrichtung abgebildet werden. Durch die Anpassung des Kennlinienfelds kann der Bewegungsablauf oder die Zustandsänderung optimiert werden. Die Messgröße kann zumindest einen Parameter eines solchen Bewegungsablaufs oder einer solchen Zustandsänderung abbilden. Die Messgröße kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung oder eine Größe abbilden, aus der eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung bestimmt werden kann. Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um die Messgröße induktiv, kapazitiv oder optisch zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform können zumindest der Schritt des Einlesens und der Schritt des Adaptierens während eines Betriebs der zumindest einen Aktorvorrichtung ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Daten des Kennfeldes kontinuierlich und zusätzlich oder alternativ in Echtzeit an aktuelle Einflüsse auf das Aktorsystem und gegebenenfalls veränderte Eigenschaften des Aktorsystems angepasst werden können. Insbesondere kann das Verfahren während eines Betriebs der Aktorvorrichtung und somit beispielsweise während eines Betriebs des Fahrzeugs ausgeführt werden.
Auch kann das Verfahren einen Schritt des Zusammenstellens eines Datensatzes aufweisen, der mindestens eine Abszisse aufweist, die eine durch die zumindest eine Sensorvorrichtung erfasste Messgröße oder eine daraus bestimmte Hilfsgröße repräsentiert. Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines Schätzwertes für eine Ordinate des Datensatzes unter Verwendung von ausgewählten Bestandsordinaten aus abhängig von dem Datensatz ausgewählten Bestandsdatensätzen aufweisen. Zudem kann das Verfahren einen Schritt des Bestimmens von Anpassungsordinaten zum Anpassen der ausgewählten Bestandsordinaten unter Verwendung des Schätzwertes aufweisen. Hierbei können im Schritt des Adaptierens die ausgewählten Bestandsordinaten unter Verwendung der Anpassungsordinaten adaptiert werden. Die ausgewählten Bestandsordinaten können eine Teilmenge oder alle Bestandsordinaten des Kennfeldes aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Anpassung des Kennfeldes schnell, zuverlässig und Ressourcen schonend durchgeführt werden kann.
Insbesondere kann dabei im Schritt des Ermittelns der Schätzwert mittels einer Linearkombination der ausgewählten Bestandsordinaten ermittelt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Schätzwert einfach und mit minimalem Rechenaufwand ermittelt werden kann.
Ferner kann dabei im Schritt des Ermittelns der Schätzwert unter Verwendung einer mathematischen Interpolationsmethode und zusätzlich oder alternativ einer mathematischen Approximationsmethode ermittelt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine schnelle, unaufwendige und zuverlässige Ermittlung des Schätzwertes ermöglicht werden kann.
Auch kann dabei im Schritt des Ermittelns der Schätzwert unter Verwendung einer multilinearen Interpolation, eines Tiefpassfilters und zusätzlich oder alternativ eines Filters mit endlicher Impulsantwort ermittelt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für die während des Betriebs ermittelten Messwerte, auf deren Grundlage die Adaption durchgeführt wird, ein Messrauschen reduziert oder unterdrückt werden kann. Eine Tiefpasswirkung des Adaptionsverfahrens kann bewirken, eine zu aggressive Adaption aufgrund verrauschter Messwerte zu vermeiden.
Zudem kann dabei im Schritt des Ermittelns der Schätzwert unter Verwendung zumindest eines Koeffizienten ermittelt werden, der unabhängig von den Bestandsordinaten ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Anpassung an aktuell herrschenden Bedingungen zuverlässig und genau durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform können im Schritt des Bestimmens die Anpassungsordinaten mittels Approximation, unter Verwendung eines Least-Mean-Squares-Algorithmus und zusätzlich oder alternativ eines normierten Least-Mean-Squares-Algorithmus bestimmt werden. Ein Least-Mean-Squares-Algorithmus kann eine Approximation einer Lösung des sogenannten Least-Mean-Squares-Problems oder Problems der kleinsten Fehlerquadrate umfassen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Anpassungsordinaten mit einem unaufwendigen bzw. wenig komplexen Ansatz bestimmt werden können.
Auch können im Schritt des Bestimmens die Anpassungsordinaten unter Verwendung eines Parameters, der zumindest eine mittels des Parameters einstellbare Adaptionsgeschwindigkeit des Anpassens des Kennfeldes repräsentiert, und zusätzlich oder alternativ unter Verwendung eines Schätzfehlers des berechneten Schätzwertes bestimmt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass somit ein stabiles und konsistentes Adaptionsverfahren in dem Sinne bereitgestellt werden kann, dass insbesondere die mit dem Adaptionsverfahren bestimmten Anpassungsordinaten bzw. ermittelten Kennfelder in einem geeigneten mathematischen Sinne gegen die ausgewählten Bestandsordinaten bzw. gegen bestehende Kennfelder konvergieren. Insbesondere kann eine Instabilität bzw. ein Anwachsen der adaptierten Werte über definierte Grenzen mit steigender Adaptionsdauer vermieden werden.
Es wird ferner ein Steuergerät vorgestellt, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens auszuführen.
Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine geeignete Schnittstelle oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen des Steuergerätes umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Es wird auch ein Aktorsystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Aktorsystem folgende Merkmale aufweist:
zumindest eine Sensorvorrichtung zum Erfassen mindestens einer Messgröße; zumindest eine Aktorvorrichtung; und
eine Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergerätes, wobei das Steuergerät signalübertragungsfähig mit der zumindest einen Sensorvorrichtung und mit der zumindest einen Aktorvorrichtung verbindbar oder verbunden ist, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, um die zumindest eine Aktorvorrichtung abhängig von der mindestens einen durch die zumindest eine Sensorvorrichtung erfassten Messgröße zu steuern.
Bei dem Aktorsystem kann es sich insbesondere um ein mechatronisches System handeln. Das Steuergerät kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Endlagendämpfung bzw. sogenannte Softlanding-Steuerung schnell schaltender elektromagnetischer Aktoren, eine Adaption einer Dauer einer Vorbefüllung einer Kupplung in dem Fahrzeug oder dergleichen zu bewirken. Da es beispielsweise aus Kosten- oder Taktzeitgründen wenig zweckdienlich sein kann, exemplar-individuelle Kennfelder während eines Produktionsablaufs vollparametrisch zu ermitteln, und üblicherweise zunächst nominale Kennfelder im Steuergerät hinterlegt werden können, kann mittels der durch das Steuergerät ausführbaren Adaption während des Betriebs insbesondere auch spezifischen Eigenschaften einzelner Exemplare von Aktoren Rechnung getragen werden. Durch Alterung, Ermüdung, Verschleiß, Setzprozesse und dergleichen können sich Systemeigenschaften während einer Lebensdauer des Systems ändern, wobei initial im Steuergerät hinterlegte Kennfelder insbesondere durch die vorgeschlagene Adaption den Systemeigenschaften auch nach und nach in genauer Weise gerecht werden können. In einem Wartungsfall kann beispielsweise das Steuergerät und zusätzlich oder alternativ zumindest eine sonstige Komponente des Systems ausgetauscht werden, sodass in einem neuen Steuergerät hinterlegte bzw. in dem Steuergerät neu hinterlegte, nominale Kennfelder mittels der vorgeschlagenen Adaption genau zu dem System passend gemacht werden können, auch wenn sich Systemeigenschaften infolge sonstiger ausgetauschter Komponenten geändert haben können, und die in dem Steuergerät hinterlegten Kennfelder die geänderten Systemeigenschaften folglich wieder genau beschreiben können.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Aktorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug; und
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anpassen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aktorsystems 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein Fahrzeug 100. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug. Das Aktorsystem 110 repräsentiert dabei insbesondere ein mechatronisches System 110.
Das Aktorsystem 110 bzw. mechatronische System 110 weist zumindest eine Sensorvorrichtung 120, zumindest eine Aktorvorrichtung 130 bzw. zumindest einen Aktor 130 und ein Steuergerät 140 auf. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Aktorsystem 110 beispielhaft lediglich eine Sensorvorrichtung 120 und beispielhaft lediglich eine Aktorvorrichtung 130 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Aktorvorrichtung 130 um ein Getriebe oder ein Element eines Getriebes des Fahrzeugs 100. Beispielsweise kann die Aktorvorrichtung 130 ausgebildet sein, um eine Kupplung des Getriebes zu betätigen. Die Aktorvorrichtung 130 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest eine Magnetspule. Die Aktorvorrichtung 130 kann beispielsweise zur Vorbefüllung einer fluidisch angetriebenen Kupplung des Fahrzeugs 100 verwendet werden.
Die Sensorvorrichtung 120 ist ausgebildet, um mindestens eine Messgröße 125 zu erfassen. Ferner ist die Sensorvorrichtung 120 ausgebildet, um die erfasste Messgröße 125 an das Steuergerät 140 auszugeben oder zur Ausgabe an das Steuergerät 140 bereitzustellen. Die Messgröße 125 ist hierbei durch ein Messsignal oder Sensorsignal repräsentiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet die Messgröße 125 einen Zustand oder eine Zustandsänderung der Aktorvorrichtung 130 oder einen Zustand oder eine Zustandsänderung einer unter Verwendung der Aktorvorrichtung 130 betriebenen Einrichtung auf. Auch kann die die Messgröße 125 einen Wert abbilden, aus dem sich ein entsprechender Zustand oder eine entsprechende Zustandsänderung bestimmen lässt.
Das Steuergerät 140 ist signalübertragungsfähig mit der Sensorvorrichtung und mit der Aktorvorrichtung 130 verbunden. Das Steuergerät 140 ist ausgebildet, um die Aktorvorrichtung 130 zu steuern bzw. anzusteuern. Dabei ist das Steuergerät 140 ausgebildet, um die Aktorvorrichtung 130 unter Verwendung eines Steuersignals 145 zu steuern. Genauer gesagt ist das Steuergerät 140 ausgebildet, um die Aktorvorrichtung 130 abhängig von der mindestens einen durch die Sensorvorrichtung 120 erfassten Messgröße 125 zu steuern. Somit ist das Steuergerät 140 ausgebildet, um unter Verwendung der zumindest einen Messgröße 125 das Steuersignal 145 oder ein Kennfeld zum Generieren von Parametern des Steuersignals 145 zu erzeugen.
Das Steuergerät 140 weist eine Funktion zum Anpassen eines Kennfeldes des Steuergerätes 140, insbesondere während eines Betriebs der Aktorvorrichtung 130, auf. Das Kennfeld weist eine Mehrzahl von Bestandsdatensätzen zum Steuern der Aktorvorrichtung 130 auf. Jeder Bestandsdatensatz weist zumindest eine Bestandsordinate auf. Das Kennfeld ist beispielsweise in einer Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 hinterlegt bzw. gespeichert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Kennfeld adaptiert, um eine Dauer einer unter Verwendung der Aktorvorrichtung 130 bewirkbaren Kupplungsvorbefüllung einer fluidischen Kupplung des Fahrzeugs 100 oder eine Aufprallgeschwindigkeit eines schnell schaltenden Aktors der Aktorvorrichtung 130 zu optimieren. In diesen Fällen bildet die Messgröße beispielsweise eine die Vorbefüllung charakterisierende Größe, beispielsweise eine Füllgeschwindigkeit oder einen Füllstand ab, oder eine Größe ab, von der die Aufprallgeschwindigkeit abhängig ist oder aus der die Aufprallgeschwindigkeit bestimmt werden kann.
Das Steuergerät 140 weist eine Einleseeinrichtung 152 und eine Adaptionseinrichtung 154 auf. Die Einleseeinrichtung 152 ist ausgebildet, um die mindestens eine Messgröße 125 einzulesen. Dabei ist die Einleseeinrichtung 152 insbesondere ausgebildet, um die Messgröße 125 von einer Schnittstelle zu der Sensorvorrichtung 120 einzulesen. Die Adaptionseinrichtung 154 ist ausgebildet, um ausgewählte Bestandsordinaten des Kennfeldes unter Verwendung der mindestens einen Messgröße 125 zu adaptieren.
Insbesondere weist das Steuergerät 140 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch eine Zusammenstellungseinrichtung 162, eine Ermittlungseinrichtung 164 und eine Bestimmungseinrichtung 166 auf. Die Zusammenstellungseinrichtung 162 ist ausgebildet, zumindest unter Verwendung der erfassten Messgröße 125 einen Datensatz 163 zusammenzustellen. Der Datensatz 163 weist hierbei mindestens eine Abszisse auf. Jede Abszisse repräsentiert hierbei eine durch die Sensorvorrichtung 120 erfasste Messgröße 125 oder eine daraus bestimmte Hilfsgröße. Die Zusammenstellungseinrichtung 162 ist optional ausgebildet, um den Datensatz 163 an die Ermittlungseinrichtung 164 weiterzuleiten. Die Ermittlungseinrichtung 164 ist ausgebildet, um einen Schätzwert 165 für eine Ordinate des Datensatzes 163 unter Verwendung von ausgewählten Bestandsordinaten 155 aus abhängig von dem Datensatz 163 ausgewählten Bestandsdatensätzen zu ermitteln. Dabei ist die Ermittlungseinrichtung 164 ausgebildet, um den Datensatz 163 von der Zusammenstellungseinrichtung 162 und die ausgewählten Bestandsordinaten 155 von der Speichereinrichtung 150 einzulesen. Die Bestimmungseinrichtung 166 ist ausgebildet, um Anpassungsordinaten 167 zum Anpassen der ausgewählten Bestandsordinaten 155 unter Verwendung des Schätzwertes 165 zu bestimmen. Dazu ist die Bestimmungseinrichtung 166 ausgebildet, um den Schätzwert 165 von der Ermittlungseinrichtung 164 einzulesen. Hierbei ist die Adaptionseinrichtung 154 ausgebildet, um die ausgewählten Bestandsordinaten 155 unter Verwendung der Anpassungsordinaten 167 zu adaptieren.
Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Steuergerät 140 auch eine Ansteuereinrichtung 168 zum Erzeugen und/oder Ausgeben des Steuersignals 145 an eine Schnittstelle zu der Aktorvorrichtung 130 bzw. zum Ansteuern der Aktorvorrichtung 130 auf. Dabei ist die Ansteuereinrichtung 168 ausgebildet, um auf die adaptierten Bestandsordinaten des Kennfeldes, das beispielsweise in der Speichereinrichtung 150 gespeichert ist, zuzugreifen.
Mittels des Steuergerätes 140 kann verhindert werden, dass beispielsweise bei schnell schaltenden elektromagnetischen Aktoren bzw. Aktorvorrichtungen 130 intolerabel hohe Aufprallgeschwindigkeiten erreicht werden. Somit kann zusätzlich oder alternativ zu konstruktiv realisierten Endlagendämpfungen eine steuertechnisch realisierte Endlagendämpfung, ein sogenanntes Softlanding-Verfahren realisiert werden. Hierbei kann durch eine dosierte Ansteuerung zumindest einer Magnetspule, beispielsweise durch eine wohldosierte Abfolge von Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen oder von Phasen eines magnetischen Feldaufbaus und Feldabbaus der zumindest einen Magnetspule, erreicht werden, dass die Aktorvorrichtung 130 eine Endlage mit verschwindender Geschwindigkeit, also verschwindendem Impuls, erreicht, und somit konstruktive Endlagendämpfungen eingespart werden können. Eine situativ benötigte Steuertrajektorie kann beispielsweise von einer Aktorreibung, einer Aktortemperatur und einer Versorgungsspannung abhängen und somit mit einem Exemplar einer Aktorvorrichtung 130, Umgebungsbedingungen und einem Zeitpunkt variieren. Hierbei können geeignete Parameter der Steuertrajektorie, beispielsweise eine Dauer von Beschleunigungs- und Verzögerungs- oder Feldaufbau- und Feldabbauphasen, in Form von zumindest einem Kennfeld in dem Steuergerät 140 hinterlegt und situativ abgerufen werden, wobei eine Anpassung des Kennfeldes auch während des Betriebs der Aktorvorrichtung 130 ermöglicht wird.
Auch kann mittels des Steuergerätes 140 beispielsweise eine Aktorvorrichtung 130 angesteuert werden, die vor einem Durchführen einer Überschneidungsschaltung bei automatischen Fahrzeuggetrieben mit fluidisch angesteuerten Lammellenkupplungen eine zuschaltende Kupplung vorbefüllt. Hierbei kann in kurzer Zeit erreicht werden, dass ein Lüftspiel eines Lamellenpaketes überwunden und somit für einen eigentlichen Schaltvorgang von reproduzierbaren Ausgangsbedingungen ausgegangen werden kann. Somit kann beispielsweise eine hohe Schaltqualität sichergestellt und einer thermischen Zerstörung von Kupplungslamellen durch unkontrolliert rutschende Kupplungen während des Schaltens vorgebeugt werden. Eine Ansteuerfolge zur Vorbefüllung kann aufgrund von Fertigungstoleranzen, unterschiedlicher konstruktiver Ausprägung einzelner Kupplungsansteuerungspfade, Alterung, Ermüdung und variierender Umgebungsbedingungen, beispielsweise Variation einer Ölviskosität in Abhängigkeit einer Öltemperatur, getriebe-, kupplungs- und zeitabhängig sein. Daher werden Parameter der Vorbefüllung, beispielsweise eine Dauer eines Vorbefüllungspulses, in zumindest einem Kennfeld in dem Steuergerät 140 hinterlegt und aus diesem Kennfeld situativ geeignete Vorbefüllparameter wieder abgerufen, die hierbei auch während eines Betriebs der Aktorvorrichtung 130 anpassbar sind.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Anpassen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 ist ausführbar, um ein Kennfeld für ein Steuergerät anzupassen. Dabei ist das Verfahren 200 in Verbindung mit dem Steuergerät und/oder dem Aktorsystem aus 1 oder einem ähnlichen Steuergerät bzw. Aktorsystem ausführbar. Anders ausgedrückt ist das Verfahren 200 ausführbar, um ein Kennfeld für das Steuergerät aus 1 oder ein ähnliches Steuergerät anzupassen.
Allgemein ausgedrückt ist das Verfahren 200 in Verbindung mit einem Steuergerät ausführbar, dass signalübertragungsfähig mit zumindest einer Sensorvorrichtung und mit zumindest einer Aktorvorrichtung verbunden ist. Das Kennfeld weist eine Mehrzahl von Bestandsdatensätzen zum Steuern der zumindest einen Aktorvorrichtung auf. Jeder Bestandsdatensatz weist zumindest eine Bestandsordinate auf.
Das Verfahren 200 weist einen Schritt 210 des Einlesens mindestens einer durch die zumindest eine Sensorvorrichtung erfassten Messgröße und einen Schritt 220 des Adaptierens ausgewählter Bestandsordinaten unter Verwendung der mindestens einen Messgröße auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 200 ferner einen Schritt 230 des Zusammenstellens, einen Schritt 240 des Ermittelns und einen Schritt 250 des Bestimmens auf. Im Schritt 230 des Zusammenstellens wird dabei ein Datensatz zusammengestellt, der mindestens eine Abszisse aufweist, die eine durch die zumindest eine Sensorvorrichtung erfasste Messgröße oder eine daraus bestimmte Hilfsgröße repräsentiert. Nachfolgend wird im Schritt 240 des Ermittelns ein Schätzwert für eine Ordinate des im Schritt 230 des Zusammenstellens zusammengestellten Datensatzes unter Verwendung von ausgewählten Bestandsordinaten aus abhängig von dem Datensatz ausgewählten Bestandsdatensätzen ermittelt. Im Schritt 250 des Bestimmens werden dann Anpassungsordinaten zum Anpassen der ausgewählten Bestandsordinaten unter Verwendung des im Schritt 240 des Ermittelns ermittelten Schätzwertes bestimmt. Schließlich werden hierbei im Schritt 220 des Adaptierens die ausgewählten Bestandsordinaten unter Verwendung der im Schritt 250 des Bestimmens bestimmten Anpassungsordinaten adaptiert.
Insbesondere werden zumindest der Schritt 210 des Einlesens und der Schritt 220 des Adaptierens während eines Betriebs der zumindest einen Aktorvorrichtung ausgeführt. Optional werden somit auch der Schritt 230 des Zusammenstellens, der Schritt 240 des Ermittelns und/oder der Schritt 250 des Bestimmens während eines Betriebs der zumindest einen Aktorvorrichtung ausgeführt.
Durch Ausführen des Verfahrens 200 aus 2 oder eines ähnlichen Verfahrens bzw. mittels des Steuergerätes aus 1 oder eines ähnlichen Steuergerätes wird eine stabile und numerisch effiziente Adaption eines Kennfeldes ermöglicht, welches in dem Steuergerät 140 hinterlegt ist. Ein Kennfeld im Sinne der Erfindung ist eine Menge
von (n + 1)-Tupeln
bzw. Datensätzen mit den Abszissen (Stützstellen)
und den zugehörigen Ordinaten (Bildwerten)
bzw. Bestandsordinaten, die in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 in geeigneter Form gespeichert sind. Der Index k entspricht einer Anzahl bereits durchgeführter Adaptionsschritte bzw. Iterationen des Verfahrens 200. Durch Ausführen des Verfahrens 200 wird insbesondere ermöglicht, im k-ten Adaptionsschritt bzw. in der k-ten Iteration des Verfahrens 200 ein „verbessertes” Kennfeld
zu berechnen und hiermit ein bisheriges Kennfeld
in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 zumindest partiell zu ersetzen bzw. anzupassen. Mit jedem Adaptionsschritt bzw. jeder Iteration des Verfahrens 200 kann das in der Speichereinrichtung 150 hinterlegte Kennfeld optimiert bzw. an aktuell herrschenden Bedingungen angepasst werden.
Eine besondere Anordnung von Abszissen und Ordinaten in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 ist hierbei nicht erforderlich. Insbesondere können die Abszissen und Ordinaten auch aus anderen Werten, die in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 gespeichert sind, bestimmt werden. Ein Spezialfall hiervon sind Kennfelder mit äquidistanten Abszissen, wobei die Abszissen gemäß
mit einer Schrittweite Δ_j bestimmt werden können. In diesem Fall ist es üblich, außer den Ordinaten
nur die Schrittweiten Δ_j, j = 1, ..., n, sowie zugehörige Initialwerte
in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 zu hinterlegen. Ein einfacher Sonderfall hiervon ist eine Darstellung
die durch geeignete Normierung äquidistanter Abszissen erreicht werden kann. In diesem Fall brauchen die Abszissen nicht in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 explizit hinterlegt sein, sondern es genügt, nur die Ordinaten bzw. Bestandsordinaten zu hinterlegen.
Häufig werden in Steuergeräten wie dem Steuergerät 140 auch Kennlinien verwendet, die in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 durch Wertepaare
repräsentiert sein können. Eine derartige Kennlinie repräsentiert ebenfalls ein Kennfeld mit n = 1. Im Fall einer derartigen Kennlinie vereinfacht sich eine nachfolgend dargestellte multilineare Interpolation zu einer linearen Interpolation.
Ein beispielhafter Ablauf eines Adaptionsprozesses bzw. des Verfahrens 200 zum Anpassen kann folgende Stufen aufweisen:
Zunächst erfolgt eine Zusammenstellung bzw. Ermittlung eines Tupels bzw. Datensatzes bzw. neuen Datensatzes v_k := (x^1,k, x^2,k, ... x^n,k, y^k) von Messgrößen 125 oder hieraus errechneter Größen, insbesondere während eines Betriebs der Aktorvorrichtung 130.
Nachfolgend erfolgt eine Ermittlung bzw. Berechnung eines Schätzwertes y ^^k 165 von y^k bzw. der Koordinate des Tupels als Linearkombination von einer Auswahl der in dem Kennfeld bzw. bisherigen Kennfeld
hinterlegten Ordinaten bzw. der ausgewählten Bestandsordinaten 155:
Hierzu können mathematische Interpolations- bzw. Approximationsverfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise die sogenannte multilineare Interpolation oder sonstige FIR-Tiefpassfilter (FIR = Finite Impulse Response, endliche Impulsantwort). Bei einer Auswahl des geeigneten mathematischen Verfahrens ist zu beachten, dass die dass die Koeffizienten c k / i unabhängig von den im Kennfeld hinterlegten Ordinaten
bzw. Bestandsordinaten sind.
Nachfolgend erfolgt eine Bestimmung bzw. Berechnung optimierter Ordinaten
bzw. der Anpassungsordinaten 167, beispielsweise gemäß einem Least-Mean-Squares-Algorithmus (LMS-Algorithmus)
oder gemäß einem normierten LMS-Algorithmus
mit einem Schätzfehler e^k := y^k – y ^^k und einem Parameter μ, mit dem eine Adaptionsgeschwindigkeit und somit eine Aggressivität des Adaptionsverfahrens eingestellt werden kann.
Nachfolgend erfolgt eine Adaption bzw. ein Ersatz der Ordinaten
bzw. Bestandsordinaten in der Speichereinrichtung 150 des Steuergerätes 140 mittels der Anpassungsordinaten 167 bzw. optimierten Ordinaten
Ein solcher Ablauf des Verfahrens 200 kann vorteilhafterweise eine Robustheit gegen Messrauschen durch implizite Tiefpasswirkung, eine mathematisch sichergestellte Stabilität und Konsistenz für hinreichend kleine Adaptionsgeschwindigkeiten und eine effiziente Implementierbarkeit in einem Steuergerät 140 durch wenige Rechenoperationen und Speicherzugriffe, insbesondere bei Verwendung multilinearer Interpolation ermöglichen.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
110: Aktorsystem
120: Sensorvorrichtung
130: Aktorvorrichtung
140: Steuergerät
145: Steuersignal
150: Speichereinrichtung
152: Einleseeinrichtung
154: Adaptionseinrichtung
155: ausgewählte Bestandsordinaten
162: Zusammenstellungseinrichtung
163: Datensatz
164: Ermittlungseinrichtung
165: Schätzwert
166: Bestimmungseinrichtung
167: Anpassungsordinaten
168: Ansteuereinrichtung
200: Verfahren zum Anpassen
210: Schritt des Einlesens
220: Schritt des Adaptierens
230: Schritt des Zusammenstellens
240: Schritt des Ermittelns
250: Schritt des Bestimmens

Claims

Verfahren (200) zum Anpassen eines Kennfeldes für ein Steuergerät (140) für ein Fahrzeug, wobei das Steuergerät (140) signalübertragungsfähig mit zumindest einer Sensorvorrichtung (120) und mit zumindest einer Aktorvorrichtung (130) verbindbar oder verbunden ist, wobei das Kennfeld eine Mehrzahl von Bestandsdatensätzen zum Steuern der zumindest einen Aktorvorrichtung (130) aufweist, wobei jeder Bestandsdatensatz zumindest eine Bestandsordinate aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) zumindest folgende Schritte aufweist: Einlesen (210) mindestens einer durch die zumindest eine Sensorvorrichtung (120) erfassten Messgröße (125); und Adaptieren (220) ausgewählter Bestandsordinaten (155) des Kennfelds unter Verwendung der mindestens einen Messgröße (125).
Verfahren (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (210) des Einlesens und der Schritt (220) des Adaptierens während eines Betriebs der zumindest einen Aktorvorrichtung (130) ausgeführt werden.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt (230) des Zusammenstellens eines Datensatzes (163), der mindestens eine Abszisse aufweist, die eine durch die zumindest eine Sensorvorrichtung (120) erfasste Messgröße (125) oder eine daraus bestimmte Hilfsgröße repräsentiert, durch einen Schritt (240) des Ermittelns eines Schätzwertes (165) für eine Ordinate des Datensatzes (163) unter Verwendung von ausgewählten Bestandsordinaten (155) aus abhängig von dem Datensatz (163) ausgewählten Bestandsdatensätzen und durch einen Schritt (250) des Bestimmens von Anpassungsordinaten (167) zum Anpassen der ausgewählten Bestandsordinaten (155) unter Verwendung des Schätzwertes (165), wobei im Schritt (220) des Adaptierens die ausgewählten Bestandsordinaten (155) unter Verwendung der Anpassungsordinaten (167) adaptiert werden.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (240) des Ermittelns der Schätzwert (165) mittels einer Linearkombination der ausgewählten Bestandsordinaten (155) ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (240) der Schätzwert (165) unter Verwendung einer mathematischen Interpolationsmethode und/oder einer mathematischen Approximationsmethode ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (240) der Schätzwert (165) unter Verwendung einer multilinearen Interpolation, eines Tiefpassfilters und/oder eines Filters mit endlicher Impulsantwort ermittelt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (240) der Schätzwert (165) unter Verwendung zumindest eines Koeffizienten ermittelt wird, der unabhängig von den Bestandsordinaten ist.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (250) des Bestimmens die Anpassungsordinaten (167) mittels Approximation, unter Verwendung eines Least-Mean-Squares-Algorithmus und/oder eines normierten Least-Mean-Squares-Algorithmus bestimmt werden.
Verfahren (200) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (250) des Bestimmens die Anpassungsordinaten (167) unter Verwendung eines Parameters, der zumindest eine mittels des Parameters einstellbare Adaptionsgeschwindigkeit des Anpassens des Kennfeldes repräsentiert, und/oder unter Verwendung eines Schätzfehlers des berechneten Schätzwertes (165) bestimmt werden.
Steuergerät (140), das ausgebildet ist, um die Schritte des Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
Aktorsystem (110) für ein Fahrzeug (140), dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorsystem (110) folgende Merkmale aufweist: zumindest eine Sensorvorrichtung (120) zum Erfassen mindestens einer Messgröße (125); zumindest eine Aktorvorrichtung (130); und ein Steuergerät (140) gemäß Anspruch 10, wobei das Steuergerät (140) signalübertragungsfähig mit der zumindest einen Sensorvorrichtung (120) und mit der zumindest einen Aktorvorrichtung (130) verbindbar oder verbunden ist, wobei das Steuergerät (140) ausgebildet ist, um die zumindest eine Aktorvorrichtung (130) abhängig von der mindestens einen durch die zumindest eine Sensorvorrichtung (120) erfassten Messgröße (125) zu steuern.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (200) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Steuergerät (140) ausgeführt wird.