DE102016219144B4

DE102016219144B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen, ob in einem Kraftfahrzeug ein Fehlerzustand vorliegt oder nicht

Info

Publication number: DE102016219144B4
Application number: DE102016219144.6A
Authority: DE
Inventors: Josef Kovacs; Evgeniya Ballmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: DE102016219144A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln, ob beim Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs (1) ein Fehler vorliegt,
bei dem eine Änderung eines Sollwerts einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt wird,
wobei abhängig von dem Sollwert der Betriebsgröße die Brennkraftmaschine (10) angesteuert wird,
wobei abhängig von einer Abweichung die abhängig von der Änderung des Sollwerts und der Änderung eines ermittelten Istwerts der Betriebsgröße ermittelt wird, darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt,
wobei die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) abhängig von Termen geschieht, die Verlustdrehmomenten im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs (1) entsprechen, wobei lediglich die einer Hochpassfilterung entsprechenden Anteile dieser Terme berücksichtigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen, ob in einem Kraftfahrzeug ein Fehlerzustand vorliegt oder nicht. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, das eingerichtet ist, dieses Verfahren durchzuführen.
Stand der Technik
Aus der DE 44 38 714 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeugs bekannt, wobei ein Mikrocomputer zur Durchführung von Steuerungsfunktionen und Überwachungsfunktionen vorgesehen ist. Mikrocomputer sind dabei wenigstens zwei voneinander unabhängige Ebenen festgelegt, wobei eine erste Ebene die Steuerfunktion und eine zweite Ebene die Überwachungsfunktion durchführt.
Aus der DE 10 2016 206 095 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln, ob beim Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ein Fehler vorliegt, bekannt, bei dem abhängig von einer ermittelten Änderung eines Fahrerwunsches eine Änderung eines Sollwerts einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei abhängig von dem Sollwert der Betriebsgröße die Brennkraftmaschine angesteuert wird, wobei abhängig von einer Abweichung die abhängig von der Änderung des Sollwerts und der Änderung eines ermittelten Istwerts der Betriebsgröße ermittelt wird, darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt.
Aus der DE 10 2004 002 141 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Antriebseinheit über eine Kraftmessvorrichtung auf einem Träger gelagert wird. Ausgehend von einem Signal der Kraftmessvorrichtung wird eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit bei einem Lastwechsel geregelt.
Aus der DE 10 2013 218 554 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Antriebs eines Fahrzeugs bekannt, wobei eine Beschleunigung des Fahrzeugs erfasst und mit einer zulässigen Beschleunigung verglichen wird. Zusätzlich wird eine Zulässigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs überwacht.
Aus der DE 10 2013 218 504 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Antriebs eines Fahrzeugs bekannt, wobei eine Ist-Beschleunigung mit einer zulässigen Beschleunigung verglichen wird. Die Zulässigkeit eines Betriebszustands des Fahrzeugs wird zusätzlich unter Auswertung einer Bremsanforderung beurteilt.
Aus der DE 195 37 381 A1 sind ein Verfahren unf eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Fehler erkannt wird, wenn eine von der erfassten Last abhängige Einspritzzeit von einer mit einer weiteren Betriebsgröße korrigierten Einspritzzeit abweicht.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln, ob beim Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ein Fehler vorliegt, bei dem insbesondere abhängig von einem ermittelten Fahrerwunsches eine Änderung eines Sollwerts einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei abhängig von dem Sollwert der Betriebsgröße die Brennkraftmaschine angesteuert wird, wobei abhängig von einer Abweichung die abhängig von der Änderung des Sollwerts und der Änderung eines ermittelten Istwerts der Betriebsgröße ermittelt wird, darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs abhängig von Termen geschieht, die Verlusttermen der Betriebsgröße, also insbesondere Verlustdrehmomente oder Verlustleistungen, im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs entsprechen. Hierbei ist vorgesehen, dass lediglich die einer Hochpassfilterung entsprechenden Anteile dieser Terme beaufschlagt, also addiert oder multipliziert, werden. Ein solches Verfahren ist besonders effizient, weil sich herausgestellt hat, dass lediglich die der Hochpassfilterung entsprechenden Anteile signifikanten Einfluss auf das Ergebnis dieses Verfahrens haben. Diese Hochpassfilterung kann insbesondere derart erfolgen, dass Anteile unterhalb einer vorgebbaren Grenzfrequenz herausgefiltert sind. Dies kann dazu führen, dass Anteile, die sich nur langsam ändern, vollkommen aus der Ermittlung des Sollwerts der Betriebsgröße herausgelassen werden können. Das Verfahren ist dann besonders einfach zu parametrieren.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) abhängig von einer Maximalwertauswahl zwischen einem ermittelten Kupplungsmoment und einer unteren Drehmomentengrenze, die einer vorgebbaren Verbrennungsgrenze, d.h. eines minimalen Drehmoments, bei dem eine erfolgreiche Verbrennung in der Brennkraftmaschine noch von statten gehen kann, entspricht, erfolgt, wobei die Beaufschlagung mit den Termen vor der Maximalwertauswahl erfolgt. Dies ist eine besonders einfache Implementierung des Verfahrens.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass auch die Ermittlung der Verbrennungsgrenze abhängig von den gleichen hochpassgefilterten Termen geschieht. Abhängig von denen auch die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße erfolgt.
Beispielsweise kann die Abweichung als Differenz zwischen der Änderung des Sollwerts und der Änderung des Istwerts ermittelt werden. Ist ein Absolutwert der Abweichung dann größer als ein vorgebbarer Schwellenwert, so wird darauf entschieden, dass der Fehler vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann darauf entschieden werden, dass der Fehler vorliegt, wenn die Differenz negativ ist, d.h. wenn die Änderung des Sollwerts kleiner ist als die Änderung des Istwerts.
Wenn darauf entschieden wurde, dass der Fehler vorliegt, können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um das Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand zu überführen. Beispielsweise kann ein von der Brennkraftmaschine maximal erzeugbares Drehmoment begrenzt werden.
Dieses Verfahren kann in einer zweiten Ebene der Ansteuerung der Brennkraftmaschine eingesetzt werden, in der wie beispielsweise aus der DE 44 38 714 A1 bekannt die erste Ebene die Steuerfunktionen und die zweite Ebene die Überwachungsfunktion durchführt. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Schnittstellen zwischen den Ebenen reduziert ist und dadurch die Kopplung zwischen den Ebenen minimiert wird, was die Zuverlässigkeit erhöht.
Es ist hierbei vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine abhängig von dem Sollwert der Betriebsgröße angesteuert wird, und zwar so, dass sich im fehlerfreien Fall der Istwert der Betriebsgröße auf den Sollwert einstellt, wie es beispielsweise aus der ersten Ebene der DE 44 38 714 A1 bekannt ist.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße als eine Differenz zweier an aufeinander folgenden Zeitpunkten ermittelter Sollwerte der Betriebsgröße ermittelt wird. Der Sollwert der Betriebsgröße kann dabei jeweils abhängig von einem ermittelten Wert des Fahrerwunsches ermittelt werden. Auch hierbei kann bei der Ermittlung der Sollwerte auf Berücksichtigung von Einflussgrößen, die einen sich nur langsam ändernden Einfluss auf den Sollwert der Betriebsgröße haben, verzichtet werden.
Insbesondere kann der Sollwert der Betriebsgröße unabhängig von einem Betriebszustand eines Klimakompressors und/oder eines Generators ermittelt werden.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Änderung des Sollwerts und die Änderung des Istwerts über einen ersten vorgebbaren Zeitraum ermittelt wird. D.h. die Änderung des Sollwerts und die Änderung des Istwerts beschreibt die Änderung zwischen dem Anfang und dem Ende des ersten vorgebbaren Zeitraums. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass dann, wenn abhängig von der Abweichung darauf entschieden wurde, dass der Fehler vorliegt, eine zweite Änderung des Sollwerts und eine zweite Änderung des Istwerts über einen zweiten vorgebbaren Zeitraum, der länger ist als ein erster vorgebbarer Zeitraum, ermittelt wird, wobei dann abhängig von der zweiten Änderung des Sollwerts und der zweiten Änderung des Istwerts eine zweite Abweichung ermittelt wird und abhängig von der zweiten Abweichung darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt. Hiermit kann eine einfache Fehlerentrprellung erreicht werden.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass Teil-Abweichungen zwischen der Änderung des Sollwerts und der Änderung des Istwerts jeweils während aufeinanderfolgender Zeiträume ermittelt werden und die Abweichung abhängig von den Teilabweichungen ermittelt wird. Beispielsweise wird die Abweichung als Summe der Teilabweichungen ermittelt. Beispielsweise aufeinanderfolgenden Zeiträume unmittelbar aufeinander folgen, d.h. Endpunkt eines vorhergehenden Zeitraums und Anfangspunkt eines darauf folgenden Zeitraums fallen jeweils zusammen.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass die Abweichung während eines dritten Zeitraums ermittelt wird und wobei eine zweite Abweichung abhängig von einer Änderung des Sollwerts und einer Änderung eines ermittelten Istwerts der Betriebsgröße während eines vierten Zeitraums ermittelt wird, und wobei abhängig von einem Vergleich einer ersten Abweichung mit der zweiten Abweichung darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt.
In einer Weiterbildung dieses Aspekts kann vorgesehen sein, dass der dritte Zeitraum ein erstes Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine umfasst und der vierte Zeitraum ein zweites Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine umfasst, wobei Anfangs- und Endzeitpunkte des dritten und des vierten Zeitraums in einem winkelsynchronen Raster einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs liegen. D.h. die Abweichung zwischen der Änderung des Sollwerts und der Änderung des Istwerts kann über mehrere winkelsynchrone Zeitabschnitte, beispielsweise über verschiedene Arbeitsspiele oder über verschiedene Zeiträume, die mehreren Arbeitsspielen entsprechen, verglichen werden. Ein solches Verfahren ist besonders einfach an das jeweilige Kraftfahrzeug anzupassen.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass dann, wenn ein elektrischer Verbraucher eines Bordnetzes ein- oder ausgeschaltet wird, das Verfahren deaktiviert wird. Das bedeutet, dass Sollwerte und/oder Istwerte, die während eines Zeitraums, in dem ein Einschaltzeitpunkt oder ein Ausschaltzeitpunkt des elektrischen Verbrauchers liegt, ermittelt werden, nicht für den Vergleich herangezogen. Hierdurch wird das Verfahren besonders zuverlässig. Während dieser Zeiträume kann beispielsweise ein alternatives Überwachungsverfahren eingesetzt werden.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung des Sollwerts ein Verzögerungsglied, insbesondere ein PT1-Filter, eingesetzt wird. Insbesondere kann die Ermittlung des Sollwert und/oder die Ermittlung der Änderung des Sollwerts durch ein Verzögerungsglied gefiltert werden. Hierdurch kann auf besonders einfache Weise berücksichtigt werden, dass zwischen einer Betätigung eines Fahrpedals und einer entsprechenden Änderung des Istwerts zu einem zeitlichen Verzug kommen kann.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem vorhergenannten Aspekte auszuführen, ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der vorhergenannten Aspekte auszuführen.
Die Figuren zeigen beispielhaft besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann;
2 ein Strukturdiagramm zu Signalflüssen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Strukturdiagramm zur Erläuterung der Ermittlung des Sollwerts der Betriebsgröße;
4 einen zeitlichen Verlauf eines Generator-Drehmoments;
5 zeitliche Verläufe verschiedener Drehmomente;
6 Flussdiagramme zu möglichen Ausführungsformen zur Ermittlung der Änderung des Sollwertes der Betriebsgröße;
7 ein Flussdiagramm zum Ablauf des Verfahrens zur Ermittlung des Fehlers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, dass von einer Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird. Die Brennkraftmaschine 10 ist über eine Wirkverbindung, beispielsweise einen Riementrieb 50, mit einem Generator 40 gekoppelt. Ein Motorsteuergerät 98 ist über eine Kommunikationsverbindung 70, beispielsweise einen CAN-Bus, mit der Brennkraftmaschine 10 und dem Generator 40 verbunden. Das Motorsteuergerät 98 kann die Brennkraftmaschine 10 und den Generator 40 ansteuern und von ihnen Signale empfangen. Das Motorsteuergerät 98 kann beispielsweise mit einem maschinenlesbaren Speichermedium 99 ausgestattet sein, auf dem Computerprogramme, die im Motorsteuergerät 98 ablaufen können, gespeichert sind. Das Motorsteuergerät 98 kann ebenfalls einen Klimakompressor 60 ansteuern und von diesem Signale empfangen. Ein Fahrpedal 20 kann in üblicher Art vorgesehen sein, um von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 aktuiert zu werden. Ein Fahrpedalsensor 30 ist eingerichtet, eine Stellung des Fahrpedals 20 (also seinen Aktuierungsgrad) zu erfassen und an das Motorsteuergerät 98 zu übermitteln.
2 zeigt ein Strukturdiagramm zu Signalflüssen, wie sie beispielsweise im Motorsteuergerät 98 ablaufen können. Über eine Eingangs-Schnittstelle 96 empfängt das Motorsteuergerät 98 Größen, die den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10, des Generators 40, des Fahrpedals 20 und des Klimakompressors 60 charakterisieren. Aus dem vom Fahrpedalsensor 30 übermittelten Signal wird in üblicher Weise der Fahrerwunsch APP extrahiert und an einen Funktionsblock 100 übermittelt. Der Funktionsblock 100 ermittelt aus dem Fahrerwunsch APP und gegebenenfalls aus weiteren Größen ein Soll-Drehmoment Ms, das von der Brennkraftmaschine 10 generiert werden soll. Dieses Signal wird an einen Differenzermittlungsblock 102 und eine Ausgangs-Schnittstelle 95 übertragen. Die Ausgangs-Schnittstelle 95 überträgt das Soll-Drehmoment Ms an einen weiteren Block 104 im Motorsteuergerät 98, der daraus Ansteuergrößen yi für die Brennkraftmaschine 10 ermittelt, beispielsweise einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe, eine Einspritzmenge, einen Einspritzzeitpunkt und/oder einen Einspritzwinkel. Diese Größen werden dann an die Brennkraftmaschine 10 übertragen.
Der Block 104 ist eingerichtet, die Ansteuergrößen yi so zu wählen, dass ein von der Brennkraftmaschine 10 generiertes Ist-Drehmoment dem Soll-Drehmoment entspricht. Dieses Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der ersten Ebene, also der Funktionsebene 12, der DE 44 38 714 A1 . Diese Darstellung soll als Ausführungsbeispiel als durch Verweis einbezogen gelten.
Der Differenzermittlungsblock 102 ermittelt aus dem Soll-Drehmoment Ms eine Änderung des Soll-Drehmoments ΔMs, die die Änderung des Soll-Drehmoments Ms gegenüber einem früheren Zeitpunkt charakterisiert. Die Eingangs-Schnittstelle 96 empfängt beispielsweise von der Brennkraftmaschine 10, von Generator 40, vom Klimakompressor 60 und vom Fahrpedalsensor 30, Zustandsgrößen xi, die den jeweiligen Zustand dieser Komponenten bezeichnen. Die Zustandsgrößen xi werden an einen Istwert-Ermittlungsblock 103 übermittelt. Der Istwert-Ermittlungsblock 103 ermittelt abhängig von den Zustandsgrößen xi das aktuell von der Brennkraftmaschine 10 generierte Ist-Drehmoment (beziehungsweise einen Schätzwert für dieses generierte Ist-Drehmoment). Der Istwert-Ermittlungsblocke 103 ermittelt ferner eine Ist-Drehmomenten-Änderung ΔMi, die eine Änderung des ermittelten Ist-Drehmoments gegenüber einem früheren Zeitpunkt kennzeichnet. Die Ist-Drehmomenten-Änderung ΔMi wird an einen Änderungsbewertungsblock 101 übermittelt. Der Änderungs-Ermittlungsblock 101 ermittelt aus Soll-Drehmomenten-Änderung ΔMs und Ist-Drehmomenten-Änderung ΔMi, ob eine Fehlfunktion beim Betreiben der Brennkraftmaschine 10 vorliegt. Ist dies der Fall, wird ein Notfall-Signal xn einen Funktionsermittlungsblock 100 übermittelt, der dann Gegenmaßnahmen zum Überführen der Brennkraftmaschine 10 in einen sicheren Betrieb einleiten kann.
3 zeigt eine Darstellung der Ermittlung des Soll-Drehmoments Ms aus dem Fahrerwunsch APP, wie sie im Funktionsblock 100 von statten gehen kann. Im optionalen Schritt 200 wird mittels einer Maximalauswahl aus Fahrerwunsch APP und Drehmomentenwunsch vR einer Geschwindigkeitsregelfunktion (beispielsweise einem ACC) ein tatsächlicher Fahrerwunsch ermittelt, der in einem Divisionsblock 202 mit dem Übersetzungsverhältnis k eines aktuell eingelegten Gangs auf ein auf Kupplungsebene anliegendes Sollmoment Msk umgerechnet wird.
Es kann nun vorgesehen sein, in Block 216 Drehmomentenanforderungen von Nebenaggregaten, insbesondere Reibverluste zwischen einer Kupplung und einem Rad des Kraftfahrzeugs 1 und/oder Drehmomente, die an zusätzliche Aggregate (wie z.B. eine Klimaanlage oder einen Lüfter) übertragen werden und/oder Drehmomente, die dem Generator 40 übertragen werden zu ermitteln (beispielsweise über Kennfelder) und in einem Block 2014 auf das Sollmoment Msk aufzuschlagen. Ebenso kann vorgesehen sein, in einem Block 218 Drehmomentenverluste, die im Antriebsstrang zwischen Kupplung und Brennkraftmaschine 10 auftreten, also insbesondere innermotorische Reibung und/oder Verluste durch Ladungswechsel und/oder Reibverluste zwischen Brennkraftmaschine und Kupplung zu ermitteln und in Schritt 206 das Sollmoment Msk hiermit zu beaufschlagen.
Es wird nun vorgeschlagen, diese Größen nicht vollständig zu ermitteln, sondern in Schritten 216 und/oder 218 lediglich die Terme zu ermitteln, die einem hochpassgefilterten Anteil der im vorhergehenden Absatz aufgezählten Terme entsprechen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass lediglich Drehmomentenanforderungen durch Zusatzaggregate ermittelt werden, und zwar insbesondere nur solche Drehmomentenanforderungen, die sich bei einem Ein- bzw. Ausschaltvorgang der jeweiligen Aggregate ergeben.
Im weiteren Verlauf wird optional in einem Block 220 eine Verbrennungsgrenze VG ermittelt, die einem minimalen Drehmoment entspricht, das von der Brennkraftmaschine erzeugt werden muss, ohne den Verbrennungsvorgang zu gefährden. Die in Schritt 216 und 218 ermittelten Verlustgrößen gehen ebenfalls analog zur Beaufschlagung von Msk in die Ermittlung von VG ein. Es ist möglich, dass die in den Blöcken 216 und 218 ermittelten Größen unmittelbar an Block 220 übermittelt werden, es ist aber auch möglich, dass diese Größen erneut ermittelt werden. Die Verbrennungsgrenze VG und das Sollmoment Msk werden einer Maximalauswahl in Block 208 zugeführt (die ebenso wie Block 220 optional ist).
In weiteren optionalen Schritten kann vorgesehen sein, eine Vorgabe LL eines Leerlaufreglers in Schritt 210 aufzuschlagen, das Signal einem Tiefpassfilter 212 zu unterwerfen und einen Sicherheits-Schwellwert Schw in Block 214 zu addieren. Das Ergebnis dieser Schritte ist das Soll-Drehmoment Ms.
4 und 5 illustrieren die Vorteile dieses ersten Aspekts der Erfindung. 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf des vom Generator 40 aufgebrachten Generator-Drehmoments Mg. Der in 4 dargestellte Zeitraum beträgt beispielhaft mehrere Sekunden, z.B. etwa 25 Sekunden. Eine Generator-Drehmomenten-Schwankungsbreite ΔMg_Max während dieser Zeitspannt, nimmt lediglich einen geringen Betrag an, beispielsweise <1Nm. Wie in 5 illustriert, ändert sich das Generator-Drehmoment Mg somit viel langsamer als das von der Brennkraftmaschine 10 generierte Drehmoment, und kann somit als zeitlich nahezu konstant angesehen werden.
5 zeigt die zeitliche Verläuft verschiedener Drehmomente M von Komponenten des Kraftfahrzeugs 1. Ein Klimakompressor-Drehmoment MK des Klimakompressors 60, das Generator-Drehmoment Mg, das Soll-Drehmoment Ms der Brennkraftmaschine 10, und der Fahrerwunsch APP. Man sieht, dass die Momentanforderungen des Generators 40 und des Klimakompressors 60 über der Zeit nahezu konstant bleiben und in der Überwachung nicht berücksichtigt werden müssen. Man sieht auch aus 5, dass die Änderungen des Fahrerwunsches APP in sehr guter Näherung direkt den Änderungen des Soll-Drehmoments Ms entsprechen. Auch die Reibungsverluste der Brennkraftmaschine 10 sind hierbei so klein, dass sie vernachlässigt werden können. D. h. in dem in 5 illustrierten Fall sind alle Reibungsverluste und alle Momentenanforderungen der Nebenaggregate so klein, dass ihre Änderungen vernachlässigt werden können. In diesem Fall ist die maximale Entkopplung zwischen der Überwachungsebene und der Funktionsebene erreicht. Haben Verlustdrehmomente oder Momentenanforderungen von Nebenaggregaten nicht die Eigenschaft, dass ihr Änderungen so gering sind, dass sie vernachlässigt werden können, so müssen ihre zulässigen Änderungen in der Überwachungsfunktion berücksichtigt werden. Die weitgehende Entkopplung zwischen der Überwachungsebene und der Funktionsebene entfällt dadurch jedoch nicht.
6 illustriert ein Verfahren wie es in der in 2 illustrierten Ausführungsform zum Einsatz kommen kann. Im Schritt 1000 wird der Fahrerwunsch APP eingelesen, und im nächsten Schritt 1010 wird das zu diesem Fahrerwunsch APP gehörige Soll-Drehmoment Ms ermittelt, beispielsweise mittels eine Kennfelds. Die Schritte 1000 und 1010 können im Funktionsblock 100 ausgeführt werden. Im nächsten Schritte 1020, der beispielsweise im Differenz-Ermittlungsblock 102 durchgeführt wird, wird die Soll-Drehmomenten-Differenz ΔMs ermittelt. Ein Subskript i bezeichnet diskrete Zeitpunkte, zu denen jeweils das Soll-Drehmoment Ms ermittelt wird. Dies wird durch die Notation Ms_i verzeichnet. Die Soll-Drehmomenten-Änderungen ΔMs können dann beispielsweise durch die Formel ΔMs_i = Ms_i-Ms_(i-1) ermittelt werden.
7 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln, ob in der Ansteuerung der Brennkraftmaschine 10 ein Fehler vorliegt, oder nicht. In Schritt 3000 werden die Zustandsgrößen XI eingelesen, und in Schritt 3010 aus den Zustandsgrößen XI für den jeweiligen diskreten Zeitschritt i das Ist-Drehmoment Mi_i ermittelt. Im nächsten Schritt 3020 wird die Änderung des Ist-Drehmoments ΔMi zum diskreten Zeitpunkt i beispielsweise gemäß der Formel ΔMi_i-ΔMi_(i-1) ermittelt. Parallel wird in Schritt 3030 die Änderung des Soll-Drehmoments ΔMs_i zum diskreten Zeitpunkt i ermittelt, und im folgenden Schritt 3040 optional verzögert, beispielsweise mittels eines PT1-Filters. Diese Filterung in Schritt 3040 kann dem Fakt Rechnung tragen, dass bei der Betätigung des Fahrpedals 20 das Ist-Drehmoment Mi mit einer Zeitverzögerung tau anspringt. In Schritt 3050 wird nun ermittelt, ob ein Fehler vorliegt. Hierzu sind mehrere alternative Verfahren denkbar.
Gemäß eines ersten Verfahrens kann vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob die Differenz des Soll-Drehmoments ΔMs_i mit der Differenz des Ist-Drehmoments ΔMi_i übereinstimmt. D. h. es kann überprüft werden, ob die Differenz ΔMs_i-ΔMi_i unterhalb einer zulässigen Schwelle liegt. Die Schwelle kann dabei abhängig davon gewählt sein, wie groß der zeitliche Abstand der Zeitpunkte i und i-1 ist, auf deren Basis die Änderung des Soll-Drehmoments ΔMs_i und des Ist-Drehmoments ΔMi_i ermittelt wurde. Denkbar ist hier beispielsweise, die Differenzen in einem 10 ms- oder 50 ms-Raster zu ermitteln, es kann aber auch in einem längeren Intervall, beispielsweise von 2000 Ms ermittelt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese Differenzen stufenweise in unterschiedlichen Zeitintervallen gebildet werden, beispielsweise zunächst über einen Zeitraum von 20 Ms, dann 50 Ms, dann 100 Ms, dann 200 Ms usw. Wenn die Momentenänderung innerhalb eines ersten Zeitintervalls, beispielsweise 20 Ms, außerhalb der zulässigen Schwelle liegt, wird die Momentenänderung auch innerhalb des nächsten Zeitraums überprüft, beispielsweise 50 Ms usw. Übersteigt bei einem kritischen Zeitintervall, beispielsweise 2000 Ms, diese Differenz die zulässige Schwelle, so ist bei diesem Verfahren sichergestellt, dass diese Differenz auch in allen vorhergehenden Zeitintervallen die zulässige Schwelle überschreitet. In diesem Fall wird darauf entschieden, dass ein Fehler vorliegt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Änderungen der Soll-Drehmomente Ms_i und der Ist-Drehmomente Mi_i jeweils über einen vorgegebenen Zeitraum aufsummiert werden, um somit abhängig von der Differenz ∑_i Ms_i - ∑_iMi_i darauf entschieden wird, ob ein Fehler vorliegt. Ist diese Differenz größer als ein Schwellwert, wird darauf entschieden, dass ein Fehler vorliegt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, zu jedem diskreten Zeitpunkt i die Abweichung zwischen Änderung des Soll-Drehmoments ΔMs_i und der Änderung des Ist-Drehmoments ΔMi_i zu bilden, diese Änderungen aufzusummieren und dann auf Fehler zu entscheiden, wenn diese Summe ∑_i (ΔMs_i -ΔMi_i)größer ist als ein Schwellwert.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine jeweils mittlere Änderung des Soll-Drehmoments ΔMs und des Ist-Drehmoments ΔMi ermittelt wird, dass dann eine mittlere Abweichung zwischen diesen Größen mit der Formel $\frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} Δ {Ms}_{i} - \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} Δ {Mi}_{i}$
ermittelt wird, und auf Fehler entschieden wird, wenn diese Differenz größer als ein Schwellwert.
Bei all diesen Ausführungsformen ist es möglich, dass die zulässigen Schwellwerte in positiver bzw. negativer Richtung unterschiedlich gewählt werden. Insbesondere ist es möglich, dass eine Abweichung in positiver Richtung sehr große Werte annehmen darf (d. h. dass das Ist-Drehmoment Mi kleiner sein darf als das Soll-Drehmoment Ms), und/oder dass der zulässige Schwellwert in negativer Richtung deutlich kleiner gewählt ist als der zulässige Schwellwert in positiver Richtung, d. h. dass der schnell auf Fehler entschieden wird, wenn das Ist-Drehmoment Mi größer ist als das Soll-Drehmoment Ms. Dies liegt daran, dass im Falle einer negativen Abweichung eine ungewollte Beschleunigung vorliegt, die zu einer gefährlichen Situation führen kann.
Die jeweils betrachteten Zeitintervalle können im segmentsynchronen Raster berechnet werden, also synchron zu Umläufen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10. Dann sind die Zeitintervalle abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 unterschiedlich lang und Wird auf einen Fehler erkannt, folgt Schritt 3060, in dem eine Warnmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ausgegeben werden kann und/oder die Ansteuerung der Brennkraftmaschine 10 so abgeändert werden kann, dass die Brennkraftmaschine 10 in einem abgesicherten Betrieb betrieben wird. Wurde in Schritt 3050 darauf erkannt, dass kein Fehler vorliegt, endet das Verfahren in Schritt 3070.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind nicht beschränkt auf die Betriebsgröße „Drehmoment“. Anstelle eines Drehmoments der Brennkraftmaschine kann äquivalent eine Leistung der Brennkraftmaschine herangezogen werden, oder eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1. Wird die Überwachung anhand der Betriebsgröße „Beschleunigung“ durchgeführt, so können die externen Einflüsse, die einen langsamen Anstieg der Beschleunigung verursachen, eliminiert werden. Dies können z. B. Störungen sein, die durch den Luftwiderstand und/oder den Rollwiderstand entstehen. Auch die Störungen, die durch die Steigung der Fahrbahn verursacht werden, können durch die Bildung der Differenzen in einem hinreichend kurzen Zeitintervall, beispielsweise 10ms eliminiert werden.
Es versteht sich für den Fachmann, dass das beschriebene Verfahren im Steuergerät 98 durchgeführt werden kann, oder in anderen Komponenten. Das Verfahren kann in Software implementiert sein, oder in Hardware oder in einem Mischraum aus Hardware und Software.

Claims

Verfahren zum Ermitteln, ob beim Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs (1) ein Fehler vorliegt, bei dem eine Änderung eines Sollwerts einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt wird, wobei abhängig von dem Sollwert der Betriebsgröße die Brennkraftmaschine (10) angesteuert wird, wobei abhängig von einer Abweichung die abhängig von der Änderung des Sollwerts und der Änderung eines ermittelten Istwerts der Betriebsgröße ermittelt wird, darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, wobei die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) abhängig von Termen geschieht, die Verlustdrehmomenten im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs (1) entsprechen, wobei lediglich die einer Hochpassfilterung entsprechenden Anteile dieser Terme berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs (1) abhängig von einer Maximalwertauswahl zwischen einem ermittelten Kupplungsmoment und einer unteren Drehmomentengrenze, die einer Verbrennungsgrenze, entspricht, erfolgt, wobei eine Beaufschlagung mit den Termen vor der Maximalwertauswahl erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei auch die Ermittlung der Verbrennungsgrenze abhängig von den gleichen hochpassgefilterten Termen geschieht, abhängig von denen auch die Ermittlung der Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Änderung des Sollwerts der Betriebsgröße als eine Differenz zweier an aufeinander folgenden Zeitpunkten ermittelter Sollwerte der Betriebsgröße ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Sollwert der Betriebsgröße unabhängig von Verlusten innerhalb der Brennkraftmaschine (10) und/oder von Reibverlusten, die zwischen Brennkraftmaschine (10) und einer Kupplung des Kraftfahrzeugs (1) anfallen, und/oder von Reibverlusten, die zwischen der Kupplung und einem Rad des Kraftfahrzeugs (1) anfallen und oder von einem Drehmomentenbedarf eines Generators (40) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Änderung des Sollwerts und die Änderung des Istwerts über einen ersten vorgebbaren Zeitraum ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei dann, wenn abhängig von der Abweichung darauf entschieden wurde, dass der Fehler vorliegt, eine zweite Änderung des Sollwerts und eine zweite Änderung des Istwerts über einen zweiten vorgebbaren Zeitraum, der länger ist als ein erster vorgebbare Zeitraum, ermittelt wird, wobei dann abhängig von der zweiten Änderung des Sollwerts und der zweiten Änderung des Istwerts eine zweite Abweichung ermittelt wird und abhängig von der zweiten Abweichung darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt.
Computerprogramm, das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium (99), auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Steuergerät (98), das eingerichtet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.