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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abschätzung eines Drehmoments in einem Getriebe mittels eines neuronalen Netzes sowie ein zugehöriges Trainingsverfahren, ein zugehöriges neuronales Netz, eine zugehörige Vorrichtung und ein Getriebe mit einer zugehörigen Vorrichtung.
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Stand der Technik
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Um die Schaltung eines Getriebes für einen Verwender optimal, beispielsweise so komfortabel wie möglich, basierend auf dem Drehmomentverhalten eines Motors, wie beispielsweise eines Verbrennungsmotors, abzustimmen, wird im Stand der Technik das vom Motor geschätzte Drehmoment verwendet. Dieses wird vom Motor über einen Bus, wie beispielsweise einen CAN-Bus, an das Getriebe zur Verfügung gestellt. Von der Güte dieses geschätzten Moments ist die Güte der Getriebefunktion, gerade bei hoch dynamischen Vorgängen, stark abhängig. Zum einen ist die Schätzung des Motormoments auf Basis der momentanen Einspritzmenge, wie von Verbrennungsmotoren durchgeführt, oft ungenau. Weiterhin wird die Information vom Motor mittels eines Bussignals dem Getriebe zur Verfügung gestellt. Dabei entstehen aber in der Regel Laufzeitfehler, da das geschätzte Drehmoment nicht immer mit der obersten Priorität an das Getriebe kommuniziert wird.
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DE 11 2019 007 222 T5 offenbart eine Motorsteuereinrichtung, die ein Modell erzeugt, das ein Steuerziel simuliert. Zu einem geschätzten Drehmoment wird ein Korrekturbetrag addiert. Letzterer wird anhand eines Merkmalbetrags und eines Parameters des Modells unter Verwendung von maschinellem Lernen einschließlich eines autoregressiven Terms in einer Eingabe-Ausgabe-Beziehung berechnet.
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Darstellung der Erfindung
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es somit, die Nachteile des Stands der Technik zu verringern und insbesondere das geschätzte Motormoment zu optimieren.
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Hierzu sieht die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Abschätzung eines Drehmoments in einem Getriebe vor.
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Bei dem Drehmoment kann es sich hierbei um ein Drehmoment an einer gewünschten Stelle eines Getriebes handeln, beispielsweise an dessen Eingang, aber auch an einem gewissen Abschnitt des Getriebes, welcher beispielsweise für einen Schaltvorgang besonders zentral ist. Bei diesem Getriebe kann es sich ferner um ein Getriebe beispielsweise für ein Kraftfahrzeug handeln. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor handeln, wobei der Verbrennungsmotor einen Drehmomentschätzwert über einen Bus, wie beispielsweise einen CAN-Bus, überträgt.
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Zunächst sieht das Verfahren hierbei einen Schritt des Empfangens eines Drehmomentschätzwerts vor. Wie vorangehend bereits beschrieben, kann dieser Drehmomentschätzwert beispielsweise ein Drehmomentschätzwert sein, welcher von einem Motor, wie beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, ausgegeben wird. Hierbei kann der Verbrennungsmotor beispielsweise basierend auf einer Einspritzmenge durch den Motor abgeschätzt werden. Der Drehmomentschätzwert stellt somit eine Abschätzung des Drehmoments am Motor dar.
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Ferner sieht das Verfahren sodann das Empfangen eines Bus-Lastsignals eines Buses dar. Bei dem Bus kann es sich beispielsweise um einen CAN-Bus eines Kraftfahrzeugs handeln. Das Bus-Lastsignal stellt hierbei die Auslastung des Buses dar. Diese ist eine Indikation für eine entsprechende Laufzeitverzögerung und wird im Allgemeinen ebenfalls über den Bus, wie beispielsweise den CAN-Bus, bereitgestellt.
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Sodann umfasst das Verfahren den Schritt des Eingebens des Drehmomentschätzwerts und des Bus-Lastsignals als Eingangssignale in ein trainiertes neuronales Netz. Das neuronale Netz wurde vorangehend basierend auf einem Satz von Trainingsdaten trainiert. Derartige Trainingsdaten, mit welchen das trainierte neuronale Netz trainiert wurde, umfassen hierbei jeweils als Eingangssignal den Drehmomentschätzwert sowie das Bus-Lastsignal. Sodann umfassen die Trainingsdaten ferner jeweils basierend auf einem Drehmomentmesswert am Getriebe bestimmte Daten als Ausgangsdaten. Die Trainingsdaten können beispielsweise im Rahmen eines Versuchsaufbaus erzeugt werden. Hierzu wird eine Messeinrichtung an der Stelle im Getriebe integriert, an welcher später das anliegende Drehmoment abgeschätzt werden soll. Dieses kann beispielsweise am Eingang oder am Ausgang des Getriebes oder auch an einer Stelle zwischen diesen Stellen im Getriebe sein, für welche das anliegende Drehmoment später basierend auf dem empfangenen Drehmomentschätzwert abgeschätzt werden soll. Bei denen auf einem Drehmomentmesswert am Getriebe bestimmten Daten kann es sich beispielsweise um den Drehmomentmesswert, welcher im Versuchsaufbau erfasst wurde, selbst handeln. Es kann sich jedoch auch beispielsweise um eine Differenz zwischen dem empfangenen Drehmomentschätzwert und dem Drehmomentmesswert handeln, so dass das Netz für die Ausgabe eines entsprechenden Korrekturwerts trainiert wird. Bei dem neuronalen Netz kann es sich beispielsweise um ein CNN handeln.
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Mit der Ausgabe des neuronalen Netzes kann sodann ein korrigierter Drehmomentschätzwert bestimmt werden. Aufgrund der obigen Trainingsdaten handelt es sich hierbei somit um eine Abschätzung des Drehmoments an der jeweiligen Stelle des Getriebes basierend auf den empfangenen Drehmomentschätzwerten.
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Das Verfahren erlaubt es somit, sowohl die Ungenauigkeiten durch das Schätzverfahren des Motors sowie die Verzögerungen des Buses durch die Berücksichtigung der Bus-Auslastung zu kompensieren. Auch ist eine genauere Bestimmung an dem jeweiligen Element des Getriebes, welches von Hauptinteresse ist, über die Auswahl bzw. die Messung der Drehmomentmesswerte an der entsprechenden Stelle des Getriebes, möglich.
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In einer Ausführungsform wird der Drehmomentschätzwert über den Bus von einem Motorsteuergerät empfangen. Bei dem Motorsteuergerät handelt es sich um ein Steuergerät des oben bereits beschriebenen Motors, welcher den Schätzwert, basierend auf beispielsweise einer Einspritzmenge, abschätzt. Somit stellt der Drehmomentschätzwert eine Schätzung eines Drehmoments des zum Motorsteuergerät zugehörigen Motors dar.
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In einer Ausführungsform kann das neuronale Netz einen Korrekturwert als Ausgabe direkt ausgeben. Hierzu kann ein Training zur Ausgabe eines Korrekturwerts erfolgen, wie oben bereits beschrieben. Auch eine Nachverarbeitung im Rahmen des neuronalen Netzes basierend auf dem Drehmomentschätzwert und einer Ausgabe des neuronalen Netzes kann zu diesem Korrekturwert führen. Der Schritt des Bestimmens des korrigierten Drehmomentschätzwertes kann zusammen eine Verrechnung des Drehmomentschätzwerts mit dem Korrekturwert sein. Hierzu kann beispielsweise der Drehmomentschätzwert zum Korrekturwert addiert oder der Korrekturwert kann vom Drehmomentschätzwert abgezogen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das neuronale Netz jedoch auch direkt einen korrigierten Drehmomentschätzwert ausgeben. Hierzu kann ein entsprechendes Training mit entsprechenden Ausgangsdaten als Trainingsdaten stattfinden. Der Schritt des Bestimmens kann sodann eine ledigliche Verwendung des ausgegebenen korrigierten Drehmomentschätzwerts sein.
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In einem weiteren Verfahren kann zusätzlich auch die Motordrehzahl im Rahmen des Trainings und im Rahmen der Verwendung des neuronalen Netzes herangezogen werden. Hierzu wird ferner eine Motordrehzahl, beispielsweise über den Bus, empfangen und im Schritt des Eingebens als Eingangssignal in das neuronale Netz eingegeben. Hierzu muss das neuronale Netz ferner derart trainiert werden, dass die Trainingsdaten auch die Motordrehzahl als Eingangsdaten umfassen.
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Wird zusätzlich die Motordrehzahl berücksichtigt, so kann auch die Auswirkung einer Massenträgheit innerhalb des Motors berücksichtigt werden.
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Ferner wird ein Verfahren zum Trainieren des neuronalen Netzes offenbart. Hierzu werden Trainingsdaten in das neuronale Netz eingegeben. Diese Trainingsdaten können beispielsweise aus einem Versuchsaufbau resultieren. Die Trainingsdaten umfassen hierbei, wie bereits oben dargestellt, einen Drehmomentschätzwert sowie ein Bus-Lastsignal als Eingangsdaten und ein basierend auf einem Drehmomentmesswert am Getriebe bestimmten Daten als Ausgangsdaten. Auch die oben genannte zusätzliche Eingabe einer Motordrehzahl als Eingangsdaten ist im Trainingsverfahren möglich.
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Ferner wird ein neuronales Netz offenbart, welches nach dem Verfahren zum Training eines neuronalen Netzes trainiert wurde.
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Ferner ist in einer Ausführungsform eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens einerseits zur Verwendung eines neuronalen Netzes, d. h. zur Abschätzung eines Drehmoments, und andererseits zum Training des neuronalen Netzes selbst offenbart. Hierbei kann eine derartige Vorrichtung zur Verwendung des neuronalen Netzes beispielsweise ein Steuergerät eines Getriebes sein. Eine Vorrichtung zum Training kann hierbei jedoch auch beispielsweise ein Computer mit höherer Rechenleistung sein.
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Ferner ist ein Getriebe offenbart, welches eine Vorrichtung zur Ausführung eines der Verfahren, insbesondere eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Abschätzung eines Drehmoments in einem Getriebe, ausführt.
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Es sei angemerkt, dass der bestimmte korrigierte Drehmomentschätzwert beispielsweise zur Ansteuerung des Getriebes verwendet werden kann. Insbesondere kann der korrigierte Drehmomentschätzwert zur Ansteuerung eines Schaltvorgangs des Getriebes verwendet werden. Somit ist ferner die Ausgabe eines Steuersignals basierend auf dem korrigierten Drehmomentschätzwert vorgesehen, wobei das Ansteuersignal beispielsweise ein Ansteuersignal für ein Getriebe sein kann.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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- 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einer Ausführungsform.
- 2 zeigt ein neuronales Netz im Verwendungszustand.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Abschätzung eines Drehmoments.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100. Dieses wird mit einem Motor 102, hier ein Verbrennungsmotor, angetrieben. Dieser Motor 102 weist ein Motorsteuergerät 104 auf, welches auch einen Drehmomentschätzwert bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt das Motorsteuergerät 104 den Drehmomentschätzwert basierend auf einer Einspritzmenge. Wie mit den gestrichelten Linien gezeigt, wird der Drehmomentschätzwert vom Motorsteuergerät 104 an das Getriebesteuergerät 108 des Getriebes 106 über einen Bus, hier einen CAN-Bus, übertragen und dort empfangen.
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Wie in 2 gezeigt, geht der Drehmomentschätzwert als Eingangssignal 112 in das neuronale Netz 110 des Getriebesteuergeräts 108 ein. Auch geht, wie durch den Pfeil 114 gezeigt, das Bus-Lastsignal 114 als Eingang in das neuronale Netz 110 ein.
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Dieses neuronale Netz 110 führt sodann das in 3 gezeigte Verfahren zur Abschätzung eines Drehmoments aus. Hierbei wird in den Schritten S1 und S2, welche beispielsweise parallel ausgeführt werden können, zunächst der Drehmomentschätzwert 112 empfangen, Schritt S1, und ebenfalls ein Bus-Lastsignal 114 des Buses empfangen, Schritt S2. Diese empfangenen Daten werden sodann in das neuronale Netz 110 in Schritt S3 eingegeben. Dieses neuronale Netz 110 wurde zuvor, wie oben im Detail beschrieben, trainiert. Als Ausgabe 116 gibt in der vorliegenden Ausführungsform das neuronale Netz 110 einen korrigierten Drehmomentschätzwert aus. Basierend auf dieser Ausgabe wird sodann durch die Verwendung der Ausgabe des neuronalen Netzes 110 ein korrigierter Drehmomentschätzwert bestimmt.
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In nicht gezeigten weiteren Verfahrensschritten kann dieser korrigierte Drehmomentschätzwert sodann für die Ansteuerung des Getriebes 106 verwendet werden.
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Bezugszeichen
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- 100
- Kraftfahrzeug
- 102
- Motor
- 104
- Motorsteuergerät
- 106
- Getriebe
- 108
- Getriebesteuergerät
- 110
- neuronales Netz
- 112
- Drehmomentschätzwert
- 114
- Bus-Lastsignal
- 116
- korrigierter Drehmomentschätzwert
- S1
- Empfangen eines Drehmomentschätzwerts
- S2
- Empfangen eines Bus-Lastsignals
- S3
- Eingeben in das neuronale Netz
- S4
- Bestimmen eines korrigierten Drehmomentschätzwerts
